DE2900311A1 - Verfahren zur herstellung von perlfoermigem granulat aus erdoelprodukten - Google Patents

Verfahren zur herstellung von perlfoermigem granulat aus erdoelprodukten

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DE2900311A1 DE19792900311 DE2900311A DE2900311A1 DE 2900311 A1 DE2900311 A1 DE 2900311A1 DE 19792900311 DE19792900311 DE 19792900311 DE 2900311 A DE2900311 A DE 2900311A DE 2900311 A1 DE2900311 A1 DE 2900311A1
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    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/12—Powdering or granulating
    • C08J3/16—Powdering or granulating by coagulating dispersions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10C—WORKING-UP PITCH, ASPHALT, BITUMEN, TAR; PYROLIGNEOUS ACID
    • C10C3/00—Working-up pitch, asphalt, bitumen
    • C10C3/14—Solidifying, Disintegrating, e.g. granulating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
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    • C10G73/40—Physical treatment of waxes or modified waxes, e.g. granulation, dispersion, emulsion, irradiation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
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Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Perlen oder Körnern aus Produkten der Erdölraffination.
Bitumen sind im allgemeinen bei normalen Umgebungstemperaturen äußerst viskose Flüssigkeiten. Für viele Zwecke ist es erwünscht, Bitumen in Form von nichtklebrigen Perlen oder Körnern verfügbar zu haben. Es ist ferner erwünscht, gehärtete Extrakte, die nachstehend beschrieben v/erden, und Erdölwachse als nichtklebrige Perlen oder Körner verfügbar zu haben.
Gegenstand der Erfindung ist die Herstellung von Perlen und Granulat aus einem Ausgangsmaterial in Form von Bitumen, gehärtetem Extrakt oder Erdölwachs oder ihren Gemischen nach einem Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man Tropfen aus einer wäßrigen Emulsion des Ausgangsmaterials, die Polymethylvinylather, ein Cellulose- : derivat, einen Polyvinylalkohol, ein anionisches PoIysaccharid, ein Alkalisilikat oder ein Alkalialginat als Verdickungsmittel enthält, bildet und die Tropfen mit der wäßrigen Lösung eines mehrwertigen Koagulans in Berührung hält, bis die Tropfen im wesentlichen vollständig koaguliert sind, und die hierbei gebildeten Perlen von der Koagulanslösung abtrennt.
Für die Zwecke der Erfindung eignen sich beispielsweise Bitumen mit einer Penetration von 50 bis 250 bei 25°C
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-A-
(gemessen gemäß IP 49/72). Blasbitumen, d.h. Bitumen, die durch Blasen von Luft in das Bitumen oxidiert worden sind, können ebenfalls verwendet werden, vorausgesetzt, daß sie in Form wäßriger Emulsionen erhalten werden können. Gehärtete Extrakte sind ebenfalls geeignet, jedoch ebenfalls unter der Voraussetzung, daß sie in Form wäßriger Emulsionen erhalten werden können.
"Gehärteter Extrakt" ist ein Produkt, das durch Blasen von Luft bei erhöhter Temperatur, beispielsweise 250 bis 350°, in einen Erdölextrakt, der durch Lösungsmittelextraktion einer im Schmierölsiedebereich von beispielsweise 350° bis 600°C siedenden Erdöldestillatfraktion erhalten wurde und einen größeren Anteil aromatischer Kohlenwasser-· stoffe enthält, hergestellt worden ist. Beispiele von Lösungsmitteln, die zur Extraktion der Erdöldestillatfraktion verwendet werden können, sind Furfurol, Phenol und N-Methy!pyrrolidon. Das der Extraktion unterworfene Destillat enthält keine Asphaltene. Dieses Extraktionsverfahren ist von der zuweilen als "Solvent-Verfahren" bezeichneten .
Verwendung von flüssigem Propan zur Bildung eines an Asphaltenen reichen Produkts aus Rückständen zu unterscheiden.
Beliebige bekannte Verfahren zur Herstellung von Bitumenemulsionen können zur Herstellung der Emulsionen für die Verwendung beim Verfahren gemäß der Erfindung angewandt ; werden. Emulgatoren, wie Petroleumsulfonate oder Alkyl-
phenyläthoxylate, sind besonders gut geeignet. |
i Die beim Verfahren gemäß der Erfindung verwendeten Verdickungsmittel sind Materialien, die die Viskosität der I wäßrigen Emulsion, der sie zugesetzt werden, erhöht. Dies ,
begünstigt die Bildung des Korns oder Granulats. Das Verdickungsmittel wird vorzugsweise in einer Menge verwendet,i die genügt, um eine Emulsion mit einer Viskosität im Be- '■
-2 i
reich von 1 bis 10 Nsm , gemessen in einem Brookfield-RVT-Viskosimeter bei 25°C und 10 bis 20 UpM, zu bilden. '
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Außerdem bewirken die Verdickungsmittel eine überraschende Verhärtung der Oberfläche des Korns oder der Perlen, wodurch die Bildung von Einzelkörnern oder -perlen anstelle einer Masse von agglomeriertem Material ermöglicht wird« Es wird angenommen, daß dies die Folge einer Wechselwirkung zwischen den verwendeten speziellen Verdickungsmittel und der Koagulanslösung ist. Die zur Ausbildung : optimaler Härte in den koagulierten Perlen und Körnern erforderliche Menge des Verdickungsmittel kann durch ein-' fache Versuche festgestellt werden, jedoch liegt sie vorzugsweise im Bereich von 1 bis 10 Gew.-Teilen pro 100 Teile Bitumen oder gehärtetem Extrakt oder Erdölwachs.
Beispiele geeigneter Cellulosederivate sind Methylcellulose, Hydroxycellulose und Carboxycellulose.
Als Verdickungsmittel werden Alkalimetallalginate, beispielsweise Natriumalginat, die allein oder in Kombination mit anderen Verdickungsmitteln verwendet werden können, bevorzugt. Die bereits genannten Verdickungsmittel können durch Zusatz anderer Verdickungsmittel, beispielsweise anorganische Pulver, ergänzt werden. Beispielsweise kön- : nen feingemahlenes Siliciumdioxid (beispielsweise das Produkt der Handelsbezeichnung "Hisil"), Kreide und Sand i ebenfalls vorhanden sein. :
Die Tropfen der Emulsion des bituminösen Ölrückstandes j können nach beliebigen passenden Verfahren hergestellt werden. Vorzugsweise wird das Verfahren zur Bildung der Tropfen so durchgeführt, daß im wesentlichen kugelförmi- ! ge Tropfen gebildet werden. Vorzugsweise werden die j Tropfen gebildet, indem man die wäßrige Emulsion durch
eine oder mehrere Öffnungen von solcher Größe, daß ' Tropfen durch Schwerkraft aus der durch die Öff- ; nung fließenden verdickten Emulsion geformt werden, fließen läßt. Geeignet sind beispielsweise Öffnungen, ' die eine Mindestquerschnittsfläche haben, die derjenigen
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einer kreisrunden öffnung von 0,5 bis 4 mm Durchmesser entspricht. Vorzugsweise wird mit kreisrunden öffnungen mit einem Durchmesser von 1 bis 3 mm gearbeitet. Die öffnungen können durch Löcher im Boden eines Gefäßes oder durch Rohre, durch die die Emulsion geführt wird, gebildet werden.
Die Tropfen der Emulsion werden durch Einwirkung einer Elektrolytlösung eines mehrwertigen Metallions koaguliert. Art und Menge des mehrwertigen Metallions, die zur Erzielung optimaler Ergebnisse erforderlich sind, können durch einfache Versuche ermittelt werden. Vorzugsweise wird eine Calciumchloridlösung verwendet, wobei beispielsweise Lösungen, die 0,1 bis 10 Gew.-%, beispielsweise 2 Gew.-% Calciumchlorid enthalten, geeignet sind.
Zur Bildung von im wesentlichen kugelförmigen Tropfen wird ein Verfahren bevorzugt, bei dem man die verdickte Emulsion aus einer Öffnung fallen läßt. Zur Erzielung bester Ergebnisse gibt es eine optimale Höhe der Öffnung : über der Oberfläche der Lösung des Koagulans.
Wenn die Strecke, die der Tropfen zur Oberfläche durch- i fällt, zu klein ist, besteht die Möglichkeit, daß der ;
Tropfen die Oberfläche nicht durchbricht, während er sich , bei einem zu großen Abstand beim Aufprall auf die Ober- .■ fläche abflachen kann. Die optimale Fallstrecke des , Tropfens kann durch einfache Versuche ermittelt werden.
Die Temperatur, bei der die Koagulierung durchgeführt j
wird, sollte so gewählt werden, daß die Tropfen die Form ■
gesonderter oder diskreter Teilchen bewahren, ohne bei | Berührung miteinander zu verschmelzen. Geeignete Temperatüren lassen sich experimentell leicht ermitteln. Im FaI-
i Ie von Bitumen erwiesen sich Temperaturen bei oder in der !
Nähe der Umgebungstemperatur als geeignet. Beispielsweise ι werden im Falle von ungeblasenem Bitumen Temperaturen unter 1O°C vorzugsweise vermieden, jedoch scheint durch
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Erhöhen der Temperatur auf mehr als 30 C kein Vorteil erzielt zu werden. Vorzugsweise werden daher bei Bitumen
Temperaturen im Bereich von 15° bis 3O°C angewendet.
j Bei gehärteten Extrakten und Wachsen kann es jedoch zweck-
! 5 mäßig sein, höhere Temperaturen anzuwenden, da Tropfen
dieser härteren Materialien mit höheren Schmelzpunkten
bei Umgebungstemperaturen miteinander verschmelzen können.
Die Tropfen der Emulsion müssen mit der Koagulans
einige Zeit in Berührung bleiben, damit vollständige Koagulierung stattfinden kann. Die optimale Zeit kann durch
einfache' Versuche ermittelt werden, liegt jedoch im allgemeinen zwischen 1 und 1,5 Stunden.
Die nassen Perlen sind nach vollständiger Koagulierung
nicht klebrig und agglomerieren nicht. Wenn die
Perlen oder das Granulat aus irgendeinem Grunde naß verwendet werden muß, ist es zweckmäßig, sie als nasse Perlen
zu gewinnen und zu transportieren. Wenn trockene Perlen
erforderlich sind, muß mit einer gewissen Vorsicht gear- , beitet werden, um Trockenbedingungen zu vermeiden, die zur .; Agglomerierung der Perlen führen würden. Trennmittel, wie ; sie in der Kautschukindustrie verwendet werden, können j den Perlen zugesetzt werden, um das Zusammenbacken zu vermindern. Als Beispiel eines solchen Trennmittels ist ι Talkum zu nennen. Besonders wirksam ist ein Trockenver- ; fahren, bei dem die Perlen beispielsweise in einer Trockentrommel teilweise getrocknet werden und anschließend ein ! Trennmittel, z.B. Talkum, zugesetzt und der Trockenprozeß ■ zu Ende geführt wird.
Wenn Perlen erforderlich sind, die eine andere Dichte ; haben, als sie sich durch Verwendung des bituminösen öl- . rückstandes allein ergibt, können der Emulsion vor der ! Bildung der Tropfen Füllstoffe zugesetzt werden. Als Füllstoff eignet sich beispielsweise Sand. Der Sand kann durch :
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ORIGINAL INSP£C"H?D
Zusatz zur Emulsion in die Perlen eingearbeitet werden. Es kann notwendig sein, die Emulsion in Bewegung zu halten, um zu verhindern, daß der Füllstoff sich aus der Emulsion absetzt und die Öffnungen, an denen die Tropfen gebildet werden, verstopftο Wie bereits erwähnt, können diese Füllstoffe eine Verdickungswirkung auf die Emulsion ausüben.
Wenn Perlen mit geringen Dichten, beispielsweise für Verpackungszwecke oder Isolierungen, erforderlich sind, können Treibmittel, beispielsweise die Produkte der Handelsbezeichnung "Genitron BSH" oder "AZBN" vor der Bildung der Tropfen zugesetzt werden. Leichte Perlen mit Dichten unter 1 g/cm werden dann gebildet, indem das Granulat zur Zersetzung des Treibmittels erhitzt wird. Es kann ferner
15 zweckmäßig sein, Polymerlatices, wie SBR, PVA oder
Nitrilkautschuk,oder granulierten Reifengummi, vor der Bildung der Tropfen zuzusetzen, um die physikalischen Eigenschaften des perlförmigen Produkts zu verbessern« Dies kann mit oder ohne Zusatz eines Treibmittels erfolgen.
Die gemäß der Erfindung hergestellten perlförmigen Produkte können für alle Zwecke verwendet werden, bei denen es i auf die Eigenschaften der Ausgangsmaterialien in Kombination mit leichter Handhabung ankommt. Beispielsweise können Perlen aus Bitumen oder gehärtetem Extrakt für Ver- > packungszwecke, als lose Füllisolierung (in geschäumter \ Form), als Streckmittel für polymere Materialien und als Belag für Straßendecken und Tennisplätze verwendet werden«
Ein weiterer Verwendungszweck der gemäß der Erfindung her- ί gestellten nassen Perlen oder des nassen Granulats ist der I Einsatz bei der Wasserfiltration oder Abwasseraufbereitung.' Oberflächenbehandelte Perlen, beispielsweise Perlen, deren Oberfläche maleinisiert (durch umsetzung mit Maleinsäure- \ anhydrid) oder chloriert worden ist, können als Ionen- \
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austauscherharze verwendet werden. Die Behandlung mit Maleinsäureanhydrid oder Chlor kann vor oder nach der Bildung der Perlen erfolgen.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert.
Beispiel 1
Eine Bitumenemulsion wurde aus einem Kuwait-Biturnen mit einer Penetration von 180/220 wie folgt hergestellt: Das Bitumen wurde zusammen mit einem Petroleumsulfonat (L6OB, Hersteller Castrol Limited) auf eine Temperatur von 80° bis 85°C erhitzt. Warmes Wasser, das einen wasserlöslichen Emulgator (äthoxyliertes Nonylphenol "Dowfax 9N9 Hersteller Dow Chemical Company Limited) enthielt, wurde zugesetzt, worauf das Gemisch 10 Minuten gerührt und hierdurch die Emulsion gebildet wurde. Die zur Herstellung der Emulsion verwendeten Mengen der Bestandteile sind in Tabelle 1 unter "Emulsion I" genannt.
Die Bitumenemulsion (I) wurde mit 4%iger Natriumalginatlösung und feingemahlenem Siliciumdioxid (Hisil 233) ver-
—2 dickt. Die Viskosität der Emulsion betrug 1,1 Nsm . Die Emulsion war dick genug, um Tropfen zu bilden, wenn man sie durch kleine Löcher in einer Plexiglasschale fließen ließ.
Die Emulsion ließ man durch Löcher von 2,8 mm Durchmesser in eine gerührte Lösung von 2% CaCl« bei 200C fließen. Die gebildeten kugelförmigen Tropfen wurden 1 Stunde in der CaCl2-Lösung gehalten, isoliert und dann im Trommeltrockner bei etwa 300C getrocknet. Wenn die Perlen teilweise trocken waren, wurde eine geringe Talkummenge zügesetzt, um Zusammenbacken der Perlen zu verhindern.
Kugelförmige Perlen mit einem Durchmesser von etwa 2 mm j
3 '
und einer Dichte von 1,05 g/cm wurden gebildet. j
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ORIGINAL INSPECTED
Beispiel 2-6
Bitumenemulsionen Nr. II bis Nr. IV wurden auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise unter Verwendung der in Tabelle 1 genannten Bestandteile hergestellt. Diese Emulsionen, die die weiteren in Tabelle 2 genannten Bestandteile enthielten, wurden zur Herstellung kugelförmiger Perlen auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise verwendet.
Beispiele 7-9
Eine verdickte Emulsion wurde aus der Bitumenemulsion IV, die die in Tabelle 2 genannten Bestandteile enthielt, hergestellt. Der verdickten Emulsion wurde gemahlener Reifengummi mit einer Teilchengröße von 0,5 mm in Mengen von 8,5, 13,8 und 13,7 Gew.-% der verdickten Emulsion zugesetzt. Aus der verdickten Emulsion wurden kugelförmige Perlen auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise hergestellt.
Die Viskositäten der verdickten Emulsionen, die Fallhöhe j der Tropfen und die Dichte der einzelnen Perlen sowie ihr
Schüttgewicht sind für die Beispiele 1 bis 9 in Tabelle 3 '
genannt. j
909830/0622 Ίΐ«; -ORIGINAL INSPECTED
Tabelle
Zusammensetzung und Viskositäten der für die Herstellung von Perlen verwen-
deten Bitumenemulsion
TJ ΓΠ O
Emulsion
Wr.		 Zusammensetzung Bitumen Typ O.
"O		 Petroleum
sulfonat		 O.
Ό		 Renex
30
P.
Ό		 Dowfax
9N9
P.		 NaOH
o_		 Lei
tungs
wasser
ο.
Ό		 Viskosität
Nsm~2
I Pen. 180/220
Kuwait		 48 Typ 6 - 4,8 1,2 40 0,30
II Pen. 180/220
Kuwait		 48,7 L60B 5,6 5,1 - 0,6 40 2,18
III Pen. 50
Ahwaz		 50,2 M60B 5,1 4,9 - 0,6 39,2 0,47
IV Pen. 80/120
Kuwait		 49 M60B 5 5 - 0,6 40,4 0,42
M60B
Die Viskositäten wurden mit dem Brookfield-RVT-Viskosimeter bei 25°C und 20 UpM gemessen.
"Renex 30"s Hersteller Honeywell Limited Petroleumsulfonat: Hersteller Castrol Limited "Dowfax 9N9"; -Hersteller Dow Chemical Company
Tabelle
co ο co
Zusammensetzung der für die Herstellung von Perlen verwendeten·, mit Natriumalginat
verdickten Emulsionen
Beispiel
Nr.		 Emulsion
Nr.		 Zusammensetzung der verdickten Emulsion in % Bitumen Wasser Petroleum-
sulfonat		 Wasserlösli
cher Emulga
tor		 Natrium
alginat		 NaOH Füllstoff
1 I 29.5 60.3 3.7 (1) 3.0 (a) . 1.3 0.7 1.5 (H)
2 II 27.6 60.9 3.2 (2) 2.9 (b) 0.8 0.3 1.1 (H)
3.2 (W)
3 III 29.0 54.3 2.9 (1) 2.8 (b) 0.8 0.3 9.8 (S)
4 III 26.0 48.7 2.6 (1) 2.5 (b) 0.7 0.3 19.2 (S)
5 II 25.1 64.7 2.9 (1) 2.6 Cb) 0.7 0.3 3.6 (S)
6 IV 27.1 62.3 2.8 (2) 2.8 Cb) 0.9 0.3 3.9 (S)
7 IV 30.9 53.0 3.2 (2) 3.2 (b) 0.9 0.4 -
8 IV 22.2 58.5 2.3 (2) 2.3 (b) 0.6 0.3 -
9 IV 22.4 52.2 2.3 (2) 2.3 (b) 0.6 0.3 6.2 (W)
(1) L60B
(2) M60B
(a) Dowfax 9N9
(b) Renex 30
Sand und Natriumalginat: Lieferant BDH Limited Hisil 233: Hersteller Columbian Int. Winnofil S: Hersteller ICI Limited
(H) Hisil (W) Winnofil S (S) Sand
O O co
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Tabelle 3 Einige Keimzahlen der hergestellten Perlen
Beispiel
Nr.		 Emulsion
Nr.		 ,χ.
Viskosität
der ver
dickten
Emulsion
Nsm~2		 Fallhöhe
cm		 Dichte
der
Perlen
g/cm		 Schütt
gewicht
g/cm
1 ' I 1.1 7 1.05 0.55
2 II 6.8 8 1.06 0.60
3 III 4.2 11 1.08 0.54
4 III 4.1 11 1.24 0.62
5 II 5.2 6 1.14 0.63
6 IV 1.9 8 1.13 0.64
7 IV - 11 - 0.47
8 IV - . 11 - 0.45
9 IV - 11 - 0.51
Die Viskositäten wurden mit einem Brookfield-RVT-Viskosimeter bei 25°C und 10 UpM gemessen.
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Claims (8)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von perlförmigem Granulat aus Bitumen, gehärtetem Extrakt oder Erdölwachs oder ihren Gemischen als Ausgangsmaterxal, dadurch gekennzeichnet, daß man Tropfen aus einer wäßrigen Emulsion des Ausgangsmaterials, die Polymethylvinyläther, ein Cellulosederivat, einen Polyvinylalkohol, ein anionisches PoIysaccharid, ein Alkalisilikat oder ein Alkalialginat als Verdickungsmittel enthält, bildet und die Tropfen mit der wäßrigen Lösung eines mehrwertigen Koagulans in Berührung hält, bis die Tropfen im wesentlichen vollständig koaguliert sind, und die hierbei gebildeten Perlen von der Koagulanslösung abtrennt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man eine Emulsion mit einer Viskosität von 1 bis
_2
Nsm verwendet.
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Telefon: (0221) 131041 - Telex: 8882307 dopa d · Telegramm- Dompatent Köln
2300311
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Verdickungsmittel in einer Menge von 1 bis 10 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile Bitumen, gehärtetem Extrakt oder Erdölwachs verwendet.
4. Verfahren nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Alkalialginat-Verdickungsmittel Natriumalginat verwendet.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als wäßrige Lösung eines mehrwertigen Koagulans eine Calciumchloridlösung verwendet.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Lösung, die 0,1 bis 10 Gew.-% Calciumchlorid enthält, verwendet.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man als Ausgangsmaterial Bitumen verwendet und bei einer Temperatur von 15° bis 30°C arbeitet.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man das von der Koagulanslösung abgetrennte periförmige Granulat anschließend trocknet.
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DE19792900311 1978-01-23 1979-01-05 Verfahren zur herstellung von perlfoermigem granulat aus erdoelprodukten Withdrawn DE2900311A1 (de)

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