DE19757149A1 - Extraktionsvorrichtung für Schüttgüter und Böden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Extraktion von löslichen Bestandteilen aus Schüttgütern.

Eine der möglichen Anwendungen ist die Entfernung von uner­ wünschten Bestandteilen (Kontaminationen) aus Schüttgütern, dabei auch die Entfernung von Kontaminationen aus verunrei­ nigten Böden.

Die Anwendung von Extraktionsverfahren zur Entfernung von in einem Lösungsmittel löslichen Bestandteilen aus Schütt­ gütern ist eine der Grundoperationen der Verfahrenstechnik, insofern ist die Anwendung eines solchen Verfahrens dem Stand der Technik entsprechend.

Sowohl für allgemeine Extraktionsaufgaben als auch für die spezielle Aufgabe der Bodenreinigung wurden eine Reihe von Verfahren und auch verschiedenste Vorrichtungen vorgeschla­ gen.

Die ausführliche Beschreibung eines Verfahrens findet sich in US-PS 4 975 198 (Steiner, 1990). Eine Reihe von Behand­ lungsschritten und ihr Zusammenwirken wird überzeugend dar­ gestellt, für den eigentlichen Extraktionsschritt wird je­ doch ein technisch schwer zu verwirklichendes Verfahren mit mehrstufiger Extraktion und Zentrifugation beschrieben.

Als weitere Beispiele für Bodenreinigungsverfahren und Vor­ richtungen dazu sollen die Schriften DE-OS 41 32 512 (Roland, 1991), DE-OS 41 12 867 (Anmelder Dykerhoff & Widmann, 1991) und DE-OS 41 28 331 (Bosman u. a., 1991) angeführt werden. Die dort beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen gestat­ ten eine extraktive Behandlung, es handelt sich dabei je­ doch um Anlagen, bestehend aus mehreren miteinander ver­ schalteten Apparaten, in denen der Boden mechanisch bewegt wird und die damit insgesamt mit einem relativ hohen appa­ rativen Aufwand verbunden sind.

Eine einfachere, nämlich weitgehend hydraulische Bewegung des Bodens wurde in DE-PS 42 29 946 (Flakus u. a., 1992) vor­ geschlagen. Bei diesem Verfahren und der zugehörigen Vor­ richtung läuft die eigentliche Reinigung in einem Extraktor mit hydraulischer Förderung ab, nur die Abtrennung des Bo­ dens vom Lösungsmittel erfordert einen mechanischen Apparat (Bandfilter).

Bei dieser Vorrichtung tritt jedoch aus dem Extraktor lö­ sungsmittelfeuchter Feststoff aus, ebenso kann am Eingang des Extraktors lösungsmittelfeuchter Boden mit der Umgebung in Kontakt kommen.

Um die damit verbundenen Gefahren der Überschreitung von Emissionsgrenzen oder Bildung von entzündlichen Gemischen zu umgehen, muß der Boden unter Inertgasgegenspülung in den Extraktor eingefüllt werden und das verwendete Filter muß gekapselt sein.

Dies ist mit erhöhten Kosten verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einerseits eine hydraulische Förderung im Extraktor und aus dem Extraktor hinaus zu gewährleisten und andererseits das Lösungsmittel so im Extraktor einzuschließen, daß am Ein- und Austritt des Bodens auch ohne Inertgaseinsatz keine Lösungsmittel­ dämpfe austreten können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Extraktor zweistufig und mit hydraulischer Förderung ausge­ führt wird.

Dabei wird in der ersten Stufe die eigentliche Lösungsmit­ telextraktion ausgeführt, in der zweiten Stufe wird das Lö­ sungsmittel durch Waschwasser wieder ausgetragen. Dadurch stehen am Ein- und Ausgang des Extraktors nur wasserfeuch­ tes Material mit der Umgebung im Kontakt.

Die prinzipielle Konstruktion der Vorrichtung wird am nach­ folgenden Ausführungsbeispiel Fig. 1 erläutert:
Der Extraktor besteht aus senkrechten Abschnitten 1 bis 4, von denen Transportabschnitt 1 und Behandlungsabschnitt 2 der 1. Stufe durch den Abscheidebereich 5 und Transportab­ schnitt 3 und Behandlungsabschnitt 4 der 2. Stufe durch den Abscheidebereich 6 verbunden sind.

Das Schüttgut (oder der Boden) wird im zerkleinerten, je­ doch nicht getrocknetem Zustand in den Transportabschnitt 1 eingefüllt. Unter Wirkung der Schwerkraft bewegt es sich nach unten.

Die Konsistenz des Materials soll so sein, daß keine Dämpfe oder Flüssigkeiten der Bewegung entgegen nach oben dringen können. Bei Bedarf wird zur Füllung des Porenvolumens Was­ ser zugegeben.

Im Abscheidebereich 5 trennen sich überschüssige Flüssig­ keiten aus dem Material ab und werden über Leitung 7 abge­ zogen.

Das Material bewegt sich weiter in den Behandlungsabschnitt 2, in dem ihm aus dem unteren Apparateteil Lösungsmittel entgegenströmt. Dieses Lösungsmittel verdrängt das enthal­ tene Wasser und extrahiert löslichen Beimischungen. Es wird zusammen mit dem Wasser über die o. g. Leitung 7 abgezogen. Aus Behandlungsabschnitt 2 gelangt das Schüttgut in eine Kammer 8, in der es von einströmendem Lösungsmittel erfaßt kund über die Leitung 9 in den Abscheider 10 transportiert wird.

Im Abscheider 10 trennen sich Flüssigkeit und Feststoff. Die Flüssigkeit fließt über Leitung 11 zur Pumpe 12, von der sie wieder in Kammer 8 gedrückt wird.

Über Leitung 13 wird diesem Kreislauf soviel Lösungsmittel zudosiert, daß die über Leitung 7 abgezogenen Mengen kom­ pensiert werden.

Der Feststoff tritt in den Transportabschnitt 3 ein. Er be­ wegt sich über den Abscheider 6 in den Behandlungs­ abschnitt 4.

Während sich im Transportabschnitt 3 Feststoff und Lösungs­ mittel im Gleichstrom nach unten bewegen, fließt im Behand­ lungsabschnitt 4 aus dem unteren Apparateteil Wasser im Ge­ genstrom zum Feststoff nach oben und verdrängt dabei das enthaltene Lösungsmittel.

Lösungsmittel und Wasser trennen sich im Abscheider 6 vom Feststoff und werden über Leitung 14 abgezogen.

Aus Abschnitt 4 gelangt das Schüttgut in eine Kammer 15, in der es von einströmendem Wasser erfaßt und über die Leitung 16 in den Abscheider 17 transportiert wird.

Im Abscheider 17 trennen sich Flüssigkeit und Feststoff. Die Flüssigkeit fließt über Leitung 18 zur Pumpe 19, von der sie wieder in Kammer 15 gedrückt wird.

Über Leitung 20 wird diesem Kreislauf soviel Wasser zudo­ siert, daß die über Leitung 14 abgezogenen Mengen kompen­ siert werden.

Der wasserfeuchte Feststoff tritt über ein Ablaßrohr 21 in einen hier nicht dargestellten mechanischen Abscheider (Filter) ein.

Bei einer Darstellung des gesamten Apparates als black box entsprechend Fig. 2 ist zu erkennen, daß in diese black box nur 3 Leitungen hineinführen:

• - Eingangsrohr 1 mit der Zuführung von Feststoff und gege­ benenfalls von Zusatzwasser,
• - Leitung 13 mit Lösungsmittel und
• - Leitung 20 mit Wasser.

Ebenso führen nur 3 Leitungen hinaus:

• - Ablaßrohr 21 mit wasserfeuchtem behandeltem Feststoff,
• - Leitung 7 mit einem Gemisch von Lösungsmittel, Wasser und extrahierten Beimengungen (im Falle von Boden die Kontaminanten),
• - Leitung 14 mit einem Gemisch von Lösungsmittel und Wasser.

Die Weiterbehandlung von wasserfeuchtem Feststoff und die Aufbereitung der flüssigen Gemische ist nach dem Stand der Technik u. a. mit den Grundoperationen fest-flüssig-Trennung und Destillation möglich und kann damit in bekannter Weise aus­ geführt werden.

Entscheidend ist, daß in der Feststoffbehandlung nach dem Ablaßrohr 21 keine brennbaren Lösungsmitteldämpfe in den nachfolgenden Apparaten auftreten können.

In Abwandlung der dargestellten Ausführung sind Varianten möglich:
Die 3 Stufen Extraktion, Wasserwäsche und Feststoffauslaß sind vor allem aus Gründen einer niedrigen Bauhöhe und zum Erreichen eines modularen Aufbaus nebeneinander angeordnet und durch hydraulischen Feststofftransport miteinander ver­ bunden.

Wenn die Bauhöhe der umgebenden Gesamtanlage und die Art der Feststoffzuführung es zulassen, können die Abschnitte 1 bis 4 übereinandergesetzt und/oder der Feststoffauslaß ohne Zwischentransport direkt unter Abschnitt 4 gesetzt werden. Die Zwischenförderung mit Kammer 8, Abscheider 10, Leitung 11 und Pumpe 12 und /oder die Zwischenförderung mit Kammer 15, Abscheider 17, Leitungen 16 und 18 und Pumpe 19 entfal­ len dann. Eine dieser Ausführungen ist in Fig. 3 darge­ stellt.

Claims (3)

1. Vorrichtung zur Extraktion von löslichen Beimengungen aus Feststoffen, vorzugsweise von Kontaminanten aus verunreinig­ ten Böden, bestehend aus einem Extraktor mit Einrichtungen zum hydraulischen Transport des Feststoffes und mit Einrich­ tungen, die am Feststoffeingang und am Feststoffausgang den Austritt von Lösungsmitteln oder deren Dämpfe in gefahrdro­ henden Mengen verhindern, gekennzeichnet dadurch, daß die gewünschte Einschränkung von Lösungsmittelemissionen durch eine innere Verschaltung der einzelner Abschnitte des Extraktors in der Art erreicht wird, daß noch innerhalb des Extraktionsapparates in einer der ei­ gentlichen Extraktion nachgeordneten Stufe das Lösungsmittel wieder ausgewaschen wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die eigentliche Extraktionsstufe und die innerhalb des Ex­ traktors nachgeschaltete Waschstufe nebeneinander angeordnet und durch eine Leitung verbunden sind, durch die der Fest­ stoff mittels im Kreislauf geführter Flüssigkeit hydraulisch transportiert wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die eigentliche Extraktionsstufe und die innerhalb des Ex­ traktors nachgeschaltete Waschstufe übereinander angeordnet sind, und daß der Feststoff unter Wirkung der Schwerkraft von der Extraktions- in die Waschstufe übertritt.