DE2047617C2 - Bitumenblasverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Bitumenblasverfahren, bei welchem die Blasluft in den Blasreaktorinhalt eingebracht und durch Rühren mittels eines Rührwerks fein verteilt wird.

Ein Verfahren dieser Art ist aus der US-PS 19 88 766 bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren so zu führen, daß bei einer gegebenen konstanten Antriebsleistung des Rührwerks stets eine optimale und gleichbleibende !.umverteilung erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich die Drehzahl des Rührwerks mittels eines Drehmomentwandlers entsp^rechend dem Widerstand des Rührguts derart ändert, daß sie sich bei steigendem Luftgehalt i-rhöht und bei fallendem Luftgehalt verringert.

Mittels drs /wische·, Antri.osinotor und Rührwerk vorgesehenen Drehmoi.ientwandlers paßt sich das Rührwerk in seiner Dreh/a ! selbstständig dem Rohrwiderstand an. Bei konstanter Leistungsaufnahme dreht sich das Rührwerk also bei hohem Rührwider stand langsamer Lnd bei geringer werdendem Rühr widerstand schneller Der Ruhrwiderstand seinerseits ist von der Größe des l.uftgehalles de. Btasreaktonnhalts abhängig und zwar wird er um so kleiner, je großer der Luftgehalt ist. Dieser I uflgchal' nimmt mit zunehmen der Verfahrensdaiior z.i Zi: Beginn eic Verfahrern. wenn also der Widerstand groLi r>l. läuft das Rührwerk langsam. Zu diesen': Zeitpunkt braucni aiich nut eine vergleichsweise geringe Luttmengi /o;ei'! /u werden Mit zunehmendem Luftgehalt wird der Widerstand geringer, wodurch dann das Rührwerk schneller läuft Durch den schnelleren Lauf wird clic dann vorhandene größere Luftmenge in gleichem Maße zerteilt wit vorher die kleinere Luftmenge durch das langsamer laufende RührwerK Dadurch, daß sich das Rührwerk also in seiner Drehzahl dem Widerstand anpaßt, wird ohne jegliche zusätzliche Maßnahmen der Effekt erzielt daß der Grad der Luftzerieilung über die Verfahrensdauer selbsttätig konstant gehalten wird. Die Größe der Luftblasen bleibt daher ebenfalls unter allen Betriebsbedingungen dieselbe, auch wenn die Blasluftmenge variiert wird. Auch eine Änderung der Blasluftmenge verändert nämlich den Rührwiderstand im gewünschten Sinn, so daß das Rührwerk sich auch auf Änderungen der Blasluftmenge einstellt, ohne daß irgendeine Regelung von außen vorgenommen werden müßte. Während der ganzen Verfahrensdauer wird die volle Antriebsleistung des Rührwerks zur Luftzerteilung ausgenützt.

Es ist zwar bei Rührwerken für andere Anwendungszwecke bekannt, zwischen dem Antriebsmotor und dem Ruhrwerk ein Getriebe, gegebenenfalls ein stufenlos verstellbares Getriebe, anzuordnen. Diese Getriebe dienen jedoch dazu, durch Eingriff von außen die Rührwerkdrehzahl zu ändern. Die bekannten Rührwer- > ke passen sich nicht von selbst den Ruhrbedingungen an. Außerdem besteht in keinem bekannten Fall das Problem, die Intensität der Luftzerteilung in einem fließfähigen Medium konstant zu halten Diese bekann ten Rührwerke konnten daher den Geda 'ken nicht

κι nahelegen, durch Anpassung der Drehzah¹ des Ruhrwerks an den Rührwiderstand zugleich den Effekt zu erzielen, daß die Luftzerteilungsleistung sien von selbst an die in dem flüssigen Medium befindliche Luftmenge angleicht.

'-, Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung erläutert. In der Zeichnung sind in den

Fig. 1 und 2 schematische Längsschnitte durch zwei Blasreaktoren dargestellt, in denen das erfindungsgemaße Verfahren ausgeführt werden kann.

In Fig. 1 ist mit 1 ein zylindrischer Blasreaktor, mit 2 eine vom oberen Teil desselben ausgehende Abiuftleitung bezeichnet. Im Reaktorboden 3 ist eine Einbringöffnung 4 vorgesehen, durch welche das zu behandelnde Gut, also die in Erdölbitumen beliebiger Härte umzuwandelnden weichen Erdöldestillationsrückstände, in den Reaktor ei igepumpt werden können. Der Abzug des geblasenen Gutes kann durch eine ebenfalls im Boden 3 vorgesehene Ablauföffnung 5 erfolgen. Mit 6 ist

ίο eine im unteren Teil des Reak'.ors 1 mündende Blasluftzuleitung bezeichnet, über deren Ende 7 sich d:fals Dispergierturbine ausgebildete Rührwerk 8 befindet, das über eine Welle 9 artreibbar ist. Fur den Arvieb ist ein Motor 10 vorgesehen, dessen Welle 11 nr; einem

ü Drehmomentwandler 12 in \ crbir.dung steht Die von diesem ausgehende Weil'. 15 ist mit der Rührwerkswelle 9 über ein Winkelgetriebe 14 verbunden. Der Drehmomentwandler 12 kann in bekannter Weise hydraulisch oder mechanisch wirksam sein Die von der Welle 11

!•ι übertragene Leistung ι-¹ n-ikt^;si.i, t'i.'^h der von de: Mot'<rwelle Il i-'beriraj"¹"'·-" -■■ >^!>i si-:n jedo< , die Drehzahl der WcI'- ! > '.- κρί . h. η urn- Widerstand ändert, der dem Ru!".."*-. " * ■ ■ ,·> /ι. jc; :■,· ;elm: ■ Ci.i· t.r:tgei?engi'-e'/i ά

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Vi en'gegengesetzte Widerstand überwunden werden kann. Wirci nun über die Blasiuf'/'ileitiing β in der, Reaklonnhalt Luft emgi brach·, die sich unterhalb des Ruhrwerkes 8 in graben Blasen verteilt, so bildet sich eine Bitumen-Luft-Dispcrsio·:. deren Dichte o;>, germ

Vi ger als die Dichte uh des iinbegasten Bitumens ist. Dadurch wird dem Rührwerk geringerer Widerstand entgegengesetzt, wodurch sich die Drehzahl des Rührwerkes entsprechend erhöht, und zwar infolge der Wandlung des Drehmoments durch den Drehmoment wandler 12. unter vollkommener Λusnützung der vom Motor aufgenommenen Leistung. Bei geringerer bzw. abgestellter Blasluflzufuhr ist die Drehzahl des Rührwerkes, der höheren Dichte des Bitumens entsprechend, infolge des höheren Widerstandes niedriger, wobei auch dann die vom Antriebsmotor aufgenommene Leistung vollkommen ausgenützt wird.

In F i g. 2 ist der Blasreaktor mit 21, die Blasluftableitung mit 22, der Reaktorboden mit 23, die Einbringöff-

nung mit 24, die Ablauföffnung mit 25, die Blaslufuulei tung mit 26. deren Ende mit 27, der Antriebsmotor mit 30, dessen Welle mit 31, der Drehmomentwandler mi¹ 32, die von diesem ausgehende Welle mit 33, und das Winkelgetriebe mit 34 bezeichnet. An der an das Winkelgetriebe 34 anschließenden Rührwerkswelle 29 sind dabei drei als Dispergierturbinen ausgebildete Rührwerke 28, 28', 28" vorgesehen. Das unterste Rührwerk befindet sich unmittelbar über dem Ende 27 der Blaslufuuleitung 26. In den Reaktor 21 ist dabei ein mit der Rührwerkswelle 29 koaxialer Dreifachtopf 35 eingesetzt, dessen unterster Boden 36 unterhalb des untersten Rührwerkes 28 eine Durchtrittsöffnung 37 aufweist und nach oben trichterförmig zum rotierenden Teil des Rührwerkes 28 verläuft. Zu den rotierenden Teilen der oberhalb des Rührwerkes 28 befindlichen Rührwerke 28', 28" führen die ebenfalls nach oben trichtsrförmig verlaufenden Böden 38', 38" des Dreifachtopfes. Der feste Teil 39 des untersten Rührwerkes 28 ist dabei am Topfboden 36 befestigt, während die festen Teile 39' fczw. 39" der höher liegenden Rührwerke 28' bzw. 28" an dm Böden 38' bzw. 38" angeordnet sind.

Die eingebrachte grobblasige Blasluft wird durch den trichterartigen Boden 36 dem Rührwerk 28 zugeleitet, durch welches sie im Bitumen fein verteilt wird. Die so gebildete Bitumen-Luft-Dispersion steigt infolge der Differenz der spez. Gewichte von luftreichem und luftarmem Biiumen und infolge der Förderwirkung des Rührwerkes im Topf nach oben und gelangt dabei zu dem unterhalb des nächst höherliegenden Ruhrwerkes 28' befindlichen Boden 38'. wo die Luftblasen 'u verhältnismäßig großen Luftsäcken verschmolzen werden, die dann entlang des trichterförmigen Bodens 38' schräg aufwärts gleiten und sich zum Rührwerk 28' walzen, durch welches sie wieder in feine Bläschen zerteilt werden. Gleiches geschieh· auch /wischen dem Rührwerk 28' und dem obersten Rührwerk 28". Die Bitumen-Luft-Dispersion steigt über den Rand 40 des Topfes 35 und scheidet an der Oberfläche des Reaktorinhalts die Luft ab, wodurch wieder luftarmes

-, bzw. luftfreies Bitumen vorliegt, das außerhalb des Topfes 35 im Blasreaktor nach unten strömt, um im unteren Bereich des Reaktors wieder begast zu werden.

Auch bei einer solchen Ausbildung werden durch die

Verwendung des Drehmomentwandlers 32 die schon

κι eingehend dargelegten Vorteile erzielt.

Praktische Versuche haben folgendes ergeben:
Bei einem gemäß F i g. 2 gebauten, jedoch nicht mit einem Drehmomentwandler ausgenisteten Blasreaktor wurden folgende Werte für die Leistungsaufnahme des ι -, Rührwerkes bei einer Drehzahl desselben von 195 Umdr/min bestimmt:

L₁,(Rührbetrieb ohne Blaselufizugabe) 20,1 kW,

L_n, (Betrieb mit Blasluftzugabe) 15,8 kW.

Bei Verwendung eines Drehmome.itwandlers erhöhte sich die Drehzahl des Rührwerkes beim Betrieb mit Blasluftzugabe von 195 Umdr/min auf 209 1 Imdr/min.

Dabei betrug die Leistungsaufnahme des Rührwerkes 20,0 nW. Somit blieb die aufgenommene Leistung nahezu konstant, wogegen ohne Drehmomentwandler 27% der installierter Leistung nicht genützt werden, was sowohl schlechten Wirkungsgrad als auch zu hohe

jit Investitionen bedeutet.

Der gleiche Blasreaktor zeigte beim praktischen Blasebetrieb für Verblasen von Weichbitumen B 200 (Erweichungspunkt Ring und Kugel: 39°C, Penetration bei 25°C: 200 7,o mm), auf ein Hartbitumen BIO

i'i (Erweichungspunkt Ring und Kugel: 85°C. Penetration bei 25°C: 8 7,o mrn) bei einer Reaktionstemperatur von 230°C folgende Ergebnisse:

Verbuch BI.!>Jl	,ι:	ohmoinen	K	.ihr^erh	Ιλ	i.tungs.nitw.	ind Hlasdaucr
Ni;- '/			I	mdr/min	in	kW	in Stunden
ohne	Dr		tvv.,11	Kll„
4·;.ι		|.		15	y,	-1.0
				14	4	4 0

nut i )'■·!! Uli in ι

20'»

Aus diesen Zahlen ist ersichtlich daü eine Steigerung der Luftzufuhr um 120Nm¹⁷Ii (26%. Versuch 2) keinerlei Wirkung auf die Blasdauer hat. Das heißt, daß das Angebot an Stoffaustauschfläche trotz Erhöhung der Blasluftrati. gleich geblieben ist. oder in anderen Worten, daß sich die Luftblasen wesentlich vergrößert haben und sonvt weniger Oberfläche je Volumseinheit aufweisen. Daß die Luftverteilung schlechter geworden ist, geht überdies aus dem Abfall der Leistungsaufnahme des Rührwerkes um 1.4 kW hervor

20.0 V^

Frst mit drr durch den Drehmomentwandler (Ve^rsuch 3) erreichten Erhöhung der Drehzahl von 195 Umdr/min auf 209 Umdr/min. bei einer Leistungsaimahme (20.0 kW), die der Leistungsaufnahme beim Rührbetrieb ohne Blasluftzugabe nahezu gleich ist, konnte die Erhöhung der Blasluftrate von 450NmVh auf 570 Nm Vh ausgenützt werden, was eine Verkürzung der Blasdauei- um eine halbe Stunde, d.i. um 12,5%. ergab.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Bitumenblasverfahren, bei welchem die Blasluft in den Blasreaktorinhalt eingebracht und durch Rühren mittels eines Rührwerks fein verteilt wird, d a durch gekennzeichnet, da3 sich die Drehzahl des Rührwerks mittels eines Drehmomentwandlers entsprechend dem Widerstand des Rührguts derart ändert, daß sie sich bei steigendem Luftgehalt erhöht und bei fallendem Luftgehalt verringert