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Verfahren und Vorrichtung zur molekularen Umlagerung von flüssigen Kohlenwasserstoffen und fetten Ölen mit Wechselstromentladungen.
Lässt man Wechselstromentladungen, z. B. die sogenannten stillen Entladungen, auf flüssige Kohlenwasserstoffe und fette Öle einwirken, so findet unter dem Einflusse der Entladung eine chemische Veränderung der Kohlenstoffverbindungen statt, wobei gleichzeitig ihre Viskosität zunimmt. Bei ungesättigten organischen Verbindungen kann auch gleichzeitig eine Polymerisation stattfinden. In der Praxis wird das Verfahren u. a. so ausgeübt, dass z. B. ein Mineralöl oder ein fettes Öl oder ein Gemisch beider, unter vermindertem Druck in feiner Verteilung den Entladungen ausgesetzt wird. Die feine Verteilung des Öles wird u. a. dadurch erreicht, dass man durch Einblasen eines nicht reagierenden Gases in das Öl dieses zum Schäumen bringt.
Bei der industriellen Verwertung dieses Verfahrens entstehen durch das Einblasen und Wiederwegschaffen, sowie auch durch das Bereitstellen des erforderlichen neutralen Gases (Stickstoff oder Wasserstoff) erhebliche Unkosten.
Gemäss der Erfindung werden diese Kosten dadurch vermieden, dass das Aufschäumen nicht durch ein von aussen zugeführtes Gas bewirkt wird, sondern dass das zum Aufschäumen notwendige Gas aus der Flüssigkeit selbst durch die Wechselstromentladungen entwickelt wird. Es hat sich nämlich gezeigt, dass bei Einhaltung bestimmter Bedingungen unter dem Einfluss von Wechselstromentladungen aus organischen Verbindungen Wasserstoff entwickelt werden kann. Dieser Wasserstoff bringt das Öl zum Schäumen. Die einfachste Art der Ausübung des Verfahrens besteht darin, dass man die Wechselstromentladungen zwischen zwei Elektroden übergehen lässt, von denen mindestens eine von der Flüssigkeit durch ein Dielektrikum getrennt ist.
In der Zeichnung sind einige Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung dargestellt. Die in der Fig. l dargestellte Vorrichtung besteht aus drei konzentrisch ineinander angeordneten Glasgefässen 4, 2 und 5. Das Glasgefäss 4 ist oben offen und unten geschlossen und luftdicht in das Glasgefäss 2 eingeschmolzen. Es ist mit Wasser gefüllt, dem durch eine Leitung 6 Strom zugeführt wird.
Ebenso ist der ringförmige Zwischenraum zwischen dem Gefäss 2 und dem Gefäss 5 mit Wasser gefüllt, dem durch eine Leitung 7 Strom zugeführt wird. Der ringförmige Zwischenraum zwischen den Gefässen 4 und 2 bildet den Reaktionsraum. Ihm kann durch eine Leitung 1 das zu behandelnde Öl zugeführt werden.
Eine zweite Leitung 3 dient dazu, das Gefäss 2 zu evakuieren. Bei der beschriebenen Vorrichtung sind beide Elektroden durch die Glasgefässe 2 und 4 vom Öl getrennt. Als Stromquelle dient eine Wechselstromquelle beliebiger Frequenz. Für hohe Leistungen verwendet man zweckmässig gedämpfte oder ungedämpfte Hochfrequenzströme, wie sie durch die in der drahtlosen Telegraphie üblichen Maschinen erzeugt werden. Die erforderliche Spannung ist abhängig von der Wechselstromfrequenz, von dem Elektrodenabstand und den Eigenschaften der Elektroden. Bei hohen Leistungen ist es auch erforderlich, die Elektroden in der bei ähnlichen Entladungsvorrichtungen üblichen Weise zu kühlen. Bei niedriger Belastung einer solchen Vorrichtung ist es dagegen zweckmässig, das 01 zu erwärmen, z.
B. dadurch, dass die Kühlvorrichtung mit warmem statt mit kaltem Wasser gespeist wird.
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entweichende Wasserstoff wird durch das Rohr 3 von. der Vakuumpumpe abgesaugt. Man kann den Reaktionsraum soweit mit Öl füllen, dass der gebildete Ölschaum durch das Rohr 3 mit fortgerissen wird.
Das durch das Rohr 3 abgeführte Öl kann durch das Rohr 1 wieder in das Gefäss 2 zurückgeführt werden, um es im Kreislauf mehrfach der Behandlung auszusetzen. Statt einen Kreislauf anzuwenden, kann man das Öl auch aus einem Vorratsbehälter. durch das Rohr- ? so langsam zufliessen lassen, dass die Behandlung beim einmaligen Durchleiten beendet ist. In diesem Fall kann man an das Abflussrohr 3 ein senkrechtes Fallrohr anschliessen, das so lang ist, dass die absinkende Flüssigkeit durch ihr eigenes Gewicht den Druck der Atmosphäre überwindet. Aus dem Fallrohr fliesst das behandelte 01 dann in das Sammelgefäss für ein Fertigfabrikat. Das Öl kann aber auch auf irgendeine andere, in der Technik bekannte Weise kontinuierlich entfernt werden.
In der Fig. 2 ist eine Vorrichtung dargestellt, bei der nur die eine Elektrode durch ein Dielektrikum vom Öl getrennt ist. In das Glasgefäss 11 ist das unten offene Metallrohr 12, z. B. ein Aluminiumrohr, gasdicht eingesetzt. Durch das mit einem Hahn verschliessbare Rohr 13 kann das Öl in das Gefäss gesaugt werden oder auch als Fertigfabrikat abgelassen werden. Der Elektrode 12 wird die Spannung durch die Verlängerung 14 zugeführt. Die zweite Elektrode ist durch die Belegung 15 auf der Aussenwand des Gefässes 11 angedeutet. Das Metallrohr 12 ist an seinem oberen Ende mit Öffnungen 16 versehen. Schliess. lich ist an das Gefäss 11 noch ein Rohr 17 angeschlossen, durch das die Vorrichtung evakuiert werden kann.
In das Rohr 17 ist ein kugelförmiger Ansatz 18 eingebaut, der verhindern soll, dass etwa mitgerissener Schaum in die Vakuumpumpe gelangt.
Die Vorrichtung arbeitet folgendermassen : Nach dem Herstellen des nötigen Unterdruckes und nach dem Einschalten der Entladung beginnt das Öl in dem ringförmigen Raum zwischen 11 und 12 zu schäumen. Der Schaum steigt auf und tritt durch die Löcher 16 in das Innere des Rohres 12, wo er sich wieder absetzen kann. Es findet also ein dauernder Kreislauf des Öles innerhalb der Vorrichtung statt.
In der Fig. 3 ist eine Ausführungsform dargestellt, die besonders für ununterbrochene Betriebe geeignet ist. Sie unterscheidet sich von der in der Fig. 2 dargestellten Vorrichtung im wesentlichen dadurch, dass die zylindrische Metallelektrode 12 oben offen ist und die Verlängerung 14 nach unten aus dem Gefäss herausragt. Mit 13 ist wieder das Rohr zum Einleiten des Öles und mit 17 "das Rohr zum Absaugen des gebildeten Wasserstoffes bezeichnet. Die Hochspannung wird wieder der Belegung 15 und der Metallelektrode 12 zugeführt. Bei dieser Vorrichtung steigt der Schaum bis an den oberen Rand des Metallrohres 12 und fliesst dann in dieses hinein, wo er sich absetzen kann. Das fertigbehandelte Öl wird durch den Ansatz 14 in einen Behälter für das Fertigfabrikat geleitet.
Statt zylindrischer Elektroden können auch plattenförmige Elektroden benutzt werden, wie sie in der Fig. 4 dargestellt sind. Die Figur zeigt den Auf-und Grundriss der Anordnung. 19 ist ein luftdicht abgeschlossenes Glasgefäss mit rechteckigem Querschnitt. 2C ist eine Metallelektrode, die durch die Ab- standsstüeke 21 inmitten des Glasgefässes gehalten wird. Die der Metallelektrode gegenüberliegenden
Seiten des Glasgefässes tragen die Stromzuführung bzw. die dort angebrachten, miteinander verbundenen
Belegungen 22. Zwischen diesen Seiten und der Elektrode 20 wird durch die Abstandsstücke 21 ein schachtförmige Raum gebildet, in welchem der bei der Behandlung sich bildende Schaum aufsteigt.
Das sich entwickelnde Gas kann durch die Rohrleitung 23 abgesaugt werden. Bezüglich der Kühlung und der Erwärmung gilt für plattenförmige Elektroden dasselbe wie für zylindrische Elektroden.
In manchen Fällen kann es von Vorteil sein, die Anordnung so zu treffen, dass zwischen zwei
Metallelektroden ein gemeinsames Dielektrikum angeordnet wird.
Der bei dem Verfahren entstehende Wasserstoff wird von der Vakuumpumpe dauernd abgesaugt.
Er kann beliebig verwertet werden, um so mehr, als er reiner ist als der durch andere technische Verfahren gewonnene Wasserstoff. Vor allem ist er frei von Sauerstoff und Stickstoff. Besonders vorteilhaft kann man ihn dazu benutzen, um ungesättigte Verbindungen zu sättigen, z. B. zur Fetthärtung. Diese
Verwendung ist besonders wirtschaftlich deshalb, weil sie in demselben Fabrikationsgebiet liegt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur molekularen Umlagerung von flüssigen Kohlenwasserstoffen und fetten Ölen mit Wechselstromentladungen, dadurch gekennzeichnet, dass die zu behandelnde Flüssigkeit der elek- trischen Wechselstromentladung bei erniedrigtem Druck zwischen zwei Elektroden ausgesetzt ist, von denen mindestens eine von der Flüssigkeit durch ein Dielektrikum getrennt ist, so dass die behandelte
Flüssigkeit lediglich durch das in ihr selbst durch Einwirkung der Wechselstromentladung bei erniedrigtem
Druck entwickelte Gas zum Aufschäumen gebracht wird.