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Verfahren zur Gewinnung von Benzin von gutem Antiklopfwert in hoher Ausbeute durch Destillation.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Gewinnung von Benzin durch
Destillation von benzinhaltigen Kohlenwasserstoffgemischen, insbesondere Rohpetroleum oder Roh- petroleumdestillaten. Das Ziel des Verfahrens gemäss der Erfindung ist es, die Destillation derart zu leiten, dass man eine erhöhte Ausbeute an Benzin mit gutem Antiklopfwert erhält.
Es ist bereits bekannt, dass im allgemeinen mit dem Wachsen der Flüchtigkeit der Kohlenwasser- stoffe, die in einem Kohlenwasserstoffgemisch von Art des Rohpetroleums oder von Petroleumdestil- laten vorhanden sind, auch die höchste nutzbare Kompression (H. U. C. ) des Benzins ebenfalls wächst.
Dies führte zu einer Herstellung von Benzin, das die grösstmögliche Menge an flüchtigen Kohlenwasser- stoffen enthält.
Der Menge an flüchtigen Bestandteilen ist jedoch eine Grenze gesetzt ; einmal dadurch, dass das Benzin beständig sein muss, d. h. es darf keine ganz oder teilweise gasförmigen Komponenten, wie
Propan und unter Umständen Butan enthalten, und weiterhin dadurch, dass man eine gewisse Mindest- produktion an Benzin in Rechnung stellen muss, d. h. wenn man dem speziellen Erfordernis an grosse
Flüchtigkeit genügen will, so ist es unter Umständen unmöglich, ein derartiges Benzin aus einem gegebenen Grundstoff in genügenden Mengen herzustellen. Es ist daher wesentlich, mit den flüchtigen
Kohlenwasserstoffen so sparsam wie irgend möglich umzugehen, insbesondere darauf zu achten, dass keine genügend flüchtigen Bestandteile, die zur Verwendung als Benzin geeignet sind, infolge einer ungenügend scharfen Fraktionierung in die nächst höhere Fraktion übergehen.
Eine unscharf Frak- tionierung verursacht ferner ein Übergehen von ungenügend flüchtigen Verbindungen in das Benzin, die tatsächlich zu der nächst höheren Fraktion gehören und so den Antiklopfwert im unerwünschten
Sinn beeinflussen. Bei der Prüfung der Beziehungen zwischen der Flüchtigkeit, worunter der Volumen- prozentgehalt eines Kohlenwasserstoffgemisches zu verstehen ist, der bis 100 C überdestilliert, u. zw. bestimmt nach der A. S. T. M.-Methode, und den Antiklopfeigenschaften, für die der H. U. C.-Wert als Mass genommen wird, wurde überraschenderweise gefunden, dass im Falle von Benzinsorten, die aus Petroleumsorten verschiedenen Ursprungs gewonnen worden waren, der H. U.
C.-Wert, der mit der Flüchtigkeit abnimmt, bei einem bestimmten Flüchtigkeitsgrad oder einem bestimmten Siede- punkt eine bei weitem schärfere Tendenz zum Sinken zeigt als sonst.
Diese Tatsache ist in der beiliegenden graphischen Darstellung erläutert. Von drei als A, 1 und P bezeichneten Rohölen, von denen das erste eine Asphaltbasis, das zweite eine gemischte Basis und das dritte eine Paraffinbasis besass, wurden die Kurven aufgezeichnet, die den Zusammenhang zwischen dem H. U. C.-Wert und der Flüchtigkeit angeben. Der H. U. C.-Wert ist auf der vertikalen Achse, und der Volumenprozentgehalt der MslOO Csiedenden Bestandteile, u. zw. bestimmt nach der A. S. T. M.-
Methode, auf der horizontalen Achse aufgetragen.
Wenn man beispielsweise die Kurve P betrachtet, so bedeutet ein auf dieser Linie liegender Punkt, der eine Flüchtigkeit von 85 aufweits, dass eine diesem Punkt entsprechende Benzinfraktion 85% an unter 1000 C siedenden Produkten enthält.
Wenn daher 100 cm3 eines Benzins mit einem Endsiedepunkt von 200 C in einem A. S. T. M.Apparat bis zu dem Augenblick destilliert werden, in dem das Thermometer 100 C zeigt, so hat das gesamte in der Vorlage enthaltene Destillat eine Flüchtigkeit = 100. Es sei angenommen, dass diese
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Menge 30 cm3 beträgt. Hierauf wird die Destillation fortgesetzt bis beispielsweise 150 C und das gesamte Destillat in diesem Augenblick wiederum ermittelt. Es mögen jetzt in der Vorlage 80 em vor-
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Erfindung erhaltenen Benzins besteht darin, dass das gesamte Destillat dieses Benzins beim Destillieren in einem A. S. T. M.-Apparat beim Prüfen in rigendeinem Augenblick während der Destillation einen im wesentlichen schrittweise abnehmenden H. U. C.-Wert aufweist.
Diese Tatsache rührt davon her, dass die höher siedenden Bestandteile, die den H. U. C.-Wert im gegensätzlichen Sinne beeinflussen, während der technischen Destillation beim Herstellen dieses Benzins abgetrennt worden sind.
In allen drei Fällen zeigt die vorliegende Kurve einen Knick. Die Lage dieses Knickpunkte ist bei jedem Öl eine andere. In der graphischen Darstellung ist bei jedem Knickpunkt angegeben, welchem Endsiedepunkt (nach der A. S. T. M.-Methode bestimmt) dieser Knickpunkt entspricht.
Gemäss der Erfindung wird nun die Destillation der benzinhaltigen Kohlenwasserstoffgemische, deren H. U. C.-Flüchtigkeitskurve einen Knick zeigt, in der Weise vorgenommen, dass man ein Benzin erhält, welches eine Flüchtigkeit und einen Endsiedepunkt aufweist, die etwa dem Punkt entsprechen, bei dem der Knick liegt. Demgemäss besteht das Verfahren gemäss der Erfindung zur Gewinnung von Benzin durch Destillation von benzinhaltigen Kohlenwasserstoffgemischen, deren H.
U. C. -Flüchtig- keitskurve einen Knickpunkt zeigt, im wesentlichen darin, dass man die Destillation des benzinhaltigen Kohlenwasserstoffgemisches so weit treibt, bis das Destillat einen Flüehtigkeitswert aufweist, der dem Knickpunkt der für jedes Kohlenwasserstoffgemisch experimentell bestimmten H. U. C. -Flüchtig- keitskurve annähernd entspricht, wobei vorzugsweise als Kriterium für den Zeitpunkt, in welchem die Destillation unterbrochen werden muss, der, gleichfalls im Vorversuch bestimmte, Endsiedepunkt des Destillates, dessen Flüchtigkeit dem Knickpunkt der Kurve entspricht, gewählt wird.
Die Destillation oder Fraktionierung erfolgt unter Berücksichtigung dessen, was oben im Hinblick auf den Einfluss einer unscharfen Fraktionierung gesagt worden ist, vorzugsweise derart, dass eine scharfe Trennung zwischen dem gewünschten Benzin und den höher siedenden Fraktionen erzielt wird. Diese Trennung kann bei dem Verfahren gemäss der Erfindung so scharf durchgeführt werden, dass die Siedepunkte der beiden Fraktionen, wenn man sie nach dem A. S. T. M.-Verfahren bestimmt, sich nicht überdecken und sogar so scharf, dass der Siedepunktsbeginn der höheren Fraktion bei einer Temperatur liegt, die den Endsiedepunkt der niedrigeren Fraktion um etwa 150 oder mehr übersteigt.
Natürlich besteht diese Lücke in den Siedegebieten der beiden Fraktionen in Wirklichkeit nicht ; sie rührt lediglich von der A. S. T. M.-Bestimmungsmethode her, die kein vollständiges Bild des tatsäeh- lichen Verlaufes der Destillation der einzelnen Fraktionen ergibt.
Eine scharfe Fraktionierung kann dadurch erreicht werden, dass man für eine gute Berührung zwischen dem Dampf und dem Rückfluss in den Destillationskolonnen, sowie eine möglichst grosse Menge von Rückfluss sorgt.
Eine solche scharfe Fraktionierung sichert die grösstmögliche Ausbeute an Benzin mit einem hohen H. U. C.-Wert, d. h. die Ausbeute wird nicht dadurch ungünstig beeinflusst, dass durch ungenügende Fraktionierung Bestandteile, die zum Benzin gehören, in die nächst höhere Fraktion übergehen. Anderseits verhindert es eine solche scharfe Fraktionierung, dass Bestandteile, die zu den höher siedenden Fraktionen gehören, in das Benzin übergehen und so in unnötiger Weise den H. U. C.-Wert desselben vermindern.
Die Lage des Knickpunkte der H. U. C.-Flüchtigkeitskurve muss für jede zu destillierende Kohlenwasserstoffmischung experimentell vorher bestimmt werden. In den Fällen, in denen beispielsweise ein besonderes Rohöl in einer Destillationsanlage verarbeitet wird, ist es natürlich ausreichend, ein-für allemal die Lage des Kniekpunktes zu bestimmen unter der Voraussetzung, dass die Zusammensetzung des Rohöles sich nicht wesentlich ändert, und dann die Destillation entsprechend einzurichten.
Obgleich es sich ergeben hat, dass mannigfache Rohöle oder benzinhaltige Destillate sehr weitgehend verschiedenen Ursprungs eine H. U. C.-Flüchtigkeitskurve zeigen, die etwa der in der graphischen Darstellung gezeichneten entspricht, so kann es doch vorkommen, dass die beiden Teile der Kurve, insbesondere wenn es sich um hocharomatische Öle handelt, einen weniger allmählichen Anstieg zeigen und dazu neigen, Spitzen aufzuweisen. Der typische Knick tritt jedoch auch in diesen Fällen auf.
Wenn man auf diese Weise ein Kohlenwasserstoffgemisch destilliert, das die Zusammensetzung A nach der Zeichnung aufweist, so erhält man ein Benzin, das eine Flüchtigkeit von etwa 30 besitzt bzw. ein Benzin mit dem entsprechenden Endsiedepunkt von etwa 168 .
Bei dem mit 1 bezeichneten Öl muss der Endsiedepunkt des Benzins bei etwa 149 liegen, und bei dem mit P bezeichneten Öl bei etwa 135 .
Die höheren Fraktionen können als solche auf den Markt gebracht werden und eventuell als Motortreibstoff Verwendung finden, gegebenenfalls in Mischung mit den erforderlichen flüchtigen Bestandteilen. Da die Antiklopfwerte dieser Fraktionen in der Regel nicht hoch sind, wird man, wenn ein höherer Antiklopfwert erwünscht ist, eines der bekannten Antiklopfmittel zusetzen.
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Es ist auch möglich, die höheren Fraktionen zu kracken, um die Flüchtigkeit und den H. U. C.Wert zu verbessern ; das so erhaltene Erzeugnis kann entweder als solches oder im Gemisch mit anderen Fraktionen, beispielsweise der niederen Fraktion, als Motorbenzin verwendet werden.
Der Wert des Verfahrens gemäss der Erfindung liegt unmittelbar auf der Hand, wenn man sieh vergegenwärtigt, dass es bisher tatsächlich allgemein gebräuchlich war, den Endsiedepunkt des Benzins willkürlich und völlig unabhängig von der Beschaffenheit des Rohöles zu bestimmen. Gemäss der Erfindung wird jedoch der Endsiedepunkt des Benzins in innerlich begründeter Weise bestimmt, was die oben genannten Vorteile mit sich bringt.
Ausführungsbeispiel :
Eine Probe eines rumänischen Rohöls wird gemäss der A. S. T. M.-Methode destilliert. Wenn die Siedetemperatur 100 C beträgt, wird die zulässige Höchstkompression (H. U. C. ) des Destillates (wovon 70 em3 vorhanden sind und das dann den Flüchtigkeitswert 100 besitzt) mit Hilfe einer Verbrennurgs- maschine mit variabler Kompression bestimmt. Die H. U. C. ist 5'65.
Dann wird eine gleiche Menge desselben Öles gemäss der A. S. T. M.-Methode destilliert bis 80 cm"
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= 155'5 em3. Um nun den dieser Flüchtigkeit entsprechenden Siedepunkt zu erhalten, wird nochmals eine gleiche Menge Rohöl destilliert bis 155'5 cm3 Destillat anwesend sind ; die Temperatur im Destillierkolben wird in diesem Moment abgelesen. Sie beträgt 135 C. Bis zu der so festgestellten Temperatur wird nun das gegebene Öl im Grossbetrieb abdestilliert, um die beste Ausbeute an Benzin mit zulässiger Höchstkompression zu erhalten.