DD219393A1 - Verfahren zur herstellung kohlenwasserstoffhaltiger dispersionen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung fliess- und pumpfaehiger, stabiler Dispersionen aus fluessigen bzw. festen Kohlenwasserstoffen und/oder anderen Heteroatome enthaltenden organischen Stoffen und/oder deren Gemischen, einer waessrigen Phase, Dispersionshilfsmitteln sowie mit oder ohne feinzerteilte Feststoffzusaetze oder -inhaltsstoffe. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, gegenueber den bekannten technischen Loesungen ein Verfahren zu entwickeln, mit dem es gelingt, in einfacher Weise fliess- und pumpfaehige, stabile Dispersionen aus fluessigen bis festen carbo- und/oder petrolchemischen, kohlenwasserstoffhaltigen Produkten oder deren Gemischen, einer waessrigen Phase, Dispersionshilfsmitteln sowie mit oder ohne feinzerteilten Feststoffzusaetzen oder -inhaltsstoffen herzustellen. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass die fluessigen oder bis zur Fliessgrenze aufgeheizten Kohlenwasserstoffe, kein oder ein entsprechender Anteil der waessrigen Phase, die Dispersionshilfsmittel sowie der feinzerteilte Feststoff einzeln oder im Gemisch mittels einer Dosiereinrichtung einer Dampfstrahlvorrichtung, z. B. einem Injektor zugefuehrt werden und dort mit Wasserdampf intensiv zur Vordispersion kontaktiert werden. Die so hergestellte Vordispersion wird anschliessend mit dem Rest der fluiden oder quasifluiden Phasen ueber eine weitere Dosiereinrichtung einer Emulgiervorrichtung zugefuehrt und so auf ihre gewuenschte Rezeptur eingestellt.

Description

Verfahren zur Herstellung kohlenwasserstoff haltiger Dispersionen Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung fließ-und pumpfähiger, stabiler Dispersionen ausflüssigen bis festen Kohlenwasserstoffen und/oder anderen Heteroatome enthaltenden organischen Stoffen und/oder deren Gemischen, einer wäßrigen Phase, Dispersionshilfsmitteln sowie mit oder ohne feinzerteilten Feststoffzusätzen oder -inhaltsstoffen. Sie findet Anwendung bei der Herstellung von HeizÖlsubstituten, der Fluidisierung von Abprodukten, der Produktion verschiedener Bituminarezepturen sowie zur Herstellung von anderen Kohlenwasserstoffdispersionen.

Charakterisierung der bekannten technischen Lösung

In vielen Bereichen der Wirtschaft, z.B. in der stoffwandelnden Industrie, der Energiewirtschaft u.a. sind die Lagerung und der Transport von fluiden Dispersionen von großer Bedeutung. Sie durchlaufen oft Tankanlagen, Rohrleitungen sowie Förderelemente der verschiedensten Größenordnungen, wichtige Teile von technologischen Ketten.

Diese Apparate dienen der Bevorratung, Dosierung, sind in Kreisläufe eingeschaltet oder nehmen Endprodukte vor dem Versand auf.

Diese Dispersionen aus Kohlenwasserstoffen, wäßriger Phase mit und ohne feinverteilten Feststoffzusätzen fallen zum Teil zwangsweise an als Braunkohlenteere, Heizöle, Zwischen- oder Abprodukte der Erdölverarbeitung und Kohleveredlung, oder sie werden gezielt hergestellt, z. B. als Bitumina verschiedener Provenienz oder Paraffinemulsionen für die Hydrophobierung in der Spanplattenindustrie DD WP B27K/242001.

Weiterhin werden neuartige Öl-Kohlenstaub-Dispersionen, in denen bis zu 50% Kohlenstaub enthalten ist [1], [2], [3] und die / als Ersatz von Heizöl in Energieanlagen oder zur Kohleveredlung in sogenannten Kohleverflüssigungsprozessen eingesetzt werden, beschrieben.

Trotz Zusätzen von Dispersionshilfsmitteln und Stabilisatoren läßt sich jedoch die Sedimentation von Braunkohlenstaub in diesen Dispersionen nicht wirksam verhindern. Weitere mehr oder weniger ausgeprägte Entmischungsvorgänge führen zu Feststoffablagerungen oder Schichtenbildung, z. B. bei der Teerlagerung in Tankanlagen [4]. Hieraus ergeben sich eine Reihe technologischer Schwierigkeiten, wie fortschreitende Einschränkung des Tankvolumens und letztlich aufwendige Röinigungsarbeiten. Sofern die genannten Entmischungsvorgänge nicht bewußt herbeigeführt werden, wie z. B. beim Entwässern von Ölen und Teereh [5], ist man bemüht, durch ständige Bewegung der Dispersionen mittels Pumpen und Ruhrwerken z. B. Paraffinemulsionen durch Abkühlen zu stabilisieren. Für andere Dispersionen, z. B. Teer-Wasser-Dispersionen, ist eine Dispersionsstabilität und Fluidität nur bei ständiger Bewegung und hohen Temperaturen gegeben.

Weiterhin ist bekannt, daß für ausgewählte technologische Prozesse, z. B. in der Fettchemie zur Homogenisierung und Stabilisierung von Öl-Wassergemischen, Emulgiermaschinen eingesetzt werden. Es ist weiterhin bekannt, daß mit Wasser und Feststoffen verunreinigte Flüssigbrennstoffe, die bisher als Abprodukte angesehen wurden, in sogenannten Kavitationsgeneratoren [6], [7] zu einem homogenen, einige Zeit stabilen Flüssigbrennstoff umgewandelt werden.

Stabile Dispersionen, bestehend aus flüssigen bis festen kohlenwasserstoffhaltigen Produkten oder deren Gemischen, einer wäßrigen Phase, Dispersionshilfsmitteln sowie mit oder ohne feinverteilten Feststoffzusätzen oder -inhaltsstoffen lassen sich gegenwärtig in einfacher Weise mit den bekannten technischen Lösungen nicht herstellen.

Nachteilig bei den bekannten technischen Lösungen ist der hohe technische bzw. zeitliche Aufwand, DD WP B27K/242001 zur Herstellung fluider, transportstabiler Dispersionen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es. Verfahren zur Herstellung fließ- und pumpfähiger, stabiler Dispersionen aus flüssigen bis festen carbo- und/oder petrolchemischen, kohlenwasserstoffhaltigen Produkten oder deren Gemischen, einer wäßrigen Phase, Dispersionshilfsmitteln sowie mit oder ohne feinzerteilten Feststoffzusätzen oder -inhaltsstoffen zu entwickeln.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, gegenüber den bekannten technischen Lösungen ein Verfahren zu entwickeln, mit dem es gelingt, in'einfacher Weise fließ- und pumpfähige, stabile Dispersionen aus flüssigen bis festen carbo- und/oder petrolchemischen, kohlenwasserstoffhaltigen Produkten oder deren Gemischen, einer wäßrigen Phase, Dispersionshilfsmitteln sowie mit oder ohne feinzerteilten Feststoffzusätzen oder-inhaltsstoffen herzustellen.

Effindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die flüssigen oder bis zur Fließgrenze aufgeheizten Kohlenwasserstoffe, kein oder ein entsprechender Anteil der wäßrigen Phase, die Dispersionshilfsmittel sowie der feinzerteilte Feststoff einzeln

oder im Gemisch mittels einer Dosiereinrichtung einer Dampfstrahlvorrichtung, z. B. einem Injektor zugeführt werden und dort mit Wasserdampf intensiv zur Vordispension kontaktiert werden.

Die so hergestellte Vordispersion wird anschließend mit dem Rest der flui'den oderquasifluiden Phasen über eine weitere Dosiereinrichtung einer Emulgiervorrichtung zugeführt und so auf ihre gewünschte Rezeptur eingestellt.

Bei leicht dispergierbareri Stoffsystemen kann auf die Emulgierungsstufe verzichtet und der Zusatz der Gesamtheit der fluiden oderquasifluiden Phasen in Kombination mit der Dampfkontaktierung erfolgen.

Für schwer dispergierbare Stoffsysteme kann die Dampfkontaktierung in Kombination mit der Emulgierungsstufe, z. B. durch Dampfeinblasung in die Emulgiermaschine erfolgen.

Für schwer dispergierbare Stoffsysteme werden zusätzlich durch chemische Modifikation der im zu dispergierenden Kohlenwasserstoffgemisch enthaltenen Komponenten, z. B. durch Zusatz von anorganischen Stoffen, wie Säuren, Laugen, Schwefeltrioxid, Schwefeldioxid, Sauerstoff, Chlorsulfonsäure, Sulfurylchlorid u.a. intern Dispergierhilfsmittel gebildet.

Entsprechend der Wahl der Dispersionsbestandteile und der Reihenfolge ihrer Vereinigung ist es möglich, sowohl den Kohlenwasserstoff als auch die wäßrige Phase als kontinuierliche Phase der Dispersion zu etablieren.

Es ist bekannt, daß sich z. B. Dispersionen aus festen Kohlenwasserstoffen und einer wäßrigen Phase durch Aufschmelzen der Kohlenwasserstoffe, Dispergierung durch Verrühren und anschließende Stabilisierung infolge von Abkühlung herstellen lassen. Dabei wird die Stabilisierung der Kohlenwasserstoffdispersion jedoch durch die während der Abkühlung stattfindende Rückverfestigung des Kohlenwasserstoffes bewirkt, DD WP B27K/242001.

Bei der Verwendung von Kohlenwasserstoffen, die unter Lager- bzw. Transpottbedingungen flüssig sind, muß sowohl mit einem hohen Dispergierhilfsmittelzusatz als auch mit hohen Schwerkräften beim Dispergieren gearbeitet werden, um Dispersionen von begrenzter Stabilität zu erhalten.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß die Herstellung der genannten Dispersionen mit Hilfe von Wasserdampf gegenüber den herkömmlichen Dispersiohsverfahren in einfacher Weise möglich ist und transport- und lagerstabile Produkte liefert.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden mittels eines Dampfstrahlers in einer Dampfstrahleinrichtung hohe Schwerkräfte erzeugt, die zur intensiven Phasenverteilung führen. Die feinverteiiten Wasserdampfblasen werden nach kurzer Lebensdauer und anschließendem Energieaustausch mit den anderen Bestandteilen der Dispersion instabile

Flüssigkeitströpfchen umgewandelt. >

Beispiel 1 . · . . · ·

100 kg Destillationsrückstände der Typenbezeichnung MRKDZ, wie sie bei der Phenolöldestillation im VEB Kombinat Leunawerke anfallen, werden mit Hilfe eines Dampfstrahlinjektors durch Direktwasserdampfeinblasung über eine Ringleitung und einen Vorratsbehälter im Kreislauf geführt, bis die durch den kondensierenden Wasserdampf erfolgte Volumenzunahme 15VoI.-% beträgt. Die entstehende Dispersion ist im Gegensatz zum pastösen Kohlenwasserstoffgemisch sowohl im heißen als auch im kalten Zustand dünnflüssig und neigt auch nach dreimonatiger Lagerung nicht zur Phasentrennung.

100kg/h Destillationsrückstände, bestehend aus einem Kohlenwasserstoffgemisch und festen Verkokungsanteilen, der Typenbezeichnung MRKZ, wie sie im VEB Kombinat Leunawerke anfallen, werden kontinuierlich mit einer Dosierpumpe ei nein Mischapparat zugeführt. Zusammen mit diesem Stoffstrom wird in diesen Mischappärat ein Reaktionsgemisch, bestehend aus 96Ma.-% MRKZ und 4Ma.-% Chlorsulfonsäure, das 2 Stunden bei 110°C reagiert hat, mit 1 kg/h zudosiert. Die vereinigten Stoffströme werden mit einem Dampfstrom von 5kg/h in einem Dampfstrahlinjektor kontaktiert. In eine nachgeschaltete Emulgiermaschine werden 30kg/h Wasser zudosiert und so eine lager- und transportstabile Dispersion erhalten, die durch Kühlung auf die Lagertemperatur gebracht wird.

Beispie! 3

Ein Massenstrom von 10kg/h eines Kohlenwasserstoffgemisches im Siedebereich über 150⁰C mit 5Ma.-% eines staubförmigen Hydrierkatalysators wird mit einem Massenstrom von 3kg/h Wasserdampf und einem Massestrom von 2kg/h Wasser, in dem Dispergierhilfsmittel enthalten sind, einer Dispergiermaschine zugeführt.

Die nach dem Dispergiervorgang noch enthaltenen Wasserdampfbläschen kondensieren beim Durchgang durch einen Kühler, und es wird eine stabile Dispersion erhalten.

Claims (5)

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   Erfindungsansprüche:

   1. Verfahren zur Herstellung fließ- und pumpfähiger stabiler Dispersionen aus flüssigen bis festen Kohlenwasserstoffen und/ oder anderen Heteroatome enthaltenden organischen Stoffen und/oder deren Gemischen, einer wäßrigen Phase, Dispergierhilfsmitteln sowie mit oder ohne feinzerteilten Feststoffzusätzen, gekennzeichnet dadurch, daß alle oder ein Teil ider Bestandteile der Dispersion mit Wasserdampf in einer Dampfstrahleinrichtung kontinuierlich kontaktiert und fein Verteilt ,werden und die so entstandene Vordispersion mit den übrigen Dispersionsbestandteilen in einer nachfolgenden Emulgiermaschine und gegebenenfalls unter Abkühlung zur stabilen Dispersion weiterverarbeitet wird.
2. 2. Verfahren zur Herstellung von Dispersion nach Punkt 1, gekennnzeichnet dadurch, daß die Dispergierung ausschließlich durch Kontaktierung mit Wasserdampf in einer Dampfstrahlapparatur erfolgt.
3. 3. Verfahren zur Herstellung von Dispersionen nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß durch die Wahl der Reihenfolge der Kontaktierung der Dispersionsbestandteile bei gleicher Rezeptur phaseninverse Dispersionen hergestellt werden können.
4. 4. Verfahren zur Herstellung von Dispersionen nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß bei leicht dispergierbaren Stoffsystemen auf eine Dampfvordispergierung verzichtet oder die Dampfkontaktierung in Kombination mit dem Zusatz der übrigen Dispersionsbestandteile in der Emulgiermaschine durchgeführt wird. ,
5. 5. Verfahren zur Herstellung von Dispersionen nach Punkten 1-4, gekennzeichnet dadurch, daß ein Teil der Dispersionshilfsmittel aus Inhaltsstoffen der organischen Dispersionsbestandteile durch den Zusatz von Schwefeltrioxid, Sulfurylchlorid, Chlorsulfonsäure, Säuren und Laugen in Substanz vor dem Dispergiervorgang gebildet wird.