DE3008511A1

DE3008511A1 - Verfahren zur behandlung von rohoel und vorrichtung zur ausfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE3008511A1
Application number: DE19803008511
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl Ing Dr Tech Entzmann
Original assignee: Simmering Graz Pauker AG
Current assignee: Simmering Graz Pauker AG
Priority date: 1979-03-19
Filing date: 1980-03-06
Publication date: 1980-09-25
Also published as: NL8001569A; US4323448A; GB2044794A; ATA203979A; GB2044794B; IT8020763A0; AT361099B; FR2451939A1; IT1130561B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur aktivierenden Behandlung von Rohöl nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Es sind verschiedene Verfahren bekannt, mit Hilfe derer Stoffe oder Stoffgemische durch Zufuhr mechanischer Energie in sogenannte "mechanochemisch aktivierte" Zustände gebracht verden können, d.h. ihnen ein Energieinhalt verliehen wird, der über den auf die thermische Bewegung oder auf Oberflächenenergien beruhenden signifikant hinausgeht. Werden feste Stoffe auf diese Weise behandelt, so deutet man die nach der Behandlung im chemischen und/oder physikochemisehen Verhalten erkennbar werdende "mechanochemische Aktivierung" als Folge von in der MikroStruktur hervorgerufenen Veränderungen der betreffenden Stoffe, z.B. als Folge von Gitterstörungen oder Änderungen der molekularen, atomaren, u.U. auch subatomaren (also z.B. elektronischen) Struktur.

Bei Flüssigkeiten gibt es eine befriedigende Theorie oder auch nur Hypothese zur Erklärung der auch dort beobachtbaren Veränderungen noch nicht, Voraussagen sind hier kaum möglich.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun Rohöl (aus Erdöl) bzw. werden dem Rohöl vergleichbare Kohlenwasserstoffgemische anderer, auch synthetischer Herkunft einer mechanochemisehen Aktivierungsbehandlung der beschriebenen Art unterworfen. Esurde nämlich gefunden, daß den genannten Produkten durch eine solche Behandlung gänzlich überraschend und unvorhersehbar verbesserte Eigenschaften verliehen werden, u.zw. sowohl in bezug auf die Verarbeitung wie auch auf die Verwendung der aufgearbeiteten Produkte.

So werden z.B. bei der Aufarbeitung des Rohöls bzw. eines derartigen Kohlenwasserstoffgemisches durch Destillation

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bei erfindungsgemäß behandelten Ausgangsmaterialien im Vergleich zu unbehandelten Ausgangsstoffen mehr wasserstoffreiche, d.h. also leichte bis mittlere Fraktionen und veniger schvere (vasserstoffarme) Fraktionen erhalten.

Ebenso erhält man, wenn man erfindungsgemäß behandelte Ausgangsprodukte thermischen Spalt-(Crack)-Frozessen unterwirf!; vergleichsweise mehr leichte und weniger schwere Fraktionen.

Oxydationsprozesse, denen Rohölprodukte mitunter unterworfen werden, z.B. für die Herstellung von Fettsäuren oder anderen saue rstoffhältigen Endprodukten, verlaufen bei Verwendung erfindungsgemäß behandelter Ausgangsstoffe schneller und vollständiger.

Allenfalls vorgenommene Isomerisierungen bei erfindungsgemäß behandelten Kohlenwasserstoffgemischen neigen dazu, Produkte mit höheren Verzweigungsgraden bei mittleren Kettenlängen zu liefern, was für die Herstellung von z.B. klopffesten Treibstoffen gleichfalls sehr erwünscht ist.

Diese Aufzählung vorteilhafter Wirkungen, welche durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielbar sind, hat jedoch nur beispielsweisen Charakter und ist keineswegs erschöpfend oder vollständig.

Das Verfahren besteht im wesentlichen in einer Behandlung des Rohöles in sogenannten Desintegratoren. Für diese Behandlung wird das Rohöl zunächst in bekannter Weise von emulgiertem Wasser und darin gelösten Substanzen, vorzugsweise Salzen, getrennt, von leicht entfernbaren Säuren, Schwefel u.dgl. befreit und sodann dem Desintegrator aufgegeben. Desintegratoren im Sinne der gegenständlichen Erfindung sind bekannte Stift- oder Käfigmühlen, welche sich von Stift- und Käfigmühlen im allgemeinen insbesondere durch ihre vergleichsweise sehr hohen Schlaggeschwindigkeiten unterscheiden. Während Stift- und Käfigmühlen, welche aus-

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schließlich zum Zwecke der Materialzerkleinerung eingesetzt werden, am äußersten Stiftkranz Itafangsgeschwindigkeiten um 40-50 m/se, in besonderen Fällen bis gegen 100 m/s erreichen, laufen die für Rohölaktivierung bestimmten Desintegratoren mit Umfangsgeschwindigkeiten von 100 m/s und darüber bis über 300 m/s, vorzugsweise bis 330 m/s.

Stift- und Käfigmühlen gemeinsam ist ein Gehäuse ähnlich jenem einer Kreiselpumpe, in welchem zwei parallel angeordnete Platten, die sogenannten Rotoren oder Mahlscheiben, gegenläufig angetrieben rotieren. Die Rotoren tragen auf den einander zugekehrten Seiten konzentrische Reihen von Schlagstiften. Da der Durchmesser dieser Reihen zwischen den Rotoren hin- und herwechselnd zunimmt und die Rotoren gegensinnig laufen, bewegen sich benachbarte Reihen gegenläufig mit relativen Geschwindigkeiten, welche für die äußersten beiden Reihen bis zum Doppelten der vorgenannten Werte erreichen, die Schallgeschwindigkeit also beträchtlich übersteigen können. Entsprechend hoch sind somit auch die effektiven Geschwindigkeiten der Schläge auf die durchgetriebenen Teilchen und die damit übertragenen spezifischen Energien.

Stift- und Käfigmühlentyp unterscheiden sich voneinander dadurch, daß beim ersteren die der sie tragenden Mahlscheibe abgekehrten Stiftenden frei bleiben, wohingegen sie beim Käfigmühlentyp reihenweise mit Stahlringen abgedeckt und untereinander verbunden sind. Die beiden Bauarten unterscheiden sich im wesentlichen durch die Strömungslenkung, außerdem ermöglichen Käfigmühlen eher den Einsatz auch unregelmäßig, z.B. schaufeiförmig geformter Schlagleisten.

Die Zahl der Schläge, welche die öltröpfchen erhalten, hängt von der Zahl der Schlagleistenreihen auf beiden Rotoren ab, der Zeitraum, innerhalb dessen die Schläge insgesamt erfolgen, von den Laufgeschwindigkeiten der Rotoren, den Durchmessern der innersten und äußersten Schlagleisten-

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reihe, der Anzahl der Reihen und den Durchmesserdifferenzen, z.T. auch von der Leistenform und von der Stärke der die Maschine durchsetzenden Gasströmung (die durch die Pumpenwirkung der Rotoren zustandekommt)·

Die der vorliegenden Erfindung zugrundegelegte Aufgab« wird durch die Maßnahme nach dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 gelöst· Die beanspruchte Schlagzahl ist durch die Maschinenform und die Laufgeschwindigkeit steuerbar·

Die veiter oben geschilderten, sich bei der Verarbeitung zeigenden vorteilhaften Eigenschaften bzv. Veränderungen sind beispielsweise an einem Rohöl feststellbar, welches in derartigen Desintegratoren behandelt worden ist, die mindestens drei und vorzugsweise nicht mehr als zwölf Schlagleistenreihen insgesamt aufweisen und mit Itafangsgeschwindigkeiten der Rotoren gemäß Anspruch 2 gefahren werde»*

Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch die Maßnahme nach Anspruch 3·

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform eines Desintegrators bzw. einer modifizierten Stiftmühle dargestellt· Es zeigen

Fig· 1 einen Querschnitt des Desintegrators und Fig.2 eine schematische Seitenansicht desselben bei entfernter Gehäusestirnwand·

Bei dieser Stiftmühle ("Desintegrator¹*) sind auf zwei Wellen 27 und 28 mit fluchtenden Achsen je eine Mahlscheibe 29 und 30 endständig befestigt·

Eine dieser Mahlscheiben ist nahe der Scheibenmitte mit Durchtrittsöffnungen 34 für das zu behandelnde Material versehen. Den Durchtrittsöffnungen ist eine Prall- und Leitplatte 39 vorgesetzt· Vor den Durchtrittsöffnungen 34 befindet sich der Raum 35, durch den das zu behandelnde Material aufgegeben wird. Dichtringe 36 verhindern, daß die-

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ses Material an der Außenseite der Mahlscheibe 29 unter Umgehung der Mahl- und Schlagstifte in den Reihen 31, 32 und 33 in den Austragsraum 38 durch die Austragsöffnung 37 gelangt·

Die Mahlscheiben sind von einem Gehäuse 40 umgeben, welches entlang dem Plansch 40· geöffnet werden kann.

In der Zeichnung ist erkennbar gemacht, daß die Schlagstifte abwechselnd gegenläufig bewegt werden· Dadurch ergeben sich sehr hohe Schlaggeschwindigkeiten.

Vorrichtungen der beschriebenen Art sind seit langem bekannt. Es ist ihnen meist gemeinsam, daß die Schlagstifte zylindrischen Querschnitt aufweisen, wodurch sich in bezug auf die damit beschleunigten Teilchen eine starke Richtungsstreuung ergibt. Es können jedoch auch andere Querschnitte z.B. ovale oder eckige Anwendung finden·

Eine Käfigmühle besitzt ein ringförmiges Plättchen 45 über einzelnen oder allen Stiftreihen, wie strichliniert in Fig· 1 bei der linken äußersten Stiftreihe dargestellt. Ein solches Plättchen überdeckt die Enden der Stifte,

Beispiele:

1. Ein gemischtbasisches-paraffinöses Rohöl wurde bei 372⁰C verdampft und mit 187°C Köpftemperatür fraktioniert, einmal in konventioneller Weise, einmal nach Vorbehandlung in einem Desintegrator mit gegenläufiger Umfangsgeschwindigkeit von 155 und 147 m/s. Folgende Ergebnisse wurden beobachtet:

Fraktion ohne mit Differenz

Desintegrator

Benzin 21,2 % 22,0 % + 0,8 %

Kerosin 5,9 % 6,0 % + 0,1 %

Saaöl 25,8 % 25,9 % + 0,1 %

Summe 52,9 % 53,9 % +1,0%

(+ 1,9 % relativ) - 6 -

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2. Ein gemischtbasisches Rohöl vurde bei 375 C verdampft und mit 184° Kopftemperatur fraktioniert, einmal ohne Desintegratorbehandlung, einmal mit, bei gegenläufigen !Anfangsgeschwindigkeiten von 165 und 138 m/s. Folgende Ergebnisse wurden beobachtet:

Fraktion	ohne	mit	35,6 %	Differenz
	Desintegrator	14,0 %
Benzin	34,6 %	18,1 %	+ 1,0 %
Kerosin	13,7 %	67,7 %	+ 0,3 %
Gasöl	18,2 %		- 0,1 %
Summe	66,5 %	+ 1,2 %
		( + 1,9 % relativ)

3. Ein paraffinöser, entasphaltierter Topprückstand wurde mit einem Katalysator vom weitporigen Mordenit-Typ catgecrackt, die Umwandlungsrate betrug 61,7 % der Bensinanteil 48,6 %, Bei Vorbehandlung des Topprückstandes in einem Desintegrator bei gegenläufigen Umfangsgeschwindigkeiten von 188 und 132 m/s und sonst gleichen Bedingungen stieg die ümwandlungsrate um 2,4 % relativ auf 63,2 % und der Benzinanteil um 3,5 % relativ auf 50,3 %. Die ROZ stieg von 88,4 auf 90,3. Die Wirkung von TEL-Zusätzen auf die ROZ blieb unverändert«

4. Saures Primärdestillat wurde mit der berechneten Menge Kalkmilch zusammen einem Desintegrator zugeführt, dessen gegenläufige Rotoren mit Umfangsgeschwindigkeiten von 124 m/s und 103 m/s liefen. Eine weitere Vermischung erfolgte nicht· Das Gemisch wurde direkt dem Ofen zugeführt und redestilliert, die Redestillate waren säurefrei.

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Zusammenfassung:

Verfahren zur mechanochemisch aktivierenden Behandlung von Rohöl aus Erdöl und von rohölartigen Kohlenwasserstoffgemischen anderen Ursprungs. Bei diesem Verfahren wird das Material derart behandelt, daß jedes einzelne öltröpfchen im statistischen Durchschnitt während eines Zeitraumes von 0.001 bis 0*01 Sekunden 3 bis 12 Schlägen ausgesetzt wird.

g
12.2.80

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Claims

Patentanwalt >!. Ing. E. Günter Ottens : :: München 4O .. Josef-Raps-Str.2 3008511 Simmering-Graz-Pauker Aktiengesellschaft IjJ 567 für Maschinen-, Kessel- und Waggonbau in Wien (Österreich) Verfahren zur Behandlung von Rohöl und Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens Patentansprüche:

1. Verfahren zur mechanochemisch aktivierenden Behandlung von Rohöl aus Erdöl und von rohölartigen Kohlenwasser stoff gemischen anderen z.B. synthetischen Ursprungs, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohöl od.dgl. gegebenenfalls nach Abtrennung allfälliger Beimengungen von Wasser, Salzen, unlöslichen Verunreinigungen, auswaschbaren Säuren oder sauer reagierenden Verbindungen sovie Austreiben von gelöst enthaltenen gasförmigen Beimengungen in einer als "Desintegrator" bekannten Stift- bzw· Käfigmühle derart behandelt werden, daß jedes einzelne öltröpfchen im statistischen Durchschnitt während eines Zeitraumes von 0.001 bis 0.01 Sekunden 3 bis 12 Schlägen ausgesetzt wird·

2· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotoren des Desintegrators mit Umfangsgeschwindigkeiten von 100 bis 330 m/sek betrieben werden·

3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung unter Schutzgas erfolgt.

4. Desintegrator zur Ausführung der Verfahren naoh Anspruch 1-3, welcher mit zwei gegenläufig angetriebenen parallelen Rotoren versehen ist, deren Schlagstifte auf konzentrischen Kreisen von wechselweise zunehmendem Durchmesser angeordnet sind« dadurch gekennzeichnet, daß der Desintegrator für jeden Rotor einen Antrieb aufweist, der dem Rotor eine Umfangsgeschwindigkeit von 100 bis 330 m/sek erteilt.

5· Desintegrator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotoren (29, 30) eine verschiedene Umfangsgeschwindigkeit aufweisen. 030039/06 6 9