DE2624936C3

DE2624936C3 - Einrichtung zum Abzug einer oder mehrerer Phasen

Info

Publication number: DE2624936C3
Application number: DE2624936A
Authority: DE
Inventors: Lorenz Dipl.-Phys. Dr. 7500 Karlsruhe Finsterwalder
Original assignee: Deutsche Gesellschaft fuer Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoffen mbH
Current assignee: Wiederaufarbeitungsanlage Karlsruhe Betriebsgesell
Priority date: 1976-06-03
Filing date: 1976-06-03
Publication date: 1979-12-13
Also published as: US4294702A; FR2353932A1; DE2624936B2; GB1564640A; FR2353932B1; DE2624936A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Abzug einer oder mehrerer Phasen aus einem Flüssig-Flüssig-Extraktor zur Behandlung von organischen Lösungsmittelabfällen aus radioaktiven Anlagen, wobei der Extraktor einen Mischabsetzer mit einer Mischkammer und eine Absetzkammer für die leichte und die schwereren Phasen aufweist.

Der Abzug der schweren Flüssigkeitsphase aus Flüssig-Flüssig-Extraktoren erfolgte bisher in radioaktiven Anlagenbereichen über pneumatische Syphonsysteme, da die Anwendung von Schwimmer- oder Regelventilen wegen der Störanfälligkeit ausgeschlossen war. Nachteilig bei den Syphonsystemen 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 Settlern (R. E. Tr e y b a 11 »Liquid Extraction«, 2. Auflage (1963) McGrawHill, New York, Seite 455 und Reactor Handbook, Bd. II, 2. Auflage (1961), Interscience Publishers, New York, Seite 581), wobei ein Überlauf benutzt wird und der Transport der übergelaufenen Phase mittels eingeströmter Luft erfolgt Bei beiden Anlagen wird lediglich die leichte, obenschwimmende Phase abgezogen und es erfolgt keine Regelung der Phasengrenze zwischen zwei Phasen, z. B. einer leichteren und einer schwereren Phase.

Weiterhin ist das Prinzip der Airlifts bekannt (Kerntechnik, 9. Jahrg. (1967), Heft 6, Seiten 238-242). Sie wurden jedoch nur zur Förderung kontinuierlich anfallender Mengen radioaktiver Flüssigkeiten oder zur

ι ο Dosierung von Prozeßströmen eingesetzt

Die Aufgabe der Erfindung besteht nunmehr darin, eine Einrichtung zu finden, bei der eine Selbstregelung der Phasengrenze mit Proportionalcharakteristik zwischen der leichten und mindestens einer schweren Phase erfolgen kann. Diese Einrichtung soll insbesondere für den Einsatz im Phosphorsäureadduktverfahren für die Behandlung von organischen Lösungsmittelabfällen aus Wiederaufarbeitungsanlagen geeignet sein.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß

darin, daß an einer Wand der Absetzkammer ein Abzugstrichter angesetzt ist, der in ein Steigrohr mündet daß das Steigrohr bis zur Höhe der leichten Phasen hochgezogen ist und daß an das Steigrohr eine Luftzuführungsleitung angeschlossen ist.

In einer Weiterführung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Boden der Absetzkammer gegenüber der Horizontalen geneigt ist und einen zum Steigrohr hin ansteigenden Teil des Abzugstrichters bildet
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemä-

J« ßen Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet daß der Abzugstrichter an der Absetzkammer in der Höhe der abzuziehenden Phase oder am Boden der Absetzkammer befestigt ist und bezüglich des Bodens nach unten weist.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß in der Luftzuführungsleitung ein Durchflußmesser angeordnet ist Ausführungsformen der Erfindung sehen vor, daß am Boden der Absetzkammer vor dem Abzugstrichter ein oder mehrere gestaffelte Wehre angebracht sind und daß um das offene Ende des Steigrohres ein Auffanggefäß angeordnet ist an dessen Deckplatte eine Abluftleitung und an dessen Grundplatte eine Ablaufleitung für die flüssigen Phasen 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 ermöglicht wird, ohne daß Verstopfungsgefahf durch Feststoffniederschläge be-

5< steht. Der einfache Aufbau mit einfacher und störungsfreier Trennschichtregelung mit selbststabilisierender Proportionalcharakteristik, sowie der gemeinsame Abzug von mehreren schweren Phasen wie z. B. bei der Adduktbildung im Phosphorsäurereadduktverfahren 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 Ausführungsbeispieles anhand der Figur näher erläutert Die Einrichtung besteht aus einem Pot-Mischabsetzer

1, welcher über ein Lochblech 2 in praktisch zwei Teile aufgeteilt wird. In der Mischkammer 3 ist ein Rührer mit

Statorgehäuse 4 und einer Rückführung 5 der

(i5 organischen Phase am Deckel 6 gelagert. In die Mischkammer 3 führen die Zuführungen 7 für das TBP/Dodecan-Gemisch, die Zuführung 8 für H₃PO₄, ein Dekontaminationsanschluß 9 und eine Entleerungslei-

tung 10. Der Dekontaminationsanschluß 9 teilt sich in zwei Teilleitungen Il und 12 auf, wobei die Teilleitung 11 in den Raum 3 hineinragt und die Teilleitung 12 bis zu einem Abzugstrichter 13 führt

In dem Mischabsetzer 1 befinden sich leichtere und schwerere Phasen, wobei die leichteste Phase die oberste Stelle einnimmt Der Boden 14 der Absetzkammer 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 wie z. B. Dodecan kann über einen Ablauf 19, welcher in der Absetzkammer 15 eine Trichteröffnung 20 aufweist, ablaufen.

Der Abzugstrichter 13 mündet in ein senkrechtes Steigrohr 21, welches bis mindestens auf die Höhe des Oberlaufwehres 20 reicht und in das über den Durchflußmesser 22 und die Zuführungsleitung 23 Luft eingeperlt wird Die Luft bewirkt abhängig von der Luftmenge und dem hydraulischen Vordruck, d. h. dem Druck der einzelnen Phasen in dem Mischabsetzer 1, eine Flüssigkeitsförderung. Der Grad der Untertauchung bzw. der Anteil des Flüssigkeitsstandes im r, Steigrohr 21 oberhalb der Luftzuführung 23, der sich ergäbe, wenn das Volumen der eingeperlten Luft abgezogen wäre, im Verhältnis zur Förderhöhe oberhalb der Luftzuführung, beträgt ca. 80 bis 90% und ergibt sich aus dem manometrischen Druck der Gesamtflüssigkeit im Mischabsetzer 1. An der Deckplatte 27 des Auffangsgefäßes 25 ist eine Abluftleitung 28 und an der Grundplatte 24 eine Ablaufleitung 29 befestigt über die das Addukt und ca. 12 molare Phosphorsäure zu einem nicht näher dargestellten v-, Trenngefäß geführt werden kann.

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 w werden sollen. Es ist auch möglich, in einem Zweiphasensystem den Abzugstrichter 13 vom Boden 14 ausgehend nach unten weisend auszubilden. Die konische oder kegelförmige Ausbildung des Abzugstrichters 13 sorgt für eine zusätzliche Phasentrennung. 4-, Die gestaffelten Wehre 18 vor dem Abzugstrichter 13 sorgen für eine Beruhigung und eine weitere Abtrennung an leichter Phase im Abzugstrichter 13 selbst

Die Selbstregelung der Phasengrenze mit Proportionalcharakteristik zwischen der leichten und der schweren Phase, z. B. der Phasen 30 und 31 beruht auf folgendem Prinzip:

Steigt z. B. durch Vergrößerung der Einspeisung der schweren Phase, z. B. 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 in die Gleichgewichtslage zurückgeführt ist

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, in dem 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 600 mm wird im Phosphorsäureadduktverfahren zur kontinuierlichen Adduktbildung mit konzentrierter Phosphorsäure vorteilhaft eingesetzt In der Absetzkammer 15 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 mit einer Dichte von 1,1 bis \2 g/cm³ und Phosphorsäure mit einer Dichte von 1,5 g/cm³ können ohne weiteres gemeinsam bei einer Einperlmenge von 20 bis 701 Luft pro Stunde abgezogen werden, wobei die Lage der Trennschicht von der Luftmenge abhängt und nach Erreichen des Gleichgewichtes konstant bleibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Abzug einer oder mehrerer Phasen aus einem Flüssig-FIüssig-Extraktor zur Behandlung von organischen Lösungsmittelabfällen aus radioaktiven Anlagen, wobei der Extraktor einen Mischabsetzer mit einer Mischkammer und eine Absetzkammer für die leichte und die schwereren Phasen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Wand (16) der Absetzkammer (15) ein Abzugstrichter (13) angesetzt 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 Luftzuführungsleitung (23) angeschlossen ist

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (14) der Absetzkammer (15) gegenüber der Horizontalen geneigt ist und einen zum Steigrohr (21) hin ansteigenden Teil (33) des Abzugstridriers (13) bildet.

3. Einrichtung nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abzugstrichter (13) an der Absetzkammer (15) in der Höhe der abzuziehenden Phase oder am Boden (14) der Absetzkammer (15) befestigt ist und bezüglich des Bodens (14) nach unten weist

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Luftzuführungsleitung (23) ein Durchflußmesser (22) angeordnet ist

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Boden (14) der Absetzkammer (15) vor der Öffnung (17) des Abzugstrichters (13) ein oder mehrere gestaffelte Wehre (18) angebracht sind.

6. Einrichtung nach einem dt. Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß um das offene Ende (26) des Steigrohres (21) ein Auffanggefäß (25) angeordnet ist an dessen Deckplatte (27) eine Abluftleitung (28) und an dessen Grundplatte (24) eine Ablaufleitung (29) für die flüssigen Phasen angebracht sind.