DE2047616C2 - Bitumenblasreaktor - Google Patents

Description

Die ErfindiiÄj bezieht sich auf einen Bitumenblasreaktor nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei dem aus der~DE-OS 14 94 485 bekannten Verfahren dieser Art wird die Feinverteilung der Blasluft dadurch erreicht, daß diese durch eine Düse mit hoher linearer Geschwindigkeit in das Bitumen eingeblasen wird. Dadurch entsteht ein Bitumenschaum. Bei dieser Art der Feinverteilung der Luft ist ein weit über dem zu überwindenden hydrostatischen Druck liegender Blasluftdruck erforderlich, der mittels eines Luftkompressors aufgebracht werden muß. Nachteilig ist an diesem Verfahren, daß eine Veränderung der Blasluftrate bei gleichzeitiger optimaler Luftverteilung nur durch entsprechende ümbaiuen, wie Veränderung der Düsenquerschnitte oder der Düsenzahl, möglich ist In der Praxis des Bitumenbla ens ist es aber unvermeidlich, die Blasluftmenge zu variieren, da je nach Qualität des Ausgangsmaterials oder des herzustellenden Fertigproduktes die Reaktionsbedingungen verändert werden müssen. Ein weiterer Nachteil des bekannten Verfahrens besteht darin, daß die kleinen Düsenöffnungen sich nach relativ kurzer Blaszeit mehr oder weniger zusetzen, so daß die Anlage stillgesetzt und im Lufteinlaßbereich gereinigt werden muß. Dies ist ein zeit- und arbeitsaufwendiger Vorgang.

Die US-PS 19 88 766 beschreibt einen Bitumenblasreaktor, bei dem ein Rührwerk dazu verwendet wird, die Umwälzgeschwindigkeit der beiden Teilströme zu erhöhen. Dabei wird am Umkehrpunkt des absteigenden zum aufsteigenden Teilstrom gerührt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bitumenblasvorrichtung der eingangs erläuterten Art zu schaffen, die eine optimale Ausnützung der aufzuwendenden Energie auch bei wechselnden Blasbedingungen ohne Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit der Anlage und der Qualität des fertig geblasenen Bitumens gestattet

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches gelöst

Die Erfindung geht bei der Feinverteilung der Luft einen nsuen Weg. Die Luft wird nicht durch Einblasen mit hoher Geschwindigkeit fein verteilt; vielmehr wird die Luft in das Bitumen mit nur wenig über dem hydrostatischen Druck liegendem Blasdruck eingeblasen. Die dabei entstehenden, verhältnismäßig großen Blasen werden anschließend durch mehrere übereinander angeordnete Rührwerke auf die gewünschte oDtimalc Größe zerkleinert. Die Rührwerke dienen also nicht dazu, den ganzen Reaktorinhalt umzurühren und dadurch eine Vermischung von Bitumen und Luft zu gewährleisten, sondern haben den speziellen Zweck, die großen Blasen der unter geringem Druck eintretenden Luft auf eine kleinere Blasengröße mit optimaler spezifischer Oberfläche zu reduzieren. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kommt man mit einer wesentlich geringeren Kompressorleistung aus. Zwar wird zusätzlich eine Rührwerksleistung notwendig, doch liegt der Wirkungsgrad eines Rührwerks bei 0,95, so daß sich eine bessere Energieausnutzung ergibt Hinzu kommt, daß beim Erhöhen der Blasluftrate zwar mehr Energie am Kompressor aufgebracht werden muß, dafür aber die Rührwerksleistung sinkt, da das luftreichere Gemisch dem Rührwerk einen geringeren Widerstand entgegensetzt Es ergibt sich daher auch bei variierenden Blasluftraten eine günstige Energiebilanz. Wesentlich ist hierbei, daß nicht der ganze Reaktorinhalt durchgerührt wird, sondern nur der aufsteigende luftreiche Teilstrom. Da auf diese Weise das zu rührende Volumen nur einen Teil des Gesamtvolumens im Reaktor darstellt und da außerdem der luftreiche Teilstrom dem Rührwerk einen vergleichsweise geringen Widerstand entgegensetzt wird am Rührwerk wenig Energie verbraucht Ein weiterer wichtiger Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß beim Eintragen der Luft unter geringen Oberdruck und mit geringer Eintraggeschwindigkeit große Zuströmquerschnitte verwendet werden können, die sich auch bei längerer Betriebsdauer nicht zusetzen. Der Wartungsaufwand der Anlage wird dadurch sehr gering. Trotz wesentlich verminderten Leistungsbedarfes wird mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Endprodukt erzielt das dieselbe Qualität wie dasjenige des bekannten Blasverfahrens hat

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Bitumenblasreaktor, wie er im Vergleichsversuch verwendet worden if'.und

F i g. 2 einen erfindungsgemäßen Bitumenreaktor.

In F i g. 1 ist 1 ein zylindrischer Blasreaktor und 2 eine vom oberen Teil desselben ausgehende Abluftleitung. Im Reaktorboden 3 ist eine Einbringöffnung 4 vorgesehen, durch welche das zu behandelnde Gut also

*5 die in Erdölbitumen beliebiger Härte umzuwandelnden weichen Erdöldestillationsrückstände, in den Reaktor eingepumpt werden. Der Abzug des geblasenen Gutes erfolgt durch eine ebenfalls am Boden 3 vorgesehene Ablauföffnung 5. N-iit 6 ist eine ii..· unteren Teil des Reaktors 1 mündende Blasluftzuleitung bezeichnet über deren Ende 7 sich ein als Dispergierturbine ausgebildetes Rührwerk 8 befindet das über eine Welle 9 antreibbar ist In den unteren Teil des Reaktors 1 ist ein zur Trennung der beiden Teilströme a und b dienender, mit der Rührwerkswelle 9 koaxialer Dispergiertopf 10 eingesetzt, in dessen trichterartig nach oben verlaufenden Boden Il eine Durchtrittsöffnung 12 vorgesehen ist Das Rührwerk 8 ist dabei innerhalb des Dispergiertopfes 10 unmittelbar über der Durchtrittsöffnung 12 angeordnet Der feste Teil 13 des als Dipergierüirbine ausgebildeten Rührwerkes 8 ist am Boden 11 des Dispergiertopfes 10 befestigt.

In den Reaktor 1 wird über die Blasluftzuleitung 6 Luft bloß unter Überwindung des durch die Bitumensäu- Ie gegebenen hydrostatischen Druckes eingebracht und durch das Rührwerk 8 fein verteilt, wobei sich ein aufsteigender luftreicher Teilstrom a und ein absteigender luftfreier bzw. luftarmer Teilstrom b bildet. Dabei

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wird nur der aufsteigende Teilstrom a gerührt Im Rührbereieh werden die beiden Teilströme a und b durch den Dispergiertopf 10 voneinander getrennt geführt

Gemäß Fig.2 sind im Reaktor 21, dessen Abluftleitung mit 22, dessen Boden mit 23, und dessen Einbringbzw. Auslauföffnung mit 24 bzw. 25 bezeichnet ist, mehrere koaxiale übereinander angeordnete, mit ihren Wandungen 34 aneinander anschließende Dispergiertöpfe 30, 35, 36 vorgesehen, deren Böden 31, 37, 38 trichterförmig nach oben verlaufen und die Durchtrittsöffnungen 32,39,40 aufweisen. Die Blasluftzuleitung 26 mündet dabei unterhalb der Durchtrittsöffnung 32 des untersten Dispergiertopfes 30 in den Reaktor 21. In jedem der Dispergiertöpfe 30,35,36 ist ein Rührwerk 28 bzw. 41 bzw. 42 vorgesehen, wobei alle Rührwerke über eine gemeinsame Welle 29 antreibbar sind. Die festen Teile der Rührwerke sind an den Topfböden 31, 37, 38 angebracht.

Die in den Reaktor 21 über die Blasluftzuleitung 26 eingebrachte Luft wird durch das Rührwerk 28 fein verteilt wobei die dadurch gebildete Bitumen-Ltft-Dis persion im Dispergiertopf 30 aufsteigt Die gebildeten kleinen Durchmesser aufweisenden Luftblasen gelangen zum Boden 37 des nächst höherliegenden Dispergiertopfes 35, wo sie zu verhältnismäßig großen Luftsäcken verschmolzen werden, die sich über den trichterförmig aufwärtsverlaufenden Boden zur Durchtrittsöffnung 39 wälzen, um zum als Redispergierturbine ausgebildeten Rührwerk 41 des Dispergäertopfes 35 zu gelangen, wo sie wieder in feine Bläschen zerteilt also redispergiert, werden. Im Dispergiertopf 35 und darauffolgend im Dispergiertopf 36 wiederholen sich die geschilderten Vorgänge. Die im Dispergiertopf 36 aufsteigende Bitumen-Luft-Dispersion übersteigt den Rand 43 des obersten Dispergiertopfes, wobei an der Oberfläche des Reaktorinnalts die Luft abgeschieden wird, wodurch luftarmes bzw. luftfreies Bitumen vorliegt das in dem zwischen der Reaktorinnenwandung und den Dispergiertöpfen befindlichen Ringraum abwärts strömt um im unteren Bereich des Reaktors wieder begabt zu werden.

Durch eine solche Ausbildung lassen sich die reaktionsträgen bzw. reaktionstoten Zonen fast völlig eliminieren.

Im folgenden wird noch das Ergebnis eines Vergleichsversuches wiedergegeben.

a) In einem nach dem letzten Stand der Technik ausgerüsteten Blasreaktor mit einem als Dispergierturbine ausgebildeten Rührwerk für die Verteilung der Frischluft und einer Redispergierturbine ist der Leistungsbedarf währen des Blasens bei einer Umfangsgeschwindigkeit der Turbinenräder von 4,6 m/sec

L_n, = 23,0 kW, also je Turbine 11,5 kW.

Der Ausstoß des Reaktors beim Verblasen von Weichbnamen 5200 (Erweichungspunkt Ring und Kugel: 39°C, Penetration bei 25 <l: 2OOViomm) auf ein Mittelbitumen B 85 (Erweieaungspunkt: 47"C, Penetration bei 25° C: 85 '/10 mm) bei einer Reaktionstemperatur von 250⁰C war 9500 kg je Tag und Tonne Reaktorinhalt

b) In einem erfindungsgemäß mit drei Dispergiertöpfen (eine Frischluft-Dispergierturbine und zwei Redispergierturbinen) ausgestatteten Reaktor ist der Leistungsbedarf während des Blasens bei gleicher Umfangsgeschwindigkeit der Turbinenräder (4,6 m/sec)

L_n, = 15,8 kW, also je Turbine 53 kW.

Der Ausstoß dieses erfindungsgemäß mit drei Dispergiertöpfen ausgestatteten Reaktors beim Verblasen von Weichbitumen B 200 wurde, bei gleichem Prozeß wie unter a) beschrieben, mit 15 600 kg je Tag und Tonne Reaktornutzinhalt bestimmt

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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Bitumenblasreaktor mit Vorrichtungen zum Einleiten und Feinverteilen der Blasluft im unteren Teil des Reaktors und zur Bildung eines aufsteigenden luftreichen und eines absteigenden luftfreien bzw. luftarmen Teilstroms, gekennzeichnet durch mehrere koaxial übereinander angeordnete, mit ihren Wandungen (34) aneinander anschließende Dispergiertöpfe (30,35,36), mit trichterförmig nach oben verlaufenden Böden (31, 37, 38) und mit Durchtrittsöffnungen (32, 39, 40), wobei in jedem Dispergiertopf (30,35,36) ein Rührwerk (28,41,42) angeordnet ist und alle Rührwerke über eine gemeinsame Welle (29) antreibbar sind.