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"AGENTS MOTEURS OBTENUS A PARTIR DE GAZ DE FOURS A COKE, DE GAZ DE CRACKING ET DE GAZ ANALOGUES ,ET PROCEDE POUR LEUR FABRICATION ET LEUR UTILISATION " Il y a déjà longtemps'que l'on extrait, du gaz de fours à coke , le benzol qui est bien connu à cause de ses excellentes propriétés . Il y a déjà longtemps aussi qu'on a proposé d'extraire le méthane du gaz de fours à coke ,de le comprimer dans des cylindres en acier et de l'utiliser comme agent moteur. En outre on a cherché à utiliser le gaz de fours à coke tel quel comme agent moteur, après l'avoir comprimé . Toutefois l'utilisation du méthane aussi bien que du gaz de fours à coke exige l'emploi de lourdes bouteilles en acier, car il faut transporter les gaz comprimés sous une pression de 150 à 200 atmosphères.
D'ailleurs, même sous cette pression , la quantité de gaz contenue dans les bouteilles en acier est relativement faible . C'est ainsi que , lorsqu'on utilise des bouteilles normales en acier , le poids de l'acier est de 12 kg en chiffres ronds pour 1 m3 de méthane ou de gaz de fours à coke ,et comme il faut naturellement que
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l'encombrement et le poids transporté soient limités, la quantité de gaz méthane à emporter ne permet qu'un petit rayon d'action au véhicule.
Or on a constaté qu'en partant en particulier de gaz de fours à coke , mais aussi de gaz de cracking et de gaz analogues, on peut obtenir un produit semblable à la gazoline et se prêtant très bien à servir d'agent moteur , en traitant les gaz cités par les moyens connus, compression ou refroidissement , ou les deux ensemble, de façon à extraire des gaz cités un liquide contenant, en plus de propylène , de butylène, de propane, de butane et de pentane , et le cas échéant aussi de petites quantités d'homologues supérieurs de ces substances , de l'étahne et de l'éthylène en quantité de 50 % au maximum.
On obtient ainsi des produits semblables à la gazoline , présentant à la température normale une pression allant jusqu'à 30 atm., liquides en majeure partie sous cette pression et pouvant être introduits dans des bouteilles légères, en raison de leur liquéfaction , en quantité beaucoup plus grande que ce n'est le cas par exemple pour le méthane .
On obtient principalement des produits ayant une pression de 20 à 30 atm. Naturellement la gazoline ainsi obtenue contient encore de petites quantités d'oxyde de carbone , de méthane, d'azote, d'hydrogène et de gaz analogues.
Dans le traitement des gaz cités , en particulier toutefois du gaz de fours à coke , il est particulièrement utile de chercher à obtenir , par compression ou refroidissement , ou les deux, un mélange ayant à peu près la composition suivante :
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20 à 30 % d'éthane et d'éthylène,
30 à 40 % de propylène et de butylène , 30 % de propane, de butane et de pentane .
Dans la préparation des agents moteurs on peut opérer à l'aide d'un agent de lavage approprié .
La fabrication de ce produit semblable à la gazoline peut avoir lieu de la façon suivante : On comprime le gaz de fours à coke par exemple à 10-15 atm. ,on laisse le gaz refroidi se détendre de façon connue avec production de travail et on utilise le froid produit pour refroidir le gaz jusqu'àenviron - 120 à - 140 . Le refroidissement préalable a lieu de façon connue par échange de chaleur entre des gaz qui arrivent et des gaz qui partent.
L'acide carbonique et la vapeur d'eau peuvent être séparés de façon connue avant ou immédiatement après la compression , ainsi que la naphtaline . On peut aussi supprimer le lavage usuel au benzol , le gaz étant débarrassé du benzol en même temps que de la gazoline . On obtient alors un mélange de benzol et de gazoline , mélange dont la gazoline est facile à séparer par évaporation pendant la détente. On peut naturellement aussi laisser certaines quantités de benzol dans la gazoline et utiliser le mélange comme agent moteur. De même , on peut extraire la gazoline par un lavage au moyen d'essence et d'autres agents moteurs ou la mélanger ultérieurement avec ceux-ci.
Comme agent de lavage pour la gazoline on peut aussi utiliser les huiles de lavage connues, convenablement stables à basse température , telles que le toluène , les benzols lourds , etc .
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La détente du gaz comprimé peut aussi avoir lieu par échelons ou incomplètement et le gaz obtenu sous pression peut être envoyé directement dans des conduites qui le transportent au loin.
On a déjà dit qu'en plus de la composition indiquée en particulier, on peut chercher à obtenir une composition telle qu'en plus des homologues supérieurs, en particulier le propylène, le butylène , le propane, le butane, le pentane , le mélange d'éthane et d'éthylène soit contenu en quantité de 50 % au maximum . Il est indispensable de maintenir cette limite maxima pour obtenir un agent moteur dont la pression ne dépasse pas 30 atm. à la température normale . Les mélanges de cette composition sont obtenus par exemple à partir de gaz de fours à coke provenant de charbons particuliers ou d'autres gaz ayant une composition particulière.
D'autre part, en utilisant les mêmes mélanges de départ que ceux à partir desquels on peut obtenir un agent moteur ayant la composition caractérisée plus haut, par exemple en utilisant un gaz de coke ayant une composition sensiblement constante , on peut aussi en extraire, par condensation et par des modes opératoires de différentes natures, des mélanges appropriés ayant une composition autre que la composition caractérisée en particulier , mais dont la teneur en éthane et en éthylène ne dépasse pas toutefois 50 % . Les différentes proportions des divers éléments constitutifs peuvent être obtenues par exemple par une condensation conduite de différentes façons.
La proportion de propane, propylène ,butane, butylène et d'autres hydrocarbures ayant un poids molé-
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culaire plus élevé ,contenus dans la quantité totale , n'a qu'une petite influence sur la pression pouvant être tolérée pourle liquide . Par contre cette pression est détérminée en premier lieu par la teneur en éthane et en éthylène . On a déjà dit que la somme de ces deux hydrocarbures ne doit pas dépasser 40 à 50 % en volume dans le mélange vaporisé , pour que la pression ne dépasse pas à peu près 30 atm. aux températures possibles pour la conservation .
C'est ainsi qu'on a trouvé par exemple qu'un mélange de 23 % en volume de C2H4, 23 % en volume de C2H6, 6 % en volume de C3H6 + C3H8 et 48 % de C4H8 + C4H10 a une pression de 20 atm. à 20 C à l'état condensé . Un mélange ne contenant que 19 % de C4H8 + C4H10 en plus de 32 % de C2H4 + C2H6 et 48 % de C3H6 + C3H8 donne la même pression.
En plus de l'application simultanée d'agents de lavage dans la préparation des agents moteurs par compression ou refroidissement , ou les deux à la fois, l'application d'agents d'absorption , en particulier de charbon actif , a donné en particulier de bons résultats.
On réussit notamment à régler la teneur en éthane et éthylène à une valeur quelconque allant jusqu'à 50 % du mélange total.
Alors qu'on ne réussit ,lorsqu'on utilise des agents de lavage , qu'à séparer les gaz désirés et à les extraire du gaz de fours à coke simultanément avec des quantités telles d'hydrogène , de méthane et d'acide carbonique ,qu'une séparation de ces gaz qui augmentent la pression est nécessaire , le charbon actif a l'avantage que les gaz désirés sont obtenus pratiquement purs de
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tous les éléments constitutifs gênants .
On a constaté qu'il est particulièrement avantageux de traiter les gaz au moyen de charbon actif à une pression élevée . C'est ainsi par exemple que l'on réussit à obtenir , à une pression d'environ 11 atm., jusqu'à 15 g d'éléments constitutifs semblables à la gazoline par m3 de gaz de fours à coke débenzolés . L'analyse des gaz extraits du charbon actif et condensés à basse température n'a donné que quelques pourcents d'hydrogène et de méthane , tandis qu'un produit obtenu par lavage au toluène contient environ 30 % de méthane qu'il faut éliminer avant la compression .
Pour l'adsorption au moyen de charbon actif ,il convient d'utiliser des températures de 0 et au-dessous ,tandis qu'à la température normale et à une pression de 10 atm.on obtient des charges d'environ 6 % du poids du charbon actif, charges qui augmentent considérablement à une température plus basse . Pour obtenir la composition désirée pour le gaz on peut, en observant la composition finale du gaz , interrompre la charge après avoir atteint une concentration en hydrocarbures lourds devant être fixée dans chaque cas , ou pratiquer une désorption fractionnée des éléments constitutifs adsorbés par le charbon actif.
On a constaté qu'il est particulièrement utile de procéder , avant l'adsorption par le charbon actif à une adsorption au moyen de gel de silice ,le gel de silice retenant principalement ceux des éléments constitutifs du gaz de fours à coke qui provoquent l'encrassement du charbon actif par des produits résineux ce qui fait que l'on obtient une plus longue durée du charbon actif , le gel de silice
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pouvant d'ailleurs être régénéré par expulsion et calcination lorsqu'il est épuisé. On peut aussi procéder à l'extraction du benzol contenu dans le gaz d'éclairage conjointement avec l'extraction des corps semblables à la gazoline.
Une autre variante du procédé est donnée par le fait que l'on ne fait adsorber par du charbon actif qu'une partie du benzol ou des éléments semblables à la gazoline ,tandis qu'on obtient une autre partie par traitement du gaz au moyen d'agents de lavage. L'utilisation de charbon actif a en particulier , sur celle d'agents de lavage seuls ,l'avantage que les vases d'adsorption sont petits lorsque le lavage est effectué sous pression, parce que le charbon peut être chargé considérablement plus que les agents de lavage. En outre il n'est pas nécessaire de refouler des agents de lavage dans le gaz sous pression en dépensant des efforts considérables.
Les agents moteurs semblables à la gazoline obtenus au moyen de charbon actif se distinguent par leur faible action d'encrassement résineux . Il est surprenant de constater que le charbon actif a même pu être appliqué à cette nouvelle opération industrielle d'obtention d'agents moteurs semblables à la gazoline en partant du gaz de fours à coke ,car déjà dans la production du benzol au moyen de charbon actif il a fallu surmonter, les plus grandes difficultés d'ordre technique par suite de l'encrassement résineux du charbon ,ce qui fait qu'il fallait s'attendre de prime abord à l'impossibilité d'appliquer le procédé par suite de l'encrassement résineux du charbon , principalement avec l'application de pression .
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On a reconnu que l'on peut utiliser d'une façon tout particulièrement avantageuse l'absorption des éléments semblables à la gazoline en combinaison avec des procédés dans l'application desquels le gaz de coke est mis sous pression , et d'ailleurs à un degré tout particulier en combinaison avec la distribution de gazde grandes distances. Des pressions inférieures à 10 atm., et en particulier des pressions comprises entre 1 et 5 atm. conviennent remarquablement bien à l'extraction des éléments constitutifs de la gazoline contenus dans les gaz cités et en particulier dans le gaz de coke .
Les avantages obtenus par l'application de ces pressions remarquablement basses sont les suivants :
Vis à-vis de l'adsorption à la pression normale on obtient , avec une pression croissante , une augmentation sensible de la charge du charbon actif. La capacité de charge pour l'éthane et l'éthylène , ainsi que leurs homologues gazeux dans des conditions normales, augmente déjà pour des augmentations de pression relativement faibles comprises entre 1 et 5 atm. eff., tandis que, pour les éléments constitutifs plus difficilement adsorbables , l'augmentation n'est que relativement faible, ce qui fait qu'on obtient une charge plus grande du charbon actif sans modifications sensibles de la composition.
Comme la compression pour la distribution des gaz de fours à coke à de grande distance a lieu après l'extraction du benzol par lavage et après l'élimination de l'hydrogène sulfuré, les éléments constitutifsdu gaz de fours à coke qui autrement gênent l'adsorption de la gazoline , c'est-à-dire le benzol et l'hydrogène sulfuré , sont déjà également éliminés du gaz lorsqu'on intercale l'installation d'adsorption.
En
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outre , on a encore l'avantage que la naphtaline est impérativement éliminée du gaz avec les éléments constitutifs de la gazoline ce qui fait que cette combinaison a aussi , pour la distribution des gaz à de grandes distances , l'avantage particulier de supprimer complètement les difficultés qui autrement sont produites par le dépôt, dans les conduites ,à grande distance ,de naphtaline contenue dans le gaz comprimé .
Il est surprenant de constater qu'une augmentation de pression relativement faible comme celle qui est nécessaire pour la distribution du gaz à de grandes distanoes permet déjà d'obtenir les bons effets d'adsorption précisément pour les éléments constitutifs désirés du gaz de fours à coke ,tandis qu'il faut appliquer des pressions très sensiblement supérieures pour l'adsorption d'autresléments constitutifs du gaz de fours à coke , par exemple de grandes quantités d'éthylène .
Pour l'adsorption elle-même on a encore l'avantage qu'au moment de la détente nécessaire pour l'expulsion et en raison des pressions relativement faibles ,les quantités de gaz provenant des vases d'adsorption et devant être détendues pour être ramenées à la pression normale ne sont que relativement petites , ce qui fait qu'il n'y a pas de pertes sensibles de travail de compression. Pour utiliser aussi ces avantages lorsque les gaz sont comprimés à une pression dépassant sensiblement 5 ou 10 atm., on a constaté qu'il est utile de procéder à l'adsorption entre des étages convenables du compresseur.
Lorsque l'adsorption a lieu de cette façon on a constaté aussi qu'il est utile de procéder à l'expulsion au moyen de vapeur directe, non pas après chaque charge , mais à effectuer plusieurs
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charges entre lesquelles on procède à un chauffage indirect.
Ce n'est qu'après une, deux, trois ou plus de trois expulsions par chauffage indirect , pour lesquelles on utilise de préférence également une dépression pour l'élimination des éléments adsorbés du gaz, que l'on procède une fois à une expulsion au moyen de vapeur directe. Au lieu de charbon actif on peut aussi utiliser , dans les conditions décrites, d'autres substances à grande surface , telles que le gel de silice ,et l'on obtient également des avantages en opérant avec des pressions de l'ordre de grandeur cité, vis-à-vis des pressions supérieures.
Les agents moteurs de la composition citée, constitués par 50 % d'éthane et d'éthylène au maximum et leurs homologues supérieurs gazeux à la température ordinaire , peuvent être utilisés non seulement mélangés avec de l'essence , du benzol , du toluène ou d'autres agents moteurs. Davantage des mélanges d'éthane et d'éthylène et de leurs homologues ,avantage qui est celui d'assurer des départs plus faciles par les temps froids ,est encore conservé lorsqu'on mélange à ces corps , au lieu d'agents moteurs normalement liquides, des substances ayant, quant à ltébullition , des propriétés analogues à celles des éléments constitutifs condensés à partir du gaz de coke ou d'autres gaz, éléments dont la pression d'ébullition à la température normale est également supérieure à 1 atm.
On a reconnu par exemple que les corps suivants peuvent servir de matières d'addition de ce genre : l'éther méthylique , les hydrocarbures butane, propane, etc. provenant des gaz de terre ou d'hydrogénation ,ainsi que des composés non saturés tels que l'allène, l'allylène, le
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butylène , le butadiène. En ajoutant ces corps on peut faire varier considérablement la pression d'ébullition du mélange d'agents moteurs, mais cette pression reste toujours supérieure à 1 atm. à la température normale .
En ajoutant des corps bouillant plus difficilement que l'éthane et l'éthylène on réussit par exemple à abaisser sensiblement la pression d'ébullition du mélange d'hydrocarbures obtenu à partir du gaz de fours à coke , à la température normale . En outre , on peut aussi utiliser ces mélanges avec des quantités quelconques d'agents moteurs connus en soi tels que l'essence , le benzol , l'alcool , le toluène.
Alors que l'on utilise , pour obtenir les agents moteurs cités jusqu'ici et leurs mélanges des produits de condensation extraits du gaz de coke et de gaz analogues contenant au maximum 50 % d'éthane et d'éthylène , on peut préparer ,à partir du gaz de fours à coke et de gaz analogues , des mélanges propres à servir d'agents moteurs et pour lesquels le produit fini contient jusqu'à 50 % d'éthane et d'éthylène. Cet agent moteur a, quant à l'ébullition, des propriétés tout à fait analogues à celles des agents que l'on obtient en mélangeant des produits de condensation du gaz de fours à coke et de gaz analogues contenant au maximum 50 % d'éthane et d'éthylène avec d'autres combustibles.
En ce qui concerne les agents moteurs dont la teneur totale en hydrocarbures bouillant le plus facilement, l'éthane et l'éthylène, atteint au maximum 50 % en volume du mélange total on a l'avantage de pouvoir utiliser complètement les hydrocarbures éthane et éthylène bouillant facilement contenus
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en excès dans le gaz de fours à coke en ajoutant , pour compléter les hydrocarbures gazeux à la température ordinaire bouillant plus difficilement que l'éthane et l'éthylène et contenus en quantité insuffisante , des agents moteurs connus en eux-mêmes et liquides à la température normale.
Tous les agents moteurs cités se distinguent par les propriétés suivantes :
Tout d'abord les agents moteurs peuvent être utilisés dans tout moteur normal à combustion interne sans modifications techniques particulières apportées au moteur proprement dit ou à son carburateur. Aucun carburateur supplémentaire n'est nécessaire non plus. L'addition du combustible, ainsi que son mélange avec l'air de combustion , ont lieu dans le carburateur existant. Une modification de l'allumage n'est pas indispensable lorsqu'on utilise le combustible. En conséquence il est possible, par de simples manipulations et sans interruption de la marche du moteur , d'utiliser directement tout moteur marchant à l'essence , au benzol et en général avec un combustible liquide.
L'avantage général des gaz moteurs comprimés , avantage qui est celui d'une plus grande accélération , existe à un degré plus grand avec les mélanges en question.
La compression du combustible étant la même , la marche du moteur est considérablement plus douce qu'avec des combustibles liquides, de sorte qu'on obtient un plus grand ménagement du moteur dans les mêmes conditions. La possibilité d'augmenter la compression , possibilité qui
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est donnée par la plus grande propriété anti-détonante , assure une plus grande économie de combustible par cheval-heure .
Toutefois, l'avantage le plus important réside dans le fait que la combustion est plus parfaite et par conséquent que le rendement thermique est plus grand. Il résulte d'essais que l'augmentation du rendement thermique par rapport aux combustibles liquides est de 25 % en chiffres ronds.
Sur le gaz de coke comprimé les mélanges conformes à l'invention ont encore l'avantage de ne pas être toxiques.
En outre , les risques d'explosion sont moindres par rapport à d'autres gaz comprimés , la tension étant plus basse.
Les agents moteurs décrits étant utilisés dans les moteurs usuels à combustible , on a constaté qu'un bon fonctionnement sans dérangement nfest pas possible lorsque la vaporisation des hydrocarbures liquides sous pression a lieu dans le récipient à pression lui-même , des irrégularités étant produites dans la marche du moteur par la vaporisation irrégulière des éléments constitutifs ou par le refroidissement dû à la vaporisation. C'est pourquoi il faut faire en sorte que le combustible liquide sous pression soit extrait du récipient à pression autant que possible encore liquide et utilisé à l'extérieur du récipient à pression. On peut par exemple maintenir le combustible liquide jusqu'au régulateur de pression et ne provoquer la vaporisation que dans ce régulateur.
Le régulateur de pression utilisé peut être par exemple un régu-
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lateur dit à membrane comme celui qui est connu depuis longtemps pour les appareils Drager. Ltextraction du combustible sous une forme liquide hors du récipient à pression peut avoir lieu par exemple de façon qu'on prenne le combustible au fond de la bouteille placée verticalement ou convenablement inclinée, ou, la bouteille étant placée de façon quelconque ,en y introduisant de façon connue un petit tube plongeur de telle sorte que ce tube débouche sous le liquide au point le plus bas de la bouteille.
On a constaté en outre qu'il est utile de monter les récipients à pression sur la voiture de façon que le point de distribution se trouve à l'endroit le plus bas de la bouteille dans les côtes ou lorsque les véhicules sont inclinés par la charge. De plus, on a constaté qu'il est avantageux de chauffer ,en utilisant la chaleur perdue du moteur, les tuyauteries et pièces d'appareils dans lesquels la vaporisation a lieu. Le chauffage préalable peut aussi avoir lieu par les autres moyens connus utilisés à cet effet.
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"ENGINE AGENTS OBTAINED FROM COKE OVEN GAS, CRACKING GAS AND SIMILAR GASES, AND PROCESS FOR THEIR MANUFACTURE AND THEIR USE" Gas from coke ovens has been extracted for a long time, benzol which is well known because of its excellent properties. It has also been proposed for a long time to extract methane from the gas of coke ovens, to compress it in steel cylinders and to use it as a driving agent. In addition, attempts have been made to use coke oven gas as it is as a driving agent, after having compressed it. However, the use of methane as well as coke oven gas requires the use of heavy steel cylinders, since the compressed gases have to be transported under a pressure of 150 to 200 atmospheres.
Moreover, even under this pressure, the quantity of gas contained in the steel cylinders is relatively small. Thus, when using normal steel cylinders, the weight of the steel is 12 kg in round figures for 1 m3 of methane or coke oven gas, and as it should naturally be that
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the size and the weight transported are limited, the quantity of methane gas to carry only allows a small radius of action for the vehicle.
However, it has been observed that by starting in particular with coke oven gas, but also with cracking gas and similar gases, it is possible to obtain a product similar to gasoline and which is very suitable for use as a driving agent, by treating the gases mentioned by known means, compression or cooling, or both together, so as to extract from the gases mentioned a liquid containing, in addition to propylene, butylene, propane, butane and pentane, and where appropriate also small amounts of higher homologues of these substances, ethanol and ethylene in amounts of not more than 50%.
Products similar to gasoline are thus obtained, exhibiting at normal temperature a pressure of up to 30 atm., Liquid mainly under this pressure and which can be introduced into light bottles, due to their liquefaction, in large quantities. larger than is the case, for example, for methane.
Mainly products are obtained having a pressure of 20 to 30 atm. Naturally, the gasoline thus obtained still contains small amounts of carbon monoxide, methane, nitrogen, hydrogen and the like.
In the treatment of the gases mentioned, in particular however coke oven gas, it is particularly useful to seek to obtain, by compression or cooling, or both, a mixture having approximately the following composition:
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20 to 30% ethane and ethylene,
30 to 40% propylene and butylene, 30% propane, butane and pentane.
In the preparation of the driving agents, it is possible to operate with the aid of a suitable washing agent.
The manufacture of this gasoline-like product can take place in the following way: The gas from coke ovens, for example, is compressed to 10-15 atm. , the cooled gas is allowed to expand in a known manner with production of work and the cold produced is used to cool the gas down to about - 120 to - 140. The pre-cooling takes place in a known manner by heat exchange between incoming gases and leaving gases.
Carbonic acid and water vapor can be separated in a known manner before or immediately after compression, as well as mothballs. The usual washing with benzol can also be omitted, the gas being freed from the benzol at the same time as from the gasoline. A mixture of benzol and gasoline is then obtained, a mixture from which the gasoline is easy to separate by evaporation during the expansion. It is of course also possible to leave certain quantities of benzol in the gasoline and use the mixture as a driving agent. Likewise, gasoline can be removed by washing with gasoline and other motive agents or subsequently mixed with them.
As washing agent for gasoline, it is also possible to use known washing oils, suitably stable at low temperature, such as toluene, heavy benzols, etc.
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The expansion of the compressed gas can also take place in stages or incompletely and the gas obtained under pressure can be sent directly into pipes which transport it far away.
It has already been said that in addition to the composition indicated in particular, it is possible to seek to obtain a composition such that, in addition to the higher homologs, in particular propylene, butylene, propane, butane, pentane, the mixture of ethane and ethylene is contained in an amount of not more than 50%. It is essential to maintain this maximum limit in order to obtain a driving agent whose pressure does not exceed 30 atm. at normal temperature. The mixtures of this composition are obtained, for example, from coke oven gases originating from particular coals or from other gases having a particular composition.
On the other hand, by using the same starting mixtures as those from which it is possible to obtain a motive agent having the composition characterized above, for example by using a coke gas having a substantially constant composition, it is also possible to extract therefrom, by condensation and by procedures of different natures, suitable mixtures having a composition other than the composition characterized in particular, but whose ethane and ethylene content does not, however, exceed 50%. The different proportions of the various constituent elements can be obtained, for example, by a condensation carried out in different ways.
The proportion of propane, propylene, butane, butylene and other hydrocarbons having a molecular weight
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The higher pressure, contained in the total quantity, has only a small influence on the pressure that can be tolerated for the liquid. On the other hand, this pressure is determined in the first place by the content of ethane and ethylene. It has already been said that the sum of these two hydrocarbons should not exceed 40 to 50% by volume in the vaporized mixture, so that the pressure does not exceed approximately 30 atm. at possible temperatures for storage.
Thus it has been found, for example, that a mixture of 23% by volume of C2H4, 23% by volume of C2H6, 6% by volume of C3H6 + C3H8 and 48% of C4H8 + C4H10 has a pressure of 20 ATM. at 20 C in the condensed state. A mixture containing only 19% of C4H8 + C4H10 in addition to 32% of C2H4 + C2H6 and 48% of C3H6 + C3H8 gives the same pressure.
In addition to the simultaneous application of washing agents in the preparation of the driving agents by compression or cooling, or both at the same time, the application of absorption agents, in particular activated carbon, gave in particular good results.
In particular, it is possible to adjust the content of ethane and ethylene to any value ranging up to 50% of the total mixture.
Whereas, when washing agents are used, one succeeds only in separating the desired gases and extracting them from the coke oven gas simultaneously with such quantities of hydrogen, methane and carbonic acid, that a separation of these gases which increase the pressure is necessary, the activated carbon has the advantage that the desired gases are obtained practically pure from
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all the troublesome building blocks.
It has been found that it is particularly advantageous to treat the gases by means of activated carbon at high pressure. Thus, for example, it is possible to obtain, at a pressure of about 11 atm., Up to 15 g of components similar to gasoline per m³ of gas from debenzolated coke ovens. Analysis of gases extracted from activated carbon and condensed at low temperature gave only a few percent of hydrogen and methane, while a product obtained by washing with toluene contains about 30% of methane which must be removed before the compression .
For adsorption by means of activated carbon, temperatures of 0 and below should be used, while at normal temperature and pressure of 10 atm. Loads of about 6% by weight are obtained. activated carbon, charges which increase considerably at a lower temperature. To obtain the desired composition for the gas, it is possible, by observing the final composition of the gas, to interrupt the charge after having reached a concentration of heavy hydrocarbons which must be fixed in each case, or to carry out a fractional desorption of the constituent elements adsorbed by the activated carbon. .
It has been found that it is particularly useful to proceed, before the adsorption by the activated carbon to an adsorption by means of silica gel, the silica gel mainly retaining those of the constituent elements of the coke oven gas which cause the fouling of the activated carbon by resinous products which results in a longer duration of the activated carbon, silica gel
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which can also be regenerated by expulsion and calcination when it is exhausted. The benzol contained in the lighting gas can also be extracted in conjunction with the extraction of gasoline-like bodies.
Another variant of the process is given by the fact that only part of the benzol or elements similar to gasoline are adsorbed with activated carbon, while another part is obtained by treatment of the gas by means of 'washing agents. The use of activated carbon has in particular, over that of washing agents alone, the advantage that the adsorption vessels are small when the washing is carried out under pressure, because the carbon can be loaded considerably more than the agents. washing. In addition, it is not necessary to force washing agents into the pressurized gas at the expense of considerable effort.
The gasoline-like motive agents obtained by means of activated carbon are distinguished by their low resinous fouling action. It is surprising to note that activated carbon was even able to be applied to this new industrial operation of obtaining motor agents similar to gasoline starting from coke oven gas, because already in the production of benzol by means of coal active it was necessary to overcome, the greatest difficulties of a technical nature as a result of the resinous fouling of the coal, which made it necessary to expect at first sight the impossibility of applying the process as a result of the 'resinous fouling of coal, mainly with the application of pressure.
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It has been recognized that the absorption of gasoline-like elements can be used in a particularly advantageous manner in combination with processes in which the coke gas is pressurized, and indeed at a low pressure. very special degree in combination with the distribution of gas over great distances. Pressures below 10 atm., And in particular pressures between 1 and 5 atm. are remarkably suitable for extracting the constituent elements of gasoline contained in the gases mentioned and in particular in coke gas.
The advantages obtained by applying these remarkably low pressures are as follows:
With respect to adsorption at normal pressure, with increasing pressure, a significant increase in the charge of the activated carbon is obtained. The loading capacity for ethane and ethylene, as well as their gaseous counterparts under normal conditions, already increases at relatively small pressure increases between 1 and 5 atm. eff., while, for the more difficult adsorbable constituent elements, the increase is only relatively small, so that a greater load of the activated carbon is obtained without appreciable changes in the composition.
As the compression for the distribution of coke oven gases over long distances takes place after the extraction of the benzol by washing and after the removal of the hydrogen sulfide, the constituents of the coke oven gas which otherwise hinder the adsorption of gasoline, i.e. benzol and hydrogen sulphide, are also already removed from the gas when the adsorption plant is inserted.
In
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In addition, there is also the advantage that the naphthalene is imperatively eliminated from the gas with the constituent elements of the gasoline, which means that this combination also has, for the distribution of gases at great distances, the particular advantage of completely eliminating the gases. difficulties which are otherwise produced by the deposition, in the pipes, at a great distance, of naphthalene contained in the compressed gas.
Surprisingly, a relatively small pressure increase such as that required for the distribution of the gas to large distances already achieves the right adsorption effects precisely for the desired constituents of the coke oven gas. while very substantially higher pressures must be applied for the adsorption of other constituents of coke oven gas, for example large amounts of ethylene.
For the adsorption itself there is still the advantage that at the time of the expansion necessary for the expulsion and because of the relatively low pressures, the quantities of gas coming from the adsorption vessels and having to be expanded in order to be reduced at normal pressure are only relatively small, so that there is no appreciable loss of compression work. In order to utilize these advantages also when the gases are compressed to a pressure substantially exceeding 5 or 10 atm., It has been found useful to carry out adsorption between suitable stages of the compressor.
When the adsorption takes place in this way it has also been found that it is useful to carry out the expulsion by means of direct steam, not after each load, but to carry out several
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charges between which indirect heating is carried out.
It is only after one, two, three or more than three expulsions by indirect heating, for which a vacuum is preferably also used for the removal of the adsorbed elements from the gas, that an expulsion is carried out once. by means of direct steam. Instead of activated carbon, it is also possible to use, under the conditions described, other substances with a large surface area, such as silica gel, and advantages are also obtained by operating with pressures of the order of magnitude mentioned. , vis-à-vis higher pressures.
The motives of the cited composition, consisting of not more than 50% ethane and ethylene and their higher counterparts gaseous at room temperature, can be used not only mixed with gasoline, benzol, toluene or 'other driving agents. More of the mixtures of ethane and ethylene and their counterparts, an advantage of ensuring easier starts in cold weather, is still retained when mixed with these bodies, instead of normally liquid motives. , substances having, with regard to the boiling, properties similar to those of the constituent elements condensed from coke gas or other gases, elements whose boiling pressure at normal temperature is also greater than 1 atm.
It has been recognized, for example, that the following substances can serve as such addition materials: methyl ether, hydrocarbons butane, propane, etc. from earth or hydrogenation gases, as well as unsaturated compounds such as allene, allylene,
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butylene, butadiene. By adding these substances, the boiling pressure of the mixture of driving agents can be considerably varied, but this pressure always remains greater than 1 atm. at normal temperature.
By adding substances which boil with greater difficulty than ethane and ethylene, it is possible, for example, to significantly lower the boiling pressure of the mixture of hydrocarbons obtained from coke oven gas, to normal temperature. In addition, these mixtures can also be used with any quantities of motive agents known per se such as gasoline, benzol, alcohol, toluene.
Whereas, in order to obtain the driving agents mentioned so far and their mixtures, condensation products extracted from coke gas and similar gases containing not more than 50% ethane and ethylene are used, it is possible to prepare, by from coke oven gas and similar gases, mixtures suitable for use as motive agents and for which the finished product contains up to 50% ethane and ethylene. This motive agent has, as regards the boiling, properties quite similar to those of the agents obtained by mixing the condensation products of coke oven gas and similar gases containing not more than 50% ethane. and ethylene with other fuels.
As regards the driving agents for which the total content of the most easily boiling hydrocarbons, ethane and ethylene, reaches a maximum of 50% by volume of the total mixture, we have the advantage of being able to completely use the hydrocarbons ethane and ethylene. boiling easily contained
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in excess in the coke oven gas by adding, to complete the gaseous hydrocarbons at ordinary temperature boiling more difficult than ethane and ethylene and contained in insufficient quantity, driving agents known in themselves and liquid at the same time normal temperature.
All the driving agents mentioned are distinguished by the following properties:
First of all, the driving agents can be used in any normal internal combustion engine without any particular technical modifications made to the engine itself or to its carburetor. No additional carburetor is needed either. The addition of fuel, as well as its mixing with the combustion air, takes place in the existing carburetor. It is not necessary to change the ignition when using fuel. Consequently it is possible, by simple manipulations and without interrupting the operation of the engine, to use directly any engine running on gasoline, on benzol and in general on liquid fuel.
The general advantage of compressed driving gases, which is that of greater acceleration, exists to a greater degree with the mixtures in question.
The compression of the fuel being the same, the running of the engine is considerably smoother than with liquid fuels, so that greater engine protection is obtained under the same conditions. The possibility of increasing the compression, a possibility which
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is given by the greater anti-detonation property, ensures greater fuel economy per horse-hour.
However, the most important advantage is that the combustion is more perfect and therefore the thermal efficiency is greater. It results from tests that the increase in thermal efficiency compared to liquid fuels is 25% in round figures.
On compressed coke gas, the mixtures according to the invention also have the advantage of not being toxic.
In addition, the risk of explosion is lower compared to other compressed gases, the voltage being lower.
As the driving agents described are used in conventional fuel-fired engines, it has been found that correct operation without disturbance is not possible when the vaporization of liquid hydrocarbons under pressure takes place in the pressure vessel itself, irregularities being produced in the operation of the engine by the irregular vaporization of the constituent elements or by the cooling due to the vaporization. It is therefore necessary to ensure that the liquid fuel under pressure is taken out of the pressure vessel as much as possible still liquid and used outside the pressure vessel. For example, it is possible to keep the fuel liquid up to the pressure regulator and only cause vaporization in this regulator.
The pressure regulator used can for example be a regulator.
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The so-called membraneator like the one that has long been known for Drager devices. The extraction of fuel in liquid form from the pressure vessel can take place, for example, so that the fuel is taken from the bottom of the bottle placed vertically or suitably inclined, or, the bottle being placed in any way, by introducing known manner a small dip tube so that this tube opens out under the liquid at the lowest point of the bottle.
In addition, it has been found useful to mount pressure vessels on the car so that the distribution point is at the lowest point of the cylinder on hills or when vehicles are tilted by the load. . In addition, it has been found that it is advantageous to heat, using the waste heat from the engine, the pipes and parts of the apparatus in which the vaporization takes place. The pre-heating can also take place by other known means used for this purpose.