DD207217A1 - Verfahren und einrichtung zur neutralisierung und gewinnung von saeureharz aus einer deponie - Google Patents

Verfahren und einrichtung zur neutralisierung und gewinnung von saeureharz aus einer deponie Download PDF

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Neutralisierung und Gewinnung von Saeurharz aus einer Deponie durch hydromechanische, chemische Trennung mittels Fluessigkeitsstrahl. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass eine Arbeitsfluessigkeit verwendet wird, die ein Neutralisierungmittel, einene Fuellstoff und einen oberflaechenaktiven Stoff enthaelt und basisch reagiert. Diese Arbeitsfluessigkeit wir mit einer bestimmten Geschindigkeit in das Saeureharz der Deponie eingefuehrt und reagiert dort mit dem Saeureharz. Die so entstehende Suspension wird dann aus dem Deponiegraben abgepumpt. Die erfindungsgemaesse Einrichtung enthaelt unter anderem ein Strahlrohr, durch das die Arbeitsfluessigkeit in die Deponie eingefuehrt wird.

Description

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Anwendungsgebiet der Erfindung:
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Neutralisierung und Gewinnung von Säureharz aus einer Deponie»
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:
Bei der Erdölraffination entsteht Säureharz mit verschiedener Konsistenz und Zusammensetzung, das oft in Gräben deponiert wird, die in die Erde gegraben werden·
Das Säureharz enthält Sulfonate von kondensierten Kohlenwasserstoffen mit hohem Molekulargewicht und heterocyclichen Verbindungen, ferner Naphthenate derselben, eine bedeutende Menge Schwefelsäure sowie gelöste SOo- and SO2-GaSe. Sein Aggregatζustand ändert sich von zähflüssigen-schleimig bis zu viskos-fest»
Das Säureharz, das in Erdgräben abgelagert wird, verschmutzt die Umwelt stark und nimmt wertvolles Industriegebiet in Anspruch.
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Zur Vernichtung und eventuellen Nutzung von Säureharz werden verschiedene Neutralisierungs- und Einkapselungsverfahren von der GB-PS Nr. 1 127 255, der SU-PS Nr. 414 186, der DB-PS Nr. 2 241 524 und der DD-PS Nr. 102 403 empfohlen. Diese Verfahren sind allerdings nur zur Neütralisierung und Einkapselung von frisch entstandenem, zähflüssig pumpbarem und zuführbarem Säureharz - das noch nicht in der Deponie gelagert wurde - geeignet. Mit der Vernichtung und Nutzung des in Deponiegräben erstarrten, zähflüssig-viskos-festen Säureharzes beschäftigt sich das Meissner-Grundbau-Verfahren (siehe z.B. K6olaj esFöldgaz 1980, Nr. 7, S. 212), wobei die Abfallstoffe mit latKhaltigen speziellen Reagenzien auf großer Oberfläche wirksam vermischt werden, und als Endprodukt der physikalisch-chemischen Reaktion ein wasserabstoßender, pulverförmiger Stoff entsteht. Dieses Verfahren ist sehr mittel- und ρlatzaufwendig. Einige Teile der Einrichtung müssen vor der korrosiven Wirkung des Säureharzes geschützt weren, und der Neutralisationsprozeß erfordert einen großen Arbeitszeitaufwand.
Zur Gewinnung von in Gräben gelagertem Schlamm sind mehrere Verfahren bekannt, so z.B. das Verfahren nach US-PS Nr. 4 028 240, bei dem ein Schrapper eingesetzt wird. Dieses Verfahren kann aber\ schleimigem, viskosem, festem Säureharz nicht angewendet werden, da der Löffel des Schrappers steckenbleibt.
Zur Gewinnung von Sand öder Schlamm unter einer Wasserschicht sind hydro-me chanische Verfahren bekannt, bei denen ein Saugbagger eingesetzt wird. Die Saugbagger bestehen im allgemeinen aus einem mechanischen Abbruchkopf und einer Saugpumpe. Manchmal wird die Wirkung des mechanischen Abbruchkopfes durch die kinetischcEnergie eines Wasserstrahls ersetzt, z.B. bei
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dem hydraulischen Abbruchkopf nach Körste (Vizügyi Müszaki Gazdasagi T§gekoztat&, Nri 116) oder den DE-PS Nr. 2 303 849, 2.433 556 und 2 506 870. Diese Einrichtungen können zwar zur Gewinnung von Sand und Schlamm eingesetzt werden, nicht aber zur Gewinnung eines stark säurehaltigen zähflüssig-festen Stoffes.
Ziel der Erfindung;
Durch die Erfindung können bereits gelagerte Abprodukte in Form von Säureharz auf wirtschaftliche Weise zurückgenommen und einer weiteren Nutzung zugeführt werden. Neben der hohen volkswirtschaftlichen Bedeutung dient die Erfindung der Entsorgung der Umwelt und dem Umweltschutz.
Darlegung des Wesens der Erfindung:
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Neutralisierung und Gewinnung des in einem Deponiegraben abgelagerten, zähflüssigen, viskos-festen Säureharzes unter Anwendung eines "chemischen-hydromechanischen Verfahrens zu entwickeln.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Flüssigkeitsstrahl, der über eine ausreichende kinetische Energie verfügt und aus einer suspendierte Teile enthaltenden wäßrigen Chemikalienlösung entsprechender Zusammensetzung gebildet wird, in die Säureharzschicht eindringt, mit ihr eine chemische Reaktion eingeht, wobei das so gespaltene Säureharz bei bestimmter Schlammzusammensetzung seinen itfähflüssigen-festen Zustand verliert, und ein Brei entsteht, der zerkleinert und gepumpt werden kann.
Das Verfahren wird wie folgt durchgeführt:
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Die mit suspendierten Teilen angereicherte wäßrige Lösung im weiteren Arbeitelösung genannt - enthält folgende Komponenten:
~ Neutralisationsmittel
- einen Füllstoff und
einen oberflächenaktiven Stoff,
Als Neutralisationsmittel· können Metallhydroxide, ein Gemisch von Metallhydroxiden und Metalloxyden oder Metallhydroxiden und Metallcarbonaten, basische Kraftwerksasche usw. verwendet werden. Von den Neutralisationsmitteln muß wenigstens eins so lösbar sein, daß die Arbeitsflüssigkeit basisch (pH-Wert 7,8) reagiert· Die Konzentration des Neutralisationsmittels beträgt 10-300 kg/m , vorteilhaft 50-150 kg/nr. Als Füllstoff können Gips, Kohlenstaub, Perlit, Fullererde, Tonminerale, Torfmull, industrielles Abfallmahlgut pflanzlichen Ursprungs usw. angewendet werden. Die obere Grenze der Korngröße des Füllstoffes beträgt 5 mm, Seine Konzentration beträgt 1-100 kg/nr, vorteilhaft 10-20 kg/nr. Als oberflächenaktiver Stoff kann ein an sich bekannter eleophiler oberflächenaktiver Stoff eingesetzt werden, der mit seiner polaren Gruppe auf der Oberfläche der Füllstoffkörner gebunden ist, dessen apolare Gruppe nach außen zeigt und dadurch die Oberfläche der Körner oleophil und ölbindend wird. Solche oberflächenaktiven Stoffe sind z.B. die Alkali-Erdmetallsalze der Sulfonsäuren und Naphtensäuren.
Die Konzentration des oberflächenaktiven Stoffes beträgt 0,1-50 kg/m3.
Falls notwendigj wird die Arbeitsflüssigkeit durch Rühren oder Zirkulieren mit einer Pumpe homogenisiert« Die Arbeitsflüssigkeit wird aus einem Strahlrohr mit einer Austrittge-
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schwindigkeit von mindestens 4 m/s und einem Austrittsmassenstrom von mindestens 3 kg/s in die Säureharzschicht geschossen·
Die Arbeitsflüssigkeit dringt in das Säureharz und reagiert' chemisch mit dem Harz, wobei in der Säureharzschicht ein mit Brei gefüllter Krater entsteht. Der Brei enthält außer den Komponenten der Arbeitsflüssigkeit auch die neutralisierte, gespaltene Säureharzsuspension·
Der neutralisierende Chemikaliengehalt der Arbeitsflüssigkeit muß so eingestellt werden, daß die ständige basische Reaktion (pH-Wert> 7) des Breis anhält·
Die im Sumpf entstandene Arbeitsflüssigkeit-Säureharz-Suspension wird mit einer dafür geeignten Pumpe herausgehoben· Dieses Produkt kann transportiert und gepumpt werden, verschmutzt die Umgebung viel weniger als das Säureharz selbst und kann nach einer Entwässerung als Energieträger genutzt werden. Da es nicht Säureharz, sondern seine über eine chemische Reaktion entstandenen Produkte enthält, kann es als eine mit Bitumenasphalt-Suspension angereicherte Arbeitsflüssigkeit - des weiteren angereicherte Arbeitsflüssigkeit genannt - betrachtet werden·
Der Wassergehalt)der sich im Laufe der einmaligen Zirkulation der Arbeitsflüssigkeit bildenden angereicherten Arbeitsflüssigkeit ,ist hoch· Sie enthält relativ wenig Säureharzumwandlungsprodukte (suspendierten Bitumenasphalt)· Deshalb ist es zweckmäßig, die angereicherte Arbeitsflüssigkeit erneut zu zirkulieren, wieder dem Stahlrohr zuzuführen, in die Säureharzschicht zu schießen und dadurch den suspendierten Bitumenasphaltgehalt zu erhöhen. Im Laufe der Zir-
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kulation der Arbeitsflüssigkeit und der angereicherten Arbeitsflüssigkeit können - falls notwendig - auch Zerkleiner ungs-, Misch-, Sieb und Abscheidungsarbeitsgänge in den Zirkulationsprozeß eingeschoben werden, um die Homogenität der Arbeitsflüssigkeit zu sichern.
Das Verfahren wird wirtschaftlicher, wenn die Komponenten der Arbeitsflüssigkeit, des Füllstoffes und des oberflächenaktiven Stoffes aus dem Säureharz als Ergebnis der chemischen Reaktion gewonnen werden, die mit den neutralisierenden Chemikalien erfolgt.
Die für die Arbeitsflüssigkeit notwendige ganze Ghemikalienmenge kann zu Beginn des Prozesses zugesetzt werden. Das Verfahren kann aber auch so durchgeführt werden, daß nur ein Teil der Chemikalienmenge zu Beginn des Prozesses zugesetzt wird und der restliche Teil bei der Zirkulierung der Arbeitsflüssigkeit kontinuierlich oder in bestimmten Abständen ergänzt wird. Diese ZusetZungsvarianten können für die einzelnen Chemikalien unterschiedlich angewendet werden.
Ausführungsbeispiel·;
Einige Möglichkeiten der konkreten Realisierung des Verfahrens sollen anhand von folgenden Beispielen veranschaulicht werden.
Beispiel 1
10 m3 wäßrige Suspension-Arbeitsflüssigkeit werden mit folgender Zusammensetzung hergestellt:
150 kg/m3 Ca/OHA 5 kg/nr Fullererde 1 kg/m3 Ca-SuIfonat
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1 nr Arbeitsflüssigkeit wird mit einem Druck von 5 und einer Geschwindigkeit des austretenden Flüssigkeitsstrahls von 6 m/s in die Säureharzschicht geschossen. Die
durch den Breitstrahl entstehende Suspension wird mit βίο ner geeigneten Pumpe herausgeschoben und den übrigen 9 m Arbeitsflüssigkeit wieder zugeführt. Dieser Zirkulationsprozeß wird so lange fortgesetzt, bis der suspendierte Feststoffgehalt der Arbeitsflüssigkeit eine Konzentration von 400 kg/nr erreicht. Dann wird der suspendierte Feststoff aus der Arbeitsflüssigkeit durch Abscheiden entfernt, und die Lösung kann zum Herstellen einer neuen Arbeitsflüssigkeit genutzt werden·
Beispiel 2
10 Er wäßrige 0a/0H/2-Suspension werden hergestellt, die 100-150 kg/m3 Ca/OH/o enthält. Von der wäßrigen Suspension werden 9 m &it einem Druck von 3 bar und einer Austrittsgeschwindigkeit des Flüssigkeitsstrahls von 4- m/s in die Säureharzschicht geschossen, die in der Säureharzschicht entstehende Suspension wird mit einer entsprechenden Pumpe herausgehoben· Die Zusammensetzung der wäßrigen Suspension:
0a/0H/2 80-140 kg/m3 Gips 10 - 60 kg/m3 Oa-Sulfonat 2-30 kg/m3
Dieses Suspension wird als Arbeitsflüssigkeit angewendet, und so wird der in Beispiel 1 beschriebene Gewinnungsprozeß durchgeführt.
Eine mögliche Ausführungsform der zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Einrichtung wird mit einem Beispiel dargestellt·
Figur 1 stellt das technologische Arbeitsschema der chemi-
schen-hydromechanischen Gewinnung dar,
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Im Behälter 1 wird die Arbeitsflüssigkeit aus den Chemikalien des Chemikalienbehälters 2 hergestellt und mit der Pumpe 3 in das Stahlrohr 4 gedrückt. Der Strahl der austretenden Chemikalienlösung wird auf Säureharz 6 in Deponiegraben 5 gerichtet, worauf sich im Säureharz ein Sumpf 7 bildet. Die sich im Sumpf ansammelnde basisch reagierende, angereicherte Arbeitsflüssigkeit wird mit der an einer Brückenkonstruktion 8 aufgehängten Schlammpumpe 9 in den Behälter 1 gepumpt. Aus Behälter 1 wird die angereicherte Arbeitsflüssigkeit mit der Pumpe 3 wieder in das Strahlrohr 4 geführt, und dieser Vorgang so lange wiederholt, bis die suspendierte Asphaltbiturneη-Konzentration der angereicherten Arbeitsflüssigkeit die gewünschte Konzentration erreicht hat.
Die angereicherte Arbeitsflüssigkeit mit der gewünschten Konzentration wird mit der Pumpe 3 in den Transportbehälter 10 gepumpt. Die Schlammpumpe 9 kann auch so ausgebildet werden, daß sie neben dem Transport des Schlammes auch die suspendierten Teile zerkleinert. Die nicht zerkleinerten Teile können in einer Mischeinrichtung zerkleinert werden oder aber mit einem Sieb, das über oder neben Behälter 1 angebracht wurde, entfernt werden. Anstelle der Brückenkonstruktion 8 können eine an einen Mast befestigte Drahtbahn, eine Seilbrücke oder ein auf der Säureharzschicht schwimmender Ponton oder Gleitschlitten eingesetzt werden. Die Pumpe 9 kann eine Kreiselpumpe, Strahlpumpe (Injektor), Schraubenpumpe, Zahnradpumpe, Diaphragmapumpe oder Kolbenpumpe sein. Pumpe 9 und Strahlrohr 4 können auf einer gemeinsamen Haltekonstruktion installiert werden·
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Die Ausflußöffnung von Strahlrohr 4 kann in einer Höhe mit der Saugöffnung von Pumpe 9 oder darunter oder darüber angeordnet werden.
Für eine Pumpe 9 können mehrere Strahlrohre 4 oder für ein Strahlrohr- mehrere Pumpen 9 vorgesehen werden.
Bei der Zusammenstellung des Komplexes , bei dem ein Strahlrohr 4 und/oder ein Strahlrohr 4 und eine Pumpe 9 eingebaut werden, ist die Konstruktionslösung am zweckmäßigsten, bei der der Komplex von einem Arbeitsplatz außerhalb des Deponiegrabens gesteuert und bewegt wird.
Der Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß die Neutralisierung des Säureharzes und sein Herausgeben aus dem Deponiegraben in einem Arbeitsgang erfolgen. Die aus dem Säureharz hergestellte Asphaltbitumen-Suspension ist pumpbar, enthält nur geringe Mengen an flüchtigen und brennbaren Schwefelverbindungen und kann als Energieträger genutzt werden.

Claims (13)

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    Erfindungs ansprach:
    1. Verfahren zur Neutralisierung und Gewinnung von Säureharz aus einer Deponie auf hydromechanischem Wege mittels eines Flüssigkeitsstrahles, gekennzeichnet dadurch, daß für die hydromechanische Trennung eine Arbeitsflüssigkeit eingesetzt wird, die ein Neutralisationsmittel, eineh Füllstoff und einem oberflächenaktiven Stoff enthält,; und die Chemikalien enthaltende, basisch reagierende, angereicherte Arbeitsflüssigkeit, die durch die hydromechanische Trennung entsteht, und das Reaktionsprodukt des Säureharzes in Form einer Suspension aus dem Deponiegraben entfernt wird·
  2. 2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die angereicherte Arbeitsflüssigkeit als Arbeitsflüssigkeit für die hydromechanisch^ Trennung mittels Flüssigkeitsstrahl zirkuliert wird,
    3· Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Neutralisationsmittel Metallhydroxid, ein Gemisch von Metallhydroxid und Metalloxyd, ein Gemisch von Metallhydroxid und Metallcarbonat oder basische Kraftwerksasche is*i von den Komponenten des neutralisierenden Ohemikaliengemisches wenigstens die Löslichkeit einer der Komponenten so beschaffen ist, daß die Arbeitsflüssigkeit basisch (pH-Wert > 7) reagiert.
  3. 4. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 3» gekennzeichnet dadurch, daß der Füllstoff Gips, Fullererde, Tonmineral, Perlit, Torfmull, Kohlenstaub oder industrieller Abfallstaub pflanzlichen Ursprungs ist.
  4. 5. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 4, gekennzeich-
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    zeichnet dadurch, daß der oberflächenaktive Stoff ein Alkali-Ermetallsalz von Sulfonsäure und/oder Naphtensäure ist.
  5. 6. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Arbeitsflüssigkeit durch Rühren und/oder Zirkulation mit einer Pumpe und/oder Sieben und/ oder Abscheidung homogenisiert wird.
  6. 7. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß der Arbeitsflüssigkeit und/oder der angereicherten Arbeitsflüssigkeit kontinuierlich oder in bestimmten Abständen neutralisierende Chemikalien und/oder Füllstoff und/oder oberflächenaktiver Stoff zugesetzt werden.
  7. 8. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Komponenten des Füllstoffes und des oberflächenaktiven Stoffes der Arbeitsflüssigkeit aus den Produkten gewonnen werden, die als Ergebnis der chemischen Reaktion des Säureharzes und des Neutralisationsmittels entstehen.
  8. 9. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Punkte 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß sie aus einem Behälter (1) für die Arbeitsflüssigkeit, der Pumpe (3)» die das Strahlrohr speiet, dem Strahlrohr (4), der Schlammpumpe (9)f die die angereicherte Arbeitsflüssigkeit transportiert, und einer Brückenkonstruktion (8) besteht, an der die Schlammpumpe (9) und das Strahlrohr (4·) angeordnet sind·
  9. 10. Einrichtung nach Punkt 9, gekennzeichnet dadurch,
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    daß die SchlaKuapumpe (9) eine Zentrifugalpumpe ist und ihr Laufrad sowie das Rollengehäuse mit Sägekanten zum Zerkleinern versehen sind.
  10. 11. Einrichtung nach Punkt 9 und 10, gekennzeichnet dadurch, daß iswischen der Einlaßleitung vom Behälter (1) der angereicherten Arbeitsflüssigkeit und der Druckleitung von der Pumpe (9) eine Mischeinrichtung und/oder ein stehendes oder rotierendes Sieb vorgesehen ist.
  11. 12. Einrichtung nach einem der Punkte 9 bis 11, gekennzeichnet dadurch, daß das Strahlrohr (4) und die Schlammpumpe (9) auf einer Drahtbahn oder Hängebrücke montiert oder aber auf einem schwimmenden Ponton oder einem Gleitschlitten angeordnet sind.
    13· Einrichtung nach einem der Punkte 9 bis 12, gekennzeichnet dadurch, daß sich das Ende des Strahlrohres (4) in einer Höhe mit der Saugöffnung der Pumpe (8) oder aber darunter oder darüber befindet.
    Einrichtung nach einem der Punkte 9 bis 13» gekennzeichnet dadurch, daß das Strahlrohr (4) an einer Halte- und Bewegungskonstruktion angebracht ist, die von einem Punkt außerhalb des Gebites des Deponiegrabens gesteuert wird.
    15· Einrichtung nach einem der Punkte 9 bis 14, gekennzeichnet dadurch, daß das Strahlrohr (4) und die Schlammpumpe (9) auf einer gemeinsamen Haltekonstruktion montiert sind,
  12. 16. Einrichtung nach e.nem der Punkte 9 bis 15, gekenn-
    23 5016 8
    zeichnet dadurch, daß sie über ein oder mehrere Strahlrohre (4) and ein oder mehrere Schlammpumpen (9) verfügt wobei die Anzahl der Strahlrohre mit der Anzahl der Schlammpumpen (9) identisch oder nicht identisch ist.
  13. 17. Einrichtung nach einem der Punkte 9 und 11 und 12 bis 16, gekennzeichnet dadurch, daß die Schlammpumpe (9) eine Strahlpumpe oder eine Schraubenpumpe oder eine Zahnradpumpe oder eine Kolbenpumpe oder eine Diaphragmapumpe ist« .
    Hierzu 1 Seit· Zeichnungen
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