DD219393A1

DD219393A1 - METHOD FOR PRODUCING HYDROCARBON-BASED DISPERSIONS

Info

Publication number: DD219393A1
Application number: DD25639883A
Authority: DD
Inventors: Klaus Budde; Berthold Gartner; Peter Getzke; Horst Martin; Helmut Rueckauf
Original assignee: Klaus Budde; Berthold Gartner; Peter Getzke; Horst Martin; Helmut Rueckauf
Priority date: 1983-11-07
Filing date: 1983-11-07
Publication date: 1985-03-06

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.The invention relates to a process for the preparation of flowable and pumpable, stable dispersions of liquid or solid hydrocarbons and / or other heteroatom-containing organic substances and / or mixtures thereof, an aqueous phase, dispersion aids and with or without finely divided solid additives or ingredients. The object and the object of the invention is to develop a method with which it is possible in a simple manner flowable and pumpable, stable dispersions of liquid to solid carbo- and / or petrochemical, hydrocarbon-containing products or mixtures thereof, an aqueous phase, dispersion aids and with or without finely divided solid additives or ingredients to produce. According to the invention the object is achieved in that the liquid or heated up to the flow limit hydrocarbons, no or a corresponding proportion of the aqueous phase, the dispersion aids and the finely divided solid individually or in admixture by means of a metering device of a steam jet device, for. B. fed to an injector and contacted there with water vapor intensive for predispersion. The predispersion thus prepared is then fed to the remainder of the fluid or quasi-fluid phases via a further metering device of an emulsifying device and thus adjusted to its desired recipe.

Description

Process for the preparation of hydrocarbon-containing dispersions Field of application of the invention

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.The invention relates to processes for preparing flowable and pumpable, stable dispersions of liquid to solid hydrocarbons and / or other heteroatom-containing organic substances and / or mixtures thereof, an aqueous phase, dispersion aids and with or without finely divided solid additives or ingredients. It finds application in the production of heating oil substitutes, the fluidization of waste products, the production of various Bituminarezepturen and for the production of other hydrocarbon dispersions.

Characterization of the known technical solution

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.In many areas of the economy, e.g. in the material-converting industry, the energy industry and others. the storage and transport of fluid dispersions are of great importance. They often go through tank facilities, pipelines and conveying elements of various sizes, important parts of technological chains.

Diese Apparate dienen der Bevorratung, Dosierung, sind in Kreisläufe eingeschaltet oder nehmen Endprodukte vor dem Versand auf.These apparatus are used for storage, dosing, are switched on in cycles or take up finished products before shipment.

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.These dispersions of hydrocarbons, aqueous phase with and without finely divided solid additives fall partly forcibly as brown coal tars, fuel oils, intermediates or by-products of petroleum processing and coal refinement, or they are made selectively, for. B. as bitumens of various provenances or paraffin emulsions for hydrophobization in the chipboard industry 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.Furthermore, novel oil-pulverized coal dispersions in which up to 50% coal dust is contained [1], [2], [3] and / are used as a replacement of fuel oil in energy plants or coal upgrading in so-called coal liquefaction processes.

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.Despite additions of dispersion aids and stabilizers, however, sedimentation of lignite dust in these dispersions can not be effectively prevented. More more or less pronounced demixing processes lead to solid deposits or stratification, z. As in the tar storage in tanks [4]. This results in a number of technological difficulties, such as progressive limitation of the tank volume and ultimately costly re-cleaning work. Unless the said demixing processes are deliberately brought about, such. As in the dewatering of oils and tar pitch [5], efforts are made by continuous movement of the dispersions by means of pumps and reactors z. B. paraffin emulsions by cooling to stabilize. For other dispersions, for. As tar-water dispersions, a dispersion stability and fluidity is given only with constant movement and high temperatures.

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.Furthermore, it is known that for selected technological processes, eg. B. in fat chemistry for homogenization and stabilization of oil-water mixtures, emulsifying machines are used. It is also known that contaminated with water and solids liquid fuels, which were previously regarded as waste products, in so-called cavitation generators [6], [7] are converted to a homogeneous, stable for some time liquid fuel.

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.Stable dispersions consisting of liquid to solid hydrocarbon-containing products or mixtures thereof, an aqueous phase, dispersion aids and with or without finely divided solid additives or ingredients can not be produced at present in a simple manner with the known technical solutions.

Nachteilig bei den bekannten technischen Lösungen ist der hohe technische bzw. zeitliche Aufwand, DD WP B27K/242001 zur Herstellung fluider, transportstabiler Dispersionen.A disadvantage of the known technical solutions is the high technical or time expenditure, DD WP B27K / 242001 for the preparation of fluid, transport-stable dispersions.

Object of the invention

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.The aim of the invention is. Process for the preparation of flowable and pumpable, stable dispersions of liquid to solid carbo- and / or petrochemical, hydrocarbon-containing products or mixtures thereof, an aqueous phase, to develop dispersion aids and with or without finely divided solid additives or ingredients.

Explanation of the essence of the invention

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.The object of the invention is to develop over the known technical solutions a method with which it is possible in'selfacher flowable and pumpable, stable dispersions of liquid to solid carbo- and / or petrochemical, hydrocarbon-containing products or mixtures thereof, a aqueous phase, dispersion aids and with or without finely divided solid additives or ingredients.

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 einzelnEffindungsgemäß the object is achieved in that the liquid or heated to yield point hydrocarbons, no or a corresponding proportion of the aqueous phase, the dispersion aids and the finely divided solid individually

oder im Gemisch mittels einer Dosiereinrichtung einer Dampfstrahlvorrichtung, z. B. einem Injektor zugeführt werden und dort mit Wasserdampf intensiv zur Vordispension kontaktiert werden.or in admixture by means of a metering device of a steam jet device, for. B. are fed to an injector and contacted there with water vapor intensive for Vordispension.

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.The predispersion thus prepared is then fed with the remainder of the flui'den or quasifluiden phases via a further metering device of an emulsifier and thus adjusted to their desired recipe.

Bei leicht dispergierbareri Stoffsystemen kann auf die Emulgierungsstufe verzichtet und der Zusatz der Gesamtheit der fluiden oderquasifluiden Phasen in Kombination mit der Dampfkontaktierung erfolgen.In the case of readily dispersible material systems, it is possible to dispense with the emulsification stage and to add the entirety of the fluid or quasi-difluid phases in combination with the vapor contacting.

Für schwer dispergierbare Stoffsysteme kann die Dampfkontaktierung in Kombination mit der Emulgierungsstufe, z. B. durch Dampfeinblasung in die Emulgiermaschine erfolgen.For difficult to disperse fabric systems, the steam contacting in combination with the emulsification, z. B. done by steam injection into the emulsifying.

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.For difficult to disperse material systems are additionally by chemical modification of the components contained in the hydrocarbon mixture to be dispersed, for. B. by the addition of inorganic substances such as acids, alkalis, sulfur trioxide, sulfur dioxide, oxygen, chlorosulfonic acid, sulfuryl chloride u.a. internally formed dispersing aids.

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.According to the choice of the dispersion components and the order of their combination, it is possible to establish both the hydrocarbon and the aqueous phase as the continuous phase of the dispersion.

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.It is known that z. As dispersions of solid hydrocarbons and an aqueous phase by melting the hydrocarbons, dispersion by stirring and subsequent stabilization can be produced as a result of cooling. However, the stabilization of the hydrocarbon dispersion is effected by the reconsolidation of the hydrocarbon during cooling, 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.When using hydrocarbons which are liquid under storage or transpotting conditions, it is necessary to work both with a high dispersing assistant addition and with high dispersing gravities in order to obtain dispersions of limited stability.

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.Surprisingly, it has been found that the preparation of the dispersions mentioned with the aid of water vapor compared to the conventional Dispersiohsverfahren in a simple manner possible and provides transport and storage-stable products.

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 instabileBy means of the method according to the invention, high gravitational forces are generated by means of a steam jet in a steam jet device, which leads to intensive phase distribution. The feinverteiiten water vapor bubbles become unstable after a short life and subsequent energy exchange with the other components of the dispersion

Flüssigkeitströpfchen umgewandelt. >Converted liquid droplets. >

Beispiel 1 . · . . · ·Example 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.100 kg of distillation residues of the type designation MRKDZ, as obtained in the phenol oil distillation in the VEB Kombinat Leuna Works, are circulated by direct injection of steam steam via a loop and a reservoir with the aid of a steam jet injector until the volume increase due to the condensing steam is 15% by volume. The resulting dispersion, in contrast to pasty hydrocarbon mixture both in the hot and in the cold state thin and does not tend to phase separation even after three months of storage.

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.100 kg / h Distillation residues, consisting of a hydrocarbon mixture and solid coking fractions, the type designation MRKZ, as obtained in VEB Kombinat Leunawerke, are fed continuously with a metering pump and no mixing apparatus. Together with this stream a reaction mixture consisting of 96Ma .-% MRKZ and 4Ma .-% chlorosulfonic acid, which has reacted for 2 hours at 110 ° C, added at 1 kg / h in this Mischappärat. The combined material streams are contacted with a vapor flow of 5 kg / h in a steam jet injector. 30 kg / h of water are metered into a downstream emulsifying machine to obtain a storage-stable and transport-stable dispersion which is brought to the storage temperature by cooling.

Beispie! 3Step Example! 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.A mass flow of 10 kg / h of a hydrocarbon mixture boiling in the range 150 ⁰ C with 5mA .-% of a powdery hydrogenation catalyst is supplied at a mass flow of 3 kg / h of water vapor and a flow rate of 2 kg / h of water, are contained within the dispersing aid, a dispersing machine.

Die nach dem Dispergiervorgang noch enthaltenen Wasserdampfbläschen kondensieren beim Durchgang durch einen Kühler, und es wird eine stabile Dispersion erhalten.The still after the dispersing still contained steam bubbles condense when passing through a condenser, and it is obtained a stable dispersion.

Claims

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Invention claims:

1. A process for the preparation of flowable and pumpable stable dispersions of liquid to solid hydrocarbons and / or other heteroatoms containing organic substances and / or mixtures thereof, an aqueous phase, dispersants and with or without finely divided solid additives, characterized in that all or part The components of the dispersion are continuously contacted with steam in a steam jet device and are finely divided, and the predispersion thus formed is further processed with the other dispersion constituents in a subsequent emulsifying machine and, if appropriate, cooled to stable dispersion.

2. A process for the preparation of dispersion according to item 1, characterized gekennnzeichnet characterized in that the dispersion takes place exclusively by contacting with steam in a steam jet apparatus.

3. A process for the preparation of dispersions according to item 1, characterized in that phase inverse dispersions can be prepared by the choice of the order of contacting the dispersion constituents in the same recipe.

4. A process for the preparation of dispersions according to item 1, characterized in that it dispenses with readily dispersible material systems on a predrying of steam or the steam contacting is carried out in combination with the addition of the remaining dispersion constituents in the emulsifying. .

5. A process for the preparation of dispersions according to items 1-4, characterized in that a part of the dispersion aids is formed from ingredients of the organic dispersion components by the addition of sulfur trioxide, sulfuryl chloride, chlorosulfonic acid, acids and alkalis in bulk prior to the dispersing process.