Brevet FR2028715A1 — publié le 19701016

La présente invention se rapporte à des liants asphaltiques perfectionnés, en particulier destinés au revêtement des routes, étant toutefois entendu que ces liants peuvent être appliqués à d'autres applications comme par exemple à titre de liants pour 5 toitures. Il est exigé des liants asplialtiques destinés au revêtement des routes qu'ils soient conformes à certaines spécifications pour être satisfaisants eu égard à des propriétés telles que le point de ramollissement, la viscosité, l!.indice de pénétration, l'adhé-10 rence et le vieillissement. Une source usuelle de liants de ce type est un résidu bitumineux, provenant du traitement des pétroles bruts. Les caractéristiques des pétroles bruts et par conséquent des résidus qui en proviennent varient d'après leur origine et on. a trouvée q^se"* ies résider bitumineux provenant 15 de nombreux pétroles brut g- du Moyen- Orient . exigeaient ' un traitement ultérieur pour être rendus satisfaisants dans l'application au revêtement des routes, alors que les sources du Venezuela sont souvent utilisées sans traitement ultérieur. La présente invention se propose de préparer des liants'asphaltiques perfectionnés par-20 ticulièrement destinés au revêtement des routes quelle que soit la source du pétrole brut d'où ils ont été tirés, mais spécialement de ceux obtenus à partir des pétroles bruts du .Moyen-Orient. Parmi les procédés appliqués jusqu'ici au traitement des résidus bitumineux provenant des bruts du Moyen-Orient pour les ren-25 dre propres au revêtement des routes figure la fusion du résidu à une pénétration élevée, puis la réduction de la pénétration à un taux acceptable par insufflation d'air pour ramener directement le résidu bitumineux à un taux de pénétration acceptable. Il a été trouvé que l'on pouvait préparer des liants aspïial-30 tiques perfectionnés propres à l'utilisation pour le revêtement des routes en oxydant, par exemple par insufflation d'air, un résidu bitumineux de pétrole jusqu'à une faible pénétration, puis en fondant le bitume oxydé jusqti'à une pénétration désirée. Le résidu, qui est convenablement un résidu obtenu sous vide, est de préfé-35 rence oxydé à une pénétration ne dépassant pas 25, par exemple de 0 à 20, puis fondu à lraide d'un fondant tel qu'un extrait aromatique ou un résidu de pétrole provenant d'une distillation sous vide, un distillât ou des mélanges-de deux ou plusieurs de ces matières pour en augmenter la pénétration à une valeur appropriée. 40 Des exemples de qualités de pénétration appropriées pour les 69 43255 2 2028715 liants pour revêtement des routes sont de 45, 55* 70> 100 et 200. Ces valeurs sont communément définies en tèrmes de pénétration à 25°C et point de ramollissement à la bille et l'anneau selon le British Standard BS 3690:1963 (Bitumens Eor Road Purposes). Les 5 liants préparés à partir des"résidus soufflés du Moyen-Orient montrent une meilleure résistance au dérapage comparativement par exemple avec tin résidu provenant d'un pétrole brut de premier jet d'origine vénézuélienne. Les résidus bitumineux sont ceux qui restent après élimina-10 tion des constituants volatils des pétroles bruts, usuellement par distillation. La distillation est normalement effectuée sous la pression atmosphérique, puis sous pression réduite, le résidu bitumineux restant après le traitement sous pression réduite étant dit "résidu obtenu sous vide". L'oxydation de la matière asphal-15 tique ou plus spécialement la déshydrogénation par insufflation d'air est ion procédé bien connu dans l'industrie des pétroles et on dispose d'un certain nombre de ces procédés, dont certains ont recours à des catalyseurs ; tous ces procédés sont applicables à l'invention. L'oxydation a pour effet de rendre la matière plus 20 dure, c'est-à-dire de diminuer sa pénétration et d'augmenter son point de ramollissement, et le degré auquel peut être poussé cette oxydation peut être réglé en modifiant la sévérité et la durée du traitement d'insufflation d'air. La pénétration et le point de ramollissement du bitume sont mesurés par les essais normalisés 25 bien connus (respectivement l.P. 49/67 et I.P. 58/65). Comme on l'a précédemment mentionné la matière bitumineuse oxydée est traitée à l'aide d'un fondant pour augmenter la pénétration jusqu'à une valeur.acceptable ; le fondant peut être une huile aromatique, un résidu de distillation sous vide ou sous la 30 pression atmosphérique, un résidu de pétrole désasphalté ou un distillât. Le fondant préféré est un extrait aromatique. Les extraits aromatiques sont les fractions obtenues par exemple par traitement de distillats obtenus sous vide et de résidus de désas-phaltage sous vide à l'aide de solvants sélectifs pour les compo-35 sés aromatiques, comme le furfurol, le phénol ou l'anhydride sulfureux, et ils sont principalement de caractère aromatique. L'amélioration des liants produits par le procédé décrit concerne leurs propriétés rhéologiques c'est-à-dire la manière dont ils se déforment sous tension. Tous les liants asphaltiques eon-40 tiennent une quantité plus ou moins grande de matière non-dissoute 69 43255 3 2028715 en suspension colloïdale qui leur donne un comportement élastique plus ou moins grand s'ajoutant aux propriétés de'viscosité communes à tous les fluides. Les bitumes, pour être' satisfaisants, doivent posséder un certain équilibre entre ces propriétés vis-5 queuses et élastiques, lequel varie en fonction de l'application finale"envisagée pour le bitume. Cet équilibre est souvent exprimé sous forme de la relation entre la pénétration et le point de ramollissement, laquelle peut être exprimée numériquement sous la forme d'un indice de pénétration, qui augmente avec le comportement 10 élastique. D'une manière générale, l'indice de pénétration d'un, résidu bitumineux n'est pas affecté par la distillation mais il est augmenté par l'insufflation d'air. Les résidus provenant'de certains bruts peuvent être distillés de manière à donner des liants as-15 phaltiques ayant un indice de pénétration satisfaisant. D'autres, en particulier certains bruts du Moyen-Orient donnent des liants dont l'indice de pénétration est trop faible à la distillation et doivent subir une insufflation d'air. Dans certains cas, une insufflation d'air menant directement à la valeur voulue n'augmente 20 pas suffisamment l'indice de pénétration. En ce cas, il est possible de parvenir à un indice de pénétration plus élevé par d'autres procédés, par exemple en traitant le résidu par un fondant pour obtenir une pénétration élevée avant insufflationj comme il a été dit. L'invention•fournit un procédé applicable dans des conditions 25 où les procédés connus sont inefficaces ou n'ont qu'un effet insuffisant. Elle fournit également une alternative aux procédés existant. En général, l'insufflation d'air dans les résidus provenant de bruts du Moyen-Orient donne des bitumes ayant une pénétration 30 convenant pour le revêtement des routes, alors que cette insufflation effectuée sur des résidus du Vénézuéla donne des bitumes oxydés applicables à l'imperméabilisation des toitures et autres applications, et cela en raison de l'indice de pénétration plus élevé des bitumes du Vénézuéla'relativement à ceux du Moyen-Orient.Le 35 ' procédé ci-dessus décrit relativement à la valeur de pénétration des bitumes pour routes'peut être appliqué pour augmenter l'indice de pénétration des liants asphaltiques en général et ainsi améliorer les qualités des bitumes oxydés. Les tableaux suivants I et II comparent le traitement des bi-40 tûmes par insufflation directe d'air à une pénétration de 500 de 69 43255 4 2028715 résidus bruts de pétroles du Moyen-Orient à un point de ramollissement de 28°C (tableau T) -et insufflation du même résidu à une pénétration de 13, puis fusion avec un fondant non-oxydé du même résidu. 5 TABLEAU I Bitumes amenés directement par insufflation d'air à la pénétration 500 de résidus obtenus sous vide du Moyen-Orient ayant un point de ramollissement de 28^0 ; Pénétration 210 199 119 8l 48 40 18 13 10 Pt. ramollissement '36 36 41 45,5 55 55,5 88 103 Indice de pénétration -1,8 -2,0 -1,6 -1,2 -0,1 -0,4 +3,0 +4,0 TABLEAU II 15 Bitumes préparés par insufflation d'air dans un résidu sous vide du Moyen-Orient de pénétration 500 ayant un point de ramollissement de 28°C à une pénétration de 13 puis fusion à l'aide d'un fondant non-oxydé provenant du même résidu. Résidu fo 74 56 40 20 Pénétration 185 74 34 Point de ramollissement 39 50 65 Indice de pénétration -0,3 -0,2 +1,1 L'invention est encore illustrée par la figure unique du 25 dessin annexé qui compare la pénétration et les points de ramollissement de résidus de distillation sous vide oxydés directement avec ceux obtenus a.près oxydation et fusion. EXEMPLE On soumet un résidu de distillation sous vide d'une huile bru-30 te du Moyen-Orient ayant une pénétration de 500 et un point de ramollissement de 28°C à une insufflation d'air pour obtenir une série de bitumes selon le tableau I et le dessin annexé. Dans la gamme de pénétration JQ à 200 les indices de pénétration de ces bitumes sont de l'ordre.de -1,0 à -2,0 au lieu de la gamme requise 35 aux alentours de 0,0 et ces bitumes ayant subi une insufflation directe d'air ne sont donc pas aussi conformes aux spécifications de British Standard 3690;1963(Bitumens for Road Purposes) que ceux obtenus selon 1;invention. Quand le même résidu est soumis à une insufflation d'air à la 40 pénétration 13 puis fondu avec un fondant non-oxydé du même résidu pour produire une série de bitumes selon le tableau II et le dessin annexé, on constate que les indices de pénétration du bitume dans la gamme de pénétration de J0 à 200 sont très voisins de la valeur désirée de 0,0 et que ce bitume satisfait au mieux aux spécifica-45 tions du British Standard 3690. 69 43255 2028715 5 LEGENDE BE5 DBSSIHS Figures Repères Figure unique P Pénétration 5 ".. . R Point de ramollissement (anneau et "bille )0rG " 5 Spécifications de pénétration pour le "bitume selon BS 3690 r Î9&3 " I Insufflation du résidu de pénétration 500 directement à la valeur voulue. 10 " IE Insufflation du résidu de pénétration 500 à pénétration 13»suivie de fusion avec résidu de pénétration 500 jusqu'à la valeur voulue. 69 43255 6 2028715 REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement de liants asphaltiques pour obtenir des valeurs de pénétration choisies, caractérisé par le fait qu'on oxyde 1*asphalte à une valeur de pénétration inférieure à celle 5 choisie puis qu'on le fond jusqu'à la valeur de pénétration choisie. * 2„ Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le liant est oxydé par insufflation d'air. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, 10 caractérisé par le fait que le liant asphaltique est un résidu bitumineux obtenu par élimination des constituants volatils d'un pétrole brut du Moyen-Orient. 4. Procédé selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé par le fait que le lient asphaltique est oxydé 15 à une pénétration ne dépassant pas 25. 5- Procédé selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé par le fait que le liant asphaltique oxydé est fondu à l'aide d'un fondant constitué par une huile aromatique, un résidu de pétrole obtenu par distillation à la pression atmos-20 phérique, un résidu de pétrole obtenu par distillation sous vide, un résidu de pétrole désasphalté, un distillât ou un mélange de deux ou plusieurs de ces matières. 6. Liants asphaltiques produits par un procédé selon lfune quelconque des précédentes revendications»