DE2624936A1 - Einrichtung zum regelbaren abzug einer oder mehrerer phasen - Google Patents
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Description
GESELLSCHAFT ZUR WIEDERAUFARBETTUNG Leopoldshafen ,den 7.6.1977
VON KERNBRENNSTOFFEN M.B.H. PLA 7C31 Ga/ko
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum regelbaren Abzug einer oder mehrerer Phasen aus einem flüssig-flüssig Extraktor
zur Behandlung von organischen Lösungsmittelabfallen aus radioaktiven
Anlagen mit einem Absetzteil für die verschiedenen
leichten und schweren Phasen.
Der Abzug der schweren Flüssigkeitsphase aus flüssig-flüssig
Extraktoren erfolgte bisher in radioaktiven Anlagenbereichen über pneumatische Syphonsysteme, da die Anwendung von Schwimmeroder
liegelventilen wegen der Störanfälligkeit ausgeschlossen war.
Nachteilig bei den Syphonsysteiuen ist es, daß sie bei geringen
Durchsätzen mit Feststoffverunreinigungen zu Verstopfungen
neigen. Bei Systemen mit mehr als zwei Phasen sind Syphonsysteme außerdem nicht mehr zuverlässig zu betreiben.
Bekannt ist auch der Abzug einer Phase aus einem Settler (Treybal, Liquid Extraction (1963) Seite 455 und
Reactor Handbook, Vol. II (1961) Seite 581),
bei dem ein überlauf benutzt wird und der Transport der übergelaufenen
Phase mittels eingeströmter
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Luft erfolgt. Bei dieser Anlage wird lediglich, die leichte, obenschwimmende
Phase abgezogen und es erfolgt keine Regelung der Phasengrenze zwischen den zwei Phasen (z.B. der leichteren und
schwereren).
Die Aufgabe der Erfindung besteht nunmehr darin, eine Einrichtung zu finden, bei der eine Selbstregelung der Phasengrenze mit
Proportionalcharakteristik zwischen der leichten und der (oder den) schweren Phase (n) erfolgen kann und die insbesondere für
den Einsatz im Phosphorsäureadduktverfahren für die Behandlung von organischen Lösungsmittelabfällen aus Wiederaufarbeitungsanlagen
geeignet ist.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß an einer Wandung des Absetzteiles ein Abzugstrichter angeordnet
ist, der in ein Steigrohr mündet, daß das Steigrohr bis zur Höhe einer der oder der leichten Phase hochgezogen ist, und
daß an das Steigrohr eine Luftzuführung angeschlossen ist.
In einer Weiterführung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Boden des Absetzteiles gegenüber der Horizontalen geneigt
ist und einen ansteigenden Teil des Abzugstrichters bildet, und daß am Ende des ansteigenden Teiles das Steigrohr befestigt ist.
Eine weitere Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, daß der Abzugstrichter am Absetzteil in der Höhe der abzuziehenden Phase oder am Boden des Absetzteiles
nach unten verlaufend befestigt ist.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Luft durch die Luftzuführung in das Steigrohr mittels eines Durchflußmessers
regelbar ist.
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Ausführungsformen der Erfindung sehen vor, daß am Boden des
Absetzteiles vor dem Abzugstrichter ein oder mehrere gestaffelte Wehre angebracht sind und daß um das offene überlaufende des
Steigrohres ein Auffanggefäß angeordnet ist, an welchem eine Abluft- und eine Ablaufleitung angebracht sind.
Die besonderen Vorteile der erfindungsgemäßen Einrichtung sind
darin zu sehen, daß ein gemeinsamer Abzug von einer oder mehreren schweren Phasen aus einem Mischabsetzer, ohne daß Verstopfungsgefahr durch Peststoffniederschläge (Crud) besteht, ermöglicht
wird. Der einfache Aufbau mit einfacher und störungsfreier Trennschichtregelung mit Proportionalcharakteristik (Selbststabilisierung)
sowie der gemeinsame Abzug von mehreren.schweren Phasen wie z.B. bei der Adduktbildung im Phosphorsäureadduktverfahren
und die geringe Verstopfungsgefahr des Auslaufs durch
Feststoffteilchen oder Trennschichtniederschläge bilden weitere erhebliche Vorteile der erfindungsgemäßen Einrichtung gegenüber
den bekannten Anlagen.
Die Erfindung wird im folgenden mittels eines Ausführungsbeispiels
anhand der Figur näher erläutert.
Die Einrichtung besteht aus einem Pot-Mischabsetzer 1, welcher
über ein Lochblech 2 in praktisch zwei Teile aufgeteilt wird. Im ' linken Teil 3 ist ein Rührer mit Statorgehäuse 4 und einer Rück- .
führung 5 der organischen Phase am Deckel 6 gelagert. In den Teilraum
3 führen die Zuführungen 7 für das TBP/Dodecan-Gemisch, die Zuführung
8 für Η,ΡΟκ, ein Dekontaminationsanschluß 9 und eine Entleerungs-'
leitung"10. Der Dekontaminationsanschluß 9 teilt sich in zwei
Teilleitungen 11 und 12 auf, wobei die Teilleitung-.l^ in den Raum ·
3 hineinragt und die Teilleitung 12 bis zu einem Abzugstrichter · 13 führt. ·
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In dem Mischabsetzer 1 befinden sich leichtere und schwerere Phasen, wobei die leichteste Phase die oberste Stelle einnimmt.
Der Boden 14 des zweiten Teils 15 des Mischabsetzers 1 ist gegenüber
der Horizontalen nach oben hin abgeschrägt. Der Boden mündet in ein Bodenteil 33 des Abzugstrichters 13, welcher an
dem Seitenteil 16 befestigt ist. Vor der Trichteröffnung 17
sind Wehre 18 zum Zurückstauen der Mischphase angeordnet. Die leichteste, d.h. am höchsten oben liegende Phase (Dodecan) kann
über einen Ablauf 19, welche im Teil 15 eine Trichteröffnung 20 aufweist, ablaufen.
Der Abzugstrichter.13 mündet in ein senkrechtes Steigrohr 21, welches
bis mindestens auf die Höhe des Überlaufwehres 20 über den
Durchflußmesser 22 und die Zuführungsleitung 23 Luft eingeperlt. Die Luft bewirkt abhängig von der Luftmenge und dem hydraulischen
Vordruck (Druck der einzelnen Phasen in dem Mischabsetzer 1) eine Flüssigkeitsförderung. Der Grad der Untertauchung (Anteil des
Flüssigkeitsstandes im Steigrohr 21 oberhalb der Luftzuführung 23 ohne Lufteinperlung im Verhältnis zur Förderhöhe oberhalb der
Luftzuführung) beträgt ca. 80 bis 90 % und setzt sich aus dem manometrischen Druck der Gesamtflüssigkeit im Mischabsetzer 1 zusammen.
An der Deckplatte 27 des Auffanggefäßes 25 ist eine Abluftleitung 28 und an der Grundplatte 24 eine Ablaufleitung 29 für das
Addukt und ca. 12m H3PO4 zum Trenngefäß (nicht näher dargestellt)
befestigt.
Die Anordnung des Abzugstrichters 13 an der Seitenwandung 16 kann
auch an einer beliebigen anderen Stelle erfolgen, je nach dem an welcher Stelle die eine oder die andere.bzw. mehrere. Phasen abgeführt
werden sollen. Es ist auch möglich,in einem Zweiphasensystem den Abzugstrichter 13 vom Boden 14 ausgehend nach unten weisend
auszubilden. Die konische Ausbildung des Abzugstrichters 13 (sie kann auch kegelförmig sein) sorgt für eine zusätzliche Phasentrennung.
Die gestaffelten Wehre 18 vor dem Abzugstrichter 13 sorgen
für eine Beruhigung und eine weitere Abtrennung an leichter Phase im Abzugstrichter 13 selbst.
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Die Selbstregelung der Phasengrenze mit Proportionalcharakteristik
zwischen der leichten und der schweren Phase (z.B. Phase 30 und 31) beruht auf folgendem Prinzip:
Steigt z.B. durch Vergrößerung der Einspeisung der schweren Phase (konzentrierte Phosphorsäure) die Phasentrennschicht, so erhöht
sich das Produkt aus Dichte χ Höhe und damit der hydrostatische Druck im Steigrohr 21. Bei konstanter Lufteinperlung durch das
Zuführrohr 23 wird daher so lange mehr schwere Phase in das Überlaufgefäß 25 gefördert bis die Lage der Phasentrennschicht konstant
bleibt.
Sinkt die Phasengrenze ab, so wird bei gleicher Einperlmenge weniger
schwere Phase abgezogen und die Phasengrenze stabilisiert sich auf einem niedrigeren Niveau.
Die Lufteinperlung vermindert außerdem die Verstopfungsgefahr, indem sie das Zusammenbacken von Schlamm oder Niederschlägen im
Abzugsrohr 29 verhindert. Desgleichen vermag die Einrichtung bei dem dargestellten Potmischabsetzer mit drei unterschiedlich
dichten Flüssigkeitsphasen die beiden schweren Phasen gemeinsam abzuziehen, wobei sich die zweite Phasengrenzschicht, welche sich
dann ausbildet, auf die Einlaufhöhe des Steigrohres 21 einstellt.
Die dargestellte Einrichtung mit den Abmessungen, Länge, Breite und Höhe von 900 χ 300 χ 600 mm wird im Phosphorsäureadduktverfahren
zur kontinuierlichen Adduktbildung mit konzentrierter Phosphorsäure
vorteilhaft eingesetzt. Im Absetzteil 1 trennt sich die Dodecanphase ab, während Phosphorsäure und Addukt z.T. viskose Emulsionen bilden.
Das Steigrohr 21, welches ca. 400 mm unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche 32 aus der Einrichtung herausgeführt wird, hat in 120 mm
Höhe den Luftanschluß für die Luftzuführleitung 23. Das Addukt
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2 6 2 Λ 9 3 6
3 3
(Dichte 1,1 bis 1,2 g/cm ) und Phosphorsäure 'Dichte 1,5 g/cm )
können ohne weiteres gemeinsam bei einer Einperlmenge von 20 bis 70 1 Luft pro Stunde abgezogen werden, wobei die Lage der Trennschicht
von der Luftmenge abhängt und nach Erreichen des Gleichgewichtes konstant bleibt.
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Claims (6)
- GESELLSCHAFT ZUR WIEDERAÜFARBEITUNG Leopoldshafen, den 2.06.1976 VON KERNBRENNSTOFFEN M.B.H. PLA 7631 Ga/szPatentansprüche :: 1.J Einrichtung zum regelbaren Abzug einer oder mehrerer Phasen s—' aus einem flüssig-flüssig Extraktor zur Behandlung von organischen Lösungsmittelabfällen aus radioaktiven Anlagen mit einem Absetzteil für die leichten und schweren Phasen, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Wandung (16) des Absetzteiles (1, 3, 15) ein Abzugstrichter (13) angeordnet ist, der in ein Steigrohr (21) mündet, daß das Steigrohr (21) bis zur Höhe der leichten Phase (30) hochgezogen ist, und daß an das Steigrohr (21) eine Luftzuführung (23) angeschlossen ist.
- 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (14) des Absetzteiles (15) gegenüber der Horizontalen geneigt ist und einen ansteigenden Teil (33) des Abzugstrichters (13) bildet, und daß am Ende des ansteigenden Teiles (33) das Steigrohr (21) befestigt ist.
- 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abzugstrichter (13) am Absetzteil (15) in der Höhe der abzuziehenden Phase oder am Boden (14) des Absetzteiles (15) nach unten verlaufend befestigt ist.
- 4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft durch die Luftzuführung (23) in das Steigrohr (21) mittels eines Druchflußmessers (22) regelbar, ist.
- 5. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß am Boden (14) des Absetzteiles (15) vor der Öffnung (17) des Abzugstrichters (13) ein oder mehrere gestaffelte Wehre (18) angebracht sind.7Ö9849/0SU
- 6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß um das offene Überlaufende (26) des Steigrohres (21) ein Auffanggefäß bzw. Airliftentgasungstopf (25) angeordnet ist, an welchem eine Abluft- und eine Ablaufleitung (28 und 29) angeordnet sind.
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