DE1003380B

DE1003380B - Pech-Bitumen-Mischung

Info

Publication number: DE1003380B
Application number: DEG15696A
Authority: DE
Inventors: Dr Heinz-Gerhard Franck
Original assignee: Gesellschaft fuer Teerverwertung mbH
Current assignee: Gesellschaft fuer Teerverwertung mbH
Priority date: 1954-10-29
Filing date: 1954-10-29
Publication date: 1957-02-28

Description

Pech-Bitumen-Mischung Bekanntlich sind Gemenge von Kohlenteerrückständen (Pech) und Destillationsrückständen von Erdöl (Bitumen) nicht in jedem Verhältnis miteinander mischbar. Je höher der Erweichungspunkt des Destillationsrückstandes von Teer (Pech) ist und je größer der Wert der Penetration des Bitumens ist, desto geringer ist die Verträglichkeit der beiden Stoffe.
Homogen bleibende Pech-Bitumen-Mischungen konnten daher bisher nur in der Weise hergestellt werden, daß entweder große Mengen Pech mit wenig Bitumen oder viel Bitumen mit wenig Pech vermischt wurden.
Nach einem Verfahren ist aus Teerpech durch Wasserdampfdestillation unter hohem Vakuum eine Kohlenwasserstofffraktion gewinnbar, die durch längeres Verblasen mit Luft bei höherer Temperatur mit Erdölrückständen homogenen vermischt werden kann. Dieses Verfahren ist praktisch nur von geringer Bedeutung, da es nur die destillierbaren Anteile des Pechs verarbeitet.
Es ist ferner vorgeschlagen worden, die Verträglichkeit von Erdölbitumen mit Steinkohlenteerpech dadurch zu verbessern, daß das Bitumen durch Zusatz organischer Verbindungen von Elementen der IV. Gruppe des Periodischen Systems (z. B. öl- oder harzsaurem Blei) oder amorpher feinverteilter Mineralstoffe auf die gleiche Oberflächenspannung gebracht wird wie Straßenteer und dann bei Temperaturen von 110 bis 175° C mit Steinkohlenteerpech gemischt wird. Dieses Verfahren gestattet nur verhältnismäßig geringe Mengen Bitumen zum Steinkohlenteerpech homogen zuzumischen (höchstens 30"/o).
Seit langem besteht nun das Bedürfnis nach homogenen Pech-Bitumen-Mischungen, und zwar auch Pechen mit hohem Erweichungspunkt und Bitumen mit hohen Penetrationswerten, ohne an den engen Mengenbereich der Verträglichkeit gebunden zu sein, da es für eine Reihe von Verwendungszwecken wie z. B. Bindemittel, Anstrichmittel, Imprägniermittel, Bautenschutzmittel, plastische Massen usw. wünschenswert ist, die spezifischen günstigen Eigenschaften der beiden Produkte zu vereinigen. Dies war jedoch bei Mengenverhältnissen von etwa 1 :1 nicht möglich, da sich auch bei Verwendung eines Peches mit verhältnismäßig niedrigem Erweichungspunkt, wie Brikettpech oder Weichpech, und eines Bitumens von z. B. der Penetration 45 unhomogene Produkte ergeben, da die höhermolekularen, rußartigen Inhaltsstoffe des Pechs aufgeflockt werden und sich am Boden des Mischungsgefäßes abscheiden, während sich an der Oberfläche eine Bitumen-Öl-Lösung absetzt.
Es wurde nun gefunden, daß die Verträglichkeit von Pech und Bitumen wesentlich erhöht werden kann, wenn die Produkte oder vorzugsweise das Gemisch von Pech und Bitumen bzw. die Vorprodukte für Pech und Bitumen bzw. die Gemenge eines Vorproduktes des einen Stoffes mit dem anderen Stoff oder dem Vorprodukt einer Wärmebehandlung mit den Metallen der VIII. Gruppe des Periodischen Systems, insbesondere Eisen, bzw. Verbindungen der Metalle, die bei den Behandlungsbedingungen sich zu den Metallen umsetzen, unterworfen werden.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können zwischen Pech und Bitumen, auch unter Verwendung von Pech mit verhältnismäßig hohem Erweichungspunkt, und Bitumen verhältnismäßig hohen Penetrationswertes in jedem Mischungsverhältnis homogene und homogen bleibende Pech-Bitumen-Mischungen hergestellt werden.
Wird z. B. ein Gemenge von Pech und Bitumen während eines Zeitraumes von 4 bis 8 Stunden mit Eisen, z. B. in der Größenordnung von 1%, bei inniger Verteilung des feinkörnig zugegebenen Katalysators auf 250 bis 380° erhitzt, so entsteht z. B. bei Verwendung eines Mengenverhältnisses von 1 :1 ein völlig homogenes und homogen bleibendes Gemisch.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird außer dem Metall der VIII. Gruppe des Periodischen Systems, insbesondere Eisen, noch ein Sulfid und bzw. oder Oxyd eines Metalls der VIII. Gruppe des Periodischen Systems, vorzugsweise in der höherwertigen Form, zugesetzt. Die katalytische Wirkung von z. B. Eisen kann - wie gefunden wurde - durch geringe Mengen Eisen(III)-sulfid und bzw. oder Eisen(III)-oxyd verbessert werden.
Die Form der Anwendung des Katalysators ist an sich beliebig; der Katalysator kann in dem Erhitzungsgefäß oder an dessen Wandungen fest angeordnet sein; er kann auch in Pulverform dem Gemenge oder einem Gemischbildner zugegeben werden.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Wärmebehandlung in Gegenwart des Katalysators vereinigt mit der Herstellung eines der Gemischbildner oder beider.
So kann das Verfahren in das Aufarbeitungsverfahren des Rohteers eingebaut werden, z. B. dadurch, daß dem Teer nach der Entwässerung Bitumen in dem Mengenverhältnis zugesetzt wird, wie es in dem endgültigen Pech-Bitumen-Gemisch gewünscht wird. Ebenfalls wird der Katalysator zugegeben bzw. in der Destillierblase angeordnet. Es wird dann destilliert, z. B. unter Vakuum, bis zu der gewünschten Konsistenz des als Destillationsrückstand verbleibenden Pech-Bitumen-Gemisches. Auf diese Weise wird die Aufwendung von zusätzlicher Wärme vermieden.
Die Dauer der Erhitzung und die Höhe der Temperatur hängt von dem Mischungsverhältnis, von der Art des Pechs und von der Art des Bitumens ab; das Erhitzen kann unter dauerndem Rühren des Reaktionsgemisches erfolgen, jedoch ist das Rühren im allgemeinen nicht unbedingt erforderlich.
Die nach dem Verfahren gewonnenen Pech-Bitumen-Mischungen können als solche Verwendung finden oder als Ausgangsmaterial für die Herstellung niederviskoser Bindemittel dienen. Wird z. B. ein Pech-Bitumen-Gemisch, das gleiche Teile Pech und Bitumen enthält, mit geeigneten Steinkohlenteerölen versetzt, so daß die Viskosität der Mischung in dem Bereich des Straßenteers bzw. Verschnittbitumens liegt, so wird ein Straßenbaubindemittel erhalten, das die Vorzüge des Straßenteers und des Verschnittbitumens in sich vereinigt.
Das folgende Ausführungsbeispiel veranschaulicht eine Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung: 60 Teile entwässerter Kokereiteer werden mit 40 Teilen Bitumen der Penetration 45 vermischt und in Gegenwart von Eisen, das geringe Mengen Eisen(III)-sulfid und Eisen(III)-oxyd enthält, als Katalysator unter einem Vakuum von etwa 80 Torr 20 Teile Öl abdestilliert. Es verbleibt ein annähernd gleiche Teile Pech und Bitumen enthaltendes, völlig homogenes Gemisch mit einem Erweichungspunkt von 43° C als Rückstand, das die Vorzüge der beiden Produkte in sich vereinigt. Bei Abwesenheit des Katalysators gelingt es dagegen nicht, eine homogene Mischung zu erhalten.
Je nach der Menge des Öles, die abdestilliert wird, kann ein härteres oder weicheres Mischprodukt gewonnen werden.

Claims

PATENT ANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung homogener Pech-Bitumen-Mischungen auf Grundlage von Kohlenteerrückständen (Pechen) und Erdölbitumen in beliebigen Mengenverhältnissen, z. B. von Mischungen mit einem Gehalt von Pech und Bitumen im Verhältnis von etwa 1:1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gemischbildner einer Wärmebehandlung, z. B. bei Temperaturen von 250 bis 380°, während mehrerer Stunden in Gegenwart eines Metalls der VIII. Gruppe des Periodischen Systems bzw. einer Verbindung eines solchen Metalls, die bei den Behandlungsbedingungen das Metall ergibt. oder Gemengen solcher Metalle oder Verbindungen unterworfen werden.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Promotor des Katalysators ein Sulfid oder Oxyd der Metalle der VIII. Gruppe des Periodischen Systems, insbesondere von dreiwertigem Eisen oder Gemenge, in geringer Menge angewendet wird.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dasGemengeeines'#"orproduktes eines Gemischbildners, insbesondere Teer, mit dem anderen Gemischbildner oder dessen Vorprodukt der Erhitzungsbehandlung in Gegenwart des Katalysators unterworfen wird, unter Abdestillieren, z. B. unter Unterdruck, bis zur Erzielung eines Rückstands des gewünschten Erweicliungspunktes.
4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Bitumen zu entwässertem Rohteer zugemengt und in Gegenwart des Katalysators unter Vakuum die Teeröle bis zur gewünschten Konsistenz des als Destillationsrückstand verbleibenden Pech-Bitumen-Gemisches abdestilliert werden.
5. Verfahren gemäß Anspruch 1, 2 oder 3 und insbesondere 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der bei der Destillation von Teer übergehenden Produkte, insbesondere leichte Teeröle, dem Pech-Bitumen-Gemisch bis zur Erreichung einer Viskosität von Straßenteer bzw. Verschnittbitumen zugemischt wird. In Betracht gezogene Druckschriften Deutsche Patentschriften Nr. 694 729, 557 375; Bitumen, Teere, Asphalte, Peche und verwandte Stoffe, 1951, S. 169; W a g n e r, Taschenbuch des chemischen Bautenschutzes, 1947, S.84; Abraham, Asphalts and Allied Substances, Volume one, 1945, S. 529, 530.