EP1611016A1

EP1611016A1 - Verfahren zum abpacken von bitumen

Info

Publication number: EP1611016A1
Application number: EP03776638A
Authority: EP
Inventors: Andreas PÖRNER
Original assignee: POERNER INGENIEURGESELLSCHAFT MBH; POERNER INGENIEURGMBH; Porner Ingenieurgesellschaft Mbh
Current assignee: BITUMEN COMPLETE SOLUTIONS AG
Priority date: 2002-11-22
Filing date: 2003-11-19
Publication date: 2006-01-04
Anticipated expiration: 2023-11-19
Also published as: PT1611016E; AT500279A1; DE50309860D1; AU2003285966A1; SI1611016T1; RU2397930C2; CN1738745A; EP1611016B1; WO2004048204A1; RU2005119969A; DK1611016T3; CY1108203T1; CN100473585C; AT500279B1; ES2305535T3; ATE395266T1

Description

Verfahren zum Abpacken von Bitumen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Nerfahren zum Abpacken von Bitumen, insbesondere Straßenbaubitumen, in großvolumige Einwegtransporteinheiten für den Kalttransport des Bitumens.

Bitumen ist in seiner Verarbeitung sehr temperaturabhängig, da es bei höheren Temperaturen flüssig und bei niedrigen Temperaturen starr vorliegt, dazwischen ist ein breiter Übergangsbereich über zähflüssige und pastöse Aggregatzustände vorhanden, wobei sich über diesen Ubergangszustand von fest zu flüssig die viscolastischen Eigenschaften von Bitumen stark verändern.

Um Bitumen aufweiten Strecken zu transportieren, ist es unwirtschaftlich, dies in beheizten Transporttankwägen vorzunehmen, da das Bitumen ständig auf einer Temperatur oberhalb des Erweichungspunktes zu halten ist. Außerdem bedarf es bei diesen Transportfahrzeugen umfangreicher Sicherheitsvorkehrungen aus Umweltschutzgründen, da, z.B. im Falle eines Unfalls, durch das ausfließende Bitumen erhöhte Gefahr für Umweltschädigungen gegeben ist. Im Hinblick auf die Umweltgefährdung und den hohen Energieaufwand für die Transporte ist man daher immer mehr davon abgegangen, Bitumen in flüssiger Form zu transportieren, Wenn nun Bitumen über weitere Entfernungen zu transportieren ist, dann wird bis jetzt das Bitumen in heißer Form in Metallfässer eingefüllt und auskühlen gelassen, die dann vor Ort entweder zerschnitten werden, um das Bitumen in kalter Form herauszubekommen oder aber erhitzt werden, um das Bitumen in flüssiger Form herausgießen zu können. Beide Wege sind unbefriedigend, da in jedem Fall die Einwegbehälter als Abfälle zurückbleiben, die aufgrund der Bitumenverschmutzung nur sehr schwierig zu entsorgen sind.

Bei Spezialbitumen, z.B. Dach- oder Industriebitumen, ist man daher dazu übergegangen, Bitumen in kleinen Einheiten mit ca. 30 kg in Kunststofffolien zu verpacken, welche dann mit diesem Bitumen eingeschmolzen und mitverarbeitet werden. Diese Folien werden in spezielle Formen eingelegt, in welche dann das heiße Bitumen eingefüllt und erstarren gelassen wird. Diese Verfahrensweise ist allerdings für große Mengen von Bitumen, wie es im Falle des Straßenbaubitumens anfällt, schwer anzuwenden, da sehr viele derartige Behälter vorzusehen sind, in welchen das Bitumen dann auskühlen gelassen werden kann. Außerdem ist aufgrund des höheren Erweichungspunktes des Straßenbaubitumens die üblicherweise eingesetzte Kunststoffolie nicht verwendbar.

Da insbesondere im Straßenbau, große Bitumenmengen benötigt werden, ist man bestrebt, größere Packungseinheiten als die herkömmlichen tragbaren Packungen zu finden. Derartige größere Verpackungseinheiten haben nämlich den Vorteil, daß abgesehen vom erleichterten Einfüllen das Verhältnis von mitgeschmolzenem Kunststoff zu Bitumen, deutlich in Richtung zum Bitumen verschoben ist, wenn man herkömmliche Kleinverpackungen zum Vergleich heranzieht. Großverpackungen sind in der Regel daran gescheitert, daß aufgrund der viscoelastischen Eigenschaften das Bitumen bis jetzt noch nie gezielt in großvolumige Kunststoffbehälter eingebracht werden kann, ohne daß hier ein großes Risiko dahingehend bestanden hat, daß entweder die Kunststoffbehälter wegschmelzen, oder aber so weich werden, daß keine Formbeständigkeit mehr gegeben ist, sondern sich das Kunststoffmaterial so dehnt, daß es zu reißen beginnt.

Es ist auch bereits bekannt, Straßenbaubitumen in mehrlagigen Kunststoffbeutel zu verpacken, die mit dem Bitumen eingeschmolzen werden. Die bekannten Verpackungen (US 5,452,800 A) sind Kleinverpackungen, wobei über die Art der Befüllung bzw. die speziellen Befüllungsparameter in dieser Druckschrift nichts ausgesagt ist. Derartige Kleinverpackungen sind nur für die Verpackungen geringerer Mengen wirtschaftlich, da relativ große Mengen an Verpackungsmaterial erforderlich sind, um größere Mengen an Bitumen zu Verpacken und zu transportieren. Auch ist der Anteil vom Verpackungsmaterial im Bitumen nach dem Schmelzen beachtlich.

Grundsätzlich ist bei der Verarbeitung von Bitumen zu beachten, daß dieses keinen definierten Schmelzpunkt aufweist, sondern vielmehr einen breiten thermischen Übergangsbereich von festem über pastösem zu zähflüssigem und schließlich flüssigem Aggregatzustand besitzt, was, wie eingangs erwähnt, die viscoelastischen Eigenschaften des Bitumens stark temperaturabhängig macht.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem auch für große Bitumenmengen eine Verpackung gewählt werden kann, die mit dem Bitumen eingeschmolzen werden kann, ohne daß dies die Qualität des Bitumens beeinflußt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Einwegpackeinheiten aus flexiblem Kunststoff mit einem Schmelzpunkt, der zwischen 20° und 50° über dem Erweichungspunkt des Bitumens liegt, gefertigt werden, wobei das Bitumen vor dem Abfüllen bis nahe an den Erweichungspunkt des jeweils verarbeiteten Bitumens abgekühlt wird. Damit wird erreicht, daß das Bitumen ineinem Zustand vorliegt, in welchem es bereits zähflüssig ist, aber sich gerade noch pumpen läßt. In diesem Zustand erstarrt dann das Bitumen sehr rasch an der kalten Kunststoffaußenschicht, die ein guter Wärmeleiter ist und die Umgebungstemperatur sehr rasch an das Bitumen weitergibt, wodurch sich unmittelbar an der Kunststofffolie eine Schicht von bereits abgekühltem Bitumen ergibt. Damit wird einerseits die Einwegpackeinheit nicht beschädigt und anderseits bildet das Bitumen nach dem Einbringen in das kalte Ve ackungsmaterial rasch an der Wandung einen stabilen Körper. Im Inneren hat das Bitumen dann Zeit, langsam abzukühlen. Im Straßenbau werden üblicherweise Bitumen mit unterschiedlichen

Erweichungspunkten Ring/Kugel zwischen 45°C und bis maximal 60°C angewandt, welche üblicherweise bei ca. 140 - 160°C in flüssigem Zustand gelagert werden. Das jeweilige vorliegende Bitumen wird auf eine für den tatsächlichen Erweichungspunkt genau definierte Abfülltemperatur heruntergekühlt, bei welcher das Bitumen zwar bereits zähflüssig, jedoch noch pump fähig ist. Weiters ist das Zusammenspiel zwischen Schmelztemperatur des verwendeten Kunststoffmaterials für die Verpackung mit der Verarbeitungstemperatur bzw. dem Erweichungspunkt des zu verarbeitenden Bitumens geregelt, wobei gerade durch die Einhaltung dieses Zusammenspiels von Schmelztemperatur des Kunststoffes mit der Temperatur des eingepumpten Bitumens die erwünschte Wirkung hinsichtlich des „Abkühleffekteseffektes" zur Schonung der Verpackung mit Hilfe des Bitumens erzielt wird.

Das Verpackungsmaterial wird herkömmlicherweise aus einem Kunststoff ausgewählt, der bei ca. 115 bis 130°C schmilzt und bei Abfülltemperatur noch genügend formstabil ist, um das Bitumen aufnehmen zu können, ohne beschädigt zu werden. Bei der Wahl des Kunststoffes muß auch bedacht werden, daß dieser bei der herkömmlichen Verarbeitungstemperatur von Bitumen, also etwa 140 - 160°C, vollständig schmilzt, u.zw. ohne daß irgendwelche faserartige Rückstände verbleiben. Dies würde nämlich das Weiterverarbeiten des Bitumens sehr erschweren.

Das Abkühlen des Bitumens kann dabei gegen Thermoöl erfolgen, was den Vorteil hat, daß die Temperatur des Öls gezielt auf die Endtemperatur des Bitumens abgestimmt gewählt und auf dieser Temperatur während des Verarbeitens auch gehalten werden kann.

Zusammengefaßt liegt der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, daß ein genau definierter Temperaturzustand im Moment des Abfallens vorliegt, da die Durchschnittstemperatur in der Bitumenmasse auf ± 2°C genau eingehalten wird. Die Konstanz der Abfülltemperatur für die jeweilige Bitumenqualität kann damit über den gesamten, in der Regel über viele Tage ununterbrochenen Abfüllvorgang eingehalten werden, so daß einerseits das Risiko eines unbeabsichtigten Schmelzens des Verpackungskunststoffes minimiert und damit die Arbeitssicherheit durch die kontrolliert niedrige Temperatur gegeben ist, wobei andererseits die Kontinuität des Abfüllens nicht durch Unterkühlen und damit Erstarren des Abfüllgutes unterbrochen wird. Es wird erst damit großtechnisch eine ökonomische, automatisierte Abfüllung großer Volumina (z.B. 50.000 - 100.000 TPA) in großvolumigen Verpackungseinheiten (~ 1 m ) ermöglicht. Bei einer bevorzugten Anlage zur Durchführung des Verfahrens ist zum Kühlen des Bitumens ein Plattenwärmetauscher vorgesehen, in dem die Temperaturdifferenz zwischen Kuhlmedium und Bitumen am Ausgang des Wärmetauschers zwischen 10° und 25°C, vorzugsweise 15° - 20°C, beträgt. Über einen solchen Plattenwärmetauscher kann die Temperatur sehr gezielt gehalten werden, wobei aufgrund der großen Wärmeübergangsfläche ein guter und rascher Temperaturaustausch ermöglicht ist. Dabei kann der Plattenwärmetauscher zur Temperaturkonstanthaltung mit einer Heizung, z.B. mit elektrischen Heizelementen, versehen sein. Dadurch kann vorgebeugt werden, daß im Falle eines kurzfristigen Stillstehens der Anlage das Bitumen innerhalb des Plattenwärmetauschers erstarrt und der Plattenwärmetauscher vor dem Weiterverarbeiten zerlegt werden muß. Weiters kann am Abfüllkopf eine Rückstromleitung vorgesehen sein, die vor dem Füllventil abzweigt und zum Lagerbehälter zurückführt. Dies ermöglicht es, daß das Bitumen auch bei Unterbrechung des Füllvorganges innerhalb des Kreislaufes permanent bewegt wird, ohne daß es erstarren kann. Der Abfüllkopf kann über Heizelemente, insbesondere elektrische Heizelemente, auf Abfülltemperatur gehalten sein, sodaß das innerhalb des Abfüllkopfes befindliche Bitumen immer flüssig bleibt und auch nach Stillstand des Abfüllvorganges nicht erstarrt.

In der Zeichnung ist schematisch der Aufbau einer Abfüllanlage wiedergegeben. Mit 1 ist ein Vorratsbehälter bezeichnet, in welchem das Bitumen über eine Heizeinrichtung 2 auf der Lagertemperatur von ca. 140 - 160°C gehalten ist. Aus diesem Lagerbehälter 1 wird durch die Förderpumpe 3 Bitumen in die Bitumenleitung 5 gepumpt oder, falls kein Bitumen entnommen werden kann, über die Rückstromleitung 4 in den Behälter rückgeführt. Die Leitung 5 mündet in einen Wärmetauscher 6, von welchem das gekühlte Bitumen über die Fülleitung 7 zum Abfüllkopf 8 gelangt. Durch diesen Abfüllkopf 8 wird das Bitumen in die Transportbehälter 9 eingefüllt. Der Wärmetauscher ist über eine Kühlmittelkreislaufleitung 10 durch eine Pumpe

11 mit Kühlmittel, im vorliegenden Fall Thermoöl, beaufschlagt, dessen Temperatur über den Kühler 12 auf dem gewünschten Wert gehalten wird, wobei die Temperaturdifferenz zwischen Kühlmedium und Bitumen am Ausgang des Wärmetauschers zwischen 10 uns 25 °C, bevorzugt zwischen 15 und 20°C beträgt.

Mit 13 ist ein Transportbehälter im leeren Zustand vor dem Füllen und mit 14 ein bereits befüllter Behälter nach dem Füllen gezeigt. Die gesamte Anlage wird hinsichtlich der Temperatur mittels herkömmlicher Thermoelemente überwacht und über einen zentralen Rechner gesteuert. Die Thermoelemente und der Steuerungsrechner sind im vorliegenden Fall nicht dargestellt.

Die Abfüllung erfolgt elektronisch gesteuert über Füllventile auf einer Füllwaage. Eine spezielle Aufhängevorrichtung für die Aufnahme der Henkel der Einwegtransporteinheiten ist an Palletten, insbesondere Stahlpalletten, vorgesehen. Die Einwegtransporteinheiten werden solange mittels der Stützeinrichtung gehalten, bis das Bitumen soweit stabil ist, daß es keine weitere Stütze benötigt. Die gefüllten Behälter 14 werden dann zwar unter Dach, aber gut belüftet, abgestellt, um auch im Inneren bis auf Umgebungstemperatur abzukühlen. Da Bitumen eine starke Isolationswirkung besitzt, beträgt die Auskühlzeit je nach Umgebungstemperatur zwischen 4 - 7 Tage, u.zw. bei Behältern von etwa einem Kubikmeter Inhalt. Die so gefüllten Behälter können dann normal mittels Bahn, Schiff oder LKW ohne irgendwelcher Temperaturhalteeinrichtung, transportiert werden, um dann an Ort und Stelle mitsamt der Einwegverpackung eingeschmolzen und weiterverarbeitet zu werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Abpacken von Bitumen, insbesondere Straßenbaubitumen, in großvolumige Einwegtransporteinheiten für den Kalttransport des Bitumens, dadurch gekennzeichnet, daß die Einwegpackeinheiten aus flexiblem Kunststoff mit einem Schmelzpunkt, der zwischen 20° und 50°C über dem Erweichungspunkt des Bitumens liegt, gefertigt werden, wobei das Bitumen vor dem Abfüllen bis nahe an den Erweichungspunkt des jeweils verarbeiteten Bitumens abgekühlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bitumen im

Wärmeaustausch gegen Thermoöl gekühlt wird.

3. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Kühlen des Bitumens ein Plattenwärmetauscher vorgesehen ist, in dem die Temperaturdifferenz zwischen Kühlmedium und Bitumen am Ausgang des Wärmetauschers zwischen 10° und 25°C, vorzugsweise

15° bis 20°C, beträgt.

4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß der Plattenwärmetauscher zur Temperaturkonstanthaltung mit einer Heizung, z.B. elektrischen Heizelementen, versehen ist.

5. Anlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß am

Abfüllkopf eine Rückstromleitung vorgesehen ist, die vor dem Füllventil abzweigt und zum Lagerbehälter zurückführt.

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfüllkopf über Heizelemente, insbesondere elektrische Heizelemente, auf Abfülltemperatur . gehalten ist.