KRALJEVINA SRBA, HRVATA I SLOVENACA UPRAVA ZA ZAŠTITU Klasa 23 (1) INDUSTR1SKE SVOJINE Izdan 1. Septembra 1929. PATENTNI SPIS BR. 6279 Gyro Process Company, Detroit, U. S. A. Postupak za obradu ugljo-vodoničnih ulja na toploti. Prijava od 31. maja 1928. Važi od 1. decembra 1928. Ovaj se pronalazak odnosi na poboljšani postupak za toplotnu obradu ugljovodo-ničnih ulja u cilju preobračanja ulja relativno visoke tačke ključanja u ulja niže tačke ključanja, da bi se ista podesila za u-potrebu kao motorno gorivo. Glavni cilj pronalaska je, da se da sistem za krakiranje ulja gde se preobračanje vrši dok se ulja nalaze u parnoj fazi i gde se radne temperature dovedene parama re-gulišu tako, da se sprečava obrazovanje ili oslobođenje slobodnih ugljenika za vreme prolaza ulja, bilo u tečnom iti parnom vidu, kroz razne zagrevne elemente u cevi sistema. Postupci za krakiranje ulja u parnoj fazi imaju tu nezgodu, što se nailazi na velike teškoće pri izvođenju neprekidnog rada i pravilnom regulisanju aparata upotrebljenih za izgradnju sistema podesnih za trgovinski rad. Jedan od glavnih razloga za ovo jeste brzo obrazovanje velikih količina odvojenog nataloženog ugljenika u elementima konvertora, koji vode paru i drugih u-potrebijenih uređaja u vezi sa istima. Ovaj slobodan ugljenik se obično skuplja tako ležerno i u tako relativno velikim količinama, da za vrlo kratko vreme vodovi za paru sistema postaju zapušeni ili prigušeni sa tim talogom nagomilanog ugljenika. Ovo uslovljava česte prekide u radu sistema, da bi se uklonio smetajući materijal i spre-čila mogućnost požara i kvar elemenata, koji sadrže paru. Sa praktičnog gledišta rada, ovo je bilo vrlo skupo i činilo je jedan od glavnih razloga, zbog kojih je zakasnio trgovinski razvoj i upotreba parne faze za krakiranje petrolejskih ulja. Po ovom pronalasku predviđen je način za preobračanje ugljo-vodoničnih ulja u parnu fazu, a koji se sastoji u tome, što se regulišu temperature ulja neposredno ispred, za vreme i posle preobračanja, da bi se sprečile temperature, koje izazivaju o-slobađanje slobodnog ugljenika ili, ako već postoje takve temperature, da se smanji vreme izlaganja uljnih para takvim temperaturama u toj meri, da one ne škode radu sistema. Pastupak sespecijalnosastoji u prethodnom zagrevanju ulja do parnog stanja izlažući ista prvo temperaturama od oko 315°C, potom u momentnom povećanju temperatura para od temperature preobračanja do približno 535oC, pri čem se ova temperatura održava sve dotle, dok se ne obezbedi željeno preobračanje i zatim u naglom zaustavljanju reakcije preobračanja time, što se odmah proizvodi preobračanja hlade do kritične temperature, koja je manja od oko 315"C, pri čem se dalja obrada izvodi na temperaturama, koje nisu veće od oko 315"C, bilo da je, ili ne, ulje u tečnoj ili parnoj fazi. Prema tome pronalazak obuhvata glavni princip, koji se sastoji u tome, što izbegava da se ulje podvrgne duže vreme temperaturama, za koje smo našli, da proizvode ugljenik, kojije tako štetan po rad a na ime od oko 315°C do 535°C, pri čem je utvrđeno, da Din. 20. u radu sistema šio brži odnos, momentani prolaz kroz ovaj temperalurski razmak, sistem postaje ekonomičniji u uklanjanju ili onemogućavanju obrazovanja slobodnog ugljenika. Na priloženim nacrtima, koji čine sastavni deo opisa, pokazan je aparat podesan za izvođenje postupka po ovom pronalasku. Na nacrtu : SI. 1 je šematički izgled, koji pokazuje aparat primenjen kod jednog oblika pronalaska. SI. 2 je uvećani vertikalni izgled u preseku, uzet kroz jednu od cevi ili elemenata konverlora sa katalitičnim jezgrom. SI. 3 je izged u poprečnom preseku po ravni pokazanoj linijom 3 3 iz si. 2.. Si. 4 je vertikalni izgled u preseku uzet kroz separator. SI. 5 je horizontalan izgled u preseku kroz isti separator. Kod izvođenja pronalaska pokazanog u sl. 1, ugljovodonično ulje ili gas tega se kroz vod 4 ka prethodnom zagrevaču ili isparivaču, koji u ovom primeru, (ali nije neophodan), ima oblik cevastog destilatora, koji je u celini pokazan oznakom 2. De-stilalor može imati svaki podesan oblik ali u ovom primeru sastoji se iz garniture 3 koja je poprečno podeljena pregardnim zidom 4 u komoru za sagorevanje i komoru za cevi. Gasne ili ugljene goriljke 5 ulaze u odeljenja za sagorevanje i rade proizvodeći potrebnu količinu toplote, da bi se povećala temperatura ulja, koje kruži kroz red cevi 6 destilatora i to do oko 315°. Napominjemo, naravno, da pomenuta temperatura od 315°C dobivena od ulja i para pri prolazu ovih kroz cevi destilatora, je samo približna i da ona varira prema raznim vrstama ulja za obradu. U nekim pri-merima praktično je povećati temperaturu ulja i para do približno 420° C i prema tome proces nije proizvoljno ograničen na dostignuće temperature od 315°, već je ovo srednja temperatura i sjajni su rezultati dobiveni naročito pri upotrebi ulja iz Pensilvanije i Zapadne Virginije. Od ispusta cevnog destilatora vodi vod 7 koji ide do isparivača 8. U cev 7 između cevnog destilatora i isparivača ulazi u-pusni sisak 9 pomoću koga se uvodi pre-grejana para u intimnu smešu sa uljem i parama i to pre njihovog preobračanja. Zagrejano ulje i pare i pregrejana para provode se onda kroz vod 7 pod pritiskom koji se kreće između 1.2 do 2 kg na cm2 i onda se prazne u ispaiivač što je pokazano kod 10. Usled naglog pada pritiska nastupa potpuno isparavanje lakših delova i para ide iz isparivača kroz cev 11. U ovoj cevi pa- re se drže na temperaturi od približno 3151' do 420" C. Teži deo ulja, predat isparivačem, a koja se ulja kondenzuju ili skupljaju na dnu isparivača, odvode se iz istog kroz ispušnu cev 12 i potom se dalje hlade ili pretvaraju u tečnost pomoću kondenzatora 13 i najzad predaju u glavni rezervoar 14 obično u obliku gorivnog ulja. Na taj se način ovi teži delovi ulja definitivno i potpuno izvlače iz kružnog rada sistema. Materijal koji prolazi kroz vod 11 nalazi se u parnom stanju, i separator 15 postavljen je u vod 11 da bi se odvojili svi ne-isporeni ili kondenzovani delići i obezbedio prolaz samo suvih para ka početnim kanalima konventora, koji je pokazan kao celina brojkom 16. Tečnost, koja se skuplja na dno seperatora, vraća se kroz vod 17 ka rezervoaru 18 za vrelo ulje aparata za naknadno kruženje kroz cevasti destilator. Konventor, izložen u sl. 1 nacrta, koji što će biti pokazano docnije, jeste jedan od mnogih tipova, koji se mogu upolrebiti sastoji se iz suda 19 podeljenog poprečno pregradnim zidom 20 u komoru za sagorevanje i odelenje sa cevima, pri čem je konstrukcija vrlo slična onoj, koja je upo-trebljena, kod izgradnje cevastog destilatora 2. U sudu 19 a poglavito u odeljenju sa cevima raspoređene su cevi ili elementi 21 za sprovod pare, i važna odlika ovog pronalaska sastoji se u rasporedu gornjeg kanala 21 a elementa u krovu ili u blizini krova suda, tako da će ovaj gornji kanal elementa biti izložen delom jakoj zračećoj toploti, koja se razvija u komori za sagorevanje suda. Vrlo je važno pri postizanju ciljeva ovog pronalaska, da se izvede brzo i momenlano povećanje temperatura uljnih para i to neposredno pre ili za vreme izlaganja uljenih para temperaturama preobračanja. Upotrebljene temperature preobračanja nešto su veće od oko 535°C i zato pošlo temperature para u vodu 11 variraju između 315° do 420° to je neophodno, da se temperatura naglo popne za preko 100"C. Ako se uljne pare ostave da stoje na temperaturama, koje se kreću između 420° i 535°C za neko duže vreme, onda se obrazovanje slobodnog ugljenika mnogo ubrzava i ide na štetu celog sistema, kad bi se ove temperature mogle potpuno eliminirati onda bi sistem radio bez obrazovanja slobodnog ugljenika, ali pošto je ovo u glavnom nemogućno, to se ovaj pronalazak sastoji u tome, da se proces izvodi tako, da penjanje i pad para između približnog 315°C i 535" C bude skoro trenutan u koliko se ovo može praktično izvesti za sve ciljeve i svrhe. Rad po ovom pronalasku je takav da se te temperaturske razlike mogu izvo- 'diti tako brzo, da se izraz momentano može polpuno upotrebiti, da opiše postignute rezultate. Na ovaj način po obliku pronalaska po sl. 1 poslavljanjem ulaznih kanala elemenata 21 u najtopliji deo peči, temperatura uljnih para po izlasku iz voda 11 i po u-lasku u konvertor momentano se i naglo povečava gore pomenutim temperaturskim odnosom, čime se sprečava oslobađanje slobodnog ugljenika u parnim kanalima e-lementa 21. Separator 15 se sastoji iz cilindričnog omota, u kome je raspoređen jedan kompleks relativno kosih redova lopatica 15’ koje dejstvuju mešajući tekuću paru a naročito povučenu tečnost sa istom parom. Ova se tečnost dodiruje sa lopaticama 15’ jedna za drugom i la se tečnost ili isparava ili, ako ne ispari curi niz lopatice 15’ i skuplja se kao tečnost na dnu separatora, odakle se može ukloniti pomoću voda 17. Ako se želi, omot može dobili oklop kao kod 17’ da bi se omogućila cirkulacija za-grejanih volatilnih gasova, dobivenih iz kon-vertora ili koje druge zagrevne sredine, kao što je prolaz pregrejane pare. Ovim zagre-vanjem separatora, temperatura uljne pare penje se u dovoljnoj meri da bi potpuno osušila uljne gasove ili pare, ali se ne penje dotle da izazove stvarno krakovanje tih ulja. U konvertoru 16 pokazanom u sl. 1 elementi konvertora snabdeveni su jezgrima 26 od katalitičnog materijala prvenstveno od fero ili feri oksida. Ovaj katalitičik agens ima prvenstveno oblik štapova stvarno manjeg prečnika nego što je unutarnji prečnik konvertorskih elemenata. Ova jezgra imaju stvarno cilindričan oblik i montirana su tako u cevastom konvertorskom elementu, da se lamo stvara između zidova tih jezgra i susednih unutarnjih zidova cevi prstenasti prostor, kroz koji ližu uljne pare. Mi smo našli da se zaoštravanjem jezgra u manjoj meri od ulaza u konvertorski elemenat 21a ka izlazu istog, dobija efikasan način za reguli-sanje površina za protok uljne pare, kroz konvertorski elemenat. Ovim prostim rasporedom omogućeno je, da se dobije svaka željena brzina protoka uljne pare kroz svaki deo ili delove konvertorskog elementa. Ova jezgra držana su od strane žičanih nosača ili tome slično, da bi se što više sprečilo obrazovanje smetnji na putu para. Određeno je, da takve prepreke teže sputavanju brzine prolazećih uljnih para, usled čega se stvara zagađivanje i obrazovanje slobodnog ugljenika iz razloga, što u tom slučaju imamo dugo izlaganje temperaturi preobračanja. Prema tome je važno, da se prolazi konvertorskih elemenata drže slobod- ni i nezapušavani, da bi se pare izlagale temperaturi preobračanja za određeno vreme. S obzirom na vreme, brzine uljnih para pri prolazu kroz konvertorske elemente takve su, da te pare prolaze ili kruže oko svakog dalog tela za uljnu paru, kroz konvertorski elemenat, za vreme manje od dve sekunde. Ovi rezultati pri dobijanju željenog preobračanja para, sprečavaju samo prekomerno izlaganje para i time odstranjuju obrazovanje premnogo fiksirnog gasa ili oslobađanje slobodnog ugljenika. Brzina para, koje ulaze u konvertor jeste približno 570 m. u minuti, dok je na kraju ista oko 1300 m (min. i kad kad može bili oko 2000 m) min. Ako je upotrebljen konvertor tipa pokazanog u sl. 1 onda je temperatura u sudu 19 dovoljno visoka, da obezbedi zagrevanje uljnih para koje prolaze kroz elemente konvertora do iznad temperature od 535° C. Kod oblika pronalaska po si. 2 pak, temperature uljnih para dobivene su pomoću električne peći i onda je za vreme prolaza para kroz jedan uzduženi konvertorski elemenat, potrebno u glavnom održavati išli na temperaturi, koja je dovoljno visoka, da spreči gubitke u toploti usled zračenja. Konstrukcija pokazana u si. 2 ima mnoge dobre strane, što je mehanička složenost konvertora materialno uprošćena upotrebom prostog reakcionog elementa cevi, izbega-vajući veliki broj cevi, koje su upotreblje-ne kod konvertora pokazanog u si. 1. S druge strane, troškovi su znatno manji i usled upotrebe većih cevi ili elementa ne nailazi se, ili pak vrlo malo na teškoće pri održavanju istih u čistom stanju. Tako isto kad je veći broj cevnih redova ili kanala predviđen, onda je teško mehanički povezati više grupa ili kanala da spojevi paru ne propuštaju, i to usled velikog broja u-polrebljenih spojeva ili krivina (laktova) na krajevima cevi i tako isto usled nejednakosti u širenju i skupljanju na delu svake cevi, koji odgovara raznim temperaturskim pećima. Sa prostorom reakcionom komorom, pokazanom u si. 2 ove teškoće odstranjene su u velikoj meri i ako se oba oblika pronalaska mogu upotrebiti za rea-lizovanje. Pare napuštaju konvertor i idu kroz kratko izolovanu spoljnu vodeću cev 27 i u-laze na jednoj strani hladnjaka 28, koji je u industriji poznat kao skupljač katrana. Na gornjem kraju ovog hladnjaka raspoređen je jedan ili više siskova 29 koji su ovom primeru udešeni da štrcaju nagomilanu tečnost ili drugo hladeče sredstvo i meša-ju istu sa dolazećim parama, koje ulaze u hladnjak iz konvertora. Ovo ulje za hlađenje dobija se sa rezervnog izvora 30 i ide kroz vod 31 i pomoću crpke 32 ka sisku ili siskovima 29 gde se ono pulverzira kao magla i šalje u hladnjak, da bi se potpuno i uniformno razdelilo sa povećanom površinom kroz lelo preobarćenih para, koje izlaze iz cevi 27. Usled niske temperalure ovog ulja za hlađenje i potpunosti njegovog površinskog dodira sa zagrejanom parom naslaje dejstvom toplotne izmene nagao i potpuno momentani pad temperatura para od približno iznad 535°C do kri-ične temperature manje od oko 315°. Jasno je da ovaj rad potpuno obrnut onom prethodno opisanom, kod pomenute pare ulaze u konvertor, ili pre što su naglo hlađene temperature para i zaustavljanje pre-obraćajnih reakcija toliko važna u sprečavanju stvaranja slobodnog ugljenika kao i brzo penjanje temperatura. U oba slučaja je potrebno, da se umanje do najveće moguće mere vreme za koje pare prolaze između približno 315° i 535°C. Za tip hlad-njaka u vidu štrcaljke nađeno je, da je najefikasniji za postizanje tih ciljeva, ma da, naravno, pronalazak nije ograničen na hladnjak ovog specifičnog tipa, već isti o-buhvata svako sredstvo, kojim se može o-sigurati potreban nagli i stvarno momentani pad temperature. U ovom procesu hlađenja uljnih para izmena toplote izvršena dovođenjem svežeg hladnog ulja, na pr. iz rezervoara u dodir sa konvertorskim parama ima to dobro djej-stvo, što povećava temperature rezervoara, da bi se postigla toplotna ekonomija u radu cevaslog destilatora. Na ovaj način tečna rezerva ide sa dna hladnjaka ili suda za katran 28 kroz cev 33 ka loptom uljnom rezervoaru 18 i onda kruži pomoću crpke 34 natrag u vod 1 koji vodi ka cevastom destilatoru. Pare, koje ostaju nekondenzovane u sudu za katran, vode se iz dela 28 kroz cev 35 u stub 36 za frakcionisanje. Pare se penju u stubu 36 i teži im delovi, koji se pretvaraju u tečnost padaju na dno pom. stuba i odvode se kroz cev 37 na dno hladnjaka 28 i onda se ponovo mogu vratiti kroz sistem. Organ 38 za kontrolisanje tečnog nivao upotrebljuje se u vrelom uljnom rezervoaru i taj je organ udešen da vraća suvišnu tečnost kroz vod 39 natrag ka rezervi 30. Jasno je, da svaki podesan tip uređaja za frakcionisanje, odvajanje i čišćenje, može biti upotrebljen za obradu para, kad izađu iz hladnjaka 28. Jedini stub za frakcionisanje 36 pokazan je u ovom primeru, ma da napominjemo, da se svaki proizvoljan broj ovih stubova može upotrebiti, da bi se dobio željeni broj frakcija različitih tačaka ključanja, a da se suština pronala- ska ne izmeni. Za ove svrhe pak, pare, koje izlaze iz stuba frakcionisanje, idu kroz vod 40 koji vodi u kondenzator 41 i tada se odvode u separator 42 koji odvaja fiksirane gasove iz vode i ugljovodonični destilat. Ovaj se destilat onda predaje rezervoaru 43 za držanje. I ako je pronalazak opisan u primenu sa katalizatorom na pr. sa fero-oksidom, u elementima konvertora, napominjemo da se može svaki drugi podesan materijal upotrebiti ako se želi, kao na pr. nikal ili ni-kal oksid. U izvesnim primerima, nađeno je, da treba prevući katalizatorsko jezgro u prvim kanalima konvertora sa prevlakom od metalnog nikla ili oksida nikla. Nađeno je, da nikal oksid ili metalni nikal ima u izvesnim slučajevima veći katalitični aktivi-tet nego drugi njihovi katalizatori i zbog toga oni se mogu upotrebiti naročito u prvim kanalima konvertora, da bi se lakše izvele željene reakcije na delu uljne pare, ako se poslednja uvodi u konvertor, čime se sprečava ili smanjuje obrazovanje ugljenika. Napominje se da vod 10 ulazi u ispari-vač 8 ispod tečnog nivoa 8’ koji se automatski održava na dnu isparivača. Ovim rasporedom — ako kruži kakav slobodan koks ili ugljenik kroz cevni destilator — on će biti zadržan na dnu isparivača i biti sprečen da pređe u separator. Ovo obez-beđuje odavanje separatora samo željenih uljnih para i naročito sprečava održavanje slobodnog ugljenika u uljnim parama, koje ulaze u konvertor. Vrh isparivača može biti snabdeven odbojnim zidovima kao što je pokazeno u si. 1. Pod izvesnim radnim uslovima, i ako se upotrebljuju izvesne rezerve za punjenje, korisno je s vremena na vreme da se konvertor očisti, da bi se iz cevi uklonili u-gljeni taloži, ako ih ima. Ovo se može izvesti zaustavljanjem protoka uljnih para kroz konvertor i propuštanjem pregrejane para kroz isti, koja vrši disocijaciju ugljenog taloga i u-klanja poslednji iz sistema. Ovo čišćenje može tako isto biti i pravilnim regulisanjem pomoću vazduha i pronalazak uzima u obzir upotrebu svake tečnosti podesne za čišćenje. S obzirom na gornje jasno je, da ovaj pronalazak daje poboljšani postupak za preobračanje ugljovodoničnih ulja metodom parne faze, gde se pare izlažu takvim poboljšanim temperaturskim uslovima ili re-gulisanju, da se malo, ili ni malo, ne oslobađa slobodan ugljenik, najzad ne u meri koja će imati stvarno dejstvo na rad sistema. Naravno ovi se rezultati mogu postići upotrebom drugih i raznih vrsta aparata nego onih gore opisanih, pa je prema tome pronalazak upravljen na postignuće temperatur- skih opisanih uslova nego na specijalnu konstruktivnu metodu za dobijanje tih rezultata. Patentni zahtevi: 1. Postupak za preobračanje ugljovodo-ničnog ulja zagrevanjem ulja, da bi isparilo od svog normalnog tečnog slanja, naznačen time, šio se temperatura para naglo i momentano povećava do temperatura preobračanja, koje su iznad približno 535°C našta se završava proces preobračanja. 2. Postupak po zahtevu 1, naznačen time, što se proces preobračanja zavrčava održavanjem para na temperaturama iznad približno 535"C. 3. Postupak po zahtevu 1, naznačen time, šio se ulje zagreva do oko 315 .* ' ■ \ i C . v . r V > - >. ‘i 'f'- \ • ) / X,;- ' l’ ' f>T'.?r.r v tl i ..i ■/'. jlfj / ■' Vri/ M a- C* ■ V«*\< rM t: : "V': ... . rr ■; f; P K p /I- ■ 11 H K 'i fc ■! f p r h : j, x ZTS. v p. ; 'i ^ it v I ' r * I«-;.' «. iir. 5 v. 1 'r-1 >■' :•• : "V'"P- ■P. - *■ " •» '• 'A y ■*. ..-■c-z. ■ i r!"- / %> > lir 'r fe v >■» pi' H,i' 'J ( ftfe - si ' ■