DD143626A1 - Verfahren zur herstellung von destillationsbitumen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Destillationsbitumen mit verbesserten Qualitätsraerkraalen, insbesondere in den Theologischen Eigenschaften sowie mit verbesserten Ausbeutebilanzen, Durch Zumischung bis zu 30 Ma.-% Rückständen der Benzinpyrolyse zu dem, insbesondere paraffinbasischen, Erdöl und deren destillativen Aufarbeitung, entsteht ein Bitumen mit verbesserten Qualitätsmerkmalen. Daneben wird die Ausbeute an verfügbaren Destillationsbitumen ohne erhöhten Erdöleinsats gesteigert sowie der Energiebedarf für die Destillation gesenkt.

Description

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Verfahren zur Herstellung von Destillationsbitumen Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Destillationsbitumen mit verbesserten Qualitätsmerkmalen, insbesondere in den Theologischen Eigenschaften sowie verbesserten Ausbeutebilanzen, insbesondere beim Einsatz von paraffinbasischen Erdölen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Für den bituminösen Straßenbau, den Bautenschutz und ähnliche Anwendungsgebiete werden als wichtige Bindemittel die bei der destillativen Aufbereitung von Erdölen anfallenden Destillationsrückstände eingesetzt. In Abhängigkeit von der Qualität der Erdöle und deren Verarbeitungsbedingungen werden Bitumen der verschiedensten Oualitätsmerkmale erhalten, die den jeweilig gewünschten Anwendungsgebieten entsprechend angepaßt sind.

Es ist bekannt, daß da.bei nicht jedes Erdöl gleichermaßen gut für die Herstellung qualitätsgerechter bituminöser Bindemittel geeignet ist. Besonders bei paraffinbasischen Erd-

ölen ist es auf Grund des relativ geringen Gehaltes an Asphaltenen. und Harzen sowie dem hohen ..Gehalt an langkettigen .paraffinischen Kohlenwasserstoffen häufig unmöglich, nach den bekannten Verarbeitungstechnologien qualitätsge- . rechte Destillationsbitumen zu erzeugen.'

Die Qualitätsabweichungen betreffen dabei vor allem die sogenannten Theologischen Eigenschaften der Bitumen wie Penetration, Erweichungspunkt, Brechpunkt, Duktilität und Viskosität sowie deren Relationen zueinander.

Diese Kriterien und deren Relation, verbunden mit dem Paraffingehalt der Bitumen, bestimmen eindeutig deren Gebrauchswert. Oe stärker solche Oualitätsabweichungen sind, desto geringer wird der Gebrauchswert der Bitumen.

Dabei ergeben sich bei der Herstellung von Bitumen aus paraffinbasischen und ähnlichen Erdölen technologische Probleme, die sich sowohl in einer höheren thermischen Belastung als auch im Rückgang der Ausbeute ausdrucken.

Da asphaltbasische Erdöle, bei denen solche Probleme im allgemeinen nicht auftreten, nicht mehr in ausreichenden Mengen für die Produktion von Destillationsbitumen zur Verfügung stehen, hat es nicht an Versuchen gefehlt, Wege aufzuzeigen, wie aus paraffinbasischen Erdölen qualitätsgerechte Destillationsbitumen mit hohem Gebrauchswert hergestellt werden können.

Als Lösungsvarianten wurden die Additivierung solcher Bitumen mit zahlreichen Hilfs- und,Mischkomponenten wie Polymere von Olefinen und ähnlichen Verbindungen, Copolymere, Kautschuk- und Gummiabfälle oder auch oberflächen- und grenzflächenaktive organische Verbindungen vorgeschlagen.

Zum Teil wurden dadurch erhebliche Qualitätsverbesserungen erreicht, wodurch sogar Destillations- und Mischbitumen für Anwendungsgebiete mit höheren Anforderungen erschlossen werden konnten.

Auch wird durch die anschließende Verblasung mit Luft oder Sauerstoff solcher durch Destillation erhaltener Bitumen eine Qualitätsverbesserung erreicht.

Die genannten Verfahren haben aber den großen Nachteil,, daß einerseits die Qualitätskorrekturen durch nachgeschaltete -Prozesse vorgenommen werden und andererseits hohe technologische und verfahrenstechnische Kosten entstehen. Außerdem können die bei der Primärdestillation vorhandenen Probleme vor allem in der thermischen Belastbarkeit der Erdöle nicht beseitigt werden.

Ziel der Erfindung

Es ist Ziel der Erfindung, ein Destillationsbitumen mit verbesserten Gebrauchseigenschaften in erhöhter Ausbeute und in härteren Sorten, insbesondere aus paraffinbasischen Erdölen in einfacher Weise herzustellen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch Zumischung von Hilfsstoffen besonders zu paraffinbasischen Erdölen vor dem Destilattionsprozeß auf die Qualität und/oder die Bitumenausbeuten der anfallenden Destillationsrückstände unmittelbar Einfluß zu nehmen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabenstellung dadurch gelöst, daß dem zur Destillation vorgesehenem Erdöl vor der Verarbeitung 0,5 bis 30 Ma.-% Pyrolyseöl zugegeben und diese Mischung gemeinsam destillativ aufgearbeitet wird. Dabei verstehen wir unter Pyrolyseöl einen bei der Herstellung von Alkenkohlenwasserstoffen durch thermische Spaltung von paraffinischen Kohlenwasserstoffen anfallenden hocharomatischen Rückstand.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß durch diese gemeinsame destillative Aufarbeitung die Qualitätseigenschaften der anfallenden Bitumen, insbesondere deren Theologische Eigenschaf i^en ,wesentlich verbessert werden.

So gelingt es beispielsweise, die Plastizitätsspanne zu erweitern, den Paraffingehalt zu senken, mögliche Verzerrungen in der Relation Penetration/Erweichungspunkt zu korrigieren und bei gleichen Vorheizertemperaturen die Qualitäten nach dem härteren Sortiment zu verlagern.

Besonders erheblich sind die Qualitätsverbesserungen beim Einsatz von paraffinreichen Erdölen, aus denen häufig im direkten Destillationsprozeß keine befriedigenden Bitumenqualitäten zu erhalten sind.

So können hier der Paraffingehalt wesentlich reduziert und gleichlaufend damit die Relationen Penetration/Erweichungspunkt in übliche Größenordnungen verändert werden, bei gleichzeitiger Verbesserung wesentlicher anderer Bitumenkriterien,

Gleichlaufend mit der Qualitätsverbesserung der Destillations· bitumen wird generell eine Ausbeutesteigerung an Bitumen fest-

gestellt. Sowohl die Qualität als auch die Quantität des Bitumens resultieren aus dem Einbau der hocharomatischen Komponenten des Pyrolyseöls in die kolloidchemische Struktur der Bitumen, wodurch letztlich auch die gestiegene Gebrauchsfähig· keit der Bitumen erklärt wird.

'Deshalb können diese Bitumen für zahlreiche bituminöse Bauweisen im Straßenbau, im Bautenschutz, bei der Herstellung bituminöser Bindemittel, bei vielen Sonderanwendungsgebieten mit großem Erfolg eingesetzt werden.

Darüberhinaus lassen sich aus diesen Grundbitumen bituminöse Sonderqualitäten ohne besondere Probleme nach bekannten aber zumeist vereinfachten Verfahren herstellen. So ist es möglich, im nachgeschalteten Prozeß oder im direkten Prozeß sogenannte Hochvakuumbitumen herzustellen, ohne die sonst übliche Anwendung von Hochvakuum.

Es ist auch möglich, besondere asphalthaltige Erdölrückstände zu erzeugen, die sehr gut für die Herstellung der verschiedensten Sorten geblasener Bitumen geeignet sind.

Ausführungsbeispiele

An Hand von Ausführungsbeispielen soll diese Erfindung näher erläutert werden.

Beispiel 1;

Ein ägyptisches Erdöl der Provenienz Karean/Bakr wird n-ach bekannten Verfahren in der Primärstufe einmal allein und zum anderen in Kombination mit 10 % Pyrolyseöl direkt auf Bitumen destilliert. Angestrebt wurde jeweils eine Bitumenqualität B 90.

Bei alleiniger Verarbeitung wurden diese Penetrationswerte bei einer Vorheizeraustrittstemperatur. von 340 ⁰C in einer Ausbeute von 40.,4 % erreicht. In Kombination mit 10 % Pyrolyseöl wurden solche Werte bereits bei einer Vorheizeraustrittstemperatur von 320 ⁰C in einer mittleren Ausbeute von 45,3 % erreicht.

Wesentliche Qualitätsparameter mittlerer Proben:

Destillationsrückstand aus ägyptischem Erdöl

Destillationsrückstand aus 90 % ägyptischem Erdöl und 10 % Pyrolyseöl

Penetration 10*"¹ mm

85

90

Erweichungspunkt (Ring und Kugel) ⁰C

Duktilität bei 25 ⁰C

Brechpunkt nach Fraß

Paraffingehalt

46

85

- 10

47,5

über iOO

- 13

2,4

1,9

Beispiel 2:

Analog Beispiel 1 wird ein Gemisch aus ägyptischem Erdöl mit 10 % Pyrolyseöl bei einer Vorheizertemperatur von 350 ⁰C de-

stilliert. Es fällt ein Rückstand in einer Ausbeute von 34,7 % mit folgenden Parametern an :

-1 Penetration 10 mm: 8 "

Erweichungspunkt

(Ring und Kugel) ⁰C: 72

Duktilität bei 25 ⁰C: 6 Brechpunkt nach Fraß: 12

Beispiel 3:

Analog Beispiel 1 wird ein ägyptisches Erdöl im Gemisch mit 20 % Pyrolyseöl in der Primärstufe bei einer Vorheizertemperatur von 340 C direkt auf Bitumen destilliert. Es wird ein Rückstand mit 41,4 % in folgender Qualität erhalten:

-1 Penetration 10 mm: 15

Erweichungspunkt

(Ring und Kugel) ⁰C: 68

Duktilität bei 25 ⁰C: 5 Brechpunkt nach Fraß: 3

Beispiel 4:

Ein Gemisch aus 70 % sowjetischem Erdöl der Provenienz Romaschkino und 30 % Pyrolyseöl wird durch einfache atmosphärische Destillation auf einen Erdölrückstand mit einer Pe-

-1 netration von 300 10 mm destilliert.

Der Rückstand mit einem Flammpunkt unter 250 ⁰C wird nach bekannten Verfahren verblasen.

Es resultiert daraus ein geblasenes Bitumen mit folgenden Eigenschaften: ·

-1 Penetration 10 mm: 38 Erweichungspunkt

(Ring und Kugel) ⁰C: 86

Brechpunkt nach Fraß: - 20 Duktilität bei 25⁰C: 3

Claims (3)

1. Erfindungsanspruch

   1. Verfahren zur Herstellung von Destillationsbitumen nach bekannten Destillationsverfahren für Erdöle, gekennzeichnet dadurch, daß für die Bitumenherstellung ein Gemisch aus Erdöl und 0,5 bis 30 Ma.-% hocharomatischen Rückständen, die bei der Pyrolyse von paraffinischen Kohlenwasserstoffen zu Alkenen anfallen, eingesetzt wird,
2. 2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß harte bis springharte Bitumenqualitäten durch direkte atmosphärische Destillation erzeugt werden.
3. 3. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß ein

   — 1 Erdölrückstand im Penetrationsbereich 200 - 350 10 mm hergestellt und anschließend nach bekannten Verfahren verblasen wird.