Pierwszenstwo: 27.Y.1963 Wegry Opublikowano: 3.YI.1966 51551 KI. 80 b, 25/03 MKP C 08 li' ukd pfcuoTefi-! U, laSSSSSBSJ Wspóltwórcy wynalazku: inz. Rezsó Csikós, inz. Ferenc Helvey, inz. Mi- haly Kristof, inz. Gyula Mózes, inz. Gyula Petko, inz. Pal Zakar Wlasciciel patentu: Magyar Asvanyolaj es Foldgaz Kisserleti Intezet, Yeszpram (Wegry) Sposób utleniania bitumu i urzadzenie do stosowania tego sposobu W celu podwyzszenia temperatury mieknienia bitumu, oraz w przypadkach, gdy pozostalosc po destylacji ropy naftowej przeznaczona do produk¬ cji bitumów lub inne substancje wyjsciowe nie zawieraja dostatecznej ilosci skladnika bitumicz¬ nego, lub tez, gdy potrzebny jest bitum o pew¬ nych okreslonych wlasnosciach, material wyjscio¬ wy podgrzany do odpowiedniej temperatury pod¬ daje sie utlenianiu przez przedmuchiwanie powie¬ trzem.Od stosowanych dawniej urzadzen przemuchuja- cych, pracujacych okresowo, z kotlami w ukla¬ dzie poziomym, przechodzi sie obecnie do stosowa¬ nia kolumn, w których mozna uzyskac lepszy kon¬ takt materialu wyjsciowego z powietrzem. Jakosc uzyskanego bitumu jest tym lepsza, im krócej ma¬ terial bitumiczny poddawany jest dzialaniu ciepla.Czas przedmuchiwania mozna skracac w zaleznosci od kontaktu powietrza z czasteczkami bitumu.Proponowano rózne sposoby i urzadzenia do utleniania bitumu i materialów bitumicznych.Stosowano wtryskiwanie bitumu do strumienia powietrza w przeciwpradzie lub we wspólpradzie.Nie uzyskiwano jednak dostatecznego zmieszania bitumu z powietrzem.W jednym ze znanych sposobów zastosowano uklad ogrzewanych rur, w których bitum miesza sie z powietrzem, po czym przechodzi do urzadze¬ nia oddzielajacego pary i czesc gazowa od uzys¬ kanego produktu. Urzadzenie to wykazuje te nie- 10 15 20 25 30 dogodnosc, ze uklad rur jest trudny do oczyszcza¬ nia oraz ze cyrkulacje mozna utrzymac tylko przez zastosowanie pompy olejowej. Aparatura, w której dla prowadzenia reakcji, oddzielania pary i utrzy¬ mania cyrkulacji konieczne jest stosowanie od¬ dzielnych urzadzen jest kosztowna, a otrzymanie w takiej aparaturze produktu o jednolitym skla¬ dzie jest bardzo trudne.Wedlug innego znanego sposobu proces prze¬ dmuchiwania mozna prowadzic systemem ciaglym, jezeli aparaty sa szeregowo polaczone. W sklad poszczególnych aparatów wchodzi tu wiele przy¬ rzadów, przez co urzadzenie takie jest bardzo kosztowne.Inny sposób przedmuchiwania bitumu systemem ciaglym wymaga zastosowania specjalnego urza¬ dzenia do chlodzenia produktu czesciowo utlenio¬ nego. Poza tym dla zwiekszenia intensywnosci procesu mieszania, przewody rurowe zaopatrzone sa w kilka mieszadel, co powoduje dalsze zwiek¬ szenie kosztów.Wedlug jeszcze innego znanego sposobu, stosuje sie kolumne do której doprowadza sie w sposób ciagly oddzielnie powietrze i ciekly bitum. Kolumna ma podwójne scianki, miedzy którymi cyrkuluje cze¬ sciowo utleniony produkt. Niedogodnoscia tego roz¬ wiazania jest oddzielanie powietrza za pomoca kola lopatkowego napedzanego przez wal umieszczony pionowo w reaktorze. Celem polepszenia zetkniecia 5155151551 bitumu z powietrzem kolumna jest wyposazona w plyty rozdzielcze, talerze i mieszadla.W literaturze technicznej opisana jest równiez kolumna przedmuchujaca skladajaca sie z dwóch wspólosiowych cylindrów, w której podgrzany bi- tuga doprowadza sie do dolnej czesci przestrzeni miedzy cylindrami, a powietrze doprowadzane jest przez przewody rurowe, które w tej samej prze¬ strzeni maja ujscie na róznych wysokosciach.W przestrzeni miedzy cylindrami bitum wypycha¬ ny do góry za pomoca gazu obojetnego lub pary, a bitum splywajacy do dolu w wewnetrznym cy¬ lindrze wchodzi dodatkowo w kontakt ze swiezym powietrzem. Uzyskuje sie w ten sposób utleniony bitum. W stosunku do poprzednio opisanych spo¬ sobów zuzycie powietrza jest tu znacznie wiek¬ sze, a poza tym konieczne jest stosowanie^ gazu wypychajacego bitum do góry. Poniewaz sprezanie stanowi najistotniejszy czynnik w kosztach utle¬ niania, za ekonomiczny na skale przemyslowa moz¬ na uznac tylko taki sposób, który gwarantuje lepsze wyniki, przy najwyzej takim samym zuzyciu po¬ wietrza, jak w poprzednich sposobach, a wiec przecietnie na godzine 1 Nm3/t bitumu.Sposób wedlug wynalazku polega na prowadze¬ niu przedmuchiwania z wyeliminowaniem wspom- oiajoycti wad* zarówno przy pracy w sposób nie¬ ciagly jak i systemem ciaglym oraz wytworzenie w oplacalnych ekonomicznie warunkach przemy¬ slowych bitumy który posiada lepsze wlasnosci niz produkt uzyskany znanymi metodami.Sposób wedlug wynalazku polega na tym, ze pierwsza strefe reaktora napelnia sie podgrzanym cieklym bitumem, a nastepnie u dolu tej strefy wdmuchuje sie przez dysze w kierunku ku górze strumien powietrza, przez co wytwarza sie spie¬ niona mieszanine bitumu z powietrzem i dzieki tloczacemu dzialaniu powietrza mieszanine te wprawia sie w ruch cyrkulacyjny przez obie stre¬ fy reaktora. Przy przechodzeniu do stref lub strefy prowadzacej w dól piana czesciowo wygasa a bi¬ tum opuszcza ostatnia strefe prowadzaca w dól lub te strefe prowadzaca w dól, w której osiagnal juz zadane wlasnosci.Jezeli, stosuje sie tylko jedna strefe prowadzaca w góre oraz jedna zwiazana z nia strefe prowa¬ dzaca w dól, to doprowadzona ilosc materialu wyj¬ sciowego obiega obie strefy az do uzyskania bitu¬ mu o zadanych wlasnosciach. Przy przestawianiu urzadzenia na prace ciagla, cala ilosc doprowadzo¬ nego wstepnie surowca cyrkuluje w obu strefach az do uzyskania zlozonych parametrów produk¬ cyjnych. Nastepnie tylko czesc bitumu z dna stre¬ fy prowadzacej w dól jest kierowana ponownie do strefy prowadzacej w góre, natomiast pozosta¬ la reszta zostaje doprowadzona i zastapiona przez taka sama ilosc nowego materialu wyjsciowego.Utlenianie sposobem wedlug wynalazku prowa¬ dzi sie w kolumnie skladajacej sie z dwóch wspól¬ osiowych cylindrów majacych polaczenie u góry i u dolu, przy czym glowica wewnetrznego cylin¬ dra jest rozszerzona. W glowicy umieszczone sa plyty sluzace do gaszenia piany a w górnej czesci wyloty do odprowadzania gazów. Surowiec i po¬ wietrze wprowadzane sa do dolnej czesci wewne¬ trznego cylindra. Sluzy do tego celu dysza, która wspólosiowo doprowadza sie ciekly bitum i po¬ wietrze tak, ze perforowane ujscie wewnetrznego przewodu powietrznego lezy w przewezeniu, po- 5 nizej ujscia zewnetrznego przewodu sluzacego do doprowadzania surowca. Uzyskiwany produkt wy¬ dmuchiwany jest poprzez króciec rurowy umiesz¬ czony w cylindrze zewnetrznym powyzej dolnego polaczenia cylindrów. io Sposób wedlug wynalazku oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu przedstawiono na rysun¬ ku.Fig. 1 przedstawia przekrój podluzny urzadze¬ nia wzdluz linii I—I z fig. 2, fig. 2 — przekrój 15 poprzeczny wzdluz linii II—II z fig. 1, a fig. 3 — przekrój podluzny dyszy w powiekszeniu.Podgrzany material wyjsciowy doprowadza sie przez przewód 1 zas powietrze przez przewód 2 dyszy 3 majacej ujscie w reaktorze. Reaktor skla- 20 da sie z dwóch wspólosiowych okraglych cylin¬ drów. Zewnetrzny cylnder 10 podgrzewany jest jednym ze znanych sposobów. Sciana cylindra wewnetrznego 11 oddziela strefe w której bitum unoszony jest do góry od strefy w której spada 25 w dól. Cylinder wewnetrzny wspiera sie na siatce 12, a miedzy cylindrami znajduja sie zebra dy¬ stansowe nieuwidocznione na rysunku. W prze¬ strzeni miedzy cylindrami, w wielu punktach maja ujscie przewody dodatkowego napowietrzania 6. 30 Do zewnetrznego cylindra wmontowany jest takze króciec rurowy 4 sluzacy do odprowadzania goto¬ wego produktu oraz króciec 9 do pobierania pró¬ bek. 35 W rozszerzonej glowicy reaktora znajduja sie plyty 8 sluzace do gaszenia piany. Gazy i pary odprowadzane sa z glowicy rura 7.Droga bitumu oznaczona jest pelnymi strzal¬ kami, natomiast strumienie powietrza, gazów i par 40 zaznaczone sa strzalkami przerywanymi.Wewnetrzna czesc kolumny napelnia sie za po¬ moca pompy podgrzanym materialem wyjsciowym.Przez przewód 2, majacy ujscie w przewezonej czesci dyszy 3, wprowadza sie poczatkowo tylko 45 tyle powietrza aby surowiec bitumiczny nie prze¬ dostawal sie do przewodu powietrznego 2. Zala¬ dowany surowiec traktowany powietrzem wcho¬ dzacym z perforowanej koncówki przewodu 2 obecnie juz w ilosci koniecznej dla przedmuchi- 50 wania porywany jest z 'duza predkoscia liniowa tak, ze zostaje rozpylony i przetworzony na piane.Piana posuwajaca sie w cylindrze ku górze ude¬ rza o plyty 8, zmienia kierunek, czesciowo gasnie i w tym stanie splywa w dól miedzy cylindrami 55 10 i 11, po czym przy dolnym koncu strefy kie¬ rowana jest ponownie do cylindra wewnetrznego.Przedmuchiwanie kontynuowane jest az do uzys¬ kania odpowiedniej jakosci bitumu, co kontroluje sie przez pobieranie próbek za pomoca kranu kon- 60 trolnego 9|. Gotowy produkt odprowadza sie przez zamkniety dotychczas zawór 4. Jezeli pobrany do kontroli bitum jest zbyt pienisty, to przez prze¬ wód 6 wpuszcza sie strumien powietrza przeciwnie skierowany. Po ustaleniu sie warunków pracy moz- 65 na latwo przejsc na prace ciagla doprowadzajac51551 5 przez przewód 1 ciagle taka ilosc surowca jaka opuszcza reaktor spustem 4.Przyklad I. 150 kg bitumu o temperaturze mieknienia 42°C i penetracji 204 przy 25°C, wpompowano przy temperaturze 150° do 160°C i nadcisnieniu 0,3 atm. do wewnetrznego cylindra o objetosci 160 litrów, wchodzacego w sklad ko¬ lumny o calkowitej objetosci 220 litrów. W czasie ladowania dmuchano powietrze w ilosci 30 Nli- trów/min. Po zaladowaniu bitumu zostaje on wprawiony w obieg przez wdmuchiwanie powie¬ trza z szybkoscia 150 Nlitrów/min. i krazy w obie¬ gu przez cztery godziny. W reaktorze panuje w tym czasie temperatura 250°C. Uzyskany w ten sposób bitum ma temperature mieknienia okolo 85CC, penetracje 32 przy 25°C, a temperature lam¬ liwosci Frass'a —12°C.Co 24 godziny wprowadza sie 800 kg bitumu i uzyskuje sie praktycznie tyle samo produktu o temperaturze mieknienia 84°C. Z 8150 kg do¬ prowadzonego ogólnie bitumu nalezy odliczyc 150 kg na destylaty odprowadzane i gazy.Przyklad II. Bitum o temperaturze mieknie¬ nia 47°C i penetracji 120 przy 25°C poddano dziala¬ niu powietrza w warunkach znanych z przykladu I. Uzyskano produkt koncowy o temperaturze 85°C, penetracji 25 przy 25°C i temperaturze lam¬ liwosci —11°C. PL