DE1920993B2 - Bitumenblasverfahren - Google Patents

Description

leitung und damit einen Wärmeentzug aus dem Blasreaktorinhalt auch dann, wenn die Länge der Blasluftleitung im Blasreaktor verhäLnusmäBig gering ist

Mittels des in der Blasluftleitung gebildeten und in den Blasreaktorinhalt eingeführtes Dampfes können die un Weichbitumen befindlichen niedermolekularen Kohlenwasserstoffe ausgetrieben werden, wodurch srch das Verfahren auch in dieser Hinsicht als besonders vorteilhau erweist Bekanntfich bilden sich beim Bitumeublasverfahren nicht nur die gewünschten hochmolekularen Polymerisationsprodukte (Asphaltene), sondern auch Reaktionsnebenprodukte, wie H2O, CO₂ und niedermolekulare Kohlenwasserstoffe (Blasdestfllate), die nur zum Teil zusammen mit der verbrauchten Abluft entweichen, wobei ein erheblicher Rest im Bitumen verbleibt was sich nicht nur in einer Verlangsamung des Blasprozesses, sondern auch in einer Quafitätsverschlechterung des Endproduktes bemerkbar macht Unter anderem wird durch die besagten Reaktionsnebenprodukte der Flammpunkt erniedrigt bzw. der Gewichtsverlust beim Erhitzen erhöht Der Bedarf an überhitztem Dampf für das Austreiben der unerwünschten Reaktionsnebenprodukte, also für das sogenannte Abstreifen des Reaktionsgutes, beträgt etwa 60 kg pro Tonne dieses Gutes. Dieser Bedarf kann nun beim erfindungsgemäßen Verfahren durch das in der Blasluftleitung verdampfte und in Dampfform dem Blasreaktorinhalt zugeführte Kühlwasser weitaus gedeckt werden, so daß sich die Zuführung von zusätzlichem Ausblasdampf vollkommen erübrigt Der in der Blasluftleitung gebildete Heißdampf übernimmt somit auch die Funktion des Abstreifens, wobei letzteres besonders intensiv erfolgt, zumal beispielsweise bei einem Blasreaktor von 40 Tonnen Fassungsvermögen bis 120 kg Wasser pro Tonne Reaktionsgut in die Blasluftleitung eingebracht werden können. Bei Einsparung des sonst üblichen, zusätzlichen Abstreifdampfes ergibt sich somit bei besonders wirksamer Kühlung auch eine besonders weitgehende Verminderung der niedrigsiedenden öligen Anteile des Reaktionsgutes, was eine Konzentrierung der Asphaltene bedeutet Prüfungen hinsichtlich Flammpunkt und Gewichtsverlust beim Erhitzen ergaben bei einem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren geblasenen Material hervorragend gute Werte.

Mittels des in der Blasluftleitung gebildeten und sodann durch den Reaktorinhalt hindurchgeführten Dampfes kann aber weiterhin auch der Restsauerstoffgehalt der Abluft erniedrigt werden. Bekanntlich neigen bei höheren Restsauerstoffgehalten der Aoluft die in dieser enthaltenen Kohlenwasserstoffdämpfe und Nebel zu Nachreaktionen, was zu unangenehmen Verkokungen des Abluftsystems, ja zu Bränden und Explosionen führen kann. Um diese Gefahren auszuschalten, wurde bisher in den oberhalb des Reaktionsgutes befindlichen Abluftraum zusätzlicher Dampf, und zwar sogenannter Abdeckdampf, eingeblasen, was mit zusätzlichen Kosten verbunden ist und überdies, namentlich bei absatzweisem Betrieb, wegen Kondensatbildung zu einem Oberschäumen des Blasreaktorinhaltes führen kann. Beim erfindungsgemäßen Verfahren erübrigt sich nun auch das zusätzliche Erzeugen und Einbringen von Abdeckdampf, wobei noch der weitere Vorteil gegeben ist, daß sich der durch das Reaktionsgut aufgestiegene, beim Durchgang durch dasselbe weiterhin erhitzte Dampf im Abluftraum besonders gleichmäßig verteilt, da er über der gesamten Oberfläche des Reaktionsgutes austritt, wodurch eine gleichmäßige Erniedrigung des Restsauerstoffgebaltes in allen Bereichen des Abhiftraumes stattfindet Das dem Blasreaktor z-jgeführte, in der Blaslufueitung verdampfte Wasser wird also nicht nur zur Kühlung, sondern darüber hinausgehend auch als Abstreifdampfund überdies auch als Abdeckdampf verwendet und somit in dreifacher Hinsicht ausgenützt

Die Erfindu*g wird anhand der Zeichnung näher erläutert die in schematiscber Weise ein Ausführungsbeispiel einer Verfahrensdurchführung in einer geeigneten Vorrichtung wiedergibt

Mit 1 ist der zylindrische Blasreaktor, mit 2 die vom «beren Teil desselben ausgehende Abluftleitung bezeichnet Im Reaktorboden 3 ist eine Einbringöffnung 4 vorgesehen, durch welche das zu behandelnde Gut also die in Erdölbitumen gewünschter Härte umzuwandelnden weichen Erdöldestillationsrückstände, in den Reaktor eingepumpt werden. Der Abzug des geblasenen Gutes kann durch eine ebenfalls im Reaktorboden 3 vorgesehene Ablauföffnung 5 erfolgen. Mit 6 ist die Blasluftleitung bezeichnet die in einen oberhalb des Blasreaktors angeordneten Luftverteilerring 7 mündet. Von diesem gehen vier die Blasluftleitung A bildende Rohre aus, von denen in der Zeichnung, die einen Längsschnitt durch den Blasreaktor wiedergibt nur drei sichtbar und mit 8 bezeichnet sind. Die parallel geschalteten Rohre 8 durchsetzen die obere Reaktorwand und führen durch den Reaktor zu dem im Bereich des Bodens J desselben angeordneten zylindrischen Gasverteiler 9, gegen dessen Außenwand die Mündungen 8' der Rohre 8 gerichtet sind. Darüber befindet sich die Dispergierturbine 9'. Der Antrieb der letzteren erfolgt durch einen Motor 10, dessen Welle 11 ein Kegelrad 12 aufweist das in ein auf der Turbinenwelle 13 sitzendes Kegelrad 14 eingreift Mit 15 ist das untere, mit 16 das obere Lager der Turbinenwelle 13 bezeichnet

ledern der Rohre 8 ist eine eigene Wasserzuleitung 17 zugeordnet über welche mittels einer Dosierpumpe die zur Tempcraturkonstanthaltung erforderliche Kühlwassermenge einbringbar ist Dabei weisen die Rohre 8 in ihren mit Wasser beschickbaren Teilen 8" einen Gesamtdurchflußquerschnitt auf, der größer als jener der Blasluftleitung 6 ist wodurch die Strömungsgeschwindigkeit der Blasluft herabgesetzt wird. Die Kühlfläche des mit Wasser beschickbaren Teiles 8" der Blasluftleitung A ist durch die Aufteilung des Gesamtdurchflußquerschnittes auf die parallel geschalteten Rohre 8 wesentlich erhöht Die durch diese Rohre gebildete Blasluftleitung weist dabei im Blasreaktor 1 eine zum Verdampfen des gesamten in sie eingebrachten Wassers ausreichende Dimensionierung auf, die unter Berücksichtigung der jeweils gegebenen oder gewünschten Verhältnisse empirisch oder rechnerisch ermittelt werden kann.

Über die Blasluftleitung 6 wird dem Blasreaktor Blasluft mit einer Geschwindigkeit von 40-60 m/sec zugeführt Diese Luft verteilt sich über den Luftverteilerring 7 auf die vier die Blasluftleitung A bildenden Rohre 8, wobei ihre Strömungsgeschwindigkeit auf 5 - 8 m/sec herabgesetzt wird In die Rohre 8 wird dabei über die Wasserzuleitungen 17 Wasser eingespritzt, das von der Blasluft mitgerissen und noch innerhalb der von dem heißen Blasreaktorinhalt umspülten Blasluftleitung zur Gänze verdampft wird. Der' dementsprechende Wärmeentzug aus dem Blasreaktorinhalt ist zufolge der hohen Verdampfungswärme des Wassers beträchtlich,

so daß bei verhältnismäßig geringem Wasserbedarf eine intensive Kühlung des Reaktionsgutes zwecks Konstanthaltung der gewünschten Reaktionstemperatur stattfindet Der gebildete, von der Blasluft mitgenommene Heißdampf dringt zusammen mit der Blasluft über die Rohrmündungen 8' in das Reaktionsgut ein, wird durch den zylindrischen Teil 9 zur Dispergierturbine 9' gelenkt und von dieser, ebenso wie die Luft, in feine Bläschen zerteilt, die durch das Reaktionsgut aufsteigen. Dabei wird der Dampf durch das heiße Reaktionsgut noch weiter überhitzt und bewirkt damit eine besonders intensive Abstreifung, also ein praktisch restloses Ausblasen der unerwünschten, die Qualität des Endproduktes verschlechternden und überdies den Blasprozeß verzögernden Reaktionsnebenprodukte, insbesondere der niedermolekularen Kohlenwasserstoffe. Ein Überschäumen des Reaktors kann nicht stattfinden, da Wasser nur in Dampfform in den Blasreaktorinhalt gelangt Der sodann über die Oberfläche des Reaktionsgutes in weitgehend gleichmäßiger Verteilung austre-

S tende Dampf übernimmt die Funktion des bisher verwendeten Abdeckdampfes, vermindert also den Restsauerstoffgehalt der sich im Abluftraum sammelnden, durch die Abluftleitung 2 abzuführenden Abgase. Da der überhitzte Dampf keinerlei Beimengen flüssigen

Wassers enthält, ist auch hier einem Überschäumen des Blasreaktorinhalts wirksam vorgebeugt

Das in die Rohre 8 eingebrachte Wasser wird also nicht nur zu einer besonders wirksamen Kühlung des Blasreaktorinhaltes, sondern auch zur Abstreifung und

ij darüber hinaus auch zur erforderlichen Behandlung der Abluft verwendet

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Aus der US-Patentschrift 27 38313 ist auch bereits Patentansprüche: ein Verfahren zum Blasen von Bitumen bekannt geworden, bei dian das Sauerstoff enthaltende Gas, das

1. Bitumenblasverfahren, bei welchem der Blasre- für die Oxydation des Bitumens durch das Bitumen aktorinhalt während des Blasprozesses durch Zusatz 5 geblasen wird, zuvor durch einen Brenner zur Steuerung von Wasser zu der über die Blasluftleitung des Sauerstoffgehaltes geführt wird. Das den Brenner zugeführten Blasluft gekühlt wird, dadurch verlassende, erhitzte Gas wild in der Zuführleitung des gekennzeichnet, daß das Wasser bis zu seiner Gaset zu dem Slasreaktor dadurch gekühlt, daß Wasser Verdampfung durch Wärmeentzug im indirekten in das erhitzte Gas eingespritzt wird, das in dem Wärmeaustausch mit dem Blasreaktorinhalt in der io Gasstrom verdampft und diesen dadurch kühlt Das Blasluftleitung gehatten und sodann in Dampfform gekühlte Gas wird sodann zusammen mit dem direkt in den Blasreaktorinhalt eingeführt wird. Wasserdampf in das Bitumen eingeführt Durch die

2. Verfahren naeTi Anspruch 1, dadurch gekenn- Steuerung der Temperatur der in das Bitumen zeichnet, daß die Strömungsgeschwindigkeit der eingeführten Gase kann die Temperatur in dem Blasluft in der Blasluftleitung vor dem Einbringen 15 Bitumen aber nicht wirksam geregelt werden.

des Wassers auf 5 — 8 m pro Sekunde herabgesetzt Gemäß der US-Patentschrift 19 88 766 wurde deshalb

wird. auch bereits versucht, Wasser direkt in das Bitumen im

3. Verfahren nach Anspruch I oder 2, dadurch Blasreaktor einzuführen. Sobald aber das Wasser mit gekennzeichnet daß der in der Blasluftleitung dem heißen Bitumen in Kontakt kommt findet eine gebildete und in das Bitumen eingeführte bzw. durch 20 explosionsartige Verdampfung des Wassers statt was das Bitumen hindurchgeführte Wasserdampf als zu Unregelmäßigkeiten in der Behandlung des Bitumens Abstreif- bzw. als Abdeckdampf im Gasraum über und nicht selten sogar zu einem Überschäumen des dem Bitumen dient Blasreaktorinhaltes führt Letzteres tritt namentlich

dann ein, wenn das Wasser über die Diasluftleitung

25 zugeführt wird und sich an einzelnen Stellen der

Blasluftleitung Wasseransammlungen bilden, die dann plötzlich in das heiße Reaktionsgut eingeblasen werden.

Die Erfindung betrifft ein Bitumenblasverfahren, bei Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein

welchem der Blasreaktorinhalt während des Blaspro- einfaches und wirtschaftliches Verfahren zur Kühlung lesses durch Zusatz von Wasser zu der über die 30 des Reaktorinhaltes mit Wasser bei einem Bitumenblas-Blasluftleitung zugeführten Blasluft gekühlt wird verfahren anzugeben.

Bekanntlich dient das Biturnenblasverfahren zur Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der

Erzeugung von Erdölbitumen beliebiger Härte aus eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch weichen Erdöldestillationsrückstinden also sogenann- gelöst daß das Wasser bis zu seiner Verdampfung durch ten Weichbitumen. 35 Wärmeentzug im indirekten Wärmeaustausch mit dem

Das Verfahren besteht im wesentlichen darin, daß in Blasreaktorinhalt in 1er Blasluftleitung gehalten und das in einen Blasreaktor eingebrachte Weichbitumen sodann in Dampfform direkt in den Blasreaktorinhalt Luft eingeblasen und fein verteilt wird. Die günstigste eingeführt wird

Reaktionstemperatur hängt zwar von der jeweiligen Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird bei Zusammensetzung der eingesetzten Erdöldestilla- 40 der Einführung des Wassers in die Blasluftleitung dem tionsrürkitände ab, beträgt jedoch im allgemeinen etwa Bitumen die Wärmemenge entzogen, die zur Verdamp-250° C Da aber der Blasprozeß exotherm ist bewirkt fung des Wassers erforderlich ist Der entstandene die entstehende Reaktionswärme einen raschen Anstieg Wasserdampf läßt sich sodann problemlos in das der Temperatur des behandelten Gutes, so daß die Bitumen einführen. Es Findet somit kein direkter gewünschte Reaktionstemperatur überschritten wird, 45 Kontakt zwischen heißem Bitumen und in flüssigem was die Qualität des Endproduktes erheblich beein- Zustand befindlichem Wasser statt wodurch eine trächtigt Zu hohe Temperaturen führen zur Bildung von regelmäßige Behandlung des Gutes erzielbar ist, da die Ablagerungen, die bekanntlich unerwünscht sind. Es ist Reaktionstemperatur ohne nennenswerte Schwankundaher notwendig, die Reaktionswärme abzuführen. gen ständig auf der gewünschten Höhe gehalten werden

Gemäß der US-Patentschrift 20 99 434 ist bereits 5° kann, so daß einem Überschäumen des Blasreaktorinvorgeschlagen worden, die in dem Blasreaktor entste- haltes wirksam vorgebeugt ist Die Kühlung ist dabei hende Wärme im indirekten Wärmeaustausch abzufüh äußerst ausgiebig. An keiner Stelle der Blasluftleitung ren, indem in einer Rückführlehmg für das Bitumen wird jedoch die Reaktionstemperatur wesentlich unter oder im Blasreaktor selbst ein Wärmeaustauscher schritten. Der Wärmeübergang durch natürliche Konvorgesehen wird Soll be· diesem Verfahren aber der 55 vektion bleibt erhalten. Das Erfordernis an Kühlmittel Wärmeaustausch mit Hilfe von Wasser durchgeführt ist aber auch äußerst sparsam, da nicht nur der werden, so bedingt dies, daß auf der Kühlwasserseite Wärmeinhalt sondern auch die etwa siebenmal so große sehr hohe Drücke aufrechterhalten werden müssen, um Verdampfungswärme des Wassers zur Kühlung ausgeüberhaupt einen einigermaßen günstigen Wärmeüber- nutzt wird. Ein Ansetzen von Kesselstein an den gang zu erreichen, da die Reaktion in dem Blasreaktor 60 Kühlflächen ist nicht zu befürchten, zumal die im allgemeinen etwa bei einer Temperatur von 250° C innenfläche der Blasluftleitung in der Regel mit Bitumen durchgeführt wird Der Wärmeaustauscher muß deshalb benetzt ist

einem äußerst hohen Druckunterschied standhalten. Es hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen, die

Aufgrund der verhältnismäßig hohen auftretenden Strömungsgeschwindigkeit der Blasluft in der Blasluft-Korrosion besteht trotzdem eine erhöhte Gefahr des 65 leitung vor dem Einbringen des Wassers auf 5 bis 8 m Platzens eines Rohres aufgrund des hohen Überdruckes, pro Sekunde herabzusetzen. Eine solche Luftgeschwinwas in kürzester Zeit zu einem Überschäumen des digkeit gewährleistet eine vollkommene Verdampfung Reaktors und zum Stillsetzen der Anlage führt des mitgerissenen Wassers noch innerhalb der Blasluft-