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"Bitumes et leur procédé de préparation.*
Un bitume insufflé est unproduit semblable' un bitume, obtenu -par insufflation d'oxygène ou d'un mélange d'oxy- gène avec des gaz inertes, par exemple de l'air, à travers une
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Le pétrole brut est habituellement séparé en plusieurs fractions par distillation, en une ou plusieurs phases, à la pression atmosphérique, et le résidu de la dernière de ces distillations, appelé ci-après "résidu atmosphérique", est habi- tuellement séparé en plusieurs fractions par distillation sous faible pression. le résidu de cette distillation est appelé ci- après *résidu sous vide*.
Durant la préparation d'un bitume insufflé, la pénétration de la charge d'alimentation est accrue; en conséquence, les bitumes insufflés peuvent être préparée à partir de char- ses d'alimentation ayant des pénétrations si basses que les charges d'alimentation ne peuvent pas être considérées comme des bitumes. Les fractions de pétrole résiduaires qui peuvent être utilisées pour préparer un bitume insufflé sont les "résidus sous vidé* et les résidus atmosphériques" définis ci-avant, des mélanges de ceux-ci et des mélanges de ces mêmes produits avec les extraits par solvant obtenus durant la préparation d'huiles lubrifiantes.
Un bitume insufflé a habituellement un point de ramollissement supérieur à celui d'un bitume non insufflé de la même pénétration c'est-à-dire que les bitumes insufflés ont habituellement des indices de pénétration supérieurs à ceux des bitumes non insufflés. (L'Indice de pénétration* est défini comme étant la pente de la courbe montrant le logarithme de la pé- nétration mise en graphique par rapport à la température, dams la gamme de températures allant de 25 C au point de ramallisse- ment du bitume).
On a proposé de nombreux catalyseurs destinés a l'utilisation dans la préparation de bitumes insufflés, en parti- culier de l'anhydride phosphoriqu@ ant, l'utilisation d'anhydride phosphorique donne un produit qui contient des polymères insolubles et cet inconvénient limite l'utilisation in-
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dustrielle de l'anhydride phoopho....i-iue 0(jmàe 08t; i., .,("'1'. .1 l'insufflation de bitumes*
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suivant la présente invention, un bituma ..nlooll;
1" est produit par mise en contact d'une fraction @ trole r si- duaire avec de l'oxygène ou un mélange d'oxygène et de gaz in@r- tes, par exemple de l'air, à une température de 150 à 300 C, @ préférence de 200 à 250 C, en présence d'une petite quantité, par exemple de 0,1 à 5% en poids par rapport à la charge d'limentation totale, d'un catalyseur fluide qui consiste en une solution anhydre d'anhydride phosphorique dans un acide pnos- phorique ayant la formule générale t
HmRnPO4 dans laquelle R représente un alkyle, un cycloalkyle ou un radical aromatique ayant 1 à 20, de préférence 1 à 5 atomes de carbone, m + n = 3 et m = 1,2 ou 3.
L'oxygène ou le mélange d'oxy- gène et de gaz iperte est, de préférence., insufflé à travers une charge de pétrole résiduaire=
Le catalyseur contient, de façon convenable, 30 à 80% en poids d'anhydride phosphorique par rapport au catalyseur total et il contient, de préférence, la plus grande quantité d'anhydride phosphorique compatible avec une solution de Catalyseur fluide. Le catalyseur peut être préparé en dissolvant l'anhydride phosphorique dans l'acide phosphorique à une température inférieure à 95 C et en élevant la température jusqu'à 130 c pour dissoudre l'anhydride phosphorique après que le dégagement de vapeur d'eau a cessé.
Les catalyseurs préférés sont des solutions anhydres d'anhydride phosphorique dans de l'acide orthophosphorique ou méthylphosphorique. Un catalyseur spécialement convenable est un catalyseur contenant 76% en poids de P2O5 dissous dans de l'acide orthophosphorique; une telle solution a une viscosité de 62,2 Engler à 20 C.
L'invention englobe également un bitume insufflé
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qui a été préparé par mise en contact dune fraction de pétrole résiduaire avec de l'oxygène ou un mélange d'oxygène et de gaz inertes, par exemple de l'air, à une température de 150 à 300 C, de préférence de 200 à 250 C, en présence d'une petite quantité, par exemple de 0,1 à 5% en poids par rapport à la charge d'ali- mentation totale, d'un catalyseur fluiae qui consiste en une solution anhydre d'anhydride phosphorique dans un acide phos- phorique ayant la formule générale :
HmRnPO4 dans laquelle R représente un radical d'alkyle, de cyoloalkyle ou aromatique ayant 1 à 20, de préférence 1 à 5 atomes de carbone m + n - 3 et m - 1,2 ou 3, comme signalé ci-avant.
Deux exemples de la préparation d'un bitume in- sufflé seront donnés ci-après. Les charges d'alimentation utili- sées dans ces exemples sont : ' Charge d'alimentation A
Il s'agissait d'un mélange d'un résidu atmosphé- rique d'un brut de Koweit (représentant 52% du brut initial) et d'un résidu sous vide (représentant 21% du brut initial) du même brut. Il contenait 70% de résidu atmosphérique et 30% de résidu sous vide et avait une viscosité de @ 101,6 centistokes à 100 C.
Charge d'alimentation B
Il s'agissait d'un résidu sous vide d'un brut de
Koweit, qui représentait 22% du brut initial. Sa viscosité était de 1750 centistokes à 100 C.
EXEMPLE I
20 tonnes métriques de charge d'alimentation A étaient placées dans une tour d'insufflation et chauffées jus- qu'à 200 C. 134 kg de catalyseur étaient ajoutés et le mélange était aidé par une injection modérée d'air. A la fin du mélange, l'injection d'air était accrue jusqu'à 180 m3 par heure. La circu-
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lation d'air et la température étaient maintenues constantes pendant 6 heures.
Le catalyseur était une solution a 75% de P205 dans de l'acide arthophosporique.
Le bitume insufflé produit avait les résultats d'inspection suivants.
Pénétration à 25 C 209 Point de ramollissement 50 C Viscosité cinématique à 10000 7900 centistokes Indice de pénétration + 3,9
La tour était vidée par des pompes pourvu s de filtres en vue d'empêcher un dégât aux pompes par des matières insolubles. On trouvait peu ou pas de matières insolubles sur les filtres après que le bitume insufflé avait été enlevé de la tour d'insufflation. Aucune production de mousse n'était observée durant la réaction.
Cette expérience était répétée en utilisant 100 kg d'anhydride phosphorique comme catalyseur. Après 10 heures d'oxydation, le bitume insufflé avait les résultats d'inspection suivants : Pénétration à 25 C 195 Point de ramollissement 43,2 C Viscosité cinématique à 100 C 2400 centistokes Indice de pénétration + 0,4
Lorsque la tour était vidée, les filtres étaient bouchés de matière insoluble.
EXEMPLE II.
25 kg de charge d'alimentation B étaient placés dans une installation pilote et chauffés jusqu'à 225 C. 2% en poids de catalyseur étaient mélangés avec le bitume et on faisait démarrer une injection d'air au taux de 2030 litres par heure.
Un bitume insufflé convenant pour une utilisation dans des travaux d'étanchéité était produit.
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Le catalyseur était une solution anhydre consisttant en 75% en poids de P2O5 dans de l'acide monométhyl phospho- rique. Aucune formation de mousse n'était observée durant la réaction et peu ou pas de matières insolubles n'étaient produites.
EXEMPLE COMPARATIF
Pour donner des résultats comparatifs, des exemple de l'utilisation de P2O5, d'acide orthophosphorique t d'une solution anhydre de P2O5 dans de l'acide orthophosphorique seront donnés. Dans ces exemples, des prélèvements de 15 kg :.le 1,, charge d'alimentation A étaient oxydés à 200 + 2 C par une insufflation d'air de 135 litres par heure. Les résultats sont donnés au tableau suivant.
TABLEAU
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<tb>
<tb> Catalyseur <SEP> utilisé <SEP> % <SEP> de <SEP> cata- <SEP> % <SEP> d'insolubles <SEP> Formation <SEP> de
<tb> lyseur <SEP> mousse
<tb> Néant <SEP> 0 <SEP> moins <SEP> de <SEP> 0,05 <SEP> néant
<tb> Acide <SEP> phosphorique <SEP> 1- <SEP> considérable
<tb> " <SEP> " <SEP> 2 <SEP> - <SEP> "
<tb> P2O5 <SEP> 1 <SEP> 3,8 <SEP> néant
<tb> P2O5 <SEP> 2 <SEP> 7,5 <SEP> "
<tb> Solution <SEP> 1 <SEP> moins <SEP> de <SEP> 0,05 <SEP> "
<tb> Solution <SEP> 2 <SEP> " <SEP> " <SEP> " <SEP> "
<tb>
Les solutions de catalyseur utilisées dans les exemples précédents étaient préparées par addition de 75 parties en poids de P2O5 à 25 parties en poids de l'acide phosphorique approprié en maintenant la température en dessous de 95 C jusqu'à ce que le dégagement de vapeur d'eau cesse,
la température était ensuite élevée jusqu'à 130 C jusqu'à ce que tout le P205 soit dissous.
Lorsque le catalyseur contient de l'acide phosphorique, et dans les exemples comparatifs utilisant l'aciJe orthophosphorique seul, l'acide utilisé était un acide qui contenait 75% en poids de H3PO4.
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Les tests utilisés pour obtenir les résultats donnés dans les exemples sont décrirs dans "Standard Methods for Testing Petroleum and its products" sous les numéros de code suivants :
Pénétration IP49/58
Point de ramollissement IP58/56
REVENDICATIONS
1. Un procédé de préparation d'un bitume insuf- flé, comprenant la mise en contact d'une fraction de pétrole résiduaire avec de l'oxygène ou un mélange d'oxygène et de gaz inertes, par exemple de l'air, à une température de 150 à 300 C, de préférence de 200 à 250 C, en présence d'une petite quantité, par exemple de 0,1 à 5% en poids par rapport à la char- ge d'alimentation totale, d'un catalyseur fluide qui consiste en une solution anhydre d'anhydride phosphorique dans un acide phosphorique ayant la formule générale :
HmRnPO4 dans laquelle R représente un alkyle, un cycloalkyle ou un radi- cal aromatique ayant 1 à 20, de préférence 1 à 5 atomes de car- bone, m + n - 3 et m - 1,2 ou 3.