DE2258133A1 - Asphaltzusammensetzungen und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents
Asphaltzusammensetzungen und verfahren zu ihrer herstellungInfo
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- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
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- C10C3/005—Working-up pitch, asphalt, bitumen by mixing several fractions (also coaltar fractions with petroleum fractions)
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Description
Die Erfindung "bezieht sich auf Asphaltzusammensetzungen,
die für die Verwendung in einem Straßenbelag geeignet sind,
sowie auf ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Es ist bekannt, daß sioh Asphalt aus verschiedenen Fraktionen
zusammensetzt, wie beispielsWeise einer öllöslichen fraktion,
die oft als Petrolenfraktion bezeichnet wird, und einer festen
ölunlöslichen Fraktion,- die man als' Asphaltenfraktion bezeichnet.
Die amerikanische Patentschrift 3 °37 987 beschreibt ein
Verfahren, wie man Asphalt in diese Bestandteile aufspaltet.
Es ist außerdem bekannt, daß Asphalte hergestellt werden können, indem man die Bestandteile eines Asphaltes mit anderen
Asphaltfraktionell mischt, um so den Asphalt neu zu bilden. Die eingangs erwähnte amerikanische Patentschrift sowie die
amerikanische Patentschrift 2 I3I 2o5 und auch die britischen
Patentschriften 99o 953 und 1 216 792 beschreiben derartige
Verfahren. 309823/0774 .,s/2
Postacheckkonto: Hamburg 201220 ·. Bank: Dresdner Bank AG. Eto.-Nr. 3813807
Es wurde nun herausgefunden, daß Asphaltzusammensetzungen, die
sich für die Verwendung in Straßenbelagmaterialien eignen, hergestellt
werden können, wenn man eine flüssige Erdölfraktion mit einer Asphaltenfraktion und entweder einer Propan-ausgefällten
Asphaltfraktion oder einer .Fraktion polarer Aromaten verbindet. Die flüssige Erdölfraktion ist ein Destillat oder ein Ölrückstand
mit einem unteren Siedepunkt oberhalb 315 C· Das flüssige Erdölderivat
kann entweder direkt mit diesen beiden Fraktionen verbunden werden oder zunächst mit einer und dann mit der anderen der
oben genannten Fraktionen.
Die durch dieses neue und überraashende Verfahren hergestellten
Zusammensetzungen zeigen eine Viskosität, eine Temperaturempfindlichkeit
und Dehnungseigenschaften, die sowohl sehr erstrebenswert als auch unerwartet sind.
Außerdem gestattet dieses erfindungsgemäße Verfahren eine maximale
Ausnutzung der Asphaltenfraktionen, die andererseits für die Verwendung in einem Straßenbelag nicht geeignet wären.
Asphaltene sind hocharomatische Bestandteile mit einem hohen Molekulargewicht, die in den meisten Rohölrückständen und natürlichen
Asphalten enthalten sind, und zwar im besonderen in denjenigen, die als Asphalt-tragende Rückstände bekannt sind. Typische
Eigenschaften dieser Materialien sind ebenfalls bekannt, beispielsweise durch die amerikanische tatentschrift 3 o93 573·
309823/0774
Die erfindungsgemäß verwendeten Asphaltene werden im allgemeinen
isoliert, indem man einen Asphalt-tragenden Rückstand mit einem Ausf ällungs-Läsungsmittelj-üblicherweise einem f lüsägen. Paraffin
mit 5 bis 9 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise in einem Volumenverhältnis
von mindestens 4- Teilen des Ausfällungs-Lösungsmittels pro Teil des Rückstandes, zusammenbringt. Das Ausfällungsmittel
bewirkt, daß die Asphaltenfraktion als festes Material ausgefällt
wird, das anschließend durch Filtration, Zentrifugieren oder ein anderes Verfahren abgetrennt werden kann. Eine eingehende Beschreibung
eines Verfahrens zur Rückgewinnung von Asphaltenen wird in der.oben erwähnten amerikanischen Patentschrift
5 o87 887 erläutert. Die Asphaltene gemäß der Erfindung sind
dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen kein Petrolen, d.h. eine in aliphatischem Kohlenwasserstoff lösliche Komponente
aufweisen. ' -
Nach einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung erhält man Asphaltene, indem man einen Rückstand mit mindestens 4- Volumen-Teilen von normalem Heptan zusammenbringt und den unlöslichen
Teil abtrennt. Der unlösliche Teil wird als Heptan-ausge^' fällte Asphaltene bezeichnet.
Die Asphaltene, die erfindungsgemäß geeignet sind, besitzen Er-, weichungspunkte nach ASTM D-36-7o„oberhalb etwa 14-80O, vorzugsweise
oberhalb 1720G bzw. oberhalb 23.2°0., oder, haben Oapillarr
ohr Schmelzpunkte, die oberhalb von 14-8 G und vorzugsweise
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oberhalb von 2o4°C liegen.
Ein anderer Bestandteil, der in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
Verwendung findet, ist Propan-ausgefällter Asphalt,den
man durch Ausfällung des Asphaltes aus einem Rückstand mit flüssigem Propan erhält, wobei das Volumen des Propans im allgemeinen mindestens das Zweifache desjenigen des Rückstandes ausmacht.
Propan-ausgefällten Asphalt erhält man oft als Nebenprodukt eines Propanentasphaltierungsverfahrens. Ein derartiges
Verfahren betrifft die Ausfällung eines Asphaltes aus einem Rückstandsmaterial durch die Behandlung mit Propan unter kontrollierten
Bedingungen. Die Verfahren, mittels welcher man die Propaiiausgefällten
Asphalte, die für die Erfindung geeignet sind, erhält, sind hinlänglich bekannt. Hierzu wird beispielsweise auf
die eingehende Beschreibung in "Petroleum Refining With Chemicals", V.A. Kalichevsky und K.A. Kobe, Elsevier Publishing
Go., New York, 1956, Seiten 382 bis 396, verwiesen.
Die Propan-ausgefällten Asphalte, die für die Erfindung geeignet sind, sind gekennzeichnet durch eine ASTM D-5-65-Penetration
bei 25°C von O bis 5o» vorzugsweise von O bis 25 und am
stärksten bevorzugt von O bis 10 Zentelmillimeter, und einen
Erweichungspunkt von etwa 38 bis 122°0, vorzugsweise etwa
65 bis 1o7°0 und am stärksten bevorzugt von etwa 71 bis 1o4°C.
Die Rohmaterialien, von denen die oben erwähnten Asphaltene und Propan-ausgefällten Asphaltfraktionen abgetrennt werden
können, umfassen u.a. Lagunillas-, Tia «Juana-, Boscan—, Aramco-,
Talco-, Kuwait-, Oregon Basin-, Lloydminister-, Santa Maria-,
Kern River-, Eucuta, Redwater-, West Texas- sowie Smackover-
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Rohöle -und ähnliche. Die Asphältene -und die Propan-ausgefällten
Asphalte, die erfindungsgemäß verwendet werden, können von
den gleichen oder verschiedenen Rohmaterialien abgeleitet
werden.
Anstelle des Propan-ausgefällten Asphaltes kann man auch eine polare aromatische Fraktion verwenden, die man aus Erdölasphalt
erhält, die beispielsweise in "Analytical Ghemistry",41,Seite
576 (1.969), beschrieben ist. Derartige polare Aromaten werden
mit Paraffin-liaphthen-Aromaten in Vielring-Strukturen sowie
Schwefel, Sauerstoff und Stickstoff enthaltenden Komponenten mit einem typischen durchschnittlichen Molekulargewicht von
9oo bis 13oo (Dampfdruck-Osmometrie-Verfahren unter Verwendung
von Benzol) gemischt, wobei die Kohlenstoffatome in den
aromatischen Ringen mit einem Prozentsatz von 35 bis 5o% vorhanden
sind. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verwendet man ein Asphaltenkonzentrat, das man erhält, indem man Asphaltrückstände
mit .n-Pentan ausfällt, um sowohl die Asphältene als
auch die polar-aromatischen Bestandteile bereitzustellen. Ein derartiges Konzentrat kann bis zu 5P Gew.-% polare Aromaten
mit mindestens 5o Gew.-% Asphaltenen enthalten. Ein bevorzugtes
Asphaltenkonzentrat enthält 2o bis 45 Gew.-% polare Aromaten
und ^ bis 80 Gew.~% Asphältene. ·
Ein anderes Verfahren, nach welchem man die polaren Aromaten erhält, befasst sich zunächst mit der Entasphaltierung eines
Erdölrückstandes zur Bildung von Asphalten- und Petrolenfraktionen, worauf durch wiederholte Extraktion einer sich ergebenden
Petrolenfraktion unter nachfolgender Behandlung mit Abtrennlösungsmitteln,
wie beispielsweise Butan, Propan, Methan,
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Aceton, Methylethylketon usw. oder Mischungen davon, ein polares
Aromatkonzentrat als Raffinat übrig bleibt.
In den letzten Jahren haben die Anforderungen an schwere Heizöle
mit einem niedrigen Schwefelgehalt eine Veränderung der Herstellungsverfahren erforderlich gemacht, und zwar im besonderen
insoweit, als Rohöle mit niedriger Dichte und hohem Schwefelgehalt betroffen sind. Wenn derartige Hohöle verwendet
werden, enthält das daraus hergestellte schwere Heizöl üblicherweise Schwefel im Bereich von 2 bis 3% oder mehr, während die
gegenwärtigen Vorschriften häufig den Schwefelgehalt auf höchstens
o,3 bis 2,o% beschranken. Um diese Heizöle mit niedrigem
Schwefelgehalt herzustellen, wird es nun bevorzugt, die schweren
Gasölfraktionen zu Vakuum-ctestiHieren, die darauf zu einem niedrigen
Schwefelgehalt wasserentschwefelt werden, worauf Rückstände
mit einem hohen Schwefelgehalt beigemischt werden, um den gewünschten
Schwefelgehalt einzustellen. Dieses Verfahren gestattet die Herstellung von Brennstoffen mit jedem beliebigen
Schwefelgehalt zwischen o,3 und 2,o%. Dieses Verfahren jedoch liefert einen Überschuss an schweren Rückständen mit hohem
Schwefelgehalt.
Ein Verfahren, um die schweren Rückstände mit einem hohen Schwefelgehalt wirtschaftlich auszunutzen, besteht darin, sie
einer Deasphaltierung mit einem flüssigen Paraffin mit 5 bis 9
Kohlenstoffatomen, vorzugsweise Heptan, zu unterwerfen, um eine Asphaltenfraktion und einen Petrolenextrakt zu erhalten. Das Lösungsmittel
wird dann aus dem Petrolen entfernt und die Petrolenfraktion wird über einem Katalysator, wie z.B. Kobaltmolybdat
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auf einem Träger wasserentschwefelt·, und zwar unter Bedingungen,
die allgemein für Gasöle eingesetzt werden und beispielsweise in der amerikanischen Patentschrift 3 531 398 beschrieben werden,
wobei !Temperaturen von 315 bis 455°0, Drucke von 21 bis 7okg/cm ,
ein Beschickungsverhältnis 'Gewicht pro Stunde pro Gewicht des
Katalysators von o,1 : 1 bis 1o : 1 und eine Wasserstoffzufuhrrate
von 122 bis 244o Im pro m3 Beschickung angewandt .werden.
Die sich ergebendenPetrblene mit einem niedrigen Schwefelgehalt
können als schwere Heizöle oder als Bestandteile für schwere Heiz-Ölmischungen verwendet werden» Das Asphaltenkonzentrat, das durch
den Entasphaltierungsschritt abgetrennt wurde, enthält Metalle und Schwefel, die die Wasserentschwefelungskatalysatoren vergiften wurden, weshalb dieses Konzentrat nicht in der Beschickung
für den Wasserentsehwefelungss'chritt eingesetzt wird. Stattdessen
kann dieses Asphaltenkonzentrat, das polare Aromaten enthält,
für die Herstellung von Asphaltmischungen verwendet werden, die sich - wie oben erwähnt - für einen Straßenbelag eignen.
Bei der dritten Komponente, die dn den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
verwendet wird, handelt es sich um ein flüssiges Erdölderivate mit einem Fließpunkt bei etwa -^23»4- bis 5^»5°O
(ASTM D-97) und einem auf den Atmosphärendruck bezogenen unteren
Siedepunkt von etwa 315°G oder höher (ASTM D-II60). Derartige
Fraktionen, wie Gasöle, schwere Destillate, Schmierölextrakte
oder entasphaltierte Rückstandsöle, können eingesetzt werden.
Diese können mittels bekannter Verfahren sowohl aus den oben erwähnten fiohÖlen hergestellt werden sowie auch aus anderen Eoh-
. ♦ ./8
3 0 9 8 2 3/0774
ölen, die die so gekennzeichneten Fraktionen ergeben.
Als Destillatöle, die erfindungsgemäß in der Praxis "bevorzugt
eingesetzt werden, kommen Vakuum-Gasöle in Frage, die einen
Siedepunkt im Bereich von 315 bis 65o°C, vorzugsweise etwa
35o bis 54o°C oder noch besser e,twa 427 bis 48o°C haben (jeweils auf den Atmosphärendruck bezogen).
Siedepunkt im Bereich von 315 bis 65o°C, vorzugsweise etwa
35o bis 54o°C oder noch besser e,twa 427 bis 48o°C haben (jeweils auf den Atmosphärendruck bezogen).
Unter den Rückstandsölen, die vorzugsweise nach der Erfindung
eingesetzt werden, befinden sich solche mit einem unteren Siedepunkt oberhalb 315°C, vorzugsweise 35o°C und am meisten bevorzugt
427°C (jeweils auf den Atmosphärendruck bezogen). Die erfindungsgemäß in der Praxis verwendeten Rückstandsöle haben
im allgemeinen einen Heptan-ausfällbaren Asphaltengehalt von
mindestens 3 Gew.-%, gemessen vom Institute of Petroleum (Großbritannien), Methode IP 143/57.
mindestens 3 Gew.-%, gemessen vom Institute of Petroleum (Großbritannien), Methode IP 143/57.
Außerdem befinden sich unter den erfindungsgemäß in der Praxis verwendbaren flüssigen Erdölderivaten Rohölrückstände, und zwar
im besonderen solche Rückstände, die nicht durch übliche
Destillationsverfahren allein reduziert werden können, so daß sie Asphalte ergeben, die in zufriedenstellender Weise für den Straßenbelag einsetzbar sind. Unter diesen Rohölrückständen befinden sich auch jene, die man von PemMna-, leichten Sour Blend- und leichten arabischen Rohölen erhält.
Destillationsverfahren allein reduziert werden können, so daß sie Asphalte ergeben, die in zufriedenstellender Weise für den Straßenbelag einsetzbar sind. Unter diesen Rohölrückständen befinden sich auch jene, die man von PemMna-, leichten Sour Blend- und leichten arabischen Rohölen erhält.
Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße flüssige Erdölderivat
gekennzeichnet durch einen hohen unteren Siedepunkt, wie oben Erwähnt wurde, einen verhältnismäßig hohen Flammpunkt (doM- 0
gekennzeichnet durch einen hohen unteren Siedepunkt, wie oben Erwähnt wurde, einen verhältnismäßig hohen Flammpunkt (doM- 0
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oder höher) sowie eine Viskosität, die sich für ein Mischen
eignet, z.B. Jo "bis 4ooo SUS£155°C, vorzugsweise 5o-5ooSUSc-99°C
(ASTM D-455).
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen enthalten die oben beschriebenen
Bestandteile in den folgenden Prozentsätzen (alle Prozentzahlen und Teile in der vorliegenden Anmeldung sind auf
das Gewicht bezogen, wenn nichts anderes angegeben wird) :
Zusammens etzung
erfindungs-
gemäßer
Bereich
bevorzugter Bereich
am stärksten bevorzugter Bereich (%)■
Asphaltene' ^ - ^o
Propan-ausgefällter
Asphalt oder polare 1o- 5o Aromaten
Erdölderivate Ίο- 75
1o -
2o - 65
1q - 25
15 - 3o
25 - 55
Da sich die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen für die Verwendung
in Straßenbelagmaterialien eignen,' sind die Zusammensetzungen
auch homogen, wie durch den Oliensis-Punkt-Test .bestimmt
wurde (AASHO-Bestimmungstest T-1o2-57). Diese Untersuchungsmethode ist den Fachleuten wohlbekannt und ist von vielen Strassenbauorganisationen
als Maßstab für Straßenbelag-Asphalt gesetzt worden (siehe auch beispielsweise die amerikanische Patentschrift
3 54-0 9o6, Spalte 1, Zeilen 38 bis 42).
.«»/ίο
309823/077A
Die oben beschriebenen Bestandteile werden miteinander vermischt oder verbunden, und zwar mittels Verfahren und Vorrichtungen,
wie beispielsweise von einer Pumpe in Bewegung gehaltene Kreislaufsysteme, lankrührer, In-Iine-Mischer und dergleichen,
die den Fachleuten wohlbekannt sind.
Es ist auch möglich, die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
herzustellen, indem man Propan-ausgefällten Asphalt und Asphaltene oder das Konzentrat aus Asphaltenen und polaren Aromaten
dem normalen Rückstand von der Destillation eines Rohöls hinzufügt, worauf die Rohölrückstandsmischung erneut destilliert
wird, wodurch man einen Asphalt erhält, der sich für den Straßenbelag eignet. Ein derartiges Vorgehen ist besonders
erwünscht, wenn es sich bei dem Rohöl um ein solches handelt, das keim Asphalt durch direkte Destillation ergibt, der sich
für den Straßenbelag eignet.
Es ist weiterhin auch möglich, den Propan-ausgefällten Asphalt und/oder Asphaltene oder das Konzentrat aus Asphalten und polaren.
Aromaten mit einem Erdöldestillat zu mischen, das üblicherweise in dem Verfahrensstrom einer Raffinerie vorhanden ist, wie beispielsweise
Kerosen, wodurch die Behandlung erleichtert wird, während man anschließend diese Mischungen mit den anderen Bestandteilen
kombiniert. Diese Kombination kann dann destilliert werden, um die Rückgewinnung des Erdöl —Destillates zu
ermöglichen, und als Rückstand die erfindungsgemäße Asphaltzusammensetzung herzustellen.
.../11
309823/0774
-rr-
Die Eigenschaften, die eine Asphaltzusammensetaung haben muss,
,um für einen Straßenbelag geeignet zu sein, sin den Fachleuten
bekannt. Einige dieser Eigenschaften und die Bestimmungsmethoden, die einen für den Straßenbelag geeigneten Asphalt charakterisieren,
sind in derTabelle I zusammengefasst.
■ · Tabelle I
Eigenschaften von Asphaltzusammensetzungen, die für die Verwendung im Straßenbelag
geeignet sind
Eigenschaft | Analytisches Messverfahren |
Bereich |
Penetration bei 25 C in Dezimillimetern |
ASTM D-5-65 | 30-300 |
Penetrationsverhältnis | — | 2o-6o |
0:25°C)x1oo | ||
Erwei chungspunkt | ASTM D-36-7ο | 95-135 |
Absolute Viskosität bei '- Poise |
600C, ASTM D-2171 | 35o-9ooo |
Dehnung bei 25°G, cm | ASTM D-113 | I0-I00+ |
Dehnung bei 4-0G, cm | ASTM D-113 | 0-100- |
Oliensis-Punkt-Test | AASHO T-102-57 | negativ |
Wie aus den hier aufgeführten Eigenschaften ersichtlich ist,
besitzen die erfinaungsgemäßen Zusammensetzungen Eigenschaften,
die in diese Bereiche fallen.
.../12
30 98 23 /077U
ti
Die erfindungsgemäßen Asphaltzusammensetzungen sind insofern besonders vorteilhaft, als sie einen höheren Betrag an Heptanausfällbaren
Asphaltenen aufweisen als im allgemeinen in Asphalten vorhanden sind, die durch herkömmliche Destillationsverfahren und/oder Prop anausiSL lung hergestellt werden. Derart
hohe Heptan-ausfällbare Asphaltengehalte sind besonders wünschenswert,
da sie die Viskosität und die Temperaturempfindlichkeit
der Asphaltzusammensetzung erhöhen.
Gleichzeitig bietet dieses erfindungsgemäße Merkmal noch wirtschaftliche
Vorteile, da Heptan-ausgefällte Asphaltene normalerweise Brennstoffen von niedrigem Wert hinzugefügt werden, während
wenn sie Asphaltzusammensetzungen, die sich für den Straßenbelag eignen, beigegeben werden, ihr Wert in starkem
Maße erhöht wird.
Der Heptan-ausgefällte Asphaltengehalt der erfindungsgemäßen
Asphaltzusammensetzungen liegt im Bereich von 15 bis 55 % und
vorzugsweise zwischen 15 und 4o % der Zusammensetzung. Dieser
Gehalt kann durch das Institute of Petroleum (Großbritannien), Methode IP 145/57 , gemessen werden.
B ei spiele Verfahren zur Herstellung von Heptan-ausgefällten Asphaltenen
Die in den folgenden Beispielen verwendeten Heptan-ausgefällten Asphaltene wurden durch das folgende allgemeine Verfahren erhalten
:
(a) Ein Rückstand wurde erhitzt und unter Kühren bei einer
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iDemperatur von etwa 940G mit 5 ml n-Heptan pro g Rückstand
mindestens 15 Minuten lang gerührt;
(b) die Mischung wurde etwa 1 Stunde lang bei etwa 210G aufbewahrt
und dann durch ein wnatman-Ur.1 -S1IIter filtriert;
(c) der Rückstand der Asphaltene auf dem Papier wurde mit n-Heptan bei etwa 38 bis 4-90O gewaschens bis das Filtrat
farblos war;
(d) die Asphaltene wurden dann mit einem zweiten leil von
n-Heptan (etwa 5 ml pro g) gemischt und unter Rühren auf etwa
94-0O erwärmt, während sie wie in den Schritten (b) und (c) gefiltert
und gewaschen wurden;
(e) die Asphaltene wurden' in einer Stickstoffatmosphäre getrocknet
.
Die in den nachfolgenden Beispielen verwendeten Propan-ausgefällten
Asphalte erhielt man nach wohlbekannten Verfahren, wie nachstehend angegeben.
36% Propan-ausgefällter Asphalt (mit einem Erweichungspunkt von 1oo°0 und einer Penetration von 9 bei 250G) und 2o%
Heptan-ausgefällte Asphaltene, wobei beide Materialien aus einem Lagunillas-Rohöl hergestellt waren, ttfurden mit 44·%
Yakuum-Gasöl mit einem Siedepunkt, bezogen auf den atmosphärischen
Druck, von 4-27 bis 4-8o°C vermischt.
23% Propan-ausgefällter Asphalt und 29% Heptan-ausgefällte
.../14
309823/0774
Asphaltene, beide gemäß Beispiel 1, wurden mit 4-8% des in
Beispiel 1 verwendeten Vakuum-Gasöles vermischt.
24·% Propan-ausgefällter Asphalt und 32% Heptan-ausgefällte
Asphaltene, beide gemäß Beispiel 1, wurden mit 4-4-% des in
Beispiel 1 verwendeten Vakuum-Gasöles vermischt.
Die Eigenschaften der Zusammensetzungen, die sich aus den
Beispielen 1 bis 3 ergeben, werden in Tabelle II mit einem
typischen Asphalt (Vergleich A), der durch einfache Destillation und Propanentasphaltierung von Laguni11as-Rohöl hergestellt
war, verglühen. Die Eigenschaften des Asphaltes zeigen, daß
er für die Verwendung in einem Straßenbelag geeignet ist.
.../15
309823/077/,
Beispiel Beispiel Beispiel 1 2
vergleich A (Lagunillas-Asphalt)
Analytische ■ Methode
-o,
Penetration bei 25 G in Dezimiliimetern
82
Penetrationsverhältnis
56
46
9o 35
ASTM D-5-65
Erwei chungspunkt, G | 49 | 45 | 52 | 46 | ASTM D-36-70 | - | & | 2258' |
Viskosität bei 6o°C, Poise |
• 3295 | 2645 | 7170 | 185o | ASTM D-217'1 | ι. .!»Α CO ■- co |
||
Dehnung bei 25°G, cm Dehnung bei 40G, cm |
I00+ 5 |
I00+ 6 |
I00+ 1 |
I00+ 5 |
ASTM D-113 ASTM D-113 |
|||
Hep t an- au s f ällb ar e Asphaltene in % |
28 | '34 | 37 | 13 | IP-143/57 | |||
Wie sich aus der Tabelle II ergibt, haben die erfindungsgemäßen
Zusammensetzungen (Beispiele 1 bis 3) deutlich höhere Heptanausfällbare
Asphalten-Gehalte und deutlich höhere absolute Viskositäten bei 6o C als der Asphalt, der mittels herkömmlicher
Verfahren hergestellt worden ist (Vergleich A). Wie weiter oben bereits erwähnt ist, ist es erstrebenswert, den Asphalt en-Gehalt
einer Asphaltzusammensetzung zu erhöhen, da Asphaltene im allgemeinen in einem Übermaße vorhanden sind und als Brennstoffe
mit einem niedrigen Verkaufswert verarbeitet werden müssen. Außerdem führt der erhöhte Heptan-ausfällbare Gehalt einer
Asphaltzusammensetzung sowohl zu einer höheren Viskosität bei Go0C als auch zu einer verbesserten Temperaturempfindlichkeit,
wie durch die höheren Penetrationsverhältnisse wiedergegeben wird.
Propan-ausgefällter Asphalt (mit einem Erweichungspunkt von
74-0C und einer Penetration bei 25°C von $ Dezimillimetern), der
aus West Texas-Rohöl en hergestellt war,wurde mit Kerosen gemischt,
um den Transport zu erleichtern. Diese Lösung I enthielt ^oio
Propan-ausgefällten Asphalt. Die Lösung II wurde hergestellt,indem
man Heptan-ausgefällte Asphaltene (die ebenfalls von West
Texas-Rohölen stammten) mit Kerosen vermischte und auf 145 bis
2o4°C erhitzte. Die Lösung II enthielt 34% Asphaltene. Dann
wurden 19,5 Teile der Lösung I und 24,ο Teile der Lösung II
gemischt mit 57,5 Teilen eines einfachen Lagunillas-Rückstands mit einem Destillationspunkt von 35o°C (auf den
Atmosphärendruck bezogene Dampftemperatur und einem Heptan-
.../17 309823/077/.
ausfällbaren Asphaltengehalt von 11,5%)· Diese Mischung wurde
daraufhin destilliert bis zu einem Destillationspunkt von 4oo°C (auf den Atmosphärendruck bezogene Dampftemperatur),
um die flüchtigen Bestandteile, zu entfernen und eine Asphaltzusammensetzung
zu erzeugen, deren Eigenschaften nachfolgend in !Tabelle III zusammengefasst sind.
Die im Beispiel 4 beschriebenen Bestandteile wurden in den
folgenden Proportionen miteinander vermischt : lösung I 15,2%, lösung II 4o,3%, lagunillas-Bückstand 44-,5%· Die Mischung wurde
daraufhin destilliert bis zu einem Destillationspunkt yon 3960C
(auf den Atmosphärendruck bezogene Dampftemperatur), um die flüchtigen Bestandteile zu entfernen und eine Asphaltzusammensetzung
herzustellen, deren Eigenschaften nachfolgend beschrieben
sind.
Die lösung II gemäß Beispiel 4 wurde mit einem Propan-ausgefällten
Asphalt (mit einer Penetration von 18 Dezimillimetern bei 25°ö)>
der aus. einem Sedwater Alberta-Eohöl hergestellt war,und
Vakuumgasöl mit einem auf den Atmosphärendruck bezogenen Siedebereich
von 399 bis 533°C in den folgenden Proportionen zusammengebracht
: lösungn£0,8%, Propan-ausgefällter Asphalt 41,7%,
Vakuumgasöl 37*5%* Diese Mischung wurde daraufhin Vakuumdestilliert
bis zu einem Destillationspunkt von 4o5°G (auf den Atmosphärendruck bezogene Dampftemperatur), worauf man eine
..,/18
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Asphaltzusammensetzung erhielt, deren Eigenschaften nachfolgend
beschrieben sind.
Vergleich B wurde hergestellt, indem man 71,3% des Rückstandes
gemäß Beispiel 4 mit 28,8% von Propan-ausgefälltem Asphalt gemäß
Beispiel 4 vermischte.
Vergleich C wurde hergestellt, indem man 78% des Redwater-Propanausgefällten
Asphaltes gemäß Beispiel 6 mit 22 % des Vakuumgasöles gemäß Beispiel 6 vermischte. Die Vergleichmaterialien B und
C weisen jeweils einen wesentlichen erfindungsgemäßen Verfahrensschritt nicht auf, indem nämlich keine Heptan-ausgefällte
Asphaltenfraktion mit den anderen/Bestandteilen vermischt wurde.
beiden
4 5 6
Vergleichsmaterialien B C
AsphaltZusammensetzung
in %
in %
Laguni11as-Hückstand | 73,5 | 66,6 | 2o,8 | 71,2 | 78 |
Propylen-ausgefällter Asphalt |
16,5 | 14,1 | 41,7 | 28,8 | 22 |
Asphaltene | 1o,o | 19,3 | 37,5 | ||
Redwater-Propylen-aus- gefällter Asphalt |
|||||
Vakuumgasöl | |||||
309823/0774
(JTortsetzung Tabelle III von Seite 18)
Eigenschaften des Asphaltes
Penetration bei 25 G,Dezimillimeter 9o 9o Penetrationsverhältnis (4 : 250G) x1oo 43 48 |
I00+ | 100+ | 9o 47 |
9o 3.2 |
9o ■22 |
Dehnung bei 25°, cm | 228o | 3050 | 100+ | 100+ | Ίσο+ |
Absolute Viskosität bei 6o°.C, Poise |
(interpoliert auf Penetration | 9o) | 1500 | 725 | |
Wie sich durch einen Vergleich der absoluten Viskositäten bei
6o C der Beispiele 4,5 und. 6 mit denen der Vergleichsmateri'alien
B und G ergibt, besitzen die Zusammensetzungen eines jeden der Beispiele eine viel höhere, d.h. erstrebenswertere Viskosität.
Die Penetrationsverhältnisse der Beispiele 4-, 5 und 6 sind ebens-o
erstrebenswert höher als die der Vergleichsmaterialien B und G, wodurch wiederum eine verbesserte Temperaturempfindlichkeit
wiedergespiegelt wird. Das bedeutet, daß die Asphaltzusammensetzungen bei höheren Temperaturen weniger flüssig und bei niedrigen
Temperaturen weniger brüchig werden, was beträchtliche Vorteile bei deren Einsatz in derPraxis mit sich bringt.
Ein Tia-Juana-Medium-Asphaltenkonzentrat mit einem Gehalt von
64 Gew.-% Asphaltenen und 36 Gew.-% polarer-Aromaten, die man durch
n-Pentan-Ausfällung von Ti-a Juana-Hückstand erhielt, wurden
jeweils mit einem entasphaltierten Öl und einem Vakuumgasöl
vermischt, wie in Tabelle IV dargestellt ist. Die Eigenschaften der sich ergebenden Mischungen und die eines einfach .../2.0
309823/077V
-2ο-
reduzierten Asphaltes sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt.
Mischung von Tia-Juana-Medium-Asphaltenkonzentrat zur Herstellung von Straßenbelagasphalt
Tia-Juana-Asphaltenkonzentrat ^ 26
Tia Juana entasphaltiertes Öl y^
Tia Juana-Vakuumgasöl 427-4820C 58
Tia Juana einfach reduziert 1oo
Penetration @ 25°G 9o 9o 91
Penetrationsverhältnis (4:25 G) Absolute Viskosität @ 6o C
Viskosität SFS@135°G Dehnung@ 40G (5 cm/Min.)
01iensis-Punkt
Die Ergebnisse, die an einem Iran-Asphaltenkonzentrat ermittelt
wurden, sind in der nachfolgenden Tabelle V zusammengestellt.
61 | 33 | 32 |
33oo | 18oo | 18o7 |
2o5 | 174 | 19o |
nega tiv |
nega tiv |
6,5 nega tiv |
.../21
309823/0774
Iabelle V
Mis drang von schwerem Iran(G-ach Saran)-Asphaltenkonzentrat
zur Herstellung von Straßenbelagasphalt
Gach Saran-Asphaltenkonzentrat 44 17
Gach Saran entasphaltiertes Öl — 83
Vakuumgasöl 427-4820C . 56
Physikalische Eigenschaften Penetration® 25°C Penetrationsverhältnis (4:25°C)
Absolute Viskosität @ 600C Viskosität Si1S@135°O
Dehnung@4°C (5 cm/Min.) Oli ens is-Punkt
9o | 9o |
47 | 22 |
22oo | 116o |
I60 | 132 |
7 | ■ ■- -. — |
negativ | negat |
.../22 309823/0774
Claims (1)
- PatentansprücheAsphaltzusammensetzung, die für die Verwendung in einem Straßenbelag geeignet ist, gekennzeichnetdurch die Vermischung von(a) etwa 5 bis 4o Teilen von Asphaltenen mit einem Erweichungspunkt, der höher als 14-9 G liegt und die im wesentlichen keinen Petrolenbestandteil aufweisen;(b) etwa 1o bis 5o Teilen Propah-ausgefällten Asphaltes mit einer Penetration bei 25°C von 0 bis 5o Dezimillimetern oder polarer Aromaten und(c) etwa 1o bis 75 Teilen mindestens eines Erdölderivates mit einem auf den Atmosphärendruck, bezogenen unteren Siedepunkt von etwa 3^5°0 oder höher, das aus einem Destillatöl mit einem Siedepunkt zwischen 3^5 und 65o C oder einem Hiickstandsöl mit einem Heptan-ausfällbaren Asphaltengehalt von mindestens 3 Gew.-% besteht.Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Erdölderivat in einer Menge von 2o bis 55 % vorliegt.Zusammensetzung nach den Ansprüchen.1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Asphaltene aus einem Rückst ancjmit normalem Heptan ausgefällt sind..../23309823/07744. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß etwa 1o "bis 25 Teile der Asphaltene Verwendung finden.5· Zusammensetzung nach den Ansprüchen 1 "bis 4-,dadurch gekennzeichnet, daß etwa 1o bis Jo Teile des Propan-ausgefällten Asphaltes verwendet werden.6. Zusammensetzung nach den Ansprüchen 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß sie hergestellt sind durch .(a) das Vermischen von Propan-ausgefälltem Asphalt mit Erdöldestillat unter Bildung einer ersten Mischung;(b) das Vermischen der Asphaltene mit einem Erdöldestillat unter Bildung einer zweiten Mischung;(c) das Vermischen der ersten und der zweiten Mischung mit einem Erdölrückst and unter Bildung eines Gemisches und(d) Destillation des Gemisches unter Abspaltung des Erdöldestillates und Hinterlassung der Asphaltzusammensetzung als Rückstand.7. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Erdölderivat als OldoiGtillat in einer Menge von etwa 2o bis 65% vor-iü t. ..309823/077 48. Zusammensetzung nach den Ansprüchen 1 bis 5»dadurch gekennzeichnet, daß die polaren Aromaten als Verdünnungsmittel in einem Asphaltenkonzentrat vorhanden sind.9· Zusammensetzung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Konzentrat 2o bis 45 Gew.-% polare Aromaten und 55 bis 8o Gew.-% Asphaltene enthält.10. Verfahren zur Herstellung einer Asphaltzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man(a) etwa 5 bis 4o Teile Asphaltene mit einem Erweichungspunkt, der höher als 1490C liegt und die im wesentlichen keinen Petrolenbestandteil aufweisen;(b) etwa 1o bis 5o Teile Propan-ausgefällten Asphalt mit einer Penetration bei 25 G von 0 bis 5o Dezimillimetern oder polarer Aromaten und(c) etwa 1o bis 73 Teile mindestens eines flüssigen Erdölderivates mit einem auf den Atmosphärendruck bezogenen unteren Siedepunkt von etwa 315°C oder höher, das aus einem Destillatöl mit einem Siedepunkt zwischen 315 und 65o°C oder aus Rückstandsölen mit einem Heptan-ausfällbaren Asphaltengehalt von mindestens 3 Gew.-% besteht,miteinander vermischt.11. Verfahren zur Herstellung einer Asphaltzusammensetzung, die für die Verwendung in einem Straßen-.../■^ 309823/0774 OßiGiKAL tNSPECTH»ZSbelag geeignet ist, sowie eines wasserentschwefelten Heizöles aus einem Asphaltruckstand, dadurch gekennzeichnet, daß man den Asphaltrückstand deasphaltiert unter Bildung eines Asphaltenkonzentrates mit einem Gehalt an polaren Aromaten als Verdünnungsmittel und einer Petrolenfraktion, worauf die Petrolenfraktion unter Bildung des wasserentschwefelten Heizöles wasserentschwefelt wird, während man anschließend das Asphaltenkonzentrat mit dem Gehalt an polaren Aromaten mit mindestens' einem flüssigen Erdölderivat vermischt, das einen auf den Atmosphärendruck bezogenen unteren Siedepunkt von etwa,315 G oder höher besitzt und aus einem Destillat öl mit einem Siedepunkt zwischen 315 imd 65o°C oder einem Rüekstandsöl mit einem Heptan-ausfällbaren Asphalt eng ehalt von mindestens 3 Gew.-% besteht, wobei die Asphaltzusammensetzung aus .Ca) etwa 5 bis 4-0 Gew.-feilen Asphaltenen mit einem Erweichungspunkt oberhalb 14-9°C und ohne einen wesentlichen Petrolenbestandteil j Cb) etwa Io bis ^o Gew.-Teilen Propan-ausgefälltem Asphalt mit einer Penetration bei 25°C von O bis 5o Dezimillimetern oder polarer Aromaten.und "Cc) etwa 1o bis 75 Gew.-!eilen des flüssigen Erdölderivates
besteht.309823/0774
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