KRALJEVINA SRBA, HRVATA I SLOVENACA
UPRAVA ZA ZAŠTITU
KLASA 23 (3)
INDUSTRIJSKE SVOJINE
IZDAN 1. MARTA 1929.
PATENTNI SPIS BR. 5648.
I G. Farbenindustrie Aktiengeselschaft, Frankfurt na Majni.
Postupak za oplemenjivanje raznih vrsta uglja, katrana, mineralnih ulja i tome
slično.
Prijava od 31. jula 1926.	Važi od 1. marta 1928.
Kao što je poznato, mogućno je razne vrste uglja, katrana, mineralna ulja, njihove destilacione proizvode ili proizvode preobračanja i ostatke kao i asfaltna te-la i slične teško hidrišuće materije prevoditi u tečne skupocene proizvode pomoću vodonika ili gasova, koji odavaju vodonik, naročito pri upotrebi visokih pritisaka i katalizatora. Medjutim potpuno preobračanje je teško. Kod običnog načina rada, gde se vodonik sa materijama, za hidrira-nje meša pomoću kakve mešalice, lako postaje stvaranje koksa, koje izaziva zap-tivanja, prekide u radu i druge nezgode.
Sad je pronadjeno da se ove nezgode mogu ukloniti, i povećati iskorišćenje u manje ili više lako-tečnim, dragocenim sastojcima, ako se materije za oplemenjivanje obrazuju na visokoj temperaturi, t. j. pre početka razlaganja i na pritiscima iznad 50 at., prvenstveno 100 at. i više, u fino razdeljenoni stanju sa vodonikom, ili materijama koje odaju ili sadrže vodonik. Materije za hidrisanje se prvenstveno u malim količinama unose u reakcioni prostor, koji se nalazi na višoj temperaturi, , tamo, ponajbolje mehanički pretvaraju a gas pomoću uvedenog vodonika, pretvaraju u maglu ili pulveriziraju. Mogu se unositi i katrani (terpvi) mineralna ulja ili fino razdeljeni ugalj sa indiferentnim gasovima ili lako isparljivim materijama ili, bez ovih, kroz podesnu spravu n. pr. kroz siskove ili tome slično, u vreli sa vodoni-
kom ispunjeni reakcioni prostor. U.pojedinim slučajevima je korisno mestimično pregrevanje prostora za isparenje ili ras-podelu u cilju potpunijeg dejstva. Sirovine se mogu i u tankim slojevima izložiti obradi vodonika ili gasovima, koji odaju vodonik. Ovi se slojevi mogu proizvodili na. telima sa velikom površinom, naročito metalnim telima, koja ne nagrizaju hemi-ske materije, dakle zadržavaju glatku površinu. -Na pr. sirovina se u tankom sloju vodi preko zavrtanjske površine ili preko talasaste pantljike i tome slično kroz reakcioni prostor. Može se upotrebiti snop talasastih traka ili štapova ili tome slično, ako se vodi računa o tome, da ne nastupi zaustavljanje tečnosti. Površina tela se obično sastoji od katalitički dejstvujućeg metala ili iz materija, koje ne stvaraju koks i metan. Za povećanje dejstva mogu se preduzeti i druge mere, na pr. mehaničko kretanje, na pr. obrtanjem tela velike površine. Kod ovog načina rada često je korisno, dodavati sirovinama takve čvrste materije,- prvenstveno u vodnjikavom (šle-movanom) obliku, koje povećavaju napadnu površinu vodonika, na pr. magnezium, drveno brašno, infuzorska zemlja i tome slično, bilo same ili u isto vreme sa katalizatorima.
Zatim se može fina raspodela i brze pretvaranje u gas materije za hidriranjc postići time, što se upotrebljivi gasovi puštaju kroz sitno-pornu masu u materiju
Din 10.-
-/.a obradu. Porozna masa može biti homogena ili rastresita na pr. iz delova stakla, kvarca, gline, metala, uglja i t. d. i biti hladna ili zagrevana do reakcione temperature ili iznad nje. Na primer tečnost za obradu jako se meša i gas dodiruje sa njom u najfinijoj podeli. Veličina ulazećih gasnih mehurića i gasne količine za dovod može se menjati u najvećim granicama i to sa veličinom pora i debljinom poroznog sloja kao i razlikom pritiska od-(nosno brzinom strujanja. Na primer može se pri prevodjenju srednjih ulja pomoću vodonika u benzin poroznost prolazne mase i brzina proticanja gasova urediti tako, da se stvori pena, koja obezbedjuje najintimniji dodir čestica tečnosti sa rea-girajućim gasom. Podesno ugradjenim spravama, na pr. odbojnim površinama, sitima i t. đ., može se ograničiti visina penjanja materije za obradu. Može se samo jedan deo podloge, na koju leži materija za obradu, načiniti kao porozan sloj, čime se može postići regulirano cirkulirajuće kretanje, na pr. tečnosti odnosno pene. Pokadkad potrebno je da samo jedan deo upotrebljenog gasa ide kroz porozni sloj.
Ovaj i slični rasporedi mogu se upo-trebiti za sebe ili skupa, da bi se dobila najfinija raspodela i brzo pretvaranje u gas. Odbojne površine, na koje bi se još nepreradjena materija mogla taložiti pre vremena, izbegavaju se. Tein, koje se hi-drira, ili reakcionom gasu, mogu se dodavati materije, koje povoljno utiču na reakciju.
Zatim je konstatovano, da pri prevodjenju raznih vrsta uglja, katrana, mineralnih ulja i t. d. u dragocena organska jedinjenja na višoj temperaturi i pod pritiskom valja voditi računa o tome, da parcialni pritisak proizvedenih proizvoda, naročito sa niskom tačkom ključanja, ostane vrlo nizak u reakcionom prostoru, dakle da vodonika bude u izobilju. Parcia lan pritisak na proizvode, koji će se dobiti, ne treba da je veći preko \Q% od celokupnog pritiska, prvenstveno treba da je 1—5% od istog; na pr. sa pr’tis-kom od 200 at. korisno je, ako parcialan pritisak nije veći od 5—20 at. Radi se sa gasovima koji teku, prvenstveno u kružnom toku, pri čem se upotrebljavani pritisak održava. Ako se hoće pak parcialan pritisak proizvoda za oplemenjivanje održavati vrlo mali, onda se moraju odgovarajuće izabrati: brzina strujanja, količina primenjenih sirovina i temperatura. Pr; radu u cirkulaciji može vodonik ili gas sa istim, posle podesne dopune, eventualno opet služiti za finu podelu male količine
početnog materiala i njegovo hidrisanje. Ako se upotrebljuje čvrsta sirovina, na pr. ugalj, onda se on dovodi u štemovanom stanju u reakcioni prostor. Isti se onda može dovoditi u kontra struji prema hi-dracionom gasu, koji ga zapljuskuje. Ostaci ili neoplemenjerti odnosno na zidove bačeni delići skupljaju se pomoću naročite naprave, opet na gore opisani način fino dele i onda na pr. ispiranjem uklanjaju. Pri prvoj obradi dovoljno nepreobra-djeni delići mogu se u idućoj peći, koja leži pozadi, obradjivati na sličan način ili pumpati u cirikulaciooom toku pod visokim pritiskom, pri čem se preradjent deo zamenjuje novom materijom, pri čem se ostatak odnosno pepeo uklanja na podesan način.
Izdvajanja čvrstih delova ili delova. koji ključaju na visokoj temperaturi, na pr. parafini, na zidovima ili drugim zaus-tavnim površinama reakcionog prostora, često se teško uklanjaju i lako izazivaju defekte ozledom kontakta, zaptivanjima : stvaranjem koksa. Ova izdvajanja se mogu, kao što je utvrdjeno, još unapred iz-beći time, što se takav početni materijal, koji destilira u srazmerno uskim granicama, podvrgava obradi. Pri obradi čvrstih sirovina, uglja, asfaltu, sn; !e, i drugih čvrstih ostataka mineralnih ulja, katrana i t. d. treba ove prvo prevesti delom ili potpuno u tečne proizvode na osnovu poznatih postupaka, na pr. suvom destilacijom, hidriranjem i tako dalje. Ova, kao i sirova ulja ili slična tečna bitumina raz- • lažu se onda u frakcije uskih granica ključanja i tako uz podesan izbor uslova (prema sastavu) svaka za sebe ili u podesnim mešavinama podvrgavaju hidrisanju pod pritiskom.
Medjutim može se raditi i tako, da se upotrebijuju materije sa širokim granicama ključanja, naročito što se izvesnim frakcijama dodaju druge materije, koje ključaju potpuno ili delom van granica ključanja frakcija za oplemenjivanje, i ove podvrgavaju prethodnoj obradi, na pr. krakiranju ili hidrisanju pod pritiskom, tako da iste prelaze u proizvode željenih granica ključanja, koje se onda u istom aparatu ili odvojeno dalje obradjuju. Korisno je ako se frakcije sa visokom tačkom ključanja obradjuju fino razdeljene u tečnom stanju, a sa niskom tačkom ključanja u obliku pare.
Naročito je korisno ako se, po pronalasku, frakcije sa srednjom tačkom ključanja, na pr. srednja ulja t. j. uopšte sa tačkom ključanja izmedju 200—3,50° C podvrgavaju u obliku pare hidriranju pod pritiskom. Na ovaj se način može
ovaj postupali vrlo dugo vreme (u tehničkom smislu) izvoditi, bez poremećaja usled obrazovanja čvrstih ili delova sa visokom taekom ključanja, i to sa odličnim iskorišćavanjem u ug'ljo-vodonicfma niske tačke ključanja tipa benzina.
Naročito su podesna takva srednja ulja, koja se preobračanjem dobijaju iz tečnih proizvoda sa visokom tačk om ključanja, na pr. krakovanjem sa ili bez kontaktnih masa ili hidrisanjem sa ili bez pri-mene pritiska i kontakta kao i odgovarajućim frakcionisanjem.
I štetna taloženja mogu se izbeći time, što se razne sirovine jedno za drugim na-izmenično obradjuju. čim popusti obrazovanje željenog, naročito proizvoda sa ruskom bačkom ključanja iz kakvog odred je-nog početnog materijala, upotrebljava se druga koja sirovina, koja je po svom sastavu različita od prve. Ovde se mogu na-izmenično upotrebljavati na pr. čvrste i tečne sirovine; prvenstveno pak naizmeni-ćno tečne raznog sastava, na pr. naizmeni-čnoj katranska ulja i mineralna ulja ili n-t-izmenično, druga mineralna ulja raznog porekla ili frakcije istih. Pri radu sa kontaktnim masama dolaze u obzir na pr. porozne, na pr. razne porozne vrste uglja, kao aktivni ugalj, drveni i žareni ugaij, zatim silikati, naročito hidrosilikati, aktivna siliciumova kiselina i druge porozne materije. Od drugih kontaktnih masa po-minjemo na pr. molibden, hrom, volfram, uran ili uopšte elemente 4., 3. i 2. grupe periodičnog sistema ili njihova jedinjenj'i, eventualno sa raznim primesama, na pr. alkalije ili elementi 7. i 8. grupe, na pr. bakar, gvoždje, smeše kobalta i njegova je-dinjenja.
Aparati se prvenstveno, naročito delo-vi, koji dolaze u dodir sa vrelim reakcio-nim gasovima grade od materijala ili opla-ćuju takvim materialom, koji ne pomaže izdvajanje ugljena ili obrazovanje metana i koji je necsetljiv prema sumporu.
U procesu utrošeni vodonik može se zameniti vodenom parom odnosno smešom iz vodene pare i vođonika. Pored bržeg hi-drisanja i praktičnog isključenja opasnosti koksovanja postiže se i ta dobra strana, što je postojanje po sebi beznačajnog u radu jako smetajućeg metana vrlo znatno ograničeno.
Primer 1.
Katran mrkog uglja vodi se pod pritiskom od 200 at. na 45° C sa suviškom vođonika au fino razdeljenem stanju preko volframskog kontakta. Iz peći izlu-čeni proizvodi, jesu retki, svetle boje i sa-
drže 30—-40%, benzina, koji ključaju do 150° C.
Pri radu na ovaj način i za duže vreme ne opaža se obrazovanje koksa, dok se pri radu sa tečnom nerasprašenom masom lako izdvaja ugalj na pregr-ejanim mesti-ina; koja se ne mogu izbeći. Usled pulve-riziranja rasti i količina prerade, jer se finom raspodelom dobija intimno mešanje sa redukcionim gasom i. većim površinama reakcije.
Primer 2.
Smeša iz jednog dela mrkog uglja iz srednje Nemačke, koji sadrži 40% vode, sa 2 dela Elwerath-skog sirovog ulja pul-verizira se u peći pod pritiskom od 200 at., pri 450° obradjuje sa smešom iz azota i vođonika. Ugalj za kratko vreme skoro potpuno prelazi u dragoceni tečan proizvod. Peć se može držati, bez štetnog izdvajanja uglja, dugo vremena u radu i ista dopušta znatno veći promet, nego ako bi se radilo bez pulveriziranja.
Primer 3.
Ehverath-sko sirovo ulje fino se pul-verizira u struji vođonika na 450n i pod pritiskom cd 200 at. i provedi kroz reak-cioni prostor. Proizvodi, koji se ne nose dalje u gasim struju, hvataju se i ponovo izlažu obradi. Pri hladjen ju para iza reak-cionog prostora konđenzuje se redak proizvod, koji se sastoji iz 60—70% iz benzina. Ugalj se ne luči.
Primer 4.
U jedan vertikalan reakcioni prostor, čiji se vreli delovi sastoje iz aluminiuma ili su njime oplaćeni, uvodi se pod pritiskom oci 200 at. i 450—475° pamukovo ulje a u struju suvišnog vođonika i preko liel koidalno rasporedjenog lima od alu-mioiuma. Ulje se pod pritiskom šalje u peć.
Pri hladjenju pare, koja izlazi iz peći, dobija se proizvod, koji se za 70—80% sastoji iz benzina. Vodonik se može vratiti u kružni tok. Delovi sa višom točkom ključanja mogu se ponovo obradjivati ili na drugi način preradjivati u maziva. U peći se ugalj ne luči, a gubitak usled obrazovanja gasa je vrlo mali.
Ulju se mogu pridati kontakti n. pr. molibdenska kiselina i tome slično.
Primer 5.
U aparatu, čiji su vreli delovi oplaćeni legurom načinjenom u vakum-rastopini i koja se sastoji iz oko 10% Cr, 2% Mo, 10% Co i oko 70% gvoždja, sipa se nepre-
kidao kakvo srednje ulje na poroznu ploču, koja se sastoji iz sinterovanog' staklenog praha. Kroz tu ploču se tera odozdo vodonik. Prema brzini strujanja postaje intenzivno kovitlanje ili se stvara pena. Ako se reakcione materije zagreju do oko 55QU C, onda se sa skoro kvantitativnim iskoriš-ćenjem debija proizvod, čija kriva ključa nja leži za 30° niže i koji sadrži oko 25% benzina. Dodavanjem kontakta može se dejstvo još više povećati. Po odvajanju benzina može se proizvod ponovo obra djivati. Podesno ugradjenim napravama, n. pr. odbojnim površinama, sitima i t. d može se ograničiti visina penjanja mate rije, koja se obradjuje.
Primer 6.
Ugljena čorba iz 1 dela mrkog uglja sa 5—10% vlage i 1 dela teškog antraceno-vog uglja vodi se, kroz vertikalnu peć, čiji su vreli delovi oplaćeni aluminiumom, uz dodatak od ! % bauksita. pri 450" pod 200 at. pritiska, u najfinijoj podeli sa kru-žećiiin, do skoro iste temperature zagreja-nim vodcnikom u takvom izobilju, da na 1 litar čorbe ima vodonika 12—15 m3.
Pretvaranjem u tečnost oko 80—85% ugljenika iz uglja dobija se iza peći, pri hladjenju, tečan proizvod, koji se pored 10% benzina sastoji iz 60% srednjih ulja, pri čem je potpuno izbegnuto izdvajanje koksa, u peći, i stvarno se ne. stvara metan. Čvrsti ostatak uklanja se iz peći na podesan način i vodonik, nadoknadivši potrošeni deo svežim gasom, vraća u ciklus.
Primer 7.
Srednja frakcija je Elvveratli-skog sirovog ulja sa malim količinama sastojaka sa višom tačkom ključanja pulverizira se fino, u neprekidnom radu, u struji suvišnog vodonika pri 480° i pritisku od 200 atm. vodi se preko aktivnog uglja. Posle izvesnog vremena opaža se popuštanje kontakta, pri čem procenat benzina pada od 70—90% na 40—50% . Zatim se javljaju izvesha zgušnjavanja, koja se moraju ispirati.
Ako se proizvod menja, time što se sad na pr. iznad 200" ključajući proizvod hidri ranja iste sirovine ili kakvog katrana mrkog uglja, obradjuje u istoj peći, onda se
procenat benzina penje pribiližno ila staru vrednost.
Patentni zahtevi.
1.	Postupak za prevodjeiije raznih vrsta uglja, katrana, mineralnih ulja i tome slično, na višoj temperaturi, u skupa organska jedinjenja, naznačen time, što se te materije najmanje na 50 at., prvenstveno na 100 at. i više, obradjuju u fino raz-deljenom stanju sa vodonikom ili gasovima, koji odaju vodonik, prvenstveno u prisustvu katalizatora.
2.	Postupak po zahtevu 1., naznačen time, što se sirovine prvenstveno isparavaju pomoću gasa za hidri ran je i pretvaraju u maglovito stanje ili puiveriziraju.
3.	Postupak po zahtevu 1., naznačen time, što se radi sa gasovima, koji struje, prvenstveno u krugu, sa vodonikom u velikom izobilju i vođi računa , o tome, da parđalan pritisak postajućih oplmenjenih proizvoda uvek bude nizak u reakcionom prostoru.
4.	Postupak po zahtevu 1. i 3., naznačen time, što se radi sa tankim slojevima sirovine i ovi ^slojevi) prave na tela velike površine, prvenstveno metalne površine.
5.	Postupak po zahtevu 1. i 3., naznačen time, što se vodonik ili gasovi, koji odaju vodonik uvode potpuno ili delom kroz poroznu masu u material za obradu.
6.	Postupak po zahtevu 1.—5., naznačen time, sto se iz sirovina, ma na koji na,čin, aobijaju frakcije sa srazmerno uskim granicama ključanja, prvenstveno sa sređnj.m (tip srednjih ulja) i ove obradjuju po zahtevima 1.—5.
7.	Postupak po zahtevu 6., naznačen time, što se unapred upotrebljuju materije sa širokim granicama ključanja i ove uz primesu podesnih kontakta sa vodonikom ili gasovima/koji odaju vodonik, pod pritiskom prevode u proizvode sa, uskim granicama kijučanja.
8.	Postupak po zahtevu 1.—7., naznačen time, što se čim popusti obrazovanje željenog proizvoda, menja početna sirovina.
9.	Postupak po zahtevu 1.—.8, naznačen time, što se u procesu utrošeni vodonik naknadjuje smešom iz vodonika i vodene pare ili samom vodenom parom.