DE1810875A1

DE1810875A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Blasen von Bitumen

Info

Publication number: DE1810875A1
Application number: DE19681810875
Authority: DE
Inventors: Bernard Bonnet; Andre Chopinet
Original assignee: BP PLC
Current assignee: BP PLC
Priority date: 1967-12-05
Filing date: 1968-11-26
Publication date: 1969-10-16
Also published as: BE724975A; GB1237787A

Description

DR.-ING. VON KREISLER DR.-ING. SCHONWALD DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DIPL-CHEM. ALEK VON KREISLER DIPL-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLOPSCH

Köln i, Deichmannhaus 25. November 1968

Ke/Ax

The British Petroleum Company Limited of Britannic House, Moor Lane, London, E.C.2., England

Verfahren und Vorrichtung zum Blasen von Bitumen

Die Erfindung betrifft ein neues .Verfahren zum Blasen von Bitumen und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens .

Das Blasen von Bitumen ist ein bekanntes Verfahren, bei dem man Sauerstoff, gewöhnlich Luft, durch Bitumen bei einer so hohen Temperatur bläst, dass eine Reaktion stattfindet. Das Blasverfahren kann chargenweise oder kontinuierlich durchgeführt werden. Beim Chargenyerfahren füllt man geschmolzenes Bitumen in ein Reaktionsgefäß und bläst Luft durch den Einsatz, bis das gewünschte Produkt erhalten wird. Dieses Produkt wird dann aus dem Reaktionsgefäß entnommen. Beim kontinuierlichen Verfahren wird frisches Einsatzmaterial kontinuierlich in ein Reaktionsgefäß eingeführt, aus dem gleichzeitig das Produkt kontinuierlich abgezogen wird. Durch das Einsatzmaterial wird kontinuierlich Luft geblasen, um ein Produkt mit den erforderlichen Eigenschaften zu bilden. Es gibt ferner halbkontinuierliche Verfahren, bei denen Ausgangsmaterial von Zeit zu Zeit in das Reaktionsgefäß gegeben und Produktmengen von Zeit zu Zeit abgezogen werden.

Die Kosten, die mit dem Betrieb der Luftkompressoren verbunden sind, stellen einen wichtigen Faktor in den Gesamtkosten des Blasens von Bitumen dar. Es ist daher erwünscht, den Luftbedarf für das Verfahren zu verringern, d.h. den Wirkungsgrad der Sauerstoffausnutzung zu erhöhen.

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Gemäß der Erfindung wird Bitumen geblasen, indem man Material aus der Reaktionszone abzieht, es mit dem zum Blasen verwendeten Gas, z.B. Luft, unter Strömungsbedingungen mischt,■die die Bildung einer Schaumströmung verursachen,und die Schaumströmung in die Reaktionszone zurückführt.

"Schaumströmung" findet statt, wenn ein Gas und eine Flüssigkeit mit genügender linearer Strömungsgeschwindigkeit durch eine Leitung gepumpt werden« Das charakteristische Merkmal besteht darin, daß sowohl das Gas als auch die Flüssigkeit über den gesamten Querschnitt der Leitung verteilt werden, und dass das Gas in Form von kleinen Blasen in der Flüssigkeit mitgerissen wird. Wenn die Flüssigkeitsströmung im Verhältnis zur Gasströmung zu langsam ist, kann "Sprühströmung" stattfinden, bei der Flüssigkeitströpfchen im Gas mitgerissen werden. Wenn die Durchflußmenge der Flüssigkeit zu hoch ist, ist eine unnötig hohe Pumpleistung erforderlich.

Die Bildung der Schaumströmung kann zum Zeitpunkt des Mischens begünstigt werden, indem der Strom einer Phase durch die Strömung der anderen Phase gerichtet wird (während Geschwindigkeitskomponenten in einer gemeinsamen Str8> mungsrichtung gehalten werden). Dies wird zweckmäßig erreicht, indem man die Strömung der einen Komponente, vorzugsweise der Flüssigphase, aus einem Ringraum, der den Strom der anderen Komponente umgibt, einwärts richtet.

Vorzugsweise wird das gesamte zum Blasen verwendete Gas. mit dem vorstehend beschriebenen Kreislaufmaterial gemischt. Jedes Gas, das direkt in die Reaktionszone geblasen wird, trägt nicht zu den Vorteilen der Erfindung bei, so daß der Gesamtluftbedarf steigt.

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Die Arbeitsweise gemäß der Erfindung ist auf alle Blasverfahren zur Bitumenherstellung anwendbar. Wenn jedoch bei einem kontinuierlichen Verfahren gemäß der Erfindung gearbeitet wird« ist es zweckmäßig, aus dem Reaktionsgefäß abgezogenes Produkt als dUcKsMaterial zu verwenden, mit dem das sum Blasen verwendete Gas gemischt wird. In diesem Fall entspricht das Verfahren der Kreislaufführung eines Teils des Produkts und der Vent ischung des im Kreislauf geführten Produkts mit dem zum Blasen verwendeten Gas, bevor es erneut in die Reaktionskammer eingeführt wird.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung. Diese Vorrichtung ist mit einem Kreislaufsystem mit Mischventil, dass das zum Blasen verwendete Gas mit dem Kreislaufmaterial misoht, ausgestattet. Das Kreislaufsystem ist so angesohlossen, daß Material von einer Stelle in der Nähe des Bodens des Reaktlonsgefäßes abgezogen und an einer höher gelegenen Stelle des. Reaktionsgefäßes in das Reaktionsgefäß zurückgeführt wird.

Das Mischventil weist zweckmäßig einen ringförmigen EInfUhrungsteil mit einem Einführungsrohr für die erste Phase auf, das ein EinfUhrungsrohr für die zweite Phase enthält, das sich bis zur Wand des Außenrohres ausweitet. Die sich ausweitende Wand 1st mit einwärts gerichteten Bohrungen versehen, durch/wahrend des Betriebs eine Phase einwärts in die andere Phase gerichtet wird, während eine Geschwindigkeitskomponente in der Strömungsrichtung der Flussigphase gehalten wird. Das EinfUhrungsrohr für die zweite Phase besteht zweckmäßig aus einem zylindrischen Teil, der in einem kegelstumpfförmigen Teil übergeht, in dem sich die Bohrungen befinden. Der kegeistumpfförmige Teil hat vorzugsweise einen Kegelwinkel von 45°.

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Im Betrieb kann Luft entweder die erste Phase und Bitumen die zweite Phase und umgekehrt sein.

Eine Vorrichtung gemäß der Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit den Abbildungen beschrieben.

Figur 1 zeigt schematisch die Blasanlage.

Figur 2 zeigt schematisch.einen Schnitt durch das Mischventil, das zu der in Figur 1 dargestellten Anlage gehört.

Die in Figur 1 dargestellte Bitumenblasanlage besteht aus einem Blasturm 10 mit einer Zuführungsleitung 11 für das Einsatzrnaterial und einer Produktentnahmeleitung 12, die sich in zwei Stränge teilt, nämlich eine Produktaustragleitung 13 und eine Kreislaufleitung 14. Der Kreislauf wird durch eine Umwälzpumpe 15 aufrechterhalten, deren Druckseite an ein Mischventil 16 angeschlossen ist, das außerdem mit einer Luftzuführungsleitung 17 so verbunden ist, daß-während des Betriebs ein Gemisch von Luft und Bitumen gebildet wird, das durch den Gemischeinspritzrost in den Turm zurückgeführt wird. Die gebrauchte Luft sammelt sich am oberen Ende des Turms und wird durch die Gasaustrittsleitung 19 abgeführt.

Das Mischventil (in Figur 1 mit 16 bezeichnet) hat einen ringförmigen Abschnitt und wird durch ein Lufteinführungsrohr 20 gebildet, das in einem Zuführungsrohr 21 für die Flüssigphase angeordnet i£t. A/n Austrittsende ist die Wand des Luftzuführungsrohres 20 bis zur Wand des Zuführungsrohres 21 für die Flüssigphase ausgeweitet. Hierdurch wird ein kegelstumpfförmiger Teil 22 gebildet, der einen Kegelwinkel von weniger als 90° hat. Dieser Teil ist mit Bohrungen 23 versehen, so daß während des Betriebs die Flüssigkeit in den Luftstrom unter Bildung eines Gemisches gerichtet wird."Wie Figur 1 zeigt, ist das Zuführungsrohr 21 für

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BAD ORiGlNAU

die Flüssigphase mit der Druckseite der Umwälzpumpe 15 und das Lufteinführungsrohr 20 mit der Luftzuführungsleitung 17 verbunden. Die Ausgangsseite des Ventils ist mit dem Einspritzrost l8 verbunden. Wenn die nachstehend genannten Mengen durch das Ventil geführt wurden, mischten sich die Luft und das Bitumen unter Bildung einer Schaumströmung, in der die Luft in Form von kleinen Blasen im Bitumen mitgerissen wurde.

Die vorstehend beschriebene Anlage wurde zur Herstellung von 4000 t Bitumen bei einer Tageserzeugung von 1.42 t nach dem Verfahren gemäß der Erfindung verwendet. Die folgenden Drucke wurden im Kreislaufsystem aufrechterhalten:

Druck am Boden des Turms 0,82 Bar

Druckseite der Pumpe 3*3 Bar

Eingang zum Mischventil 2,1 Bar

Ausgang des Mischentils 1,6 Bar

(l Bar entspricht normalem atmosphärischem Druck).

Ein Vergleichsversuch wurde mit dem gleichen Durchsatz und der gleichen Gesamtmenge an eingeblasener Luft durchgeführt, die jedoch ausschließlich durch den Lufteinblaserost 18 zugeführt wurde. Bei diesem Vergleichsversuch mußte Viasserdampf in einer Menge von 0,15 t/Stunde eingeblasen werden. Es wird angenommen, daß die Dampfeinblasung keinen Vorteil"ergeben würde, wenn gemäß-der Erfindung gearbeitet wird, jedoch wurde der Dampf zugeführt, um genau vergleichbare Bedingungen sicher-zu-stellen.

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Erfindung Vergleich

5,9	5,9
62,5	O
O	840
840	0

Arbeitsbedingungen

Einsatzmenge,t/Stunde Kreislaufmenge des Produkts,t/Stunde eingeblasene Luft (direkt), nr/Stunde eingeblasene Luft (als Gemisch),

ITK /Stunde

eingeblasene Dampfmenge , t/Stunde 0,15 0,15

Temperatur des flüssigen Reaktionsteilnehmers ,⁰C

Temperatur des Austrittsgases, ⁰C

Analysenwerte

Penetration des Einsatzmaterials,mm/10 305-360

Penetration des Produkts, mm/10 O2 im Austrittsgas, % N₀ im Austrittsgas, %

270	270
170	170
305-360	305-360
27	32
2,8	4,6
97,1	95,3
176	176
20	32
I56	144
89	82

Sauerstcffausnutzung Sauerstoffzufuhr, rcr/Stunde austretender Sauerstoff, rrr/Stunde Sauerstoffverbrauch, nr/Stunde Wirkungsgrad der Ausnutzung, fo

Bemerkung: Die Luftmengen sind auf 15°C und 76O mm/Hg bezogen.

Durch die Vermischung des Kreislaufmaterials mit Luft gemäß der Erfindung wurde somit die Sauerstoffausnutzung von 82$ auf 89$ erhöht. Dies stellt eine genügende Verbesserung des Wirkungsgrades dar, um die zusätzlichen Kosten der Kreislaufführung auszugleichen. Die Verbesserung des Wirkungsgrades spiegelt sich in der Penetration des Produkts wider. Wenn auf die bekannte Weise gearbeitet

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wurde, hatte das Produkt eine Penetration von J52 mm/10, die gemäß der Erfindung auf 27 mm/10 herabgesetzt wurde. Da in beiden Fällen der Durchsatz und die insgesamt zugefUhrte Luftmenge gleich waren, ist die niedrigere Zahl ein Beweis für einen höheren Umsetzungsgrad.

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Claims

- 8 - ■ " ■ Ansprüche

1.) Verfahren zum Blasen von Bitumen unter Mischen des zum Blasen verwendeten Gases mit aus der Reaktionszone stammendem Kreislaufmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß man unter eine "Schaumströmung" bildenden Strömungsbedingungen mischt und das Gemisch in die Reaktionszone zurückführt.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Gas und Flüssigkeit über den gesamten Leitungsquerschnitt verteilt.

5·) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Geschwindigkeitskomponenten beider Phasen in einer gemeinsamen linearen Strömungsrichtung hält und den Strom der einen Phase durch den Strom der anderen Phase hindurchführt.

4.) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis J, bestehend aus einem Blasturm (10) mit Zu- und Ableitungen (11, 17 und 13, 19) für Gas und Bitumen sowie einer mit einer Umwälzpumpe (15) ausgestatteten Kreislaufleitung (12,14), gekennzeichnet durch ein Mischventil (16), das aus dem Zuleitungsrohr (21) für die Flüssigphase und dem darin angeordneten Gaseinleitungsrohr (20), das sich an seinem Austrittsende bis zur Wand des Rohres (21) zu einem kegelstumpfförmigen und mit Bohrungen (23) versehenen Teil (22) erweitert, besteht.

5.) Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet₅ daß der kegelstumpfförmige Teil (22) einen Kegelwinkel im Be-.. reich zwischen 45° und 90° hat.

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