IT202100018347A1 - Processo e apparato per l’ossidazione di bitumi - Google Patents

Description

Descrizione dell?invenzione industriale dal titolo ?PROCESSO E APPARATO PER L?OSSIDAZIONE DI BITUMI?

DESCRIZIONE

Ambito dell?invenzione

[0001] La presente invenzione si riferisce a un procedimento per l?ossidazione di bitumi (bitumen blowing) ottenuti come residuo dalla distillazione sotto vuoto del petrolio, e a un apparato per eseguire tale procedimento.

Cenni relativi alla tecnica anteriore ? Problema tecnico

[0002] Come noto, i bitumi ottenuti come residuo da distillazione sotto vuoto del petrolio sono largamente utilizzati come materia prima per ottenere materiali leganti destinati alla produzione di conglomerati bituminosi per pavimentazioni stradali, o per ottenere materiali per impermeabilizzare e/o isolare termicamente strutture ed edifici in genere. Tuttavia, i bitumi tal quali hanno normalmente una consistenza insufficiente per essere usati direttamente nelle applicazioni sopra indicate, per cui ? normalmente necessario modificarne le propriet? reologiche e meccaniche. Pi? in dettaglio, ciascuna delle applicazioni sopra menzionate richiede un valore abbastanza elevato di punto o temperatura di rammollimento, convenzionalmente valutato attraverso il saggio noto come ?palla-anello?, e un valore abbastanza basso di grado di penetrazione, valutabile per esempio secondo EN 1426.

[0003] Tali requisiti si conseguono tradizionalmente attraverso un procedimento indicato come ossidazione del bitume, in cui quest?ultimo viene mantenuto a contatto con una corrente di gas contenente ossigeno a una temperatura di trattamento normalmente compresa tra 240?C e 280?C per un tempo di trattamento sufficiente. Si compie in tal modo una deidrogenazione parziale di alcuni componenti del bitume, accompagnata da una polimerizzazione che d? luogo a strutture tridimensionali. Globalmente, questo procedimento comporta un aumento del contenuto in asfalteni del bitume, che ne fa migliorare la consistenza, nei termini sopra indicati.

[0004] L?ossidazione del bitume viene normalmente eseguita in modo discontinuo in reattori o torri di ossidazione in cui ? preferibilmente presente un agitatore che ha la funzione di disperdere l?aria in bolle di dimensioni opportune, in modo da rendere massima la superficie di scambio tra l?aria e il bitume.

[0005] In particolare, AT 297197 descrive un procedimento in cui la velocit? dell?agitatore, e quindi l?energia introdotta per disperdere l?aria, viene aumentata/diminuita all?aumentare/diminuire della quantit? di aria presente nel reattore, in modo da ottenere bolle d?aria di diametro ottimale, quale che sia la portata dell?aria. WO 87/03896 si riferisce invece a un procedimento che prevede la turbodispersione dell?aria, in particolare, eseguita per mezzo di una girante comprendente un disco sostanzialmente piano provvisto perifericamente di denti complanari al disco.

[0006] Uno svantaggio dei procedimenti discontinui di tipo noto consiste nel richiedere tempi di trattamento relativamente lunghi per raggiungere le caratteristiche desiderate del bitume.

[0007] Un altro svantaggio di tali procedimenti ? costituito dalle temperature relativamente elevate che sono necessarie per operare in tempi industrialmente accettabili. Temperature di processo come quelle sopra indicate sono infatti causa di rilevanti perdite per evaporazione delle frazioni volatili, di peso molecolare inferiore. Ci? comporta, da un lato, un abbassamento della resa del processo. Da un altro lato, viene meno un utile effetto fluidificante che le frazioni di peso molecolare inferiore avrebbero nei confronti della massa del bitume ossidato prodotto. Inoltre, le perdite per evaporazione aggravano gli oneri di purificazione degli effluenti gassosi.

[0008] Per ridurre i tempi di trattamento e/o operare a temperature inferiori, alcuni procedimenti prevedono l?impiego di catalizzatori. Un tipico catalizzatore ? il cloruro ferrico, normalmente usato come soluzione acquosa, con i problemi associati all?alimentazione di materiali acquosi in una massa ad alta temperatura. Un procedimento catalitico ? descritto per esempio in WO 95/28458, che si riferisce inoltre all?impiego di una torre di ossidazione provvista di agitatore con giranti multiple.

[0009] Sono altres? noti procedimenti di tipo continuo per l?ossidazione del bitume, come quelli descritti in WO 2006/009474 e in WO 2014/035262. Per attuare tali procedimenti, i documenti descrivono reattori tubolari a loop comprendenti una sequenza di tubi all?interno dei quali sono disposti pi? miscelatori statici distanziati tra loro, e in cui viene fatto passare il bitume assieme all?aria. I reattori a loop comprendono una pompa di ricircolazione a portata variabile. In prossimit? dell?aspirazione e della mandata della pompa sono previsti bocchelli rispettivamente di uscita e di ingresso del bitume rispettivamente associati a una pompa di estrazione e a una pompa di alimentazione del bitume dal/al reattore, entrambe a velocit? variabile. In una sezione del reattore ? altres? previsto un ingresso di aria compressa per l?ossidazione. In una sezione in quota rispetto ai tubi con i miscelatori statici ? previsto un serbatoio configurato per lasciar separare il bitume dall?aria esausta e dai propr? vapori. Tale serbatoio ? provvisto di un?uscita per gli sfiati lungo la quale ? prevista una valvola di regolazione della pressione interna del reattore, e di un?uscita del bitume collegata con l?aspirazione della pompa mediante un tubo disposto modo da formare un battente stabile a monte della pompa, il cui livello serve per regolare la velocit? della pompa.

[0010] Uno svantaggio dei reattori a loop operanti in continuo come sopra descritto risiede nelle difficolt? di mantenere condizioni di regime stazionario e, quindi, di garantire caratteristiche costanti del prodotto. La valutazione delle caratteristiche reologiche e meccaniche del prodotto, su cui i documenti citati sono silenti, eseguita attraverso i saggi indicati in apertura, che non possono essere eseguiti in tempo reale lungo il reattore o lungo la tubazione di uscita dal medesimo. Infatti, tali saggi richiedono di prelevare campioni, di prepararli per le prove, in particolare raffreddandoli fino a temperatura ambiente, operazioni che richiedono un tempo considerevole. Se il bitume ossidato esce dai limiti di specifica e il reattore viene fatto funzionare normalmente durante questo tempo, si produce ulteriore materiale fuori specifica, non facilmente sottoponibile a un trattamento correttivo. Se invece durante il tempo di attesa il prodotto viene fatto ricircolare ?a vuoto? nel reattore, senza n? alimentarne n? prelevarne, e senza introdurre aria, si penalizza la produttivit? del reattore.

Sintesi dell?invenzione

[0011] ? quindi scopo della presente invenzione fornire un procedimento e un apparato per l?ossidazione del bitume che permetta di raggiungere una consistenza predeterminata del bitume in un tempo pi? breve di quanto richiesto con le torri di ossidazione della tecnica convenzionale.

[0012] ? anche scopo dell?invenzione fornire siffatti procedimento e apparato che permettano inoltre di compiere l?ossidazione a temperature inferiori a quelle richieste dalla tecnica convenzionale, tipicamente a temperature comprese tra 240?C e 280?C, con i vantaggi qualitativi e di processo precedentemente descritti.

[0013] ? inoltre scopo dell?invenzione fornire siffatti procedimento e apparato che permettano di migliorare la stabilit? qualitativa del bitume ossidato prodotto.

[0014] ? altres? scopo dell?invenzione fornire siffatti procedimento e apparato che permettano di ottenere un bitume ossidato il pi? possibile privo di occlusioni di schiume che si formano, in particolare, se il procedimento di ossidazione prevede una fase di miscelazione con aria in un miscelatore statico.

[0015] ? un altro scopo dell?invenzione fornire un dispositivo da associare a un apparato provvisto di torre di ossidazione di tipo convenzionale, operante in modo discontinuo, per ridurre i tempi di lavorazione e migliorarne quindi la produttivit?, e/o per poter condurre l?ossidazione a temperature inferiori a quelle oggi comunemente adottate, con i vantaggi deducibili da quanto sopra esposto.

[0016] Questi e altri scopi sono raggiunti dal procedimento definito dalla rivendicazione 1, e dall?apparato definito dalla rivendicazione 6. Forme realizzative e varianti particolarmente vantaggiose del procedimento e dell?apparato sono definite dalle rispettive rivendicazioni dipendenti.

[0017] Secondo un aspetto dell?invenzione, un procedimento per l?ossidazione di un bitume comprende le fasi di:

? predisposizione di un serbatoio equalizzatore avente uno sviluppo longitudinale, disposto verticalmente;

? predisposizione di una quantit? di bitume fino a un livello predeterminato sopra una porzione di fondo del serbatoio equalizzatore;

? riscaldamento del bitume fino a una temperatura di trattamento compresa tra 200?C e 240?C;

? predisposizione di un condotto di ossidazione contenente almeno un miscelatore statico, il condotto di ossidazione avendo una capacit? predeterminata, al netto del miscelatore statico;

? convogliamento di un flusso del bitume da detta porzione di fondo a una porzione superiore del serbatoio equalizzatore attraverso il condotto di ossidazione, mantenendo nel condotto di ossidazione una pressione di trattamento predeterminata,

in cui detta porzione superiore trovasi a un?altezza di almeno un terzo rispetto al livello del bitume sopra la porzione di fondo;

? alimentazione di una corrente di un gas contenente ossigeno nel condotto di ossidazione;

? miscelazione della corrente di un gas contenente ossigeno con il flusso del bitume nel miscelatore statico del condotto di ossidazione;

? interruzione della fase di alimentazione della corrente di gas contenente ossigeno quando il bitume raggiunge un valore di consistenza finale predeterminato.

[0018] Secondo un altro aspetto dell?invenzione, un apparato per l?ossidazione di un bitume comprende:

? un serbatoio equalizzatore avente uno sviluppo longitudinale disposto verticalmente, configurato per contenere una quantit? di bitume tale da riempire il serbatoio equalizzatore fino a un predeterminato livello sopra una sua porzione di fondo, e per mantenere detta quantit? di detto bitume a una temperatura di trattamento compresa tra 200?C e 240?C;

? un condotto di ossidazione contenente almeno un miscelatore statico e avente estremit? di ingresso e di uscita collegate idraulicamente, nell?ordine, con una porzione di fondo e con una porzione superiore del serbatoio equalizzatore, il condotto di ossidazione avendo una capacit? predeterminata, al netto del miscelatore statico, in cui la porzione superiore trovasi a un?altezza di almeno un terzo rispetto a detto livello di bitume sopra la porzione di fondo;

? una pompa di ricircolazione disposta per convogliare un flusso del bitume dalla porzione di fondo alla porzione superiore del serbatoio equalizzatore attraverso il condotto di ossidazione;

? mezzi di alimentazione di una corrente di un gas contenente ossigeno nel condotto di ossidazione;

? un organo di regolazione della pressione disposto tra l?estremit? di uscita del condotto di ossidazione e la porzione superiore del serbatoio equalizzatore,

in cui la pompa di ricircolazione e l?organo di regolazione sono configurati per mantenere cooperativamente una pressione di trattamento predeterminata nel condotto di ossidazione.

[0019] Prelevando il bitume da trattare dal fondo del serbatoio equalizzatore e riciclando il bitume trattato nel condotto di ossidazione in una sezione apprezzabilmente pi? in alto rispetto al fondo del serbatoio equalizzatore, in modo da evitare effetti di corto-circuito tra il bitume di riciclo e il punto di prelievo, si determina un rapido trattamento di tutta la quantit? di bitume. Allo stesso tempo si ottiene una regimazione del bitume trattato all?interno del serbatoio equalizzatore, fino a raggiungere la consistenza desiderata. Rispetto ai procedimenti continui della tecnica anteriore, ci? comporta il notevole vantaggio di ottenere un bitume di qualit? desiderata senza rischio di dover poi trattare nuovamente il bitume, nel caso che i controlli analitici indichino che il bitume non ha i parametri di consistenza richiesti.

[0020] Il trattamento con gas contenente ossigeno nel miscelatore statico del condotto di ossidazione decorre con un?intima miscelazione del gas e del bitume, e comporta la formazione di schiume. Nella presente invenzione, il bitume viene prelevato dalla porzione di fondo e restituito con continuit? come bitume ossidato in una porzione superiore del serbatoio equalizzatore, di forma allungata e disposto verticalmente. In tali condizioni, per effetto del prelievo dal fondo, le particelle del bitume restituito scendono dalla porzione superiore a quella di fondo abbastanza lentamente da consentire:

? alla schiuma, di accumularsi e rimanere a galla perch? pi? leggera del bitume, e perch? il gas trattenuto dal bitume ha tempo sufficiente, durante la discesa, per liberarsi e per raggiungere la schiuma galleggiante,

? alla schiuma accumulata, di risolversi a sua volta, durante la lavorazione, in un gas che si libera attraverso lo sfiato del serbatoio equalizzatore e in bitume ossidato che rimane nel serbatoio,

grazie anche alla termostatazione alla temperatura di trattamento.

[0021] Pertanto, il procedimento e l?apparato secondo l?invenzione permettono di ottenere un bitume ossidato che risulta sostanzialmente esente da schiume.

[0022] L?organo di regolazione della pressione ? preferibilmente controllato da un segnale di pressione prelevato tra la pompa e una sezione del condotto di ossidazione.

[0023] In una variante preferita, la porzione superiore del serbatoio equalizzatore, sopra menzionata, in cui viene restituito il flusso di bitume, ? una porzione sotto-battente, cio? occupata dal bitume stesso, e si trova preferibilmente a un?altezza compresa tra la met? del livello del bitume e il livello del bitume. Ci? comporta alcuni vantaggi, descritti nel seguito.

[0024] In primo luogo, il flusso di ritorno dal condotto di ossidazione contiene una quantit? notevole di componenti volatili del bitume, prevalentemente insieme ad aria, sotto forma di schiuma. L?introduzione di tale flusso sotto battente nel serbatoio equalizzatore permette di recuperare tali frazioni volatili nella massa del bitume. Come gi? detto, oltre a migliorare la resa del processo, le frazioni volatili recuperate hanno un utile effetto fluidificante sul bitume ossidato prodotto. Al contrario, un?alimentazione sopra battente o comunque troppo in prossimit? del condotto di uscita dei vapori del serbatoio equalizzatore comporterebbe una perdita delle frazioni volatili nei vapori. Tale perdita sarebbe peraltro favorita dall?elevata temperatura nel serbatoio equalizzatore e, in una variante del procedimento descritta pi? oltre, dall?alimentazione di ulteriore gas contenente ossigeno direttamente nel serbatoio equalizzatore.

[0025] Inoltre, la schiuma inevitabilmente presente nel flusso di ritorno dal condotto di ossidazione pu? contenere quantit? importanti di ossigeno non reagito in forma finemente dispersa, cio? come bolle di dimensioni anche micrometriche. Ci? accade in particolare in quei casi in cui nel condotto di ossidazione sia necessario operare con un notevole eccesso di ossigeno, cio? con un elevato rapporto tra l?aria e il bitume in alimentazione nel condotto di ossidazione. Per effetto del calore di reazione rilasciato nel condotto di ossidazione, le bollicine di ossigeno in eccesso si trovano inoltre a una temperatura particolarmente elevata, per esempio ca. 260?C. L?elevata dispersione e l?alta temperatura di tale ossigeno favoriscono la reazione con il bitume che le bollicine incontrano nel loro movimento ascensionale dal punto di reintroduzione verso la superficie libera del bitume, nel serbatoio equalizzatore.

L?alimentazione sotto battente permette quindi di ottimizzare l?impiego dell?ossigeno, cio? di impiegare l?ossigeno in eccesso in modo utile, realizzando un?ulteriore fase di ossidazione in una regione sottobattente del serbatoio equalizzatore.

[0026] L?alimentazione sottobattente permette inoltre uno scambio termico anche tra la parte gassosa del flusso di ritorno dal condotto di ossidazione, ad alta temperatura, e il bitume contenuto nel serbatoio equalizzatore, a temperatura inferiore. Ci? d? un ulteriore contributo ad esaltare la cinetica del complesso di reazioni che avvengono tra l?ossigeno residuo e il bitume nel serbatoio equalizzatore.

[0027] L?alimentazione sottobattente del flusso di ritorno dal condotto di ossidazione, normalmente ad alta pressione, promuove inoltre il mantenimento di condizioni turbolente nel serbatoio equalizzatore, e anche questo ha un effetto favorevole per la cinetica di reazione.

[0028] In alternativa, la porzione superiore, in cui viene riciclato indietro il flusso di bitume, si trova a un?altezza dal fondo superiore al livello del bitume nel serbatoio equalizzatore, in altre parole il flusso di bitume ricircolante viene reintrodotto nel serbatoio equalizzatore sopra il battente o pelo libero del bitume. In questo modo si ottengono vantaggi di tipo diverso da quelli sopra descritti, in particolare si rende massima a capacit? di eliminazione della schiuma dal bitume ricircolante. Tale opzione ? preferibile, per esempio, quando il gas alimentato nel condotto di ossidazione contiene un debole eccesso di ossigeno, e quindi il flusso di bitume ricircolante contiene una quantit? modesta di ossigeno non reagito nel condotto di ossidazione, poco importante ai fini di un?ulteriore ossidazione del bitume all?interno del serbatoio equalizzatore.

[0029] Preferibilmente, la pressione di trattamento realizzata nel condotto di ossidazione ? compresa tra 2 bar relativi e 8 bar relativi, in particolare tra 3 bar relativi e 7 bar relativi. Si ottengono in tal modo condizioni favorevoli all?intima miscelazione del gas contenente ossigeno e dell?aria, e al trasferimento dell?ossigeno dalla fase gas alla fase liquida non raggiungibili nelle convenzionali torri di ossidazione.

[0030] In particolare, il gas contenente ossigeno alimentato nel condotto di ossidazione ? aria, e la quantit? di aria alimentata nel condotto di ossidazione ? preferibilmente compresa tra 0,5 litri di aria per Kg di bitume, misurati alla pressione di 2 bar relativi, e 10 litri di aria per Kg di bitume, misurati alla pressione di 8 bar relativi. Pi? in generale, la quantit? di ossigeno alimentata per Kg di bitume con il gas contenente ossigeno nel condotto di ossidazione ? compresa tra una quantit? corrispondente all?ossigeno contenuto in 0,5 litri di aria alla pressione di 2 bar relativi, e una quantit? corrispondente all?ossigeno contenuto in 10 litri di aria alla pressione di 8 bar relativi. L?associazione del miscelatore statico e della pressione di alimentazione del gas contenente ossigeno permette di scegliere la quantit? di gas/aria/ossigeno alimentata per Kg di prodotto in un intervallo di valori notevolmente pi? ampio che nel caso di alimentazione nelle tradizionali torri di ossidazione.

[0031] Il ?valore di consistenza? del bitume da raggiungere attraverso il procedimento di ossidazione pu? essere determinato attraverso misure di viscosit? eseguite durante la fase di ossidazione. Infatti, la viscosit? del bitume soggetto a tale trattamento si ? rivelata essere una misura univoca del grado di avanzamento della reazione, in altre parole la viscosit? aumenta sensibilmente in modo monotono al decorrere della reazione stessa.

[0032] A tale scopo, il metodo pu? prevedere una fase di predisposizione di un dispositivo di misura della viscosit? disposto per venire a contatto con una porzione miscelata della quantit? di bitume all?interno del serbatoio equalizzatore, e per generare in modo continuo un segnale di viscosit? di detta porzione miscelata.

[0033] Pi? in dettaglio, il dispositivo di misura della viscosit? pu? essere configurato per mantenere un proprio corpo di misura in movimento con una velocit? predeterminata in tale porzione miscelata di bitume, e per misurare una forza o una coppia necessaria per mantenere tale velocit? predeterminata del corpo di misura, o per misurare una potenza necessaria per applicare tale forza o coppia. Una misura indiretta di tale potenza pu? essere fornita dalla misura di un assorbimento di corrente di un motore elettrico disposto per azionare il movimento del corpo di misura.

[0034] In particolare, il dispositivo di misura della viscosit? pu? comprendere un dispositivo di movimentazione, per esempio un agitatore, in cui un gruppo motore, in particolare un motore elettrico, ? configurato per far ruotare il corpo di misura, ovvero una porzione agitatrice dell?agitatore comprendente, per esempio, una girante formata da una pluralit? di pale, con una velocit? di rotazione predeterminata.

L?apparato pu? inoltre comprendere:

? un dispositivo per rilevare un valore reometrico, cio? il valore di una grandezza correlata alla viscosit?, scelto tra una forza o una coppia applicata per mantenere la velocit? del corpo di misura, e una potenza assorbita necessaria per applicare detta forza o coppia;

? mezzi di visualizzazione di tale valore reometrico.

L?apparato pu? altres? comprendere un?unit? di calcolo configurata per convertire il valore reometrico sopra indicato in un segnale di viscosit? del bitume contenuto nel serbatoio equalizzatore, in modo da poter visualizzare una variazione di valori di viscosit? del bitume.

[0035] In tal modo, un operatore preposto alla sorveglianza del procedimento di ossidazione del bitume ha la possibilit? di conoscere istante per istante l?andamento della viscosit? della massa di bitume, senza prelevare n? analizzare campioni. Ci? ? vantaggioso per vari motivi. In primo luogo, i campioni potrebbero non essere rappresentativi delle condizioni dell?intera quantit? di bitume. In secondo luogo, le analisi, e le operazioni ad esse preparatorie, richiedono tempo, per cui i risultati ottenuti dalle misure possono differire dalle condizioni reali del bitume alla fine della misura. Non ultimo, il prelievo e la manipolazione dei campioni pu? esporre il personale ad agenti chimici potenzialmente pericolosi. Grazie all?invenzione, l?operatore ? quindi in grado di interrompere la fase di ossidazione ottenendo il bitume con la viscosit? e il grado di ossidazione desiderato, corrispondente alle caratteristiche che si desiderano avere in condizioni di utilizzo.

[0036] In alternativa, il ?valore di consistenza? del bitume da raggiungere attraverso il procedimento di ossidazione pu? comunque essere determinato attraverso misure di durezza e/o determinazione delle caratteristiche reologiche su campioni, come noto nella tecnica. Pi? in dettaglio, il ?valore di consistenza? obiettivo pu? essere determinato mediante misure di temperatura di rammollimento, per esempio attraverso il saggio noto come ?palla-anello?, e/o misure di grado di penetrazione, per esempio come previsto in EN 1426. Tali misure possono essere eseguite periodicamente durante l?ossidazione, prelevando campioni del bitume in corso di ossidazione, con una frequenza decisa in base alle caratteristiche iniziali del bitume e alle condizioni di processo effettivamente realizzate.

[0037] Preferibilmente, il rapporto tra il volume della quantit? di bitume e la capacit? netta del condotto di ossidazione ? almeno 10. Per esempio, con un serbatoio equalizzatore avente le dimensioni di una comune torre di ossidazione, cio? circa 30 m<3>, e con vari condotti di ossidazione impiegati con esito positivo del procedimento, tale rapporto era compreso tra 20 e 80. ? stato infatti osservato che scendendo al di sotto di tale valore limite, l?effetto di eliminazione della schiuma tende a peggiorare. Inoltre, se il rapporto ? almeno 10, l?eventuale misura di viscosit? mediante assorbimento di potenza o di corrente di un gruppo motore di un agitatore installato nel serbatoio equalizzatore pu? essere considerata indicativa della viscosit? dell?intera quantit? di bitume trattata.

[0038] Preferibilmente, il condotto di ossidazione ? disposto lungo un circuito di riciclo esterno al serbatoio equalizzatore, in cui le estremit? di ingresso e di uscita del condotto di ossidazione sono collegate idraulicamente, nell?ordine, con una bocca di uscita e con una bocca d?ingresso di ritorno disposte rispettivamente nella porzione di fondo e nella porzione superiore del serbatoio equalizzatore. Tale soluzione ha il vantaggio di agevolare l?ispezione e la manutenzione delle apparecchiature e della strumentazione del circuito del condotto di ossidazione.

[0039] In tal caso, la bocca di aspirazione della pompa di ricircolazione, o l?estremit? di ingresso di una tubazione di aspirazione ad essa collegata, ? disposta in corrispondenza della porzione di fondo del serbatoio equalizzatore, mentre l?estremit? di uscita del condotto di ossidazione ? disposta in corrispondenza della porzione superiore del serbatoio stesso, oppure ? regolabile in corrispondenza della posizione del battente del liquido effettivamente presente.

[0040] In alternativa, il condotto di ossidazione pu? anche essere disposto all?interno del serbatoio equalizzatore, insieme eventualmente anche alla pompa di ricircolazione, in questo caso una pompa di tipo sommerso. Tale soluzione ha invece il vantaggio, in particolare, di limitare le dispersioni termiche complessive dell?apparato.

[0041] In una variante del procedimento, durante le fasi di convogliamento del flusso del bitume e di alimentazione della corrente di un gas contenente ossigeno nel condotto di ossidazione ? inoltre prevista una fase di alimentazione di una seconda corrente di un gas contenente ossigeno nel serbatoio equalizzatore, in modo che il gas contenente ossigeno attraversi preferibilmente sostanzialmente l?intera massa del bitume presente nel serbatoio equalizzatore, mantenendo la temperatura di trattamento. A tal fine, in una forma realizzativa dell?apparato, il serbatoio equalizzatore comprende secondi mezzi di alimentazione di gas disposti in modo che, alimentando una seconda corrente di un gas contenente ossigeno nel serbatoio equalizzatore, tale ulteriore corrente attraversi preferibilmente l?intera massa del bitume.

[0042] L?alimentazione contemporanea di gas contenente ossigeno nel condotto di ossidazione e nel serbatoio equalizzatore, oltre a contribuire al processo ossidativo del bitume, favorisce i meccanismi, sopra descritti, che portano alla produzione di un bitume ossidato sostanzialmente esente da schiuma. Infatti, il flusso ascensionale dell?ulteriore corrente di gas contenente ossigeno, alimentata nella porzione di fondo del serbatoio equalizzatore, in controcorrente con il flusso in discesa del bitume, indotto dalla pompa di ricircolazione, favorisce il processo di accumulo in superficie e di eliminazione della schiuma, come descritto in precedenza.

[0043] In particolare, il serbatoio equalizzatore ? configurato come una torre di ossidazione del tipo comunemente utilizzato nei procedimenti convenzionali di ossidazione del bitume. Tale torre di ossidazione pu? essere di un tipo qualsiasi tra quelli noti nella tecnica.

[0044] Inoltre, rientra nell?ambito dell?invenzione un dispositivo per migliorare le prestazioni di un impianto per l?ossidazione del bitume, l?impianto comprendendo una torre di ossidazione avente uno sviluppo longitudinale disposta verticalmente, configurata per contenere una quantit? di bitume tale da riempire la torre di ossidazione fino a un predeterminato livello sopra una sua porzione di fondo, e per mantenere la quantit? di bitume a una temperatura di trattamento compresa tra 200?C e 240?C, e provvista di mezzi di alimentazione di gas nel proprio interno in modo che, alimentando una corrente di un gas contenente ossigeno nella torre di ossidazione, tale corrente di gas contente ossigeno attraversi il bitume;

il dispositivo comprendendo:

? un condotto di ossidazione configurato per essere disposto esternamente alla torre di ossidazione e contenente almeno un miscelatore statico, il condotto di ossidazione avendo estremit? di ingresso e di uscita disposte per essere collegate idraulicamente nell?ordine con la porzione di fondo e con una porzione superiore della torre di ossidazione;

in cui la porzione superiore trovasi a un?altezza di almeno un terzo del livello sopra la porzione di fondo; ? una pompa di ricircolazione disposta per convogliare un flusso del bitume dalla porzione di fondo alla porzione superiore della torre di ossidazione attraverso il condotto di ossidazione;

? ulteriori mezzi di alimentazione di un?ulteriore corrente di un gas contenente ossigeno nel condotto di ossidazione;

? un organo di regolazione della pressione disposto tra l?estremit? di uscita del condotto di ossidazione e la porzione superiore della torre di ossidazione,

in cui la pompa di ricircolazione e l?organo di regolazione sono configurati per mantenere cooperativamente una pressione di trattamento predeterminata nel condotto di ossidazione.

[0045] Tale dispositivo permette di estendere i vantaggi dell?invenzione agli impianti di ossidazione del bitume esistenti, basati su torri di ossidazioni operanti in modo discontinuo. In particolare, il dispositivo permette di ridurre i tempi e/o le temperature di lavorazione ed aumentare la resa/qualit?, portando quindi a un aumento della produttivit? di tali impianti, e permette inoltre di ridurre gli oneri di depurazione degli effluenti gassosi, grazie alla possibilit? di ossidare il bitume a temperature inferiori, oltre a produrre altri vantaggi, precedentemente descritti.

[0046] Vantaggiosamente, il dispositivo per migliorare le prestazioni di un impianto per l?ossidazione del bitume ? montato su uno skid.

[0047] Preferibilmente, l?organo di regolazione della pressione a valle del condotto di ossidazione ? una valvola di regolazione della pressione. In alternativa, l?organo di regolazione della pressione pu? comprendere una pompa di tipo volumetrico, cos? come in tal caso ? la pompa di ricircolazione, configurata per erogare una portata di bitume inferiore alla pompa di ricircolazione.

[0048] In una variante del procedimento, la fase di alimentazione della corrente di gas contenente ossigeno nel condotto di ossidazione pu? essere interrotta quando un volume pari a un multiplo della quantit? di bitume contenuta nel serbatoio equalizzatore ? stato completamente convogliato dalla porzione di fondo alla porzione superiore del serbatoio equalizzatore attraverso il condotto di ossidazione, per esempio quando un volume pari alla quantit? di bitume ? stato convogliato. Ci? pu? fornire un criterio per stabilire e standardizzare la durata delle singole lavorazioni, limitando i controlli analitici sul bitume durante il procedimento di ossidazione.

Breve descrizione dei disegni

[0049] L?invenzione verr? di seguito illustrata con la descrizione di alcune sue forme realizzative, fatta a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni annessi, in cui:

? la figura 1 ? un diagramma a blocchi del procedimento secondo l?invenzione;

? la figura 2 ? uno schema di flusso di un apparato secondo l?invenzione;

? la figura 3 ? uno schema di flusso di un apparato secondo una variante di quanto mostrato in figura 2, in cui nel serbatoio equalizzatore ? previsto un agitatore associato a mezzi per rilevare lo sforzo del relativo motore;

? la figura 4 mostra pi? in dettaglio un possibile corredo strumentale del circuito di riciclo che comprende il condotto di ossidazione;

? la figura 5 ? un diagramma a blocchi di una variante del procedimento di figura 1, in cui ? prevista una fase di alimentazione di gas contenente ossigeno anche nel serbatoio equalizzatore;

? la figura 6 ? uno schema a blocchi dell?apparato di figura 2, in cui sono previsti mezzi di alimentazione di gas contenente ossigeno anche nel serbatoio equalizzatore;

? la figura 7 ? una vista in prospettiva schematica di un dispositivo per migliorare le prestazioni di un impianto di ossidazione esistente, montato su skid.

Descrizione di forme realizzative preferite

[0050] Con riferimento alle figure 1 e 2, viene descritto un procedimento 100 per l?ossidazione di un bitume 1 per ottenere un bitume ossidato 9 avente caratteristiche idonee per l?impiego come legante in conglomerati bituminosi per pavimentazioni stradali e affini, o come materiale per impermeabilizzare e/o isolamento termico. Il bitume di partenza 1 ? ottenuto come residuo della fase di distillazione sotto vuoto di un petrolio greggio. Tuttavia, il procedimento pu? essere utilizzato anche per ossidare bitumi di origine naturale e materiali affini.

[0051] Il procedimento 100 ? di tipo discontinuo e comprende in primo luogo una fase di predisposizione 101 di un serbatoio equalizzatore 10, di forma allungata e disposto verticalmente, per esempio con un rapporto altezza/diametro di almeno 1,8, preferibilmente almeno 2,2, intendendo come altezza l?altezza utile, cio? occupabile dal bitume. ? altres? prevista un?ulteriore fase preliminare di predisposizione 111 di una quantit? di bitume 1 da ossidare in una lavorazione o batch di ossidazione, nonch? una fase 120 di alimentazione del bitume 1 nel serbatoio equalizzatore 10, fino a un predeterminato livello L sopra una sua porzione di fondo 15.

[0052] ? altres? prevista una fase preliminare 112 o 122 di riscaldamento per portare il bitume 1 a una temperatura di trattamento T che, nel caso del procedimento secondo l?invenzione, ? vantaggiosamente compresa tra 200?C e 240?C. Il riscaldamento 112 pu? essere eseguito prima dell?alimentazione 120 nel serbatoio equalizzatore 10 impiegando uno scambiatore di calore di tipo convenzionale, non mostrato nei disegni. In alternativa, o in aggiunta, il riscaldamento 122 pu? essere eseguito nel serbatoio equalizzatore 10 stesso, provvisto in tal caso di un circuito di riscalamento di tipo convenzionale a olio diatermico o a vapore, non mostrato.

[0053] Secondo l?invenzione, ? inoltre prevista una fase preliminare 131 di predisposizione di un condotto di ossidazione 20 contenente un miscelatore statico 25.

[0054] Una volta predisposta la quantit? di bitume 1 nel serbatoio equalizzatore 10 alla temperatura di trattamento T, pu? aver luogo l?ossidazione 150 del bitume mediante contatto con un gas contenente ossigeno. Nella presente descrizione, come indicato in figura 2, il gas contenente ossigeno ? tipicamente aria, che pu? essere fornita da un compressore, non mostrato. Tuttavia, non ? escluso l?impiego di miscele gassose industriali contenenti ossigeno in quantit? apprezzabile o anche di ossigeno sostanzialmente puro.

[0055] Secondo l?invenzione, la fase 150 di ossidazione del bitume 1 comprende una fase 161 di convogliamento di un flusso 2 di bitume prelevato dal fondo 15 del serbatoio equalizzatore 10 attraverso il condotto di ossidazione 20, e di riciclo del flusso di bitume 2 in uscita dal condotto di ossidazione 20 in una porzione superiore 16 del serbatoio equalizzatore 10, disposta ad un?altezza H pari ad almeno 1/3 del livello L del bitume caricato nel serbatoio equalizzatore 10.

[0056] A tale scopo, l?apparato 200 comprende un circuito di riciclo 30 disposto tra una bocca di uscita 13 del serbatoio equalizzatore 10, vantaggiosamente coincidente con la bocca di scarico del fondo 15, e una bocca d?ingresso di ritorno 14 che definisce la porzione superiore 16 del serbatoio equalizzatore 10 sopra menzionata.

[0057] In figura 2 viene indicata con tratto pieno una possibile bocca d?ingresso di ritorno a un?altezza, rispetto alla porzione di fondo 15, inferiore al livello L, in altre parole la bocca d?ingresso 14 ? disposta per introdurre il flusso di bitume 2 in una porzione superiore 16 sottobattente del serbatoio equalizzatore 10. Con linea tratteggiata sono qualitativamente indicate due possibili posizioni alternative della bocca d?ingresso 14, una ad un?altezza prossima alla met? del livello L del bitume contenuto nel serbatoio e l?altra a un?altezza superiore al livello L del bitume, rispetto alla porzione di fondo 15, quest?ultima essendo, in altre parole, una posizione sopra il livello del bitume.

[0058] Lungo il circuito di riciclo 30 ? disposto il condotto di ossidazione 20, che ha un?estremit? d?ingresso 21 che pu? essere selettivamente posta in comunicazione idraulica con la bocca di uscita 13, e che ha inoltre un?estremit? di uscita 22 in comunicazione idraulica con la bocca d?ingresso di ritorno 14 del serbatoio equalizzatore 10. A monte del condotto di ossidazione 20 ? installata una pompa di ricircolazione 31.

[0059] La fase 161 di convogliamento e riciclo viene eseguita in modo che nel condotto di ossidazione 20 sia mantenuta una predeterminata pressione di trattamento P, preferibilmente compresa 2 bar relativi e 8 bar relativi, in particolare tra 3 bar relativi e 7 bar relativi. A tale scopo, l?apparato 200 comprende un organo di regolazione della pressione disposto tra l?estremit? di uscita 22 del condotto di ossidazione 20 e la bocca d?ingresso di ritorno 14 del serbatoio equalizzatore 10. In particolare, come mostrato in figura 2, tale organo di regolazione pu? essere una valvola di regolazione 33 la cui apertura ? determinata da un segnale di controllo 42 generato da mezzi a processore 80 in base a un segnale di pressione 41 proveniente da un trasmettitore di pressione 24 associato a un sensore di pressione, non mostrato, installato preferibilmente a monte del condotto di ossidazione 20, ma eventualmente anche sul condotto di ossidazione 20.

[0060] In alternativa, nel caso di impiego di una pompa di ricircolazione 31 di tipo volumetrico, quale organo di regolazione della pressione nel condotto di ossidazione un?ulteriore pompa volumetrica di regolazione, la pompa di ricircolazione 31 essendo configurata per erogare una portata superiore alla pompa di regolazione. In tal caso, una diminuzione di portata imposta alla pompa di regolazione comporta un aumento di pressione, in quanto la seconda pompa tratta una miscela bifase formata dal bitume e dal gas residuo dopo trattamento nel condotto di ossidazione, globalmente comprimibile, mentre la prima tratta bitume ?puro?, cio? privo di gas, sostanzialmente incomprimibile.

[0061] Sempre secondo l?invenzione, la fase 150 di ossidazione del bitume 1 comprende inoltre una fase 162 di alimentazione di una corrente 4 di un gas contenente ossigeno nel condotto di ossidazione 20, preferibilmente aria, come indicato in figura 2. A tale scopo, lungo il circuito 30, a monte del condotto di ossidazione 20 sono previsti mezzi di alimentazione 29 del gas contenente ossigeno nel condotto di ossidazione 20, comprendenti un?apertura d?ingresso per la corrente 4 di gas contenente ossigeno.

[0062] L?apparato 200 comprende inoltre vantaggiosamente mezzi non mostrati di regolazione della portata di gas contenente ossigeno. In particolare, nel caso di impiego di aria come gas contenente ossigeno, i mezzi alimentazione dell?aria e i mezzi di regolazione della portata sono configurati per alimentare al condotto di ossidazione 20 una quantit? di aria compresa tra 0,5 litri di aria per Kg di bitume, misurati alla pressione di 2 bar relativi, e 10 litri di aria per Kg di bitume, misurati alla pressione di 8 bar relativi.

[0063] In tali condizioni, lungo il miscelatore statico 25 del condotto di ossidazione 20 ha luogo una fase di miscelazione 165 della corrente 4 di gas contenente ossigeno con il flusso 2 del bitume 1, che favorisce la reazione di ossidazione con ottenimento, alla fine della fase di ossidazione 150, del bitume ossidato 9.

[0064] Per effetto del miscelatore statico 25, nel condotto di ossidazione 20 il bitume 2 in corso di ossidazione e il gas 4 contenente ossigeno formano una schiuma, ovvero una dispersione pi? o meno stabile del gas nel bitume, che viene convogliata nella porzione superiore 16 del serbatoio equalizzatore 10. La forma allungata del serbatoio equalizzatore 10 e il prelievo del bitume dal fondo 15 di esso fanno s? che lungo il serbatoio equalizzatore 10 il bitume scenda con una velocit? modesta e distribuita nella sezione come in un flusso sostanzialmente a pistone, con poca turbolenza e deboli effetti di miscelamento. In tal modo, la schiuma tende a formare uno strato 6 che galleggia sul bitume 1,2 contenuto nel serbatoio equalizzatore 10, e che tende a liberare il gas in essa contenuto. Assieme ai vapori di bitume, tale gas liberato forma una corrente di sfiato 5, che viene allontanata dal serbatoio equalizzatore 10 ad opera di mezzi di aspirazione di tipo convenzionale, non mostrati, attraverso una bocca di sfiato 17.

[0065] In caso di alimentazione sottobattente, tra la porzione superiore 16 e il livello L del bitume 1 contenuto nel serbatoio equalizzatore 10 ha luogo un movimento ascensionale della schiuma presente nel flusso 2 di bitume di ritorno dal condotto di ossidazione 20, e quindi un movimento ascensionale del gas che forma tale schiuma, finemente disperso, cio? presente nella forma di bolle di dimensioni anche micrometriche. In caso di impiego di aria come gas 4 contenente ossigeno nel condotto di ossidazione 20, tale gas contiene azoto, ossigeno non reagito e una parte organica proveniente dalla frazione pi? volatile del bitume.

[0066] Durante il movimento ascensionale della schiuma tra la bocca d?ingresso di ritorno 14 e il livello L del bitume 1, ha luogo un trasferimento di calore dalla schiuma al bitume 1, poich? il flusso di bitume 2 che ha subito l?ossidazione ? generalmente a una temperatura superiore rispetto al bitume contenuto nel serbatoio equalizzatore 10, per effetto del calore di reazione rilasciato nel condotto di ossidazione 20. Inoltre, durante tale moto ascensionale, una quota della parte organica dei componenti volatili del bitume pu? condensare e ricongiungersi alla massa 1 del bitume stesso.

[0067] Inoltre, nel flusso di bitume di ritorno ? normalmente presente una quantit? pi? o meno importante di ossigeno non reagito, alimentato come ossigeno in eccesso nella corrente 4 di gas contenente ossigeno nel condotto di ossidazione 10. Questa quota di ossigeno pu? dar luogo a una fase di ossidazione secondaria del bitume 1 presente tra la porzione superiore 16 del serbatoio equalizzatore 10 e il livello L del bitume stesso. L?ossidazione secondaria ? favorita anche dall?elevata temperatura della schiuma di ritorno con il flusso 2.

[0068] Nel caso dell?apparato 200 di figura 2, in corrispondenza della bocca di uscita/scarico 13 ? disposta una valvola a tre vie 18 che permette di collegare selettivamente il fondo 15 del serbatoio equalizzatore 10 con il circuito di riciclo 30, oppure con una tubazione di scarico 99 diretta a un serbatoio di stoccaggio, non mostrato, o a un utilizzo.

[0069] L?alimentazione 162 della corrente 4 di gas contenente ossigeno nel condotto di ossidazione 20, il flusso di bitume 2 in corso di ossidazione nel circuito 30, nonch? la temperatura T e la pressione Pt di trattamento sono mantenute finch? il bitume in ossidazione 1,2 non raggiunge la consistenza desiderata. Una volta raggiunta tale condizione, ha luogo l?interruzione 180 della fase 150 di ossidazione, cio? in primo luogo viene interrotta l?alimentazione 162 del gas contente ossigeno e quindi la sua miscelazione 165 con il bitume ormai ossidato 2. Opzionalmente, pu? essere interrotto anche il convogliamento 165 attraverso il circuito 30 e il condotto di ossidazione 20. Segue una fase di scarico 190 del bitume ossidato 9 dal serbatoio equalizzatore 10, e di trasferimento, per esempio, in un serbatoio di stoccaggio, non mostrato, per dare eventualmente inizio a una lavorazione successiva.

[0070] In figura 2 ? mostrato anche un possibile dispositivo di misura 40 della viscosit?, opzionale, configurato per rilevare in modo continuo la viscosit? del bitume 1,2 contenuto nel serbatoio equalizzatore 10, mediante contatto con una porzione miscelata del bitume 1,2, e configurato anche per generare in modo continuo un segnale di viscosit?, non mostrato, di detta porzione miscelata.

[0071] Con riferimento alla figura 3, un apparato 201 per l?ossidazione del bitume, secondo una variante della forma realizzativa di figura 2, comprende un agitatore 34 in cui una porzione agitatrice 35 ? disposta girevole all?interno del serbatoio equalizzatore 10 in modo da risultare sommersa dal bitume 1, e in cui un gruppo motore 36 ? configurato per far ruotare la porzione agitatrice 35 con una velocit? di rotazione predeterminata. L?apparato 201 comprende inoltre un dispositivo 38 per rilevare un valore reometrico 37, cio? il valore 37 di una grandezza correlata alla viscosit? del bitume 1, tipicamente la coppia che il gruppo motore 36 deve sviluppare per mantenere la porzione agitatrice 35 in rotazione alla velocit? predeterminata, oppure la potenza necessaria per sviluppare tale coppia, o il relativo assorbimento di corrente. In altre parole, la porzione mobile 35 dell?agitatore 34 si configura come un corpo di misura 35 di un dispositivo 34 per la rilevazione della viscosit? del bitume 1,2.

[0072] Il gruppo motore 36 pu? essere un motore elettrico o anche un motore oleodinamico controllato da una centralina, non rappresentata, comprendente una pompa per la circolazione del fluido motore, tipicamente azionata da un motore elettrico. Sono altres? vantaggiosamente previsti mezzi di visualizzazione 39 del valore della coppia T o della potenza di cui sopra, o di un valore di viscosit? ? ad essa corrispondente. L?apparato 201 pu? infatti comprendere un?unit? di calcolo 45 configurata per convertire il valore di coppia T o di potenza in un valore di viscosit? ?, e i mezzi di visualizzazione 39 sono disposti per visualizzare il valore di viscosit? ?.

[0073] Il serbatoio equalizzatore 10 degli apparati 200 e 201 di figure 2 e 3 ? preferibilmente configurato per contenere un volume del bitume 1,2 che ? almeno 10 volte la capacit? del condotto di ossidazione 20. In questo modo, la misura di viscosit? resa disponibile in modo continuo dal dispositivo di misura 40 pu? essere considerata rappresentativa dell?intera quantit? di bitume 1,2 in corso di ossidazione.

[0074] In alternativa, la consistenza del bitume pu? essere valutata attraverso misure su campioni quali il punto di rammollimento palla-anello e/o il grado di penetrazione EN 1426, o altre equivalenti.

[0075] Gli inventori si sono tuttavia resi conto che caratteristiche reologiche e meccaniche idonee per gli impieghi convenzionali di alcuni comuni bitumi sono raggiunte quando un volume almeno pari a un predeterminato multiplo della quantit? di bitume 1 inizialmente predisposta ? stato convogliato attraverso il condotto di ossidazione 20.

[0076] Lo schema di figura 4 mostra pi? in dettaglio la struttura delle tubazioni e il corredo strumentale del circuito di riciclo 30, secondo una forma realizzativa.

[0077] Le tubazioni 60 del circuito 30, incluse le valvole di intercettazione e di regolazione, cos? come la pompa 31, sono provviste di mezzi di termostatazione, in questo caso un?incamiciatura 61 configurata per ricevere un flusso di un fluido caldo, tipicamente olio diatermico, in modo da mantenere il bitume a una temperatura compatibile con la sua movimentazione.

[0078] Il circuito 30 ? inoltre provvisto di indicatori di temperatura 62 e di pressione 63 per la lettura in campo di tali variabili. In particolare, tali strumenti sono disposti in mandata della pompa 31, a monte e a valle del condotto di ossidazione 20 e a valle dell?organo di regolazione della pressione nel condotto di ossidazione 20, in questo caso a valle della valvola di regolazione 33. In particolare, l?indicatore di pressione 63 disposto in mandata della pompa 31 ? vantaggiosamente associato a un pressostato PSH configurato per emettere un segnale di soglia di pressione al superamento di un valore di pressione predeterminato, detto segnale di soglia essendo utilizzato per impedire che la pressione in mandata della pompa 31 superi una pressione massima ammissibile per la stabilit? delle apparecchiature e delle tubazioni del circuito 30. Ovviamente, gli indicatori di temperatura e di pressione 62,63 possono essere associati a rispettivi trasmettitori configurati per emettere rispettivi segnali per la lettura remota delle variabili, tipicamente in una sala-controllo.

[0079] In figura 4 ? inoltre mostrata la struttura del loop di regolazione della pressione nel condotto di ossidazione 20. Il trasmettitore di pressione 24 ? configurato per generare un segnale elettrico di pressione 41, i mezzi a processore 80, preferibilmente nella forma di un PLC, sono configurati per ricevere il segnale elettrico di pressione 41 e per generare un segnale elettrico di controllo 42, un convertitore elettrico/pneumatico 43, provvisto di alimentazione pneumatica 44, ? configurato per convertire il segnale elettrico di controllo 42 in un segnale pneumatico di controllo 42?. La valvola di regolazione della pressione 33 ? provvista di un attuatore 33? configurato per ricevere il segnale pneumatico di controllo 42? e per posizionarsi in modo da realizzare un?apertura della valvola di regolazione 33 tale da assegnare alla pressione nel condotto di ossidazione 20 un valore desiderato, preferibilmente compreso tra 2 bar relativi e 8 bar relativi, in particolare tra 3 bar relativi e 7 bar relativi.

[0080] Inoltre, la figura 4 mostra in dettaglio i mezzi di alimentazione del gas contenente ossigeno nel condotto di ossidazione 20. In questo caso, il gas contenente ossigeno ? aria compressa. I mezzi di alimentazione hanno la forma di un gruppo di alimentazione 29 comprendente un compressore 70. A valle del compressore 70 pu? essere previsto un gruppo di trattamento 71 dell?aria compressa. I mezzi di alimentazione 29 comprendono poi una valvola di regolazione 73 della pressione dell?aria compressa, provvista di mezzi convenzionali di comando pneumatico 72.

Inoltre, per impedire al bitume di raggiungere il compressore 70, a valle di quest?ultimo pu? essere previsto un serpentino 74, e/o una valvola di non-ritorno 75, e/o un?ulteriore valvola regolatrice di flusso 77 configurata per garantire che l?aria compressa entri correttamente nel condotto di ossidazione 20, e che il bitume 2 non entri nella tubazione di adduzione dell?aria compressa. A tale scopo pu? essere previsto un trasmettitore di pressione differenziale 28 associato a sensori di pressione 78, 79 rispettivamente disposti nella tubazione di adduzione della corrente di aria compressa 4 e in corrispondenza dell?ingresso 21 del condotto di ossidazione 20. Il trasmettitore di pressione differenziale 28 ? configurato per generare un segnale di pressione differenziale 47 che i mezzi a processore 80 sono configurati per ricevere. I mezzi a processore 80 sono inoltre configurati per elaborare un segnale di comando 48 per azionare la valvola regolatrice di flusso 77 in modo che la pressione dell?aria compressa sia sempre superiore alla pressione del bitume 2.

[0081] Con riferimento alle figure 5 e 6, viene ora descritto un procedimento 300 per l?ossidazione di un bitume 1, secondo una variante dell?invenzione, in cui la fase di ossidazione 150 comprende una fase 151 di alimentazione/dispersione di un?ulteriore corrente 3 di gas contenente ossigeno attraverso la massa di bitume 1 contenuta nel serbatoio equalizzatore 10. In tal caso, il serbatoio equalizzatore pu? essere configurato come una vera e propria torre di ossidazione 10, per esempio una torre di ossidazione 10 di uno dei tipi noti nella tecnica dei procedimenti discontinui di ossidazione del bitume.

[0082] Pi? precisamente, la torre di ossidazione 10 comprende un contenitore 11 e primi mezzi di alimentazione/dispersione 19 di gas per introdurre un?ulteriore corrente 3 di un gas contenente ossigeno nel contenitore 11, preferibilmente in una forma finemente dispersa. Anche in questo caso, in alcune forme realizzative, la torre di ossidazione 10 ? provvista di un dispositivo di agitazione, preferibilmente configurato per ottenere/mantenere un grado di dispersione predeterminato del gas 3 contenente ossigeno, eventualmente collaborando con i mezzi di alimentazione/dispersione 19.

[0083] L?ulteriore corrente 3 di gas contenente ossigeno pu? essere una corrente di aria compressa fornita dal compressore 70 sopra menzionato, o da un ulteriore compressore, non mostrato. Anche in questo caso non ? escluso l?impiego di altri gas contenenti ossigeno o anche di ossigeno sostanzialmente puro.

[0084] In figura 6 ? inoltre indicato, racchiuso da una linea tratto-punto, un dispositivo 50 per il miglioramento delle prestazioni complessive dell?apparato 400 basato sulla torre di ossidazione 10. Il dispositivo 50 comprende il circuito 30 comprensivo di apparecchiature 20,31, di strumentazione 24,33 e di rispettive tubazioni di collegamento. Il dispositivo 50 pu? altres? comprendere mezzi a processore 80 per il controllo del dispositivo, oltre a un gruppo di alimentazione del gas contenente ossigeno, in particolare aria compressa, per esempio avente le caratteristiche del gruppo di alimentazione 29 precedentemente descritto con riferimento alla figura 4.

[0085] Il dispositivo 50 pu? configurarsi come dispositivo da applicare a impianti di ossidazione del bitume esistenti, basati sull?impiego di una torre di ossidazione 10. In tal caso, i componenti del dispositivo 50 possono essere vantaggiosamente montati su un telaio piano o skid, come mostra per esempio la figura 7, che pu? inoltre riferirsi al circuito 30 degli apparati 100 e 300 di figure 1 e 5.

[0086] In figura 7 sono riconoscibili alcuni degli elementi mostrati negli schemi di figure 2, 4 e 5. In particolare, il gruppo compressore 70? pu? comprendere, oltre al compressore 70, il gruppo di trattamento 71 dell?aria compressa e il dispositivo di protezione a serpentino 74. Viene inoltre mostrata una forma realizzativa vantaggiosa del condotto di ossidazione 20, che in questo caso comprende una pluralit? di elementi di condotto o tubi 23 disposti in serie lungo un percorso ascensionale e uniti tra loro per mezzo di raccordi a U, in cui le sezioni di connessione ai tubi 23, in questo caso flangiate, giacciono su piani mutuamente sghembi.

[0087] La descrizione di cui sopra di forme realizzative e varianti dell?invenzione ? in grado di mostrare l?invenzione dal punto di vista concettuale in modo che altri, utilizzando la tecnica nota, potranno modificare e/o adattare in varie applicazioni tali forme realizzative specifiche senza ulteriori ricerche e senza allontanarsi dal concetto inventivo, e, quindi, si intende che tali adattamenti e modifiche saranno considerabili come equivalenti delle varianti e forme realizzative specifiche. I mezzi e i materiali per realizzare le varie funzioni descritte potranno essere di varia natura senza per questo uscire dall?ambito dell?invenzione. S?intende che le espressioni o la terminologia utilizzate hanno scopo puramente descrittivo e, per questo, non limitativo.

Claims (10)

RIVENDICAZIONI

1. Un procedimento (100,300) per l?ossidazione di un bitume, comprendente le fasi di:

? predisposizione (101) di un serbatoio equalizzatore (10) avente uno sviluppo longitudinale, disposto verticalmente;

? predisposizione (111,120) di una quantit? di detto bitume (1) fino a un livello predeterminato (L) sopra una porzione di fondo (15) di detto serbatoio equalizzatore (10);

? riscaldamento (112,122) di detto bitume (1) fino a una temperatura di trattamento (T) compresa tra 200?C e 240?C;

? predisposizione (131) di un condotto di ossidazione (20) contenente almeno un miscelatore statico (25), detto condotto di ossidazione (20) avendo una capacit? predeterminata, al netto di detto miscelatore statico (25);

? convogliamento (161) di un flusso (2) di detto bitume (1) da detta porzione di fondo (15) di detto serbatoio equalizzatore (10) a una porzione superiore (16) di detto serbatoio equalizzatore (10) attraverso detto condotto di ossidazione (20), mantenendo in detto condotto di ossidazione (20) una pressione di trattamento predeterminata (Pt),

in cui detta porzione superiore trovasi a un?altezza (H) di almeno un terzo di detto livello (L) sopra detta porzione di fondo (15);

? alimentazione (162) di una corrente (4) di un gas contenente ossigeno in detto condotto di ossidazione (20);

? miscelazione (165) di detta corrente (4) di un gas contenente ossigeno con detto flusso (2) di detto bitume (1) in detto miscelatore statico (25) di detto condotto di ossidazione (20);

? interruzione (180) di detta fase di alimentazione (162) di detta corrente (4) di un gas contenente ossigeno quando detto bitume (1) raggiunge un valore di consistenza finale predeterminato.

2. Il procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui detta altezza (H) di detta porzione superiore (16), in cui viene convogliato detto flusso (2) di detto bitume; ? scelta tra:

? un?altezza (H) compresa tra la met? (?L) di detto livello e detto livello (L) di detto bitume, per cui detto flusso (2) di detto bitume viene reintrodotto sotto-battente in detto serbatoio equalizzatore (10);

? un?altezza superiore a detto livello (L), per cui detto flusso (2) viene reintrodotto in detto serbatoio equalizzatore (10) al di sopra di un battente di detto bitume.

3. Il procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui detta quantit? di bitume (1,2) ha un volume di almeno 10 volte detta capacit? di detto condotto di ossidazione (20),

in cui sono previste fasi di:

? predisposizione di un dispositivo di misura (40) della viscosit? configurato per mantenere un proprio corpo di misura (35) in movimento in una porzione miscelata di detto bitume (1,2) in detto serbatoio equalizzatore (10) con una velocit? predeterminata; ? rilevazione, per mezzo di detto dispositivo di misura (40) della viscosit?, di un valore reometrico (37) scelto tra:

? una forza o una coppia necessaria per mantenere detta velocit? di detto corpo di misura (35); ? una potenza necessaria per applicare detta forza o detta coppia;

? confronto di detto valore reometrico (37) rilevato con un valore reometrico di riferimento corrispondente a detto valore di consistenza finale, e in cui, se detta fase di confronto indica che detto valore reometrico rilevato (37) ? almeno uguale a detto valore reometrico di riferimento, viene eseguita detta fase di interruzione (180).

4. Il procedimento (300) secondo la rivendicazione 1, in cui detta corrente di un gas contenente ossigeno ? una prima corrente (4) di un gas contenente ossigeno e, durante dette fasi di convogliamento (161) di detto flusso (2) di detto bitume (1) e di alimentazione (162) di detta prima corrente (4) di un gas contenente ossigeno, ? inoltre prevista una fase di:

? alimentazione (151) di una seconda corrente (3) di un gas contenente ossigeno in detta porzione di fondo (15) di detto serbatoio equalizzatore (10) in modo che detto gas contenente ossigeno attraversi detto bitume (1) in detto serbatoio equalizzatore (10) mantenendo detta temperatura di trattamento (T).

5. Il procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui detta pressione di trattamento (Pt), realizzata in detto condotto di ossidazione (20), ? compresa tra 2 bar relativi e 8 bar relativi, in particolare tra 3 bar relativi e 7 bar relativi.

6. Un apparato (200,201,400) per l?ossidazione di un bitume (1), comprendente:

? un serbatoio equalizzatore (10) avente uno sviluppo longitudinale disposto verticalmente, configurato per contenere una quantit? di detto bitume (1) tale da riempire detto serbatoio equalizzatore (10) fino a un predeterminato livello (L) sopra una porzione di fondo (15) di detto serbatoio equalizzatore (10), e per mantenere detta quantit? di detto bitume (1) a una temperatura di trattamento (T) compresa tra 200?C e 240?C;

? un condotto di ossidazione (20) contenente almeno un miscelatore statico (25) ed avente estremit? di ingresso e di uscita (21,22) collegate idraulicamente, nell?ordine, con una porzione di fondo (15) e con una porzione superiore (16) di detto serbatoio equalizzatore (10), detto condotto di ossidazione (20) avendo una capacit? predeterminata, al netto di detto miscelatore statico (25),

in cui detta porzione superiore trovasi a un?altezza (H) di almeno un terzo di detto livello (L) sopra detta porzione di fondo (15);

? una pompa di ricircolazione (31) disposta per convogliare un flusso (2) di detto bitume (1) da detta porzione di fondo (15) a detta porzione superiore (16) di detto serbatoio equalizzatore (10) attraverso detto condotto di ossidazione (20);

? mezzi di alimentazione (29) di una corrente (4) di un gas contenente ossigeno in detto condotto di ossidazione (20);

? un organo di regolazione (33) della pressione disposto tra detta estremit? di uscita (22) di detto condotto di ossidazione (20) e detta porzione superiore (16) di detto serbatoio equalizzatore (10),

in cui detta pompa di ricircolazione (31) e detto organo di regolazione (33) sono configurati per mantenere cooperativamente una pressione di trattamento (Pt) predeterminata in detto condotto di ossidazione (20).

7. L?apparato (201) secondo la rivendicazione 6, in cui detto serbatoio equalizzatore (10) ? configurato per contenere un volume di detto bitume (1,2) di almeno 10 volte detta capacit? di detto condotto di ossidazione (20),

in cui detto apparato comprende:

? un agitatore (34) comprendente:

? una porzione agitatrice (35) disposta girevolmente all?interno di detto serbatoio equalizzatore (10) in modo tale da essere immersa in detta quantit? di detto bitume (1);

? un gruppo motore (36) configurato per far ruotare detta porzione agitatrice (35) con una velocit? di rotazione predeterminata;

e in cui detto apparato (201) comprende inoltre:

? un dispositivo (38) per rilevare un valore reometrico (37) scelto tra:

? una coppia necessaria per mantenere detta velocit? di detta porzione agitatrice (35);

? una potenza necessaria per applicare detta coppia;

? mezzi di visualizzazione (39) di tale valore reometrico,

in particolare, detto apparato (201) comprende un?unit? di calcolo (45) configurata per convertire detto valore reometrico in un valore di viscosit?, e detti mezzi di visualizzazione (39) sono disposti per visualizzare detto valore di viscosit?.

8. L?apparato (200,201,400) secondo la rivendicazione 6, in cui detto condotto di ossidazione (20) ? disposto esternamente a detto serbatoio equalizzatore (10), e ha dette estremit? di ingresso e di uscita (21,22) collegate idraulicamente, nell?ordine, con una bocca di uscita (13) e con una bocca d?ingresso di ritorno (14) disposte rispettivamente in detta porzione di fondo (15) e in detta porzione superiore (16) di detto serbatoio equalizzatore (10).

9. L?apparato (200,201,400) secondo la rivendicazione 6, in cui detto organo di regolazione (33) della pressione ? scelto tra:

? una valvola di regolazione (33);

? un?ulteriore pompa di tipo volumetrico, detta pompa di ricircolazione (31) essendo anch?essa una pompa di tipo volumetrico configurata per erogare una portata superiore a detta ulteriore pompa.

10. Un dispositivo (50) per migliorare le prestazioni di un impianto per l?ossidazione del bitume, detto impianto comprendendo una torre di ossidazione (10) avente uno sviluppo longitudinale disposta verticalmente, configurata per contenere una quantit? di detto bitume (1) tale da riempire detta torre di ossidazione (10) fino a un predeterminato livello (L) sopra una porzione di fondo (15) di detta torre di ossidazione (10), e per mantenere detta quantit? di detto bitume a una temperatura di trattamento (T) compresa tra 200?C e 240?C, detta torre di ossidazione (10) essendo provvista di mezzi di alimentazione (19) di gas in detta torre di ossidazione (10) in modo che, alimentando una corrente (3) di un gas contenente ossigeno in detta torre di ossidazione (10), detta corrente (3) di gas contente ossigeno attraversi detto bitume (1,2);

detto dispositivo (50) comprendendo:

? un condotto di ossidazione (20) configurato per essere disposto esternamente a detta torre di ossidazione (10) e contenente almeno un miscelatore statico (25), detto condotto di ossidazione (20) avendo estremit? di ingresso e di uscita (21,22) disposte per essere collegate idraulicamente, nell?ordine, con detta porzione di fondo (15) e con una porzione superiore (16) di detta torre di ossidazione (10); in cui detta porzione superiore (16) trovasi a un?altezza (H) di almeno un terzo di detto livello (L) sopra detta porzione di fondo (15);

? una pompa di ricircolazione (31) disposta per convogliare un flusso (2) di detto bitume da detta porzione di fondo (15) a detta porzione superiore (14) di detta torre di ossidazione (10) attraverso detto condotto di ossidazione (20);

? ulteriori mezzi di alimentazione (29) di un?ulteriore corrente (4) di un gas contenente ossigeno in detto condotto di ossidazione (20);

? un organo di regolazione (33) della pressione disposto tra detta estremit? di uscita (22) di detto condotto di ossidazione (20) e detta porzione superiore (16) di detta torre di ossidazione (10),

in cui detta pompa di ricircolazione (31) e detto organo di regolazione (33) sono configurati per mantenere cooperativamente una pressione di trattamento predeterminata (Pt) in detto condotto di ossidazione (20).