Pierwszenstwo: 02.VIII.1965 dla zastrz. 1 Wegry 60089 KI. 80 b, 25/03 MKP MOc3/0H Opublikowano: 15.VI.1970 UKD Wspóltwórcy wynalazku: Mihaly Freunid, inz. Istvan Abringer, dr Rezsu Csikós, Ferenc Helvey, Ferenc Gersey, Istvan Kadsr, Mihsly Krostófy dr Gyula Mózes, Tibor Szasz Wlasciciel patentu: Magyar Asv&nyolaj §s Foldgaz Kissrleti Intózet, Bu¬ dapeszt (Wegry) Urzadzenie do utleniania bitumu lub materialów bitumicznych Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do wy¬ twarzania utlenionego bitumu lub materialów bi¬ tumicznych.W opisie patentowym nr 51551 opisano sposób i urzadzenie do wytwarzania utlenianych bitumów lub materialów bitumicznych, w którym mieszanie i kontaktowanie utlenianego materialu z gazem utleniajacym lub mieszanina gazów przeprowadza sie w jednym lub wielu polaczonych szeregowo re¬ aktorach, zlaczonych z komora przeznaczona dla cieczy. Reaktor o ukladzie dwustrefowym sklada sie z dwóch wspólosiowych cylindrów majacych po¬ laczenie u góry i u dolu, przy czym glowica we¬ wnetrznego cylindra jest rozszerzona. Material bi¬ tumiczny wewnetrznym cylindrem przeplywa ku górze, a zewnetrznym ku dolowi Proces utleniania bitumu w tym urzadzeniu przebiega w ten sposób, ze wewnetrzna istrefe reaktora napelnia sie pod¬ grzanym cieklym bitumem, a nastepnie u dolu tej strefy wdmuchuje sie przez dysze w kierunku ku górze strumien powietrza, przez co wytwarza sie spieniona mieszanine bitumu z powietrzem i dzieki tloczacemu dzialaniu powietrza mieszanine te wpro¬ wadza sie w ruch cyrkulacyjny przez obie strefy reaktora, przy czym przy zmianie kierunku stru¬ mienia miedzy strefa wewnetrzna i zewnetrzna strumien uderza o plyty, które powoduja przynaj¬ mniej czesciowe gasniecie piany, a wdmuchiwanie powietrza oraz cyrkulacje mieszaniny prowadzi sie 2 dalej az do uzyskania bitumu o pozadanych wlas¬ ciwosciach.Urzadzenie ma dysze w postaci dwóch wspólsrod- kowych przewodów, z których wewnetrzny sluzy do 5 doprowadzania powietrza, zas zewnetrzny do do¬ prowadzania bitumu, przy czym przewód bitumu tuz przed koncem ma przewezenie, a przewód po¬ wietrza jest zakonczony perforacja i tak umieszczo¬ ny, ze perforowane zakonczenie przewodu powiet- io rza znajduje sie w przewezeniu przewodu bitumu.Ogólnie wiadomo, ze wydatne zwiekszenie wydaj¬ nosci procesu mozna uzyskac przez powiekszenie ilasci wprowadzanego powietrza. W tym celu nale¬ zy w urzadzeniu wedlug patentu 51551 zwiekszyc 115 i tak juz wysoka predkosc przeplywu powietrza przez glowice dyszy. Mozna takze w tym samym celu zastosowac kilka odpowiednio rozmieszczonych dysz. Tego irodzaju rozwiazanie umozliwia wpraw¬ dzie uzyskanie bitumów o parametrach podanych 20 w opisie patentowym 51551, jednak urzadzenie za¬ opatrzone w wiele dysz wymaga uzycia oddzielne¬ go systemu rozdzielczego.Podczas doswiadczen, które zostaly przeprowa^ dzone przy zastosowaniu urzadzenia majacego 23 uklad rozdzielczy usytuowany na zewnatrz reaktora stwierdzono, ze szczególnie w przypadku uzycia su¬ rowca o duzej lepkosci lub wyzszej temperaturze mieknienia, uklad rozdzielczy jest wrazliwy nawet na male ochlodzenia, na przyklad spowodowane 30 oziebieniem powietrza atmosferycznego. W przy- 600893 padku silniejsizego ochlodzenia wprowadzony do instalacji bitum moze nawet zastygnac. Jest to spo¬ wodowane tym, ze uklad rozdzielczy ma z koniecz¬ nosci przewody o mniejszym przekroju, w których warunki przeplywu sa mniej korzystne, podczas gdy powierzchnia chlodzenia jest wieksza niz w przypadku jednej wspólnej rury doprowadzajacej bitum.Mozna co prawda niedogodnosci te usunac badz to przez ogrzewanie ukladu rozdzielczego podczas pracy, bajdt tez przez czeste oczyszczanie ukladu rozdzielczego, aKbo przez zwiekszenie predkosci przeplywal" ^wietrza i bitumu, lub wreszcie przez równoczesne zastosowanie wszystkich powyzszych srodków. Jednak tego rodzaju rozwiazania, pod¬ wyzszajace koszty eksploatacyjne i prowadzace do zmiany wymaganych warunków technologicznych, pozwalaja wprawdzie na wyeliminowanie wrazli¬ wosci systemu, jednak prostota procesu i jego opla¬ calnosc zostaja zmniejszone, a oczyszczanie apara¬ tury jest utrudnione.Wynalazek ma na celu usuniecie tych niedogod¬ nosci na drodze wprowadzenia takich zmian do konstrukcji urzadzenia do stosowania sposobu we¬ dlug patentu 51551, które by prowadzily do znacz¬ nego zwiekszenia wydajnosci procesu oraz umo¬ zliwialy stosowanie róznych rodzajów surowców.Cel ten osiagnieto przez zaopatrzenie urzadze¬ nia wedlug patentu nr 51551 w co najmniej dwie dysze sluzace jako rozdzielacze, przy czym rura doprowadzajaca substraty wchodzi do komory znajdujacej sie w dolnej czesci urzadzenia, lecz oddzielonej od przestrzeni reakcyjnej, a polaczo¬ nej z ta przestrzenia jedyniej za pomoca dysz. Po¬ nadto rury doprowadzajace i rozdzielajace po¬ wietrze wystajace do wnetrza dysz sa w ten spo¬ sób zamontowane, ze pomiedzy rura doprowadza¬ jaca .powietrze a rurami rozdzielajacymi powie¬ trze znajduje sie komora powietrzna, przy czym rury rozdzielajace powietrze przechodza poprzez komore zawierajaca substraty i wystaja do wne¬ trza glowic dysz symetrycznie rozmieszczonych w przestrzeni reakcyjnej.W (rozszerzonej czesci glowicowej zewnetrznego plaszcza urzadzenia sa zamontowane na kilku po¬ ziomach perforowane plyty, rozmieszczone na prze¬ mian, przy czym ponad nimi, jak równiez ponad powierzchnia cieczy znajduja sie przewody ruro¬ we sluzace do doprowadzania pary. Dzieki temu zmniejsza sie z jednej strony koksowanie, a z dru¬ giej strony zwieksza sie wplyw wykraplajacego sie kondensatu w przestrzeni gazowej, co polepsza Teologiczne wlasciwosci produktu zwlaszcza przez zwiekszenie penetracji, obnizenie temperatury lamliwosci itp. Oprócz rury doprowadzajacej su¬ rowy bitum do dysz urzadzenia, jest onoi wyposa¬ zone w druga rure przeznaczona do doprowadza¬ nia innego surowca. Plyty: sluzace do gaszenia pia¬ ny zakrywaja do trzech czwartych powierzchnie przekroju reaktora na ich poziomie i sa wzgledem siebie wzajemnie przesuniete. Plyty te korzystnie skladaja sie z plyt pierscieniowych oraz plyt ko¬ lowych, które sa polaczone usztywniajacymi draz¬ kami w jeden wyjmowalny zespól.Urzadzenie to jest dokladniej opisane na rysun- 60089 4 ku na którym fig. 1 przedstawia urzadzenie w przekroju pionowym, fig. 2 — to urzadzenie w prze¬ kroju wzdluz linii II-II mai fig. 1, fig. 3 — to urza¬ dzenie w przekroju wzdluz linii III-III na fig. 1, 5 fig. 4 — odmiane urzadzenia w przekroju piono¬ wym, fig. 5 — te odmiane w przekroju wzdluz li¬ nii V-V na fig. 4, a fig. 6 — te odmiane w prze¬ kroju wzdluz linii VI-VI na fig. 4.Surowiec wyjsciowy, w danym przypadku bi- 10 tum, wprowadza sie przez rure 1 do komory 5 oddzielonej od reakcyjnej przestrzeni 6. Powietrze sluzace do przedmuchiwania wprowadza sie do urzadzenia przez rure 2. Rura 2 doprowadzajaca powietrze jest dolaczona do rozdzielczej komory 2a, 15 od której prowadza rury 2b poprzez komore 5 do wnetrza glowic dysz 3 zamontowanych do tej ko¬ mory 5. Jak to pokazano na fig. 2, w urzadzeniu zastosowano w danym przypadku piec glowic dysz 3. 20 Zewnetrzny plaszcz 10 urzadzenia jest zaopatrzo¬ ny w wylotowy króciec 4 opisany w patencie glównym. Wewnetrzny cylinder 11 opiera sie o trójczlonowa siatke Ha. 25 W poszerzonej glowicy zewnetrznego plaszcza 10 zamontowane sa plyty 8 przeznaczone do gaszenia piany. Sa one zaopatrzoine w otwory 13 i tak usy¬ tuowane, ze zajmuja na danym poziomie trzy czwarte powierzchni przekroju glowicy urzadze- nia. W rozwiazaniu pokazanym ma fig. 3 zastoso¬ wano w plytach 8 okragle otwory. Celem polep¬ szenia warunków przeplywu plyty 8 sluzace do gaszenia piany moga byc rozmieszczone na prze¬ mian raz z •jednej, a raz z drugiej strony urzadze¬ nie (patrzac na przekrój pionowy), a otwory 12 jednej plyty sa w stosunku do otworów drugiej plyty skrecone i/lub przesuniete (patrzac w rzu¬ cie pionowym). Korzysci wynikajace z takiego ukladu polegaja na tym, ze w glowicy urzadzenia nie moga powstac ,,kominy" powodujace lokalny ciag. Powyzej plyt $ jak równiez bezposrednio nad spieniona powierzchnia cieczy sa zamontowane ru¬ rociagi 9 sluzace do wdmuchiwania pary wodnej.Opisane wyzej wykonanie urzadzenia obok 45 zmniejszenia powsftawamia piany wtórnej w rurze 7 sluzacej do odprowadzania gazów, wykazuje je¬ szcze te zalete, ze umozliwia usuniecie gazów po przedmuchiwaniu jak równiez pozwala na znaczne zmniejszenie koksowania i przez to zmniejszenie 50 kosztów eksploatacyjnych.Odmiana konstrukcyjna urzadzenia pokazana jest na fig. 4—6. Rózni sie ona od wyzej Opisanego urzadzenia nastepujacymi cechami: obok rurocia¬ gu la sluzacego do doprowadzaniai bitumów zasto-' 55 sowano jeszcze drugi rurociag, niewidoczny na ry¬ sunku, podlaczony do tylnej sciany komory 5, slu¬ zacy do doprowadzania innego surowca. Przekrój tego rurociagu jest jednak mniejszy od przekroju rurociagu la, gdyz zazwyczaj wprowadza sie do 6o urzadzenia znacznie wiecej bitumów, niz innego materialu. Obydwa rodzaje surowca doprowadza sie do komory 5, gdzie ulegaja one zmieszaniu pod wplywem cisnienia i ruchu powodowanego nieuwidoicznionymi na rysunku pompami zasilaja- (;f. cymi. Oczywiscie w komorze 5 mozna równiez w 3560089 \ 6 razie potrzeby zamontowac plyty kierujace dla masy surowcowej.Komora powietrzna 2a jest konstrukcyjnie pola¬ czona w jedna calosc z komora 5. Rozdzielcze ru¬ ry 2b przechodza równiez przez komore 5 i wysta¬ ja do wnetrza glowic dysiz 3. Ze wzgledów mon¬ tazowych komory 2a i 5 sa dogodnie zaopatrzone w spustowe otwory 14a, 14b i l^c.Czesc glowlicowai urzadzenia jest zaopatrzona w wyjmiowalne plyty 8c i 8d do gaszenia piany. Jak to uwidoczniono ma fig. 4, plyty 8d maja pierscie¬ niowy ksztalt i opieraja sie o krawedz 8b, przy czym jedyna plyta kolowa 8c, która jesit przymo¬ cowana do drazków 8a jest umieszczona w srodku pomiedzy dwiema pierscieniowymi plytami 8d.Plyty pierscieniowe i plyta kolowa sa wzajemnie polaczone drazkami (8a) tworzac jeden wyjmowal- ny zespól. Jak to wynika z fig. 6, plyty 8 sa rów¬ niez zaopatrzone w okragle otwory 13. Uklad prze¬ wodów 9 do doprowadizaniia pary wodnej jest ze wzgledu na inny rodzaj plyt 8c i 8d sluzacych do gaszenia piany nieco inny niz to pokazano na fig. 1.P r z y k l a d I. Dolnai czesc urzadzenia jest wy¬ konana wedlug niniejszego wynalazku, natomiast glowica urzadzenia jest wykonana zgodnie z pa¬ tentem nr 51551. Eto zamknietej komory 5 w dol¬ nej czesci reaktora wpompowani© 3,2 t bitumu o temperaturze mieknienia 42°C i o penetracji 204 przy temperaturze 25°C. Pompowanie przeprowa¬ dzono przy temperaturze 23 0^260°C, przy czym podczas tego zabiegu wprowadzano 0,8 m8 powie¬ trza na minute poprzez przedstawiony na rysun¬ ku uklad rozdzielczy. Po wpompowaniu bitumu zwiekszono doplyw powietrza do 1,3 m3/min i kon¬ tynuowano przedmuchiwanie w ciagu 2,5 godzin, utrzymujac substraty w obiegu we wnetrzu urza¬ dzenia. Otrzymany bitum mial temperature miek¬ nienia wynoszaca 85°C i penetracje 30-32) przy temperaturze 25°C, natomiast temperatura lamli¬ wosci wedlug Fraasss^ wynosila —12°C. Nastepnie utrzymywano ireaktor w ciagu 10 dób w ruchu cia¬ glym. Go 24 godziny wprowadzano 28 ton i od¬ prowadzano praktycznie taka sama ilosc produktu 0 temperaturze mieknienia 85°C, penetracji 30—32 i temperatuirze lamliwosci wedlug, Fraass'a wyno¬ szacej —12°C.Dla porównania prowadzono proces utleniania bitumu za pomoca urzadzenia opisanegoi w paten¬ cie glównym. Podczas pracy okresowej zuzycie po¬ wietrza wynosilo 3,1 m8/min. Czas przedmuchiwa¬ nia wynosil 4 godziny. Podczas pracy ciaglej trwa¬ jacej takze 10 dób -mozna bylo uzyskac na dobe 17 ton utlenionego bitumu o takich samych wlasciwo¬ sciach jak wyzej.Przyklad II. Surowiec opisany w przykladzie 1 poddano przedmuchiwaniu w warunkach poda¬ nych w tym przykladzie, jednakze przy uzyciu glo¬ wicy urzadzenia wedlug niniejszego wynalazku.Wlasciwosci produktu uzyskiwanego systemem cia¬ glym w ciagu wielu tygodni byly nastepujace: tem¬ peratura mieknienia 85°C, penetracja 35 przy tem¬ peraturze 25CC, temperatura lamliwosci wedlug Fraass'a —14°C. Podczas tej pracy ilosc koksu po¬ wstala na scianach czesci gazowej reaktora i napo- 15 35 40 55 wierzchni plyt do gaszenia piany wynosila tylko 10% tej ilosci, która powstala w glowicy reaktora skonstruowanej wedlug patentu 51551. Stwierdzono to w ten sposób, ze dla porównania równolegle prowadzono proces w urzadzeniu majacym dolna czesc skonstruowana wedlug niniejszego wynalaz¬ ku, a czesc glowicowa wedlug patentu glównego.P rjz y k l a d III. Celem zwiekszenia asortymen¬ tu produktów przedmuchiwania i w celu zwiek¬ szenia skutecznosci procesu poddano przedmuchi¬ waniu pak weglowy wykazujacy temperature miek¬ nienia 56° mierzona metoda Kramera — Sarnowa.Przedmuchiwanie przeprowadzano w urzadzeniu laboratoryjnym skonstruowanym wedlug niniejsze¬ go wynalazku. W jednym doswiadczeniu proces prowadzono w ciagu 3 godzin, a w drugim do¬ swiadczeniu — w ciagu 6 godzin. Produkt po 3 godzinach przedmuchiwania wykazywal tempe¬ rature mieknienia 92°C, a po 6 godzinach tempe¬ rature mieknienia 128° wedlug Kramera — Sar¬ nowa.Dla porównania ten sam surowiec byl utlenia¬ ny w konwencjonalnym urzadzeniu do przedmu¬ chiwania bitumu, zaopatrzonym w rozdzielacz pier¬ scieniowy do powietrza. Temperatura mieknienia podwyzszyla sie po 3 gadzinach tylko do 74°C, a po 6 godzinach do 94°C.Przyklad IV. Do zawierajacego propan bi¬ tumu pochodzenia romaskinskiego dodano 10—30% ekstraktu pochodzacego z rafinacji selektywnej ciezkich destylatów olejowych lub olejów reszt¬ kowych. Mieszanine te poddano utlenianiu w re¬ aktorze wedlug wynalazku. Otrzymano bitum dro¬ gowy, który calkowicie odpowiada stawianym mu wymaganiom. Za pomoca tej metody stosowanej dotychczas powszechnie do najrozmaitszycli mate¬ rialów, obydwa prawie nieprzydatne skladniki, a mianowicie bitum zawierajacy propan oraz eks¬ trakt pochodzacy z rafinacji przemieniono na war¬ tosciowy produkt, który sprostal wszystkim wyma¬ ganiom.W przeciwienstwie do tego przedmuchiwanie po¬ zostalosci po destylacji ropy naftowej pochodzenia) romaskiinskiega, a zwlaszcza przedmuchiwanie bi¬ tumu otrzymanego przez odasfaltowanie pozostalo¬ sci po destylacji za pomoca propanu, nie pozwala na uzyskanie produktu spelniajacego wymogi odL nosnie penetracji, dagUwosci i temperatury lamli¬ wosci stawiane bitumom drogowym o wyzszej tem¬ peraturze mieknienia. Na przyklad temperatura lamliwosci wedlug Fraass^ bitumu zawierajacego propan i majacego temperature mieknienia 55— —60°C wynosi od poczatku +5°C (w stosunku do maksymalnej dopuszczalnej wartosci 0°C), przy czym wartosc ta ulega podczas przedmuchiwania dalszemu pogorszeniu. PL