Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_12740
.pdf
желании могут быть предусмотрены средства нагрева. Газообразные и парообразные вещества удаляются из
сепаратора по трубопроводу 21 в конденсатор 22, в котором оставшаяся часть обычно жидких веществ
конденсируется, а смесь газа и жидкости отводится в ловушку 23, из которой жидкость удаляется по
трубопроводу 24. Газ, все еще находящийся под высоким давлением, отводится из верхней части ловушки 23
в очиститель 25, который может иметь любую подходящую конструкцию, способную удалять сероводород и
углеводороды из водорода. Очищенный газ затем повторно сжимается бустерным насосом 26 и возвращается
в линию подачи водорода 5, которая также получает водород из внешнего источника по линии 27.
Жидкий материал, или, точнее, жидкость, содержащая определенные твердые частицы в суспензии,
удаляется из барабана 20 и может быть напрямую направлен по линиям 28 и 29 в линию 1.5 и насос 16 для
дальнейшего прохождения через реакционный барабан. С другой стороны, часть или все откачиваемое масло
может проходить по линии 28, а также по любой из линий 30 или 31 через соответствующие фильтры 32 и 33
соответственно. Эти фильтры могут быть любой подходящей конструкции, и хотя на схематическом рисунке
показаны пластинчатые и рамные прессы, следует понимать, что могут использоваться непрерывные
фильтры или даже центробежные разделительные устройства, хорошо известные в данной области техники.
Чистое масло, свободное от взвешенных частиц, отводится из фильтров по трубопроводу 34 и с помощью
насоса 3.5 либо возвращается обратно в трубопровод 14 напрямую по трубе 70 36, либо часть масла может
быть отведена через клапанный трубопровод и сброшена в башню 38, которая установлена на перегонном
аппарате 9. Башня может быть снабжена любым подходящим ректификационным устройством 75, таким как
колпачковые пластины или аналогичные устройства, а охлаждающий змеевик 40 предпочтительно
размещается в верхней части башни 38.
Пар отводится по паропроводу 41 в конденсатор 42 и ловушку 4:3. Конденсат может отводиться по
трубопроводу 44, а газ — по трубе 4.3.
Тем не менее, вещество 39 может нагреваться любым предпочтительным способом, например, с помощью
закрытого парового змеевика или путем впрыскивания пара через линию 46. Часть или все масло может быть
отведено из перегонного аппарата по трубопроводу 47 и возвращено по трубопроводу 14 в измельчительный
механизм 13 для подачи свежего угля в реакционную камеру 90, как указано выше. С другой стороны, часть
масла может быть отведена из перегонного куба 39 по трубопроводу 48 и может быть [прокачана по этому
трубопроводу в подающий трубопровод 4, как указано выше. 95 Как указано в приведенном выше описании,
пластины 3 в реакционной камере 1 могут представлять собой плоские пластины, расположенные
вертикально в практически параллельных плоскостях, но катализатор может быть расположен любым другим
подходящим способом. Например, на рисунке 2 100 показан весьма удовлетворительный способ обеспечения
контакта катализатора с маслом. Цифра 3а обозначает пластины, изготовленные из гофрированного металла,
такого как железо или сталь. Эти пластины 105 предпочтительно перфорированы отверстиями 3b, а
катализатор 3c может быть нанесен на металлические пластины в виде густой пасты и высушен.
Паста плотно прилегает к металлической стенке, примерно так же, как штукатурка наносится на рейки.
При желании пластины могут быть изготовлены из перфорированного металла, как будет понятно далее.
Пластины также могут быть изготовлены из металлической проволочной сетки, а сам металл j51 может
обладать каталитическими свойствами или быть инертным, в этом случае катализатор наносится, как указано
выше, в виде густой пасты, покрывающей пластины или заполняющей пространства или сетки, и оставляется
для высыхания. 120 Пластины могут быть расположены полностью в параллельных плоскостях, но, как
показано на рисунке 3, пластины 3d могут быть расположены в пересекающихся плоскостях, образуя
структуру, подобную гобелену, которая оставляет практически беспрепятственные восходящие проходы.
На рисунке 4 показан еще один подходящий способ размещения катализатора в печи.
Пластины -3e могут быть свернуты в цилиндры и размещены концентрично с эквивалентным элементом
реактора A i1.
Уголь следует измельчать до размера частиц менее одного меш, предпочтительно мельче 100 или даже 200
меш, а масло предпочтительно должно быть продуктом предварительной гидрогенизации угля. 70 Также
желательно включить измельчение до степени, позволяющей получить практически коллоидную суспензию,
хотя смесь масла и угля может нагреваться в змеевике 9, если при этом соблюдаются меры
предосторожности и температура не повышается слишком сильно. Предпочтительно подавать уголь и масло
непосредственно в барабан, не нагревая их предварительно выше 3000 или 4000 °F, а часть масла
пропускать через нагреваемый змеевик, при этом оно нагревается до температур от 7500 до 8500 °F, тем
самым обеспечивая достаточное количество тепла в реакторе для повышения температуры всего сырья до
7000 или 8000 °F, при которых реакция протекает достаточно интенсивно.
Обычно уголь составляет от 20 до 60% от массы смеси в зависимости от свойств нефти и тонкости помола.
Следует понимать, что в целом для масел с меньшей удельной плотностью предпочтительнее измельчать их
более тонко, и, как правило, более тонкое измельчение позволяет увеличить соотношение угля и масла; в то
же время желательно поддерживать достаточную текучесть смеси, чтобы ее можно было легко перекачивать.
Подача массы осуществляется со скоростью от 0,25 до 1,5 объемов суспензии на объем реакторного
пространства в час. Следует понимать, что для 100 более активных катализаторов может потребоваться
меньшее время, но если используется нефть без угля, скорость подачи может быть значительно увеличена.
Также время обычно сокращается обратно пропорционально температуре, при которой поддерживается
температура 105°C. Скорость потока достаточно высока, чтобы предотвратить оседание частиц угля при
поддержании восходящего потока, и было установлено, что скорость около 200 футов в час, при которой 11%
материала полностью проходит через сито с размером ячейки 200 меш, а 30% — через сито с размером
ячейки 325 меш, является удовлетворительной.
Как станет понятно в случае с более мелкими или коллоидными материалами, скорость потока может быть
ниже. Объём циркулирующего водорода значительно превышает объём, необходимый для реакции, и было
установлено, что его достаточно для циркуляции в объёме от 10 000 до 30 000 кубических футов на баррель
подаваемой смеси нефти и угля. Давление должно превышать 20 атмосфер, но обычно желательно давление
более 100 или 200 атмосфер.
В тех случаях, когда катализаторы достаточно активны, скорость подачи может быть отрегулирована для
достижения практически полного сжижения углеродистых частей угля за один проход через реактор. с
существенным превращением этой части в легкие масла, подобные 30O, и расположенные друг с другом
таким образом, чтобы между различными пластинами оставалось подходящее пространство размером 1, 1
дюйм или более. В данном случае особенно предпочтительна проволочная сетка.
На рисунке 5 показан еще один тип наполнителя для печи, который особенно предпочтителен в случаях
использования металла, обладающего каталитическими свойствами. В данном случае трубки 3f Ri0,
изготовленные либо полностью из активного металла, либо покрытые им, размещаются вертикально внутри
реактора 1, образуя сотовую структуру, аналогичную показанной на рисунке 3, за исключением круглого
поперечного сечения f15.
На рисунке 6 показано несколько иное расположение реакционной камеры. Реактор 11 снабжен мешалкой 50
с лопастями 50a, SOb и 50c, расположенными на разных уровнях по всему реактору, а в пространстве между
лопастями расположены пластины 3. Реактор, изображенный на рисунке 6, может работать точно так же, как и
реактор на рисунке 1, или, при желании, смесь нефти и угля может подаваться сверху через трубу 12а, а
водород — снизу через трубу 12б. В этом случае газ и пар будут отводиться из верхней части реактора по
паропроводу 19a, а жидкая смесь масла и твердого материала будет удаляться из нижней части реактора по
трубе 19b. Такая компоновка требует несколько иного разделительного оборудования, но считается, что
схема подключения будет понятна специалистам в данной области.
При работе усовершенствованного процесса через реактор, в котором катализатор может быть размещен на
плоских поверхностях, обеспечивающих беспрепятственный поток вверх или вниз, пропускается только нефть
или нефть в виде суспензии с углем.
X5 Пластины расположены очень близко друг к другу, и высота реактора достаточна для того, чтобы вызвать
существенную реакцию при прохождении через него смеси нефти и угля. Было установлено, что желательно
оставлять зазор не более 2 дюймов между пластинами, но, как будет понятно, расстояния могут несколько
варьироваться в зависимости от активности используемого катализатора и природы конкретного
гидрируемого материала, причем некоторые материалы более восприимчивы к обработке, чем другие.
Реактор предпочтительно не нагревается, и если сами материалы нагреваются до температуры около 7000
или 7500 °F до поступления s5 в реактор 1, то внутри реактора может поддерживаться температура от 8000 до
8500 °F или выше за счет тепла, выделяемого в результате реакции. Однако в таком случае желательно
защитить реактор от чрезмерного нагрева с помощью изолятора или бензина и керосина. Выходящая из
реактора смесь, состоящая из паров и жидкостей, собирается, охлаждается и поступает в камеру разделения.
В камере разделения можно поддерживать любую желаемую температуру, но предпочтительнее сохранять ее
на таком уровне, чтобы газ и более легкие масла, например, кипящие до 4000 или 0,5000 °F, могли проходить
над ней. Затем более легкие, обычно жидкие углеводороды удаляются из газов путем дальнейшего
охлаждения, а газы очищаются, например, путем промывки маслом под высоким давлением, и возвращаются
в реакционную камеру.
Тяжелое масло из ловушки 20 содержит взвешенную золу и трудногидрогенизируемые вещества, и часть его
может быть возвращена непосредственно в реактор для получения большего выхода низкокипящих
углеводородов. В качестве альтернативы часть масла может быть отфильтрована или центрифугирована для
удаления твердых частиц и впоследствии возвращена в реактор. При желании, после удаления твердых
примесей, масло может быть подвергнуто дистилляции для получения промежуточного масла, например, с
температурой кипения до 6000 или 6500 °F. Этот продукт является отличным сырьем для крекинга и может
быть подвергнут отдельному крекингу, гидрогенизации или продан в качестве газойля для карбюраторов.
Более тяжелые фракции нефти предпочтительно возвращают в реакционный сосуд, подавая туда свежий
уголь.
Как станет понятно, для запуска этого процесса необходимо использовать нефть, но после его успешного
начала работы добавлять свежую нефть не требуется, поскольку из угля добывается достаточное количество
нефти для транспортировки твердых частиц температурой -40°C. Одновременно рассматривается
комбинированный процесс, при котором свежая нефть и свежий уголь непрерывно подаются в аппарат.
Как указано в описании выше, важно расположить каталитические пластины внутри реактора таким образом,
чтобы обеспечить беспрепятственный проход вверх и вниз. Сами пластины могут быть изготовлены из
каталитических металлов, например, из смесей любых двух из следующих металлов: серебра, меди, кадмия,
свинца, висмута и олова; например, желательны смеси меди и цинка или серебра и хрома, с добавлением или
без добавления других каталитических металлов, особенно железа или других металлов железосодержащей
группы. С другой стороны, предпочтительно изготавливать поверхности, несущие катализатор, из стальной
пластины или проволоки и покрывать металл активным каталитическим агентом, например, оксидами
молибдена, хрома или вольфрама, или смесями этих оксидов с другими оксидами, такими как оксид магния,
оксид цинка, оксид алюминия и тому подобное. Сульфиды металлов шестой группы являются
удовлетворительными.
Все эти материалы характеризуются удовлетворительными гидрирующими свойствами и способностью
противостоять токсичному действию серы.
Благодаря усовершенствованному процессу можно получить твердый остаток, практически не содержащий
твердых горючих материалов, хотя с экономической точки зрения может быть целесообразно удалить остаток,
содержащий 10% или более непрореагировавшего угля. 75 Когда концентрация каталитических компонентов
становится достаточно высокой, материал может быть сожжен в окрестностях нефтеперерабатывающего
завода или в другом месте в качестве источника энергии.
Усовершенствованный процесс может осуществляться, как указано выше, для получения максимального
количества легкого масла, пригодного для моторного топлива, но предпочтительно работать при такой
температуре и времени контакта, чтобы сжижить уголь с несколько меньшим выходом нафты и значительным
выходом среднего масла, которое может быть подвергнуто крекингу или гидрогенизации в последующих
операциях, как в жидкой, так и в паровой фазе.
Изобретение не ограничивается какой-либо теорией механизма реакций, а также каким-либо конкретным
примером, который мог быть приведен для иллюстрации, а только следующими пунктами формулы
изобретения, в которых желательно заявить обо всей новизне, присущей изобретению.
Подробно описав и определив природу нашего изобретения и способ его осуществления, мы заявляем, что
то, что мы 100
Соседние файлы в папке патенты