Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_4487
.pdf
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_256921.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=256921&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB256921A
[]
СПЕЦИФИКАЦИЯ ПАТЕНТА
Дата проведения съезда (США): август. 13, 1925.
Дата подачи заявки (в Соединенном Королевстве): февраль. 23, 1926.
Завершено: 23 мая 1927 г.
Полная спецификация.
Усовершенствования в области или относящиеся к документам по технике безопасности.
Мы, компания THE TODD COMrPANY INCORPORATED, зарегистрированная в соответствии с законами штата
Нью-Йорк, Соединенные Штаты Америки, по адресу: 1050, University Avenue, Rochester, New York, United
States of America, правопреемники Берджесса Уэйда Смита, гражданина Соединенных Штатов Америки, по
адресу: 1050, University Avenue, Rochester, New York, United States of America, настоящим заявляем о
характере данного изобретения и о способе его осуществления, которые будут подробно описаны и
установлены в следующем заявлении:
1
,5 Данное изобретение относится к защитной бумаге, предотвращающей мошенничество, используемой,
например, для изготовления чеков, векселей, облигаций и других бумажных документов, и, в частности, к
разновидности такой бумаги, содержащей химический компонент, который вступает в реакцию с веществами,
удаляющими чернила, таким образом, чтобы указывать и предупреждать о попытках внесения изменений.
Главная цель изобретения состоит в создании эффективной бумаги такого типа, пригодной для экономичного
производства в широком диапазоне стилей и цветов, и позволяющей быстро и резко менять или усиливать
цвет при нанесении средства для удаления чернил, обеспечивая заметное, практически стойкое
предупреждение о попытках изменить написанный на ней текст.
Ранее предлагалось изготавливать защитную бумагу путем добавления к ней вещества, представляющего
собой амин бензидиновой группы, такого как бензидин, его гомологи или продукты замещения.
В соответствии с настоящим изобретением, в усовершенствованную защитную бумагу включено,
предпочтительно в ее основу или проклейку, органическое соединение, имеющее молекулярное
расположение, включающее группу углеродных колец, соединенных между собой двумя атомами углерода в
одном кольце группы, общими с соседним кольцом, при этом атом углерода группы колец связан с атомом
углерода другого углеродного кольца или группы колец, и множество аминорадикалов, замещенных в кольцах
атомами водорода, причем цвет соединения усиливается в результате реакции с химическими веществами,
удаляющими чернила.
Иными словами, органическое соединение, используемое в улучшенной защитной бумаге, имеет
молекулярную структуру, включающую множество углеродных колец, непосредственно соединенных между
собой двумя типами кольцевых соединений: одно осуществляется посредством двух общих атомов углерода
(60), другое представляет собой соединение типа «связь», а также множество аминорадикалов, замещенных в
указанных кольцах атомами водорода.
К веществам этого класса, например, относятся те, которые характеризуются наличием двух нафтильных
радикалов, соединенных таким образом, что альфа-углеродный атом одного из них непосредственно
соединен с альфа-углеродным атомом другого, и в которых аминорадикалы занимают любое из различных
положений в этой конфигурации, предпочтительно парапозиционное положение по отношению к связи, что
является характерной чертой наиболее известного вещества этого класса, а именно альфа-нафтидина.
Структура последнего графически представлена следующим образом: 1T2N _ / \ /NI2 Это твердое вещество,
реагирующее с окислителями SO80, такими как гипохлорит натрия, с образованием багряных или пурпурных
осадков высокой интенсивности цвета и нерастворимости. Различные изомеры этого соединения, такие как
динафтилин, обладают одинаковыми характеристиками, но, насколько известно, согласно исследованию №
5199/26.
Закрытые/огороженные территории не обладают желаемыми характеристиками в той же степени.
Например, их соли относительно хорошо растворимы, в то время как основные вещества обладают теми же
характеристиками, описанными выше.
Считается, что эта конфигурация не обязательно должна быть симметричной, но группы могут различаться по
количеству углеродных колец и по расположению аминорадикалов. Например, соединение может состоять из
радикала или группы, известной как антраценовое кольцо, соединенной с...
группа, известная как нафталиновое кольцо, и расположение аминорадикалов может быть в различных
положениях этого кольца. Предпочтительно использовать соли, например, сульфаты или хлориды, поскольку
они обладают большей устойчивостью к воздействию влаги и световых лучей, чем основание, а также потому,
что осадки реакции прочнее прилипают к бумаге. Было установлено, что сульфаты пригодны для целей
данного изобретения. Однако вполне вероятно, что существуют и другие соединения, обладающие
описанными выше основными характеристиками, а также их соли, которые могут быть использованы с
практически таким же успехом.
Указанные вещества мало подвержены воздействию атмосферных условий или сильного света в течение
неопределенного периода времени, и, помимо этого полезного свойства, они очень чувствительны к обычным
химическим веществам, удаляющим чернила, таким как дихромат калия, перманганат калия, гипохлорит и
другие окислители, в реакции с которыми они образуют осадки, которые имеют отчетливо насыщенный цвет,
а также относительно нерастворимы и из которых цвет не удаляется обычными восстановителями. При
нанесении химического вещества на защитную бумагу, содержащую одно из этих веществ, последнее быстро
и резко реагирует, образуя заметный цвет на обработанном участке, а образовавшееся относительно
нерастворимое пятно служит наглядным предупреждением о попытке стереть надпись. Еще одно
преимущество описанных веществ заключается в том, что они практически бесцветны и поэтому могут быть
использованы для производства белой защитной бумаги или легко применяться с бумагой, имеющей
желаемый оттенок или цвет, при этом, конечно, к этим соединениям можно добавлять любые известные и
подходящие красящие вещества по желанию.
При включении чувствительного соединения описанного класса количество используемого вещества,
разумеется, варьируется в зависимости от желаемой глубины окрашивания при реакции, скорости
впитывания бумагой, используемого оборудования и других факторов, известных в данной области техники.
Было установлено, что для тонны целлюлозы, добавленной в молотильную машину или жернов, тридцати
фунтов достаточно вещества указанного выше характера, которое, как мы полагаем, является сульфатом
альфанафтидина и которое мы получаем путем окисления альфа-нафтиламина в серной кислоте оксидом
железа, как описано Ф. Ревердином и К. Де Ла Харпом в журнале Chem. Zeit. 16, 1687.
Считается, что результатом этой реакции является сульфат альфа-нафтидина, несколько загрязненный
различными изомерами и побочными продуктами; тем не менее, полученный описанным способом материал
хорошо подходит для указанной цели, даже без полного выделения основания, где желательно использовать
сульфат.
Описанные химические компоненты могут быть добавлены к бумаге после ее формирования путем
пропускания полотна через ванны или путем включения в саму проклейку. Кроме того, низкая относительная
растворимость некоторых солей позволяет предположить их образование в самой сети путем двойного
разложения. Например, такие нерастворимые соли могут быть легко образованы путем пропитки бумаги
растворимой солью основания, а затем пропускания полотна через кислоту или соль кислоты, такой как
серная кислота или сульфат натрия, которые путем двойного разложения дадут желаемую нерастворимую
соль, или же основание может быть растворено, а соль образована кислотами таким же образом. Химический
компонент описанного класса обладает дополнительным преимуществом, заключающимся в его
экономичности для включения в состав бумаги в соответствии с известными и практически осуществимыми
методами.
Подробно описав и определив природу нашего изобретения и способ его осуществления, мы заявляем, что
то, что мы 110
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_256922.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=256922&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB256922A
[]
-.!--':_ -.
[Второе издание.] ] ИЗМЕНЕННАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Перепечатано с изменениями, внесенными в соответствии с решением помощников контролера, действующих
от имени генерального контролера, от 27 августа 1928 года.
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата проведения съезда (США): август. 13, 1925.
256,922 Дата подачи заявления (в Соединенном Королевстве): 2 марта 1926 года. № 5910/26.
Завершено: сентябрь.
2,
1927.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ (С ИЗМЕНЕНИЯМИ).
Окисленные продукты, способы их получения и оборудование для их производства.
Я, д-р Уильям Боуз Доббин Пенниман, гражданин Соединенных Штатов Америки, проживающий по адресу:
Сент-Полс Плейс, 341 (Кортленд-стрит), город Балтимор, штат Мэриленд, Соединенные Штаты Америки,
настоящим заявляю о характере данного изобретения и о способе его осуществления, которые будут
подробно описаны и установлены в следующем заявлении:
Настоящее изобретение относится к способу окисления органических веществ, особенно смешанных или
композитных материалов, таких как масла, смолы и деготицы, богатые связанным углеродом, в нагретом
состоянии и под давлением, с использованием окислителя в газообразной форме, предпочтительно воздуха,
при этом окисляемое вещество предпочтительно присутствует в значительном избытке; при этом в больших
объемах осуществляется селективное окисление вместо обычного полного сгорания, и получаются продукты,
имеющие большое промышленное значение. Изобретение также относится к продуктам такого окисления в
той мере, в какой они касаются предпочтительного или иллюстративного варианта осуществления,
представленного ниже, а именно обработки углеводородов, в частности, углеводородов минерального или
нефтяного типа. Моя технология позволяет производить спирты в различных пропорциях.
альдегиды, кетоны, жирные кислоты, фенолоидные соединения и растворители, часть которых растворима в
воде, а другая часть нерастворима. Водорастворимая часть включает такие вещества, как спирты, кетоны и
тому подобное, а водонерастворимая часть включает легкую фракцию, используемую в качестве
экстракционного растворителя, но имеющую особую и заметную ценность в качестве моторного топлива для
двигателей внутреннего сгорания, фракцию, используемую в качестве разбавителя лака или связующего
вещества, а также более тяжелые водонерастворимые продукты или масла, используемые различными
способами, например, в качестве горючих масел, флюидов, флотационных масел и тому подобного.
В соответствии с настоящим изобретением, окисленные продукты получают путем контакта окисляющей
газообразной среды с окисляемым веществом в ряде зон обработки, при этом давление в указанных зонах
является сверхатмосферным, а слой масла или подобного материала по меньшей мере в одной из указанных
зон имеет достаточную глубину для деоксигенации окисляющей газообразной среды. Предпочтительно,
окисляющую газообразную среду, такую как воздух, пропускают через вещество в жидком состоянии,
подвергая его воздействию тепла и давления.
В условиях, которые будут более подробно изложены ниже, окисление происходит заданным образом, а
продукты окисления или их часть испаряются и уносятся потоком отработанного газа; азот
деоксигенированного воздуха служит в качестве отслаивающего агента, способствующего удалению
продуктов из зоны реакции.
В практическом применении моего изобретения я предпочитаю обрабатывать вещества, которые находятся в
жидком или достаточно текучем состоянии, позволяющем воздуху или другим окисляющим газам проходить
сквозь них пузырьками при желаемой температуре и давлении. Предпочтительно я использую глубокий слой
или резервуар с сырьем в жидком или расплавленном состоянии, в который впрыскивается воздух,
предпочтительно у дна, и который, поднимаясь вверх через горячую жидкость, подает кислород к последней,
одновременно создавая определенное перемешивание, тем самым обеспечивая циркуляцию, которая
позволяет всем частям жидкости выгодно контактировать со струями воздуха или пузырьками воздуха из нее.
Разумеется, перемешивание можно обеспечить с помощью специальных механических устройств, и такая
процедура не исключается, но не рекомендуется для работы под высоким давлением, что и составляет
предпочтительный способ, описанный ниже. В жидкий слой могут быть установлены перегородки (6.5 7.) t i t ii i
i i 11 1 для задержки прохождения.
Простым и, как я обнаружил, эффективным способом, создающим препятствия для его движения, может быть
установлен предпочтительный окислительный режим, препятствующий эффекту режима, в котором
преобладает масляная жидкость или любое твердое вещество, такое как углерод, подлежащий окислению,
которое может быть взвешено в ней. Предпочтительно, чтобы слой или столб масла непрерывно подавались
в заряд в оксидной камере, как указано ранее, достаточно глубоко, чтобы практически полностью
деоксигенировать воздух в течение периода возникновения обычных разрушительных процессов горения,
позволяя ему проходить через него в одном из обрабатывающих процессов, что позволяет образовать не
менее 75 зон горения. Слой, содержащий не менее 2 ценных продуктов окисления и толщиной менее 3 футов,
предпочтительно, значительно исключает опасность взрывоопасных условий, которые могут преобладать при
оксигенации, но точная скорость деградации будет варьироваться в зависимости от давления, если кислород
преобладает в других условиях.
В полных или пропорциях. Ввиду богатства 80 практически полного деоксигенирования нефти в связанном
углероде и таким образом воспламеняющихся паров, возникающих из нефтеперерабатывающего завода или
колонны, которые не контактируют с кислородом в любом материале, тем самым устраняя опасность,
описанную выше, я считаю контролируемую операцию 85. Как отмечалось, вещества, которые я особенно
предлагаю обрабатывать, — это богатые углеродом пары. Поэтому приведенные здесь иллюстрации, в
целом, показывают углерод и, как правило, гидро- и нефтяные смеси низкого качества, такие как типичное
сырье. Термин «сырая нефть» и ее различные дистилляты, а также смолы, пеки, воски, сланцевые продукты и
твердые углеводороды, используются в общем смысле для обозначения минеральных или земляных масел,
шламов и остатков нефти.
промышленность; асфальтовые масла, мальты, асфальт. Когда этот процесс применяется к некоторым
крекинговым маслам и остаткам от крекинга нефтяных масел, содержащих значительную долю серы,
кислород может служить частично, по крайней мере, в качестве десульфурирующего агента, путем окисления
серы с образованием дистиллятов, дистиллятов бурого угля, диоксида серы. При применении к некоторым
крекинговым маслам и остаткам от крекинга нефтяных масел, древесных смол и древесных смол, торфяных
дистиллятов, дистиллятов бурого угля и в некоторых случаях служит частично, по крайней мере, в качестве
десульфурирующего агента, путем окисления серы с образованием деструктивной дистилляции угля; также
масла, диоксид серы. Таким образом, можно получить дистилляты, например, нефтяного масла, содержащего
твердые субстанции в суспензии, например, порошкообразные, с относительно низким содержанием серы
(100%). Эта реакция способствует упрощению процессов переработки угля, кокса, торфа и других окисляемых
материалов, что облегчает их рафинирование. Таким образом, мелкодисперсный битум позволяет удалить
серу. Сернистый уголь может быть суспендирован в нефтяном оксиде, может быть собран и преобразован в
бисульфитный раствор, а затем подвергнут стадии окисления, или в любой другой подходящий раствор,
описанный ниже.
Другие вещества в подходящей форме. В виде бисульфита он может быть как твердым, так и сжижаемым при
нагревании; может использоваться для экстракции кетонов или альдегидов из масла, образуя основу для
последующей обработки и окисления сырья. Обычно происходит отделение полезных продуктов окисления, и
нецелесообразно смешивать вещества, которые... В той степени, в которой сера легко окисляется, с той,
которая окисляется таким образом, выделяется тепло, которое с большим трудом образуется в зоне
окисления и способствует условиям температуры и давления, одинаковой степени его выделения в
реакционной камере. Обычно это значение следует изменять для обеспечения преимуществ поддержания
температуры реакционной камеры. Следовательно, окисление, однако, трансформация одного из исходных
материалов такого характера выгодна не только с точки зрения обеспечения легкости окисления, но и
получения вещества, более трудноокисляемого, и, следовательно, не исключает уничтожения вредного
вещества. Любое тепло, выделяемое таким образом, будет уменьшать количество тепла, необходимое для
окисления другого вещества. Любое тепло, выделяемое таким образом, будет оказывать стимулирующее
воздействие на окисление желаемых гидротермальных соединений.
В некоторых случаях может быть обнаружена сера, и проведенные исследования показали, что мой процесс
-es-peci-effeet.
В практике применения моего изобретения, особенно в отношении обработки дешевых нефтяных масел в
жидком состоянии, я имею в виду, в частности, пропускание воздуха или другого газообразного окислителя
под воздействием тепла и давления. При этом влага может быть введена вместе с потоком воздуха. Когда
давление, необходимое для предотвращения преждевременного испарения масла, настолько велико, что
последующее давление поступающего воздуха приводит к слишком сильному окислению, воздух может быть
разбавлен разбавляющими газами, такими как продукты сгорания, или деоксигенированным воздухом,
выходящим из конденсационного аппарата. Обогащение или обеднение поступающего воздуха также
определяется свойствами нефти или необходимых продуктов. С другой стороны, при обработке
высокоустойчивых органических материалов, таких как отработанные масла из крекинг-реакторов, или для
обеспечения глубокого окислительного воздействия, воздух может быть обогащен кислородом.
Таким образом можно использовать чистый кислород, полученный, например, путем сжижения воздуха.
Можно использовать воздух с обычной температурой 85 градусов по Фаренгейту, но в большинстве случаев я
предпочитаю предварительно значительно прогреть воздух. Поскольку мой процесс окисления
предпочтительно проводится при относительно высоком давлении, обычно превышающем десять атмосфер,
а часто и значительно более высоком, воздух, как правило, достаточно предварительно нагревается за счет
сжатия, которому он подвергается, чтобы протолкнуть его в препятствующий слой или столб масла в зоне
окисления. В некоторых случаях температуру можно дополнительно повысить, пропуская сжатый воздух
через теплообменник перед его поступлением в реакционную камеру. Теплообменник мощностью 100 кВт
может быть сконструирован таким образом, чтобы использовать часть тепла отходящих газов и паров. В
некоторых случаях в верхней части реакционной камеры может быть размещена катушка, через которую
проходит воздух 105 перед попаданием в масло. Сжатый и предварительно нагретый таким образом воздух
предпочтительно подается в окислительную камеру в ее нижней части, где он проталкивается через столб
масла, предпочтительно через распределительные устройства, которые обеспечивают подачу воздуха в
масло в виде тонких струй или пузырьков.
При попадании в масло пузырьки воздуха сталкиваются с сопротивлением, предпочтительно, глубокого
столба указанного масла 115, и этот препятствующий эффект часто усиливается присутствием углерода или
других твердых материалов. Поэтому мелкие пузырьки воздуха могут довольно медленно подниматься вверх
сквозь масляную лужу. Как отмечалось ранее (120), скорость движения может быть дополнительно замедлена
за счет использования перегородок или других устройств, предназначенных для препятствования такому
восходящему потоку. Если перегородки расположены таким образом, что 125 обеспечивают циркуляцию
масла, что приводит к значительному скоплению углерода и других отделившихся твердых частиц в нижней
части реакционной камеры, то это выгодно 130 процесс окисления, применяемый к нефти и подобным
веществам. Таким образом, я могу подавать в реакционную камеру определенное количество тепла,
одновременно удаляя часть углерода, который в противном случае остался бы в отработанном шламе или
смоле, извлеченных из камеры окисления. Следует отметить, что крекинг тяжелых нефтяных масел в
перегонных аппаратах прямого нагрева создает значительные проблемы из-за отделения углерода, который
прилипает ко дну аппарата и образует графитовый слой, вызывая перегрев и прогорание донных отложений.
При использовании высокого давления в процессе крекинга серьезной проблемой становится поиск
достаточно прочной стали для конструкции днища перегонного аппарата. В настоящем изобретении
образующийся углерод в момент своего высвобождения будет находиться в очень мелкодисперсном
состоянии, которое, несомненно, по крайней мере частично является коллоидным, и содержащий кислород
газ, проходящий через масляный столб, контактирует с этими частицами и абсорбируется. В результате
углерод может избирательно окисляться в большей или меньшей степени, выделяя определенное количество
тепла для поддержания температуры реакционной зоны. В той мере, в какой тепло подводится в результате
окисления углерода, совершается полезная работа. Если цель состоит в том, чтобы получить из нефти
значительную долю более легких углеводородов и минимальную степень окисления, то тепло, выделяемое
при сгорании углерода, требует меньшего окисления самих углеводородов.
Благодаря этой склонности к окислению очень мелкого коллоидного углерода у меня появляется возможность
фильтровать смолу или отработанное масло, отводимые из зоны окисления, удаляя таким образом более
крупный углерод, который может присутствовать, и возвращая отфильтрованное масло в камеру окисления.
В рамках применения моего процесса предусмотрен этап обработки остаточных масел из обычных
крекинг-реакторов; масел, которые уже подверглись радикальной обработке под воздействием тепла и
давления с целью получения максимального количества так называемого крекинг-бензина.
Отработанные масла такого типа, которые больше не могут быть подвергнуты дальнейшему разложению
обычными методами крекинга под давлением, могут быть подвергнуты окислительной обработке в
соответствии с моим методом для получения продуктов расщепления и окисления. Добавление свежего
нефтяного масла к отработанному маслу перед его окислением не исключается.
Как следует из вышеизложенного, в качестве окислителя предпочтительно используется обычный воздух,
подаваемый без осушения или изменения нормального содержания влаги, которое может меняться со
временем. Или же, при желании, его можно высушить до равномерной степени влажности. Аналогично, для
специального соединения 256,922, такого как смолистое вещество или тяжелая жидкая проволока, остатки
реакции могут отводиться из нижней части камеры непрерывно или периодически по желанию.
Изменение газообразного окислителя, например, путем разбавления, как указано ранее, или обогащения
кислородом, влияние давления и температуры и т. д. позволяют в значительной степени направлять
окисление и другие химические изменения, несмотря на сложность таких тел, как нефть и другие масла.
При расщеплении высокомолекулярных углеводородов при воздействии тепла.
При воздействии окислителей образуются продукты с более низкой молекулярной массой, некоторые из
которых более стабильны, чем другие. Таким образом, наблюдается тенденция к накоплению более
стабильных частиц. Если они достаточно летучи, то будут уноситься потоком деоксигенированного воздуха к
конденсаторам абсорберов. Если эти вещества нелетучи в условиях обработки, они могут оставаться в масле
в неизмененном виде и удаляться вместе со шламом, из которого такие продукты могут быть извлечены путем
соответствующей обработки. Или же, подвергаясь дальнейшему окислению и последующему разрушению,
они могут начать разрушаться еще сильнее. В одних условиях достигается максимальный выход
нерастворимых в воде продуктов, содержащих значительную долю компонентов, пригодных для
использования в качестве моторного топлива, тогда как в других условиях может наблюдаться повышенный
выход более окисленных продуктов, например, водорастворимых, таких как низшие жирные кислоты, низшие
альдегиды, растворители и тому подобное.
Химические окислители, такие как пероксиды металлов, перекись водорода, бихроматы, перманганаты и тому
подобные, очень дороги, другие, менее дорогие, такие как отбеливающий порошок, азотная кислота и т.д.,
могут вызывать нежелательные вторичные реакции, например, хлорирование, быструю коррозию
контейнеров или образование взрывоопасных нитросоединений. В предпочитаемом мной методе
используется дешевый окислитель, а именно сжатый воздух, обладающий преимуществами доступности
окислителя, простоты обработки и относительной свободы от нежелательных или разрушительных побочных
реакций. Используя сжатый воздух, я повышаю концентрацию кислорода в окислительной камере и вызываю
определенную степень химических изменений заданным или регулируемым образом, что является
неожиданным и имеет большое коммерческое значение.
Для каждого вещества существует критическое давление, или, точнее, критический диапазон давлений, при
котором образуется максимальная доля специально желаемых продуктов окисления. В нижнем диапазоне
наблюдаются неудовлетворительные результаты или неудовлетворительные показатели, а в верхнем
диапазоне существует опасность разрушительного воздействия в результате конденсации, поляризации и т.
д.
Если сырье очень дешевое, такая степень разрушения не всегда столь серьезна, поскольку могут возникнуть
и другие последствия, например...
Самопроизвольное выделение тепла, полезного в реакции или при удалении какой-либо примеси, например,
серы или углерода, может определить требуемые условия, и поэтому давление в критическом диапазоне при
утвержденной температуре может потребоваться не всегда. Однако я предпочитаю приблизительно оценить
этот диапазон. Аналогично существует критическая температура или диапазон температур, при которых
можно ожидать максимального выхода определенных продуктов 85. В некоторых случаях этот диапазон
довольно широк, например, от 300 до 10000 °F. Более узкий и эффективный диапазон — от 600 до 9000 °F.
Для обработки нефтяных масел с целью получения окисленных продуктов и особенно моторного топлива,
практически не вызывающего детонации при использовании в двигателях внутреннего сгорания, я
предпочтительно использую температуру от 700 до 850 °F.
Иными словами, предпочтительный вариант процесса (9.5) заключается в пропускании воздуха при
критическом окислительном давлении и температуре или в диапазоне, охватывающем такие критические
давления и температуры. 10l через окисляемое вещество.
который присутствует в жидкой форме или в виде суспензии в соответствующем жидком или расплавленном
материале в ряде зон обработки, при этом давление в указанных зонах составляет 10,5 сверхатмосферных
значений, и происходит отделение от потока отработанного воздуха желаемых продуктов окисления и уноса.
Из остатков можно выделить продукты окисления, которые не являются летучими при заданных условиях
давления или не уносятся потоком отработанного воздуха, но которые были окислены до такой степени, что
представляют собой ценные химические производные, с помощью соответствующих методов экстракции 1
1.5.
Давление не просто на несколько фунтов выше атмосферного, а на несколько сотен фунтов и более создает
условия, имеющие огромное значение для ориентации окисления. При низком давлении воздух действует
скорее как окислитель, а как вещество, способное захватывать частицы, тогда как при высоком давлении его
окислительная активность значительно усиливается, и захват тяжелых неокисленных частиц становится
незначительным явлением. Это желаемое условие, поскольку оно позволяет продолжать окисление веществ,
которые не были окислены или были окислены в достаточной степени, в то время как продукты окисления,
такие как хром, ванадий, цинк, медь или кальций и тому подобные, способствуют окислению; такие вещества
обычно вводятся в небольших или каталитических количествах. В некоторых случаях может быть добавлено
большее количество щелочных веществ или компонентов, обладающих нейтрализующим действием, таких
как негашеная известь, известняк или карбонизированная щелочь. В целом, однако, для проведения реакции
на нефтяных маслах мне не требуется никаких каталитических или активирующих веществ.
Это особенно актуально при обработке природной нефти или ее фракций, которые остались неизменными в
результате крекинга или иным способом. Однако катализаторы иногда могут быть более целесообразны для
обработки достаточно устойчивых дистиллятов каменноугольной смолы, отработанных масел из
крекинг-реакторов и аналогичного сырья, которое подвергалось обработке, обычно делающей его более
стабильным и, следовательно, менее подверженным воздействию кислорода.
Окислительная камера может быть изготовлена из толстостенной стальной пластины, которая при желании
может быть выполнена из хромистой стали, хромоникелевой стали 90 или другого материала, достаточно
устойчивого к воздействию серы, диоксида серы и органических кислот. Предпочтительно, камера имеет
цилиндрическую форму с вогнутыми или выпуклыми головками, чтобы выдерживать высокое давление,
применяемое в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления (95). Внешне он может
напоминать обычный дизельный перегонный аппарат прямого нагрева. Цилиндр может быть установлен
горизонтально или вертикально. В последнем случае для подачи и распределения сжатого воздуха обычно
используется один распределитель на 100 единиц, расположенный внизу или вблизи него. В горизонтальном
варианте воздух может подаваться через перфорированную трубу, расположенную 105 вдоль дна и
проходящую от одного конца окислительной камеры до другого. Поднимающееся вверх движение воздуха
через масло вызывает его завихрение и быструю циркуляцию: сначала вверх, затем наружу, к стенкам сосуда,
и, наконец, вниз, к источнику подачи воздуха.
Такая циркуляция эффективна для обеспечения хорошего контакта между маслом под давлением и
подаваемым к нему сжатым воздухом 115. Воздушные форсунки могут быть также расположены таким
образом, что движение масла внутри перегонного аппарата происходит таким образом, что более тяжелые
продукты отделяются в выбранной части самого перегонного аппарата или в прикрепленном к нему
устройстве 120. Движущая сила воздуха может также использоваться до или после разряда для перемещения
лопастей или других механических устройств, которые могут быть необходимы для тех же целей. Поток
деоксигенированного воздуха или другого газа может использоваться для подачи свежего воздуха или другого
содержащего кислород газа в зону реакции.
Нет необходимости в топке или других приспособлениях для непрерывного нагрева, поскольку соединения с
более низкой молекулярной массой, большей летучестью или более легкой сублимацией будут удалены из
зоны окисления, и дальнейшее превращение будет остановлено. С повышением давления унос частиц имеет
тенденцию уменьшаться и может стать незначительным фактором по сравнению с неокисленными
частицами, присутствующими в зоне реакции.
Таким образом, поток отработанного воздуха или деоксигенированный воздух действует как средство
удаления более легких частиц из зоны окисления и предотвращения разрушительного окисления до таких
конечных продуктов, как оксид углерода или диоксид углерода.
Использование высокого давления имеет дополнительное преимущество, заключающееся в том, что для
осуществления окисления требуется сравнительно небольшой объем газа. Это позволяет создавать более
компактные устройства, трубопроводы и тому подобное.
Кроме того, степень вовлечения значительно снижается при уменьшении объема газа. Унос продуктов
окисления из реакционной зоны желателен, но слишком сильный унос уносит из реакционной камеры
значительную часть сырья, которое впоследствии необходимо отделить от продуктов окисления, и зачастую
это неэкономичная процедура. Использование сильно сжатого газа, объем которого уменьшен, скажем, в
двадцать или пятьдесят раз по сравнению с объемом при обычном атмосферном давлении, позволяет
значительно снизить степень пузырькового кипения, разбрызгивания и пенообразования.
В воздушном пузырьке, подвергнутом давлению в 800 фунтов выше атмосферного, на его реакционной
поверхности содержится в двадцать раз больше кислорода, чем при обычном атмосферном давлении.
При давлении 900 фунтов количество кислорода на поверхности в шестьдесят раз больше, а при давлении
3000 фунтов его количество увеличивается в двести раз.
Таким образом, по мере прохождения пузырька через горячее окисляемое вещество количество молекул
кислорода, расположенных вдоль поверхности пузырька и готовых воздействовать на исходный материал,
значительно изменяется под действием давления, и такое изменение приводит к новым и удивительным
эффектам.
В случае с некоторыми веществами чрезвычайно высокое давление может вызвать чрезмерное окисление. С
другой стороны, давление, лишь немного превышающее атмосферное, практически не окажет никакого
воздействия, а окисление будет протекать настолько медленно, что этот процесс не будет представлять
коммерческого интереса.
Помимо воздействия мелкодисперсного углерода, присутствующего в масле, могут быть добавлены
специальные активирующие вещества, такие как хлорид алюминия, оксиды марганца, свинца, железа,
256,922 256,922 окислительная камера. Последний предпочтительно представляет собой бескатализаторный
аппарат, температура которого поддерживается исключительно за счет теплоты окисления, генерируемой
внутри толстого слоя или столба масла, или, предпочтительно, совместно за счет теплоты окисления и
теплоты, обеспечиваемой сжатием подаваемого воздуха; или с помощью специально нагреваемых
предварительных нагревателей для масла и/или воздуха.
Однако вышеизложенное не исключает возможности использования окислительных камер, оборудованных
топками, если это необходимо. Последний вариант, например, может использоваться только в начальный
период или период "запуска". Когда масло достаточно нагреется, чтобы кислород или воздух вступили с ним в
реакцию, можно включить поток предварительно нагретого воздуха, и с этого момента в масле начнет
самопроизвольно генерироваться тепло. После этого огонь на решетке можно поддерживать на низком
уровне или дать ему полностью погаснуть.
Используя "беспламенный перегонный аппарат" без топочного оборудования, масло можно нагреть в удобной
емкости до температуры, скажем, 500 или 600 °F, а затем загрузить в окислительную камеру. Подается
воздух, предпочтительно предварительно нагретый, и — при эффективном давлении в камере 0 — масло
начинает окисляться, а температура повышается, скажем, до 700 или 7500 °F.
Оставаясь в этом положении за счет регулировки подачи воздуха, степени предварительного нагрева и
непрерывного введения предварительно нагретого сырого масла. Короче говоря, после того как
первоначальная загрузка масла нагрета до окислительной температуры в камере, постоянно снабжаемой
маслом, дальнейшее нагревание с помощью топочных устройств не требуется. Использование системы
непрерывной подачи сырого масла имеет свои преимущества. Уровень масла в окислительной камере может
поддерживаться достаточно постоянным, обеспечивая тем самым образование столба масла с достаточной
глубиной деоксигенации, то есть глубиной, позволяющей удалять из воздуха весь или большую часть
кислорода в процессе его перемещения от точки попадания до поверхности масла. Также желательно
непрерывно отводить часть масла из реакционного резервуара, предпочтительно из его нижней части.
Скорость отбора может регулироваться относительно скорости подачи масла в камеру, чтобы избежать
существенного отклонения от постоянного уровня.
Вместо непрерывной подачи и выгрузки может использоваться прерывистый режим работы «порционно»,
например, частое чередование подачи порциями и отвода порциями без существенного нарушения условий
постоянного уровня реакционной среды.
Введение свежего сырого масла в перегонный куб 6.5 позволяет поддерживать желательную степень
постоянства окислительных условий. Содержимое камеры остается более однородным, чем когда заряд
масла помещают в емкость и продувают воздухом до тех пор, пока действие практически не прекратится. 70
При непрерывной подаче масла или его эквивалента воздух постоянно воздействует на смесь свежего масла
и масла, модифицированного в результате реакции. Таким образом, непрерывная подача и отвод 75
достаточны для получения относительно постоянного состава, что важно для обеспечения равномерности
тепловыделения и эффективного контроля над аппаратом.
В прерывистом или периодическом процессе условия постоянно меняются по мере протекания окисления и, в
конечном итоге, практически останавливаются. В данном случае условия эксплуатации постоянно меняются, и
управление становится менее эффективным (8.3) при переменных условиях тепловыделения. Таким образом,
хотя некоторые особенности настоящего изобретения могут быть реализованы с помощью прерывистого
процесса, он не является предпочтительным вариантом осуществления. 90 Непрерывная подача масла также
обеспечивает более безопасный характер работы, поскольку всегда присутствует большое количество
свежего сырого масла, к которому имеет доступ кислород, и, следовательно, риск скопления избытка
кислорода в любой точке, вызывающего бурные локальные реакции, сводится к минимуму. Использование
среднего объема масла, таким образом, представляет собой, на мой взгляд, весьма желательную
особенность предпочтительного варианта моего изобретения.
Конденсацию паров предпочтительно проводить при давлении выше атмосферного, обычно приблизительно
равном давлению в окислительной камере. Таким образом, конденсаторы могут находиться в открытом
сообщении с окислительной камерой, и падение давления, наблюдаемое в различных частях
конденсационного аппарата, будет обусловлено исключительно конденсацией и потерей давления из-за
трения. Однако между перегонным аппаратом и конденсаторами в нескольких секциях последнего может быть
предусмотрен запорный или обратный клапан для отключения любых необходимых устройств или снижения
Соседние файлы в папке патенты