Процес окислення бітумів
Бітум є вуглеводневий продукт, одержуваний у вигляді залишкового продукту дистиляції в процесі перегонки нафти.
Він має високу температуру кипіння і в'язкість, розчинний в трихлоретиленом. Крім того, розчинна речовина, що пов'язує, виділення від природного асфальту за допомогою екстракції, також є бітумом.
Для поліпшення властивостей бітуму його іноді піддають окисленню з метою забезпечення його придатності для певних варіантів застосування. Окислення може бути здійснене за допомогою подачі повітря до бітуму. Бітум окислюється під дією кисню, що виділяється в нафтову фазу з повітря.
При використанні сучасних методів підготовки окислених (продути або полупродутих) бітумів з відповідними властивостями, повітря, необхідний для процесу окислення, і бітумна нафту вступають в контакт в реакторі великого обсягу. Це так званий «флотационний метод з концентрацією в стовпі газових бульбашок». Даний метод має такі недоліки:
- ризик з точки зору безпеки (через великий обсяг нафти і газу);
- недостатня керованість реакції;
- зниження якості продукту через тривалого часу витримки.
Процес забезпечення контакту між бітумом і киснем був оптимізований завдяки використанню турбінної мішалки при окисленні бітуму. Турбинная мешалка є мішалку з крильчаткою, що має зубчасту робочу пластину. Однак, застосування подібної мішалки дозволило лише незначно поліпшити процес перекачування матеріалу.
В обмежувальної частини було також зазначено, що винахід пов'язано з методом окислення бітуму повітрям в реакторі великого обсягу. Метою даного винаходу є скорочення часу витримки при реакції окислення, щоб, таким чином, уникнути зниження якості продукту. Його властивості в холодному стані при цьому навіть поліпшуються. Метою є, наприклад, отримання бітумного продукту, який був би явним чином придатний для застосування при створенні дорожніх покриттів в умовах холодного клімату (такого як в північних країнах), що означає, наприклад, поява вимоги про відсутність тріщин в сформованому покритті.
Метод, що мається на увазі цим винаходом, відрізняється, в основному, тим, що окислення здійснюється за допомогою подачі потоку бітуму або подібного матеріалу і потоку повітря або іншого знаходиться під тиском газоподібного окислювача в реактор, який представляє собою так званий поворотний механізм; в такому реакторі контакт між повітрям або іншим газоподібним окислювачем і бітумом або подібним матеріалом оптимізований за рахунок створення турбулентного руху змішувальними пристроями роторно-статорної типу, що виробляють зусилля зсуву в цілях забезпечення належного переміщення.
Факультативні переваги винаходу відображені в підпунктах формули.
Контакт між повітрям і бітумом в рамках цього винаходу забезпечується за рахунок високошвидкісного завихрення.
Реактор, застосовуваний у винаході, створює турбулентний рух за допомогою змішувальних пристроїв роторно-статорної типу, які виробляють зусилля зсуву. Нагнітання бітуму і повітря в реактор здійснюється таким чином, щоб на них впливали потужні зусилля зсуву і сильне перемішування при належному розсіюванні повітря. Все це дозволяє істотно оптимізувати контакт. В рамках методу підготовки, розглянутого в обсязі винаходи, реактор, який використовується для оптимізації контакту повітря і бітуму (так званий поворотний механізм) являє собою силовий гомогенізатор, що є пристроєм змішувача такого типу, в якому змішування забезпечується роторно-обмотки парою (однієї або більше; окремо що стоїть або встановленими послідовно).