Verfahren zur Umwandlung von Bitumen Die Erfindung befaßt sich mit
einem Verfahren zur Umwandlung von Bitumen über die Schwefelverbindung,en der in
ihnen enthaltenen Kohlenwasserstoffe. Verfahren zum Entschwefeln schwefelhaltiger
Kohlenwasserstoffe sind bekannt. Diese bestehen in einer Druckhydrierung, bei der
der Schwefel abgespalten und in Schwefelwasserstoff übergeführt wird. Sie beziehen
sich auf Kohlenwasserstoffe mit relativ niedrigem Schwefelgehalt. Ferner ist bekannt,
Bitumina mit Schwefel zur Reaktion zu bringen, ohne jedoch die so gewonnenen geschwefelten
Bitumina weiteren chemischen Umsetzungen zu unterwerfen. Es wurde nun gefunden,
daß es möglich ist, mit einem Verfahren, welches der Entschwefelung dienen kann,
auch tiefgreifende Strukturänderungen von Bitumen über deren Kohlenwasserstoffmoleküle
herbeizuführen.Bitumen Conversion Process The invention is concerned with
a process for converting bitumen via the sulfur compound, en the in
hydrocarbons they contain. Process for the desulphurisation of sulphurous substances
Hydrocarbons are known. These consist of a pressure hydrogenation in which
the sulfur is split off and converted into hydrogen sulfide. You relate
relate to hydrocarbons with a relatively low sulfur content. It is also known
Reacting bitumina with sulfur, but without the sulfurized that is obtained in this way
Subjecting bitumina to further chemical reactions. It has now been found
that it is possible to use a process that can serve for desulfurization,
also profound structural changes of bitumen via their hydrocarbon molecules
bring about.
Bei dem erlindungsgemäßen Verfahren werden die umzuwandelnden Bitumen
mit elementarem Schwefel unter Erhitzen zur Reaktion gebracht, wobei unter Freiwerden
von Schwefelwasserstoff Kohlenwasserstoffe entstehen, die chemisch gebundenen Schwefel
enthalten. Die so behandelten Bitumen werden dann mit Alkalihydroxyd und Wasser
erhitzt, wobei der Schwefel wieder abgespalten wird und Bitumen mit schwefelfreien
Kohlenwasserstoffen entstehen, die völlig andere Eigenschaften als die in den eingesetzten
Bitumen ursprünglich enthaltenen Kohlenwasserstoffe aufweisen. Die veränderten Eigenschaften
betreffen je nach Art der in den eingesetzten Bitumen enthaltenen Kohlenwasserstoffe
die Viskosität, das Siedeverhalten, das mittlere Molekulargewicht, die Farbtiefe,
den Sättigungsgrad, den Verzweigungsgrad, Löslichkeitseigenschaften usw. Die Änderungen
der Eigenschaften sind um so stärker, je höher der Gehalt an gebundenem Schwefel
vor der Reaktion mit dem Alkalihydroxyd und Wasser war. Der Schwefel liegt nach
dieser Reaktion als Polysulfid vor und kann nach bekannten Verfahren zurückgewonnen
werden. Das gleiche gilt für das Alkalihydroxyd.In the method according to the invention, the bitumens to be converted are made to react with elemental sulfur while being heated, with the release of hydrogen sulfide forming hydrocarbons which contain chemically bound sulfur. The bitumen treated in this way is then heated with alkali hydroxide and water, whereby the sulfur is split off again and bitumen with sulfur-free hydrocarbons is formed which have completely different properties than the hydrocarbons originally contained in the bitumen used. Depending on the type of hydrocarbons contained in the bitumen used, the changed properties relate to viscosity, boiling behavior, average molecular weight, depth of color, degree of saturation, degree of branching, solubility properties, etc. The higher the content of , the greater the changes in properties bound sulfur was before the reaction with the alkali hydroxide and water. After this reaction, the sulfur is present as a polysulphide and can be recovered by known processes. The same applies to the alkali hydroxide.
Die Vorteile des Verfahrens liegen darin, daß Umwandlungen von Bitumen
möglich sind ohne die Anwendung extremer Drücke und Temperaturen. Das liegt daran,
daß erstens die Reaktionen der in Bitumen enthaltenenKohlenwasserstoffe mitSchwefel
bei relativ niedrigen Temperaturen, meistens bei bereits 180' C, schon einsetzen
und daß zweitens das Abspalten des gebundenen Schwefels durch Alkalihydroxyd erleichtert
wird und daher ebenfalls unter gelinden Bedingungen erfolgt. Durch das Abspalten
des Schwefels werden in den Kohlenwasserstoffmolekülen der Bitumen Valenzen frei,
die sofort spontan untereinander reagieren und so zur Bildung vorher nicht vorhandener
Kohlenwasserstoffe führen.The advantages of the process are that bitumen can be converted without the use of extreme pressures and temperatures. This is due to the fact that, firstly, the reactions of the hydrocarbons contained in bitumen with sulfur start at relatively low temperatures, usually at 180 ° C, and secondly, the splitting off of the bound sulfur is facilitated by alkali hydroxide and therefore also takes place under mild conditions. By splitting off the sulfur, valences are released in the hydrocarbon molecules of the bitumen, which immediately react spontaneously with one another and thus lead to the formation of previously non-existent hydrocarbons.
Es ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren z. B. möglich, den Verzweigungsgrad
von in den Bitumen enthaltenen Kohlenwasserstoffen zu erhöhen. Dieses führt zu Produkten,
die beispielsweise auf Grund ihres höheren Gehaltes an primären Wasserstoffatomen
bei doppelten Umsetzungen höhere Ausbeuten ergeben würden als die ursprünglich in
Bitumen enthaltenen, weniger verzweigten Kohlenwasserstoffe. Die Produkte können
beispielsweise zur Oktanzahlerhöhung von Vergaserkraftstoffen verwendet werden.
Ausführungsbeispiel 1
Ein Bitumen (Erweichungspunkt KS 18 bis 221
C,
JZ = 50, OHZ = 14, SZ = 2, 1,6'%, C-Methylgruppen) wurde unter Rühren etwa
30 Minuten lang mit elementarem Schwefel auf 200 bis 215' C gehalten
und besaß nach dieser Behandlung einen Schwefelgehalt von 16,4%. 10 Teile dieses
schwefelhaltigen Kohlenwasserstoffgemisches wurden mit 15 Teilen 86%igem Kaliumhydroxyd
und 10 Teilen Wasser in einem Autoklav 5 Stunden bei 240' C gerührt.
Nach dem Abkühlen wurden 10 Teile Wasser zugesetzt und 20 Minuten lang unter
atmosphärischem Druck und unter Rühren zum Sieden erhitzt. Dann konnte ein wasserunlöslicher,
stark klebriger und fadenziehender Sirup abgetrennt werden mit folgenden Kennzahlen:
Erweichungspunkt KS etwa 15' C, JZ = 49,5, OHZ = 1, SZ
= 0,5,
11,2% C-Methylgruppen, Olu/o Schwefel.It is with the inventive method, for. B. possible to increase the degree of branching of hydrocarbons contained in the bitumen. This leads to products which, for example due to their higher content of primary hydrogen atoms, would give higher yields in double conversions than the less branched hydrocarbons originally contained in bitumen. The products can be used, for example, to increase the octane number of carburetor fuels. Embodiment 1 A bitumen (softening point KS 18 to 221 C, JZ = 50, OHZ = 14, SZ = 2, 1.6%, C-methyl groups) was stirred with elemental sulfur at 200 to 215 ° C for about 30 minutes held and had a sulfur content of 16.4% after this treatment. 10 parts of this sulfur-containing hydrocarbon mixture were stirred with 15 parts of 86% strength potassium hydroxide and 10 parts of water in an autoclave at 240 ° C. for 5 hours. After cooling, 10 parts of water were added and the mixture was heated to boiling for 20 minutes under atmospheric pressure and with stirring. Then a water-insoluble, very sticky and stringy syrup could be separated with the following key figures: Softening point KS about 15 ° C, JZ = 49.5, OHZ = 1, AN = 0.5, 11.2% C-methyl groups, Olu / o Sulfur.
Ausführungsbeispiel 2 C
Ein springhartes Erdölbitumen wurde
5 Stunden lang bei 210 bis 2301 C mit elementarem Schwefel gerührt.
Das Produkt enthielt danach 7,61% gebundenen Schwefel. Nach einer zehnstündigen
Alkalischmelze
unter Wasserzusatz konnte ein öl mit einer
Viskosität von 6' E bei 50' C abgetrennt werden. Derartige öle können
beispielsweise als Heizöle, zur Herstellung von Schmiermitteln und als Ausgangspro
dukte für Kernbindemittel verwendet werden.Embodiment 2 C A spring-hard petroleum bitumen was stirred with elemental sulfur at 210 to 2301 C for 5 hours. The product then contained 7.61% bound sulfur. After ten hours of alkali melting with the addition of water, an oil with a viscosity of 6 'E at 50' C could be separated off. Such oils can be used, for example, as heating oils, for the production of lubricants and as starting products for core binders.