RU2397930C2

RU2397930C2 - Method to pack bitumen

Info

Publication number: RU2397930C2
Application number: RU2005119969/11A
Authority: RU
Inventors: Андреас ПЕРНЕР (AT); Андреас ПЕРНЕР
Original assignee: Битумен Апплайд Ресёч Лимитед
Priority date: 2002-11-22
Filing date: 2003-11-19
Publication date: 2010-08-27
Also published as: WO2004048204A1; ATE395266T1; EP1611016A1; AU2003285966A1; PT1611016E; CN1738745A; CN100473585C; AT500279A1; DE50309860D1; RU2005119969A; DK1611016T3; CY1108203T1; SI1611016T1; AT500279B1; EP1611016B1; ES2305535T3

Abstract

FIELD: transport, package. ^ SUBSTANCE: invention relates to method of packing bitumen in disposable packages to it to be carried in cold state. Proposed method consists in fabricating disposable packages from flexible plastic material with melting point varying from 20 to 50C above bitumen softening point. Prior to packing, bitumen is cooled down to bitumen softening point. Plant intended for implementation of said method, incorporates plate-type heat exchanger wherein temperature difference between cooling medium and bitumen at heat exchanger outlet makes 10 to 25C, preferably from 15 to 20C. Proposed plant comprises also return pipeline branched off upstream of filling gate valve and runs back into store vessel. To keep up constant temperature, said plate heat exchanger is provided with electric heating elements. ^ EFFECT: possibility to select package that can melt with bitumen without affecting bitumen quality. ^ 6 cl, 1 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к способу затаривания битума, в частности дорожно-строительного битума, в одноразовые транспортные единицы большого объема для транспортировки битума в холодном состоянии.The present invention relates to a method for packing bitumen, in particular road building bitumen, into large-volume disposable transport units for transporting bitumen in a cold state.

Битум в отношении его использования является весьма температурно-зависимым продуктом, так как при повышенных температурах он представляет собой жидкое тело, а при низких температурах - твердое, а между этими состояниями существует широкий переходный интервал агрегатных состояний от вязкотекучего до пастообразного, причем при переходе из твердого состояния в жидкое состояние вязкоупругие свойства битума сильно меняются.Bitumen in relation to its use is a very temperature-dependent product, since at high temperatures it is a liquid body, and at low temperatures it is solid, and between these states there is a wide transition range of aggregate states from viscous to pasty, and during the transition from solid state to liquid state the viscoelastic properties of bitumen vary greatly.

Для транспортировки битума на далекие расстояния неэкономично использовать обогреваемые транспортные цистерны, так как битум необходимо постоянно поддерживать при температуре выше точки размягчения. Кроме того, при использовании таких транспортных цистерн необходимо принимать широкие меры безопасности с точки зрения охраны окружающей среды, так как, например, в случае аварии существует повышенная опасность нанесения ущерба окружающей среде разлившимся битумом. Поэтому из-за опасности для окружающей среды, а также по причине высоких энергетических затрат все более и более отказываются от транспортировки битума в жидком виде.To transport bitumen over long distances, it is not economical to use heated transport tanks, since bitumen must be constantly maintained at a temperature above the softening point. In addition, when using such transport tanks, it is necessary to take broad safety measures from the point of view of environmental protection, since, for example, in the event of an accident there is an increased risk of damage to the environment by spilled bitumen. Therefore, because of the danger to the environment, and also because of the high energy costs, they increasingly refuse to transport bitumen in liquid form.

При необходимости транспортировки битума на далекие расстояния до сих пор битум разливают в горячем виде в металлические бочки и затем дают остыть, после чего эти бочки на месте либо разрезают и получают битум в холодном виде или же нагревают, чтобы можно было вылить из них битум в горячем виде. Оба пути неудовлетворительны, так как в любом случае остаются в виде отходов одноразовые емкости, которые лишь с большим трудом поддаются устранению по причине их загрязнения битумом.If it is necessary to transport bitumen over long distances, bitumen is still poured hot in metal barrels and then allowed to cool, after which these barrels are either cut in place and get bitumen cold or heated so that it can be poured out of them in hot form. Both ways are unsatisfactory, since in any case disposable containers remain in the form of waste, which only with great difficulty can be eliminated due to their contamination with bitumen.

Поэтому в случае специального битума, например кровельного или промышленного битума, в настоящее время перешли к тому, что битум упаковывают небольшими единицами массой приблизительно 30 кг в пластмассовые пленки, которые затем расплавляют с этим битумом и перерабатывают вместе с ним. Эти пленки укладывают в специальные формы и заполняют горячим битумом, которому затем дают затвердеть. Однако этот способ трудно осуществим при больших количествах битума, как это имеет место в случае укладки битума для строительства дорог, так как приходится предусматривать очень много таких емкостей, в которых затем битум может быть оставлен остывать. Кроме того, из-за более высокой точки размягчения дорожно-строительного битума обычно используемая пластмассовая пленка не годится.Therefore, in the case of special bitumen, such as roofing or industrial bitumen, it has now been moved to the fact that bitumen is packaged in small units weighing approximately 30 kg into plastic films, which are then melted with this bitumen and processed together with it. These films are laid in special forms and filled with hot bitumen, which is then allowed to harden. However, this method is difficult to implement with large quantities of bitumen, as is the case in the case of laying bitumen for road construction, since it is necessary to provide a lot of containers in which bitumen can then be left to cool. In addition, due to the higher softening point of road building bitumen, the commonly used plastic film is not suitable.

Так как, в частности, в дорожном строительстве требуются большие количества битума, то в настоящее время наблюдается стремление найти упаковочные единицы, более крупные в сравнении с обычными переносными упаковками. Такого рода упаковочные единицы имеют именно то преимущество, что помимо облегченного их заполнения отношение расплавленной в них вместе с битумом пластмассы к битуму заметно сдвинуто в сторону битума, если производить сравнение с обычными мелкими упаковками. Крупные упаковки оказываются непригодными, как правило, по той причине, что вследствие вязкоупругих свойств битум до сих пор никогда не удавалось целенаправленно загрузить в пластмассовые емкости большого объема, без того чтобы не возникал большой риск либо расплавления пластмассовых емкостей либо их настолько сильного размягчения, что их формоустойчивость нарушается и пластмассовый материал растягивается так, что начинает разрываться.Since, in particular, large quantities of bitumen are required in road construction, now there is a desire to find packaging units that are larger in comparison with conventional portable packaging. Such packaging units have exactly the advantage that, in addition to making them easier to fill, the ratio of plastic to bitumen melted in them together with bitumen is noticeably shifted towards bitumen when compared with conventional small packages. Large packages are unsuitable, as a rule, due to the fact that due to the viscoelastic properties, bitumen has never been able to purposefully be loaded into plastic containers of large volume, without the great risk of either melting the plastic containers or their softening so strong that they dimensional stability is violated and the plastic material is stretched so that it begins to tear.

Также уже известны способы упаковывания дорожно-строительного битума в многослойные пластмассовые мешки, которые расплавляются вместе с битумом. Известные упаковки (патент США US 5452800 А) представляют собой мелкие упаковки, причем в этом источнике ничего не говорится ни о загружаемом материале, ни об особых параметрах заполнения тары. Такого рода мелкие упаковки экономичны лишь для затаривания небольших количеств, так как для затаривания и транспортировки крупных количеств битума потребуется относительно большое количество упаковочного материала. Кроме того, значительной является доля упаковочного материала в битуме после расплавления.Methods for packaging road building bitumen in multilayer plastic bags that melt together with bitumen are also already known. Known packaging (US patent US 5452800 A) are small packaging, and this source does not say anything about the downloadable material, nor about the special parameters of filling containers. Such small packages are economical only for packing small quantities, since for packing and transporting large quantities of bitumen, a relatively large amount of packaging material will be required. In addition, the proportion of packaging material in bitumen after melting is significant.

При переработке битума принципиально необходимо иметь в виду, что битум не имеет определенной точки плавления, а характеризуется широким термическим переходным интервалом от твердого через пастообразное к вязкотекучему и, наконец, к жидкому агрегатному состоянию, что, как указывалось выше, делает вязкоупругие свойства битума сильно температурно-зависимыми.When processing bitumen, it is fundamentally necessary to keep in mind that bitumen does not have a specific melting point, but is characterized by a wide thermal transition interval from solid through pasty to viscous and, finally, to the liquid state of aggregation, which, as mentioned above, makes the viscoelastic properties of bitumen very temperature -dependent.

В основу изобретения положена задача создать способ вышеназванного рода, при котором даже для крупных количеств битума может быть выбрана упаковка, которая может расплавляться вместе с битумом, без того чтобы это оказывало влияние на качество битума.The basis of the invention is the task to create a method of the above kind, in which even for large quantities of bitumen a package can be selected that can be melted together with bitumen, without this affecting the quality of bitumen.

Согласно изобретению эта задача решается тем, что изготовляют одноразовые упаковочные единицы из гибкой пластмассы с точкой плавления, лежащей в пределах от 20 до 50°С выше точки размягчения битума, причем битум перед затариванием охлаждают почти до точки размягчения соответствующего применяемого битума. Это позволяет перевести битум в состояние, в котором он уже представляет собой вязкотекучее тело, но как раз еще может перекачиваться насосом. В этом состоянии битум затем очень быстро затвердевает у холодного наружного пластмассового слоя, который является хорошим проводником тепла и очень быстро сообщает битуму температуру окружающей среды, благодаря чему непосредственно у пластмассовой пленки образуется слой уже остывшего битума. Тем самым, с одной стороны, не повреждается одноразовая упаковочная единица, а битум, с другой стороны, после его внесения в холодный упаковочный материал быстро образует на стенке устойчивое тело. И для остывания внутри битум имеет достаточно времени.According to the invention, this problem is solved by the fact that disposable packaging units are made of flexible plastic with a melting point lying in the range from 20 to 50 ° C above the softening point of bitumen, and the bitumen is cooled almost until the softening point of the respective bitumen used before packing. This allows you to transfer bitumen to a state in which it is already a viscous fluid body, but it can still be pumped by a pump. In this state, the bitumen then hardens very quickly near the cold outer plastic layer, which is a good heat conductor and very quickly informs the bitumen of the ambient temperature, so that a layer of already cooled bitumen forms directly at the plastic film. Thus, on the one hand, the disposable packaging unit is not damaged, and bitumen, on the other hand, after it is introduced into the cold packaging material quickly forms a stable body on the wall. And for cooling inside, bitumen has enough time.

В дорожном строительстве обычно применяются битумы с различными точками размягчения, определенными по методу кольца и шара, от 45° до максимально 60°С, которые обычно хранятся при температуре приблизительно в пределах от 140 до 160°С в жидком состоянии. Применяемый в конкретном случае битум охлаждают до точно определяемой для фактической точки размягчения температуры затаривания, при которой битум хотя и находится уже в вязкотекучем состоянии, но, однако, еще может перекачиваться насосом. Кроме того, взаимосвязь между температурой плавления применяемого для упаковки пластмассового материала с температурой переработки или соответственно с точкой размягчения соответствующего подлежащего переработке битума отрегулирована, причем именно благодаря соблюдению этой взаимосвязи температуры плавления пластмассы с температурой закаченного битума достигается желаемое действие относительно “эффекта охлаждения” для создания с помощью битума щадящих условий работы упаковки.In road construction, bitumens with various softening points, determined by the ring and ball method, from 45 ° to a maximum of 60 ° C, which are usually stored at a temperature in the range from 140 to 160 ° C in a liquid state, are usually used. The bitumen used in a particular case is cooled to the taring temperature that is accurately determined for the actual softening point, at which the bitumen, although it is already in a viscous-flowing state, can still be pumped. In addition, the relationship between the melting temperature of the plastic material used for packaging with the processing temperature or, respectively, with the softening point of the bitumen to be processed is adjusted, and it is precisely due to this relationship that the melting temperature of the plastic with the injected bitumen temperature achieves the desired effect with respect to the “cooling effect” to create using bitumen sparing packaging conditions.

Упаковочный материал обычно выбирается из пластмассы, которая плавится приблизительно при 115-130°С и при температуре затаривания сохраняет еще достаточную формоустойчивость, при которой она может принять в себя битум без повреждения ее. При выборе пластмассы также необходимо подумать о том, чтобы при обычной рабочей температуре битума, т.е. в пределах приблизительно от 140 до 160°С, пластмасса полностью расплавлялась, причем так, чтобы не оставалось никаких волокнистых остатков. В противном случае это сильно затруднило бы применение битума в дальнейшем при укладке в дорожное полотно.The packaging material is usually selected from plastic, which melts at approximately 115-130 ° C and at a packaging temperature it still retains sufficient form stability at which it can absorb bitumen without damaging it. When choosing plastics, it is also necessary to think about the fact that at the usual operating temperature of bitumen, i.e. in the range of about 140 to 160 ° C., the plastic completely melted, so that no fibrous residues remained. Otherwise, it would greatly complicate the use of bitumen in the future when laying in the roadway.

При этом охлаждение битума можно целенаправленно производить термомаслом, что имеет то преимущество, что температура масла специально устанавливается на конечную температуру битума и может поддерживаться при этой температуре также в процессе применения битума.In this case, the cooling of bitumen can be purposefully performed with thermal oil, which has the advantage that the oil temperature is specially set to the final temperature of bitumen and can be maintained at this temperature also during the application of bitumen.

Преимущество способа по изобретению состоит также в том, что температура в момент разливки имеет точно определенное значение, так как средняя температура в битумной массе поддерживается с точностью до ±2°С. Тем самым постоянство температуры разливки для битума данного конкретного качества может быть обеспечено в течение всего продолжающегося, как правило, в течение многих дней непрерывного процесса разливки, так что, с одной стороны, риск случайного расплавления упаковочной пластмассы сведен к минимуму и, следовательно, благодаря контролируемому поддержанию температуры на низком уровне обеспечивается безопасность работы, а с другой стороны, непрерывность процесса разливки не нарушается из-за переохлаждения и обусловленного им затвердевания разливаемого материала. В крупнопромышленном масштабе это обеспечивает экономичную, автоматизированную разливку больших объемов (например, 50000-100000 тонн в год) в упаковочные единицы большого объема (около 1 м³).The advantage of the method according to the invention also lies in the fact that the temperature at the time of casting has a precisely defined value, since the average temperature in the bitumen mass is maintained with an accuracy of ± 2 ° C. In this way, a constant pouring temperature for bitumen of a given specific quality can be ensured during the entire continuous casting process, which usually lasts for many days, so that, on the one hand, the risk of accidental melting of the packaging plastic is minimized and, therefore, due to the controlled keeping the temperature at a low level ensures safe operation, and on the other hand, the continuity of the casting process is not violated due to overcooling and the hardening caused by it anija cast material. On a large-scale scale, this provides economical, automated casting of large volumes (for example, 50,000-100,000 tons per year) into packaging units of large volume (about 1 m ³ ).

Предпочтительная установка для осуществления способа оснащена пластинчатым теплообменником для охлаждения битума, в котором разность температур между охлаждающей средой и битумом на выходе из теплообменника составляет от 10 до 25°С, предпочтительно от 15 до 20°С. Такой пластинчатый теплообменник позволяет весьма целенаправленно поддерживать температуру, причем благодаря большой поверхности теплопередачи обеспечивается хороший и быстрый теплообмен. При этом пластинчатый теплообменник для поддержания постоянной температуры может быть снабжен обогревом, например, в виде электрических греющих элементов. Такой обогрев позволяет предотвращать ситуации, когда в случае кратковременного отключения установки битум затвердевает внутри пластинчатого теплообменника и перед возобновлением работ теплообменник приходится демонтировать. Кроме того, у разливочной головки предусмотрен возвратный трубопровод, который ответвляется перед заливочным вентилем и ведет обратно в емкость-хранилище. Наличие возвратного трубопровода позволяет поддерживать битум в непрерывном движении внутри циркуляционного контура также и при прерывании процесса заполнения и не дает ему затвердеть. Разливочная головка может поддерживаться с помощью греющих элементов, в частности электрических греющих элементов, при температуре разливки, так что находящийся внутри разливочной головки битум остается всегда жидким и даже после остановки процесса разливки не затвердевает.The preferred installation for implementing the method is equipped with a plate heat exchanger for cooling bitumen, in which the temperature difference between the cooling medium and the bitumen at the outlet of the heat exchanger is from 10 to 25 ° C, preferably from 15 to 20 ° C. Such a plate heat exchanger allows the temperature to be very purposefully maintained, and due to the large heat transfer surface, a good and fast heat transfer is ensured. In this case, the plate heat exchanger for maintaining a constant temperature can be provided with heating, for example, in the form of electric heating elements. Such heating allows you to prevent situations when, in the event of a short shutdown of the installation, bitumen hardens inside the plate heat exchanger and the heat exchanger must be dismantled before resuming work. In addition, a return line is provided at the pouring head, which branches off before the filling valve and leads back to the storage tank. The presence of a return pipe allows you to maintain bitumen in continuous motion inside the circulation circuit even when the filling process is interrupted and does not allow it to harden. The casting head can be supported by heating elements, in particular electric heating elements, at the temperature of the casting, so that the bitumen inside the casting head remains always liquid and does not harden even after stopping the casting process.

Устройство разливочной установки схематически показано на чертеже.The device of the filling installation is shown schematically in the drawing.

Позицией 1 обозначена расходная емкость, в которой битум с помощью нагревательной системы 2 поддерживается при температуре хранения в пределах приблизительно от 140 до 160°С. Из этой емкости-хранилища 1 битум закачивается нагнетательным насосом 3 в битумопровод 5 или в случае невозможности отбора битума возвращается через возвратный трубопровод 4 в емкость. Трубопровод 5 оканчивается в теплообменнике 6, из которого охлажденный битум по разливочной линии 7 поступает в разливочную головку 8. С помощью этой разливочной головки 8 производится заливка битума в транспортные емкости 9.Reference numeral 1 denotes a supply tank in which bitumen is maintained at a storage temperature in the range of about 140 to 160 ° C. by means of a heating system 2. From this storage tank 1, bitumen is pumped by the injection pump 3 into the bitumen pipe 5 or, if it is not possible to select bitumen, it is returned through the return pipe 4 to the tank. The pipeline 5 ends in a heat exchanger 6, from which the cooled bitumen flows through the filling line 7 to the filling head 8. Using this filling head 8, bitumen is poured into the transport tanks 9.

В теплообменник по циркуляционному трубопроводу 10 для охлаждающей среды насосом 11 подается охлаждающая среда, в данном случае термомасло, температура которого поддерживается холодильником 12 на заданном значении, причем разность температур между охлаждающей средой и битумом на выходе из теплообменника составляет от 10 до 25°С, предпочтительно от 15 до 20°С.A cooling medium, in this case a thermal oil, the temperature of which is maintained by the refrigerator 12 at a predetermined value, is supplied to the heat exchanger through the circulation line 10 for the cooling medium, the temperature difference between the cooling medium and the bitumen at the outlet of the heat exchanger being from 10 to 25 ° C, preferably from 15 to 20 ° C.

Позицией 13 обозначена пустая транспортная емкость перед заполнением и позицией 14 уже заполненная емкость после заполнения. Вся установка в отношении температур контролируется с помощью обычных термоэлементов и управляется через центральный компьютер. Термоэлементы и управляющий компьютер в данном случае не показаны.Position 13 denotes an empty transport container before filling and position 14 already filled tank after filling. The entire installation in relation to temperatures is controlled by conventional thermocouples and controlled through a central computer. Thermocouples and a control computer are not shown in this case.

Разливка производится с помощью электронного управления через заливочные вентили на весах, показывающих затаренное количество битума. На поддонах, в частности стальных поддонах, предусмотрено специальное подвесное приспособление для крепления ручек одноразовых транспортных единиц. Одноразовые транспортные единицы удерживаются с помощью опорного приспособления до тех пор, пока битум не затвердеет настолько, что никакой дополнительной опоры уже не потребуется. Заполненные емкости 14 устанавливаются затем хотя и под крышей, но при хорошем проветривании, чтобы и внутри они также остыли до температуры окружающей среды. Так как битум обладает сильным изоляционным действием, то время охлаждения в зависимости от температуры окружающей среды составляет, например, для емкостей объемом приблизительно в один кубический метр, от 4 до 7 суток.Pouring is done by electronic control through the filling valves on the scales, showing the packaged amount of bitumen. On pallets, in particular steel pallets, a special suspension device is provided for fastening the handles of disposable transport units. Disposable transport units are held with the support device until the bitumen has hardened so much that no further support is needed. The filled containers 14 are then installed, although under a roof, but with good ventilation, so that inside they also cool to ambient temperature. Since bitumen has a strong insulating effect, the cooling time, depending on the ambient temperature, is, for example, for containers with a volume of approximately one cubic meter, from 4 to 7 days.

Заполненные таким образом емкости могут затем нормально транспортироваться по железной дороге, на судах или грузовых автомобилях без какого-либо термостатирующего оборудования и затем на месте их расплавляют вместе с одноразовой упаковкой и используют по назначению.Filled containers in this way can then be transported normally by rail, on ships or trucks without any thermostatic equipment, and then they are melted in place with one-time packaging and used for their intended purpose.

Claims

1. A method of packing bitumen, in particular road building bitumen, in large-volume disposable transport units for transporting bitumen in a cold state, characterized in that disposable packaging units are made of flexible plastic with a melting point ranging from 20 ° to 50 ° From above the softening point of bitumen, the bitumen being cooled before casting to almost the softening point of the respective processed bitumen.

2. The method according to claim 1, characterized in that the bitumen is cooled in heat exchange with thermal oil.

3. Installation for implementing the method according to claim 1 or 2, characterized in that a plate heat exchanger is provided for cooling bitumen, in which the temperature difference between the cooling medium and the bitumen at the outlet of the heat exchanger is from 10 to 25 ° C, preferably from 15 to 20 ° C.

4. Installation according to claim 3, characterized in that in order to maintain a constant temperature, the plate heat exchanger is equipped with heating, for example, electric heating elements.

5. Installation according to claim 3 or 4, characterized in that the return head is provided at the pouring head, which branches off before the filling valve and leads back to the storage tank.

6. Installation according to claim 5, characterized in that the casting head is supported by heating elements, in particular electric heating elements, at a casting temperature.