DE1570051C3

DE1570051C3 - Verfahren zur Herstellung von emulgierbarem Bitumen

Info

Publication number: DE1570051C3
Application number: DE19651570051
Authority: DE
Inventors: Jean Courbevoie Seine Courtois (Frankreich)
Original assignee: BP PLC
Current assignee: BP PLC
Priority date: 1964-08-04
Filing date: 1965-07-31
Publication date: 1974-08-29
Also published as: FR1414833A; DE1570051A1; DE1570051B2; GB1060709A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von emulgierbarem Bitumen aus Mittelost-Rohölen. Der Einfachheit halber werden in diese Bezeichnung Sahara-Rohöle einbezogen.

Gewisse Bitumen, z. B. venezolanische Bitumen, sind leicht emulgierbar, und ihre Emulsionen haben gute Eigenschaften, z. B.

a) gute Laberbeständigkeit,

b) geringe Teilchengröße des dispergierten Bitumens und

c) schnelle Brechung der Emulsion bei Auftrag von Splitt,

Es ist schwierig, hochwertige, emulgierbare Bitumen aus Mittelost-Rohölen herzustellen.

Gemäß der Erfindung werden emulgierbare Bitumen aus Mittelost-Rohölen hergestellt, indem ein Gas, das freien Sauerstoff enthält, z. B. Luft, bei erhöhter Temperatur durch ein Gemisch geblasen wird, das aus folgenden Bestandteilen besteht:

a) 60 bis 100 Gewichtsprozent eines aus Mittelost-Rohölen erhaltenen Aromatenextraktes und

b) 0 bis 40 Gewichtsprozent eines aus Mittelost-Rohölen erhaltenen Vakuumrückstandes, vorzugsweise eines Vakuumrückstandes mit einem Siedeanfang von 300 bis 500°C bei 760 mm Hg.

Beliebige übliche Blasmethoden mit oder ohne Katalysator können zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens angewendet werden. Die angewendeten Temperaturen liegen gewöhnlich im Bereich von 150 bis 35O°C, jedoch wird das Verfahren vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 180 bis 250⁰C durchgeführt. Das Gemisch erfordert gewöhnlich je nach der angewendeten Oxydationstemperatur etwa 150 bis 250 Nm³ Luft je Tonne Bitumen. Das Blasen kann entweder kontinuierlich oder chargenweise durchgeführt werden.

Die Aromatenextrakte, die sich für das Verfahren eignen, sind die überwiegend aromatischen Fraktionen, die durch Behandlung von Vakuumdestillaten und entasphaltierten Vakuumrückständen mit einem Lösungsmittel, das für die aromatischen Komponenten selektiv ist, gebildet werden. Als Lösungsmittel werden in der Erdölindustrie übliche Verbindungen verwendet, nämlich Furfurol, Schwefeldioxyd und Phenol. Aromatenextrakte, die in der vorstehend beschriebenen Weise aus Schwerölen erhalten werden, die durch katalytische Krackung von Erdöl-Vakuumdestillaten hergestellt werden, eignen sich ebenfalls für das Verfahren gemäß der Erfindung. '■

Die Erfindung umfaßt emulgierbare Bitumen, die auf die vorstehend beschriebene Weise hergestellt werden, sowie die Bitumen-in-Wasser-Emulsionen dieser Bitumen.

Die Herstellung von drei emulgierbaren Bitumen gemäß der Erfindung aus zwei von Mittelost-Rohölen erhaltenen Aromatenextrakten wird nachstehend als Beispiel beschrieben. Die Kennzahlen der beiden Aromatenextrakte sind nachstehend in Tabelle I genannt.

Tabelle I

Kennzahlen der Aromatenextrakte
aus Mittelost-Rohöl

	Kurzbezeichnung	AR 2
	ARl	Kuwait
²⁵ Herkunft des Rohöls ....	Zarzaitine	Furfurol
Lösungsmittel	Furfurol
Extrakt-Kennzahlen		1000 cS
Viskosität bei 37,8° C...	88OcS	175 cS
6O⁰C ....	169 cS	25,7 cS
³⁰ 99°C...	25,7 cS	0,884
Dichte bei 15° C	0,870

Die Kennzahlen der beiden Vakuumrückstände, die mit VRl und VR2 bezeichnet werden, sind in Tabelle II angegeben. VRl dient zur erfindungsgemäßen Herstellung der Produkte, VR2 wird zum Vergleich verwendet.

Tabelle II
Kennzahlen der Vakuumrückstände

	45	Siedeanfang bei 760 mm Hg, °C	Kurzbezeichnung	VR 2
	Penetration bei 25° C, mm/10 ...	VRl	Bacha-
Herkunft des Rohöls	Erweichungspunkt, ⁰C	Kuwait	quero
Brechpunkt nach F r a a s s ⁰C		—
⁵⁰ Asphaltene, Gewichtsprozent ...	570	188
Wachs, Gewichtsprozent	210	39
37	-17
-18	8,12
5,5 -	0,83
3,9

Drei emulgierbare Bitumen gemäß der Erfindung, nachstehend als EBl, EB2 und EB3 bezeichnet, wurden durch Einblasen von Luft in die folgenden Gemische hergestellt:

EBl ... 100 Gewichtsprozent AR2
EB2 ... 70 Gewichtsprozent ARl
I- 30 Gewichtsprozent VRl

EB2 ... 70 Gewichtsprozent AR2

··{- 30 Gewichtsprozent VRl

Alle drei Gemische wurden chargenweise bei 250⁰C behandelt, wobei Luft in einer Menge von 140 1/kg/Std.

eingeblasen wurde. Hierbei wurden etwa 70% des Sauerstoffs verbraucht. Die Eigenschaften der drei Produkte sind nachstehend in Tabelle III angegeben.

Tabelle III
Kennzahlen der geblasenen Materialien

	Kurzbezeichnung	EBl	EB2	EB3

Penetration bei 25° C	179	195	182
mm/10	37,5	38	40
Erweichungspunkt, ⁰C
Brechpunkt	-18	25	-22
nach Fraass, ⁰C
Asphaltene,	15,1	14,4	13,7
Gewichtsprozent ...
Wachs,	1,5	1,4	3,0
Gewichtsprozent ...	3,5	2,2	2,9
Acidität, mg KOH/g ..

Erfindungsgemäße Emulsionen wurden aus EBl, EB 2 und EB3 hergestellt. Zum Vergleich wurden auch Emulsionen aus RSVl und RSV2 hergestellt. Da RSVl sehr schlechte Emulgiereigenschaften hatte, wurde es durch Zusatz von 1,65% eines Fettsäurepechs und 0,23% einer Emulsion von Sole in Heizöl emulgierbar gemacht. Diese modifizierenden Zusätze werden gewöhnlich Bitumen zugegeben, die schlechte Emulgiereigenschaften haben. Im Falle des Produkts RSV2 und der geblasenen Materialien wurden keine Zusätze ver-S wendet. Die hergestellten Emulsionen werden nachfolgend beschrieben.

1. Es wird die Herstellung von Emulsionen, in denen die wässerige Phase eine zur Stabilisierung der Emulsion beitragende Seife enthält, veranschaulicht. Die

ίο Seifenlösung wurde aus 25 Gewichtsprozent eines Harzes, 3,7 Gewichtsprozent Natriumhydroxyd und einer zu 100% ergänzten Wassermenge hergestellt (Neutralisierung). Die Lösung wurde zu der wässerigen Phase der Emulsion in einer solchen Menge gegeben, daß 2,5 Gewichtsprozent Seife, bezogen auf die Gesamtemulsion, vorhanden waren.

Die Emulgierung wurde in einer Kolloidmühle durchgeführt, die 10 000 UpM und einen Spalt von etwa 0,3 bis 0,4 mm zwischen dem Rotor und dem

so Stator hatte. Die hergestellten Emulsionen enthielten 60 Gewichtsprozent des Bitumens als disperse Phase und 40 Gewichtsprozent der wäßrigen Lösung als geschlossene Phase. Zur Einstellung des pH-Wertes auf die vorgeschriebene Höhe wurde NaOH im Überschuß verwendet.

Tabelle IV
Kennzahlen der alkalischen Emulsionen (seifenhaltig)

	Erfindungsgemäß hergestellte Emulsionen	E3	Vergleichs emulsionen	Xl	X2
El		EB3	VRl	VR2
EBl		7,9	5,6	10,7
8,5		12,2	11,2	11,5
11,8		2,6	2,9	2(ap)
2(ap)		0,04	0,04	0,04
0,04		schnell	langsam	langsam
schnell		95	95	95
95		25	25	25
25		10	10	10
10
E2
EB2
7
11,5
2,8
0,04
schnell
95
25
10

Kurzbezeichnung

Bitumen

Viskosität, ⁰E bei 20° C

pH-Wert

Mittlerer Teilchendurchmesser, μ
Ablagerungen bei Lagerung, % ..
Emulsionsbrechung mit Sand ...
Bourgois-Haftfestigkeit

Silex, % bedeckt

Porphyr, % bedeckt

Quarz, % bedeckt

Die in Tabelle IV genannten Zahlen zeigen, daß die erfindungsgemäß hergestellten Emulsionen beim Auftrag auf Sand schnell brachen. Dies läßt erkennen, daß sie beim Auftrag auf Splitt auf der Baustelle schnell abbinden würden. In anderer Hinsicht waren die gemäß der Erfindung hergestellten Produkte den Vergleichsprodukten gleichwertig trotz der Tatsache, daß VR2 als Vakuumrückstand mit natürlichen guten Emulgiereigenschaften gewählt wurde und VRl einen modifizierbaren Zusatz zur Verbesserung der Emulgierbarkeit erhielt.

2. Es wird die Herstellung von anionischen Emulsionen unter Verwendung von Natriumhydroxyd als geschlossene Phase in einer Kolloidmühle mit geringer Umdrehungsgeschwindigkeit, nämlich 240 UpM, veranschaulicht.

Die Emulsionen enthielten 60 Gewichtsprozent Bitumen und 40 Gewichtsprozent wäßrige Phase. Wie in Erläuterung 1 erwähnt, wurde der pH-Wert der wäßrigen Phase mit Natriumhydroxyd auf etwa 11 bis 11,5 eingestellt. (Es erwies sich als unmöglich, VRl unter diesen Bedingungen selbst bei Zugabe der die Emulgierbarkeit verbessernden Mittel zu emulgieren.)

Tabelle V

Kurzbezeichnung ..

Bitumen

Viskosität

Mittlerer Teilchendurchmesser, μ ..

Ablagerung nach
24 Stunden

Erfindungsgemäß
hergestellte
Emulsionen

E4	E5
EBl	EB2
8,8	5,6
3,26	5,6
0	0

E6

EB 3

Vergleichsemu I-

X3 VR2 51,9

3. Saure Emulsionen wurden unter Verwendung eines Emulgiermittels auf Aminbasis (»Dinoram«) wie folgt hergestellt: 32,4kg des Emulgators wurden in

600 kg EBl, EB 2 und EB 3 gelöst. Diese Gemische wurden auf 120° C erhitzt. Je 10,8 kg des Emulgators wurden in drei aliquoten Teilen von 4001 Wasser gelöst, die je 1,9 kg wasserfreie HCl enthielten. Diese aliquoten Teile wurden auf 85° C erhitzt. Die wäßrigen Lösungen und die Bitumen wurden in einen Homogenisator gegossen, wobei drei Bitumen-in-Wasser-Emulsionen erhalten wurden, die eine Viskosität von 4° E bei 20⁰C, einen pH-Wert von 1,9 und einen Teilchendurchmesser von 3,5 μ hatten.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von emulgierbarem Bitumen, bei welchem das Ausgangsmaterial in einem Temperaturbereich von 150 bis 35O°C mit Luft, vorzugsweise mit Mengen von 150 bis 250 Nm³ Luft/metrische Tonne Ausgangsmaterial, geblasen wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsmaterial ein Gemisch aus

a) 60 bis 100 Gewichtsprozent eines aromatischen Extraktes aus einem Mittelost-Rohöl und

b) 40 bis 0 Gewichtsprozent eines Vakuumrückstandes eines Mittelost-Rohöls, vorzugsweise mit einem Anfangssiedepunkt zwischen 300 und 500⁰C bei 760 mm Hg

eingesetzt wird.