DE405974C

DE405974C - Verfahren zur Spaltung von Kohlenwasserstoffen

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Publication number: DE405974C
Application number: DEB92186D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1919-08-05
Filing date: 1919-08-05
Publication date: 1925-02-09

Description

Verfahren zur Spaltung von Kohlenwasserstoffen.
Bei der Ausführung von Spaltungsreaktionen in einem Kompressor entspricht der Gang der Änderung des Druckes und der Temperatur den Forderungen der Gleichgewichtsbedingungen.
In folgendem sollen weitere ausführlichere Angaben zur Ausführung dieses Verfahrens gemacht werden.
Nach den Forderungen der chemischen Gleichgewichtslehre sind Spaltungsreaktionen am vorteilhaftesten auszuführen bei Einwirkungen, die ein Fallen des Druckes hervorrufen und gleichzeitig die Temperatur zu erniedrigen suchen, und zwar in dem Falle, wenn der Vorgang exothermisch ist, oder die Temperatur zu erhöhen suchen, für den Fall, daß der Vorgang endothermisch verläuft.
Diese Bedingungen werden durch die bisher angewandten Spaltungsverfahren nicht erfüllt. Auch gewähren dieselben keine Möglichkeit, mit Temperaturen zu arbeiten, die 500D C übersteigen, wenn gleichzeitig auch hoher Druck angewendet werden soll.
Der Gegenstand vorliegender Erfindung betrifft ein Verfahren zur Spaltung von Kohlenwasserstoffen, beispielsweise von Erdöl, Steinkohlenteer u. dgl., und beruht darauf, daß die Spaltung im Innern von Kolbenmaschinen vorgenommen wird. Hierzu eignen sich besonders Kolbenmaschinen, bei denen die Einführung des Kohlenwasserstoffes mittels eines gasförmigen Einblasemittels vorgenommen werden kann (wie bei Dieselmotoren), da dadurch eine besonders feine Verteilung der Stoffe bewirkt wird und somit die kleinsten Teilchen der Stoffe einer allseitigen Einwirkung des Spaltungsmittels ausgesetzt werden.
Bei Anwendung einer einfach wirkenden Kolbenmaschine dieser Art gestaltet sich das Verfahren im Viertakt wie folgt: I. Ansaugen. Der Zylinder füllt sich mit Wasserdampf.
2. Kompression. Der Dampf wird bis zu einem gewünschten Drucke und bis zu einer gewünschten Temperatur zusammengedrückt.
Im Totpunkte öffnet sich ein Ventil für den Einlaß von flüssigem Kohlenwasserstoff. Dieser wird allmählich in den Zylinder eingeblasen mittels eines Gases, das in einer besonderen Pumpe höher als der Zylinderdruck vorkomprimiert ist. Zu diesem Zwecke kann beispielsweise Leucht- oder Wassergas dienen.
Der Überdruck beträgt etwa 10 bis 15 Atmosphären.. Das fein verteilte öl unterliegt beim Eintreten in den komprimierten hochüberhitzten Dampf und unter Einwirkung des fallenden Druckes dem Spaltungsvorgang.
3. Expansion.
4. Auspuff. Die Spaltungsprodukte gelangen während dieses Kolbenhubes in eine Kü} ilvorrichtung, wo sie wie gewöhnlich einer fraktionierten Trennung unterworfen werden.
Hierauf folgt wieder: Ansaugen, Kompression usw.
Der hier beschriebene Vorgang kann auch im Zweitakt ausgeführt werden.
Will man exothermische Spaltungen erzielen, so muß das eingeschlossene Gemisch kühlenden Einwirkungen ausgesetzt werden.
Diese Bedingung wird durch die Expansion erfüllt. Will man dagegen endothermische Spaltungsreaktionen erhalten, so muß das ein geschlossene Gemisch erhitzenden Einwirkungen ausgesetzt werden. Die hierzu erforderliche Heizung kann durch glühende Flächen bewirkt werden, die von außen beheizt werden.
Dasselbe kann auch dadurch erreicht werden, daß mit dem Überdruckgas auch eine entsprechende Menge Luft in den Zylinder eingeführt wird. Infolge einer teilweislenVerbrennung wird dann die Temperatur im Steigen gehalten.
Der Kolbenkompressor wird von außen angetrieben; ist aber der ausgeführte Vorgang genügend exothermisch, oder wird bei endothermischen Vorgängen genügend Luft in den Zylinder eingeführt, so kann der innere Vorgang selbst genügend Energie für den Antrieb leisten. Es kann sogar dabei mechanische Arbeit als Nebenprodukt gewonnen werden.
Es ist bekannt, daß mittels eines Kompressors durch Änderung des Nompressionsgrades, d. h. das Verhältnis des Gesamtvolumens zum Endvolumen, oder auch durch Änderung der Anfangsspannung jede beliebige Endspannung erhalten werden kann. Auch kann bei einem gegebenen Kompressionsgrad jede beliebige Endtemperatur durch entsprechende Wahl der Anfangstemperatur erreicht werden.
Man kann daher mittels eines Kompressors verschiedene Enddrucke und Endtemperaturen erzielen und somit ein und denselben Kohlenwasserstoff sehr verschiedenen Spaltungen unterziehen.
Wenn der Kompressor also z. B. überhitzten Wasserdampf von 12 Atmosphären und 3200 C annimmt und dieser Dampf bis zu einem Enddruck von 50 Atmosphären komprimiert wird, so ergibt sich nach bekannter Rechnung, daß die Endtemperatur des komprimierten Wasserdampfes 5500 c beträgt.
Für die Spaltungsreaktionen von Naphtha wird zweckmäßig die Temperatur von 400 bis 5500 c ausgenutzt. Wifd die Spaltung innerhalb dieser Temperatur ausgeführt, so kann man mit 1 kg Dampf 1,5kg Naphtha spalten.
Will man nun als Spaltungsprodukte Öle mit niedriger Zündungstemperatur erhalten, so kann man bis zu einer Endtemperatur von etwa 6000 C gehen. Geht man mit der Endtemperatur noch höher, so werden sich Gase abspalten, und man kann auf diese Weise Azetylen erzeugen.
Geht man mit der Endtemperatur noch höher, beispielsweise bis über 10000 C, so kann man Kohlenwasserstoff gänzlich in Wassergas verwandeln.
Auch die einfache Destillation, die bekanntlich eine Spaltung bei niedriger Temperatur ist, kann auf dieselbe Weise ausgeführt werden.
Auch kann an Stelle von Wasserdampf ein anderer neutraler Dampf oder irgendein Gas in Anwendung kommen.
Der Vorgang kann auch in einem Gas ausgeführt werden, welches auf die Spaltungsprodukte einwirkt; dadurch können sehr verschiedene Spaltungsprodukte erzielt werden.
Wird z. B. die Spaltung mittels Wasserstoff oder eines Gases, welches Wasserstoff enthält, durchgeführt, so werden hydrierte Spaltungsprodukte erzielt.
PATENT-ANSPRÜCHE: I. Verfahren zur Spaltung von Kohlenwasserstoffen, z. B. von Erdölen und Steinkohlenteeren, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltung im Innern von Kolbenmaschinen vorgenommen wird.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß exotheische Spaltungen bei kühlenden, endotheimische Spaltungen dagegen bei heizenden Einwirkungen vorgenommen werden.

3. Verfahren nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorgang in komprimiertem Wasserdampf vorgenommen wird.

4. Verfahren nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Erhaltung hydrierter Spaltungsprodukte der Vorgang in Wasserstoff oder in Gasen vorgenommen wird, die Wasserstoffe enthalten.

5. Verfahren nach Anspruch I und 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Vorgang in solchen Kolbenmaschinen vorgenommen wird, bei denen die Einführung des Kohlenwasserstoffes in der den Dieselmotoren eigenen Weise geschieht.