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Verfahren zur Behandlung von ff. tissigen Kohlenstoffverbindungen mit Wechselstrom- entladungen.
Es ist bekannt, mit Hilfe elektrischer Felder oder durch ultraviolette Strahlen, Röntgenstrahlen od. dgl. besondere Wirkungen physikalischer und chemischer Art zu erzeugen. Man benutzt ein derartiges Verfahren zur Erhöhung der Zähflüssigkeit von geeigneten Ölen oder ölartigen Flüssigkeiten, indem man die zu behandelnden Stoffe in dünner Schicht über die Platten eines Kondensators in Gegenwart von Gasen leitet, unter Anwendung mässiger Entladungsdiehten.
Von den bekannten Verfahren dieser Art unterscheidet sich das neue grundsätzlich dadurch, dass die zu behandelnde Flüssigkeit durch Einleiten von Gasen zur Feinverteilung bzw. Verstäubung gebracht wird, wobei Entladungsdichten von mindestens 0'3 Watt pro Quadratzentimeter Entladungsfläehe zur Anwendung kommen. Das Wesen der Erfindung besteht also in der Einwirkung von Wechselstromentladungen besonders hoher Dichte auf die durch Gase feinverteilte Flüssigkeit.
Ist der zu behandelnde Stoff eine Flüssigkeit, so kann das Gas mit der durch Zerstäubung oder Schaumbildung möglichst molekular verteilten Flüssigkeit gemischt ionisiert werden, u. zw. durch auf Grund hoher Spannungen erzeugte elektrische Felder, um eine möglichst starke Energieladung der Teilchen zu erreichen ; die durch Zerstäubung bzw. Einleitung von Gasen erzielte Schaumbildung wird durch die elektrischen Kräfte ausserordentlich unterstützt. Diese Unterstützung der Feinverteilung durch elektrische Kräfte lässt sich vielleicht dadurch erklären, dass bei Einwirkung hoher Energieladung auf die Kohlenwasserstoffmoleküle diese teilweise unter Gasentwicklung aufgespalten werden.
Unter den Arbeitsbedingungen des neuen Verfahrens wird nicht nur die sparsamste Ausnutzung der aufgewendeten Energie im Hinblick auf die Wirkung erreicht, sondern es werden auch neue Arbeitserfolge möglich, die nach den bisher bekannten Verfahren unerreichbar sind.
Die näheren Bedingungen für das Entstehen möglichst hoher und wirksamer Energieladungen sind in der Wissenschaft und Technik bekannt und bedürfen deshalb keiner weiteren Beschreibung.
Das Neue des Verfahrens besteht in der Anwendung des an sich in seiner Allgemeinheit bekannten Mittels, in einer bestimmten Ausführungsform zu dem oben genannten neuen Zwecke.
Beispielsweise lässt sich das Verfahren in folgender Weise anwenden :
Beispiel 1 : Man setzt in bekannter Weise ein Gefäss elektrischen Entladungen aus, in welchem sich Wasserstoff und ungesättigte Kohlenwasserstoffe bzw. ungesättigte Fettsäuren in fein zerstäubtem Zustande befinden. Durch die hohe Energieladung, welche die elektrischen Teilchen empfangen, lagert sich der Wasserstoff an die ungesättigten Verbindungen an. Unter sehr starkem Aufschäumen entstehen bei verhältnismässig geringem Energieaufwand die gesättigten Verbindungen. Dieses Verfahren kann zur Härtung von Fettsäuren und Fetten Verwendung finden.
Beispiel 2 : Man füllt ein geeignetes Gefäss zum Teil mit einer der Oxydation zu unterwerfenden flüssigen Kohlenstoffverbindung, z. B. einem Alkohol, einem Aldehyd, einem methylierten Kohlenwasserstoff od. dgl. ; der übrige Teil des Gefässes ist mit Sauerstoff gefüllt. Man lässt nun eine elektrische Entladung auf den Inhalt des Gefässes einwirken und bringt gegebenenfalls schon vorher die Flüssigkeit durch Einleiten von fein verteiltem Sauerstoff zum Aufschäumen ; das etwa Überschäumende wird wieder in das Gefäss zurückgeleitet. Sofort nach Einschaltung der elektrischen Entladungen tritt ein ausserordentlich intensives Aufschäumen der Masse ein und es findet eine Anlagerung von Sauerstoff an die betreffende Kohlenstoffverbindung ohne Verbrennung derselben statt.
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geeigneten Weise in Schaumform gebracht.
Dann lässt man die elektrische Energie auf den Inhalt des
Gefässes wirken. Man beobachtet sofort nach Einschalten der elektrischen Kraftquellen ein ausserordent- lich starkes Aufschäumen der Reaktionsmasse. Durch die Einwirkung der elektrischen Energie tritt unter den genannten Umständen eine Polymerisation ein, welche die angestrebte Erhöhung der Visko- sität für den betreffenden Rohstoff zur Folge hat. Bei Anwendung dieses Verfahrens werden Übelstände vermieden, die bei zusammenhängenden Flüssigkeitsschichten stets auftreten. In Flüssigkeitsschichten werden nur die Molekel der obersten Schicht polymerisiert, während die tiefer liegenden Schichten un- verändert bleiben.
Die Polymerisation dieser obersten Schichten wird dann leicht weiter getrieben als erwünscht, so dass sich feste Ausscheidungen bilden, während der übrige Teil des Öles noch nicht die höchst erreichbare Viskosität hat. Man kann also nach diesem neuen Verfahren die Viskosität bis zu ihrem Bestpunkt gleichmässig in der ganzen Masse des Gutes erhöhen, ohne dass die sonst auftretenden festen Ausscheidungen sich bilden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel wird nachstehend mit den technischen Einzelheiten unter Beifügung einer Zeichnung mitgeteilt : Man füllt einen Plattenkondensator K, dessen Platten mit einer dünnen Isoliermasse (Ölpapier, Emaille etc.) belegt sind, wie in beifolgender Zeichnung dargestellt, mit der zu behandelnden Flüssigkeit F, z. B. 01, und legt nun eine Wechselstromspannung von hoher Ionisierungkraft (hohe Spannung, hohe Frequenz) an. Der Kondensator nimmt zunächst nur sehr wenig Energie auf ; sorgt man für Feinverteilung des Rohstoffes, was z. B. auch durch Einleiten eines Gasstromes aus Feinverteilungsdüsen geschehen kann, so nimmt der Kondensator bald mehr Energie auf und es tritt eine lebhafte Schaumbildung des Öles unter gleichzeitiger physikalisch-chemischer Änderung des Rohstoffes ein.
Hiebei ist wesentlich die Anwendung eines Dielektrikums D ; wird dieses zerstört, so hört die Schaumbildung im wesentlichen auf und es bleibt nur die gegebenenfalls durch den besonderen Gasstrom erzeugte Schaumbildung zurück.
Das durch die angelegte Spannung ununterbrochen ionisierte Gas wird nach Durchgang durch den feinen Flüssigkeitsschaum durch die Pumpe P in den Raum J gepumpt und im Kreislauf durch die Düsen wieder in die Flüssigkeit gespritzt.
Von den Eigenschaften der betreffenden zur Verarbeitung geeigneten Kohlenstoffverbindungen und den physikalisch oder chemisch bedingten Möglichkeiten der Änderungen ihrer stofflichen Eigenschaften hängt die Anwendbarkeit des Verfahrens auf diese und die Art ihrer technischen Nutzung ab, wie aus den vorstehend gekennzeichneten Ausführungsbeispielen genügend hervorgeht. Im einzelnen Falle werden, soweit nötig, die besten Arbeitsbedingungen, z. B. hinsichtlich des Gases oder der Gasmischung, der Temperatur-und Druckverhältnisse, des Verhältnisses von Energiemenge und Zeitdauer, durch Versuche festgestellt.
Der Vergleich des angemeldeten Verfahrens in betriebsmässiger Ausführung mit dem bekannten Verfahren der Behandlung von Stoffen mit Glimmentladung fällt durchaus zugunsten der vorliegenden Erfindung aus. Aus einer Reihe von 34 Fabrikationsüberwachungen, betreffend die Polymerisation von Ölen mittels elektrischer Glimmentladungen in Trommelvorrichtungen mit axial befestigten und durch diese drehbar beweglichen, für die Berieselung mittels der zugeführten Flüssigkeit eingerichteten Plattenkondensatoren zwecks Erhöhung der Zähflüssigkeit eines Schmieröles von 6'8 Engler bei 50 C auf etwa 200 Engler bei 50 C wurde für 102 t Öl ein Verbrauch von 322.000 Kilowattstunden Strom berechnet. Daraus folgt, dass pro Kilo Öl bei diesem Verfahren 3'15 Kilowattstunden verwendet werden mussten.
Bei Anwendung des neuen Verfahrens wurden zur Erzielung derselben Wirkung bei demselben Rohmaterial nur eine Energie von 2'37 Kilowattstunden pro Kilo 01 benötigt, also eine Stromersparnis von 25% erzielt.
Ausser der infolge günstigerer Oberflächenverteilung des Öles erreichten besseren Ausnutzung des Stromes bietet für diese und jede andere Art der betriebsmässigen Durchführung des neuen Verfahrens die Benutzung des feststehenden und deshalb ohne Schwierigkeiten kühlbaren Elektrodensystems die Möglichkeit der z. B. für Ozonherstellung bekannten Anwendung von Hochfrequenzströmen und mit ihr den Vorteil, dass die Apparatur verkleinert und verbilligt, die Betriebsspannung erniedrigt, die Entladungsdichte erhöht, an Isoliermaterial und an Raum und Arbeit gespart und die Betriebssicherheit erhöht werden kann. Das ist wichtig für die Schaffung grosser Anlagen zur Verwertung der Erfindung.