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Verfahren zur Herstellung leichterer Kohlenwasserstoffe aus schweren
Kohlenwasserstoffölen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung leichterer
Kohlenwasserstoffe aus schweren Kohlenwasserstoffölen, wie Erdölen, Schief erölen
o. dgl.., sowie deren Destillationsprodukten unter Verdampfen des öls., überhitzen
der Dämpfe in Gegenwart von katalytisch wirkenden Metallspänen und Entspannung und
Kühlung der Dämpfe in mehreren hintereinander angeordneten Kühlapparaten unter Verwendung
von siedendem Wasser als Kühlflüssigkeit.
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Die Neuerung besteht darin, daß die in der zweiten und den weiteren
Entspannungs- und Kühlpha,sen kondensierten Kohlenwasserstoffe von neuem der Wirkung
der vorhergehenden Entspannungs- und Kühlphase unterworfen werden, und daß sie zweckmäßig
zuerst in geeigneter Weise wiedererhitzt und verdampft werden, indem sie z. B. mit
den heißeren Kondensaten. aus letzterer Phase gemischt werden und dann unter Verdampfen
in den vorhergehenden Kühlapparat zurückgeführt werden.
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Die Zeichnung veranschaulicht schematisch eine Anlage zur Durchführung
des Verfahrens. Abb. i zeigt die ganze Anlage, und Abb. 2 ist ein Einzelteil in
vergrößertem Maßstabe.
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Es soll das Verfahren beispielsweise für die Behandlung eines Rohpetroleums
beschrieben werden, dessen Dichte bei 15' C 0,897
beträgt und dessen Entflammungspunkt
(im offenen Tiegel) bei 8o' C liegt.
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Durch fraktionierte Destillation verdampft bis 140' C nichts,
bis 2oo' C 5#!o, bis 300' C
33#,o, bis 350'C 85#lo, wobei der
Rückstand von 15#!o aus trockenem Teer besteht.
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In einem Verdampfungskessel v, der durch irgendeinen Brennstoff beheiztwird,
führt man kontinuierlich das vorher, wie später erklärt, in normalem Gang auf 2oo'C
gebrachte Petroleum ein. Dieses Petroleum wird in dem Kessel verdampft, und die
so erzielten kohlenwasserstoffhaltigen Dämpfe werden dann in einer im Patent 472
734 beschriebenen Anlage behandelt. Die Dämpfe gelangen durch das Rohr a in den
unteren Teil der Rütorte A (Abb. i), ziäen von unten nach oben in den Ringraum,
der durch Platten c unterteilt ist, und durchqueren auf ihrem Wege Metallspanschichten,
die auf diesen Platten lagern, wie in Patent 472 734 beschrieben und in Abb.
5 derselben Patentschrift dargestellt. Diese Art der Fortleitung ermöglicht
eine schrittweise und methodische Erbitzung der schweren Kohlenwasserstoffdämpfe
bis auf eine bestimmte und leicht regelbare Temperatur, ohne Gefahr einer plötzlichen
Dissoziation, wie dies bei dem Krackverfahren der Fall ist. Die Metallspäne, auf
die die Dämpfe auf ihrem Weg trefren,
regulieren einerseits die
durch das Rohr 1
übertragene Temperatur, und andererseits depolymerisieren
sie die Kohlenwasserstoffe durch katalytische Wirkung. Die Kohlen--wasserstoffdämpfe
werden so auf eine Temperatur zwischen S2o und 53o' C gebracht, wobei sie
eine molekulare Veränderung infolge der NVirkung der Katalysatoren erfahren.
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Die Dämpfe, die aus der Retorte austreten, werden durch, eine Reihe
von Kühlapparaten geleitet, die, je nach der Zusaminensetzung des zu behandelnden
Stoffes, aus zwei, drei oder mehr hintereinander angeordneten Einzelapparaten bestehen
kann.
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Der übersichtlichkeit halber ist auf der Zeichnung nur eine Reihe
von zwei ApparatenB und C dargestellt. Bei dieser Anordnung 'gelangen die
Dämpfe in den ersten KühlerR, der aus zwei kegelstumpfartigen Blechen
d, d' besteht, welche einen doppelten Mantel und einen inneren zylindrischen
Körpere bilden, der durch die Röhren./ und /' mii: dem durch den doppelten Mantel
gebildeten ringförmigen Behälter verbunden ist. Die Kohlenwasserstoffdämpfe treten
frei in den zentralen unteren Teil des Ke#zelstumpfes d
ein und strömen nach
oben um die Röhrenf, die Querplatteng, die auch katalytiscli wirkende Metallspäne
tragen, und die Röhren/' und dann nach dem KühlerC, wie durch die Pieile in Abb.
i dargestellt. Durch die teilweise Kondensierung der Dämpfe erhitztes Wasser wird
so am Sieden und unter einem Druck von i o bis 12 kg, in dem Ringraum
d, d' und ü-1 dem zylindrischen Körper c gehaltene derart,
daß in dem Teil, durch welchen die Kohlenwasserstoffdämpfe ziehen, eine konstante
Temperatur zwischen --,oo und: 22o'C herrscht.
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In diesem KühlerB wirken zwei einander entgegenwirkende Einflüsse
auf die Kohlenwasserstoffdämpfe: einerseits die molekulare Entspannung oder Ausdehnung,
die durch die Änderung des Volumens, welche die Dämpfe einnehmen, verursacht wird,
und andererseits die Zusammenziehung als Folge der schnellen Kühlung.
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Die Kohlenwasserstoffdämpfe treten am Boden des KühlersB in den zentralen
Raum ein, der einen Durchmesser zehn- bis fünfzehnmal größer als denjenigen der
öffnung hat, durch die sie eingeführt werden, wobei die diese Dämpfe bildenden Moleküle
sich gewisse-rmaßen ausdehnen -und aus diesem Grund viel voluminöser werden,
d. h. eine molekulare Entspannung oder Ausdehnung stattfindet. Bei einer
Temperatur von 530' C und nachdem das kochende Wasser unter Druck zwi-SChen
2 10 und 22o' C gehalten wird, werden dieselben Kohlenwasserstoffdämpfe
einer sehr schnellen Kühlung unterworfen, wobei ihre Temperatur unmittelbar von
530 auf --50' C
fällt, woraus sich also eine starke molekulare Zusammenziehui#X
ergibt. Das 01 wird nicht vollständig depc#fymelisiert, vielmehr bleibt ein
Teil als mehr oder weniger schwerer Kohlenwasserstoff zurück. Der Teil, der über
1-4o bis 25o' C destilliert, wird kondensiert und fällt in den unteren Teil
des Kühlers B, von wo er durch das Rohr A iii den Kessel oder Verdampfungsapparat
v zurückgeführt wird, nachdem er nach Bedarf mit einem Teil des noch. nicht behandelten
Petroleums gemischt -worden ist, der durch das Rohr 1 eintritt und bis auf
eine Temperatur von ungefähr 2oo' C
erwärmt wird. Da die Kohlenwasserstoffe
unter 25o' C im Dampfzustand verbleiben, so tritt der größte Teil der leichten
Produkte, die man herstellen will, in einen zweitenKühler C, der dem ersteren
hinsichtlich seiner Bauart glei g ' cli ist, bei dem aber der Druck des kochenden
Wassers auf 3 kg pro Quadratzentüneter gehalten wird, das ist auf Beine Temperatur
von ungefähr 135? C.
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Hier treten dieselben physikalischen und katalytischen'Einflüsse auf,
jedoch wirken sie dieses Mal, nur auf Kohlenwasserstoffe, die nur unter 25o'
C destillieren und deren größter Teil schon einer totalen Umwandlung oder einer
teilweisen Spaltung unterworfen war. Es hat dies zur Folge, daß die katalytische
Wirkung in den beiden Entspannungskühlern vereinfacht und nur eine end-Cr
- ilisierung im Innern der Kohlen-J.,ültige Stabi wasserstoffe bewirkt wird,
wo ihre Kohlen-und Wasserstoffatome oder die Gruppen von kohlenwasserstoffhaltiggen
Molekülen noch nicht in einem vollkommen stabilen Zustand sich befinden.
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Diejeniggen dieserKohlenwasserstoffe, welche über 18 o'
C destillieren, werden kondensiert und fallen auf den Boden des zweiten Kühlers
C, von wo sie durch das Rohr m nach dem unteren Teil des ersten Kühlers B
zurückgeführt werden.
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Wie die Abb. 2 erkennen läßt, geht das Rohrrn in das Rohrli über,
durch das die im Kühler B kondensierten Kohlenwasserstoffe zum Kessel v zurückgeführt
werden. Diese aus dein KühlerB kommenden Kohlenwasserstoffe haben abex# wie bereits
oben bemerkt, noch eine Temperatur von 2 5 o' C, während die dürch
das Rohrin hinzutretenden Kohlenwasserstoffe nur eine Temperatur unter i So'
C besitzen. Da dies diejenigen Kohlenwasserstoffe sind, deren Siedepunkt
zwischen i8o0 und 25o`C liegt, so werden sie b#eini Zusammentreffen init den aus
dem KühlerB konimenden Kohlenwasserstoffen von 2So' Wärme -nicht im Kohrlz rhitgehen,
sondern nochmals verdampft werden und in Dampfform
-, wie der Pfeil
in Abb. 2 anzeigt, in dcli Kühler B zurückkehren. Hier mischen sie sich dann mit
den von der Retorte A durch da.9 RolirI( zugeleiteten Dämpfen, werden von
I diesen noch weiter erwärmt und erfahren von neuem eine starke Entspannung und
Abkühlun- im KühlerB.
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C
Die Hähne ol, :o-' und o# dienen dazu, von Zeit zu Zeit Proben
der von B Lind C kommeinden Flüssigkeiten zur Untersuchung entnehmen zu können.
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Die nicht kondensierten Kohlenwasserstoffe in dem zweiten KühlerC
gelangen in einen Z,
Kühlerr mit Wasser- oder Luftzirkulation, in welchem
die erzeugten Benzindämpfe kondensiert werden. Das Produkt wird du-in mittels des
Hahnesti in den einen der üblichen Behälter abgelassen, wie sie zum Aufspeichern
oder Transportieren von Benzin, Gasolin oder anderen flüchtigen flüssigen Produkten
be-
nutzt werden.
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Das nach den beschriebenen Verfahren erhältliche Produkt hat einen
Flammpunkt, der etwas tiefer als derjenige des üblichen Petroleumbenzins liegt,
wobei es jedoch eine "rößere Dichte als dieses hat. Es hat in bezu- auf Wasserstoff
und Kohlenstoff dieselbe prozentuale Zusammensetzung wie die nicht Z,
entflammbaren
und mehr oder weni,Yer schweren oder viskosen öle, aus denen '7> es erzeugt wird,
und die, abgesehen von ihrem Gehalt an Sauerstoff, Schwefel usw., gewöhnlich
88 bis 89 Gewiclitsteile Kohlenstoff bei 12 bis i i Teilen Wasserstoff
enthalten, während die ,-[eiche Zusammensetzung des üblichen Benzins 85 bis
86 Gewichtsteile Kohlenstoff bei 15 bis 14 Teilen Wasserstoff aufweist.
Außerdem sind die Bestandteile des neuen Produkts überwiegend nichtgesättigte Kohlenwasserstoffe,
wäUrend die üblichen. Benzine zum Urößten Teil aus -esättigten Kohlenwasser-J,
Z,
stoffen bestehen.
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Eine unmittelbare Folge davon ist die, daß das neue Produkt Adel empfindlicher
gegenüber der Wirkung gewisser chemischer Agenzien ist, als es die Benzine der üblichen
Art sind. Aber auch in anderer Hinsicht zeigt es ein wesentlich anderes Verhalten
in chemischer und physikalischer Beziehung als die bekannten Benzine.