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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une demande de
BREVET D'INVENTION la société : Chemische Fabrik Weyl Aktiengesellschaft " Procédé de fabrication de brais mous ayant des propriétés semblables à celles des bitumes ". Priorité d'une demande de brevet déposée en Allemagne le 31 août 1943.
Comme on le sait, on peut transformer des brais de gou- drons en produits ressemblant au bitume de pétrole en les transformant d'abord en brais durs par traitement polyméri- sant ou oxydant à des températures de 250 à 300 , éventuelle- ment en présence de catalyseurs, et en coupant ces brais durs avec des diluants adéquats, par exemple des huiles de gou- drons. Les brais mous produits de cette manière se caractéri- sent par un grand intervalle entre le point de ramollissement et le point de rupture , ainsi que par de bonnes qualités de résistance à l'essai de chute.
Lorsqu'on souffle des goudrons ou des brais de goudrons à des températures supérieures à 200 , l'oxydation s'accomplit cxythermiquement, de sorteuqe le récipient de réaction doit être refroidi par intervalles < ou bien le soufflage doit être interrompu de temps en temps, afin d'éviter un chauffage à trop haute température et le danger de cokéfaction que ce chauffage comporte. Le procédé n
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est donc difficile à régler et donne des produits dont le point de ramollissement varie selon les inévitables fluctuations de température .
Pour la fabrication du brai mou fini ayant un point de ramollissement déterminé, on doit, pour cette raison, diluer le brai dur avec des quantités d'huile de goudron variant d'après le point de ramollissement des différentes charges, de sorte que le rapport quantitatif entre le brai dur et l'huile , lequel est d'une grande importance pour les qualités du brai mou, ne peut pas être fixé d'avance uniformément.
Une modification connue de ce proéédé consiste à mélanger le brai de goudron servant de matière première d'abord avec de l'huile de goudron et à soumettre ensuite ce mélange au traitement polymérisant ou oxydant, jusqudà ce que le point de ramollissement désiré soit atteint.
Dans ce cas aussi , on travaille à une température de 280 C, et, pour atteindre celle-ci , il est nécessaire que le soufflage du mélange soit opéré sous une pression de 3 atmosphères effectives. Dans le cas de ce mode opératoire les inconvénients que comporte le mode de réaction exothermique à des températures supérieures à 200 subsistent par
Or, la demanderesse a découvert - et c ' est là. l'objet de la présenteinvention - que l'on peut écarter complètement les inconvénients de la fabrication de produits semblables au bitume, par soufflage d'un mélange d'un brai de goudron et d'un diluant, si l'on opère le soufflage en chauffant continuellement le mélange à des températures infé- rieures à 150 en présence de chlorure ferrique comme catalyseur.
Dans ces conditions, la transformation est endothermique et de ce fait, facilement réglable par l'établissement d'une température déterminée par amenée convenable de chaleur.
En cas de charges de même composition, le point de ramollissement du produit ne dépend, pour une température de
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soufflage constante, que de la durée du soufflage; il peut donc être réglé au degré désiré par l'examen de prises d'essai prélevés au cours de la transformation. Le rapport quantitatif entre le brai de goudron et l'hlile, est fixé d'avance selon les besoins ; réglage des qualités du produit final par addition ultérieure d'huile de goudron com- me diluants n'est pas nécessaire.
Cela n'empêche naturellement pas' que, dans certaines circonstances, un brai mou fabriqué de cette manière puisse être adaptés par une nouvelle addition de diluants convenables, aux besoins de la technique de transformation.
Comme brai de goudron, on peut employer des brais de goudrons de cokerie, d'usines à gaz, de gazogènes ou de schis- tes et comme diluants, des huiles de goudrons adéquates, par exemple de l'huile d'anthracène . Le rapport quantitatif de entre le brai de goudron et le diluant se règle d'après les qualités des matières premières et les caractéristiques dési- rées pour le produit de raffinage . Utilement, on mélange des parties à peu près égales des matières premières et l'on ajou- te au mélange de faibles quantités de chlorure ferrique, de préférence à l'état où il contient de l'eau de cristallisa- tion.
Dans certaines circonstances,la présence de l'eau dans le catalyseur influence favorablement la transformation, de sorte qu'il convient, le cas échéant, d'insuffler de temps en temps de la vapeur d'eau dans la masse pendant la réaction.
Le mélange est chauffé à des températures de 100à , au maximum , 1500, et , de préférence, de 110 à 120 et, pendant qu'il est chauffé constamment, de l'air y est soufflé jusque ce que le point de ramollissement désiré du brai mou soit atteint.
On a certes déjà proposé d'employer du chlorure ferriçue comme catalyseur lors du soufflage d'huiles de goudrons avec de l'air à une température de 250 à 300 , afin de fabriquer des encres d'imprimerie noines. En outre, il est connu de traiter des goudrons ou des huiles de goudrons par de l'air en présence d'acide sulfurique ou de corps transporteurs d'oxy-
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gène, à des températures inférieures à 1500 . Toutefois, aucun de ces procédés n'a pour but la fabrication de produits semblables au bitume par soufflage d'un mélange de brai de goudron et d'huile de goudron .
On ne pouvait donc pas prévoir si l'effet combiné de ces mesures individuelles appliquées occasionnellement dans une relation toute différente,permettrait la transformation - effectuée jusqu'à présent à des températures supérieures à 2500 - de mélange s de brais de goudron et d'huiles de goudron en brais mous dans une zone de températures dans laquelle la réaction est endothermique et Est, par conséquent, réglable à tout moment par simple régalge du chauffage.
Le nouveau procédé constitue donc, par suite de la simplicité de l'installation nécessaire et des faibles sollicitations thermiques auxquelles celle-ci est soumise et surtout grâce à la sensible augmentation de la sécurité d'exploitation, un précieux enrichissement de la technique en question.
Exemple :
Un mélange de parties à peu près égales de brai pour briquettes tiré de goudron de houille et ayant un point de ramollissement de 80 et d'huile d'anthracène est chauffé à 1200 et additionné de 0,5 % de chlorure ferrique cristallisé.
En chauffant constamment à 1200 et en insufflant continûment de l'air, on obtient, après environ 36 heures, un brai de goudron ayant les excellentes qualités suivantes : point de ramollissement d'après K. S. 40 point de rupture -5 longueur d'écoulement 60 mm essai de chute 120 cm insoluble dans le benzène 31,3 % aspect extérieur lisse, brillant
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DESCRIPTIVE MEMORY filed in support of a request for
PATENT OF INVENTION the company: Chemische Fabrik Weyl Aktiengesellschaft "Process for the production of soft pitches having properties similar to those of bitumens". Priority of a patent application filed in Germany on August 31, 1943.
As is known, one can transform tar pitches into products resembling petroleum bitumen by first transforming them into hard pitches by polymerizing or oxidizing treatment at temperatures of 250 to 300, possibly in the presence. catalysts, and cutting these hard pitches with suitable diluents, for example tar oils. Soft pitches produced in this way are characterized by a large gap between the softening point and the breaking point, as well as by good drop test resistance qualities.
When blowing tars or tar pitches at temperatures above 200, the oxidation takes place thermally, so the reaction vessel must be cooled at intervals <or the blowing must be interrupted from time to time, in order to avoid heating to too high a temperature and the danger of coking that this heating entails. The process n
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is therefore difficult to regulate and gives products whose softening point varies according to the inevitable fluctuations in temperature.
For the production of the finished soft pitch having a determined softening point, it is therefore necessary to dilute the hard pitch with quantities of tar oil varying according to the softening point of the different fillers, so that the ratio the quantity between hard pitch and oil, which is of great importance for the qualities of the soft pitch, cannot be fixed in advance uniformly.
A known modification of this process consists in mixing the tar pitch serving as raw material first with tar oil and then subjecting this mixture to the polymerizing or oxidizing treatment, until the desired softening point is reached.
In this case also, the work is carried out at a temperature of 280 ° C., and, in order to reach this, it is necessary for the blowing of the mixture to be carried out under a pressure of 3 effective atmospheres. In the case of this procedure, the drawbacks involved in the exothermic reaction mode at temperatures above 200 remain due to
However, the plaintiff discovered - and it is there. the object of the present invention - that the drawbacks of manufacturing bitumen-like products can be completely eliminated by blowing a mixture of a tar pitch and a diluent, if the blowing is carried out by continuously heating the mixture to temperatures below 150 in the presence of ferric chloride as a catalyst.
Under these conditions, the transformation is endothermic and therefore easily adjustable by establishing a determined temperature by suitable supply of heat.
In the case of fillers of the same composition, the softening point of the product does not depend, for a temperature of
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constant blowing, only for the duration of the blowing; it can therefore be adjusted to the desired degree by examining test portions taken during processing. The quantitative ratio between the tar pitch and the oil is fixed in advance according to needs; it is not necessary to adjust the qualities of the final product by subsequently adding tar oil as thinners.
This does not, of course, prevent that under certain circumstances a soft pitch made in this way can be adapted by further addition of suitable diluents to the needs of the processing technique.
As the tar pitch, tar pitches from coking plants, gas plants, gasifiers or shales can be employed and suitable tar oils, for example anthracene oil, as diluents. The quantitative ratio of between the tar pitch and the diluent is adjusted according to the qualities of the raw materials and the characteristics desired for the refined product. Usefully, approximately equal parts of the raw materials are mixed and small amounts of ferric chloride are added to the mixture, preferably as it contains water of crystallization.
Under certain circumstances, the presence of water in the catalyst favorably influences the transformation, so that it is appropriate, if necessary, to blow water vapor from time to time into the mass during the reaction.
The mixture is heated to temperatures of 100 to, at most, 1500, and preferably 110 to 120 and, while constantly heated, air is blown through it until the desired softening point of the mixture. soft pitch is achieved.
It has admittedly already been proposed to use ferric chloride as a catalyst during the blowing of tar oils with air at a temperature of 250 to 300, in order to manufacture fine printing inks. In addition, it is known to treat tars or tar oils with air in the presence of sulfuric acid or oxy-carrier bodies.
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gene, at temperatures below 1500. However, neither of these processes is intended to produce bitumen-like products by blowing a mixture of tar pitch and tar oil.
It was therefore not possible to predict whether the combined effect of these individual measures, applied occasionally in an entirely different relationship, would allow the transformation - carried out until now at temperatures above 2500 - of mixtures of tar pitch and oils. of tar in soft pitches in a temperature zone in which the reaction is endothermic and is, therefore, adjustable at any time by simply adjusting the heating.
The new process therefore constitutes, as a result of the simplicity of the installation required and the low thermal stresses to which it is subjected and above all thanks to the appreciable increase in operating safety, a valuable enrichment of the technique in question.
Example:
A mixture of about equal parts of coal tar briquette pitch having a softening point of 80 and anthracene oil is heated to 1200 and added with 0.5% crystallized ferric chloride.
By constantly heating to 1200 and continuously blowing in air, after about 36 hours a tar pitch is obtained with the following excellent qualities: softening point according to KS 40 breaking point -5 flow length 60 mm drop test 120 cm insoluble in benzene 31.3% exterior appearance smooth, shiny