DE2000324A1

DE2000324A1 - Verfahren zum Brechen von Molekularbindungen

Info

Publication number: DE2000324A1
Application number: DE19702000324
Authority: DE
Inventors: Pelofsky Arnold H; Herbert Gary N; Felix Dan T
Original assignee: Resources Res & Dev Corp
Current assignee: Resources Res & Dev Corp
Priority date: 1970-01-05
Filing date: 1970-01-05
Publication date: 1971-07-22

Description

Verfahren zum Erechen von Molekularbindungen Die Erflindung bezieht sich auf Verfshren, die dazu geeigsind, die molekulare Struktur von Stoffen zu modifizieren. Sie bezieht sich insbesondere auf Verfahren zum Brechen von Molekulatbindungen und zur zwangsweisen Bewirkung von chemischen Reaktionen durch Schallenergie.
Die Erfindung tot insbesondere zur Gewinnung von Schieieröl in situ geeignet.
Obwohl Schallenergie schon dazu verwendet worden ist, das Molekulargewicht von Petrolsumprodukten zu verringern, ist es Jedoch hierzu notwendig gewesen, die Reaktionen in Gegenwart von Katalysatoren und bei erhöhten Temperaturen vorsunehmen. So wird beispielsweise in der USA-Patentschrift 2, 578,377 ein Verfahren zum Cracken beschrieben, bei welchem ein Katalysator-Kohlenwasserstoff-Gemisch bei Temperaturen im Bereich von 316-538° der Schallenergie ausgesetzt wird. Derartige Verfahren sind Jedoch mit bestimmten Nachteilen, wie der Verwendung von Hoohteaperatureinriohtungen und von teueren Katalysatoren behaftet0 Die mit der Verwendung von Schallenergie erhofite verbessere Wirksamkeit dieser Verfahren hat Jedooh noch keine technischen Vorteile gebracht.
Durch die vorliegende Erfindung wird ein Verfahren zum Brechen und zur sonstigen Beeinflußung von Molekularbindungen zur Verfügung gestellt, das bei Temperaturen arbetet, die erheblich unter denjenigen bekannter Teriabren liegen und bei dem darUber hinaus die Notwendigkeit der Verwendung eines gesonderten Katalysators wegfällt.
Das Verfahren der Erfindung ist zur Gewinnung von Schiefer-51 in situ, sum Cracken von rohes Petroleumöl in Abwesenheit von Katalysatoren, zum Steigern des Wäriewertes von organischen Treibmitteln, zum Entfernen von Schaut,-stoffen, die bei der Verbrennung von Treibstoffen in Verbrennungesaschinen entstehen, zur Bewirkung einzigartiger oheiischer Reaktionen, zum Abbauen von Metallen in Metall enthaltenden Brenn und zur Sekundärgewinnung von zurtlokble ibenden Petroleumprodukten geeignet.
Das Verfahren der Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß man Stoffe der Wirkung von Sohallenergte ausestzt.
Gemäß einer Abwandlung des Verfabrens der Erfindung bringt man die Stoffe vor der Schallbedsndlung mit einem Trägermittel in Berührung, zieht einen Teil der mit Schall behandelten Stoffe ab und gewinnt einen der Stoffe als Produkt von den entfernten Stoffen.
Das Verfahren ist von besonderer Eignung zur Gewinnung von Schieferöl in situ.
Schieferöl ist des Petroleum ähnlich. Es enthält Kohlenwasserstoffe und zusätzlich noch Schwefel-, Stickstoff-, und Sauerstoff-Derivate von Kohlenwasserstoffen0 Jedoch ähnelt das Schieferöl mehr der Kohle als der flüssigen Petroleum, da es im wesentlichen ein festatoffartiges Material darstellt, das in den üblichen organischen L6-sungsiitteln sowie in anorganischen Säuren, Basen, Salzen und in Wasser kaum löslich fat, Schieferöle werden hauptsächlich in unterirdischen Vorkommen gefunden, die mit Mineralstoffen eng verbunden sind. Im allgemeinen enthält Ölschiefer mindestens 60 % Mineralstoffe. In dieser Hinsicht ist es der sohle nicht ähnlich, da diese übllcherweise nur geringe Anteile von Mineralien enthält. Die organischen Bestandteile des Ölschiefers werden als Kerogen bezeichnet und können zu einem fließbaren ol pyrolysiert werden. Dieses Vorgehen stellt die übliche Methode zur Gewinnung des Petroleumgehaltes von Schieferöl dar. Es besteht Übereinstimmung darüber, daß der Petroleumbedarf flir ungefähr die nächsten 1000 Jahre gesichert wäre, wenn es gelänge das Kerogen aus den blschiefervorkonien in einfacher Weise zu gewinnen.
Bei dem Verfahren der Erfindung werden die Ölschiefervorkoarea mit eines Trägermittel, vorzugsweise mit einer Flüssigkeit, in welcher die pyrolysierten Produkte des Kerogens unlöslich sind, durchströnt. In die Schieferschicht werden Schallsonden eingeführt, die Schallenergie aussenden. Ein Teil des zugegebenen Trägermittels wird entfernt und behandelt, um die Petroleumprodukte absutrennen, die suspendiertes Kerogen und pyrolysierte terogenprodukte darstellen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein kontinuierlicher Strom aus der Kohlenwasserstofffraktion und dem Trigger mittel entfernt und zur Entfernung des Koblenwaseerstoffproduktes behandelt, worauf das Trägermittel in das Olschiefervorkommen zur weiteren Behandlung im kontinuierlioben Betrieb zurückgeführt wird.
Als Trägermittel, das in das ölsohiefervorkommen eingebracht wird, wird als wirtschaftlichstes Material Wasser bevorzugt, das in der Jeweiligen Gegend, wie Quellwasser oder Salzlösungen vorkommen kann. Weitere geeignete Trägerbmittel schließen mischbare Stoffe und Lösungsmittel, wie Essigsäure, Salpetersaure, Königswasser, Natriumhydroxyd, Ammoniumhydroxyd, Kalziumhydroxyd, Benzol, toluol, Tetrachlorkchlenstoff, Heptan, Nonan, niedere Ketone und Aldehyde sowie ähnliche Materialien und deren Gemische ein. Eine Begrenzung der Verwendbarkeit dieser Trägermittel wird dadurch gegeben, daß pyrolysierte Schieferöl-Kchlenwasserstoffe darin löslich sein kennen, wodurch zusätzliche Abtrennungaproblene auftreten. Jedoch verbessert die Löslichmachung der Kchlenwesseratofffraktion in einem Trägermittel die Ausbeute des Produktes und kann daher gerechtfertigt sein. Diese Uberlegungen sollen jedoch keine Einschränkung dieser Erfindung mit sich bringen.
Die Schallenergie kann in jeder geeigneten Port augeführt werden. Dies geschieht vorzugsweise durch die Aktivierung von ein oder mehreren Energieumwandleroonden, die in die Ölechiefervorkommen am Ort in der unterirdisohen t« er eingebracht worden sind, Die Sonde kann in die Kammer dadurch eingeführt werden, daß man s ie durch eine vorher hergestellte Bohrung einführt. Die verwendete Schallenergie liegt vorzugsweise im Ultraschallbereicb, wobei die Wirksamkeit der Gewinnung der Intensität der verwendeten Schallenergie proportional ist. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß die Kosten für die Erzeugung von hochintensiver Schallenergie im allgemeinen beträchtlich hoch sind und daß die wirtschaftlichen Verhältnisse im Einzelfall die Aufwendung der vollen theoretischen Kraft, die zum Betrieb mit hoher Geschwindigkeit benötigt wird, nicht rechtfertigen. Da die Gewinnung des Kchlenwassersbffteils bei Verwendung von Sahallenergie mit niedriger Intensität mit einer geringeren Geschwindigkeit geschieht, bestimmt sich die optimale Betriebsgeschwindigkeit durch eine entsprechends abwägung. Frequenzen in der Gegend von etwa 10 bis 1000 kIIz pro Sekunde sind wirksam, um die Kchlenwasserstoffe zu gewinnen. Zur Erzielung bester Er gebnisse ist ein Minimumvon 16 kz pro Sekunde erforderlich. Höhere Frequenzen sind gleichfalls geeignet, doch können die zur Erzielung dieser Frequenzen notwendigen Kosten nicht gerechtfertigt sein, da die Geschwindigkeit der kchlenwasserstoffgewinnung bei höheren frequenzen nicht in demselben Verhältnis ansteigt. Der Bedarf an Schallkraft liegt in der Gegend von 500 bis 5000 Watt pro om2 uder mabr der aussendenden Querschnittafläche.
Das Verfahren der Erfindung erfordert hinsichtlich der Rohaaterialieb kein weiteren Kosten, da die Verwendung des ohne weiteres verfügbaren Wassers bevorzugt wird.
Entsprechender Lagerungsraum ist jedoch vorgesshen. Dessen Ab@essungen hängen von dem gewonnenen Kotlenwasserstoffmaterial ab. Gleichermaßen kann das gewonnene Träger-Mittel und die gewonnene Kchlenwasserstoff@aktion sn einer geeigneten Verarbeitungsstelle verschifft oder gepumpt werden.
Ein weiterer Vorteil des Verfahrens der Erfindung liegt darin, daß die durch die aktivierten Sonden in den Schiefervorkommen entwickelte Hitze dazu verwendet werden kan@ einen Teil der erforderlichen Generatorkraft zur Verfügung zu stellen. Die entwickelte Wärme kann durch entsprechende Einrichtungen an der Oberfläche, z.B. durch Wärmeaustau jeher oder Turbinen verwertet werden.
Die Kohlenwasserstoffmaterialien und das Trägermittel kEnnen von den unterirdischen Stellen durch in der F6rdertechnik bekannte Pumpeinrichtungen oder Druckeinrichtungen abgezogen werden.
Vorteilhafterweise wird mit dem Tragermittel ein Emulgator (bzw. ein Netzmittal) vermischt, um die Abtrennung des Kchlenwasserstoffteils des Schieferd.ls von den Mineralvorkoasn zu erleichtern, und um die Emulgierung der Kohlenwasserstoffe in dem Trägermittel unter dem Einfluß der Schallenergie zu beschleunigen. Als Emulgator kann Jeder beliebige der bekannten Stoffe, die Detergentien, Seifen, Aminsalze, quarternäre Ammoniumverbindungen und Polyäther-Alkchole, Sulfonate und Sulfate einschließen, verwendet werden. Als spezifische Beispiele kannen genannt werden: Diamylnatrium-sulfosuccinat, Sorbitsonolaurat, Natrium-2-äthyl-n-heptyl-sulfat und dergleichen.
Die Ausbeuten des SchieferdIs werden erheblich verbessert, wenn man das Verfahren der Erfindung in zerkleinertem 1-schiefer durchfübrt. Auf Grund der Riesenhaftigkeit die ser Ölschiefervorkommen haben die herkömmlichen Zerklei nerungs@ethoden, wie die üblichen 3xplosionsaetboden, keine allgemein zufriedenstellenden Ergebnisse gebracht, Die Detonation von Kerneinrichtungen, die dazu erfolgt, unterirdische Hchlräume zu erzeugen, stellt Jedoch ein Verfahren dar, welches geeignet ist, den Ölschiefer zu zerkleinern und aufzuspalten. Lekas et al. haben ein Verfahren zum Aufspalten von Ölschiefer mit Kernexplosiv-Stoffen bechrieben, bei welchem ein Kamineffekt in der unterirdischen Höhlung begleitend auftritt. Die vorliegenaue Erfindung kann dazu verwendet werden, einen solchen zerkleinerten Ölschiefer zu verwerten, indem man das beschriebene Verfahren in dem entstehenden Kamin durchführt. Bei einer Abwandlung dieses Verfahrens kann das Trägermittel weggelassen werden, da dis bei der Kerndetonatio freiwerdende Wärme ausreicht, die befreiten Kchlenwasserstoffe in erheblichen Entfernungen von Zentrum der Explosion zu verflüssigen. Die Kchlanwasserstofffraktion wird durch bloßes Abpumpen der flüasigen Kchlenwasserstoffe an dis Oberflöche gewonnen, wie es von Lekas et al. beschrieben worden ist. Pis vorliegands Erfindung: stellt eine einzigartige Methode für eine schnellere und wirksamere Gewinnung des Schieferöls dar.
Die Abtrennung des Kohlenwasserstoffprodukts von dem zugegbenen Trägermittel geschieht in einfacher Weise durch eine bewegungsfreie Lagerung der entfernten Flüssigkeiten, bei welcher sich die Kohlenwasserstofffraktion oder der Kohlenwasserstoffteil während des Stehens von dem Trägermittel absetzt. Die Abtrennung wird serinfaoht, wenn man das leichtere Material von der Oberseite des Bagerbehälters abstreift oder wenn man das schwere Material als Boenaohicht abnimmt. Andere Abtrennungsverfahren schliessen das Ausfrieren, die Füssig-flüssig-Extraktion, die Destillation und andere bekannte erfahren ein. Die hierzu erforderlichen Vorrichtungen sind bekannt.
*Lekas and Carpenter, "Fracturing Oil Shale With Nuclear Explosives For In-Situ Retorting". Quarterlv of the Colorado School of Migen Von dem abgetrennten Kohlenwasserstoffprodukt wird das Molekulargewicht bestiinmt. Die darin enthaltenen verschiedenen Kchenwasserstofffraktionen werden analysiert.
Das gewonoene Kchlenwasserstoffprodukt enthält ungefähr bis zu etwa 30 Gew. pyrolysiertes Kerogen, mit Binschluß von ringförmigen und linearen Kohlenwasserstoffen.
Diese Stoffe umfassen z.B. Benzol und dessen Derivate sowie aliphatische Verbindungen, wie C3 - C36-Alkyle und ungesättigte Moleküle, sowie auch polymere Verbindungen. Es sind auch Oxy- und Schwefel-Derivate dieser Verbindungen vorhanden, genauso wie Amin-Derivate.
Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt weitere Anwendungemöglichkeiten: Zur Gewinnung von Petroleum und Kohlenwasserstoffwerten aus Teersanden durch ein ähnlichtes Verfahren. zur Sekundärgewinnung von Petroleum-Rückstandeöl, in dem Sohallenerie in eine Pormation von restlichem Rohstoff, die mit einem Trägermittel, wie Wasser oder einer Salzlösung durchströmt worden war, eingeleitet wird und die Abtrennung wie bei dem Sohieferöl-Verfehren erfolgt. Schließlich noch zur Gewinnung von Asphaltöl durch eiti ähnliches Verfahren. Das Verbältnis der pyrolysierten Praktion stellt eine Funktion der Frequenz und der Intensität der verwendeten Schallenergie und der Länge der Aussetzung an die Sobellen.rgie dar. Dabei ist Je graßer der Wert der verwendeten Schal1-energle ist. desto höher des Verhältnis der in dem Produkt vorhandenen georackten Kohlenwasserstoffe.
Das Verfahren der Erfindung ist auoh in anderen Gebieten geeignet, wo die Brechung von Molekularbindungen gewünscht wird, ul ein Verfahren wirksam zur Durchführung zu bringen.
Se wird beispielsweise beim Cracken von Petroledun-Rchöl ein Trägermittel, wie Wasser mit dem Rohöl in dem Crackturm vermischt und dieses, während es ohne Bewegung gehalten wird, der Schallenergie ausgesetzt. Wie bereits zum Auädruck gebracht, schließt eine bevorzugte Ausführungsform dieser Erfindung ein kontinuierliches Verfahren ein, bei welchem ein Teil des Trägermittels nach der Behandlung mit der Schallenergie entfernt wird und bei welchem hiernach die Gewinnung des Potroleumteils von dem entfernten Trägermittel bewirkt wird. Der kontinuierliche Betrieb ist schr zweckmäßig und kann beispielsweise dadurch geschehen, daß frisches Trägermittel kontinuierlioh zugeführt wird, daß in das System Schallenergie kontinuierlich eingeführt wird und daß ein Teil der Trägermittelschicht kontinuierlich entnommen wird, aus welchem dann der Petroleumteil gewonnen wird. Zur Erleichterung der Einwandsrung der Petroleumfraktion in die Trägermittelschicht wird dem Trägermittel ein Emulgator, wie er beschrieben wurde, zugesetzt. In dem gewonnenen Petroleumteil liegt ein hoher Anteil von gecrackten tohlenwasserstoffmoleküle, im wesentlichen innerhalb der O2 - C24-Gruppe der aliphatischen Verbindungen vor.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden organische Treibstoffe höheren Molekulargewichte auf die beschriebene Weise mit einem Trägermittel und mit Schallenergle behandelt. Das daraus gewonnene Produkt enthält ii Vergleich zu denjenigen, die ursprünglich in dem Treibstoff gefunden werden, Moleküle mit niedrigerem Molekulargewicht. Da für ein bestimmtes Gewicht Kohlenwaeserstoffe mit niedrigerem Molekulargewicht mehr Wärmeenergie abgeben als. solche mit haherem Molekulargewicht, stellt, das Verfahren der Erfindung eine vereinfachte Methede dar, Treibsteffen eine größere Wärmeenergie zu verleihen. Bei einer Anwendung dieser Ausführungsform der Erfindung kann die Schallenergie in den Treibstoff direkt auf der Gebrauchsseite hineingebracht werden, ohne daß ein Trägermittel verwendet wird. Diese Ausführungsform ist mit dem Vorteil verbunden, daß ein Treibstoff mit relativ niedrigem Energiegehalt und niedriger Flüchtigkeit transportiert wird und daß dieser unmittelbar vor seiner Verwendung in einen Treibstoff mit hoher Flüchtigkeit und einem höheren Wärmegehalt umgewandelt wird. Dadurch wird auch das Problem der Verflüchtigungsverluste, die bei der Handhabung von Treibstoffen mit niedrigem Molekulargewicht auftreten, tiberwunden.
Eine weitere Außrührungsform der Erfindung umfaßt ein Ver fahren und eine Vorrichtung zum Entfernen von Auspuffprodukten höheren Molekulargewichts von Verbrennungsmaschinen und insbesondere von Verbrennungemotoren. Die Produkte der Verbrennung stellen hauptsächlich heiße Gase dar, die molekulare Gebilde enthalten können, die karzinogene Eigenschaften haben, sowie andere Schmutzstoffe für die Atmosphäre. Zusätze zu Treibstoffen enthalten im allgemeinen organodietalliaohe Verbindungen, die zu den ungewünsohten Merkmalen der Verbrennungapredukte beitragen. Bei einem Verfahren der Erfindung werden die Auspuffgase durch eine Kammer geleitet, in welcher eine Schallsondedem Gasstrom Schallenergie zuführt.
Bei dem Kammeraualaß ist vorzugsweise ein Trägermittel vorhanden, wie Wasser oder ein Adsorptionsmittel, s.B.
granulierte Holzkohle. Die Sohallenergie bewirkt das molekulare Aufbrechen der Sohmatzstoffe zu Produkten mit niedrigerem Molekulargewicht, wodurch eine wirksamere Zurückhaltung der Verbrennungsprodukte durch das Adaorgfionamiftel erleichtert wird. Dieses hält insbesondere die bei der Behandlung mit Schallenergie entstehenden Proedukte mit niedrigem Molekulargewicht zurück. Ein Teil des Adsorptionsmittels wird vorzugsweise kontinuierlich entfernt und aufgetrennt, durch das Adsorptionsmittel und ein Konzentrat aus dem Kohlenwasserstofftreibstoff, deesen pyrolysierten Produkten und Treibstoff zusätzen erhalten wird Die abgetrennten verbrennbaren Produkte können in die Verbrennungsmaschine wieder zurückgeführt werden, um zueammen mit dem ursprünglichen Treibstoff verwertet zu werden. Bei Verwendung eines festen Adsorptionsmittels ist dessen Entfernung und Reinigung weniger häufig erforderlich, da die Adsorptionskapazität des festen Adsorptionsmittels erheblich größer ist als diejenige eines flüssigen Mittels.
Bei einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung wird die Fähigkeit der Schallenergie Mclekularbindungen zu brachen, dazu benutzt, umdie Einleitung und das Fortschreiten einzigartiger chemischer Reaktionen zu bewirken. So werden s.B. Alkane mit organischen Säuren unter Bildung der Ester und von Wasserstoffgas umgesetzt. Die Reaktionsteilnehmer schließen C1 - O36-Alkane und mono-, di- una Poly-Carbonsäuren, sowohl des gesättigten als auch des ungesattigten Typs mit bis zu 24 und mehr Kohlenstoff atomen in Molekül und monomeren Zustand ein. Oberhalb von etwa 24 Kohlenstoffatomen ist das Material in dieser Weise nur schwierig zu handhaben, da es härtere Feststoffe darstellt. Mit Vorteil können auch polymere Carbonsäuren verwendet werden sowie polymere Alkane, wie Polyäthylen, Polypropylen und deren Gemische. Beispiele von Säuren umfassen Essig-, Butter-, Acryl-, Methaoryl-, Steerin-, Malein-, Phthel-, Glutar Pimelin-, Bernstein-, und Sebacin-Säure. Mit Vorteil werden a uch Polyacryl- und Polymsthacrylsäure verwendet. Geeignet sind auch sultifunktionelle organische Moleküle mit einem Säureanteil, wie Hydroxy-Säuren.
Das Verfahren besteht darin, daß man die Reaktionsteilnehmer in einem Gefäß vermischt und das Gemisch der Schallenergie aussetzt. Bei einem Beispiel wurden Essigsäure und Butan zur Bildung von Butylacetat umgesetzt, indem ein Gemisch dieser Verbindungen in einem Gefäß mit Ultraschallenergie mit einer Frequenz von 28,3 kRz pro Sekunde und einer Intensität von 50 bis 100 Watt pro cm behandelt wurde, wobei ein Druck von etwa 7,03 kg pro cm2 und eine Temperatur von etwa 3000C aufrechterhalten wurden, Bei einer weiteren Ausfübrungsform werden Metall enthaltende Erze abgebaut, um das Metall durch Fluten einer Mine, wie einer Goldmine, mit einem Trägermaterial, wie Wasser, zu befreien. Das Erz wird dann auf die oben beschriebene Weise der Schallenergie ausgesetzt. Die auf Grund der Zufuhr der Scballenergie auftretenden Zerreißungskräfte erleichtern die Befreiung des Metalls von den Mineralstoffen und erleichtern die Abtrennung des Metalls.
In Abwesenheit eines Trägermittels ist das Verfahren weniger wirksam und die Gewinnung erfolgt durch rochnisehe Abtrennung gelockerten Metalls.
Nachstchend wird eine verwandte Aueführungsform des beschriebenen Verfahrens dargestellt. Schiefer ist undwrohlässig und besitzt eine extrem niedrige Porosität, wodurch sich esine Verwendung ais piszoslektrischer Knergieumwandler ergibt. In ein geeignetes Schiefervorkommen werden echräge Kanäle gebohrt. Diese werden mit einen beschriebenen Trägsrmittsl, dem ein Netzmittel @ugefügt wordon laut, geflutet. Mit dem Schiefer sind Ubertragungs-Leisungen verbunden. Die Oeneratoren nerden in Betrieb genommen und die elektrische Energie wird durch die Übertragungsleitungen in des Schiefervorkommen geleitet. Das Schiefervorkomtnen gerät bei einer ihm eigentümlichen F quenz in Renonanz und zerstört sich selbst. Das Kerogen und/oder die Petroleumprodukte gelangen in Trägermittel. Das Trägermittel wird durch Verdrängung mit zusätzlichem Trägermittel an die Oberfläche gedrückt. Die Produkte werden von dem Trägermittel abgetrennt und zu rückgeführt.
Die Erfindung wird in den Beispielen erläutert. Beim Fehien gegenteiliger Angaben sind die Verhältnisse auf des Gewicht bezogen.
Beispiel 1 Eine 1,36 kg-Öl-Schieferprobe atit etwa 60 % anorganischen Mineralstoffen, Rest Kerogen, wird in eine würfelfürmige Kamm (Kantenlänge 15,24 cm) aus rostfweiem Stabl gebracht. In das Gefäß wird Wasser und Sorbitmonolaurat, als Netzmittel hinzugegeben, so daß die gesamte be untergetaucht ist. An der Oberseite der Kammer ist eine Wasser-Kinlaßleitung vorgesehen. In der Nähe des Bodens der Kammer ist eins Katnahmeleitung angebracht.Energieumwandler-Sondanelemente werden in Hohlräume in dem Ölechiefer eingebrecht und befestigt. Für dis Zirkulierung werden in den leitungen für den Einlaß und die Entnahme des Wassers geeignetgs Puppen angebracht. Die Entnahmeleitung läuft in eine Lagerkammer mit etwa 0,28 m3 aus. Der Lagerbehälter ist mit Abnahmeleitungen Für dis Schichten der Kohlenwasserstoffmaterislisn, wie sle sich darin auftrsnnen, versehen.
Das Ka@@gieummandlerelement wird in Gang gebracht und Proben des Wassers werden von der @asserentnahmeleitung in die Lagerkammer befördert. Durch die Wassereinlaßleitung wird frisches Wasser (oder von dem Lagerungs-Abtrennungsgefäß wiedergewonnenes Wasser) zugeführt, um die entfernten Proben wieder zu ersetzen. Die Zufuhr der Schallenergie wird im Bereich von 10 bis 1500 kHz pro Sekunde variiert. Während der Durchfuhrung dea Verfahrens steigt die Temperatur an, was auf die dem System zugeführte Vibrationsenergie zurückzuführen ist.
Ii niederen Frequenzbereich abgenommene Proben haben kleinere Gehalte von Kohlenwasserstoffprodukten. Beim Steigern des Frequenzwertes wird jedoch das Verhältnis der Kohlenwasserstoffprodukts erhöht. Oberhalb von etwa 1000 kHz pro Sekunde fällt die Geschwindigkeit der Zunahme der Kohlenwasserstoffprodukts ab und ist nicht mehr der gesteigerten Frequenz in etwa proportional.
Das Kohlenwasserstoffprodukt enthält sowohl aromatische als auch aliphatische Verbindungen sowie deren Sauerstoff-, Schnefel- und Stickstoff-Derivate. Ferner nimmt das Verhältnis der polymerisierten und höher-molekulsren Materialien mit steigender Frequenz signifikant ab. Der Zusatz von Netzmitteln verbessert die Ausbeute der aewinnung.
Bei@piel 2 Dieses Beispiel beschreibt de Crsckung von rohes Petroleumöl mit Schallensrgie in Abwesenbeit von Ketalyeatorsn.
In einen Crackturm von Labormaßstab wird bis zu etwa einen Drittel der Kapazität Roa singefüllt. Zu eine weiteren Drittel der Kapazität wird Wasser Hinzugegsben. Die Temperaturen werden auf einen Wert im Bereich von 37,8 bis 99030C erhöht und dort gehalten. In das Öl-Wasser-System werden Schallsenden eingeführt. Die oben im Zusammenhang mit der Gewinnung von Schieferöl beschriebenen Verfahrensstufen werden in diesem Beispiel wiederholt, wobei bei verschisdenen Energiewerten Proben abgenommen werden.
Die Analyse des Kchlenwasserstoffprodukts zeigt eiren erheblich hohen Anteil von C2 bis C16 aliphatischen Verbindungen in allgemeiner proportionaler Beziehung zu dem Frequenzwert und zu der Aussetzungszeit.
Bei einer Modifizierung dieses Beispiels wird das Wasser durch ein nieder-molekulares Lösungsmittel - Hexan -ersetzt. Dabei werden ähnlich gute Ergebnisse erhalten, Bei einer weiteren Abwandlung wird kein Trägermittel benutzt. Proben des Rohöls worden abgenommen, nachdem es verschiedenen Zeiten der Schallenergis ausgesetzt war.
Die abgenommenen Proben des Rohöls haben einen ähnlichen Anteil von pyrolysierten Kohlenwasserstoffen als wie er in den beschriebenen Proben des Trägermittels gefunden worden war.
Beispiel 3 Bin Treibstoff, der im wesentlichen aus C6 bis C9 als phatischen Kchlenwasserstoffen besteht, wird mit Schallenergie behandelt. Dies geschieht mittels einer Sonde und in dem oben beschriebenen Frequenzbereich fUr Zeiträume im Bereich von 1 bis 60 Minuten pro 0,45 kg Treibstoff.
Am Ende der verschiedenen Zeiträume wird der Treibstoff anslysiert. Bei gesteigerter Zeit, Frequenz und Intensität ist der Anteil der C1 bis C5 aliphatischen Kohlenwasserstoffen erhöht. Bei einer Abwandlung dieses Beispiels wird der hoch-molekulare Treibstoff kontinuierlich in eine Kammer eingeführt, die einen Energieumwandler enthält. Der Energieumwandler wird in Betrieb gesetzt. Teile des Treibstoffs werden kontinuierlich aus der rammer entfernt. In dem entfernten Treibstoff ist ein erheblich gesteigerter enteil von Kohlenwasserstoffen mit niedrigem Molekulargewicht. Je länger der Treibstoff dem; angeschalteten Energieummandle ausgesetzt ist und je höher die Prequen@ der abgegebenen Schallensrgie ist, desto größer ist der Anteil der Materialien nit niedrigem Molekulargewicht.
Beispiel 4 Bei diesem Beisp.el werden die Verhrennungsprodukte von Verbrennungsmo toren, wie Benzinmotoren durch eine Kaiser geleitet, die ein Energieumwandlerelement enthält und an deren Auslaß Holzkohle angebracht ist. der Energie umwandler sendet nach dem Anschalten Schallenergie im Bereich von 10 bis 1500 kHz pro Sekunde aus. Die Auspuff dämpfe werden durch die Holskohle zurückgehalten. Die Analyse der durch die Holzkohle zurückgehaltenen Dämpfe zeigen einen wesentlichen Anteil von Produkten mit niedrigem Molekulargewicht im Vergleich zu den Verbrennungsprodukten wie sie von der Maschine vbr dem Durchlaufen der Schallkammer abgegeben werden. Bei einer Abwandlung dieses Beispiels wird die Holzkohle durch Wasser ersstzt. Dabei torden analoge Ergebnisse erhalten.
Bei einer Abwandlung dieses Beispiels ist ciii. Zurückführungsleitung vor der Holskchle oder dem Wasser vergesehen. Die Zurückführungsleitung befördert den 1u»ttei1 der Dämpfe direkt in die Maschine zur weiteren Verbrennung zurück.
Beispiel 5 Bei einem der zur Gewinnung von Metall aus metall enthaltenden Erzen beschriebenes Ausführungsform ähnlichen Verfahren werden Schalisonden in ohlräurne in unterirdische Vorkommen eingebracht, die Naturgas und restliches Rohöl, das in den Poren des Vorkonnens gefangen 5 oder beides enthalten. Nach dem anschalten senden die Sonden Schallenergie im Bereich von tO bis 1500 kllz pro Sekunde in die Kohlenwasserstoffe enthaltende Schicht ein. Die Schallenergie bewirkt in Abhängigkeit von ihrer Frequenz, Intern sität und Dauer in der Formation Sprünge und Risse, wodurch die Kohlenwasserstoffe freigesstzt werden, die dann nach den üblichen Methoden, wie durch Punpen oder durch Unterdrucksetzen wirksamer wiedergewonnen werden können.
Oberhalb etwa 1000 kllz pro Sekunde nimmt die Geschwindigkeit der Zetspaltung ab, wodurch die Wirksamkeit des Verfahrens vermindert wird.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

t. Verfahren zum Brechen von Molekularbindungen in einem Material, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß man das Material einer Schallenerg umsetzt.
2. Verfahren zum Brechen von Molekularbindungen in einem Material, dadurch g e k e n n z e i e h n e t daß man: 1.) Das Material mit einem Trägermittal in Berührung bringt und das man 2) das Material und das Trägermittel einer Schall energie mit einer Frequenz von mindestens 10 kHz pro Sekunde aussetzt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß man einen Teil des Trägermittels, welches darin mindestens einen Teil des Materials aufweist, entfernt und daß man nach der Stufe des Aussetzens an die Scbellenergie das Material und das Trägermittel vonoinander auftrennt.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i e h n e t , daß man das Verfahren kontinuierlich führt, indem man frischss Trägermittel kontinuierlich zuführt und kontinuierlich einen Teil des Trägermittels, das darin mindestens einen Teil des Materials aufweist, entfernt.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch g e k e nn -e e i c h n e t daß 1.) das Material Schieferöl ist, welches aus Kerogen und Mineralstoffen besteht und wobei der Teil des entfernten Materials im wesentlichen von den Mineralstoffen frei ist; 2.) das Trägermittel Wasser ist und daß 3. die Schallenergie Ultraschallenergis mit einer Frequenz von mindestens 16 kflz pro Sekunde ist.
6. . Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c b n e t , daß das Trägermittel ein Netzmittel enthält.
7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n @ z e t c h n e t , daß das Trägermitel ein Netzmittel enthält.
8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Trägermittel ein Netzmittel enthält.
9. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n -s e i c h n e t , daß das Trägermittel ein Netzmittel enthält.
10. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß 1.) das Material Petroleum-Rohöl ist; 2.) das Trägermittel Wasser ist und daß 3.) die Schallenergie Ultraschallenergie mit einer Frequenz von mindestens 16 kHz pro Sekunde ist.
tl. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß 1.) das Material ein organischer Treibstoff höberen Molekulargewichts ist; 2.) das Trägermittel Wasser und daß 3.) die Schallenergie Ultraschallen.rgie mit einer Frequenz von mindestens 16 kflz pro Sekunde ist.
12. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n -s e i c h n e t , daß 1.) das Material das Verbrennungeprodukt eines Treibatoffes in einer Verbrennungsmaschine ist, 2.) daß Trägermittel eine Wasserlösung oder Kchienstoff ist und daß 3.) die Schallenergie Ultraschallenergie mit siner Frequenz von mindestens 16 kHz pro Sekunde ist.
13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch g d k e n n s C i o b n e t , daß das Trägermittel ein Netzmittel enthält.
140 Verfahren nach Anspruch 11, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Trägermittel ein Netzmittel enthält.
15. Verfahren nach Anspruch t2, dadurch g e k e n n -ß e i c h n e t , daß das. Trägermittel ein Netzmittel enthält.
16. Verfahren zur Gewinnung von Schieferctl in situ aus unterirdischen öIschiefervorkommen, dadurch g e k e n n -z e t c h n e t , daß man 1) den Ölschiefer mit einem Trägermittel für den Kchlenwasserstoffteil dea Ölschiefers in Berührung bringt; 2.) den Ölschiefer und das Trägermittel einer Schallenergie mit einer Frequez von mindestens 10 kHz aussetzt und daß man 3.) mindestens einen Teil dieses Trägermittels, das darin mindestens einen Teil des Ölsohiefers aufweist, entfernt.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch g e k e n n -s e 1 o h n e t , daß das Trägermittel Wasser und ein Ketzmittel einschließt.
18. Vorrichtung zur Entfernung erheblicher Anteils der Verbrennungeprodukte von Verbrennungamaschinen, bestehend aus 1.) Wänden und Endplatten, die eine Kammer bilden, 2.) Kinlaßeinrichtungen für die Zufuhr von Gasen und 5.) Einrichtungen zur Übermittlung von Schallenergie in die Kammer.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch g e k e n n -z e i c b n e t , daß Auslaßeinrichtungen aus der Kann er sum Ablassen von mindestens einem Teil der Gase vorgesehen sind.
20. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch g e k e n n -z e t o h n e t , daß in der kammer ein Trägermittel iRr diese Gase vorgesehen ist, das eine Wasserkösung oder Kohlenstoff ist.
21. Verfahren zum Umsetzen von Verbindungen, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß man 1.) ein Alkan mit einer Carbonsäure in BerUhrung bringt und daß man 2.) das Gemisch aus dem Alkan und der Säure einer Schallenergie mit einer Frequenz von mindestens 10 kHz pro Sekunde aussetzt.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch g e k e n n -8 o i o h n e t o daß das Alkan Butan, die Säure Essigsäure und das Reaktionsprcdukt Butylacetat ist.
23. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch g e k e n n -z e i c Ii n e t , daß die Reaktion in Gegenwart eines Trägermittels fortschreitet.
24. Verfahren zur Gewinnung von Schieferöl in situ aus unterirdiscnen Ölschiefervorkommen, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß man 1.) den Olschiefer einer Schallensrgie it einer Frequenz von mindestens 10 kHz pro Sekunde aussetzt und daß man 2.) das befreite Schieferöl von dem Schiefer entfernt.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß man das Verfahren in einem unterirdischen Ölschiefervorkommen, das zerkleinert werden ist, durchführt.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch g e k e n n -z e i o h n e t , dan die Zerkleinerung durch die Detonation einer Kerneinrichtung bewirkt worden ist.
27. Verfahren zur Gewinnung von Metall aus Metall enthaltenden Arsen, dadurch g e k e n n z e i c h a w , daß man das MetalL enthaltende Erz einer Schallenergie sit einer Frequenz von mindestens 10 kllz pro Sekunde aussetzt.
28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch g e k e n n -z Q i 0 h n e t , daß das Erz vor dem Aussetzen an die Schallenergie mit einem Trägermittel in Berührung gebracht wird.
29. Vorfahren nach Anspruch 28, dadurch g e k e n n -s e i C h n e t , daß das Trägermittel ein Netzmittel enthält.
30. Verfahren zum Befreien von eingefangenem Naturgas und restlichem Rchöl aus den Poren in unterirdischen Forsationon, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß man die unterirdlschen Formationen siner Schallenergie mit einer Frequenz von mindestens 10 klis pro Sekunde aussetzt.
31. Verfahren nach Anspruch 30. dadurch g e ke n n -so s 1 c h n e t , daß man das befreite Jaturgas oder Rchöl abtronnt.
32. Verfchr4e zus Defreien von Petroleumprodukten aus unterlrdisches Schieferformetionen, d a d u r c h g e k e n n -so i 0 h n e t , daß na 1.) elektrische Energie in die Formationen bei einer Resooensfrequens für die Formation einleitst und daß man 2.) die von den Formationen Pstroleumpredakte abtrennt.
33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß man die Formationen mit einem Trägermittel in der Nachbarschaft der Zufuhr der eiektrischen Energie in die Formation flutet.
34. Verfahren nach Anspruch 33, dadurch g e k e n n -s e i c h n 6 t, , daß das Trägermittel eine wässrige Lösung und ein Netzmittel umschließt.