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Dokumentenidentifikation DE4336268C2 06.07.2000
Titel Verfahren zum emissionsfreien Extrahieren eines Stoffes aus einem Stoffgemisch wie Asphalt und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Anmelder Pitts, Martin, 31275 Lehrte, DE
Erfinder Pitts, Martin, 31275 Lehrte, DE
Vertreter Leine, S., Dipl.-Ing., 30163 Hannover; König, N., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat., Pat.-Anwälte, 30159 Hannover
DE-Anmeldedatum 23.10.1993
DE-Aktenzeichen 4336268
Offenlegungstag 28.04.1994
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 06.07.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 06.07.2000
IPC-Hauptklasse C10C 3/08
IPC-Nebenklasse B01D 11/00   G01N 33/42   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum emissionsfreien Extrahieren eines Stoffes aus einem Stoffgemisch wie Asphalt sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bekanntlich müssen regelmäßig Produktionskontrollen beim Asphalt durchgeführt werden, sogenannte Eigenkontrollen zur Feststellung des Bitumen- und Mineralgehaltes und der Korngrößenverteilung. Die bisherigen Verfahren sind zeitaufwendig und verwenden umweltbelastende Chlorkohlenwasserstoffe, insbesondere das durch DIN-Vorschrift vorgeschriebene Trichlorethylen, das im Verdacht steht, krebserregend zu sein. Die bekannten Verfahren laufen nicht emissionsfrei ab.

Durch die DE 35 10 056 C1 ist ein Verfahren zur Gewinnung von Bindemittel aus mineralstoffhaltigen bituminösen Gemischen und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens bekannt. Zum Abtrennen von Bitumen und Mineralstoffen aus Altasphalt ist ein Behälter vorgesehen, in den der vorzerkleinerte Asphalt und ein Lösungsmittel eingegeben werden. Der Behälter wird in Schrägstellung gedreht. Durch Zugabe von Dichtetrennflüssigkeit wird die Bindemittellösung von den Mineralstoffen getrennt. Die Bindemittellösung wird über einen Abscheider einer Destilliereinrichtung zugeführt. Hier wird das Lösungsmittel zurückgewonnen, um von neuem benutzt zu werden.

Bei dem bekannten Verfahren und der bekannten Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist immer noch nachteilig der relativ große apparative Aufwand und vor allem der große Lösungsmittelbedarf. Außerdem ist die zusätzliche Verwendung einer Dichtetrennflüssigkeit erforderlich.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, mit denen die oben erwähnten Kontrollen einfacher, schneller und emissionsfrei durchführbar sind und bei denen insbesondere auf die Verwendung von Clorkohlenwasserstoffen verzichtet werden kann.

Diese Aufgabe wird verfahrensmäßig durch die Ausbildung gemäß Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist im Anspruch 3 angegeben.

Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Durch die Erfindung werden ein kontinuierliches Verfahren und eine Vorrichtung angegeben, mit denen der Lösungsmittelbedarf erheblich reduziert werden kann. Das Verfahren und die Vorrichtung arbeiten emissionsfrei, und es kann auf die Verwendung von Chlorkohlenwasserstoffen verzichtet werden.

Die Erfindung soll anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Vorderansicht einer Vorrichtung zum emissionsfreien Extrahieren von Bindemittel aus Asphalt,

Fig. 2 eine schematische Vorderansicht einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung zum emissionsfreien Extrahieren von Bindemittel aus Asphalt und

Fig. 3 die Vorrichtungen nach den Fig. 1 und 2 in einer schematischen Seitenansicht.

Gleiche Bauteile in den Figuren der Zeichnung sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Zeichnung zeigt eine Vorrichtung 2 zum emissionsfreien Extrahieren eines Stoffes aus einem Stoffgemisch wie Asphalt. Die Vorrichtung besteht aus einem Gehäuse 4, in dem eine Siebtrommel 6 mit beispielsweise einer Maschenweite von 2 mm liegend und drehbar angeordnet ist. Die Siebtrommel 6 ist im Gehäuse geneigt angeordnet, d. h. die vordere offene Beschickungsöffnung 8 für das Stoffgemisch ist höher angeordnet als die hintere geschlossene Seite 10.

Die Siebtrommel 6 ist oberseitig von einem Halbzylinder 12 mit Abstand umgeben, etwa bis zur horizontalen diametralen Ebene. An diesen Halbzylinder 12 schließt sich unterhalb der Siebtrommel 6 ein viertelzylindrischer Schieber 14 an, der seitlich Aufkantungen 16 zur Flüssigkeitszuführung aufweist und in Richtung des Doppelpfeiles A auf einer Halbkreisbahn 18 verschiebbar ist.

Zwischen dem Schieber 14 bzw. der Halbkreisbahn 18 und der Siebtrommel 6 ist noch ein halbzylindrisches Sieb 15 mit beispielsweise einer Maschenweite von 0,09 mm angeordnet.

Das Gehäuse 4 ist unterhalb des Schiebers 14 bzw. dessen Halbkreisbahn 18 durch eine Wand 19 in zwei Kammern 20 und 22 unterteilt, wobei entweder die eine Kammer 20, wie in der Fig. 1 dargestellt, oder die andere Kammer 22 vom Schieber je nach dessen Stellung verschlossen wird.

Die Kammer 22 ist noch durch eine Wand 24 unterteilt, und zwar in eine Kammer 22' und eine Kammer 22". Die Wand 24 endet mit Abstand zum Kammerboden 26, so daß die Kammern 22' und 22" über eine bodenseitige Verbindung 25 miteinander in Verbindung stehen.

Die Kammern 20 und 22', nicht jedoch die Kammer 22", sind durch Heizungen 28 und 30 aufheizbar.

Sowohl im Kammerboden 26 als auch im Boden 32 der Kammer 20 sind Bodenablaßventile 34 und 36 angeordnet.

In der Kammer 22" befindet sich unterhalb des Schiebers 14 noch ein Filter 38.

Mittig oberhalb der Siebtrommel ist auf dem Gehäuse 4 ein Kühler 40 angeordnet, der über eine Öffnung 42 im Gehäuse 4 und dem Halbzylinder 12 mit dem Raum unterhalb des Halbzylinders 12 in Verbindung steht.

Unterhalb des Kühlers 40 ist eine gebogene Blechrutsche 44 angeordnet, über die Kondensat aus dem Kühler in die Siebtrommel 6 rückgeführt wird und die in der Betriebsstellung mit ihrem freien Ende in die Siebtrommel hineinragt, wie dies in der Fig. 2 dargestellt ist. Die Blechrutsche 44 ist bei 46 schwenkbar am Gehäuse 4 angebracht, damit sie eine Demontage der Siebtrommel nicht behindert.

Die Vorrichtung 2 arbeitet wie folgt, wobei das Extrahieren von Bindemittel (Bitumen) aus Asphalt betrachtet werden soll.

Es wird dabei ein Lösungsmittel verwendet, das etwa den gleichen Siedepunkt wie Wasser hat. Die Siedetemperatur des Lösungsmittels muß so sein, daß der zu extrahierende Stoff (hier Bitumen) chemisch und physikalisch nicht verändert wird, damit die nachfolgenden Analysen einwandfrei durchgeführt werden können.

Zunächst wird die Siebtrommel 6 über die vordere Öffnung mit dem Stoffgemisch, hier Asphalt, beschickt. Danach wird die Kammer 20 teilweise mit dem Lösungsmittel (entaromatisiertes Benzin) über den Kühler 40 oder direkt befüllt, wodurch gleichzeitig eine Art Vorlösevorgang eingeleitet wird. Danach werden die Kammern 22' und 22" teilweise mit Wasser gefüllt.

Die Kammer 20 wird anschließend erwärmt. Der entstehende Lösungsmitteldampf steigt nach oben in den Kühler, wo er gekühlt wird und kondensiert. Das Kondensat fließt dann im Kühler nach unten wieder in die Trommel und extrahiert dabei das Bitumen aus dem Asphalt. Das gelöste Bitumen fließt dann in die Kammer 20. Bei diesem Extraktionsvorgang befindet sich der Schieber 14 in der in der Fig. 1 gezeigten linken Stellung, in der die Kammer 20 mit der Siebtrommel und dem Kondensator in Verbindung steht. Aus der Kammer 20 steigt weiter Lösungsmitteldampf auf, der, wie schon beschrieben, im Kühler 40 kondensiert und beim Herabfließen über die Blechrutsche 44 weiteres Bitumen extrahiert. Dieser ganze Extraktionsvorgang verläuft somit kontinuierlich. Sobald der Extrahiervorgang abgeschlossen ist, wird die in der Kammer 20 befindliche Bitumenlösung über das Bodenablaßventil 36 abgelassen.

Nach Beendigung des Extrahiervorganges wird die Kammer 20 durch Verschieben des Schiebers 14 in die rechte Endstellung verschlossen. In dieser Stellung des Schiebers 14 ist dann die Kammer 22 mit der Trommel bzw. mit dem Trommelraum verbunden. Es wird jetzt die Kammer 22' aufgeheizt bis zum Sieden des Wassers. Der aufsteigende heiße Dampf bzw. das durch Kondensation des Dampfes im Kühler entstehende heiße Wasser wäscht das restliche Lösungsmittel aus den in der Siebtrommel 6 verbliebenen Mineralstoffen aus. Die Waschlösung, bestehend aus Wasser und Lösungsmittel, wird in der Kammer 22' aufgefangen. Da das Lösungsmittel leichter als Wasser ist, schwimmt es auf dem Wasser auf. Über die bodenseitige Verbindung der beiden Kammern 22 und 22" wird Wasser in die Kammer 22' nachgeführt, so daß auch hier ein in sich geschlossener kontinuierlicher Auswaschvorgang vonstatten geht. Vorzugsweise fließt die Wasser/- Lösungsmittelmischung noch über das in der Kammer 22" angeordnete Filter 38, damit evtl. noch mit ausgewaschene Füller abgefiltert werden können.

Nach Beendigung des Waschvorganges, d. h. wenn die Waschflüssigkeit nur noch Wasser und kein Lösungsmittel mehr enthält, wird die Flüssigkeit aus den Kammern 22' und 22" über das Bodenablaßventil 34 abgelassen. Die in der Trommel verbliebenen Mineralstoffe können dann entnommen und getrocknet werden, beispielsweise mit Mikrowellen, da die Trocknung praktisch emissionsfrei durchgeführt werden kann, da die Mineralstoffe nur noch mit Wasser belastetsind.

Die über das Bodenablaßventil 36 abgelassene Bitumenlösung enthält noch den sogenannten Füller. Zum Abtrennen des Füllers wird die Bitumenlösung zentrifugiert. Danach können die üblichen fotometrischen Analysen der vom Füller gereinigten Bitumenlösung zur Bestimmung des Bindemittelgehaltes (Bitumengehaltes) durchgeführt werden. Durch diese Verfahrensweise kann auf die sonst übliche Differenzwägung Beschickungsgewicht (d. h. Einwaage/Asphalt)/Gewicht des ausextrahierten Mineralstoffes, verzichtet werden.

Die Fig. 2 zeigt eine leicht abgeänderte Vorrichtung, bei der ein Filter 50 zwischen der Siebtrommel 6 und dem Schieber 14, in der Zeichnung zwischen dem halbzylindrischen Sieb 15 und dem Schieber 14 angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform fehlt das Filter 38 in der Kammer 22".

Der Vorteil dieser Ausbildung besteht darin, daß auf das Zentrifugieren zum Abtrennen des Füllers aus der Bitumenlösung verzichtet werden kann, weil der Füller im Filter zurückgehalten wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das Trocknen des Füllers in diesem Falle emissionsfrei durchführbar ist, weil nach dem Waschvorgang sämtliche Mineralien nur von Wasser kontaminiert sind, so daß beim Trocknen nur noch Wasserdampf entsteht.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum emissionsfreien Extrahieren eines Stoffes aus einem Stoffgemisch wie Asphalt, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
    1. - Aufheizen von Lösungsmittel, das eine Siedetemperatur aufweist, die etwa gleich der Siedetemperatur des Wassers ist, oder der Extraktphase und Kondensieren des Lösungsmitteldampfes,
    2. - Extrahieren des Stoffes aus dem Stoffgemisch mit Hilfe des rückgeführten Kondensats des Lösungsmitteldampfes,
    3. - Aufheizen von Wasser nach Beendigung des Extraktionsvorganges und Kondensieren des Wasserdampfes,
    4. - Auswaschen von Lösungsmittelresten aus der Raffinatphase mit Hilfe des rückgeführten kondensierten Wasserdampfes,
    5. - separates Auffangen der Wasser/Lösungsmittel-Phase,
    6. - Abziehen der Extraktphase sowie des Wassers und der Wasser/Lösungsmittel-Phase,
    7. - Trocknen des Raffinats.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Stoffgemisch Asphalt die abzutrennende Phase Bitumen und das Lösungsmittel entaromatisiertes Benzin ist.
  3. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2

    mit einem Gehäuse (4), in dessen oberem Teil eine Siebtrommel (6) zur Aufnahme des Stoffgemisches drehbar angeordnet ist und in dessen unterem Teil unterhalb der Siebtrommel zwei oben offene Kammern (20, 22) ausgebildet sind, von denen die eine Kammer (20) mit Lösungsmittel und die andere Kammer (22) mit Wasser teilweise gefüllt ist und deren obere Kammeröffnungen von einem viertelzylindrischen Schieber (14) abwechselnd schließbar sind,

    wobei die eine Kammer (22) durch eine Wand (24) in zwei Kammern (22') und (22") geteilt ist, die im Bereich des Kammerbodens (26) miteinander verbunden sind,

    mit Heizeinrichtungen (28) und (30) für die Kammern (20) und (22')

    sowie mit einem oberhalb der Siebtrommel (6) angeordneten, zum Kondensieren von Lösungsmittel- und Wasserdampf vorgesehenen Kühler (40), aus dem der kondensierte Lösungsmitteldampf und der kondensierte Wasserdampf in die Trommel rückgeführt sind.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Siebtrommel (6) geneigt angeordnet und mit einer vorderen Beschickungsöffnung für das Stoffgemisch versehen ist.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführung des Kondensats in die Siebtrommel (6) über eine im Gehäuse (4) drehbar gelagerte Blechrutsche (44) erfolgt.
  6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Siebtrommel (6) und dem Schieber (14) ein halbzylindrisches Sieb (15) angeordnet ist.
  7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Siebtrommel (6) eine halbzylindrische Abdeckung (12) vorgesehen ist.
  8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Teil der Kammer (22"), die benachbart zur Kammer (20) angeordnet ist, ein Filter (38) angeordnet ist.
  9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (20) und (22) Bodenablaßventile (34) und (36) aufweisen.
  10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Siebtrommel (6) eine Maschenweite von 2 mm und das halbzylindrische Sieb (15) eine Maschenweite von 0,09 mm aufweist.
  11. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere hintereinander angeordnete Filter (50) zwischen der Siebtrommel (6) und dem Schieber (14) oder zwischen dem halbzylindrischen Sieb (15) und dem Schieber (14) angeordnet ist (sind).






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