DE1930582A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Abtrennung von Feststoffen aus waessriger Suspension mittels Agglomeration - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Abtrennung von Feststoffen aus waessriger Suspension mittels AgglomerationInfo
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Description
- DR. ING. D. BEHRENS tiuommhidsis»!
- - 1A-36 407
Beschreibung zu der Patentanmeldung
SHELI INTERNATIONALE RESEARCH MAATSCHAPPIJ N.V.
Carel van Bylandtlaan 30, Den Haag / Niederlande
betreffend
Verfahren und Vorrichtung zur Abtrennung von Feststoffen aus
wäßriger Suspension mittels Agglomeration
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum kontinuierlichen Agglomerieren einer oder mehrerer fester Substanzen
aus ihrer Suspension in Wasser, wobei die Suspension und
■ eine oder mehrere die Agglomeration förderndes Hilfssubstanzen
einschließlich eines Bindemittels durch eine Agglomerationszone geschickt werden, in welcher eine turbulente Bewegung aufrechterhalten
wird. Die Erfindung bezieht, sich auch auf eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung.
Derartige Verfahren werden in der Praxis häufig angewandt.
So ist es beispielsweise bekannt, Ruß aus Wasser, in dem er suspendiert ist, durch Bildung von Agglomeraten mit einem öl
oder Bitumen als Bindemittel zu entfernen. Das Bindemittel verdrängt
das Wasser von der Oberfläche der betreffenden Teilchen, worauf diese einander berühren und aneinander haften. Der
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gegenseitige Kontakt wird stark beschleunigt durch eine Turbulenz
der Suspension, zu der das Bindemittel zugefügt wurde. Zusätzlich zu dem Bindemittel kann auch ein grenzflächenaktives
Mittel ein wichtiges Hilfsmittel bei der Agglomeration darstellen. Eine derartige Substanz ist fähig, die festen Teilchen
hydrophob zu machen. Die festen Teilchen können auch oleophil
gemacht werden. In beiden Fällen wird das Abstoßen des Wassers durch das Bindemittel beschleunigt.
Wählt man die richtigen Hilfsmittel, so kann man außerdem die selektive Agglomeration eines bestimmten Feststoffes aus
einem Gemisch von feinen Teilchen verschiedener Feststoffe und das Abführen anderer Feststoffe zusammen mit dem Wasser aus
der Agglomerationszone erreichen· So können beispielsweise Kohleteilchen getrennt werden von Steinanteilen, wobei die
letzteren zusammen mit dem Wasser abgezogen werden.
Die turbulente Bewegung in der Agglpmerationszone kann durch ein Rührwerk hervorgerufen werden. Eine geeignete Agglp—
merationszone wird dargestellt durch den ringförmigen Zwischenraum
zwischen zwei zylindrischen Oberflächen, wobei die innere Zylinderfläche um ihre Achse rotiert. In diesem Falle kann die
Agglomerationszone als aus mehreren Stufen bestehend angesehen werden mit dem Ergebnis, daß ein Kurzschluß zwischen Einlaß und
Auslaß vermieden wird und das Agglomerat eine größere Einheitlichkeit erreicht.
Von ganz besonderer Wichtigkeit ist die Wahl eines richtigen Anteilsverhältnisses der Hilfssubstanzen, insbesondere
des Bindemittels. Dies ist um so wichtiger, als das die Agglomerationszone
verlassende Wasser nicht mehr mit dem zu agglomerierenden
Feststoff verunreinigt sein darf. Eine geringe
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Konzentration einer derartigen Substanz, z.B. Ruß oder Kohle
in Wasser, ist bereita ausreichend, um diesem Wasser ein sehr schmutziges Aussehen zu verleihen. Ebensowenig ist es wünschenswert,
Peststoffteilchen mit dem Wasser auszuspülen, wenn der
betreffende Peststoff von hohem Wert ist. Wenn in der zu behandelnden
Suspension die Menge an Feststoffteilchen schwankt,
ist die Dosierung der Hilfssubstanzen sehr schwierig. Es wurde nan eine Möglichkeit gefunden, derartige Agglomerationsverfahren
kontinuierlich mittels einer einfachen und wirkungsvollen Steuerung der Zufuhr an Hilfssubstanzen durchzuführen.
Bei der kontinuierlichen Agglomeration von einem oder mehreren Feststoffen aus ihrer Suspension in Wasser werden erfindungsgemäß
die Suspension und eine oder mehrere die Agglomeration beschleunigende Hilfssubstanzen, in jedem Falle einschließlich
eines Bindemittels, durch eine Agglomerationszone geführt, in der eine turbulente Bewegung aufrechterhalten wird,
wobei folgende besonderen Verfahrensmerkmale zur Wirkung kommens
a) Die Konzentration der bzw. des zu agglomerierenden und in dem aus der Agglomerationszone stammenden Wasser vorhandenen Feststoffe wird gemessen;
b) der Abzug der Agglomerate aus der Agglomerationszone wird
derart gesteuert, daß eine gewisse Menge an Agglomeraten unverändert darin vorhanden ist?
c) die Zufuhr an Bindemittel oder eines Teiles davon wird diskontinuierlich
in einer gewissen' Menge bewirkt, die mindestens der Höchstmenge gleich ist, die durch die in der Agglomerationszone
anwesenden Agglomerate und Feststoffe gebunden
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werden kann, wobei die Zufuhr jedesmal temporär bewirkt ,
bzw. gesteigert wird, sobald die Konzentrationsmessung der
Peststoffe einen vorbestimmten Wert überschreitet, woraufhin die Zufuhr wieder unterbrochen oder reduziert wird, sobald
diese gewisse Menge an Bindemittel zugefügt worden ist.
Die folgende Beschreibung bezieht sich hauptsächlich auf
in Wasser suspendierten Ruß, der mit einem schweren öl agglomeriert
wird, jedoch ist das erfindungsgemäße Verfahren keineswegs hierauf beschränkt.
Wenn ein konstanter Durchfluß von rußhaltigern Wasser, in
welchem die Konzentration des fiußes konstant bleibt, gegeben
ist, so kann das AgglomerationsTerfahren mit Hilfe eines vorbestimmten Durchflusses an öl derart durchgeführt werden, daß
das die Agglomerationszone verlassende Wasser keinerlei Ruß mehr enthält* Zu diesem Zweck kann das Mengenverhältnis Ruß zu
öl bis zu einem gewiesen Grad variiert werden.
Ss hat sich nun gezeigt, daß Schwankungen in der Zufuhr von Büß die Steuerung der ölzufuhr, derart, daß das ausfließende
Wasser keinem Ruß mehr enthält; außerordentlich erschweren.
Würde man auf das Verfahren zur Agglomerierung dee Rußes die bei der Steuerung ähnlicher Vorgänge bekannten Prinzipien anwenden, so würde umso mehr öl zugeführt werden, je höher die
Konzentration des Rußes im abfließenden Wasser ansteigt,und
die Ölzufuhr würde verringert werden, wenn die Konzentration
fällt. Ein Verfahren gemäß diesem Prinsip, dessen Anwendung
auf Agglomerationsprozesse übrigens nicht bekannt ist, ergibt
jedoch insofern ein unbefriedfeendes Resultat, ale immer
schmutziges Wasser abfließt. Dieses Steuerungssystem kann nämlich nur dann arbeiten, wenn der gemessene Wert für die Kon-
BAD ORfGIWAL
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zentration um ein Gleichgewicht schwankt und stets höher als
"Null ist. Wenn man den Agglomerationsprozess auf Suspensionen
mit niedrigem Rußgehalt anwendet, um reines Wasser zu erhalten,
ist dies ein night annehmbarer Nachteil.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Zufuhr an Bindemittel ganz oder teilweise in Einzelportionen, während
in der Agglomerationszone stets Agglomerate anwesend sind. Nach der temporären Zugabe oder der temporären Steigerung der
Zugabe an Bindemittel sind die vorhandenen Agglomerate verhältnismäßig fett, d.h. es ist ein Überschuß an Bindemittel anwesend.
Solche Agglomerate sind dann wieder fähig, eine gewisse
Menge an Ruß zu absorbieren. Nach der temporären Zugabe bzw«, der temporären Steigerung der Zugabe an Bindemittel kann
nicht ein einziges Rußteilchen mehr entweichen. Das aus der
Agglomerationszone abgeführte Wasser enthält keinen Ruß. Wenn die Suspension bei ihrem Eintritt in die Agglomerationszone
nur wenig Ruß enthält und wenn die Menge an fetten Agglomeraten
in der Agglomerationszone groß ist, kann der Vorgang des Bindens von Ruß eine relativ lange Zeit fortgesetzt werden.
Dies wird außerdem gefördert durch wiederholte kurzzeitige Zugabe eines wesentlichen Überschusses an Bindemittel. Unter
diesen Verhältnissen muß die Vorrichtung zur Analyse des Rußgehaltes nur unterscheiden zwischen gar keinem Ruß oder einer
gewissen niedrigen Konzentration an Ruß im Wasser. Die Dauer der Zufuhr an Bindemittel oder der Steigerung dieser Zufuhr
nach der Messung einer gewissen Konzentration von Ruß im Wasser wird nicht bestimmt durch die niedrigeren Resultate dieser
Messungen, sondern ist vorbestimmt, nämlich auf solche Welse,
daß meistens eine maximale Menge an Bindemittel» das durch die Agglomerate gebunden werden soll, zugeführt wird. Die Zufuhr
an.Bindemittel kann dadurch bewirkt werden, daß man kontinuier-
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lieh höchstens 90 $>
der benötigten Menge zuführt und wiederholt die Zufuhr vorübergehend auf mindestens 120 und höchstens
2 000 # der benötigten Menge steige'rt. Unter "benötigte Menge"
ist hier die Menge zu verstehen, die je Zeiteinheit durchschnittlich
verwendet werden soll, um die je Zeiteinheit vorgesehene
Feststoffmenge zu agglomerieren. Die kontinuierlich zuzuführende
Menge an Bindemittel wird dementsprechend unterhalb 90 $>
gehalten, da die erwarteten Schwankungen in der Zufuhr an
zu agglomerierendem Peststoff größer sind. Falls kontinuierlich
höchstens 90 $> zugeführt werden, ist das die Agglomera-
» nicht
tionszone verlassende Wasser/frei von Feststoffen. Die Dauer
des vorübergehenden Anstieges kann innerhalb weiter Grenzen gewählt werden. Die obere Grenze ist bestimmt durch die Menge,
die durch die anwesenden Agglomerate gebunden werden kann. Falls als vorübergehend zuzuführende Menge die maximal mögliche Menge
gewählt wird, erhält man die längsten Intervalle zwischen zwei
vorübergehenden Anstiegen, was den Vorteil hat, daß das die Agglomerationszone verlassende Wasser auf längere Zeit unverändert rein ist.
Die obere Grenze von 2 000 $ erscheint zwar hoch, jedoch
muß die zu bindende maximale Menge nicht tiberschritten werden, k wenn die Steigerung der 2£uhr von kurzer Dauer ist. Ist diese
Steigerung von besonders kurzer Dauer? so kann die obere Grenze
\ sogar oberhalb 2 000 % liegen. Allerdings ist in*diesem Falle
' mit Schwierigkeiten zu rechnen, da eine allzu starke Verschiebung der Suspension eintreten kann.
Die Zufuhr an Bindemittel kann.auch so erfolgen, daß 'man
wiederholt vorübergehend mindestens 120 $>
und höchstens 2 000 # der benötigten Menge zuführt. Es findet demnach keine kontinuierliche
Zufuhr an Bindemittel statt. Auch in diesem Falle , ist es günstig, jeweils die höchstmöjgliche Menge zuzuführen."
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Gleichzeitig und im gleichen Verhältnis zu dem Bindemittel können ggf. zusätzliche Agglomerationshilfsmittel zugeführt
werden. Sie Agglomerate können 0,1 bis 40 % des Volumens der
Agglomerationszone einnehmen. Ist die Konzentration der Feststoffteilchen
in der Suspension niedrig, d.h. beträgt sie beispielsweise
100 ppm EuB in Wasser, eo reichen 0,1 # bis wenige Prozent aus. Hlchts-destoweniger können, wenn ein höherer Prozentsatz
gewählt wird, sehr lange Intervalle zwischen zwei vorübergehenden Zufuhrvorgängen bzw. Zufuhrsteigerungen für
Bindemittel erreicht werden.
Die Zufuhr des Bindemittels wirkt sich so aus, daß die
vorhandenen Agglomerate sich vergrößern und daß auch frische Agglomerate gebildet werden, die anfänglich klein sind. Die
Agglomerate müssen laufend abgeführt werden.
Die Menge an Agglomeraten in der AgglomeratIonszone kann
auf einem gewünschten Stand gehalten werden, wenn man dadurch für eine kontinuierliche Abfuhr von Agglomeraten aus der Agglomerationszone
sorgt, daß man aus dieser Zone das Wasser durch eine Einschnürung in der Zone abzieht. Auf diese Weise wird .
nur ein Teil der Agglomerate mitgerissen.
Das Abziehen der Agglomerate kann auch diskontinuierlich
durchgeführt werden, s.B. durch zeitweises öffnen eines Ventils.
Die Durchführung des Abziehens innerhalb einer kurzen Zeit während der vorübergehenden Zufuhr an Bindemittel wirkt sich
so aus, daß Agglomerate mit einem Mindestgehalt an Bindemittel abgeführt werden. Die linftihrstelle für das Bindemittel ist
weit entfernt von der Abzugsstelle für die Agglomerate, so daß
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eich bei kurz dauerndem Abziehen von Agglomeraten das zuge-
-führte Bindemittel noch nicht weit über die Agglomerationszone
verteilt hat. *
Selbstverständlich wird in dem aus der Agglomerationezone
an deren Ende abfließenden Wasser die Konzentration an zu
agglomerierenden feststoffen gemessen. Praktisch ist dies der
Abfluß, der abgeführt oder wieder verwendet wird und der gereinigt werden sollte« Bs kann jedoch von Vorteil sein, für
diese Messung einen Wasserstrom zu benutzen, der aus der Agglomerationszone vor deren Ende stammt. In einer länglichen Agglomerationszone
wird die Konzentration an fein verteilten Feststoffen in Richtung zu dem Wasserausfluß gleichmäßig abnehmen.
So lange die anwesenden Agglomerate noch fähig sind, Feststoff su absorbieren, wird das Wasser in einem bestimmten Teil der
Agglomerationszone frei sein von zu agglomerierenden Feststoffen. Die Grenze zwischen schmutzigem und reinem Wasser bewegt
sich jedoch allmählich auf die Stelle zu, bei der das
Wasser austritt. Entnimmt man zu Heßzwecken der Agglomerations-Eone
oberhalb ihres Endes, z.B. in ihrem Mittelabschnitt, Wasser, so erhält man eine Vorwarnung, daß schmutziges Wasser auf
dem Weg zum Ausgang 1st und man kann infolgedessen im richtigen Moment Bindemittel zuführen, so daß das die Agglomerationezone
verlassende Wasser kaum oder gar nicht schmutzig 1st.
Falls notwendig, kann der zur Messung zu benutzende Wasserstrom
vorher vollkommen von Agglomeraten befreit worden sein. Dies kann durch Filtrieren geschehen, es kann jedoch auch eine
noch zu beschreibende Spezialelnrichtung verweadet werden·
Während der kurzen Perioden, in denen die Analysierungseinrlchtung
in dem die Agglomerationezone verlassenden Wasser eine zu hohe Konzentration an Feststoffen anzeigt, kann das
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abfließende Wasser in die Zone zurtickgeleitet werden. Dies wird
allerdings nur immer für kurze Zeit nötig sein. Man hat auf diese Weise den Vorteil, daß das abfließende Wasser niemals
schmutzig ist.
Wie bereits dargelegt, läßt sich das eifLndungsgemäße Verfahren
dazu verwenden, aus Wasser den darin suspendierten Ruß mit Hilfe eines KohlenwasserstoffÖles als Bindemittel zu entfernen«
In Wasser suspendierter Ruß wird beispielsweise erhalten beim Vergasen von Kohlenwasserstoffen mit Hilfe einer
unvollständigen Verbrennung. Insbesondere bei der Herstellung von Synthesegas aus Erdgas oder aus Raffineriegasen ist das
erfindungsgemäße Verfahren attraktiv, da in diesen Fällen der
Rußgehalt des Wasserstromes gering ist, so daß es 'schwierig ist, die Zufuhr an Bindemittel ohne Überwachung genau zu dosieren.
Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung besteht beispielsweise aus einem Gefäß
mit einem oder mehreren Rührwerken, das Öffnungen zur Zufuhr der·Suspension, zur Zufuhr der HilfsStoffe, zum Abziehen des
Wassers und zum Abziehen der gebildeten Agglomerate aufweist. Die Vorrichtung ist ferner erfindungagemäß mit folgenden Einrichtungen
versehen:
a) Einem Analysator zur Messung der Konzentration des oder der Peststoffe, die agglomeriert werden sollen und in dem aus
der Agglomerationszone stammenden Wasser anwesend sind.
b) Ein Ventil oder eine Verengung in der Abführöffnung für die gebildeten Agglomerate.
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c) Bin Element zur Einstellung der vorübergehenden Zufuhr bzw, ,
der vorübergehenden Steigerung der Zufuhr an Hilfsstoffenf
das auf die Instruktionen des Analysators abgestimmt ist.
Der Analysator'kann ein Gerät zur Messung der Lichtabsorption
sein. Handelt es sich um Suspensionen von Ruß in Wasser, erwies sich eine Durchflußzelle mit einem optischen Weg von
10 cm als geeignet. Die Schwankungen an durchgelassenem Licht gemäß der Schwankungen des Rußgehaltes können mit Hilfe eines
lichtempfindlichen Elementes in elektrische Signale umgewandelt werden.
Das Element zur Einstellung der Zufuhr an Hilfestoffen
kann ein Ventil sein. Das Ventil kann gemäß der durch den oben erwähnten Analysator übermittelten Instruktionen von Hand bedient werden. Wesentlich attraktiver ist jedoch ein automatischer
Steuerungskreis, bestehend aus dem erwähnten Analysator, der mit einem Regler verbunden ist, dessen Ausgang an das erwähnte
Element angeschlossen ist, welch letzteres außerdem mit einer Komponente versehen ist, die einen einstellbaren Mechanismus
zur Zeitgebung aufweist, der die jeweilige Zufuhr bzw. die Zufuhrsteigerung an Hilfsstoffen zeitlich steuert. Der Regler
vergleicht das Signal für den Meßwert mit einem Fixwert. Das
Ausgangssignal des Reglers wird sofort geändert, wenn der gemessene
Wert diesen Fixwert übersteigt. Dies ermöglicht, daß ein Ventil in eine neue Stellung gebracht und während einer
einstellbaren Zeit in dieser Stellung gehalten wird. Zu diesem Zweck kann von einem Sperr-Relais mit einstellbarer Zeitkonstante
Gebrauch gemacht werden. Das in die Zuleitung für die Hilfsstöffe eingeschaltete Element kann auch eine durch öinen
Elektromotor angetriebene Pumpe sein. In diesem Falle besteht die Regelung darin, daß die Pumpe eine bestimmte Zeit lang in
Betrieb gesetzt wird oder daß ihre Ausbringung vorübergehend, beispielsweise durch Erhöhung ihrer Umlaufgeschwindigkeit, gesteigert
wird.
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Das Ventil "bzw. die Verengung in dem Abzug der gebildeten
Agglomerate dient dazu, eine gewisse Menge davon in der Agglomerationszone
festzuhalten. Durch wiederholtes kurzzeitiges öffnen des Ventils kann man einen Teil der gebildeten Agglomerate
abziehen. Beim kontinuierlichen Arbeiten bestimmen Dauer
und Häufigkeit des öffnens die Menge an Agglomeraten, die in der Agglomerationszone zurückbleiben. Das öffnen des Ventiles
kann gekuppelt sein mit dem Arbeiten des oben erwähnten Reglers.
Die Rückführung des Wassers während der kurzen Zeit» in welcher das Meßgerät im Abfluß aus der Agglomerationszone Feststoffe
feststellt, kann ebenfalls mit dem Arbeiten des erwähnten Reglere gekuppelt sein. In diesem Falle muß eine Rückführungsleitung mit Ventil vorhanden sein. Das Messen der Konzentration
der zu agglomerierenden und in dem aus der Agglomerationszone stammenden Wasser vorhandenen Feststoffe darf nicht gestört
werden durch Agglomerate oder deren Bruchstücke. Zu diesem Zweck kann im Zufluß zu dem Analysator ein Abscheider angeordnet sein,
der Agglomerate oder deren Bruchstücke festhält, so daß man einen Wasserstrom erhält, der möglichst nur suspendierte Feststoffe
enthält. Ein derartiger Abscheider kann bestehen aus einem zur Zurückhaltung der Agglomerate fähigen Filter und einem
weiten Sammelrohr für das aus dem Filter ablaufende Wasser$ die- ,
see Rohr ist as unteren Ende mit einer an den Analysator angeschlossenen
Ausflußöffnung versehen und weist eine seitliche Abzweigung mit der Wirkung eines Siphons auf, die in seinem
Mittelteil angeordnet ist und deren Ausflußöffnung größer ist als die öffnung am unteren Ende des Sammelrohres. Es wurde gefunden,
daß Bruchstücke von Agglomeraten durch das Filter hindurchgehen können· In manchen Fällen könnte zwar ein dichteres
Filter die sehr kleinen Bruchstücke zurückhalten, jedoch würde
ein Filter dieser Art allzurasch verstopft werden. Die Bruchstücke sammeln sich an der Oberfläche des Wassers in dem weiten *
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Sammelrohr an. Sie «erden periodisch aus dem Rohr entfernt, da *
der obere.Teil des Sammelrohres durch die Siphonwirkung der. ·
seitlichen Abzweigung konstant abgesaugt wird.
Zu diesem Zweck kann auch ein Sammelrohr verwendet werden,
das an seinem unteren Ende mit einer an den Analysator angeschlossenen Ausflußöffnung versehen ist, welche derart ausgestaltet
ist, daß sie weniger Wasser austreten läßt als von oben durch das Filter in das Rohr eindringt. Dies wirkt sich dahin
aus, daß über die Oberkante des Rohres konstant Wasser wegfließt, das in einer Rinne gesammelt und abgeführt werden kann. Zusammen
mit dem Wasser werden dann die darin schwimmenden Bruchstücke abgezogen.
In der Zeichnung haben die Figuren folgende Bedeutung: -
Fig· 1 zeigt im Längsschnitt einen Granulator einschließlich
eines Regelsehemas.
Fig. 2 zeigt im Längsschnitt eine Meßeinrichtung für die
Konzentration des oder der Feststoffe, die zu.agglomerieren und in dem aus der Agglomerationszone stammenden Wasser anwesend
sind. ·
Fig. 3 zeigt in perspektivischer Ansicht einen Teil eines
Granulators· -
Gemäß Fig. 1 1st innerhalb eines zylindrischen Gehäuses 1
koaxial ein Zylinder 2 angeordnet, der um seine Achse rotierbar ist. Auf der gleichen Achse sitzt der Rührer 3. Die wäßrige
Suspension des oder der zu agglomerierenden Feststoffe wird zugeführt
über einen Einlaß 4. Das Bindemittel, ggf; zusammen mit
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mit einem oder mehreren Hilfsstoffen, wie einem grenzflächenaktiven
Mittel, wird über den Einlaß 5 zugeführt. Die Agglomerationszone ist innerhalb des zylindrischen Gehäuses 1 enthalten.
Ihr Inhalt wird mittels des Rührere 3 und des Zylinders
2 in turbulente Bewegung gebracht, die zu einer Agglomeration führt. Durch ein Prallblech 6 mit Mittelöffnung wird
eine Verengung für den Durchgang von Wasser mit Agglomeraten zum Auslaß 7 geschaffen. Auf diese Weise wird die ständige Anwesenheit
einer gewissen Menge an Agglomeraten in der Agglomerationszone sichergestellt. Mit Hilfe eines Filters 8 wird
das Wasser von Agglomeraten getrennt. Das Wasser fließt über den Auslaß 9 nach unten ab, und die Agglomerate werden über
ein Führungselement (Rohr oder Überlauf) 10 abgeführt. Das Filter 8 kann ein Schüttelfilter sein, um die Vorwärtsbewegung
der Agglomerate zu erleichtern.
Mittels eines seitlichen Rohres 11 wird das aus der Agglomerationszone
stammende Wasser zu einem Analysator 12 geleitet, in dem die Konzentration etwa anwesender, zu agglomerierender
Feststoffe gemessen wird. Ein der gemessenen Konzentration entsprechendes Signal wird an einen Regler 13 weitergegeben, der
dieses Signal mit einem Festwert vergleicht.'Das von dem Regler 13 abgegebene Signal wird über ein Element 14 an ein Einstellungselement
15 in der Bindemittelzuführung 5 weitergegeben. Wenn der vom Analysator 12 gemessene Wert höher wird als der
Fixwert des Reglers 13, ändert sich das Ausstoßsignal des Reglers 13, was dazu führt, daß das Element 15 geöffnet bzw. weiter
geöffnet wird. Die neue Stellung des Elementes 15 wird durch das Element 14 einige Zeit gehalten ohne Rücksicht auf
den Verlauf des Ausstoßsignals des Reglers 13» der zu seinem ursprünglichen Wert zurückkehrt. Diese die Zeit beeinflussende
Wirkung des Elements 14 ist einstellbar. Das Element 14 kann einen elektronischen Uhrwerkmechanismus enthalten. Während die-
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aer Zeit wird eine solche Menge an Bindemittel zugeführt, daß
die in der Agglomerationszone vorhandenen Agglomerate einen Überschuß an Bindemittel erhaltene Sie sind dann einige Zeit»-
lang fähig, neu zuströmende Feststoffe zu binden. Das aus dem
Auslaß 9 ausfließende Wasser ist in diesem Falle rein. Das für den Analysator 12 benötigte Wasser kann mittels eines Filters
aus einem seitlichen Rohr erhalten werden, das an einer Stelle oberhalb des Auslasses 7 an das zylindrische Gehäuse 1 angeschlossen
ist.
Für die zeitweilige Rückführung von Wasser, das die Agglomerationszone
verlassen hat und Feststoffe enthält, ist die Vorrichtung mit einer Leitung zwischen dem Auslaß 9 tmd dem
Einlaß 4 versehen, die ein Ventil enthält. Das Ventil wird geöffnet solange der Analysator 12 einen zu hohen Wert anzeigt.
Für diesen Zweck kann von einem Relais oder einem Regler Gebrauch gemacht werden. Diese Anordnung ist in der Zeichnung
nicht dargestellt.
In Fig. 2 entspricht das Rohr 16 dem Seitenrohr 11 in Fig. 1. Das aus dem Rohr 16 ausfließende Wasser tritt in ein
weites Sammelrohr 17 ein. Über eine Ausflußöffnung 18 wird kontinuierlich Wasser in eine Zelle 19 geführt· Dieser Wasserstrom
ist ein Teil der aus dem Rohr 16 zufließenden Wassermenge. Wenn im Sammelrohr 17 der Wasserspiegel über den höchsten
Punkt eines Seitenrohres 20 mit Siphonwirkung, dessen Ausflußöffnung weiter als die Öffnung 18 ist, ansteigt, wird rasch
Wasser aus dem Rohr 17 abgeführt, bis der Siphon leerläuft. Bruchstücke von Agglomeraten, die manchmal durch das Filter·8
durchlaufen, werden dabei über das Seitenrohr 20 abgeführt»
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Vor der Zelle 19 ist eine Lichtquelle 21 angeordnet. Der von der Zelle 19 austretende Lichtstrahl wird gemessen mittels
einer Zelle 22. Auf diese Weise läßt sich die Anwesenheit von substituierten Feststoffen, die nicht agglomeriert sind, unmittelbar
feststellen*· Die Teile 21, 19 und 22 zusammen stellen
den Analysator 12 der Fig. 1 dar*
Flg. 3 sseigt eine andere Ausführungsform eines Qranulators,
mit dem die In der Agglomerationszone anwesende Menge an Agglomeraten
eingestellt werden kann.
Flg. 3 zeigt die AuslaSseite eines Granulators. Der Granulator besteht aus einem zylindrischen Gehäuse 23 und einem rotierbaren
Innenzylinder 24. Auf den Zylinder 24 ist koaxial ein hohler Teil 25 aufgesetzt, der mit schrägstehenden Umlenkblechen
26, *äte Schlitze 27 offenlassen, versehen 1st. Der
Hohlteil 25 läuft/ein mit Löchern versehenes Rohr 28 aus. Eine Unterteilung 29 teilt einen Baum 30 ab, der mit einem Auslaß 31
für Wasser aus der Agglomerationszone versehen ist. Wasser aus. der Agglomerationszone tritt über die Schlitze 27 in den Hohlteil 25 ein und verlSBt den Granulator über das Rohr 28, den
Innenraum 30 und den Auslaß 31· Durch die rotierende Bewegung des Teiles 25 wird ein Teil des Wassers zurückgeschleudert, so
daß sich um die Umlenkbleche 26 herum ein Wasserschirm bildet.
Auf diese Weise können mit den Blechen 26 keine Agglomerate in
Berührung kommen, so daß keine Gefahr besteht, daß sie in Bruchstücke aufgeteilt werden. Die Agglomerate bleiben vielmehr
in der Agglomerationezone. Dort ist ein Auslaß 32 vorgesehen, der wiederholt auf kurze Zeit geöffnet werden kann, so daß ein
Teil der Agglomerate abgezogen werden kann. Auf diese Weise kann die Menge an Agglomerat en auf einem gewünschten Durchschnittswert
gehalten werden.
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Zur kontinuierlichen Behandlung einer Suspension von ^
in Wasser wurde ein Granulator gemäß Fig. 1 benutzt, dessen Agglomerationszone eine Kapazität von 2 1 hat.te. Die Suspension,
deren Rußgehalt etwa 100 ppm betrug, wurde mit einer Geschwindigkeit von 10 bis 30 l/h bei einer Temperatur von 85°C zugeführt.
Als Bindemittel wurde ein Schweröl verwendet, das portionenweise zugeführt wurde und zwar wurden jeweils innerhalb
2 min 0,1 1 in Intervallen von 20 bis 40 min zugeführt. Die Zufuhr erfolgte so, daß immer dann eine Pumpe in Betrieb gesetzt
wurde, wenn der Lichtabsorptionsmesser im ausfließenden Wasser Spuren von Ruß von ungefähr 2 ppm feststellte. Die Arbeitszeit
der Pumpe wurde geregelt durch einen elektronischen Uhrwerkmechanismus. Es wurden Agglomerate mit einem Durchmesser
von 1 bis 2 mm erhalten..
Die obigen Erläuterungen betreffs des Aufbaues des erfin- ·
dungsgemäßen Systems sind beschränkt auf eine Beschreibung der grundsätzlichen Teile, sind jedoch so zu verstehen, daß auch
andere Meß- und Regelinstrumente anwesend sein könnten, die ein korrektes Arbeiten des Systems gewährleisten. Falls ein Analysator
zur Messung der Konzentration an Feststoffen verwendet
wird, der auch bei Anwesenheit des Bindematerials ein Signal abgibt, kann das System unstabil werden. In einem derartigen
Falle kann auch bei Abwesenheit von Feststoffen das Bindermaterial ein Signal auslösen, was dann zu einer weiteren Zufuhr
von Bindematerial führen würde. Infolgedessen muß unter solchen umständen ein zusätzlicher Analysator eingebaut werden,
der selektiv auf die Anwesenheit von Bindematerial, wie öl, anspricht. Ein Signal einer derartigen Einrichtung, z.B. einer
öl-in-Wasser-Meßeinrichtung, kann dann dazu benutzt werden, die ölzufuhr zu unterbrechen, sobald der ölgehalt des Wassers einen
festgesetzten Wert überschreitet. Ein derartiges Meßgerät kann auf Fluoreszenr jruhen.
8647 Patentansprüche
909882/1554 ~
Claims (13)
1. Verfahren zur kontinuierlichen Agglomeration eines oder
mehrerer Feststoffe aus ihrer Suspension in Wasser, wobei die Suspension und eine oder mehrere die Agglomeration fördernde
Hilfssubstanzen, in jedem Falle einschließlich eines Bindemittels,
durch eine Agglomerationszone, in der eine turbulente Bewegung aufrechterhalten wird, durchgeleitet werden, dadurch
gekennzeichnet , daß man
a) die Konzentration der zu agglomerierenden und in dem aus der Agglomerationszone stammenden Wasser anwesenden Feststoffe
mißt;
b) das Austragen von Agglomeraten aus der Agglomerationszone
derart steuert, daß in der Zone unverändert eine gewisse Menge an Agglomeraten anwesend ist;
c) das Bindemittel oder einen Teil desselben diskontinuierlich in einer gewissen Menge zuführt, die höchstens gleich der
maximalen Menge ist, welche durch die Agglomerate und die in der Agglomerationszone anwesenden Feststoffe' gebunden
werden kann, wobei die Zufuhr jedesmal zeitweilig erfolgt oder jedesmal zeitweilig erhöht wird, sobald das· Meßresultat
der Feststoffkonzentration einen vorgegebenen Wert überschreitet, worauf die Zufuhr wieder unterbrochen oder reduziert
wird, sobald diese gewisse Menge an Bindemittel zugefügt worden ist.
•4*112/1SS4
- \ - 1Α-36 407
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man die Bindemittelzufuhr derart bewirkt,
daß man kontinuierlich höchstens 90 $> der notwendigen Menge zuführt
und diese Menge wiederholt vorübergehend auf mindestens 120 und höchstens 2 000 # der erforderlichen Menge erhöht.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man die Bindemittelzufuhr derart durchführt
, daß man wiederholt vorübergehend mindestens 120 # und höchstens 2 000 # der erforderlichen Menge zuführt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge k e η η ζ e i c h net, daß man die ggf. zu verwendenden
anderen die Agglomeration fördernden Hilfssubstanzen gleichzeitig mit und im gleichen Verhältnis zu dem Bindemittel zuführt.
5· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
ge kenn ζ e ic hnet, daß man in der Agglomerationszone soviel Agglomerate zurückhält, daß diese 0,1 bis 40 $>
des Volumens der Agglomerationszone einnehmen.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch g e k e η η zeichnet,
daß man das Abziehen von Agglomeraten aus der Agglomerationszone kontinuierlich durch Abziehen von Wasser
aus der Agglomerationszone durch eine Verengung in dieser Zone bewirkt. .
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß man das Abziehen von Agglomeraten
aus der Agglomerationszone diskontinuierlich durchführte
- 3 5 S X
ORIGINAL INSPEGTED
1Α-36 407
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß man das Abziehen über eine kurze Zeit
während der vorübergehenden Zufuhr an Bindemittel durchführt.
9· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß man die Konzentrationsmessung
der Peststoffe in einem Wasserstrom durchführt, der aus der Agglomerationszone vor deren Ende abgezogen ist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß man die Messung der Konzentration
an Peststoffen in einem Wasserstrom durchführt, der vorher vollkommen von Agglomeraten befreit wurde.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß man den die Agglomerationszone verlassenden Wasserstrom so lange im Kreislauf/4_eitet, als
das Resultat der Messung der Feststoffkonzentration einen vorbestimmten Wert übersteigt.
12. Verfahren zum Entzug von suspendiertem Ruß aus Wasser mittels eines Kohlenwasserstofföles als Bindemittel gemäß einem
der Ansprüche 1 bis 11.
13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 in Form eines mit einem oder mehreren
Rührwerken ausgestatteten Gefäßes, das einen Einlaß (4) für die Suspension, einen Einlaß (5) für die Hilfssubstanzen, einen
Auslaß (7) für Wasser und einen Auslaß (10) für die gebildeten Agglomerate aufweist, gekennzeichnet durch
909882/1554
— ■%.« 1A-36 407
a) einen Analysator (12) für die Konzentration des oder der
zu agglomerierenden und im aus der Agglomerationszone
stammenden Wasser anwesenden Feststoffe;
b) ein Ventil oder eine Verengung (6) in der Abführung der
gebildeten Agglomerate;
c) ein Element (15) zur Einstellung der vorübergehenden Zufuhr bzwe des vorübergehenden Anstieges in der Zufuhr an Hilfssubstanzen
gemäß der Anweisungen des Analysatorso
14· Vorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet
durch einen automatischen Regelkreis, umfassend den Analysator (12), der mit einem Begier (13) verbunden ist,
dessen Auslaß an das Element (15) zur Einstellung der Zufuhr an Hilfssubstanzen angeschlossen ist, welch letzteres außerdem
mit einer Komponente (14) versehen ist, die einen einstellbaren Mechanismus zur zeitlichen Beschränkung der vorüberge-'
henden Zufuhr bzw« der vorübergehenden Zufuhrsteigerung an
Hilfssubstanzen aufweist0
15· Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, gekennzeichnet durch einen Separator (8, 9» 10) in dem zum
Analysator führenden Wasserstrom zum Abtrennen von Agglömereten oder deren Bruchstücken, so daß ein Wasserstrom erhalten
wird, der praktisch nur suspendierte Feststoffe enthält·
16· Vorrichtung nach Anspruch T3ι 14 oder 15» gekennzeichnet durch ein zur Zurückhaltung der
Agglomerate geeignetes Filter (8)ein weites Sammelrohr (17) für das aus dem Filter kommende Wasser, das an seinem unteren
Ende mit einer mit dem ""Analysator verbundenen Auslaßöffnung (18) versehen ist und außerdem ein Seitenrohr (20) mit Siphonwirkung aufweist, das etwa im Mittelteil des Sammelrohres
(17) angeordnet ist und dessen Auslaßöffnung weiter ist als die öffnung (18) am unteren Ende des Sammelrohres (17)ο
909882/155A
0BK5INAL INSPECTED
L e e r s e
i t e
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