Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_12218
.pdf
занимает значительное время, или, если попытаться пропустить раствор через обычные фильтры, то до
истечения достаточного времени фильтры, как правило, забиваются.
Настоящее изобретение направлено на получение ацетата целлюлозы в игольчатой, хлопьевидной или
мелкодисперсной форме, легко и быстро растворимого в ацетоне или другом желаемом растворителе. 65
Согласно настоящему изобретению, ацетат целлюлозы или другие органические эфиры или простые эфиры
целлюлозы осаждаются из своих растворов путем добавления к ним определенной доли осадителя, в
частности 70 воды водного осадителя, такого как указанный выше, в количестве, которое составляет
существенную долю от количества, необходимого для осуществления стойкого осаждения производного
целлюлозы, но которое 75 таково, что после тщательного смешивания производное целлюлозы остается
полностью в растворе, и последующего смешивания приготовленного раствора с основной массой осадителя
при достаточном перемешивании для получения продукта в мелкодисперсной форме. Аналогичным образом
другие сложные эфиры целлюлозы, например, формиат целлюлозы, пропионат, β-бутират или нитроацетат,
могут быть осаждены из растворов этерификации в указанной высокоценной форме, и опять же, нет
необходимости, чтобы исходные растворы были именно растворами ацетилирования или этерификации,
поскольку аналогичные результаты могут быть достигнуты с помощью других растворов ацетата целлюлозы
или других сложных эфиров целлюлозы, и аналогичным образом эфиры целлюлозы, например,
метилцеллюлоза, этилцеллюлоза или β-бензилцеллюлоза, и смешанные эфиры целлюлозы, такие как ацетат
этилцеллюлозы и оксиэтилцеллюлоза, могут быть получены в мелкодисперсной, легкорастворимой форме
путем обработки их раствора, как описано выше. - 100 Созревание, как правило, предпочтительно проводить
перед применением двухстадийного процесса осаждения, описанного в настоящем изобретении, к растворам
этерификации.
Доля осадителя, добавляемого на первом этапе процесса комбинированного осаждения, может
варьироваться в определенных пределах. Например, в случае использования воды или водного раствора
уксусной кислоты в качестве осадителя желательно добавить порцию водного осадителя, соответствующую
примерно 50-90%, и особенно 80%, от количества, необходимого для получения стойкого осаждения части
производного целлюлозы, или же эту долю можно увеличить до количества, немного меньшего, чем
необходимо для получения стойкого осаждения. Количество осадителя, необходимое для первого этапа
осаждения, легко определить, изучив пробный образец раствора производного целлюлозы. Необходимое
количество, разумеется, будет варьироваться в зависимости от природы осадителя и природы раствора
производного целлюлозы.
Важно, чтобы желаемая пропорция осадителя на первом этапе комбинированного процесса была тщательно
включена в раствор производного целлюлозы до смешивания с основной массой осадителя, и по этой
причине на первом этапе предпочтительно использовать эффективное перемешивание. На втором этапе
процесса, когда приготовленный раствор смешивается с основной массой осадителя, физическое состояние
осажденного производного целлюлозы в некоторой степени зависит от интенсивности перемешивания, и
действительно, физическое состояние продукта может в некоторой степени контролироваться степенью
перемешивания, используемой на втором этапе процесса.
На первом этапе осаждения осадитель может быть добавлен непосредственно в раствор производного
целлюлозы при интенсивном перемешивании, чтобы избежать локального осаждения производного
целлюлозы, а также могут быть приняты другие меры для обеспечения эффективного распределения
осадителя, например, может быть использовано распылительное устройство. Хотя при определенных
условиях осадитель можно добавлять в раствор производного целлюлозы относительно быстро, тем не
менее, в целом предпочтительнее добавлять осадитель в раствор постепенно.
На втором этапе осаждения раствор производного целлюлозы может либо вводить в основную массу
осадителя, либо наоборот. Как уже говорилось, смешивание сопровождается перемешиванием растворов, и
этот фактор в некоторой степени определяет свойства продукта.
Кроме того, два этапа процесса могут осуществляться непрерывно.
Таким образом, раствор может подаваться в основную осаждающую ванну любым подходящим способом, при
этом необходимое количество осадителя для первой стадии равномерно распределяется в ней по мере того,
как раствор движется к основной осаждающей ванне.
Таким образом, раствор производного целлюлозы может быть смешан с необходимым количеством
осадителя с помощью смесительной струи, при этом смешанные растворы непрерывно подаются из струи в
основную массу осадителя. Подходящим устройством для проведения таких операций является, например,
смесительный струйный аппарат, в котором одна из жидкостей 770 подается в кольцевое пространство вокруг
цилиндрического сосуда, содержащего другую жидкость. Внутренний сосуд соединяется с кольцевым
пространством посредством небольших отверстий, и внутренняя жидкость под давлением образуется через
эти отверстия 76 в кольцевом пространстве, содержащем другую жидкость. Благодаря перемещению
жидкости в кольцевом зазоре мимо отверстий, две жидкости быстро гомогенно смешиваются в кольцевом
пространстве 80 и выходят через струю во вторичную осаждающую ванну.
В качестве осадителя можно использовать любой подходящий осадитель, который является нерастворителем
для производного целлюлозы и растворителем для жидкости, в которой растворено производное целлюлозы.
Мы предпочитаем использовать водные осадители, и особенно для второй стадии процесса — водный
раствор уксусной кислоты.
кислота, например, уксусная кислота с концентрацией от 90 до 25%, до 35, 40% или даже больше. В целом,
целесообразно использовать достаточно концентрированную кислоту, например, 35–40%, хотя следует
понимать, что чем выше концентрация кислоты, используемой для осаждения, тем выше будет требуемое
качество. Природа водного осадителя на первом этапе комбинированного процесса не имеет большого
значения с точки зрения формы конечного продукта, но предпочтительнее использовать водную уксусную
кислоту, а не воду, поскольку она легче гомогенно включается в раствор. Вместо добавления необходимого
количества осадителя, например, воды или водного раствора уксусной кислоты, на первом этапе осаждения
непосредственно в раствор производного целлюлозы, можно сначала добавить количество сильного
осадителя, например, воды или разбавленной уксусной кислоты, а затем довести раствор до требуемой
точки, не доводя его до осаждения, с помощью более слабого осадителя, например, относительно сильной
уксусной кислоты.
На первом этапе комбинированного процесса осаждения предпочтительно пропускать осадитель через
основную массу раствора производного целлюлозы, тогда как на втором этапе процесса раствор
производного целлюлозы может пропускать через осадитель, или осадитель может пропускать через раствор
производного целлюлозы.
Производные целлюлозы могут быть получены в соответствии с настоящим изобретением в виде
мелкодисперсного продукта, обладающего значительными преимуществами для многих целей. Как уже было
сказано, продукция особенно ценна при приготовлении прядильных растворов для производства
искусственного шелка, а также имеет значительную ценность при производстве пластмасс и других
композиций.
-5. Приведенный ниже пример носит исключительно иллюстративный характер и ни в коем случае не должен
рассматриваться как ограничивающий изобретение.
ПРИМЕР.
100 Части целлюлозы этерифицируют с помощью 400 частей уксусного ангидрида и 400 частей уксусной
кислоты в присутствии 15 частей серной кислоты. После завершения этерификации масса доводится до
зрелости, минеральная кислота нейтрализуется, и затем к ней при постоянном перемешивании добавляют
20%-ный водный раствор уксусной кислоты, составляющий 80-85% по объему от зрелой смеси. Когда смесь
становится полностью однородной, ее смешивают с избытком 20%-ного водного раствора уксусной кислоты. В
процессе добавления материалы перемешиваются, и ацетат целлюлозы осаждается в мелкодисперсном
состоянии.
В приведенном выше примере вместо 20% водного раствора уксусной кислоты можно использовать более
концентрированные кислоты в соответствующих количествах, например, водную кислоту с концентрацией
30-35 или 40%.
0 Мы не утверждаем, что осаждение производных целлюлозы из растворов, содержащих высоколетучие
растворители, такие как диоксид серы, путем смешивания растворов с нагретым осадителем, например, W5,
для удаления высоколетучего растворителя путем испарения.
Подробно описав и определив природу нашего изобретения и способ его осуществления, мы заявляем, что, с
учетом вышеизложенного отказа от ответственности, то, что мы
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_395708.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=395708&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
Patent Translate
Powered by EPO and Google
Patent Translate is currently overloaded by requests. Please try again in a few seconds.
We apologise for any inconvenience this may cause.
Contact Patent Translate team
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_395709.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=395709&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB395709A
[]
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования в области электрогидравлических нагревательных приборов или относящиеся к ним.
Я, Роберт Артиллер Карлтон, гражданин Соединенных Штатов Америки, проживающий по адресу: Ридж
Бульвар, 9115, Бруклин, округ Цинциннати, штат Нью-Йорк, Соединенные Штаты Америки, настоящим
заявляю о характере данного изобретения и о способе его осуществления, которые будут подробно описаны и
установлены в следующем заявлении: Данное изобретение относится к усовершенствованию аппаратов для
непрерывной обработки жидкостей при высоких температурах и высоком давлении.
В частности, данное изобретение касается создания аппарата для непрерывной обработки жидкостей путем
электрического нагрева до выбранной температуры реакции в доступном диапазоне до 25000 °F и при
давлении в доступном диапазоне до 7500 фунтов на квадратный дюйм, соотнесенном с указанной выбранной
температурой, для получения желаемой реакции в жидкости.
В связи с электрическими трубчатыми печами для производства цианидов было предложено создать
конструкцию, включающую наружную трубу и внутреннюю реакционную трубу, через стенки которой проходит
электрический ток для генерации тепла, необходимого для реакции. При этом один из проводников, подающих
переменный ток, соединен с одним концом внутренней трубы, а другой проводник — с соответствующим
концом наружной трубы. При этом другие концы труб электрически соединены таким образом, что ток
проходит через обе трубы, но в противоположных направлениях, с целью устранения фазового сдвига между
напряжением и током.
Также было предложено создать двухстенный реакционный сосуд для проведения реакций при высоком
давлении и температуре, включающий реакционную трубку, окруженную внешней оболочкой, часть которой
отходит и снабжена токопроводящими элементами, так что она работает как электрический нагревательный
элемент, а соединения между нагретой и ненагретой частями трубки используются для выравнивания
давления газа между реакционной камерой и оболочкой.
Целью изобретения является создание усовершенствованного аппарата для обработки газов и жидкостей, в
котором жидкость может быть быстро нагрета до выбранной высокой температуры реакции под высоким
давлением, а при необходимости — быстро охлаждена ниже указанной температуры реакции для
прекращения реакции.
Изобретение представляет собой устройство для нагрева жидкостей до высоких температур под высоким
давлением, включающее в себя соответствующим образом изолированный жесткий трубчатый корпус, одну
или несколько нагревательных трубок с относительно тонкими стенками из металла с высоким электрическим
сопротивлением, расположенных внутри корпуса, подходящий электро- и теплоизоляционный материал,
практически заполняющий пространство между нагревательной трубкой или трубками и корпусом, средства
для обеспечения быстрого потока нагреваемой жидкости через нагревательную трубку или трубки и средства
для подачи электрического нагревательного тока к нагревательной трубке или трубкам и корпусу таким
образом, чтобы ток протекал в противоположных направлениях через нагревательную трубку или трубки и
корпус.
Изобретение также включает в себя устройство для нагрева жидкостей до высоких температур под высоким
давлением, состоящее из жесткого трубчатого корпуса, нагревательной трубки с относительно тонкой стенкой
из металла с высоким электрическим сопротивлением, расположенной по центру корпуса, множества блоков
электроизоляционного и теплоизоляционного материала, свободно расположенных в кольцевом пространстве
между нагревательной трубкой и корпусом, средств для выравнивания давления на внутренней и внешней
поверхностях нагревательной трубки, средств для обеспечения быстрого потока нагреваемой жидкости через
нагревательную трубку и средств для подачи электрического нагревательного тока на нагревательную трубку
с целью ее нагрева до температуры, достаточно высокой для повышения температуры протекающей через
нее жидкости до выбранной температуры реакции.
Как станет ясно из приведенного ниже подробного описания, изобретение представляет собой
усовершенствованную форму аппарата, в котором может использоваться относительно высокая скорость
подвода тепла, и жидкость может проходить через нагревательные элементы с высокой скоростью потока, –
таким образом, подвергая жидкость воздействию нагретой поверхности в течение минимального периода
времени, и в котором может поддерживаться надлежащая корреляция между выбранной температурой
реакции, которой подвергается жидкость, и давлением, при котором она быстро нагревается, так что условия,
при которых происходит указанная реакция, остаются практически постоянными. – Варианты осуществления
изобретения, как показано на прилагаемых чертежах, особенно подходят для обработки газов и паров при
высоких температурах и давлениях, таких как интенсивный крекинг нефти, обработка, дистилляция и
испарение жидкостей, требующих интенсивного нагрева; и многие другие полезные применения в
промышленных и производственных процессах.
На прилагаемых чертежах: на рис. 1 показана упрощенная форма аппарата, изображенного в основном в
горизонтальном разрезе, со средствами для электрического нагрева жидкости и механизмом подачи
нагревательного тока, графически иллюстрированными. На рис. 2 представлен вертикальный разрез по линии
S2 на рис. 1.
Рис. 3 — вертикальный разрез по линии 3-8' на рис. 1.
Рис. 4 представляет собой вид сверху устройства для нагрева жидкости, включающего в себя множество
элементов.
На рис. 1 показаны нагревательные элементы, изображенные на рисунке. На рис. 5 представлен
вертикальный разрез модифицированной формы аппарата для нагрева жидкости.
На рис. 6 показан вид с торца конструкции, изображенной на рис. 5, где сняты торцевые пластины кожуха.
Рис. 7 представляет собой вертикальный разрез по линии 9-9 на рис. 5.
На рис. 8 представлен схематический план установки, предназначенной для обработки газов и паров при
высокой температуре и давлении.
На рис. 9 представлен схематический план аппарата для нагрева жидкости типа, изображенного на рис. 1,
предназначенного для крекинга углеводородных масел.
В простой конструкции, показанной на рис. 1, жесткий трубчатый металлический кожух 20, имеющий
относительно толстую стенку, опирается на соответствующие опоры 21 и покрыт теплоизоляционным
материалом 22. Основная часть корпуса 20 снабжена на одном конце кольцевым фланцем 23, который может
быть выполнен заодно с корпусом или, предпочтительно, приварен к нему, и этот фланец соединен с
фланцем 24 входной трубы 25. На противоположном конце основной части корпуса 20 снабжен аналогичным
фланцем 26, также выполненным заодно с основной частью 20 корпуса или приваренным к ней.
Корпус снабжен удлинителем 27, имеющим на своем внутреннем конце фланец 28, аналогичный фланцу 26, и
на своем внешнем конце фланец 29, к которому соединен фланец 30 выходной трубы 31.
Фланец 28 электрически изолирован от фланца 26 путем прокладки соответствующей изоляции 3.2, а болты
33, соединяющие фланцы 26 и 28, изолированы от фланцев втулками и шайбами 34 из слюды или другой
подходящей электрической изоляции.
Трубопровод для образующейся таким образом жидкости способен выдерживать очень высокое давление, и
внутри него размещены средства для быстрого нагрева быстро текущей жидкости до более высоких
температур и при более высоком давлении, чем те, которые ранее можно было безопасно достичь.
Это устройство, как показано на прилагаемых чертежах, включает в себя нагревательную трубку 35, имеющую
относительно тонкую стенку из металла с высоким олеиновым сопротивлением, такого как хромированный
никель или другой подходящий материал, которая проходит продольно вдоль основной части корпуса 20 и
концентрично по отношению к ней, и электрически и механически соединена на своем выходном конце
металлическим диском или крестовиной 36 с продолжением 27 корпуса. На входном конце нагревательная
трубка 35 предварительно жестко соединена с кольцом или пластиной 37, скользяще установленными на
направляющих 38, расположенных в нижней части корпуса 20, что позволяет осуществлять относительное
перемещение между нагревательной трубкой и корпусом, вызванное большим расширением нагревательной
трубки при воздействии высоких температур. Спиральный проводник 39 из подходящего металла приварен
или иным образом соединен с кольцом 37 и с кольцом 40, которое приварено к стенке корпуса 20,
обеспечивая тем самым гибкое электрическое соединение между входным концом нагревательной трубки 35
и корпусом на входном конце.
Надлежащая электрическая и тепловая изоляция в значительной степени заполняет пространство между
нагревательной трубкой 35 и корпусом 20.
Этот изоляционный материал предпочтительно представляет собой цилиндрические секции 41 из
огнеупорного кирпича, лавы или другого огнеупорного электроизоляционного материала, которые довольно
свободно располагаются в кольцевом пространстве между нагревательной трубкой и корпусом, тем самым
поддерживая нагревательную трубку и изолируя ее от корпуса 20. Отверстия 42 в стенке нагревательной
трубки позволяют жидкости поступать в пространство между нагревательной трубкой и корпусом, тем самым
выравнивая давление на наружную и внутреннюю поверхности относительно тонкой стенки нагревательной
трубки и предотвращая деформацию или разрыв нагревательной трубки.
Как показано на рис. 4, жидкость подается насосом 43 или другим подходящим средством создания давления
через трубу 44 во входной конец одной из множества нагревательных трубок, расположенных
последовательно. Жидкость прокачивается по трубкам насосом с высокой скоростью и под высоким
давлением. Затем его можно нагреть до выбранной высокой температуры реакции в диапазоне от 3000 °F до
25000 °F с помощью электрических нагревательных трубок 35 и пропустить из нагревательных трубок через
выходную трубу 31.
Нагревательная трубка может иметь любую желаемую длину, при этом диаметр и длина нагревательной
трубки, а также температура, до которой она нагревается, предпочтительно должны быть такими, чтобы
жидкость нагревалась до температуры реакции в течение нескольких секунд, а затем подавалась в реактор 45
или расширительную камеру 46.
Термостат 47, который реагирует на температуру жидкости, выходящей из нагревательной трубки, регулирует
ток, подаваемый на нагревательную трубку, для поддержания выбранной рабочей температуры жидкости
практически равномерной, а устройство регулирования давления, или, предпочтительно, нагруженный клапан
48, служит для поддержания...
желаемое давление на быстро движущийся поток: Elui4~whieh проходит через нагреватель.
трубка.
В некоторых случаях, например, при лечении.
В случае определенных типов жидкостей желательно, чтобы они немедленно охлаждались или сбрасывались
в расширительную камеру, тогда как в других случаях, или при обработке других жидкостей, желательно,
чтобы они поддерживались при температуре реакции в течение определенного периода времени для
дальнейшего продления реакции крекинга.
Как показано на рис. 4, предусмотрены средства для достижения обеих этих целей. Обводной канал 49
направляет жидкость непосредственно от нагревателя к противодавленческому клапану 48 и расширительной
камере, а когда обводной канал закрыт, жидкость проходит через реактор 45. Клапаны 51 и 52 в трубах,
ведущих к реактору и от него, регулируют поток жидкости через него.
Реактор 45 предпочтительно имеет форму цилиндрической камеры со стенками достаточной толщины и
прочности, чтобы выдерживать высокое давление и температуру, и диаметром, достаточно большим, чем
диаметр нагревательной трубки, чтобы уменьшить скорость потока через реактор и обеспечить пребывание
жидкости в реакторе в течение заданного периода времени, необходимого для завершения желаемой
реакции.
Для поддержания постоянной заданной температуры реакции в реакторе или любой другой температуры,
необходимой для достижения вышеизложенных целей, могут быть предусмотрены соответствующие средства
нагрева (не показаны), такие как электрические нагревательные элементы, например.
Следует отметить, что давление на жидкость в нагревательной трубке реактора поддерживается за счет того,
что нагруженный клапан 48 расположен между выходным концом реактора и расширительной камерой 46, так
что конверсия или другая реакция, возникающая при быстром нагреве жидкости до выбранной температуры,
продолжается в течение всего периода, пока жидкость находится в реакторе.
Как показано на рис. 1 и 4, трехфазные токи, подаваемые через конденсаторы 53, 54 и 55 к выключателю 56, к
проводникам 57, 58 и 59, которые ведут к соответствующему устройству регулирования напряжения, такому
как автотрансформатор или стабилизатор напряжения 60. Как показано на рис. 1 и 4, проводники 61 и 62 для
нагревательного тока ведут к фланцам 26 наружных нагревательных трубок, а проводник 63 ведет к фланцу 9
промежуточного нагревателя. Фланцы 26 всех нагревательных трубок соединены между собой трубками 64,
которые заземлены.
Вследствие того, что электрический ток течет в противоположных направлениях через нагревательную трубку
и корпус, самоиндукция, по существу, нейтрализуется.
Механизм регулятора напряжения 60 управляется термостатом 47, который подвергается воздействию
температуры жидкости, выходящей из нагревателя, и служит для регулирования тока, подаваемого в
нагревательную трубку, с целью обеспечения желаемого быстрого равномерного нагрева жидкости до
выбранной температуры.
Для облегчения реакции масла или другой жидкости иногда необходимо ввести в жидкость свободный
водород и/или катализатор до того, как она будет подана в нагревательную трубку. Для удобного
осуществления этого предусмотрена труба 66, ведущая к входной трубе 67 насоса 43. К входному патрубку 67
также может быть подсоединен резервуар 68 для подачи дополнительных или иных реагентов.
Для защиты нагревательной трубки от перегрева, вызванного прекращением или уменьшением потока
жидкости через нагревательную трубку, в патрубке 25 расположен автоматический предохранительный
выключатель 69, который с помощью соленоида 70 размыкает выключатель 56 при прекращении или опасном
уменьшении потока жидкости.
В процессе работы устройства жидкость прокачивается через трубопровод, включая его нагревательную
секцию, под заданным давлением, а ток, подаваемый на нагревательную трубку, автоматически регулируется
для обеспечения жидкости достаточным количеством тепла, чтобы быстро поднять ее до выбранной
температуры по мере быстрого протекания через нагревательную трубку, и поддерживать ее практически на
указанном выбранном уровне температуры.
Нагретая до желаемой температуры жидкость может подаваться непосредственно в расширительную камеру,
как описано выше, или может протекать через реактор, в котором она будет поддерживаться при заданной
температуре реакции в течение периода времени, необходимого для осуществления желаемой реакции,
который может варьироваться от долей секунды до нескольких минут или более, в зависимости от типа
жидкости и желаемых результатов. Затем продукт выводится в расширительную камеру, в которой его
температура понижается ниже температуры реакции, а собранные продукты отводятся через выходное
отверстие 72 расширительной камеры в обычное охлаждающее, конденсационное или фракционирующее
оборудование, хорошо известное в данной области техники. Остатки или неиспарившийся материал,
накапливающийся в расширительной камере 46, могут быть отведены через соответствующую выпускную
трубу 73 с клапаном.
При определенных условиях необходимо быстро охладить жидкость, вытекающую из нагревателя или
реактора, ниже температуры реакции, чтобы прекратить указанную реакцию, и для достижения этой цели
предусмотрены средства, как показано на рис. 4.
Смесительное устройство 74 включает в себя средства для распыления и смешивания охлаждающей
жидкости с горячей жидкостью, выходящей из расширительного клапана 48, благодаря чему полученная
смесь, поступающая в расширительную камеру 46, охлаждается ниже температуры реакции. Охлаждающая
жидкость может быть любой подходящей природы, но предпочтительно должна представлять собой ту же
жидкость, что и обрабатываемая.
Очевидно, что при определенных условиях желательно охладить горячую обрабатываемую жидкость под
давлением перед прохождением через предохранительный клапан 48, и это можно легко сделать, направив
нагретую жидкость через охлаждающее устройство перед прохождением через предохранительный клапан
48, чтобы можно было смешать с ней подходящую охлаждающую жидкость для снижения температуры.
Если используется охлаждающая жидкость, которая не испаряется при результирующей температуре
теплообменника, охлаждающую жидкость можно отбирать из основания расширительной камеры 48 и
охлаждать с помощью подходящих охлаждающих или излучающих средств, а затем рециркулировать через
смесительное устройство 74.
На фиг. 5, 6 и 7 показана модифицированная форма аппарата, в которой множество трубчатых
нагревательных секций размещены в одном корпусе и соответствующим образом изолированы от него
электрическим и тепловым током.
В данной конструкции также показана другая схема подачи нагревательного тока к нагревательным трубкам.
Данная конструкция позволяет эксплуатировать нагревательные трубки при любой температуре до 25000 °F
(1150 °C) и безопасном давлении до 7500 фунтов (3400 кг) и более.
Данная конструкция включает в себя жесткий цилиндрический корпус с относительно толстыми
металлическими стенками, способными выдерживать высокое давление при повышенных температурах,
причем корпус состоит из основной секции 107, имеющей на одном конце фланец 108, к которому
прикреплена головная пластина 109, и на противоположном конце фланец 110. Корпус также включает в себя
удлинитель 111, имеющий фланец 112, к которому крепится соответствующая головная пластина 113, и
фланец 114, расположенный вблизи фланца 110 на основной части корпуса. Электроизолирующая прокладка
115 зажимается между фланцами 110 и 114 соответствующими изолированными болтами, как описано выше.
Множество нагревательных трубок 117 соединены последовательно обратными трубопроводами 118, как
показано на рисунке 6, или могут быть предусмотрены, как показано на рисунке 5, для обеспечения
протекания жидкости через последовательно соединенные трубки. Трубки жестко закреплены с одного конца
металлическими опорными пластинами 121, которые механически и электрически соединены с удлинителем
111, а с противоположного конца опираются на металлическую пластину 122, которая скользит по
направляющим внутри основной части корпуса 107, что позволяет осуществлять относительное перемещение
нагревательных трубок и корпуса, необходимое для расширения нагревательных трубок при нагреве до
высоких температур. Опорная пластина 122 электрически соединена проводником 123 с корпусом.
В данной конструкции жидкость подается через входную трубку 124 на одном конце корпуса, откуда она
поступает в открытый конец первой из серии нагревательных трубок. Последняя из серии нагревательных
трубок выходит в камеру 125 на противоположном конце корпуса, и нагретая жидкость течет из камеры 125
через входное отверстие 126 в расширительную камеру, как описано выше.
Изоляция 129, состоящая из формованного огнеупорного кирпича, лавы или другого материала, обладающего
подходящими тепло- и электроизоляционными свойствами, в значительной степени заполняет кольцевое
пространство между нагревательными трубками 117 и корпусом 107 и служит для поддержки нагревательных
трубок 117 и теплоизоляции стенки корпуса 107 от воздействия тепла, излучаемого поверхностями указанных
нагревательных трубок.
Электрический нагревательный ток подается на фланец 110 соединительного элемента и на фланец 114 его
удлинителя через проводники 127 и 128.
«Этот тип нагревателя может быть выполнен в относительно длинной форме, что уменьшает его диаметр при
заданной мощности и значительно повышает коэффициент запаса прочности; также уменьшается количество
необходимых трубок и обратных фитингов, а также потребляемая мощность для циркуляции жидкости, и,
поскольку отсутствует пожарная опасность, как при нагреве прямым огнем, устройство может быть
установлено в зданиях, подземных хранилищах или в местах, где установка обычных типов нагревателей
была бы невозможна или опасна».
При необходимости несколько нагревателей такого типа могут быть соединены последовательно, что
позволит уменьшить длину корпусов и использовать одно из нагревательных устройств для предварительного
нагрева жидкости, подаваемой в другое, при этом пары будут удаляться на каждом этапе или участке нагрева.
Аппарат может быть снабжен средствами для автоматического регулирования подачи электрического тока к
нагревательным трубкам, средствами для автоматического регулирования тока; средствами для прокачки
масла под высоким давлением через нагревательные трубки; а также расширительной камерой и реактором
по желанию.
На рис. 8 показано устройство, используемое для обработки газов и паров, таких как отходящие газы из
установок крекинга нефти, природный газ из нефтяных скважин и газы или пары, образующиеся в результате
многочисленных производственных и промышленных процессов. Однако его применение будет описано с
особым акцентом на крекинг и полимеризацию так называемых неконденсируемых газов, образующихся в
результате операций крекинга и переработки нефти. При производстве бензина путем крекинга или
пирогенного превращения высококипящих углеводородов в углеводороды с желаемыми низкокипящими
свойствами, в результате реакции, помимо значительного количества углерода, образуется относительно
большое количество фиксированного или неконденсируемого газа, состоящего главным образом из метана и
ароматических углеводородов, которые в современных условиях имеют небольшую или нулевую ценность и
обычно утилизируются путем сжигания под перегонными аппаратами или котлами завода в качестве топлива.
При воздействии высоких температур эти газы расщепляются или полимеризуются, в результате чего
происходит изменение молекулярных свойств и образуются соединения, которые могут быть получены в
жидком виде и использованы для многих полезных промышленных и производственных целей.
Объем образующегося таким образом газа значителен, особенно при производстве бензина путем крекинга
углеводородов в паровой фазе, поскольку эта реакция обычно приводит к значительным потерям связанного
газа, которые могут составлять 30% или более от объема переработанной нефти, что представляет собой
колоссальные потери, но значительная часть которых может быть компенсирована с помощью
соответствующего оборудования и методов.
Предпочтительным методом обработки такого газа является его крекинг или реакционная температура от
1400 до 2000 градусов по Фаренгейту при давлении от 300 до 600 фунтов и более на квадратный дюйм,
причем температура и давление зависят от состава газа и желаемых конечных продуктов. При обработке
таких газов при указанной температуре молекулярные изменения или реакции протекают с очень высокой
интенсивностью, и для получения максимального выхода и качества необходимо, чтобы температура, которой
они подвергаются, была равномерной и очень строго регулировалась, а давление было тесно связано с
оптимальной температурой и временем воздействия газа на тепловую реакцию.
Ранее подобные операции проводились в трубах из жаропрочного металла, помещенных в кирпичную кладку
и нагреваемых масляным или газовым огнем, при этом газ или пар нагревались путем циркуляции через них.
Однако максимальная температура, при которой могут работать такие трубы из-за окисления и образования
накипи в металле, составляет от 15000 до 16500 °F, при которых срок службы трубы относительно невелик, а
из-за ослабляющего воздействия тепла, которому подвергается металл трубы, давление, при котором газ
проходит через трубу, не должно значительно превышать атмосферное.
Сжатие газа и его обработка под давлением позволят протекать реакции более определенным и
упорядоченным образом, а степень полимеризации можно будет легче контролировать, что значительно
повысит выход и качество желаемых конечных продуктов.
Сжатие газа и его обработка под высоким давлением в аппарате, который я сейчас опишу, позволяет
использовать меньшее и менее дорогостоящее оборудование для обработки того же количества газа, а
благодаря лучшим условиям теплопередачи снижает количество тепла, необходимого для реакции.
Устройство, изображенное на рис. 8, специально приспособлено для этой цели и включает в себя
электрический жидкостной нагреватель 131 типа, изображенного на рис. 1 чертежей.
Как показано на фиг. 1, в стенках нагревательной трубки предусмотрены отверстия, позволяющие части газа
проходить в пространство между нагревательной трубкой и корпусом, за счет чего давление, оказываемое на
стенки нагревательной трубки, практически нейтрализуется, что исключает любую возможность повреждения
или деформации нагревательной трубки из-за давления протекающего через нее газа.
Изолирующий материал относительно пористого типа заполняет кольцевое пространство между
нагревательной трубкой и наружным металлическим корпусом, обеспечивая поддержку нагревательной
трубки и теплоизоляцию стенки наружного корпуса от воздействия сильно нагретого трубопровода.
Цель состоит в том, чтобы обеспечить максимальный выход низкокипящих соединений с максимальным
антикипящим значением и минимальное количество связанных газов и соединений, которые могут
потребовать удаления в последующих операциях переработки или которые могут образовывать смолы и
другие нежелательные соединения при использовании или хранении.
При более высоких температурах пирогенная или крекинговая реакция протекает более интенсивно и быстро,
скорость реакции или молекулярного изменения примерно удваивается на каждые 18 градусов по Фаренгейту
повышения температуры, и доля нефти, преобразованной из высококипящих углеводородов, бензина,
ароматических углеводородов и ненасыщенных соединений, обладающих высокими антикоррозионными
свойствами, значительно возрастает. Кроме того, при обработке нефти при высоких температурах
желательно подвергать ее достаточно высокому давлению, чтобы поддерживать низкокипящие соединения в
растворе, тем самым уменьшая вероятность повторного крекинга более чувствительных паров с
последующим образованием углерода, фиксированных газов и других нежелательных продуктов разложения.
В качестве иллюстрации улучшения выхода и качества при обработке нефти при более высоком давлении и
температуре приводится следующий пример: Пенсильванский газойль с плотностью 44 API обрабатывается в
хорошо известном коммерческом процессе крекинга нефти при температуре 8500 °F и давлении 750 фунтов
на квадратный дюйм с периодом реакции 22 минуты, в результате чего при однократном проходе получается
15% бензина с конечной температурой 4200, антидетонационным рейтингом 27 октан, содержанием
газообразных веществ 12% и смол 6,5%.
Тот же самый закись азота, обработанный при температуре 10750 °F, давлении 1300 фунтов на квадратный
дюйм и времени реакции 1,3 минуты, при однократном прохождении через реактор, дал 55% бензина с
конечной температурой 4050, антидетонационным рейтингом 77 октан, содержанием газообразных веществ
14% и смол 6,8%.
Одной из целей изобретения является создание простого и удобного метода и устройства, позволяющих
безопасно и экономично обрабатывать нефть в условиях более высокого давления и температуры, чем это
было возможно ранее. Такое устройство показано на фиг. 9 чертежей.
Предусмотрен электрический жидкостный нагреватель 145 типа, изображенного на фиг. 5 чертежа. Масло
подается с помощью насоса для подачи горячего масла 146 на вход 147 нагревателя под давлением от 1000
до 1600 фунтов или более на квадратный метр, проходит через него с высокой скоростью и выходит через
выход 148 при желаемой температуре реакции от 9500 до 12000, причем давление и температура зависят от
типа масла и желаемого результата.
Предусмотрено термостатическое устройство 149, подверженное воздействию температуры масла,
выходящего из выходного отверстия нагревателя 148, которое с помощью магнитного выключателя 150
регулирует электрический ток нагрева, подаваемый на нагреватель 145, поддерживая тем самым температуру
масла, выходящего из выходного отверстия нагревателя 148, на заданном уровне.
Предусмотрено автоматическое устройство 151, приводимое в действие потоком жидкости через нагреватель
145, для замыкания цепи управления магнитного выключателя 150, тем самым предотвращая подачу
Соседние файлы в папке патенты