187303. lajstromszámú szabadalom • Eljárás cseppfolyós vegyületek előállítására szénből
1 187 303 2 A találmány szerinti eljárásban lényegesen kisebb mennyiségben képződnek a további feldolgozás szempontjából kevésbé értékes gázok (szén-dioxid és szén-monoxíd) mint a hagyományos eljárások - ban. A találmány szerinti eljárás további igen fontos előnye, hogy a visszamaradt szilárd halmazállapotú szén felnemesedik: a szén kéntartalma kb. 30-50%-kal csökken, éghetősége pedig fokozódik, mert megnő a szénben az oxigéntartalmú vegyületek részaránya. A visszamaradt szilárd halmazállapotú szén tehát igen előnyösen használható fel fűtőanyagként, továbbá egyéb vegyipari célokra, például a folyadékfázisú oxidációs eljárások kiindulási anyagaként. Megjegyezzük, hogy a találmány szerinti eljárás során az alkohol a szénben lévő szervetlen vegyületekkel (például kénvegyületekkel) is reakcióba léphet. Amennyiben ezeket a reakciókat vissza kívánjuk szorítani, célszerűen úgy járunk el, hogy az alkoholt csak a kátrányképződés fázisában juttatjuk a rendszerbe, és a továbbiakban a reakciót alkoholbevezetés nélkül folytatjuk. A találmány szerinti eljárást az oltalmi kör korlátozása nélkül az alábbi példában mutatjuk be. Példa Kiindulási anyagként 22 súly% vizet tartalmazó szenet használunk fel, amelynek elemi összetétele a következő: C: 52,4 súly% H: 5,51 súly% S: | 6,95 súly% éghetetlen komponensek: 35,1 súly% Egy külső fűtésű, 1 kg befogadóképességű vasreaktorba 1 kg fenti összetételű szenet töltünk, és a szenet 240 °C belső hőmérsékletre fütjük fel (a reaktorfal hőmérséklete 300-350 °C). A szénen 50 percig 1:1 térfogatarányú vízgőz/levegő elegyet, illetve 3:1:4 térfogatarányú vízgőz/metanolgőz/levegő elegyet vezetünk át. A szilárd anyag és az átáramoltatott gőz-levegő elegy jobb érintkeztetését külső mechanikus keveréssel biztosítjuk. A keletkező cseppfolyós és gáznemű termékeket a reaktorhoz kapcsolt vízhűtéses kondenzátoron választjuk szét, majd a termékeket gázkromatográfiásán elemezzük, és súly- vagy térfogatméréssel meghatározzuk az egyes komponensek mennyiségét. A cseppfolyós termékek zömükben 6-18 szénatomos szénhidrogén-izomerekből állnak; ezek a termékek a kezelt szénből képződnek. A reaktorba bevezetett metanol konverziója 20%; az átalakult metanol a gázokban jelenik meg metil-merkaptán formájában. A kísérletek eredményeit az alábbi táblázatban foglaljuk össze. Vízgőz + levegő (1:1) (összehasonlítás) Vízgőz + metanolgőz + levegő (3:1:4) (Találmány szerinti módszer) Szén súlycsökkenése a kiindulást szénre vonatkoztatva, s% 50,1 54,8 Szén által felvett oxigén, s% 17,1 21,8 A szén bruttó súlycsökkenése, s% 33,0 33,0 A szén súlycsökkenésének megoszlása a termékben: Víz. s% 20,0 20.0 összes kén, s% 1.6 2,4 ebből gázfázisban 1,4 2,2 folyadékfázisban 0,2 0,2 Szervetlen hamu-komponensek, s% 15,7 20,6 összes cseppfolyós termék, s% 2,4 6,3 ebből „A” frakció* 1,4 6,2 „B" frakció** 1.0 0,1 Gázok, s%*** 9,1 5,5 Megjegyzések: * 300 ’C-nál alacsonyabb forráspontű frakció ** 300 'C-nál magasabb forráspontú frakció *** A gázok 1 4 szénatomos szénhidrogéneket, szén-monoxidot, szén-dioxidot, kén-dioxidot, szénoxiszulfidot és merkaptánokat tartalmaznak. Amennyiben a fentiekkel azonos körülmények között járunk el, azonban vízgőzt nem vezetünk a rendszerbe, a szén közel 50%-os súlycsökkenéséből 5,07 súly%-ot tesz ki a cseppfolyós termékek részaránya. Ezen belül az egyes frakciók megoszlása a következő: „A"’ frakció: 4,52 súly%, „B" frakció: 0,55 súly%. A felsorolt adatokból a következőket állapíthatjuk meg: 1. A szilárd anyagként visszamaradt szén a találmány szerinti eljárásban több oxigént vesz fel, mint az összehasonlító kísérletben, égési tulajdonságai tehát javulnak. 2. A találmány szerinti eljárásban legalább kétszer annyi cseppfolyós szénvegyület képződik, mint az összehasonlító kísérletben. A találmány szerinti eljárással kapott cseppfolyós szénvegyületek 88-98 súly%-át az értékesebb, 300 °C-nál alacsonyabb forráspontú frakció teszi ki, míg az összehasonlító kísérletben ugyanez a frakció az összes cseppfolyós szénvegyületek 58 súly%-ának felel meg. 3. A találmány szerinti eljárásban az átalakult szén karbontartalmának kb. 70-80%-a jelenik meg a cseppfolyós termékekben, míg az összehasonlító kísérletben ugyanez az arány csak kb. 30%. 4. A találmány szerinti eljárásban - az összehasonlító kísérlethez képest - jelentősen csökken a gázok mennyisége. Figyelembe véve, hogy a találmány szerinti eljárásban kapott gázelegy kb. 40-50%-át a kéntartalmú vegyületek teszik ki, megállapítható, hogy a találmány szerinti eljárásban az átalakult szén karbontartalmának csak kb. 20-30%-a jelenik meg a kevésbé értékes gáz alakú anyagokban, míg az összehasonlító kísérletben ugyanez az érték kb. 70%. 5. A találmány szerinti eljárással nagyobb menynyiségü kén és szervetlen hamu-komponens távolít5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3
