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Verfahren zur Behandlung von schweren Kohlenwasserstoffen.
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sehr entflammbaren Brennstoff, der als Ersatz für Benzin dienen kann, und die volumetrische Ausbeute der-Anlage übersteigt dabei dennoch die bisher erzielte. So beträgt bei Verarbeitung eines Gemisches der im voranstehenden angegebenen Art als Ausgangsmaterial das beim Austritt aus dem Endkondensator in einem einzigen Arbeitsgang erhaltene Flüssigkeitsvolumen tatsächlich 105% des Volumens der behandelten Ausgangsmaterialien.
Die prozentische Zusammensetzung der der vorliegenden Erfindung gemäss erhaltenen Flüssigkeit bzw. der sie bildenden Kohlenwasserstoffe beträgt 12 bis 11 Teile Wasserstoff und 88 bis 89 Teile Kohlenstoff, ihre Dichte wechselt zwischen 0'735 und 0-780. Dieser Wechsel der Dichte entspricht der in den angegebenen. Grenzen gelegenen Änderung der prozentischen Zusammensetzung.
Wie sich aus den voranstehenden Zahl1JÌlangaben ergibt, ist das der Erfindung gemäss erhaltene Produkt ganz wenig schwerer als das früher erhaltene ; während aber diese geringe Erhöhung der Dichte keinerlei Nachteile hinsichtlich der Verwendung : des Brennstoffes beim Betrieb von Verbrennungsmotoren mit sich bringt, ist auch die De. stillatìon13kurve- (Temperaturen als Abszissen und die prozentischen Mengen der destillierten Stoffe als Ordinaten aufgetragen) des der Erfindung gemäss erhaltenen Produktes eine viel regelmässigere und auf der grössten Strecke ihrer Gesamtlänge sogar eine gerade Linie.
Zu bemerken ist überdies, dass das der Erfindung gemäss erhältliche Produkt, obgleich es ganz wenig schwerer ist, als das früher gewonnene, dennoch weit leichter bleibt als das raffinierte BenzoL Selbstverständlich sind die Merkmale des erhaltenen Produktes entsprechend dem verwendeten Ausgangsmaterial veränderlich.
Die Zeichnung veranschaulicht schematisch eine Anlage zur Durchführung des vorliegenden Ver-
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Man könnte nach dem Verfahren Ausgangsstoffe verschiedenster Art von rohen, flüssigen oder verflüssigbaren Kohlenwasserstoffen oder von Rückständen solcher behandeln. Um jedoch das Verständnis des Verfahrens zu erleichtern, soll die Anwendung für die Behandlung eines Rohpetroleums beschrieben werden, dessen Dichte bei 15 C 0'897 beträgt und dessen Entflammungspunkt (im offenen Gefäss) bei 800 C liegt.
Durch FraktionEdestillation verdampft :
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<tb> DIS <SEP> iu <SEP> u <SEP> mcjtus <SEP> ;
<tb> bis <SEP> 200 <SEP> C <SEP> 5% <SEP> ;
<tb> bis <SEP> 3000 <SEP> e <SEP> 33% <SEP> ;
<tb> bis <SEP> 350 <SEP> C <SEP> 85%,
<tb>
wobei der Rückstand dann von 15% trockenem Teer gebildet wird.
In einem Verdampfungskessel v, der durch irgendeinen Brennstoff beheizt wird, führt man kontinuierlich mehr oder weniger schweres und vorher, wie später erklärt, in normalem Gang auf 200 C gebrachtes Petroleum ein. Dieses Petroleum wird schliesslich auf seine totale Verdampfungstemperatur gebracht und die so erzielten kohlenwasserstoffhaltigen Dämpfe werden dann mittels der in der Zeichnung veranschaulichten Anlage weiter behandelt. Die Dämpfe gelangen durch das Rohr a in den unteren Teil der Retortenschlange A (Fig. 1), zirkulieren von unten nach oben in dem Ringraum, der durch Platten c (Fig. l und 2) unterteilt ist und durchqueren während dieser Zirkulation Metallspäne, die auf diese Platten gebracht sind.
Diese Art der Zirkulation ermöglicht die schrittweise und methodisch Erhitzung der schweren Kohlenwasserstoffdämpfe, bis auf eine bestimmte und leicht regelbare Temperatur, ohne die Gefahr einer plötzlichen Dissoziation, wie dies bei den Crackingapparaten der Fall ist. Die Metallspäne, auf die die Dämpfe auf ihrem Weg treffen, regulieren einerseits die durch das Rohr t übertragene Temperatur und anderseits depolymerisieren sie diese Kohlenwasserrtoffe durch katalytische Wirkung.
Die verwendeten Metallspäne sind sich bei der Bearbeitung von Teilen aus Eisen, Nickel, Kupfer und andern Metallen ergebende Abfälle und sind auf den Ringplatten in solcher Weise angeordnet, dass die durch diese in Berührung mit dem Heizrohr befindlichen Späne entnommenen Temperaturen den Temperaturen entsprechen, die zu einer geeigneten katalytischen Wirkung erforderlich sind. Um die kombinierte Wirkung der Wärme und der Katalyse zu vergrössern und ein wirksames Mischen der Kohlenwasserstoffmoleküle zu gewährleisten, wird die Zirkulation derselben abwechselnd umgekehrt, wie dies Fig. 2 veranschaulicht.
Die Kohlenwasserstoffdämpfe werden so auf eine Temperatur zwischen 520 und 5300 C gebracht, nachdem sie einer molekularen Verbesserung infolge der Wirkung der Katalysatoren unterworfen sind, die bekanntlich eine mehr oder weniger ausgesprochen Affinität zu Kohlenstoff oder Wasserstoff haben und bei einer solchen günstigen Temperatur die Verschiebung der Atome von dem einen oder andern dieser Körper bewirken, um ein Gemisch zu geben, welches physikalische Eigenschaften (Viskosität, Entflammungspunkt, Dichte usw.) aufweist, die schon von denjenigen der Ausgangskohlenwasserstoffe verschieden sind.
Mit einem Wort : es ist eine Folge der molekularen Spaltungen, die das Bestreben hat, Kohlenwasserstoffe zu erzeugen, die hinsichtlich ihrer atomischen Gruppierung mehr und mehr verdichtet sind.
Die Dämpfe, die aus der Retortenschlange austreten, gelangen in einen Kühler B, der aus zwei kegelstumpfartigen Blechen d, d'besteht, welche einen doppelten Mantel und einen inneren zylindrischen Körper bilden, der durch die Röhren fund l'mit dem durch den doppelten Mantel gebildeten ringförmigen Behälter verbunden ist. Die Kohlenwasserstoffdämpfe treten frei in den inneren Teil des Kegelstumpfes d ein. Durch die teilweise Kondensierung der Dämpfe erhitztes Wasser wird so im Sieden und unter einem
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in dem Teil, wo die Kohlenwasserstoffdämpfe durchziehen, eine konstante Temperatur zwischen 200 und
220 C herrscht.
In diesem Kühler B wirken zwei konträre Phänomene auf die Kohlenwasserstoffdämpfe ; einerseits die molekulare Entspannung oder Ausdehnung, die durch die Änderung des Volumens, welche die Dämpfe einnehmen, verursacht wird, und anderseits die Zusammenziehung als Folge der schnellen Kühlung.
Die Kohlenwasserstoffdämpfe treten am Boden des Kühlers B in einen Raum ein, der einen Durchmesser hat, der 10-bis 15mal grösser ist als derjenige der Öffnung, durch die sie eingeführt werden, wobei die diese Dämpfe bildenden Moleküle in irgendeiner Weise sich ausdehnen und aus diesem Grunde viel voluminöser werden, woraus sieh also eine molekulare Entspannung oder Ausdehnung ergibt. Bei einer Temprratur von 5300 Cund nachdem das kochende Wasser unter Druck zwischen 210 und 220 C gehalten wird, werden dieselben Kohlenwasserstoffdämpfe einer sehr schnellen Kühlung unterworfen, wobei ihre Temperatur unmittelbar von 530 auf 250 C fällt, woraus sich also eine starke molekulare Zusammen- ziehung ergibt.
Die gleichzeitige Wirkung dieser konträren Phänomene führt eine molekulare Erschütterung herbei und die auf den Platten befindlichen Metallspäne erleichtern gewisse Wiederzusammenfügungen zwischen den zu schweren Kohlenwasserstoffdämpfen und den sehr leichten Dämpfen oder Gasen, die dann geeignet vereinigt, einen leichten Brennstoff, analog dem Benzin ergeben, wodurch so die physikalisch-chemischen Reaktionen, die in der Retorte begonnen haben, vollendet sind. Des weiteren werden gewisse, in der Retorte gebildete leichte und unstabile Kohlenwasserstoffe in dem Zustand stabiler Kombinationen gebunden, u. zw. durch die Entspannung und die Zusammenziehung, denen sie unterliegen.
Nichtsdestoweniger ist das Öl nicht vollständig depolymerisiert und es ist ein Teil in seinem Anfangszustand der mehr oder weniger schweren Kohlenwasserstoffe zurückgeblieben. Der Teil, der über 240 bis 2500 C destilliert, kondensiert und fällt in den unteren Teil des Kühlers B zurück, von wo er durch das Rohr h in den Kessel oder Verdampfungsapparat v zurückgeführt wird, nachdem er nach Bedarf mit einem Teil des noch nicht behandelten Petroleums gemischt worden ist, der durch das Rohr i eintritt und bis auf eine Temperatur von ungefähr 2000 Cerwärmtwird. Da die Kohlenwasserstoffe unter 250 C in Dampfzustand verbleiben, so tritt der grösste Teil der leichten Produkte, die man herstellen will, in einen zweiten Kühler C,
der dem ersteren hinsichtlich seiner Bauart gleich ist, bei dem aber der Druck des kochenden Wassers auf 3 kg gehalten wird, das ist auf eine Temperatur von ungefähr 1350 C.
Hier treten dieselben physikalischen und katalytischen Phänomene auf, jedoch wirken sie dieses Mal nur auf Kohlenwasserstoffe, die nur unter 250 C destillieren und deren grösster Teil schon einer totalen Umwandlung oder einer teilweisen Spaltung unterworfen war. Es hat dies zur Folge, dass die katalytische Arbeit dieser beiden Entspannungskühler vereinfacht wird und nur eine endgültige Stabilisierung im Innern der Kohlenwasserstoffe bewirkt wird, wo ihre Kohlen-und Wasserstoffatome oder die
Gruppen von kohlenwasserstoffhaltigen Molekülen noch nicht in einem vollkommen festen Zustand sich befinden.
Diejenigen dieser Kohlenwasserstoffe, welche über 1800 C destillieren, werden kondensiert und fallen auf den Boden des zweiten Kühlers C, von wo sie durch das Rohr m nach dem unteren Teil des ersten Kühlers B zurückgeführt werden.
Wie nämlich aus der Zeichnung zu ersehen ist, mündet das Rohr m in das Rohr A, welch letzteres die in der Vorrichtung B kondensierten Kohlenwasserstoffe in den Kessel v zurückführt. Diese aus der Vorrichtung B stammenden Kohlenwasserstoffe besitzen jedoch eine Temperatur von 250 C, während die durch das Rohr m abfliessenden Kohlenwasserstoffe, die in das Rohr h eintreten, eine niedrigere Temperatur bzw. eine solche von 1800 C zeigen.
Da die letztgenannten Kohlenwasserstoffe eben jene sind, deren Siedepunkt zwischen 180 und 250 C liegt, so ergibt sich hieraus, dass diese Kohlenwasserstoffe, wenn sie sich mit den aus der Vorrichtung B mit einer Temperatur von 250 , d. h. mit einer über der Siedetemperatur der erstgenannten Kohlenwasserstoffe liegenden Temperatur, kommenden Kohlenwasserstoffen vermengen, von diesen letzteren nicht etwa durch das Rohr h mitgerissen, sondern vielmehr neuerdings in Dampfform übergeführt werden, worauf die so erzeugten Dämpfe in die Entspannungsund Abkühlungsvonichtung B emporsteigen.
Im Inneren dieser Vorrichtung vermengen sich diese Dämpfe mit den aus der Retorte A kommenden und werden durch letztere auf eine höhere Temperatur gebracht, um auf diese Weise von neuem einer intensiven Entspannungs-und Abkühlungswirkung im Inneren der Vorrichtung B unterworfen zu werden. Die nicht kondensierten Kohlenwasserstoffe in dem zweiten Kühler C gelangen in einen Kühler r
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wie sie zum Aufspeichern oder Transportieren von Benzin, Gasolin oder ändern flüchtigen flüssigen Produkten benutzt werden.