DE1494485A1 - Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von geblasenem Bitumen - Google Patents

Description

• Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von geblasenem Bitumen Zur Steigerung des Erweichungspunktes von Bitumen, sowie in Fällen] wo ein zu Bitumen zu verarbeitender Erdölrüakstanäoder ein sonstiges Ausgangsmaterial keine genügende Menge an bituminösen Anteilen enthältr oder ein Bitumen von besonderen Eigenschaften hergestellt werden soll, wird das auf eine entsprechende Temperatur erwärmte Ausgangsmaterial mit Luft verblasen: Von den ehemals benutzten einfachsten, absatzweise arbßitenden Blasenlagen mit liegendem Kessel ist man auf die Verwendung von Blaskolonnen übvrgegangcn, in denen eine innigere Berührung zwischen Ausgang sma terial und Luft erreicht werden kann.. Die Qualität des geblasenen Bitumens ist nämlich desto besser, je kürzere Zeit der bituminöse Stoff der Wärmewirkung ausgesetzt wurde und die Zeitdauer der VErblasung kann desto kürzer gehalten werden, je inniger die Berührung zwischen Luft- und Bitumenteilehen gestaltet wurde.
• Zur Steigerung der innigen Berührung mit Luft wurden in den Kolonnen AnschlC:gc., Verteilc,rplatten, Teller und sogar elektrisch angetriebene Rührer untergebracht.
• In der Literatur wurde auch Eine aus zwei koaxialen Zylindern bestehende Blaskolonne beschrieben, in die das vorgewärmte Bitumen in di:n Bodenteil des Zwischenraumes zwischen den beiden Zylindern und die Luft durch Rohrleitungen, die in denselben Zwischenraum in verschiedsnen Höhenlagen einmünden, eingeführt wird. Das Bitumen wird in diesem Zwisohenraum mittels eines-inerten Gases und/ oder Dampfes nach oben gedrückt, und. das im inneren Zylinder nach unten strömende Bitumen wird ausserdem noch mit frischer Luft in Berührung gebracht. Laut der betreffenden Literaturstelle sc:i zwar auf diese Weise ein gebiasGnes Bitumen entsprechender Qualität zu gewinnent das Verfahren erheischt aber gegenüber den zuvor genannten Verfahren Eine wesentlich höhere Luftmünge für die Verblasungsreaktion und ausserdem noch die Verwendung Eines besonderem Fördergases.. Da die Herstellung der Kompression den bedeutendsten Kostenfaktor der Verblasung bildet, kann nur ein solches Verfahren als industriell wirtschaftlich qualifiziert werden, durch welches ein besseres Ergebnis mit einem höchstens gleich grossen Luftaufwand - also pro Stunde durchschnittlich 1 Nm3 Zuft/t Bitumen - zu erreichen ist, wie bei den vorbekannten Verfahren.
• Die vorliegende Erfindung bezweckt: erstens die Durchführung der VErblasung unter Vermeidung der obengE-nannten Nachteile sowohl bei absatzweise arbeitendem, wie bei kontinui2rlic hem Betrieb; zweitens die Herstellung unter wirtschaftlichen Betriebsbedingungen eines geblasenen Bitumens, das den jcwoils gewünschten Eigenschaften besser entspricht, als die Produkte der vorbekannten Verfahren.
• Das Wesen des neuen Verfahrens besteht darin, dass man in einem Reaktor, der eine sich an eine aufwärts führende Zone anschliessende abwärts führende Zone oder mehrsa._ derartige Zonenpaare in Reihenschaltung enthält, aus-vorgewärmtem .Ausgangsmaterial mit in Eine oder mehrere aufwärts führenden Zonen einform von das Ausgangsmaterial fein zerteilenden und mitreissenden Strahlen eingeblasener, zugleich auch als Fördergas wirkenden teuft Schaum bildet! diesen Schaum während seiner Überleitung in die abwärts führende Zone oder Zonen mindestens teilweise bricht und das geblasene Bitumen aus der letzten oder derjenigen abwärts führenden Zone, in welcher es die gewünschten Eigenschaften bereits angeeignet hat, ablässt.
• Ist nur Eine einzige aufwärts führende Zon und eine mit dieser auch unten kommunizierende abwärts fü.hrEnde Zone vorgesehen, so wird die eingeführte Menge des Auegangf materiale über beide Zonen so lange im Kreislauf geführt und verblasenr bio daraus ein geblasenes Bitumen mit den gewünschten Eigenschaften entsteht. Zur Erzielung eines kontinuierlichen Betriebes wird der Kreislauf mit der ganzen MengG des eingefiihrten Ausgangsmaterials über die beiden Zonen nur bis zum Kons.tantwc,rden der Betriebsverbä.ltni9-se fortgesetzt; nachher wird nur Ein Anteil des geblasenen Bitum"ns vom Bodenteil der abwärts führenden Zone als Reflux in die aufwärts führende Zonc zurückgeleitet! während dar übrige Anteil kontinuierlich abgelassen und durch eine gleiche Menge frischen Ausgangsmaterials ersetzt wird.
• Zur Durchführung dieses Verfahrens wird zweckmässig ein Reaktor bestehend aus zwei koaxialen, miteinander sowohl unten als oben kommunizierenden Zylindern und aus Ei-- . nem zweckmässig erweitertc;n Kopf des inneren Zylinders verwendet. Im Kopf sind Schaumbrcoherplatten untergebracht und aus seinem oberen Raum werden die Gase abgeführt. Die das Ausgangsm@@tsrial und die Luft .:inführenden Organs münden in den unteren Teil des innurcn Zylinders Ein., Sie bestehen zweckmässig aus einer einzigen Düse, der Ausgangsmaterial und Luft koaxial derart zugeführt werden, dass die perforierte Mündung der inneren Luf t1- i tung in c iner Einsohnürung unterhalb der r!iündung der äussc:r6n, das Ausgangsmaterial zuführenden Leitung liLgt:" Das geblasene Produkt wird durch einen am äusseren Zylindermantel oberhalb der unteren Kommunikationsstelle der Zylinder angebrachten Rohrstutzen abgelassen.
• Ein Ausführungsbeispiel des Reaktors und deesen Wirkungsweise wird anhand der Zeichnung näher besohrleben.

  Ob. 1 zeigt einen Inngsachnitt der Blaaanlage nach .

  Linie I-I der Abb. 2; Abb. 2 ist ein Querschnitt nach Iii-

  niE II-II der Abb. l; Abb. 3 ist Gin vergrösserter Längs-

  schnitt der Düse.

  Das vorgewärmte Ausgangsmaterial wird durch eine

  Id;-itung 1, .die Blasluft durch Eins andere Zeitung 2 der

  in den Reaktor mündenden Düse 3 zugeführt. Der Reaktor be-

  steht aus-zwei koaxic1G n Kreiszylindern. Der äussere Zylin-

  dermantel 10 ist mit irgendeiner bekannten Heizung versehen.

  Der innere Zylindermantel 11 dient zur Trennung der nuf-

  wärte und abwärts führenden Zonen voneinander. Der innere

  Zylinder stützt sich auf Ein Gitter 12 und zwischen dexz

  beidexi Zy lindermh4ntsln sind nicht gezeichnete Distanzrippen

  vorgesehen. In den Zwischenraum zwischen den*beiden Zylin-

  dermänteln, der die abwärts führende Zone des Rßaktors bi l -

  det, münden an mGhrar.en Stellen Sekundär-Luftleitungen 6

  ein und aus derselben Zone zweigen sich Stutzen 4 zum Ab-

  lassen des Produktes und Stutzen 9 für die Entnahme von

  Mustern ab..

  Im erweiterten R4:üctorkopf sind Schaumbreeherplatten

  8 untergebracht. Die- Gase und Dämpf- werden über Stutzen 7

  aus dem Kopf abgeführt.

  Der Oleg des Bitumens ist mit voll gezeichneten, die

  Ströme von Luft, Gasen und Dämpfen mit g;;strichelten Li-

  nien angedeutet. .

  Zur Durchführung der Verblosung wird der innere Raum

  des Reaktors mittels einer Pumpe mit vorgewärmtem Ausgangs-

  material gefüllt, wobei vorerst nur so viel Luft durch die

  in den Eingeschnürten Teil der Düsen 3 cinmündsnds Lsitu%

  2 Eingeführt wird, dass kein i4`.tcrial in die Luftleitung 2

  dringt. Naahh6r wird aber dr=s Eingefüllte Ausgangsmaterie 1

  durch die nunmehr in dGr bei der Vcrbla.sung üblichen '!rengE

  singefUhrte Luft, die am perforierten ende; der Zeitung 2

  mit einer hohen linearen Geschwindigkeit austrittß mitge-

  rissen, zerstäubt und zu Schaum. bearbeitet. Der im Zylinder

  aufwärts strömende Seht-um stösst gegen die Schnumbrecher-

  plattGn 8 und strömt in gebrochenem Zustand durch die ab-

  wärts führende Zone zwischen den beiden Zylindern 10, 1I

  hindurch, um aus dem unteren Ende dieser Zone wieder in

  die innere Zone zurüok-;cführt zu werden. Die Verbl asung

  wird bis zur Erreichung der gewünschten, mittels der Probier

  Kähne 9 kontrollierten Qualität des geb l,:ss:nen BiteImene

  gesetzt, dann wird das Produkt durch den bishin gesperrt ge-

  haltenen Zapfen 4 abgela ssGn. Fe i 1s das Bitumen bei der

  Probenahme zu schäumig in der abwärts führenden Zone. a n-

  kommt, wird durch die Zeitung 6 Frischluft in Gegenstrom

  eincbla sen. Nach KflnetnntwGrdGn äcr B(;triebsverhältnisse

  kann rann auf kontinuierlich6n BGtrieb einfach dadurch

  dass man dem Reaktor durch die Zeitung 1 fortwährend

  eine dem bei 4 abgelasscncn Endprodukt entsprechende Menge

  frischen Rohstoffs zuführt.

  BEispie 1 1:

  Es wurden 150 kg Bitumen von einem Erweichungspmikt

  von 4200 und einer Penetration 204 bei 2500 bei Einer Tc:m-

  pGra,tur von 150 his 16000 und einem Überdruck von 0,3 atü

  in den inneren Raum von 160 Liter Inhalt uincs nach der

  Zeichnung mit 220 Liter gunzcm R, .minh-It gE:bautcn Blas-

  gefässes gepumpt und während der Einspeisung dem Bitumen,

  30 Nliter/min Luft zugeführt, N,.ch Abstellung der B3 tumEn--zufuhr wurde der Vcrblascr auf 2500C Erhitzt - und das Bitu-

  men durch Einblasen einer auf 150 Nliter/min erhöhten Luft-

  menge 4 Stunden 1n ng in Kreislauf geh^lten. Das so verbla-

  sene Bitumen hatte einen .Erweichungspunkt von 8500, eine

  PEn6tra tion 32 bei 2500 und als Fr aa ss-Brechungspunkt wurde

  eine Temperatur von -120C gemessen. Nrohhcr wurde die Anlage

  10 Tgge lang Tn g und Nacht in kontinuierlichem Betrieb ge-

  halten. Je 24 Stunden wurden 800 kg Bitumen Eingeführt und

  praktisch ebensoviel Produkt mit den folgenden Eigenschaf-

  ten gewonnen: ErweichuTzgspunkt 840C, Penetration 32 bei

  250C, Fraass-Breehungspunkt --120C. Die Menge der aus dem

  insgesamt eingesetzten 8150 kg Bitumen entstandenen Ver-

  blasurir.,sdestillate und Gase betrug 150 kg.

  Beispiel 2..- 4 '`

  Diesmal wurde ein Bitumen mit einem Erweichungepunkt

  von 47o0 und einer Penetration 120 bei 250C in derselben

  Weise, wie in Beispiel 1 angegeben, verblasen. Das Endpro-

  dukt hatte die folgenden Eigenschaften: Erweichungspunkt

  8500e Penetration 25 bei 25°C, Fraass Brechungspunkt-1100.

  Gegenbeispiel zu Beiepiel- i:

  Unter Beibehaltung der herkömmlichen Art der Luft-

  zuführung, bei der die Luftstrahlen durch im Kreis verteilte

  Bohrungen Eines im BodLntcil der Blaskolonne angeordneten

  Luftverteilers eintreten, musste eine gleiche Menge des in

  Beispiel 1 angegebenen Bitumens 17 Stunden lang bei 2500C.

  und unter einem gleichen spezifischen luftverbrauch in dem anfänglichen Kreislauf gehalten werden, um ein Produkt von 85C Erweiehungspunkt _ zu gewinnen. Während des darauffolgenden 10-tägigen kontinuicr1ichen Botricbee konnte nur 350 kg Rohstoff je 24 Stunden zugeführt werden, um ein Produkt von 8500 Erweichungspunkt zu gewinnen. Die Menge der Verblasungsdestillate und Gase betrug während dieser Zeit 60 kg Gtgenbeispiel zu Beispiel Unter Beibehaltung der im vorgehenden Gegenbeispiel näher bezeichneten herkömmlichen Art der Luftzuführung führte die bis zur Steigerung des Erweiohungsp unktes von 470C auf 850C fortgeführte Verblasung des laut Beispiel 2 eingeführten Rohstoffes zu einem geblasenen Bitumens dessen Penetration bei 250C 21, der Fraass Brachungspunkt aber nur -80C war. Diese Eigenschaften entsprechen jedooh durchaus nicht den Forderungen, die gegenüber einem geblasenen Bitumen von 8500 Erweichungspunkt gestellt werden.

Claims (4)

1. . PATENTANSPRÜCHE: 1.. Verfahren zur Herstellung von geblasenem Bitumen, dadurch gekennzeichnet, dass man in eitlem Reaktor, der eine sich an eine aufwärts führende Zone anschliessende abwärts führende Zone oder mehrere derartige Zonenpaare in Reihenschaltung enthält, aus vorgewärmtem Ausgangsmaterial mit in eine odermehrere aufwärts führende Zonen inforan von das Ausgangsmaterial fein zerteilenden und mitreissenden Strahlen eingeblasener, zugleich auch als Förder# gas wirkenden Luft Schaum bildet,@diesen Scham während seiner Überleitung in die abwärts führende Zone oder Zonen mindestens teilweise bricht und das geblasene Bitumen aus der letzten oder derjenigen abwärts führenden Zony in der so die gewünschten Eigenschaften bereits angeeignet- hat, ablässt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die eingeführte Menge des Ausgangsmaterials über eine einzige aufwärts führende Zone und eine mit dieser auch unten kommunizierende abwärts führende Zone so lange in Kreislauf geführt und dabc;i verblasen wird, bis daraus ein geblasenes Bitumen mit den gewünschten Eigenschaften entsteht,
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kreislaufführung des ganzen anfänglichen Rohstoffeinsatzes nur bis zum Konstantwerden der Betriebsverhältniese fortpsetzt wird, dann nur ein Teil des geblasenen Bitumens aus dem unteren Teil der abwärts führenden Zote zurückgeführt, der restlich:: Teil äber kontinuicrlioh abgelassen und durch frisch zugeführten Rohstoff ersetzt wird.
4. 4. Reaktor zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-3f dadurch gekennzeichnet, dass die den Rohstoff und die Luft einführenden Organe aus einer Düse bestehen f der Rohstoff und Luft koaxial derart zugeführt werden: dass die perforierte Mündung der inneren luftleitung in Einer Einsehnürung unterhalb der Mündung der äusseren, den Rohstoff zufährenden Zeitung liegt. 10 -