-
Verfahren zur Umwandlung bituminisierbarer Kohlenwasserstoffe aus
Rohölen in Bitumen. Unter Bitumen versteht man ein Gemisch von gesättigten und ungesättigten
Kohlenwasserstoffen, das in Schwefelkohlenstoff löslich ist und eine Duktilität
von mindestens 2o cm, gemessen bei 25' C, und eine Durchdringbarkeit von
5o besitzt.
-
Es befindet sich im Lösungszustande und nicht in kolloidalem Zustande.
-
Der Zweck des vorliegenden Verfahrens ist, Bitumen durch Umwandlung
von Erdölwasserstoffen zu erhalten. Das Verfahren besteht darin, daß man das zu
behandelnde Rohpetroleum höchstens bis joo° C; vorteilhaft nur bis 27q.° C (das
Thermometer in der Flüssigkeit), erwärmt und .durch Destillation Benzin, Petroleum,
Dieselöl sowie ganz oder teilweise alle leichten öle entzieht. Diese Destillation
wird gegebenenfalls im Vakuum unter Zuleitung überhitzten Dampfes ausgeführt.
-
Es empfiehlt sich, während dieser Destillation eine kleine Menge fein
gepulvertes Iialziumkarbonat hinzuzufügen, um die Reste von Schwefelsäure, welche
sich während des Heizens bilden, zu neutralisieren.
-
Der auf diese Weise erhaltene Rückstand bildet das vorgearbeitete
Produkt, welches cler Bituminisierung unterworfen wird. Das Verfahren der Bituminisierung
besteht darin, dem vorgearbeiteten Produkt eine mittlere Schwefelmenge zuzusetzen,
so daß beim Erhitzen .des Gemisches bis 27/+° C, vorteilhaft 25o° C, die Bildung
des Bitumens von der gewünschten Duktilität stattfindet. Die Grundlage des Verfahrens
besteht in der neuen Beobachtung, daß für jedes Rohöl eine wechselnde Menge von
Schwefel zur Bituminisierung notwendig ist, bei deren Überschreitung man nicht Bitumen,
sondern harzige, asphaltartige Stoffe in kolloidalem Zustande, die im Gegensatz
zum Bitumen nicht duktil sind, erhält.
-
Bisher war es nicht bekannt, daß man durch Einwirkung von Schwefel
in begrenzter Menge aus Rohöl Bitrunen erhalten kann. Man wußte vielmehr nur (britische
Patentschrift 3o26/92), @daß man durch Einwirkung von i z Prozent Schwefel, jedenfalls
über io Prozent auf den Rückstand der Destillation, von Rohöl jetartige, asphaltähnliche
Stoffe erhält, die von Bitumen grundsätzlich verschieden :sind. Dagegen wußte man
überhaupt nicht, daß man durch eine geringere Menge von Schwefel unter Innehaltung
der Einwirkungstemperatur von höchstens 27q.° C Bitamen erhält. Die weitere Lehre,
daß man die im Einzelfalle anzuwendende Schwefelmenge der Beschaffenheit des benutzten
Erdöles anzupassen hat, war gleichfalls nicht bekannt.
Zur Ausführung
des Verfahrens werden zunächst Versuche angestellt, um die notwendige Schwefelmenge
zu ermitteln.
-
In ein offenes Gefäß wird das vorbereitete, zu bituniinisierende Produkt
eingebracht und eine kleine Menge Schwefel hinzugefügt, worauf es nach und nach
bis auf 25o° C erhitzt wird. Nachdem die Reaktion beendigt ist, wird die Ko:isistenz
des Bitumens mit Hilfe des Penetrometers untersucht: falls .die Konsistenz sich
zwischen 45 bis 55 befindet, wird die Duktilität des Materials gemessen, und falls
dieselbe mindestens 20 cm beträgt, ist (las erhaltene Material Bitumen.
-
Falls die Konsistenz mehr als 55 Penetration i-eträgt, so bedeutet
dies entweder, daß die Schwefelmenge nicht genügend ist, oder daß (las vorbereitete
Produkt zu ziel öle enthält. Wenn nach und nach die Schwefelmenge bis zu io Prozent
erhöht und kein Material mit n iindestens 55 Penetration erhalten wird, bedeutet
dies, daß (las vorbereitete Produkt zu viele öle enthält, so daß ein neues Produkt
mit weniger ölen vorbereitet werden inuß. Die Behandlung wird erneuert, indem die
Schwefelmenge erhöht wird, bis eine Penetration von mindestens 55 erhalten wird.
Wenn dann das erhaltene Material eine Dehnbarkeit von mindestens 2o ein besitzt,
so ist es ein Bitumen.
-
Wenn die Konsistenz des so erhaltenen Materials kleiner ist als :I5
Penetration, muß die Behandlung mit einem vorbereiteten Material, «-elches mehr
Öle enthält, wiederholt werden, n;ler es werden diesem Material öle derselben Herkunft,
wie dieses Material, zugesetzt, bis eine Konsistenz von 45 bis 55 Penetration erhalten
wird, worauf aus der Duktilitätsprobe beurteilt werden kann, ob ein Bitumen vorliegt.
-
Es können Fälle vorkommen, in welchen das mit Schwefel behandelte
Material eine Konsistenz von :I5 bis 55 Penetration besitzt und trotzdem eine geringere
Duktilität als 2o cm, gegebenenfalls auch Null vorhanden ist.
-
In derartigen Fällen ergehen sich drei Annahmen: i. daß die zuvor
angeführten Temperaturen während der Destillation oder der Behamllunr mit Schwefel
überschritten sind, 2. daß die erforderliche Schwefelmenge überschritten ist, 3.
daß das verwendete Rohöl für die Bituininisierung ungeeignet ist.
-
Um sicher zii sein, (iaß die letzte Annah,ne richtig ist, empfiehlt
es sich, die Versuche von neuem zu beginnen. Falls dann dieselben Resultate erhalten
werden, ist das angmven(lete Rohöl ungeeignet für die Bituminisierung und muß von
der Fabrikation des Bitumens ausgeschaltet werden. Die maximale Schwefelmenge ist
in der Weise bestimmt, daß das nach obigem Verfahren erhaltene Biturnen eine Duktilität
von mindestens 20 cm bei 25' C und 5o Penetration besitzen soll. Die Konsistenz
des Bitumens hängt nicht von der Schwefelmenge, sondern von der Ölmenge ab, welche
(las vorbereitete Produkt enthält.
-
Nachdem die höchste Schwefelmenge sowie die Densität und die `'i,skosität
des vorbereiteten Produktes entsprechend einem Bitumen von einer gewissen Konsistens
in richtiger Weise festgesetzt worden sind, ist es nicht mehr erforderlich, hei
jedesmal.iger @erarl;eitung eines Rohöles die oben, beschriebenen Versuche vorzunehmen,
sondern das Rohöl wird vielmehr destilliert, bis der Rückstand die Densität und
die Viskosität entsprechend der gewünschten Konsistenz des zu fabrizierenden Bitumens
besitzt, wonach die festgestellte Schwefelmenge zugesetzt wird, um es in gewünschtes
Bitumen zu verwandeln.
-
Der Schwefel kann dem zu bituminisierenden Produkt entweder vor der
Erhitzung oder während der Erhitzung hinzugefügt werden, jedoch bevor die Temperatur
der Flüssigkeit i2o° C überschritten hat. Beispiel: Um ein Bitumen mit einer Penetration
von 5o und ioo cm Dehnbarkeit aus Rohpetroleum von Moreni herzustellen, «erden 2,8
Prozent Schwefel, berechnet aus der Menge des zu bearbeitenden Rohöles, oder 7,4
Prozent, berechnet aus der Menge des vorbereiteten, zu bituminisierenden Produktes,
hinzugefügt.
-
Fabrikmäßig kann Bitumen nach diesem Verfahren entweder in geschlossenen
oder offenen Gefäßen hergestellt werden.
-
Die Bituminisierung in geschlossenen Gefäßen bietet den Vorteil, die
Dauer des Verfahrens abzukürzen und für die Bedienung gesundheitlich zuträglicher
zu sein.
-
Der Schwefel kann auch durch andere Stoffe ersetzt werden, wie Chlor,
Ozon, Luft, jedoch ist-das Bituminisierungsverfahren dann von längerer Dauer, und
die Herstellungskosten sind erhöht.
-
Die Verbesserung natürlicher Bitumina wird in derselben Weise bewirkt
wie die Herstellung des Bitumens aus den Rohstoffen.
-
Die Bituminisierung der verschiedenen Rückstände, welche aus der Raffinierung
der Nebenprodukte des Rohöles herrühren, wird in gleicher Weise unter der Bedingung
bewirkt, daß diese Rückstände von Rohöl herstammen, welches als bituminisierbar
bekannt ist. Ferner dürfen .die Grundstoffe, von welchen die Rückstände herrühren,
keiner höheren Temperatur als der für das vorliegende
Verfahren
festgesetzten unterworfen gewesen sein.