EP0768362B1 - Process and apparatus to separate bitumen from asphalt - Google Patents

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EP0768362B1
EP0768362B1 EP19950116320 EP95116320A EP0768362B1 EP 0768362 B1 EP0768362 B1 EP 0768362B1 EP 19950116320 EP19950116320 EP 19950116320 EP 95116320 A EP95116320 A EP 95116320A EP 0768362 B1 EP0768362 B1 EP 0768362B1
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EP
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water
bitumen
sample
asphalt
process according
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EP19950116320
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Gerd Prof. Dr.-Ing. Brunner
Manuel Dipl.-Ing. Budich
Stanislaus Dipl.-Ing. Jung
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10CWORKING-UP PITCH, ASPHALT, BITUMEN, TAR; PYROLIGNEOUS ACID
    • C10C3/00Working-up pitch, asphalt, bitumen
    • C10C3/007Working-up pitch, asphalt, bitumen winning and separation of asphalt from mixtures with aggregates, fillers and other products, e.g. winning from natural asphalt and regeneration of waste asphalt

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for separating bitumen from asphalt according to the generic term of claim 1 and a device for performing this procedure.
  • DE-A-32 01 719 describes a process in which, for example, oil shale or tar sands are treated with supercritical water at 360-600 ° C and 130-700 bar. After condensation of the water, an organic phase is formed that is free of the finest particles. The latter is the biggest problem when extracting oil from oil shale or tar sands using conventional methods (smoldering method of oil shale, hot water extraction from tar sands). Other problems with conventional processes: high energy consumption, incomplete separation of the high molecular bitumen fraction.
  • the extraction is accelerated by adding salts (NaCl, K 2 CO 3 etc.) when these are dissolved in the range of 0.05-0.2% by weight in water vapor, the solubility of the salts being determined by temperature and pressure. With salts dissolved in the water, the extraction is faster and the separation is better (less organic rest in the water). The condensed water can be used again after the oil separation without further work-up.
  • salts NaCl, K 2 CO 3 etc.
  • US-A-5,053,118 describes a method for complete Bitumen separation of an asphalt sample described in which a alicyclic hydrocarbon, here cyclohexane, under subcritical Conditions is used as an extractant. aim the separation is the analysis of the sample.
  • Conventional analysis methods use trichloroethene, 1,1,1-trichloroethane or Methylene chloride.
  • BIOACT-DG-1 designated extractant used, the consists mainly of limes.
  • a disadvantage when using the Solvent containing terpene is the high price, the longer Extraction time and the high boiling point of the extractant, which makes it difficult to separate it from the bitumen.
  • Xylene was tested, but discarded for health reasons. Xylene or toluene also have a higher boiling point than that most usable chlorinated hydrocarbons and are therefore less suitable.
  • the manufacturing process according to DE-A-42 23 246 is used to separate tar and solids.
  • Low molecular weight hydrocarbons alcohols, acetone
  • hydrogen hydrogen
  • water hydrogen
  • / or carbon dioxide are used supercritically at P> 70 bar and T> 100 ° C.
  • the goal is to crack the tar molecules.
  • Tar used to be used in road construction, whereas today (in Germany) only bitumen is used.
  • it is proposed to set a grain size below 6 mm.
  • tar sand is to be treated with water between 301 and 468 ° C. and a density of at least 0.1 g / cm 3 , the supercritical range being used.
  • the organic fraction is separated by lowering the pressure or temperature. There is no question of an analysis.
  • oil shale with steam in treated supercritical area won an oil fraction and the water recirculates.
  • the oil shale is also here Grain sizes below 1/4 inch are crushed to a continuous Convey the suspension or sludge with water enable.
  • Street asphalt for example, is made up of a mixture of minerals and bitumen together. Depending on requirements different mixes made. It varies i.a. the type of minerals, their grain size distribution and the type of bitumen composite. The analysis of an asphalt sample indicates whether the composition of the Asphalt meets the requirements.
  • the disadvantage of the conventional method is its use the halogen-containing and thus ozone-depleting compound Trichlorethylene.
  • the solvent be completely distilled off to analyze the bitumen to enable.
  • the invention is therefore based on the object method and device mentioned at the beginning improve that on the use of organic solvents can be dispensed with without worsening the Separation result must be accepted.
  • Bitumen and minerals are also used in processing separated from tar sands. Thereby water becomes at temperatures from approx. 75 to 92 ° C under normal pressure Detach bitumen from the mineral particles. This succeeds however only for particles that are between bitumen and Mineral have a layer of water. From street asphalt no bitumen can be separated under such conditions become. Another way to get bitumen from minerals to separate is to mix the mixture like this to heat up so that the bitumen becomes volatile and itself thereby separating it from the minerals. Under such high However, the bitumen is no longer resistant to temperatures. Rather, it is cracked and you get a fleeting one Product and a coke-like residue on the mineral particles (J.G. Speight (ed.): Fuel Science and Technology Handbook, Marcel Dekker, New York and Basel, 1990, pp. 343 ff.).
  • bitumen portion of an asphalt sample is separated in a pressure vessel based on the Soxhlet extraction principle.
  • a sample vessel 2 is located in a pressure vessel 1, which, for example, has an internal volume of 1.5 liters.
  • the size of the container depends on the one to be analyzed Amount of sample. The size specified is enough for one Sample amount up to 500g.
  • the asphalt sample is located inside the pressure vessel in a sample vessel.
  • the Asphalt sample is shown hatched in Fig. 1. Below of the sample vessel is water 4 as a release agent and is in the boiling state.
  • the pressure vessel 1 is heated with an electric heater 3 and is insulated to minimize heat loss to the environment.
  • Capacitor 5 is designed as a cone or pyramid.
  • the pressure P, the temperature of the water above the asphalt sample T1 and that of the water supply T2 can be determined.
  • Suitable as a cooling medium due to the high temperatures in the pressure vessel for example compressed air 6.
  • Fig. 2 shows the processes in the sample vessel. That on that Sample material dripping water rises to a certain level Level and then flows off. The sample material is located in an insert 7, which is connected to the overflow vessel 8 is connected that there is a gap of about 1 - 2 mm at the bottom results, so that the sample continuously from condensate is flowed through.
  • the system is cooled and the sample vessel 2 is removed, the floating Bitumen layer removed and submitted for further analysis become.
  • the mineral fraction can be bitumen free can be removed via a line with outlet valve V.
  • Fig. 3 shows a sample vessel in which no bitumen remains in the Sample insert remain, but drain off with the water. The drops are collected in a funnel 9, the Shank ends 1 - 2 mm above the base. To this The sample is flowed through from below. The sample vessel is conically shaped to create dead spaces in the flowed material to avoid. For possibly entrained fine grain is a Another catch basin 10 is provided.
  • This apparatus variant is shown schematically in Fig. 4. Water from the reservoir 2 flows through it Asphalt mixture in the extraction container 1. The water with the dissolved bitumen is fed into a separator 3, in which water and bitumen separate at lower temperatures. The bitumen is removed from the separator at the end of the extraction removed by means of a removable insert that Water is returned to the reservoir.
  • Fig. 4 Schematic representation of the separation apparatus of bitumen and minerals using hot water
  • a precisely weighed quantity is placed in the sample container (2) Asphalt (approx.20g) filled.
  • the vessel is in the Pressure vessel (1), this is closed.
  • In the dense A vacuum is created by moving the container over the valve (V) on the bottom to a vacuum pump or water jet pump is evacuated. It will then be the one you need Amount of water, e.g. 200 ml, sucked in through the bottom valve and started the heating process.
  • the desired test temperature T2 can be reached be defined as the start of the experiment.
  • the pressure and the temperatures T1 and T2 should be during the test period be constant. After the temperatures for a while were kept constant and the separation of the bitumen the heating is switched off.
  • the sample vessel is taken after cooling, which is above the sample bitumen fraction floating on a layer of water removed and then the bitumen-free minerals removed. After a short drying in a drying cabinet the minerals are weighed and from the difference to weighed sample amount the separated bitumen portion certainly.
  • test time can be increased with a higher test temperature shorten considerably. For example, one was at 340 ° C Test duration of one hour for complete separation of bitumen is sufficient.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abtrennen von Bitumen aus Asphalt nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method and a device for separating bitumen from asphalt according to the generic term of claim 1 and a device for performing this procedure.

Die DE-A-32 01 719 beschreibt ein Verfahren, bei dem z.B. Ölschiefer oder Teersande mit überkritischem Wasser bei 360-600°C und 130-700 bar behandelt werden. Dabei fällt nach Kondensation des Wassers eine organische Phase an, die frei von feinsten Partikeln ist. Letzteres ist das größte Problem bei der Ölgewinnung aus Ölschiefer bzw. Teersanden mit herkömmlichen Verfahren (Schwelverfahren von Ölschiefer, Heißwasserextraktion von Teersanden). Andere Probleme bei herkömmlichen Verfahren: großer Energieverbrauch, unvollständiges Abtrennen der hochmolekularen Bitumenfraktion.
Die Extraktion wird durch Zugabe von Salzen (NaCl, K2CO3 u.a.) beschleunigt, wenn diese im Bereich von 0,05-0,2 Gew% im Wasserdampf gelöst sind, wobei die Löslichkeit der Salze von Temperatur und Druck bestimmt werden. Mit im Wasser gelösten Salzen geht die Extraktion schneller und die Abscheidung besser (weniger org. Rest im Wasser).
Das kondensierte Wasser kann nach der Ölabtrennung ohne weitere Aufarbeitung wieder eingesetzt werden.
DE-A-32 01 719 describes a process in which, for example, oil shale or tar sands are treated with supercritical water at 360-600 ° C and 130-700 bar. After condensation of the water, an organic phase is formed that is free of the finest particles. The latter is the biggest problem when extracting oil from oil shale or tar sands using conventional methods (smoldering method of oil shale, hot water extraction from tar sands). Other problems with conventional processes: high energy consumption, incomplete separation of the high molecular bitumen fraction.
The extraction is accelerated by adding salts (NaCl, K 2 CO 3 etc.) when these are dissolved in the range of 0.05-0.2% by weight in water vapor, the solubility of the salts being determined by temperature and pressure. With salts dissolved in the water, the extraction is faster and the separation is better (less organic rest in the water).
The condensed water can be used again after the oil separation without further work-up.

Diese Entgegenhaltung beschreibt also ein Produktionsverfahren, jedoch kein Analysenverfahren. Es wird ausschließlich im überkritischen Bereich gearbeitet. Es wird ein Wasserkreislauf nach erfolgter Abscheidung der organischen Phase vorgeschlagen. Die Abscheidung erfolgt nach einer Abkühlung des Wassers.This document therefore describes a production process, but not an analytical process. We only work in the supercritical area. A water cycle is proposed after the organic phase has been separated. The separation takes place after the water has cooled.

In der US-A-5,053,118 wird ein Verfahren zur vollständigen Bitumenabtrennung einer Asphaltprobe beschrieben, bei dem ein alicyclischer Kohlenwasserstoff, hier Cyclohexan, unter unterkritischen Bedingungen als Extraktionsmittel eingesetzt wird. Ziel der Abtrennung ist die Analyse der Probe. Herkömmliche Analyseverfahren verwenden Trichlorethen, 1,1,1-Trichlorethan oder Methylenchlorid. Alternativ wird ein mit dem Handelsnamen BIOACT-DG-1 bezeichnetes Extraktionsmittel eingesetzt, das hauptsächlich aus Limonen besteht. Nachteilig beim Einsatz des terpenhaltigen Lösungsmittels ist der hohe Preis, die längere Extraktionszeit sowie der hohe Siedepunkt des Extraktionsmittels, der dessen Abtrennung vom Bitumen erschwert. Xylol wurde getestet, aber aus gesundheitlichen Gründen verworfen. Xylol oder Toluol haben des weiteren einen höheren Siedepunkt als die meisten einsetzbaren chlorierten Kohlenwasserstoffe und sind deshalb weniger geeignet.US-A-5,053,118 describes a method for complete Bitumen separation of an asphalt sample described in which a alicyclic hydrocarbon, here cyclohexane, under subcritical Conditions is used as an extractant. aim the separation is the analysis of the sample. Conventional analysis methods use trichloroethene, 1,1,1-trichloroethane or Methylene chloride. Alternatively, one with the trade name BIOACT-DG-1 designated extractant used, the consists mainly of limes. A disadvantage when using the Solvent containing terpene is the high price, the longer Extraction time and the high boiling point of the extractant, which makes it difficult to separate it from the bitumen. Xylene was tested, but discarded for health reasons. Xylene or toluene also have a higher boiling point than that most usable chlorinated hydrocarbons and are therefore less suitable.

Zur Asphaltanalyse wurde Cyclohexan im siedenden Zustand unter erhöhten Temperaturen und Drücken eingesetzt. Die Probe wird im Druckraum ohne Zirkulation des Extraktionsmittels behandelt.For the asphalt analysis, cyclohexane was boiled under elevated temperatures and pressures. The sample is taken in Pressure chamber treated without circulation of the extractant.

Das Herstellungsverfahren nach der DE-A-42 23 246 dient zur Trennung von Teer und Feststoffen. Dabei werden niedrigmolekulare Kohlenwasserstoffe (Alkohole, Aceton), Wasserstoff, Wasser und/oder Kohlendioxid überkritisch bei P > 70 bar und T > 100°C eingesetzt. Ziel ist es, die Teermoleküle zu cracken. Teer wurde früher im Straßenbau eingesetzt, während heute (in Deutschland) ausschließlich Bitumen verwendet wird. Um eine erfolgreiche Behandlung des Materials zu erreichen, wird vorgeschlagen, eine Korngröße unterhalb 6 mm einzustellen.The manufacturing process according to DE-A-42 23 246 is used to separate tar and solids. Low molecular weight hydrocarbons (alcohols, acetone), hydrogen, water and / or carbon dioxide are used supercritically at P> 70 bar and T> 100 ° C. The goal is to crack the tar molecules. Tar used to be used in road construction, whereas today (in Germany) only bitumen is used. In order to achieve a successful treatment of the material, it is proposed to set a grain size below 6 mm.

Teersand soll nach dem Verfahren der US-A-4,005,005 mit Wasser zwischen 301 und 468°C und einer Dichte von mindestens 0,1 g/cm3 behandelt werden, wobei der überkritische Bereich eingesetzt wird. Die Abscheidung der organischen Fraktion erfolgt mittels Druck- bzw. Temperaturabsenkung. Von einer Analyse ist nicht die Rede.According to the method of US Pat. No. 4,005,005, tar sand is to be treated with water between 301 and 468 ° C. and a density of at least 0.1 g / cm 3 , the supercritical range being used. The organic fraction is separated by lowering the pressure or temperature. There is no question of an analysis.

Nach der US-A-3,051,644 wird Ölschiefer mit Wasserdampf im überkritischen Bereich behandelt, eine Ölfraktion gewonnen und das Wasser rezirkuliert. Der Ölschiefer wird auch hier auf Korngrößen unterhalb 1/4 Zoll zerkleinert, um eine kontinuierliche Förderung der Suspension bzw. des Schlammes mit Wasser zu ermöglichen.According to US-A-3,051,644 oil shale with steam in treated supercritical area, won an oil fraction and the water recirculates. The oil shale is also here Grain sizes below 1/4 inch are crushed to a continuous Convey the suspension or sludge with water enable.

Es handelt sich um ein Produktionsverfahren. Schieferöl wird in überkritischem Wasser gelöst, die Behandlung des Materials ist seitens des Verfahrens kaum mit dem vorliegenden Verfahren zu vergleichen.It is a production process. Shale oil is in supercritical water dissolved, the treatment of the material is on the part of the procedure hardly with the present procedure to compare.

Straßenasphalt beispielsweise setzt sich aus einem Mineralstoffgemisch und Bitumen zusammen. Je nach Anforderungen werden unterschiedliche Anmischungen hergestellt. Variiert wird dabei u.a. die Art der Mineralstoffe, deren Korngrößenverteilung und die Art des zusammengesetzten Bitumens. Die Analyse einer Asphaltprobe gibt Aufschluß darüber, ob die Zusammensetzung des Asphalts den Anforderungen entspricht.Street asphalt, for example, is made up of a mixture of minerals and bitumen together. Depending on requirements different mixes made. It varies i.a. the type of minerals, their grain size distribution and the type of bitumen composite. The analysis of an asphalt sample indicates whether the composition of the Asphalt meets the requirements.

Bei der derzeit angewendeten Methode nach DIN 52014 wird die Asphaltprobe in Trichlorethen gelöst, wodurch eine bitumenfreie Mineralstofffraktion erhalten wird. Das im Trichlorethen gelöste Bitumen wird nach einer Destillation des Lösungsmittels zurückgewonnen und kann einer Qualitätsanalyse (Härte, Erweichungspunkt etc.) unterworfen werden.With the currently used method according to DIN 52014 dissolved the asphalt sample in trichlorethylene, which resulted in a bitumen-free mineral fraction is obtained. That in Trichlorethylene dissolved bitumen is made after a distillation recovered the solvent and can do a quality analysis (Hardness, softening point, etc.).

Nachteilig an der konventionellen Methode ist der Einsatz der halogenhaltigen und damit ozonzerstörenden Verbindung Trichlorethen. Außerdem muß nach der Mineralstoff-Abscheidung in einem zweiten Arbeitsschritt das Lösungsmittel vollständig abdestilliert werden, um die Analyse des Bitumens zu ermöglichen.The disadvantage of the conventional method is its use the halogen-containing and thus ozone-depleting compound Trichlorethylene. In addition, after the mineral separation in a second step the solvent be completely distilled off to analyze the bitumen to enable.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren und Vorrichtung derart zu verbessern, daß auf den Einsatz organischer Lösungsmittel verzichtet werden kann, ohne daß eine Verschlechterung des Trennungsergebnisses in Kauf genommen werden muß.The invention is therefore based on the object method and device mentioned at the beginning improve that on the use of organic solvents can be dispensed with without worsening the Separation result must be accepted.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im Anspruch 1 gekennzeichnete Verfahren bzw. durch die im Anspruch 8 gekennzeichnete Vorrichtung gelöst.This object is achieved according to the invention in claim 1 characterized method or by the in claim 8 marked device solved.

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß es möglich ist, mittels Wasser bei hohen Temperaturen und Drücken die Trennung des Asphalts in bitumenfreie Mineralstofffraktion und in eine mineralstoffreie Bitumenfraktion in einem Arbeitsgang ohne Verwendung von organischen Lösungsmitteln zu erreichen. Aus dem Asphalt wird in einem Druckbehälter der Bitumenanteil mit Hilfe von heißem Wasser vorteilhafterweise bei Temperaturen zwischen 320 und 350°C und einem Druck, der wenigstens dem zugehörigen Dampfdruck entspricht, abgetrennt, so daß die Mineralstoffe bitumenfrei zurückbleiben. Die erhaltenen Fraktionen enthalten praktisch kein Wasser, so daß es ggf. möglich ist, sie unmittelbar einer weiteren Analyse zu unterziehen.It has now surprisingly been found that it is possible is by means of water at high temperatures and pressures Separation of the asphalt into bitumen-free mineral fraction and in a mineral-free bitumen fraction in one Operation without using organic solvents to reach. The asphalt is turned into a pressure vessel the bitumen proportion with the help of hot water advantageously at temperatures between 320 and 350 ° C and one Pressure which is at least the associated vapor pressure corresponds, separated, so that the minerals are free of bitumen stay behind. The fractions obtained contain practically no water, so it may be possible to use them immediately undergo further analysis.

Bitumen und Mineralstoffe werden auch bei der Verarbeitung von Teersanden getrennt. Dabei wird Wasser bei Temperaturen von ca. 75 bis 92°C unter Normaldruck dazu verwendet, das Bitumen von den Mineralpartikeln abzulösen. Dies gelingt allerdings nur bei Partikeln, die zwischen Bitumen und Mineralstoff eine Wasserschicht aufweisen. Aus Straßenasphalt kann unter derartigen Bedingungen kein Bitumen abgetrennt werden. Eine andere Möglichkeit, Bitumen von Mineralstoffen abzutrennen, besteht darin, die Mischung derart hoch zu erhitzen, daß das Bitumen flüchtig wird und sich dadurch von den Mineralstoffen trennt. Unter derartig hohen Temperaturen ist das Bitumen jedoch nicht mehr beständig. Es wird vielmehr gekrackt und man erhält ein flüchtiges Produkt und einen koksartigen Rückstand auf den Mineralstoffpartikeln (J.G. Speight (Hsrs.): Fuel Science and Technology Handbook, Marcel Dekker, New York und Basel, 1990, S. 343 ff.).Bitumen and minerals are also used in processing separated from tar sands. Thereby water becomes at temperatures from approx. 75 to 92 ° C under normal pressure Detach bitumen from the mineral particles. This succeeds however only for particles that are between bitumen and Mineral have a layer of water. From street asphalt no bitumen can be separated under such conditions become. Another way to get bitumen from minerals to separate is to mix the mixture like this to heat up so that the bitumen becomes volatile and itself thereby separating it from the minerals. Under such high However, the bitumen is no longer resistant to temperatures. Rather, it is cracked and you get a fleeting one Product and a coke-like residue on the mineral particles (J.G. Speight (ed.): Fuel Science and Technology Handbook, Marcel Dekker, New York and Basel, 1990, pp. 343 ff.).

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es versteht sich, daß diese Beispiele nicht einschränkenden Charakter haben.Preferred embodiments of the Invention explained with reference to the drawing. It is understood that these examples are not limiting Have character.

Es zeigt:

Abb. 1
eine schematische Darstellung des Versuchsaufbaus mit einem im Druckbehälter angeordneten Probengefäß;
Abb. 2
eine detailliertere Darstellung des in Fig. 1 gezeigten Probengefäßes;
Abb. 3
eine weitere schematische Darstellung einer Ausführungsform für das Probengefäßt; und
Abb. 4
eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsvariante für eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Trennen von Bitumen und Mineralstoffen mittels heißem Wasser.
It shows:
Fig. 1
is a schematic representation of the experimental setup with a sample vessel arranged in the pressure vessel;
Fig. 2
a more detailed representation of the sample vessel shown in Fig. 1;
Fig. 3
a further schematic representation of an embodiment for the sample vessel; and
Fig. 4
a schematic representation of a further embodiment for a device according to the invention for separating bitumen and minerals by means of hot water.

Die Abtrennung des Bitumenanteils einer Asphaltprobe erfolgt in einem Druckbehälter nach dem Prinzip der Soxhlet-Extraktion.The bitumen portion of an asphalt sample is separated in a pressure vessel based on the Soxhlet extraction principle.

Abb. 1: VersuchsaufbauFig. 1: Experimental setup

Ein Probengefäß 2 befindet sich in einem Druckbehälter 1, der beispielsweise ein Innenvolumen von 1,5 Litern umfaßt. Die Größe des Behälters richtet sich nach der zu analysierenden Probenmenge. Die angegebene Größe reicht für eine Probenmenge von bis zu 500g. Die Asphaltprobe befindet sich innerhalb des Druckbehälters in einem Probengefäß. Die Asphaltprobe ist in Abb. 1 schraffiert dargestellt. Unterhalb des Probengefäßes ist als Trennmittel Wasser 4 vorgelegt und befindet sich im Siedezustand. Der Druckbehälter 1 wird mit einer elektrischen Heizung 3 beheizt und ist isoliert, um Wärmeverluste an die Umgebung zu minimieren.A sample vessel 2 is located in a pressure vessel 1, which, for example, has an internal volume of 1.5 liters. The size of the container depends on the one to be analyzed Amount of sample. The size specified is enough for one Sample amount up to 500g. The asphalt sample is located inside the pressure vessel in a sample vessel. The Asphalt sample is shown hatched in Fig. 1. Below of the sample vessel is water 4 as a release agent and is in the boiling state. The pressure vessel 1 is heated with an electric heater 3 and is insulated to minimize heat loss to the environment.

Oberhalb des Probengefäßes kondensiert der aufsteigende Wasserdampf und tropft direkt auf die Asphaltprobe. Der Kondensator 5 ist als Kegel oder Pyramide ausgelegt.The ascending condenses above the sample vessel Water vapor and drips directly onto the asphalt sample. Of the Capacitor 5 is designed as a cone or pyramid.

Während des Versuches können der Druck P, die Temperatur des Wassers oberhalb der Asphaltprobe T1 und die des Wasservorrates T2 bestimmt werden.During the experiment, the pressure P, the temperature of the water above the asphalt sample T1 and that of the water supply T2 can be determined.

Als Kühlmedium eignet sich aufgrund der hohen Temperaturen im Druckbehälter beispielsweise Druckluft 6.Suitable as a cooling medium due to the high temperatures in the pressure vessel, for example compressed air 6.

Abb. 2 zeigt die Vorgänge im Probengefäß. Das auf das Probenmaterial tropfende Wasser steigt bis zu einem bestimmten Niveau und fließt dann ab. Das Probenmaterial befindet sich in einem Einsatz 7, der derart mit dem Überlaufgefäß 8 verbunden ist, daß sich am Boden ein Spalt von ca. 1 - 2 mm ergibt, so daß die Probe kontinuierlich von Kondensatwasser durchströmt wird. Fig. 2 shows the processes in the sample vessel. That on that Sample material dripping water rises to a certain level Level and then flows off. The sample material is located in an insert 7, which is connected to the overflow vessel 8 is connected that there is a gap of about 1 - 2 mm at the bottom results, so that the sample continuously from condensate is flowed through.

Abb. 2: Probengefäß AFig. 2: Sample vessel A

Ein Großteil des Bitumens scheidet sich bei der Versuchsanordnung nach Abb. 2 oberhalb des Wasserniveaus 7 ab. Ein geringerer Teil verteilt sich auf die Gefäßwand 8 und den Wasservorrat 4.Much of the bitumen separates in the experimental setup as shown in Fig. 2 above water level 7. A smaller part is distributed over the vessel wall 8 and the Water supply 4.

Nachdem der Versuch abgeschlossen, die Anlage abgekühlt und das Probengefäß 2 entnommen ist, kann die aufschwimmende Bitumenschicht entfernt und einer weiteren Analyse zugeführt werden. Die Mineralstofffraktion kann bitumenfrei über eine Leitung mit Auslaßventil V entnommen werden.After the trial is completed, the system is cooled and the sample vessel 2 is removed, the floating Bitumen layer removed and submitted for further analysis become. The mineral fraction can be bitumen free can be removed via a line with outlet valve V.

Verbesserter VersuchsaufbauImproved experimental setup

Mit der oben vorgestellten Versuchsführung ist es aus konstruktiven Gründen nicht vollständig möglich, daß oberhalb der Mineralstoffe keine Bitumenreste verbleiben. Wenn das heiße Wasser jedoch die Probe von unten nach oben durchströmt, läßt sich die Bitumenfraktion gesondert auffangen.With the test procedure presented above it is over constructive reasons not completely possible that above of the minerals no bitumen remains. If the hot water, however, the sample from the bottom up flows through, the bitumen fraction can be collected separately.

Abb. 3 zeigt ein Probengefäß, bei dem keine Bitumenreste im Probeneinsatz verbleiben, sondern mit dem Wasser abfließen. Die Tropfen werden in einem Trichter 9 gesammelt, dessen Schaft 1 - 2 mm über dem Einsatzboden endet. Auf diese Weise wird die Probe von unten durchströmt. Das Probengefäß ist konisch geformt, um Toträume im durchströmten Material zu vermeiden. Für eventuell mitgerissenes Feinkorn ist ein weiteres Auffangbecken 10 vorgesehen.Fig. 3 shows a sample vessel in which no bitumen remains in the Sample insert remain, but drain off with the water. The drops are collected in a funnel 9, the Shank ends 1 - 2 mm above the base. To this The sample is flowed through from below. The sample vessel is conically shaped to create dead spaces in the flowed material to avoid. For possibly entrained fine grain is a Another catch basin 10 is provided.

Abb. 3: Probengefäß BFig. 3: Sample container B Andere Ausführungen der TrennapparaturOther versions of the separator

Die Abscheidung des vom Mineralstoff abgelösten und im Wasser gelösten Bitumens erfolgt bei der Abkühlung und Entspannung des Extraktionsraumes teilweise an der Autoklavenwand.The separation of the detached from the mineral and in Bitumen dissolved in water occurs during cooling and Relaxation of the extraction space partly on the autoclave wall.

Durch einen externen Abscheider mit herausnehmbarem Einsatz können Wasser und Bitumen vollständig getrennt werden und das Bitumen vollständig im Einsatz des Abscheiders gefunden werden. Eine Entspannung des vom flüssigen Wasser geleerten Autoklaven läßt trockene bitumenfreie Mineralstoffpartikel zurück. Der Autoklav kann im heißen Zustand entleert und wieder beschickt werden.With an external separator with removable insert water and bitumen can be completely separated and the bitumen found completely in the use of the separator become. A relaxation of the emptied of the liquid water Autoclaves leave dry bitumen-free mineral particles back. The autoclave can be emptied and hot be loaded again.

Diese Apparaturvariante ist schematisch in Abb. 4 wiedergegeben. Wasser aus dem Vorratsbehälter 2 durchströmt das Asphaltgemisch im Extraktionsbehälter 1. Das Wasser mit dem gelösten Bitumen wird in einen Abscheider 3 geführt, in dem sich bei tieferer Temperatur Wasser und Bitumen trennen. Das Bitumen wird bei Extraktionsende aus dem Abscheider mittels eines herausnehmbaren Einsatzes entfernt, das Wasser wird in den Vorratsbehälter zurückgeführt.This apparatus variant is shown schematically in Fig. 4. Water from the reservoir 2 flows through it Asphalt mixture in the extraction container 1. The water with the dissolved bitumen is fed into a separator 3, in which water and bitumen separate at lower temperatures. The bitumen is removed from the separator at the end of the extraction removed by means of a removable insert that Water is returned to the reservoir.

Abb. 4: Schematische Darstellung der Apparatur zur Trennung von Bitumen und Mineralstoffen mittels heißem WasserFig. 4: Schematic representation of the separation apparatus of bitumen and minerals using hot water VersuchsbeschreibungExperiment description

In das Probengefäß (2) wird eine genau abgewogene Menge Asphalt (ca. 20g) gefüllt. Befindet sich das Gefäß im Druckbehälter (1), wird dieser verschlossen. Im dichten Behälter wird ein Vakuum erzeugt, indem der Behälter über das Ventil (V) am Boden an eine Vakuumpumpe oder Wasserstrahlpumpe evakuiert wird. Es wird anschließend die benötigte Wassermenge, z.B. 200 ml, über das Bodenventil eingesaugt und mit dem Heizvorgang begonnen.A precisely weighed quantity is placed in the sample container (2) Asphalt (approx.20g) filled. The vessel is in the Pressure vessel (1), this is closed. In the dense A vacuum is created by moving the container over the valve (V) on the bottom to a vacuum pump or water jet pump is evacuated. It will then be the one you need Amount of water, e.g. 200 ml, sucked in through the bottom valve and started the heating process.

Das Erreichen der gewünschten Versuchstemperatur T2 kann als Beginn des Versuches definiert werden. Der Druck und die Temperaturen T1 und T2 sollen während der Versuchsdauer konstant sein. Nachdem die Temperaturen eine Zeitlang konstant gehalten wurden und die Abtrennung des Bitumens erfolgt ist, wird die Heizung abgestellt. Das Probengefäß wird nach der Abkühlung entnommen, die oberhalb der Probe auf einer Wasserschicht aufschwimmende Bitumenfraktion entfernt und danach die bitumenfreien Mineralstoffe entnommen. Nach einer kurzen Trocknung in einem Trockenschrank werden die Mineralstoffe gewogen und aus der Differenz zur eingewogenen Probenmenge der abgetrennte Bitumenanteil bestimmt.The desired test temperature T2 can be reached be defined as the start of the experiment. The pressure and the temperatures T1 and T2 should be during the test period be constant. After the temperatures for a while were kept constant and the separation of the bitumen the heating is switched off. The sample vessel is taken after cooling, which is above the sample bitumen fraction floating on a layer of water removed and then the bitumen-free minerals removed. After a short drying in a drying cabinet the minerals are weighed and from the difference to weighed sample amount the separated bitumen portion certainly.

BeispielversucheExample attempts

Es wurden Trennversuche mit einem Asphaltbeton 0/5 bei verschiedenen Temperaturen und mit unterschiedlicher Versuchszeit durchgeführt. Der Mineralstoffanteil dieses Asphalts setzte sich aus Brechsand, Kalksteinmehl, Quarzit und Natursand zusammen. Die Kornfraktion unterhalb von 0,09 mm stellte 9,7 Gew% der Mineralkomponenten dar.Separation tests were carried out with asphalt concrete 0/5 different temperatures and with different test times carried out. The mineral content of this Asphalt consisted of crushed sand, limestone powder, quartzite and natural sand together. The grain fraction below 0.09 mm represented 9.7% by weight of the mineral components.

Das Trennergebnis wurde zunächst rein optisch beurteilt, inwiefern noch Bitumen an den Mineralien haftete. Bei Temperaturen unterhalb 320°C konnte bei einer relativ langen Versuchsdauer von 4 Stunden kein befriedigendes Ergebnis erzielt werden. Auch bei 325°C waren nach dreistündiger Extraktion noch Bitumenreste zu erkenne. Ein Versuch bei 330°C zeigte nach vierstündiger Versuchsdauer schließlich eine optisch bitumenfreie Mineralstofffraktion.The separation result was initially assessed purely visually, to what extent bitumen still adhered to the minerals. At Temperatures below 320 ° C could be relative long test duration of 4 hours not satisfactory Result can be achieved. Even at 325 ° C were after three hours Extraction to recognize bitumen residues. One try at 330 ° C finally showed after four hours of experimentation an optically bitumen-free mineral fraction.

Bei 335°C wurden die Proben der Versuchstemperatur 45 Minuten, ein, zwei und drei Stunden ausgesetzt. Erst nach zwei Stunden konnte die Probe optisch als bitumenfrei bezeichnet werden. Daher wurden wiederholte Analysen bei 335°C und dreistündiger Versuchsdauer durchgeführt, die als Ergebnis 6,6 bzw. 6,7 Gew.% Bitumenanteil ergaben. Aus einer Laboranalyse, die nach der bisher anerkannten Methode mit Trichlorethen nach DIN 52014 durchgeführt wurde, ergab sich derselbe Wert von 6,6 Gew.% in Trichlorethen gelöstem Bitumen.At 335 ° C the samples of the test temperature were 45 Exposed for minutes, one, two and three hours. Only after The sample was optically free of bitumen for two hours be designated. Therefore, repeated analyzes were carried out 335 ° C and three-hour test period carried out as The result was 6.6 and 6.7% by weight of bitumen. Out a laboratory analysis based on the previously recognized method was carried out with trichlorethylene according to DIN 52014, resulted the same value of 6.6% by weight dissolved in trichloroethene Bitumen.

Mit höherer Versuchstemperatur läßt sich die Versuchszeit erheblich verkürzen. So war beispielsweise bei 340°C eine Versuchsdauer von einer Stunde zur vollständigen Abtrennung des Bitumens ausreichend.The test time can be increased with a higher test temperature shorten considerably. For example, one was at 340 ° C Test duration of one hour for complete separation of bitumen is sufficient.

Claims (7)

  1. Process for the separation of bitumen from asphalt, by means of a liquid solvent for the analysis of the bitumen, characterized in that hot water is used as the solvent and separation takes place at a temperature which is subcritical for water of 320 to 350°C and a pressure of 86 to 220 bar.
  2. Process according to claim 1, characterized in that the water is circulated.
  3. Process according to claim 2, characterized in that water circulation takes place by means of an external separator, which is operated at temperatures below the extraction temperature.
  4. Process according to one or more of the preceding claims 1 to 3, characterized in that subsequently an analytical content determination of bitumen in the asphalt is carried out.
  5. Process according to one or more of the preceding claims 1 to 4, characterized in that it is carried out in an automatically operating laboratory apparatus.
  6. Apparatus for performing the process according to one of the claims 1 to 5, characterized by the following features: a sample vessel (2), which receives high molecular weight hydrocarbons and incorporates an insert (7) placed in an overflow vessel (8), is placed in a sealable pressure container (1), which is enveloped by an electric heater (3) and receives water (4); above the sample vessel (2) is placed a condenser (5) for condensing the rising water vapour; a pressure measuring and control device (P); water and water vapour temperature measuring devices (T1, T2).
  7. Apparatus according to claim 6, characterized in that a funnel (9) for receiving condensation water is placed within the insert (7), whose shaft is located immediately in front of the bottom of the overflow vessel, so that the hot water flows through the sample from bottom to top.
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