DD283989A5

DD283989A5 - Verfahren zur erhoehung des molekulargewichts von kohlenwasserstoffen und deren derivaten

Info

Publication number: DD283989A5
Application number: DD89329540A
Authority: DD
Inventors: Jacques J J Dufour; Yves P R Jean
Original assignee: ��@��@��@��@�K@�Kk��
Priority date: 1988-06-15
Filing date: 1989-06-13
Publication date: 1990-10-31
Also published as: HUT52541A; ES2034590T3; RU1826988C; US5034108A; CS357289A3; CN1017624B; NZ229533A; NO173882C; JPH0240331A; MX171372B; AR244311A1; HU208991B; DK287389A; CS277034B6; PT90851B; PT90851A; EP0346999B1; ATE80650T1; SG45493G; PH27093A

Abstract

Verfahren zur Erhoehung der relativen Molekuelmasse von Kohlenwasserstoffen und/oder Derivaten davon, indem sie mit einem aktiven Wasserstoff enthaltendem System in Kontakt gebracht werden, das die Erzeugung eines wasserstoffhaltigen Plasmas bei einem Druck von mindestens 0,007 Bar und Ermoeglichen des Kontakts der Kohlenwasserstoffe und/oder Derivaten davon in fluessiger Form mit dem plasmaerzeugten System sowie daraus die Rueckgewinnung eines Produktes mit einer erhoehten durchschnittlichen relativen Molekuelmasse umfaszt.{Verfahren; erhoehte relative Molekuelmasse; Kohlenwasserstoffe; Kontaktieren; aktives Wasserstoffplasma; plasmaerzeugtes System}

Description

Verfahren zur Erhöhung der relativen Molekülmasse von Kohlenwasserstoffen und/oder Derivaten davon

Anwendungsgebiet der Erfindung;

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der relativen MolekiTjiusse von Kohlenwasserstoffen und/oder Derivaten davon. D .e Erfindung betrifft besonders ein Verfahren zur Erhöhung der relativen Molekülmasse von Kohlenwasserstoffen, die eine oder mehrere funktioneile Gruppen wie im nachstehenden beschrieben enthalten.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik: Kohlenwasserstoffe werden auf vielen Einsatzgebieten verwendet, die von der Natur des betreffenden Kohlenwasserstoffs abhängen. Der Schwerpunkt der Erfindung liegt auf Kohlenwasserstoffen, die auf dem Gebiet der Schmierung geeignet sind. Die Erfindung ist jedoch keinesfalls auf Kohlenwasser-

stoffe und/oder Derivate davon, die bekanntermaßen auf diesem Gebiet von Interesse sind, beschränkt·

Einer der bedeutendsten Aspekte von Schmierölen ist ihr viskosimetrisches Verhalten. Die die viskosimetrischen Eigenschaften betreffenden und allgemein bekannten und weitgehendst akzeptierten Parameter sind die kinematische Viskosität und der sogenannte Viskositätsindex (V.l.), der ein Maß für den inneren Widerstand 'eines Schmieröls gegen Veränderungen der Gebrauchsleistung unter kalten beziehungsweise warmen Bedingungen darstellt. Öle mit einem hohen Viskositätsindex sind insofern von großem Interesse, da sie unter extremen Bedingungen eingesetzt werden können, ohne daß sich ihre Gebrauchsleistung verschlechtert.

Im Pachgebiet sind eine Reihe von Methoden zur Erhöhung des Viskositätsindexes von Schmierölen bekannt wie die Hydroisomerisierung von in den Schmierölen vorhandenen linearen Paraffinen oder durch Zugabe von sogenannten Viskositätsindex-Verbesserungsmitteln, das sind Polymere, die zu einem Öl zugesetzt werden, um die Viskosität-Temperatur-Beziehung zu verbessern.

Es ist natürlich möglich, die relative MolekUlmasse eines bestimmten Moleküls zu erhöhen, indem man es einer Dimerisations- oder Oligomerisationsbehandlung unterzieht. Um dieses zu erreichen, müssen normalerweise ziemlich reaktionsfreudige Moleküle und/oder strenge Bedingungen angewendet werden. Darüber hinaus muß die ins Auge gefaßte Di- oder Oligomerisation unter Kontrolle gehalten werden, da man andernfalls Produkte mit unerwünschten oder sogar ungünstigen Eigenschaften in ständig zunehmenden Mengen erhalten würde.

Die Anwendung von elektrischen Entladungen zur Veränderung der relativen Molekülmasse der kohlenwasserstoffe ist eine weitere Methode und natürlich im Prinzip gut bekannt. Die Herstellung von Ethylen, Acetylen und Ruß aus kohlenwasser-

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stoffhaltigen Materialien wurde in der Literatur ausgiebig behandelt und mehrere Prosesse werden kommerziell genutzt. Es ist klar, daß derartige Prozesse, wenn sie auf der Grundlage von normalerweise flüssigen kohlenwasserstoffhaltigen Stoffen beruhen, im wesentlichen Spaltungsprozesse sind, d. h. es werden nicht nur Kohlenstoff-Kohlenstoffbindungen aufgesprengt, sondern auch Kohlenstoff-Wasserstoffbindungen, um Moleküle mit einer niedrigeren relativen Molekülmasse zu gewinnen.

Es fällt auf, daß in der Literatur viel weniger über die Erhöhung der relativen Molekülmasse von normalerweise flüssigen kohlenwasserstoffhaltigen Stoffen unter Anwendung von elektrischen Entladungen berichtet wird. Wenn in der Literatur der Einfluß einer elektrischen Entladung auf derartige Stoffe beschrieben wird, wird klar, daß sehr reaktionsfreudige Moleküle während Anwendung einer speziellen Form von elektrischer Entladung, die im allgemeinen als Koronaentladung bezeichnet wird, verarbeitet werden müssen» In der US-Patentbeschreibung 3»356,602 wird ein Verfahren beschrieben, das sich auf die Dimerisierung von Carbonsäuren bezieht, die einem hochelektrischen Feld (das das Auftreten der sogenannten Koronaentladung bewirkt) zusammen mit einem inerten Gas der Gruppe 0 und/oder Wasserstoff ausgesetzt werden. Aus der genannten Beschreibung geht deutlich hervor, daß gute Ergebnisse nur bei Systemen erzielt werden, die unter Wechselstrom arbeiten und ethylenungesättigt sind. Setzt man eine gesättigte Verbindung wie Stearinsäure dem in der US-Patentbeschreibung beschriebenen Verfahren aus, ergibt sich daraus nur eine teilweise Erhöhung der relativen MoIekülmasse im Vergleich zu verwandten ungesättigten Verbindungen wie Oleinsäure und Linolsäure (siehe Tabelle III der US-Patentbeschreibung 3,356,602).

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Ziel der Erfindung:

Aua diesem Grunde wUrde es sich als äußerst vorteilhaft erweisen, wenn die relative Molekülmasse von kohlenwasserstoffhaltigen Stoffen in einer kontrollierten und steuerbaren Weise erhöht werden könnte, Ganz besonders vorteilhaft wäre es, wenn die Viskosität und möglicherweise der Viskositätsindex des Grundschmieröls mit Hilfe einer elektrischen Entladung erhöht werden könnte, besonders, wenn solche Grund schmieröle funktion.clle Gruppen wie Carbonsäuregruppen, Estergruppen, Aminogruppen und/oder Amidogruppen enthalten würden, die in den so behandelten Grundschmierölen mit einer erhöhten Viskosität und wahlweise höherem Viskositätsindex weiterhin in wesentlichen Mengen vorhanden sein wUrden. Es wäre ebenfalls sehr günstig, wenn derartige funktioneile Gruppen in die Struktur des Grundschmieröls, das solche funktionellen Gruppen nicht enthält (oder nur geringe Mengen davon), während des Verfahrens eingebaut werden könnten, um dadurch eine Erhöhung der Viskosität und/ oder des Viskositätsindexes zu erreichen.

Darlegung des Wesens der Erfindung:

Überraschenderweise wurde nun festgestellt, daß eine Erhöhung der relativen Molekülmasse von kohlenwasserstoffhaltigen Stoffen, besonders bei kohlenwasserstoffhaltigen Stoffen, die eine oder mehrere funktioneile Gruppe(n) enthalten, in einer kontrollierten und steuerbaren Weise erzielt werden kann, wenn nämlich von einem aktiven Wasserstoff enthaltenden System unter bestimmten Bedingungen Gebrauch gemacht wird.

Wesentliche Erhöhungen in der Viskosität und wahlweise des Viskositätsindexes wurden sowohl bei kohlenwasserstoffhaltigen GrundSchmierölen wie auch bei kohlenwasserstoffhaltigen Stoffen festgestellt, die funktioneile Gruppen enthalten oder aufnehmen, ohne daß andere wichtige physikalische Parameter der so behandelten Stoffe beeinträchtigt werden. In einigen

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Fällen wurde sogar ein niedrigerer Pourpoint beobachtet, der das Verfahren, das bereits eine erhöhte relative Molekülmasse und eine höhere Viskosität und/oder einen höheren Viskositätsindex bewirkt, noch attraktiver werden läßt.

Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Erhöhung der relativen Molektllmasse von Kohlenwasserstoffen und/oder Derivaten davon, indem sie mit einem aktiven Wasserstoff enthaltenden System in Berührung gebracht werden, das die Erzeugung eines Wasserstoff enthaltenden Plasmas bei einem Druck von mindestens 0,007 Bar und Ermöglichen des Kontakts der Kohlenwasserstoffe und/oder Derivate davon in flüssiger Form mit dem plasmaerzeugten System und die Rückgewinnung eines Produktes daraus mit einer erhöhten durchschnittlichen relativen Molekülmasse umfaßt.

Es so?.lte beachtet werden, daß das erfindungsgemäße Verfahren mindestens eine Verbesserung der Viskosität und wahlweise auch des Viskositätsindexes gestattet, wenn ein Schmieröl als Rohmaterial verwendet wird. Dies bedeutet, daß die (hohe) Viskosität noch weiterhin verbessert wird, während der Viskositätsindex von Ölen_s die bereits auf schwerflüssigen Molekülen basieren, aufrecht erhalten oder sogar erhöht wird.

Da nicht der Wunsch besteht, an irgendeine besondere Theorie gebunden zu sein, könnte es so aussehen, daß es möglich ist, indem das erfindungsgemäße Verfahren auf solche Weise durchgeführt wird, daß die Kohlenwasserstoffe und/oder Derivate davon nicht direkt dem elektrischen Feld, das das Wasserstoff enthaltende Plasma erzeugt, ausgesetzt werden, die Bedingungen zu kontrollieren, die zu der gewünschten Erhöhung der relativen Molekülmasse führen, während der Umfang des Spaltens, der eintreten würde, wenn ein Kohlenwasserstoff und/oder ein Derivat davon direkt dem Einfluß des elektrischen Feldes der angewendeten elektrischen Entladung ausgesetzt wird, reduziert oder sogar verhindert wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann unter Verwendung irgendeines Kohlenwasserstoffes und/oder Derivates davon, der bzw. das unter den Bedingungen von Standardtemperatur und -druck flüssig oder fest ist, durchgeführt werden. Bevorzugt werden Kohlenwasserstoffe verwendet, die vom Kerosinbereich bis zu den schwerflüssigsten Sorten von GrundSchmierölen reichen. Das erfindungsgemäße Verfahren wird speziell durchgeführt, um die relative Molekülmasse (und somit die Viskosität und wahlweise den Viskositätsindex), der sogenannten XHVI-Grundöle, d. h. der Grundöle mit bereits einem Viskositätsindex von mindestens 140, zu erhöhen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann verschiedenes Raffinationseinsatzgut wie Hydrokrackerbödca, Gasöle wie auch verschiedene Sorten von Zykluaölen verwendet werden. Es können auch Gemische von verschiedenen Kohlenwasserstoffen (zum Beispiel verschiedene Grundölzusammensetzungen) verwendet werden.

Es wurde nun festgestellt, daß das erfindungsgemäße Verfahren auf eine steuerbare Weise durchgeführt werden kann: Die relative Molekülmasse kann geeigneterweise um einen Faktor von beispielsweise 30 % bis 150 % erhöht werden, ohne daß Nachteile wie Kracken oder Koksbildung auftreten.

Wenn gewünscht, und oftmals bevorzugt, können die in dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten Kohlenwasserstoffe funktioneile Gruppen enthalten, die im wesentlichen während der Zunahme der relativen Molekülmasse unverändert bleiben. Dieser Punkt ist sehr wichtig, da derartige Gruppen ansich entweder wertvoll oder bei weiteren angestrebten Modifikationeu verwendet werden können.

Beispitle für funktionelle Gruppen, die in den erfindungsgemäß behandelten Kohlenwasserstoffen ve ;handen sein können, umfassen Carbonsäuregruppen, Estergruppen, Amino- und/oder Amidogruppen. Typische Beispiele von Verbindungen, die funktionelle Gruppen tragen, umfassen Carbonsäuren und Carbonsäureester wie Stearinsäure, Linolsäure, Oleinsäure und die

Alkylester, speziel) die Methyl- und Ethylestor davon. Wenn gewünscht, können die zu behandelnden Kohlenwaaserstoffderivate zwei oder mehrere funktioneile Gruppen enthalten wie die höheren Aminocarbonsäuren und die entsprechenden Ester. Es wird darauf hingewiesen, daß, wenn Gemische, die sowohl kohlenwasserstoffhaltige Stoffe als auch Kohlenwasserstoffverbindungen, die eine oder mehrere funktioneile Gruppe(n) aufweisen, enthalten, erfindungsgemäß behandelt werden, nicht nur die relative MolekUlraasse des Ausgangsmaterials erhöht wird, sondern daß auch funktioneile Gruppen in die betreffenden kohlenwasserstoffhaltigen Materialien eingebaut werden können.

Es ist festzuhalten, daß auch ungesättigte Verbindungen zusammen mit den erfindungsgemäß zu behandelnden kohlenwasserstoffhaltigen Stoffen und/oder Derivaten davon verwendet werden können. Sogar unter solchen Umständen kann das Verfahren auf eine kontrollierbare Weise durchgeführt werden.

Zur Erklärung der Möglichkeit, daß eine kleinere Menge des zu behandelnden Einsatzgutes eine (zeitweilige) Verringerung der relativen Molekülmasse durchmachen könnte, die die durch die Erfindung ins Auge gefaßte wessntliche Erhöhung der relativen Molekülmasse aufwiegen würde, wird zukünftig in der Beschreibung durchweg der Ausdruck "durchschnittliche relative Molekülmasse" verwendet, um eine Gesamtzunahme der relativen Molekülmasse anzuzeigen, die mindestens in der Größenordnung von 20 /Oy vorzugsweise mindestens wie hierin zuvor beschrieben 30 % sein sollte.

Auf der Grundlage der Erfindung ist es unbedingt erforderlich, daß der bzw. die Kohlenwasserstoff(e) und/oder Derivate davon in flüssiger Form mit einem aktiven Wasserstoff enthaltendem System in Berührung gebracht werden, das durch die Erzeugung eines wasserstoffhaltigen Plasmas bei einem Druck von mindestens 0,007 Bar (Hg) gewonnen wird. Pur den Zweck dieser Erfindung wird ein Plasma als ein gasförmiges

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Medium definiert, das elektrische Ladungen enthält, die als Gesamtheit elektrische Neutralität aufweisen. Es ist klar$ daß ein wasseratoffhaltiges Plasma daher nicht nur aus Wasserstoffatomen und Wasserstoffmolekülen (die zum Beispiel durch reine thermische Dissoziation gewonnen werden) besteht: H₂-Ionen wie auuu Elektronen sollten ebenfalls vorhanden sein, vorausgesetzt, die elektrische Neutralität bleibt erhalten.

Molekularer Wasserstoff ist natürlich eine geeignete Quelle zur Erzeugung eines wasserstoffhaltigen Plasmas, doch andere wasserstoff haltige Spezies wie Ammoniak, Wasserstoffsulfid, Methan und/oder HpO können, wenn gewünscht, vorhanden sein, um zur Erzeugung des wasserstoffhaltigen Plasmas beizutragen. Im allgemeinen sollte die Wasserstoffquelle nicht unter 75 % (auf Molbasis) des molekularen Wasserstoffes enthalten. Konventionelle Raffineriewasserstoffströme können geeigneterweise verwendet werden.

Die wasserstoffhaltigen Plasmen, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden, werden geeigneterweise durch sogenannte Plasmabrenner erzeugt, die als solche ausreichend bekannt sind und in verschiedenen Industriezweigen eingesetzt werden. Typisch ist die Verwendung von Plasmabrennern mit einer Energieerzeugung bis zu 8000 kW. Bevorzugt werden Plasmabrenner mit eine:.· Energieerzeugung im Bereich zwischen 500 und 3000 kW.

Im Prinzip kann für die Aktivierung von Wasserstoff bis zu dem Punkt, daß wasserstoffhaltiges Plasma gebildet wird, jedes Mittel eingesetzt werden wie Entladungen ohns Elektroden und geeignete Laserstrahlen.

Die Menge des bei dem erfindungsgemäßen Verfahren benötigten aktivierten Wasserstoffs hängt zum großen Teil von der Größe der vervendeten Einrichtung ab. Bei ziemlich kleinen P.eaktoren f.ihrt bereits weniger als 1 % Wasserstoff in einem ak-

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tJvierten System zu einer bemerkenswerten Erhöhung der relativen Molekülmasse, Bei größeren Reaktoren, die für eine Produktion von ziemlich großen Mengen des Produktes mit einer erhöhten durchschnittlichen relativen Molekülmasse vorgesehen sind, könnte die Menge des aktivierten Wasserstoffs gut über 40 %, vorzugsweise über 70 %, erreichen«

Das wasserstoffhaltige Plasma wird bei einem Wasserstoffdruck erzeugt, der so niedrig wie 0,007 Bar sein kann und bis zu mehreren Bar reichen kann. Bevorzugt wird die Verwendung eines Wasserstoffdruckes im Bereich zwischen 0,40 Bar und l Bar, insbesondere zwischen 0,53 Bar und 0,93 Bar· üer Verwendung eines ziemlich niedrigen Wasserstoffdruckes wird nicht der Vorzug gegeben, da dieser die Energiedichte und daher den Wirkungsgrad bei der Erzeugung des Plasmas reduzieren würde, während eine wesentliche Zunahme des Volumens erforderlich wäre, um das Verfahren durchführen zu können. Obgleich die Verwendung von Wasserstoff bei einem Druck von zum Beispiel über 10 Bar prinzipiell möglich wäre, würde eine sehr hohe Temperatur erforderlich sein, um eine ausreichend hohe Konzentration atomaren Wasserstoffs in dem wasserstoffhaltigen Plasma unter solchen Bedingungen_t die erhebliche wirtschaftliche Nachteile bedeuten würden, zu erreichen.

Wenn gewünscht, kann inertes Gas wie Argon oder Helium in dem wasserstoffhaltigen System vorhanden sein, das zur Erzeugung des Plasmas verwendet wird. Die Gase tragen jedoch nicht wesentlich zu dem Verfahren bei, was im Gegensatz zu dem normalerweise bei koronaartigen Entladungen beobachtetem Verhalten steht.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann geeigneterweise in einer Entladungsvorrichtung durchgeführt werden, die mit einer Umlaufeinrichtung ausgestattet ist, um die Gesamtausbeute des Verfahrens zu erhöhen.

Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Figur 1 dargestellt· 0er Apparat umfaßt einen Hochspannungsgenerator 1, einen Reaktor 2 und eine Umwälzpumpe 3. Der Wasserstoff wird über einen Einlaß 4 in den Reaktor eingeleitet und über den Auslaß 5 (normalerweise mittel«» einer Vakuumpumpe« nicht dargestellt) abgeleitet« Der zur Erzeugung des aktiven Wasserstoff enthaltenden Plasmas erforderliche Strom wird über die Elektrode 6 zugeführt und verläßt das System über Elektrode 7, Die Elektroden bestehen normalerweise aus nichtrostendem Stahl« Der zu behandelnde Kohlenwasserstoff und/oder die Derivate davon werden über Leitung 8 eingeleitet und über Leitung 9 zum Kopf des Reaktors 2 geleitet« wobei es sich in diesem speziellen Falle um ein Glasrohr handelt, das mit einem mit 10 und 11 bezeichneten, die Außentemperatur kontrollierendem Element, ausgestattet ist« Wenn die Energie angeschaltet wird, kann die Entladung in dem Apparat in Form einer leuchtend violetten/purpurnen Erscheinung beobachtet werden, sobald der Wasserstoff durch den Reaktor gesaugt wird«

Der zu behandelnde Kohlenwasserstoff (12) fließt an den Wänden des Reaktors 2 als ein dünner Film entlang und wird im Bodenteil von Reaktor 2, das mit 13 bezeichnet, gesammelt« Die Ableitung aus dem Reaktor erfolgt über Leitung 14 und die Rückführung zur Pumpe 3 über Leitung 15, wcbel die Möglichkeit besteht, das Produkt über Leitung 16 abzuziehen«

Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Figur 2 dargestellt« Der Apparat umfaßt einen Plasmabrenner 21, einen Ausdehnungsbereich 22, eine Öl/Gastrenneinrichtung 23 und eine Umwälzpumpe 24« Ober Leitung 25 wird Wasserstoff in das Plasma erzeugende Gerät 26 eingeleitet«

Die Plasma erzeugende Einrichtung wird derart betrieben, daß der Wasserstoff mit einem Oruck von etwa einem Bar eingeleitet wird und beim Verlassen des Brenners eine Temperatur von etwa 4500 K aufweist« Bei einom unter diesen Temperatur- und

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Druckbedingungen arbeitenden Apparat 1st es wichtig, für eine Ausdehnungsmöglichkeit des erzeugten Wasserstoffplasmas Sorge zu tragen« Dabei wurde festgestellt, daß sich das Plasma In einem solchen Umfange ausdehnen können muß, daß der Druck des erzeugten Plasmas In dem Ausdehnungsbereich 22 (P₂) höchstens 0,6mal den Ausgangsdruck ausmacht, bei dem das Plasma erzeugt wurde (P ). Der Ausdehnungsbereich 22 wird vorzugsweise so ausgelegt, daß P₂ keinen Wert üb,er 0,2 und vorzugsweise keinen unter 0,1 des Ausgangsdruckes P₁ erreicht. Gute Ergebnisse kann man erhalten, wenn der am Ende des Brenners vorhandene Druck von atmosphärischem auf zwischen 0,027 und 0,067 Bar entlastet wird, da derartige Druckabfälle einen optimalen Kon· takt zwischen den in dem Plasma erzeugten Spezies (die jedoch nicht notwendigerweise die anfängliche Zusammensetzung des Plasmas haben müssen) und den zu behandelnden Kohlenwasserstoffen und/oder Derivaten davon gestatten·

Im allgemeinen wird das zu behandelnde Ausgangsmaterial über Leitung 27 eingeführt und über die Leitungen 28, 28 und 28 zu den Öffnungen 29 im Ausdehnungsbereich 22 befördert, um die Einleitung des zu behandelnden Ausgangsmaterials In flüssiger Form in Strömungsrichtung des erzeugten aktivierten Wasserstoffplasmas zu gestatten· Es ist einleuchtend, daß mehr Einlaßöffnungen vorhanden sein können j die Anzahl und die Ausführung der öffnungen wird vorzugsweise so gewählt, daß die optimale Tröpfchengröße möglich ist· Nach dem Kontakt zwischen dem zu behandelnden Dl und dem plasmaerzeugten System im Bereich 22 stattgefunden hat, wird das erhaltene Gemisch in die Öl-Gas-Trennkammer 23 geleitet, wo der gasförmige Teil (der vorwiegend aus unverändertem und rekombiniertem Wasserstoff besteht) zum Komprimieren geschickt wird, um über Leitung 30, die mit Leitung 25 (nicht dargestellt) verbunden ist, wieder in das System eingeleitet zu werden« Die ölphase wird über Leitung 31 zur Umwälzpumpe 24 geleitet, um sie wieder auf die gewünschte Druckhöhe zu bringen, damit sie über die Leitungen 32 und 33 zur Leitung 28 zwecks Wiadereinfüh-

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rung in den Ausdehnungsbereich zurückgeführt wird. Das Produkt kann vom Rücklaufstrom 32 über Leitung 34 abgezogen werden· Es wird darauf hingewiesen, daß die richtigen Abmessungen für den Ausdehnungsbereich eine Reduzierung der Temperatur auf etwa 2500 K und des Druckes auf etwa 0,04 Bar gestatten«

Durch die sorgfältige Wahl des Umlaufverhältnisses des zu verarbeitenden kohlenwasserstoffhaltigen Materials und durch Einstellung der über die öffnungen 23 in den Ausdehnungsbereich 22 eingeleiteten Tröpfchengröße kann die Reaktion auf solche Weise gesteuert werden, daß eine angemessene Zunahme der durchschnittlichen relativen Molekülmasse erreicht wird. Die Erfindung wird jetzt anhand der folgenden Beispiele veranschaulicht.

Ausführungsbeispiele: Beispiel 1

Ein XHVI-Grundöl mit den in Tabelle I aufgeführten Eigenschaften wurde in einer entsprechend Figur 1 beschriebenen Einrichtung verarbeitet. Der Reaktor wurde unterdsn folgenden Bedingungen betrieben:

- Gesamtdruck : 0,047 Bar (Hg)

- Strom : 1-3 mA

- Spannung : 10 000-15 000 V

- Abstand zwischen den Elektroden

aus nichtrostendem Stahl : 40 cm

- Einlaßwassertemperatur (10) : 40 ⁰C

- Grundöltemperatur (13) : 60 ⁰C

- Energieaufnahme : 14 Wh/g

Die Ergebnisse dieses Versuches werden ebenfalls in Tabelle I aufgeführt. Es wurde kein Kracken beobachtet und die Zunahme der durchschnittlichen relativen Molekülmasse lag nicht unter 46 %, Die Viskosität in cSt (bei 100 ⁰C) wurde von 8 auf 19,6 erhöht. Während beim Viskositätsindex ebenfalls eine Erhöhung

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eintrat, wurde eine Abnahme des Pourpointe beobachtet·

Tabelle I

	XHVI	XHVI
	unbehandelt	behandelt
Viskosität (100 ⁰C)	0,8 cSt	19,6 cSt
Viskosität (40 ⁰C)	46,8 cSt	153,4 cSt
Viskositätsindex (V.I«)	143	147
Pourpolnt. (⁰C)	- 16 '	- 18
Flüchtigkeit (Noack) (%)	4.1	3.1
Flammpunkt (⁰C)	237	237
Durchschnittliche relative
Molekülmasse	578	846
Beispiel 2

Methyloleat mit einer durchschnittlichen relativen Molekülmasse von 292 wurde in einer wie in Figur 1 dargestellten Einrichtung verarbeitet· Der Reaktor wurde unter wie im vorstehenden Beispiel beschriebenen Bedingungen betrieben. Jedoch mit einer Energieaufnahme von 10 Wh/g· Ee wurde kein Kracken beobachtet und die (unter Verwendung von Tonometrie) gemessene durchschnittliche relative Molekülmasse betrug 493, was einer Zunahme der relativen Molekülmasse von 66 % entspricht· Die Infrarotspektroskopie ergab, daß die Esterfunktion in dem behandelten Produkt quantitativ aufrechterhalten blieb·

Beispiel 3

Squalen (relative Molekülmasse 422) wurde wie in Beispiel 1 beschrieben verarbeitet, jedoch unter Verwendung einer Energieaufnahme von 12 Wh/g· Es wurde kein Kracken beobachtet, und die durchschnittliche relative Molekülmasse des Produktes betrug 521, woraus sich eine Zunahme der relativen Molekülmasse von 23 % ergab. Aus der Destillationskurve wurde deutlich, daß Dimere erzeugt wurden. Durch Erhöhung der Energieaufnahme oder durch Ausdehnung der Durchlauflänge, konnte ein größerer Anteil an Dimeren wie auch die Bildung von Trimeren und Tetrameren beobachtet werden.

Beispiel 4

Das wie in Beispiel 3 beschriebene Verfahren wurde wiederholt, jedoch jetzt in Anwesenheit von 10 % Methyloleat wie in Beispiel 2 beschrieben«, Unter sonst identischen Bedingungen wies das gewonnene Produkt eine wesentlich erhöhte durchschnittliche relative Molekülmasse auf, und mit Hilfe der Destinations* kurve wurde demonstriert, daß sich Cooligomere von Squalen und Methyloleat gebildet hatten (Vergleich mit den Destillationskurven, die bei den in den Beispielen 2 und 3 beschriebenen Versuchen beobachtet wurden).

Beispiel 5

Das in Beispiel 3 beschriebene Verfahren wurde wiederholt, jedoch jetzt in Anwesenheit von 10 % M Diethyldihexylamin« Unter sonst identischen Bedingungen wurde ein Produkt gewonnen, das eine durchschnittliche relative Molekülmasse von 894 aufwies, die von 622 bis 1083 reichte« Die Anwesenheit von Cooligomereη des Amins und Squalens wurde durch den Vergleich der entsprechenden Destillationekurven demonstriert·

Beispiel 6

Das wie in Beispiel 1 beschriebene Verfahren wurde wiederholt, jedoch unter Verwendung der übriggebliebenen Bodenfraktion nach einer Standarddestillation von einem herkömmlich erzeugten Hydrocrackat·

Es ist bekannt, daß eine derartige Bodenfraktion während der Aufbewahrung ziemlich instabil ist, was wahrscheinlich durch die Anwesenheit von instabilen polyaromatischen Bestandteilen verursacht wird.

Die Lagerbeständigkeit, die nach der Entparaffinierung bei -20 ⁰C gemessen wurde, verbesserte sich nach der Behandlung mit einom wasserstoffhaltigen Plasma für einen kurzen Zeitraum wie 3 Stunden im Vergleich zu einer unbehandelten Bodenfraktion«

Claims

Patentansprüche

le Verfahren zur Erhöhung der relativen Molekülmasse von Kohlenwasserstoffen und/oder Derivaten davon, indem sie mit einem aktiven Wasserstoff enthaltendem System in Kontakt gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß es umfaßt: Erzeugung eines waeserstoffhaltigen Plasmas bei einem Druck von mindestens 0,007 Bar und Ermöglichen des Kontakte der Kohlenwasserstoffe und Derivate davon in flüssiger Form mit einem plasmaerzeugten System sowie daraus die Rückgewinnung eines Produktes mit einer erhöhten durchschnittlichen relativen Molekülmasse·
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2, Verfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß von einem Kohlenwasserstoff und/oder Derivat, das unter Bedingungen von Standardtemperatur und -druck flüssig oder fest ist, Gebrauch gemacht wird«
3* Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß von einem Kohlenwasserstoff Gebrauch gemacht wird, der von Kerosinqualität bis zu den schwersten Qualitäten der Grundschmieröle reicht.
4« Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß von einem XHVI-Grundöl Gebrauch gemacht wird«,
5 Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß von einem Kohlenwasserstoff Gebrauch gemacht wird, der eine oder mehrere funktionelle Gruppen enthält, die im wesentlichen während des Verfahrens unverändert bleiben«
6* Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß von Kohlenwasserstoffen, die Carbonsäuregruppen, Estergruppen, Amino- und/oder Amidogruppen enthalten, Gebrauch gemacht wird«
7, Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß von Stearinsäure, Linolsäure, Oleinsäure und/oder geeigneten Al-
8« Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet! daß von Methyloleat Gebrauch gemacht wird·

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kylestern Gebrauch gemacht wird*
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß von einem Kohlenwasserstoff und einem Kohlenwasserstoff, der eine oder mehrere funktionelle Gruppen enthält, Gebrauch gemacht wird«
10· Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich von ungesättigten Verbindungen Gebrauch gemacht wird«
11, Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis .10, dadurch gekennzeichnet, daß es unter Verwendung von molekularem Wasserstoff als Quelle für das wasserstoffhaltige Plasma durchgeführt wird·
12, dadurch gekennzeichnet, daß von einem Plasmabrenner Gebrauch gemacht wird, um das wasserstoffhaltige Plasma zu erzeugen·

12· Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß von molekularem Wasserstoff Gebrauch gemacht wird, der bis zu 25 % (auf Molbaeis) Ammoniak, Wasserstoffsulfid, Methan und/ oder Wasser enthält*
13· Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche l bis
14, Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß von einem Brenner mit einer Energieerzeugung im Bereich von 500 kW bis 30OC kW Gebrauch gemacht wird·
15. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche Ii bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß von einem wasserstoffhaltigen Plasma Gebrauch gemacht wird, das mindestens 40 % aktivierten
16. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche l bis 15, dadurch gekennzeichnet» daß da; Wasserstoffplasma bei einem Wasserstoff druck im Bereich von 0,40 Bar bis 1 Bar erzeugt wird»
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserstoffplasma bei einem Wasserstoffdruck zwischen 0,53 Bar und 0,93 Bar erzeugt wird,

17 Wasserstoff enthält.
18. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das erzeugte Plasma auf einen Wert von höchstens 0,6mal des Anfangsdruckes, bei dem das Plasma erzeugt w'jrde, ausgedehnt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Plasma auf einen W_ert von höchstens 0,2mal, vorzugsweise unter 0,lmal des Anfangsdruckes, bei dem das Plasma erzeugt wurde, ausgedehnt wird.