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Verfahren zur Herstellung von leichten Kohlenwasserstoffen aus schweren
Kohlenwasserstoffölen Es ist bereits bekannt, daß im hochfrequenten Kraftfeld, das
zwischen zwei Elektroden, von denen es ausstrahlt, entsteht, durch Umlagerung der
Atome in den Molekülen aus schweren Kohlenwasserstoffen unter geeignetem Druck und
geeigneter Temperatur spezifisch leichtere Kohlenwasserstoffe mit niedrigerem Siedepunkt
entstehen können.
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Man kann auch die Dämpfe von schweren Kohlenwasserstoffen mit gasförmigen
Kohlenwasserstoffen, beispielsweise mit Methan vermischt, durch das bipolare hochfrequente
Kraftfeld hindurchleiten und durch deren Umsetzung spezifisch leichtere Kohlenwasserstoffe
mit weniger Kohlenstoffatomen erhalten, die der allgemeinen Formel C" H.,1 @ entsprechen.
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Es wurde nun gefunden, daß man nicht nur dasselbe Ziel erreicht, sondern
sogar noch auf einfachere Weise, nämlich ohne Druck und bei niedrigerer Temperatur,
wenn man schwere Kohlenwasserstofföle, z. B. Steinkohlenteer, in Gegenwart von Wasserstoff
unmittelbar in einem Hochfrequenzfelde behandelt, das von einer Spule oder einer
Spirale ausstrahlt, wobei noch Kohlenstoff, etwa in Gestalt von Ruß oder Holzkohle
oder Koks, zugesetzt wird. Der Wasserstoff kann dabei während der Einwirkung des
hochfrequenten Kraftfeldes entweder in Gasform hindurchgeführt werden, wobei er
atomar gespalten wird, man kann aber auch den in diesen Kohlenwasserstoffölen gegebenenfalls
vorhandenen natürlichen Wassergehalt verwenden, der unter dem Einfluß des hochfrequenten
Kraftfeldes gespalten wird, oder man kann Wasser zugeben oder Dampf hindurchleiten,
in welchem Falle das Wasser ebenfalls gespalten wird.
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Gegenstand der Erfindung ist also ein Verfahren, im hochfrequenten
Kraftfeld ohne Anwendung von Druck bei verhältnismäßig niedriger Temperatur aus
schweren Kohlenwasserstoffölen in Gegenwart von Wasserstoff, der auch bei der Spaltung
von Wasser entstanden sein kann, leichtere Kohlenwasserstoffe zu gewinnen.
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Man kann nach diesem Verfahren Erdöl, Erdö.ldestillationsrückstände,
Erdwachs, Steinkohlenteer oder verbrauchte Schmieröle kracken und aufarbeiten. Manche
dieser Kohlenwasserstofföle, beispielsweise Steinkohlenteer, Teerpech und Rückstände
der Erdöl- und Holzteerdestillation, enthalten nicht nur hochmolekulare Kohlenwasserstoffe,
sondern auch kolloidalen Kohlenstoff, der sich dann ebenfalls mit dem Wasserstoff
zu Kohlenwasserstoff im hochfrequenten Kraftfeld umsetzt.
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Bei verbrauchten Schmierölen ist der Vorgang der folgende: Werden
solche Schmieröle in einem Engler-Kolben unter Beigabe einiger haselnußgroßer Stücke
Steinkohlenkoks der Einwirkung eines hochfrequenten Kraftfeldes ausgesetzt, so tritt
spontan eine Dissoziation oder ein Zersprengen der schweren Ölmoleküle in kleine
Einzelmoleküle ein. Wird nun
hierbei Wasserdampf in das Öl eingeleitet,
so wird auch dieser dissoziiert, so daß der dadurch frei werdende Wasserstoff sich
mit dem bei der Dissoziation des Öls frei werdenden Kohlenstoff verbindet, und zwar
zu leichten Kohlenwasserstoffen, wenn Wasserstoff in hinreichender Menge aus dem
Wasserdampf zu Verfügung steht. Ordnet man nun die Apparatur so an, daß die auftretenden
Kohlenwasserstoffdämpfe in ein zweites Kraftfeld gehen, das mit Koks beschickt ist,
so werden auch diese leichten Kohlenwasserstoffdämpfe nochmals aufgespalten, um
in noch leichterer Form zur weiteren Kondensation zu gelangen. Es läßt sich auf
diese Weise in abgestufter Form vom Ausgangsmaterial unmittelbar bis zum leichtesten
Kohlenwasserstoff ein Ergebnis erzielen, das nach den bisherigen Krackmethoden nicht
möglich ist, weil eben der frei werdende Kohlenstoff, der sich bei den bisherigen
Krackmethoden ja sonst in Kodes umwandelt, gleich an den disponiblen Wasserstoff
anlagern kann und so gar nicht erst die Koksbildung gestattet, die bekanntlich den
jetzigen Aufspaltmethoden äußerst hinderlich im Wege steht. Es lassen sich daher
schwere Kohlenwasserstoffe restlos ohne jeden Rückstand in _ leichte Kohlenw asserstoffe
umwandeln.
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Beispiel Es wurde von ausgebrauchtem Schmieröl ausgegangen, dessen
Kennzeichen waren d = 0,9o96 bei 23° C; Berechnungsindex bei 2o° i,5oo; ' bei 98°
1,4710; Flammpunkt 125 bis 128°.
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Die Siedeanalyse dieses Öls ergab:
| Siedebeginn: xgo°; bis 320° I5,20/0 |
| bis 22o° o,30/0 - 330° =890/0 |
| - 240° 1,2'/" - 340° 22,5 0/0 |
| _ - 250' 1,60/0 - 350° 25,6% |
| 260° 3,4% - 360° 308% |
| - 270° 40% - 370° 492% |
| - 280° 54% - 380° 5830/0 |
| - 29o° 6,6% = 390° 7I,00/0 |
| - 300° 10,4% - 40o° 82,4% |
| - 310° 13,2% - 410° 95,4% |
Das spezifische Gewicht wurde bei einigen Fraktionen festgestellt, es betrug bei
der Fraktion bis 355° o,8569, bis 38o°
0,8897,
bis 400° o,8999, bis 41o° über
o,g.
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Von diesem Rohöl wurden 25o g in einen großen Destillierkolben gebracht,
der mit einem kleineren Erlenmeyerkolben so zusammengebaut war, daß das Auslaufrohr
des größeren Kolbens durch den Hals des kleineren bis auf dessen Boden reichte.
Jeder der beiden Kolben stand in einer Hochfrequenzspule, die hintereinandergeschaltet
waren. Beide Kolben enthielten nußgroße Stücke vorher ausgeglühten Kokses.
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Es wurde dann der Strom eingeschaltet und gleichzeitig ein Strom von
Wasserstoff durch den Apparat geleitet. Unter Einwirkung des von den Spulen ausgehenden
hochfrequenten Feldes wurde ' das Öl im ersten Erlenmeyerkolben ohne Druck und ohne
besondere-- Heizung vorgekrackt. Die Dämpfe dieses vorgekrackten Erzeugnisses gelangten
dann in den zweiten Kolben, wo sie nachgekrackt wurden, und schließlich in die Auffangvorrichtung.
Das hochfrequente Kraftfeld hatte 1,4 Millionen Frequenzen je Sekunde, es wurde
in bekannter Weise aus einem Strom von 2o Amp. und iSoo Volt geformt. Die Temperatur
des Öls stieg dabei auf etwa i80 bis 20o° C.
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Die Dauer des Krackens war 1 Stunde, erhalten wurden 235 ccm. Das,
so erhaltene Öl zeigte die folgende Siedeanalyse: Bei einem Siedebeginn von irg°
gingen über:
| bis 13o° o,10/0 bis 27o° 1g,20/, |
| - 140° 0,20,1o - 280° 23,60/r, |
| - 150' T,00/0 - 290' 25201o |
| - 16o° 1,6% - 300° 3o,60/0 |
| - 1700 24% - 310° 348°l0 |
| - 180° 3,2% - 320° 40,801o |
| - 1900 44% - 3300 45,0% |
| - 2000 6,40/0 - 340° 5o6010 |
| - 210° 9,0% - 35o° 62.80/0 |
| - 22o° 1o,20/0 - 36o° 69,80/0 |
| - 230° 12,4% - - 37o° 8o,o% |
| - 250° I460/0 - 38o° 96ao% |
| - _ 26o° x5,o% |
| d - o,8gog nD (Gesamt) = 1,5047 |
| d der Destillate: bis 22o° 0,7812 |
| - 300° 0,8550 |
| - 36o° 0,9093 |
| Flammpunkt 50°. |
Die erhaltenen Kohlenwasserstoffe hatten also ein erheblich niedrigeres spezifisches
Gewicht als das Ausgangsmaterial, und zwar gilt das namentlich für die mittleren
Fraktionen.
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Das hochfrequente Feld wirkt sowohl erwärmend, in der Hauptsache aber
spaltend. Beim praktischen Betrieb kann man den Vorgang dadurch unterstützen und
am Strom sparen, daß man vorgewärmtes 01 benutzt.