DE10140392A1

DE10140392A1 - Chemischer Reaktor, insbesondere zur Aufbereitung von Natriumsulfid aufweisendem Haarschlamm

Info

Publication number: DE10140392A1
Application number: DE2001140392
Authority: DE
Inventors: Rainer Dorstewitz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-08-23
Filing date: 2001-08-23
Publication date: 2003-03-06
Also published as: WO2003018168A1

Abstract

Ein chemischer Reaktor besitzt mindestens eine Säule (1, 4), die eine Flüssigkeitsfüllung (2, 5) und einen inneren Gasraum (3, 6) aufweist. Eine Pumpe (21) saugt Kreislaufgas aus dem inneren Gasraum (3) ab und speist sie von unten in die Flüssigkeit (2) ein. Die inneren Gasräume (3, 6) stehen infolgedessen unter Unterdruck. Die Pumpe ist sowohl auf der Saugseite als auch auf der Druckseite über je ein Ventil (33, 34) mit einem äußeren Gasraum (36) verbunden, dessen Druck über dem genannten Unterdruck, aber unterhalb des Pumpendrucks, liegt. Zum Absenken des Arbeitsniveaus der Flüssigkeit wird das saugseitige Ventil (34) zum Anheben des druckseitigen Ventils (33) geöffnet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen chemischen Reaktor, insbesondere zur Aufbereitung von Natriumsulfid aufweisendem Haarschlamm, mit mindestens einer Säule, die eine Flüssigkeitsfüllung und oben einen inneren Gasraum aufweist, mit einer Pumpe, die Kreislaufgas in die Flüssigkeit von unten einspeist und dieses gegebenenfalls zusammen mit einem von einer Trennvorrichtung abzuscheidenden Reaktionsgas aus dem inneren Gasraum absaugt, und mit einer von einem Füllstandsregler gesteuerten Vorrichtung zur Erzeugung eines Unterdrucks im inneren Gasraum, mit der das Arbeitsniveau auf einer vorgegebenen Höhe über einem Bezugsniveau gehalten wird.
Bei einem bekannten chemischen Reaktor wird der Säule von oben wäßriger, Natriumsulfid aufweisender Haarschlamm aus einer Enthaarungsanlage für Häute und saures Kreislaufwasser zugeführt. Der hierbei entstehende Schwefelwasserstoff wird zusammen mit dem inerten Kreislaufgas, z. B. Stickstoff, abgesaugt und mit Hilfe eines Absorbers aus dem Kreislaufgas entfernt. Der untere Teil der Säule ist über einen Flüssigkeitsverschluß mit einem offenen Behälter verbunden. Dessen Flüssigkeitsniveau definiert das Bezugsniveau. Der Unterdruck im inneren Gasraum verbessert die Desorption des Schwefelwasserstoffs und verhindert den Austritt dieses giftigen Gases bei einer Leckage.
Zur Erzeugung des Unterdrucks dient eine Vakuumquelle, die über ein vom Flüssigkeitsstand geregeltes Ventil mit der Saugseite der Pumpe in Verbindung gebracht werden kann. Diese Vakuumquelle ist aufwendig, zumal sie wenigstens den dem Arbeitsniveau entsprechenden Unterdruck erzeugen können muß. Außerdem benötigt man ein hochwertiges Ventil, das zur Regelung eine genaue Einstellung des Öffnungsquerschnitts des Ventils erlaubt. Hinzu tritt das Problem, abgesaugtes Kreislaufgas wieder zuzuführen, ohne den Regelvorgang zu beeinträchtigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem chemischen Reaktor eine einfache und sichere Füllstandsregelung bei einem vorbestimmten Unterdruck im Gasraum durchzuführen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Pumpe sowohl auf der Saugseite als auch auf der Druckseite über je ein Ventil mit einem äußeren Gasraum verbunden ist, dessen Druck über dem genannten Unterdruck, aber unterhalb des Pumpendrucks liegt, und das saugseitige Ventil zum Absenken und das druckseitige Ventil zum Anheben des Arbeitsniveaus öffenbar ist.
Bei dieser Anordnung dient die Pumpe nicht nur dem Antrieb des Kreislaufgases, sondern auch der Erzeugung des Unterdrucks. Eine gesonderte Vakuumquelle kann entfallen. Da der Druck im äußeren Gasraum über dem erforderlichen Unterdruck liegen soll, genügen sehr einfache Mittel, z. B. ein vorgespannter Druckspeicher, oder es kann auf druckbeeinflussende Mittel ganz verzichtet werden, wenn nämlich der Atmosphärendruck auch für den äußeren Gasraum benutzt wird. Die Ventile können einen sehr einfachen Aufbau haben. Zur Erfüllung ihrer Aufgabe genügt eine Ein-Aus-Funktion. Da Gas beim Regeln sowohl aus dem Kreislauf abgeführt, als auch in ihn eingeführt wird, bleibt die Menge des umlaufenden Kreislaufgases im Durchschnitt konstant. Im Betrieb reichen sehr kleine Gasmengen, die in den Kreislauf eingeführt werden oder aus ihm abgeführt werden, aus, um die Niveausteuerung in einem großen Reaktor zu bewirken.
In vielen Fällen ergibt sich eine besonders einfache Lösung, wenn die beiden Ventile zur Atmosphäre hin öffnen. Dies ist möglich, wenn ein inertes oder ungiftiges Kreislaufgas, z. B. N₂, verwendet wird, das ohne weiteres in die Atmosphäre abgelassen werden kann, und wenn der Luftsauerstoff beim Eintritt in den Kreislauf nicht stört, sei es wegen seiner außerordentlich geringen Menge, sei es weil er in unschädlicher Weise zu einer Oxidation führt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist dafür gesorgt, daß der Füllstandsregler zwei, ein oberes und ein unteres Grenzniveau definierende Sonden aufweist und daß das druckseitige Ventil beim Unterschreiten und das saugseitige Ventil beim Überschreiten des oberen Grenzniveaus öffnet. Mit Hilfe einfacher Ein-Aus- Ventile läßt sich hierbei das Arbeitsniveau innerhalb enger Grenzen konstant halten.
Wenn mehr als eine bezüglich des Flüssigkeitsdurchsatzes in Reihe geschaltete Säulen vorhanden sind, empfiehlt es sich, daß jeder Säule eine Pumpe zugeordnet ist, die Saugseiten der Pumpen verbunden sind und lediglich die Druckseite der einen Pumpe mit einem druckseitigen Ventil versehen ist. Dieses eine druckseitige Ventil genügt, weil die Gasräume der beiden Säulen über die gemeinsame Saugleitung untereinander verbunden sind.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Der in der einzigen Figur dargestellte Haarschlamm- Reaktor weist eine erste Säule 1 mit einer Flüssigkeitsfüllung 2 und einem inneren Gasraum 3, sowie eine zweite Säule 4 mit Flüssigkeitsfüllung 5 und innerem Gasraum 6 auf. Dem inneren Gasraum der ersten Säule wird über eine Leitung 7 Haarschlamm zugeführt, der durch Behandeln der Außenseite eines Felles mit wäßrigem Natriumsulfid und anschließendem Abtrennen der Haare entstanden ist. Außerdem wird der Flüssigkeitsfüllung 2 über eine Leitung 8 Kreislaufwasser zugeführt, das mit Hilfe einer Säure, wie Salz- oder Schwefelsäure, im unteren Bereich der ersten Säule 1 auf einen vorgegebenen pH-Wert eingestellt wird. Das Haar- Flüssigkeitsgemisch wird nach teilweiser Reaktion von der Oberseite der Säule 1 über eine Überlaufleitung 9 in den unteren Teil der Säule 4 eingeleitet. Von deren Oberseite, unterhalb des Arbeitsniveaus 28 gelegen, führt eine als Flüssigkeitsverschluß wirkende Leitung zu einem offenen Behälter 11, der bis zu einem Bezugsniveau 12 mit Flüssigkeit 13, hier dem aufbereiteten Haarschlamm, gefüllt ist. Dieser Schlamm läuft beispielsweise über eine Ablaufbahn 14 auf eine Sieb- und Pressenvorrichtung 15, in der das Wasser in einen Behälter 16 abgeschieden und entwässerter Haarschlamm am Ende 17 zur weiteren Verwendung als Dünger oder Futtermittel abgenommen werden kann. Das im Behälter 16 aufgefangene Wasser 18 wird über eine Leitung 19 und eine Pumpe 20 wieder in die Säule 1 geleitet.
Eine Pumpe 21 speist über eine Druckleitung 22 ein inertes Kreislaufgas, z. B. Stickstoff, in das untere Ende der Säule 1 ein. Eine Pumpe 23 speist über eine Druckleitung 24 dieses Kreislaufgas in das untere Ende der Säule 4 ein. Aus den inneren Gasräumen 3 und 6 werden über entsprechende Saugleitungen 25 und 25a sowohl das Kreislaufgas als auch das sich bei der Reaktion der über die Leitungen 7 und 8 geführten Flüssigkeiten entstandene Reaktionsgas, im vorliegenden Fall Schwefelwasserstoff, abgesaugt. Im gemeinsamen Leitungsab- schnitt 26 befindet sich eine Trennvorrichtung 27, welche das Reaktionsgas vom Kreislaufgas abscheidet und beispielsweise durch einen Absorber gebildet ist. Der gemeinsame Leitungsabschnitt führt zu den Saugseiten der beiden Pumpen 21 und 23. Wegen des Saugeffekts wird das Arbeitsniveau 28 in den beiden Säulen 1 und 4 um die Höhe h über das Bezugsniveau 12 angehoben. Infolge dieses Unterdrucks und des die Flüssigkeit durchsetzenden Kreislaufgases ergibt sich eine sehr gute Desorption des Reaktionsgases aus der Flüssigkeit.
Eine Füllstandsregeleinrichtung 29 umfaßt einen der Säule 4 zugeordneten Füllstandsfühler 30 mit einer Sonde 31, die ein oberes Grenzniveau definiert, und einer Sonde 32, die ein unteres Grenzniveau definiert. In Abhängigkeit von der Benetzung dieser Sonden werden ein druckseitiges Ventil 33 bzw. ein saugseitiges Ventil 34 betätigt. Das druckseitige Ventil 33 liegt in einer Leitung 35, welche die Pumpendruckseite 22 mit einem äußeren Gasraum 36, der unter Atmosphärendruck steht, verbindet. Das saugseitige Ventil 34 liegt in einer Leitung 37, welche die Saugseite der Pumpe 21 mit diesem äußeren Gasraum 36 verbindet. Die beiden Ventile sind Magnetventile, die bei erregtem Zustand eine kleine Drosselöffnung freigeben. Das saugseitige Ventil 34 öffnet, wenn beide Sonden benetzt sind. Das druckseitige Ventil 33 öffnet, wenn keine Sonde benetzt ist. Beide Ventile sind geschlossen, wenn lediglich die untere Sonde benetzt ist. Auf diese Weise wird ein Arbeitsniveau zwischen den beiden Sonden 31 und 32 aufrechterhalten.
Der Reaktor kann auch mit nur einer Säule ausgestattet sein. Es können auch mehr als zwei Säulen hintereinander geschaltet werden. Zur weiteren Beschleunigung und Vergleichmäßigung der Reaktion können die Säulen mit einem Pulsator und die Wirbelbildung verbessernden Lochscheiben oder mit motorisch getriebenen Mischern, durch Lochscheiben abgetrennt, versehen sein.
Der äußere Gasraum kann beispielsweise Atmosphärendruck aufweisen oder durch einen Behälter gebildet sein, dessen eine Wand mit einer dem atmosphärischen Druck ausgesetzten beweglichen Wand, wie Membran, versehen ist.
Wenn erforderlich kann diese Membran auch durch einen anderen Druck vorgespannt sein, insbesondere durch den Bezugsdruck, der auf das Bezugsniveau 12 wirkt, wenn dieser nicht dem Atmosphärendruck entspricht. Die Steuerung der Ventile 33 und 34 kann auch mit Schwimmerschalter erfolgen.

Claims

1. Chemischer Reaktor, insbesondere zur Aufbereitung von Natriumsulfid aufweisendem Haarschlamm, mit mindestens einer Säule, die eine Flüssigkeitsfüllung und oben einen inneren Gasraum aufweist, mit einer Pumpe, die Kreislaufgas in die Flüssigkeit von unten einspeist und dieses gegebenenfalls zusammen mit einem von einer Trennvorrichtung abzuscheidenden Reaktionsgas aus dem inneren Gasraum absaugt, und mit einer von einem Füllstandsregler gesteuerten Vorrichtung zur Erzeugung eines Unterdrucks im inneren Gasraum, mit der das Arbeitsniveau auf einer vorgegebenen Höhe über einem Bezugsniveau gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (21) sowohl auf der Saugseite als auch auf der Druckseite über je ein Ventil (33, 34) mit einem äußeren Gasraum (36) verbunden ist, dessen Druck über dem genannten Unterdruck, aber unterhalb des Pumpendrucks liegt, und das saugseitige Ventil zum Absenken und das druckseitige Ventil zum Anheben des Arbeitsniveaus (28) öffenbar ist.

2. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im äußeren Gasraum (36) gleich dem Atmosphärendruck ist.

3. Reaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ventile (33, 34) zur Atmosphäre hin öffnen.

4. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstandsregler (29) zwei, ein oberes und ein unteres Grenzniveau definierende Sonden (31, 32) aufweist und daß das druckseitige Ventil (33) beim Unterschreiten des unteren Grenzniveaus und das saugseitige Ventil (34) beim Überschreiten des oberen Grenzniveaus öffnet.

5. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Vorhandensein von bezüglich des Flüssigkeitsdurchsatzes in Reihe geschalteten Säulen (1, 4) jeder Säule eine Pumpe (21, 23) zugeordnet ist, die Saugseiten der Pumpen verbunden sind und lediglich die Druckseite (22) der einen Pumpe (21) mit einem druckseitigen Ventil (33) versehen ist.