EP1611016B1 - Anlage zum abpacken von bitumen - Google Patents
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Classifications
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- B65B3/00—Packaging plastic material, semiliquids, liquids or mixed solids and liquids, in individual containers or receptacles, e.g. bags, sacks, boxes, cartons, cans, or jars
- B65B3/04—Methods of, or means for, filling the material into the containers or receptacles
- B65B3/10—Methods of, or means for, filling the material into the containers or receptacles by application of pressure to material
- B65B3/12—Methods of, or means for, filling the material into the containers or receptacles by application of pressure to material mechanically, e.g. by pistons or pumps
Definitions
- the invention relates to a plant for packaging road construction bitumen into large-volume disposable transport units for the cold transport of the bitumen, the disposable packing units are made of flexible plastic having a melting point which is between 20 ° and 50 ° C above the softening point of the bitumen, said Bitumen is cooled to near the softening point of each bitumen processed before bottling
- Bitumen is very temperature-dependent in its processing since it is liquid at high temperatures and rigid at low temperatures, with a broad transition range between viscous and pasty aggregate states, with the transition from solid to liquid changing the visco-elastic properties of bitumen.
- bitumen is to be transported over more distances, then the bitumen is so far poured into metal casks and allowed to cool in hot form, which are then either cut on site to get the bitumen out in cold form or heated to remove the bitumen to pour out liquid form. Both ways are unsatisfactory because in any case the disposable containers remain as wastes, which are very difficult to dispose of due to the bitumen contamination.
- bitumen eg roofing or industrial bitumen
- plastic films which are then melted down and co-processed with this bitumen.
- These films are placed in special forms, in which then the hot bitumen filled and is allowed to freeze.
- this procedure is difficult to apply for large quantities of bitumen, as occurs in the case of road construction bitumen, since many such containers are to be provided in which the bitumen can then be allowed to cool.
- the commonly used plastic film is not usable.
- the invention is an object of the invention to provide a system of the type mentioned, with which even for large quantities of bitumen packaging can be selected, which can be melted down with the bitumen, without affecting the quality of the bitumen.
- this object is achieved in that for cooling the bitumen, a plate heat exchanger is provided in which the temperature difference between the cooling medium and bitumen at the outlet of the heat exchanger between 10 ° and 25 ° C, preferably 15 ° to 20 ° C.
- a plate heat exchanger is provided in which the temperature difference between the cooling medium and bitumen at the outlet of the heat exchanger between 10 ° and 25 ° C, preferably 15 ° to 20 ° C.
- the disposable packaging unit is not damaged and on the other hand, the bitumen forms after introduction into the cold packaging material quickly on the wall a stable body. Inside, the bitumen then has time to cool off slowly.
- the temperature can be kept very targeted, with a good and rapid temperature exchange is possible due to the large heat transfer surface.
- bitumen In road construction bitumen are usually used with different softening points ring / ball between 45 ° C and up to 60 ° C maximum, which are usually stored at about 140 - 160 ° C in the liquid state.
- the respective bitumen present is cooled down to a filling temperature which is precisely defined for the actual softening point, at which point the bitumen is already viscous but still pumpable.
- the interaction between the melting temperature of the plastic material used for the packaging with the processing temperature and the softening point of the bitumen to be processed regulated, just by maintaining this interaction of melting temperature of the plastic with the temperature of the pumped bitumen, the desired effect in terms of "cooling effect" to protect the packaging with the help of the bitumen is achieved.
- the packaging material is conventionally selected from a plastic which melts at about 115 to 130 ° C and at the filling temperature is still dimensionally stable enough to absorb the bitumen without being damaged.
- a plastic which melts at about 115 to 130 ° C and at the filling temperature is still dimensionally stable enough to absorb the bitumen without being damaged.
- this at the conventional processing temperature of bitumen ie about 140 - 160 ° C, completely melts, u.zw. without leaving any fibrous residue. This would make the further processing of the bitumen very difficult.
- the cooling of the bitumen can be carried out against thermal oil, which has the advantage that the temperature of the oil can be selected specifically matched to the final temperature of the bitumen and at this temperature during processing also can be maintained.
- the advantage of the process that can be carried out with the system according to the invention is that a precisely defined temperature state is present at the time of filling, since the average temperature in the bituminous compound is precisely maintained at ⁇ 2 ° C.
- the constancy of the filling temperature for the respective bitumen quality can thus be maintained over the entire, usually over many days uninterrupted filling process, so that on the one hand minimizes the risk of unintentional melting of the packaging plastic and thus the work safety is given by the controlled low temperature, on the other hand the continuity of bottling is not interrupted by subcooling and congealing of the bottoms. It is only with large-scale economic, automated filling of large volumes (eg 50,000 - 100,000 TPA) in large-volume packaging units ( ⁇ 1 m 3 ) possible.
- the plate heat exchanger can be used to maintain temperature with a heater, e.g. be provided with electric heating elements. This can be prevented that in the case of a short-term shutdown of the plant, the bitumen solidifies within the plate heat exchanger and the plate heat exchanger must be disassembled before further processing.
- a return flow line can be provided on the filling head, which branches off in front of the filling valve and leads back to the storage container. This makes it possible that the bitumen is permanently moved even when the filling process is interrupted within the circuit, without it being able to solidify.
- the filling head can be kept at filling temperature via heating elements, in particular electrical heating elements, so that the bitumen present inside the filling head always remains liquid and does not solidify even after the filling operation has come to a standstill.
- bitumen is held by a heater 2 to the storage temperature of about 140 - 160 ° C.
- Bitumen is pumped into the bitumen line 5 by the feed pump or, if no bitumen can be removed, via the return flow line 4 in the Container returned.
- the line 5 opens into a heat exchanger 6, from which the cooled bitumen passes via the filling line 7 to the filling head 8. Through this filling head 8, the bitumen is introduced into the transport container 9.
- the heat exchanger is acted upon via a coolant circuit line 10 by a pump 11 with coolant, in the present case thermal oil, whose temperature is maintained at the desired value via the cooler 12, the temperature difference between the cooling medium and bitumen at the outlet of the heat exchanger between 10 and 25 ° C, preferably between 15 and 20 ° C.
- coolant in the present case thermal oil, whose temperature is maintained at the desired value via the cooler 12, the temperature difference between the cooling medium and bitumen at the outlet of the heat exchanger between 10 and 25 ° C, preferably between 15 and 20 ° C.
- At 13 is a transport container in the empty state before filling and 14 an already filled container after filling shown.
- the entire system is monitored for temperature using conventional thermocouples and controlled by a central computer.
- the thermocouples and the control computer are not shown in the present case.
- the filling is electronically controlled via filling valves on a filling scale.
- a special suspension device for receiving the handle of the disposable transport units is provided on pallets, in particular steel pallets.
- the disposable transport units are held by the support means until the bitumen is stable enough that it needs no further support.
- the filled containers 14 are then under roof, but well ventilated, turned off to cool inside to the ambient temperature. Since bitumen has a strong insulating effect, the cooling time is depending on the ambient temperature between 4 - 7 days, u.zw. for containers of about one cubic meter in content.
- the containers filled in this way can then be transported normally by rail, ship or truck without any temperature-retaining device, in order then to be melted in place together with the disposable packaging and further processed.
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Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zum Abpacken von Straßenbaubitumen in großvolumige Einwegtransporteinheiten für den Kalttransport des Bitumens, wobei 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
- 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 Übergangszustand von fest zu flüssig die viscolastischen Eigenschaften von Bitumen stark verändern.
- Um Bitumen auf weiten Strecken zu transportieren, ist es unwirtschaftlich, dies in beheizten Transporttankwagen 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 niedrigeren Erweichungspunktes des Straßenbaubitumens die üblicherweise eingesetzte Kunststofffolie nicht verwendbar.
- Eine derartige Verpackung ist in
US 4,318,475 A veröffentlicht, in welcher Verpackungsgrößen von etwa 60 Pfund (etwa 27 kg) gewählt sind, um Bitumen in mit Kunststofffolie ausgekleideten Kartonschachteln zu verpacken, wobei bei Verarbeiten des Bitumens die Kunststofffolie mit dem Bitumen eingeschmolzen wird. - 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 weiters 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, eine Anlage der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welcher 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 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. Damit wird erreicht, dass das Bitumen in einem 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 Verpackungsmaterial rasch an der Wandung einen stabilen Körper. Im Inneren hat das Bitumen dann Zeit, langsam abzukühlen. Mittels eines solchen Plattenwärmetauscher kann die Temperatur sehr gezielt gehalten werden, wobei aufgrund der großen Wärmeübergangsfläche ein guter und rascher Temperaturaustausch ermöglicht ist.
- 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 pumpfähig 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 mit den erfindungsgemäßen Anlage ausführbaren Verfahrens darin, dass ein genau definierter Temperaturzustand im Moment des Abfüllens 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 m3) ermöglicht.
- Vorteilhafterweise 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 erfindungsgemäßen 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 (5)
- Anlage zum Abpacken von Straßenbaubitumen in großvolumige Einwegtransporteinheiten für den Kalttransport des Bitumens, mit einem Lagerbehälter (1) und einem Füllkopf (8), wobei 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, dadurch gekennzeichnet, dass zum Kühlen des Bitumens ein Plattenwärmetauscher (6) 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.
- Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlmedium im Plattenwärmetauscher (6) Thermoöl vorgesehen ist.
- Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet dass der Plattenwärmetauscher (6) zur Temperaturkonstanthaltung mit einer Heizung, z.B. elektrischen Heizelementen, versehen ist.
- Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückstromleitung (4) vorgesehen ist, die vor dem Füllkopf (8) abzweigt und zum Lagerbehälter (1) zurückführt.
- Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abfüllkopf (8) über Heizelemente, insbesondere elektrische Heizelemente, auf Abfülltemperatur gehalten ist.
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