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Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Herstellung von Bitumenemulsionen mit einer Kolloidmühle, mit einer mit einem Bitumentank verbundenen Zuleitung für eine bituminöse Phase, mit einer mit einem Wassertank verbundenen Zuleitung für eine wässrige, mit Emulgator versetzte Phase und mit einer Ableitung für die Bitumenemulsion
Bitumenemulsionen werden für die Strassensanierung, für die Verklebung von Asphattschichten sowie für die Staubfreimachung von Strassen eingesetzt. Bei den bisher bekannten Verfahren zur Herstellung solcher Bitumenemulsionen wird in einer Kolloidmühle über Dosiereinrichtungen eine bituminöse Phase in einer wässrigen Phase, welche mit Emulgatoren vermengt ist, emulgiert.
Die Produktionstemperaturen betragen für die bituminöse Phase ungefähr zwischen 120. C und 160. C und für die wässrige Phase ungefähr zwischen 30. C und 60. C. Angeliefert wird das Bitumen aus der Raffinerie aber mit einer höheren Temperatur, die ungefähr zwischen 170. C und 190. C beträgt. Durch eine entsprechende Lagerzeit oder durch Vermengung mit bereits ausgekühltem Bitumen wird das Übertemperatur aufweisende Bitumen auf Produktionstemperatur gebracht. Zugleich muss das für den Prozess erforderliche Wasser durch entsprechenden Energieaufwand auf die erforderliche Temperatur erwärmt werden, bei der die Emulsionsherstellung durchführbar ist.
Dies muss in einer Weise geschehen, dass das mit dem oder den Emulgatoren vermischte Wasser bereits diese Temperatur aufweist, wenn es in die Kolloidmühle eintritt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem eine Reduktion des Energieaufwandes erzielbar ist. Weiters soll eine Verringerung der Herstellungs- und Betriebskosten für eine solche Anlage erzielt werden.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass im Bitumentank eine erste, in Wärmekontakt mit dem im Tank befindlichen Bitumen stehende Warmetauschereinrichtung und im Wassertank eine zweite, mit dem im Wassertank befindlichen Wasser in Wärmekontakt stehende Wärmetauschereinrichtung vorgesehen sind. und dass die erste und die zweite Wärmetauschereinrichtung über eine Wärmeträgerleitung zur Ausbildung eines Kreislaufes verbunden sind, die von einem Wärmeträgermedium durchströmbar ist.
Durch entsprechenden Umlauf des Wärmeträgermediums kann auf diese Weise die im Bitumen enthaltene überschüssige Energie zur Erwärmung des im Wassertank enthaltenen Wassers verwendet werden. Die sonst für das Aufheizen des Wassertanks benötigte Heizung kann dementsprechend wegfallen oder sehr klein dimensioniert werden. Die erfindungsgemässe Anlage kann dadurch in ihren Abmassen verringert und mit geringeren Betriebskosten betrieben werden. Eine durchschnittliche Anlage in der erfindungsgemässen Bauweise kommt daher mit einer Heiznenleistung von 10 kW bis 30 kW aus, während bisher bekannte Anlagen Nennleistungen in der Grössenordnung von ungefähr 500 kW erfordern. Diese hohen Werte resultieren aus dem sehr grossen Volumen des Wassertankes, das auf die Produktionstemperatur gebracht werden muss.
In weiterer Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Wärmeträgermedium aus Wärme- trägeröl gebildet ist.
Das Wärmeträgeröl ist gegen die hohen, im Bitumentank herrschenden Temperaturen beständig und kann daher den Wärmetransfer auf das im Wassertank befindliche Wasser geeignet bewirken.
Gemäss einem weiteren Ausfürungsbeispiel der Erfindung kann in die Wärmeträgerleitung eine Förderpumpe zur Umlaufbewegung des Wärmeträgeröls geschaltet sein, welche die Zirkulation des Wärmeträgermediums und damit die Wärmeübertragung vom heissen Bitumen auf das anfangs kalte Wasser fördert.
Gemäss einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die erste Wärmetauschereinrichtung aus einer Kühlschlange und die zweite Wärmetauschereinrichtung aus einer Heizschlange gebildet sind.
Bekannte Kühl- bzw. Heizschlangen dieser Art ermöglichen einen sehr guten Wärmeaustausch zwischen Bitumen, Wärmeträgermedium und dem Wasser, womit die auf der Bitumenseite überschüssige Energie zur Aufheizung des Wassertankes herangezogen werden kann.
Die schlechte Wärmeleitfähigkeit des Bitumens bewirkt einen nur sehr langsam vor sich gehenden Wärmeausgleich zwischen unterschiedlichen Volumensbereichen innerhalb des Bitumentanks. Dies kann dazu führen, dass die die Kühlschlange umgebenden Bereiche stark abgekühlt werden und dabei erstarren, was zu einer Beeinträchtigung des Emulsionsprozesses führt, da das solcherart erstarrte Material nicht aus dem Bitumentank gefördert werden kann.
Um diesem Problem abzuhelfen, kann daher in weiterer Ausbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass eine Umwälzeinrichtung zur Zirkulation des Bitumens innerhalb des Bitumentanks vorgesehen ist. Dies geschieht in vorteilhafter Weise, in dem nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein kann, dass die Umwälzeinrichtung zur Zirkulation des Bitumens aus einer Umwälzpumpe gebildet ist, deren Zuleitungs- und Ableitungsanschluss im Bitumentank endet.
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Gemäss einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Ende des Zuleitungsanschlusses und das Ende des Ableitungsanschlusses innerhalb des Bitumentanks höhenversetzt angeordnet sind.
Auf diese Weise kann eine besonders intensive Vermischung von abgekühltem und noch heissem Bitumen erreicht werden, sodass das Erstarren eines Teils des Bitumens vermieden werden kann.
Um eine bessere Vermischung von Emulgator und Wasser zu ermöglichen, kann zwischen der Zuleitung für die wässrige Phase und dem Wassertank eine Mischeinrichtung für die Zumischung von Emulgatoren angeordnet sein.
In weiterer Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Mischeinrichtung aus einem Mischtank gebildet ist, dessen Ableitung mit der Zuleitung der wässrigen Phase in die Kolloidmühle verbunden ist und die an ihren Eingängen mit dem Wassertank und einer Zufuhreinrichtung für Emulgatoren verbunden ist. Über den Mischtank können relativ grosse Mengen an Wasser mit Emulgatoren gleichmässig vermischt werden, sodass eine genaue Abstimmung der Konzentration der in die Kolloidmühle gelangenden wässrigen Phase möglich ist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels eingehend erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Anlage wie sie beispielsweise für die Herstellung von im Strassenbau in vielfältiger Weise verwertbaren Bitumenemulsionen eingesetzt wird.
In einer Kolloidmühle 2 wird eine bituminöse Phase und eine wässrige Phase zu einer Bitumenemulsion gemischt.
Das dabei verwendete Bitumen wird mit einer relativ hohen Temperatur, die etwa zwischen 170 C und 190. C liegt. angeliefert und in einem Tank 1 zur Abkühlung auf die Produktionstemperatur gebracht, die ungefähr zwischen 120. C und 160. C liegt. Über eine Zuleitung 13 gelangt das Bitumen in die Kolloidmühle 2, in der die mit der wässrigen Phase gebildete Emulsion entsteht. Das für den Prozess benötigte Wasser ist in einem Wassertank 4 enthalten, über den Wasser mit einer Temperatur ungefähr zwischen 30. C und 60. C in die Kolloidmühle 2 gelangt. Vorher wird der oder die für den Prozess erforderlichen Emulgatoren über eine Zuleitung 16 dem Wasser beigesetzt.
Zu diesem Zweck ist zwischen der Zuleitung 14 für die wässrige Phase und dem Wassertank 4 eine Mischeinrichtung, z. B. ein Mischtank 3 für die Zumischung von Emulgatoren angeordnet.
Die Ableitung dieses Mischtanks ist mit der Zuleitung 14 der wässrigen Phase in die Kolloidmühle verbunden. An seinen Eingängen ist der Mischtank 3 mit dem Wassertank 4 und einer Zufuhreinrichtung (Leitung 16) für die Emulgatoren verbunden.
Die fertig hergestellte Bitumen-Emulsion gelangt über eine Ableitung 15 zur Abfüllung in Behälter bzw. zur Weiterverarbeitung.
Erfindungsgemäss sind im Bitumentank 1 eine erste, in Wärmekontakt mit dem im Tank befindlichen Bitumen stehende Wärmetauschereinrichtung 18 und im Wassertank 4 eine zweite, mit dem im Wassertank 4 befindlichen Wasser in Wärmekontakt stehende Wärmetauschereinrichtung 19 vorgesehen. Die erste und die zweite Wärmetauschereinrichtung 18,19 sind über eine Wärmeträgerleitung 6,7 zur Ausbildung eines Kreislaufes verbunden, die von einem Wärmeträgermedium durchströmbar ist. Die Zirkulation des Wärmeträgermediums ermöglicht eine Wärmeübertragung vom Bitumen auf das Wasser, sodass das heisse Bitumen abgekühlt und das ungefähr 5. C bis 15. C kalte Wasser erwärmt wird.
Das Wärmeträgermedium wird in diesem Ausfürungsbeispiel aus Wärmeträgeröl gebildet, kann aber auch aus anderen geeigneten Medien hergestellt sein.
Zur besseren Umwälzung des Wärmeträgermediums ist in die Wärmeträgerleitung 6,7 eine Förderpumpe 5 zur Umlaufbewegung des Wärmeträgeröls geschaltet.
Die erste Wärmetauschereinrichtung ist in der in Fig. 1 gezeigten Anlage aus einer Kühlschlange 18 und die zweite Wärmetauschereinrichtung aus einer Heizschlange 19 gebildet. wobei die Ausführung dieser Kühl- bzw. Heizschlangen entsprechend variieren kann. Es soll ein möglichst effizienter Wärmetransport vom Bitumen auf das Wasser ermöglicht werden.
Um das Bitumen vor einem Erstarren zu bewahren, das aufgrund der Wärmeabfuhr in der Umgebung der Kühlschlange 18 möglich ist, ist eine Umwälzeinrichtung bestehend aus einer Umwälzpumpe 11, einem Zuieitungsanschiuss 12 und einem Ableitungsanschluss 20 vorgesehen, die die Zirkulation des Bitumens innerhalb des Bitumentanks ermöglicht. Der dadurch erzielte Wäremausgleich zwischen bereits abgekühltem Bitumen und dem noch heissen Bitumen ist dann besonders wirksam, wenn wie in Fig. 1 dargestellt, das Ende des Zuleitungsanschlusses 12 und das Ende des Ableitungsanschlusses 20 innerhalb des Bitumentanks 1 höhenversetzt angeordnet sind.