BE400011A

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Publication number: BE400011A
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Description

Procédé de production d'asphalte artificiel en traitant des , hydrocarbures avec du soufre et des substances oxygénées.
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.,. drocarbures avec soufre des riubî3tances oxygénées.

A coté des asphaltes naturels, les asphaltes artificiels se sont créés également un vaste champ d'applications, non seulement comme succédanés peu coûteux des premiers, mais aussi qu'ils conviennent parfois mieux pour certains usages.

On entend en général par asphaltes artificiels les résidus, produits généralement dans la distillation d'huiles minérales brutes ou de goudrons. En choisissant la matière première et le degré d'affinage, on est donc à même de produire des asphaltes artificiels d'un genre et d'une consistance diffé- rents. Dans le cas d'huiles, et spécialement d'huiles lourdes, la quantité de résidus est parfois plus grande que la possi - bilité d'utilisation, tandis que dans le cas d'asphaltes il y a généralement possibilité de vente grâce à leur utilisation variée. Pour cette raison on tend depuis longtemps à accroî- tre le rendement en asphalte aux dépens des huiles lourdes.

En dehors des moyens de 'polymérisation et de condensation,

généralement employés dans la pratique du laboratoire organi- que et qui sont pour la plupart trop coûteux, il s'offre deux voies, qui sont toutes deux suivies par la technique :
1) Oxydation des huiles par le passage de l'air à une tem- pérature élevée, il se produit alors, en même temps que l'éli- mination de l'hydrogène par son oxydation sous forme d'eau, une condensation et une polymérisation, avec formation de produits semblables à l'asphalte. Afin de rendre le processus plus effi- cace et plus rapide, on a additionné des catalyseurs, comme des copeaux de cuivre, ou ozonisé l'air, ou appliqué de la pression, ou cherché à obtenir une plus longue durée de contact dans de hautes cornues verticales.

2) sulfura/tien des huiles. Opération analogue, dans la- quelle on emploie du soufre au lieu d'oxygène. Il s'échappe des courants d'hydrogène sulfuré, Ce procédé est également appliqué dans l'industrie des huiles minérales et des goudrons pour la production d'asphaltes artificiels, qui se distinguent par un point de fusion élevé et une grande résistance aux intempéries.

La combinaison du traitement par le soufre et du traite - ment par l'oxygène a aussi déjà été proposé une fois, la sulfu- ration et le traitement par l'oxygène pouvant s'effectuer soit successivement, soit simultanément. or, la présente invention se base sur le fait nouvellement reconnu, que dans les procédés du genre mentionné en dernier lieu le soufre et l'oxygène peuvent être remplacés en partie ou en totalité par l'anhydride sulfureux. Elle consiste donc en ce que dans les procédés de production d'asphaltes artifi- ciels, notamment pour la construction de routes, par le traite- ment d'hydrocarbures, telles que les huiles lourdes et les gou- drons, avec des substances sulfurées et oxygénées avec applica- tion de la chaleur, on emploie pour le traitement de l'anhy - dride sulfureux.

Cet emploi d'anhydride sulfureux permet la sulfuration et

l'oxydation simultanées des hydrocarbures, sans production - en dehors de minimes quantités d'eau - de combinaisons ou de produits de réaction nuisibles quelconques. En même temps le nouveau procédé est très économique, parce qu'il permet l'uti- lisation de l'anhydride sulfureux, qui se présente la plupart du temps comme sous-produit difficilement utilisable.

L'emploi de SO2 dans le processus de transformation en poix est plus efficace que celui de l'air et de S, probable - ment parce que ceux-ci se présentent naturellement toujours ensemble et exactement à l'endroit où ils sont nécessaires. Il se peut aussi qu'ici intervienne la plus grande solubilité de SO2, en comparaison avec la solubilité de 02, dans les huiles.

En'tout cas, SO2 agit à basse température et plus rapidement que l'air, respéctivement O2, et son action ne présente aucun danger, parce que dans le soufflage avec de l'air ou O2 il se forme toujours des gaz explosifs dans l'appareillage de con - densation et dans les conduites derrière la chambre de réac - tion. La naissance de combinaisons oxygénées spécialement explosives, telles que des peroxydes etc., est également impos- sible.

' De plus, en faisant agir du S employé seul, il se produit du H2 S, qui doit être rendu inoffensif ou récupéré dans des appareils spéciaux. Par opposition à ceci, l'action de SO2 peut être conduite sans naissance de tels gaz nuisibles.

En dehors de ces nouveaux effets avantageux, marquant un progrès dans le domaine essentiellement technique des procédés, il se produit aussi d'autreseffetsnouveaux, qui se manifes - tent dans des propriétés avantageuses du produit.

On a déjà fait remarquer plus haut que 0 tout aussi bien que S aont, précisément dans la combinaison SO2, facilement solubles dans les huiles, et que cette propriété donne autant que possible l'explication de la réaction rapide à une tempéra- ture relativement basse.

Dans la réalisation du nouveau procédé, ainsi rendue possible à basse température, il ne se volatilise que de mi- nimes parties d'huile sous la pression atmosphérique, et en même temps la décomposition de produits éventuellement formés est entravée. on obtient. un produit d'une composition diffé - rente et possédant d'autres propriétés que'dans le traitement connu des huiles et goudrons, uniquement par 0 ou uniquement par S. Notamment le procédé de cette invention fournit - pro- bablement pour les raisons mentionnées plus haut - un produit d'un plus grand pouvoir collant. Apparemment, la réaction est basée, à c8té de réaction de sédimentation, sur le fait que l'hydrogène sulfuré naissant primaire et l'anhydride sulfureux réagissent l'un sur l'autre suivant l'équation :
2H2S + SO2 = 2H20 + 3S.

Si donc on chauffe du goudron ou de l'huile avec un peu de soufre avec introduction de SO2 finement divisé progressive - ment à des températures, auxquelles normalement un dégagement d'hydrogène sulfuré se fait sentir, le déplacement ci-dessus se produira, en commençant à peu près à cette température, avec distillation de l'eau et régénération, respectivement nouvelle formation de soufre sous la forme atomique, Si l'on continue à chauffer lentement, en introduisant continuellement du S02, il se produira rapidement un épaississement du contenu de l'alambic. Dans cette opération on réglait de telle sorte qu'au bout du condenseur il n'y avait pas moyen de sentir ni H2S ni SO2. Il ne se manifestait non plus une faible odeur de pétrole nuisible ou désagréable, facilement reconnaissable à l'orifice de sortie.

L'emploi de catalyseurs pour accélérer les réactions, respectivement pour abaisser la température, a également ses preuves. Comme telson empl oie : des oxydes, sulfures ou sels de phosphore, d'arsenic,d'antimoine, d'étain, de molybdène, de tungstène, de vanadium, de fer, de manganèse, de cuivre.

Parmi les substances énumérées, on a trouvé l'arsenic comme le plus approprié, parce qu'on a constaté que l'acide arsénieux @ se dissout dans les huiles et qu'il assure ainsi lui-même une répartition homogène. L'arsenic peut être employé sous des formes les plus variées, par exemple, sous forme de vapeurs ou sous forme d'arsenites alcalins ou d'arsenates alcalins.

Exemples : 1) un goudron de houille séparé des gaz de fours à coke lors du refroidissement et de l'épuration, qui abandonnait dans la distillation ordinaire jusqu'à 287 , 46 % de poix molle, et dans la distillation jusqu'à 3040 par le passage d'air 55,6 % de poix molle, fournissait dans la dis - tillation jusqu'à 2600 et par le passage de SO2, 72,2 % de poix dure.

2) 5585 gr. (= 100 %) du même goudron étaient distillés, en vue de la libération de l'eau et des huiles les plus légè- res facilement vendables, dans un faible courant de gaz d'éclairage jusqu'à 130 il restait alors 5405 gr.(= 96,9 %), ensuite on ajoutait 54 gr. (= 1 %) de soufre et 10 gr, de trioxyde d'arsenic et on chauffait progressivement jusqu'à 182 tout en introduisant du SO2. Il restait finalement 5550 gr = 99,4 % de poix visqueuse semblable à du beurre.

3) 4535 gr. (= 100 %) du même goudron étaient, comme ci- dessus, de nouveau débarrassés de l'eau et des huiles légères (il restait 4385 gr. = 96,7 %), ensuite additionnés de 220 gr.

(= 5 %) de soufre et de 10 gr. de As2O3, et distillés jusqu'à 226 tout en y introduisant du SO2. Il restait finalement 4430 gr. (= 97,7 %) de poix compacte et visqueuse.

L'eau de réaction se condense facilement dans la partie supérieure ou sur le couvercle de l'alambic cylindrique, ce qui se reconnaît au bruit de craquement ou d'éclatement des gouttelettes d'eau retombant dans le contenu chaud de l'alam- bic, et peut, le cas échéant, provoquer un débordement d'écume.

Il est donc recommandable de maintenir la partie supérieure au- dessus de 100 , en l'entourant d'une chemise de vapeur ou de gaz chaud ou en y promenant de temps en temps une flamme. Dans

les essais faits sur une grande échelle, dans lesquels le rapport entre l'amenée de chaleur et la surface refroidissante est plus favorable, cette difficulté ne se présentait plus. La température se maintenait en haut d'une façon permanente au- dessus de 100 , malgré que l'appareil était installé à l'air libre.

Le procédé peut évidemment être rendu aussi continu, par exemple, en employant des vases cylindriques particulièrement hauts ou en juxtaposant des vases différents, traversés succes- sivement par la matière à transformer en poix et les agents oxydants.

Il a été constaté que le procédé s'applique également-aux huiles et au goudron de lignite et ses dérivés, quoiqu'il soit plus indiqué et plus économique de travailler celui-ci, comme d' habitude, en vue de la production de paraffine.

La proportion de soufre par rapport à l'oxygène dans l'anhydride sulfureux employé peut être réglée, au besoin en tenant compte de la composition particulière de la matière pre- mière ou des exigences'spéciales du produit final, de la façon la plus simple en aj outant du soufre élémentaire. celui-ci peut être employé, par exemple, sous la forme de masses plus ou moins goudronneuses, qui forment le résidu, lors de l'évaporation des eaux mères, de l'extraction du soufre de masses dtépuration de gaz usuelles.

La réalisation du procédé n'est pas limitée à la pression atmosphérique. Au contraire, le procédé peut aussi être réali- sée sous surpression, et dans le cas d'huiles à point d'ébulli- tion élevé, également sous une pression réduite.

Des essais approfondis ont en outre montré que les asphal- tes artificiels, produits suivant le nouveau procédé, convien- nent spécialement comme succédanés des asphal tes naturels dans la fabrication de matériaux de construction de routes. En par- ticulier, on obtient, par exemple, une pâte liante liquide à

froid pour routes avec des propriétés supérieures sous bien des rapports, en faisant dissoudre les nouveaux asphaltes artificiels avec des goudrons ou avec des goudrons et des poix dans des hydrocarbures très volatils et peu volatils , et en employant également, le cas échéant, encore des hydro- chlorures de carbone comme dissolvants.

Claims

REVENDICATION::).

1, Un procédé de production d'asphaltes artificiels, notamment pour construotion de routes, en traitant des hydro- carbures, tels que huileslourdeset goudrons, avecdu soufre et des substances oxygénées dans la chaleur, caractérisé par le fait que pour le traitement on emploie de l'anhydride sulfureux.

2. Un procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un soufre élémentaire est en même temps ajouté aux matières premières.

3. Un procédé suivant les revendications 1 et 2, carac- térisé par le fait que des catalyseurs, tels que oxydes, sul- fures ou d'autres combinaisons d'éléments du Vme au VIIme groupe du système périodique, tels que P, As, Sb, Sn, V, Mo, Wo, sont ajoutés.

4. Un procédé suivant la revendication 3, caractérisé par le fait qu'on emploie de l'arsenic comme catalyseur à l'état de vapeur ou sous forme d'arsenites ou d'arsenates alcalins.

5. L'emploi des asphaltes artificiels, produits suivant le procédé spécifié dans les revendications 1 à 4, pour la fabrication de pâtes liantes liquides à froid pour routes, en les faisant dissoudre dans des hydrocarbures très volatile et peu volatils , le cas échéant, en employant en même temps des hydrochlorures de carbone.