DE2918820C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum innigen Vermischen schütt- und/oder fließfähiger Stoffe, beispielsweise Abfallstoffe wie Schlamm und Sonderabfallstoffen wie ölhaltige Schlämme, mit auf diese Stoffe einwirkende Reaktanten.

Zum Behandeln und gegebenenfalls erneuten Nutzbar­ machen von schütt- und/oder fließfähigen Abfallstoffen ist es unter Umständen erforderlich, eine chemische Reaktion mit Hilfe eines hierzu geeigneten Reaktions­ mittels auszulösen. Um bei möglichst geringem Verbrauch von Reaktionsmittel eine optimale Wirkung zu erreichen, ist es wichtig, daß das Reaktionsgemisch in möglichst gleichmäßiger Verteilung auf die zu behandelnden Stoffe einwirken kann.

Die DE-OS 25 33 789 gibt an, daß zum optimalen Er­ zeugen pulverförmiger Zubereitungen aus ölhaltigen oder sonstigen Abfallstoffen diese Stoffe oder Stoffge­ mische sehr schnell mit Reaktionsmittel vermischt werden sollten, damit die Vorverteilgeschwindigkeit höher als die Reaktionsgeschwindigkeit ist und die Reaktion dementsprechend erst eingesetzt, wenn eine mög­ lichst gleichförmige Verteilung des Reaktionsmittels in den zu behandelnden Stoffen oder Stoffgemischen erzielt wurde. Wie dieses Ziel praktisch erreicht werden soll, insbesondere wenn die Reaktion zwischen Reaktionsmittel und aufzubereitenden Stoffen ohne grö­ ßere Zeitverzögerung einsetzt, ist dem bekannten Stand der Technik nicht zu entnehmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich­ tung zum innigen Vermischen schütt- und/oder fließfähiger Stoffe wie Abfallstoffe mit auf diese einwirkende Reaktanten zu schaffen, die gewährlei­ stet, daß auch bei schnell reagierenden Reaktionsmit­ teln die Reaktion erst einsetzt, wenn das Reaktions­ mittel in den aufzubereitenden Stoffen gleichmäßig verteilt worden ist.

Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gelöst, die einen ringbildenden Vorverteilungsmischer mit getrennter Zugabe für die Reaktanten und die Schütt- und/oder fließfähigen Stoffe und an das Auslaßende des Vorverteilungsmischers ange­ schlossen einen Reaktor für das ausreagierende Gemisch mit langsamer laufendem Rühr-, Misch- oder Homogeni­ sierwerk aufweist. Erfindungsgemäß werden die zu behandelnden Stoffe in einem Vorverteilungsmischer schnell und intensiv mit den Reaktanten vermischt, be­ vor die Reaktion frühestens beim Überführen vom Vor­ verteilungsmischer in den Reaktor beginnt und im Reak­ tor fortgesetzt und beendet wird. Da das aus Abfall­ stoffen und/oder nicht Abfallstoffen und Reaktanten gebildete Gemisch auch noch während der Reaktionszeit bewegt wird, teilweise beim Überführen in den Reaktor und insbesondere im Reaktor durch dessen Rühr-, Misch- oder Homogenisierwerk, er­ gibt sich nicht nur eine gleichförmige, sondern auch eine kurzfristig ablaufende Reaktion. Dabei kann an das Aus­ laßende des Reaktors eine Kühlstrecke wie ein Kühl­ mischer oder eine Kühlschnecke angeschlossen sein, weil das Reaktionsgemisch durch die Reaktion eine erhöhte Temperatur erhielt und vor der Weiterverwen­ dung oder der Weiterverarbeitung auf normale Tempera­ tur gebracht werden soll.

Beispielsweise ist der Vorverteilungsmischer über ein Fallrohr oder einen Fallschacht mit dem Reaktor ver­ bunden. Durch dieses Fallrohr bzw. den Fallschacht stürzt das Gemisch aufgelockert in den Reaktor, so daß die Reaktion schon unter optimalen Bedingungen be­ ginnt, insbesondere wenn das Fallrohr zum Reaktor erweitert ist.

Gemäß einer praktischen Ausführungsform der Erfindung ist der Vorverteilungsmischer an seinem vorderen Ende mit einer Aufgabe für die Reaktanten und zwischen seinen beiden Enden mit einer Aufgabe für die zu be­ handelnden Stoffe versehen. Die Reaktanten werden also zuerst in den Vorverteilungsmischer eingegeben, bei­ spielsweise durch einen Fallstutzen mit vorgeschalte­ ter Dosiereinrichtung und Vorratsbehälter, so daß die Zugabe in dosierten und steuerbaren Mengen erfolgt. Die Aufgabe für die zu behandelnden Stoffe weist zweck­ mäßig ein oder mehrere durch die Wand des Mischer­ behälters führende Röhrchen auf, die mit einer eine Pumpe enthaltenden Zufuhrleitung verbunden sind. Somit kann man auch die zu behandelnden pumpfähigen flüssigen bis pastösen Stoffe dosiert in den im Vorverteilungs­ mischer aus den Reaktanten gebildeten Materialring eingeben. Die Röhrchen können dabei mehr oder weniger tief in den Mischerbehälter hineinragen, um die zu behandelnden Stoffe je nach Wunsch in den aus den Reaktanten gebildeten Materialring und/oder in den freien Inneraum des Mischerbehälters einleiten zu können. Dabei ist es vielfach zweckmäßig, beispiels­ weise beim Behandeln ölhaltiger Schlämme, die Auf­ gabe für die zu behandelnden Stoffe und/oder den Vor­ verteilungsmischer mit einer Heizeinrichtung wie einer Wandbeheizung zu versehen, damit diese Stoffe vorgewärmt zugegeben werden können und die für die Reaktionsaus­ lösung notwendige Zündtemperatur von beispielsweise zwischen 330 und 670 K, vorzugsweise 370 und 670 K, erreicht wird.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung enthält der Vorverteilungsmischer ein allein in Richtung zu seinem Auslaßende förderndes Mischwerk und vorzugsweise ein Mischwerk, das abwechselnd zum Auslaßende fördernde und stabförmige Mischwerkzeuge aufweist. Mit einem derartigen Mischwerk wird der zunächst nur aus Reaktan­ ten und dann aus Reaktanten und zu behandelnden Stof­ fen bestehende Materialring besonders intensiv gerührt und zerteilt. Die beispielsweise schaufelförmig ausge­ bildeten, zum Auslaßende des Vorverteilungsmischers fördernden Mischwerkzeuge beschleunigen die Förderung zum Auslaßende. Die stabförmigen Mischwerkzeuge können auch eine zum Auslaßende des Vorverteilungsmischers fördernde Komponente liefern.

Das Volumenverhältnis zwischen Vorverteilungsmischer und Reaktor kann 1 : 40 bis 1 : 50 betragen.

Im in den Reaktor führenden Fallrohr oder Auslaufschacht hat das aus zu behandelnden Stoffen und Reaktanten ge­ bildete Gemisch schließen die zum Auslösen der Reak­ tion erforderliche "Zündtemperatur" erreicht und fällt aus dem verhältnismäßig kleinvolumigen Vorverteilungs­ mischer in den verhältnismäßig großvolumigen Reaktor.

In diesem sehr großen Reaktor, der ebenso wie der ver­ hältnismäßig kleine Vorverteilungsmischer kontinuier­ lich arbeitet, nehmen die Temperatur, die Viskosität und das Volumen des ausreagierenden Gemisches zunächst zu. Die Temperatur steigt auf einen Höchstwert an und sinkt dann ab, was als Anzeichen für das Ende der Reaktion zu werten ist. Der "Temperatursattel" liegt im vorderen bis mittleren Bereich des Reaktors. In diesem Bereich kann sich aufgrund der Reaktion eine starke Brüden- und Gasentwicklung ergeben, die nach Überschreiten der höchsten Temperatur aufhört. Die maximale Volumenzunahme kann ca. 500% betragen. Die höchste bisher festgestellte Temperatur liegt beim Aufbereiten ölhaltiger Schlämme beispielsweise bei 410 K.

Für die Abfuhr der im Reaktor freigesetzten Gase, Dämpfe, Brüden und sonstigen flüchtigen Substanzen ist der Reaktor zweckmäßig mit einer Abfuhr versehen, die einen Abgasstutzen mit nachgeschaltetem Filter, Wäscher oder Kondensator aufweisen kann.

Im Reaktor kann der Temperaturverlauf überwacht und beeinflußt werden, beispielsweise mit Hilfe mehrerer über seine Länge verteilt angeordneten Temperatur­ fühlern, wobei man die Temperaturfühler zum Steuern mit der Dosiereinrichtung für die Reaktanten koppelt. Eine entsprechende Regelung der Zufuhr der zu behandelnden Stoffe und/oder der Temperatur derselben ist in ähnlicher Weise denkbar. Eine zweite Möglichkeit der Beeinflussung durch Temperatursteuerung ist eine Be­ heizung oder Kühlung durch einen Doppelmantel des Vorverteilungsmischers und/oder der Zufuhrrohre od. dgl.

Nach noch einem weiteren Merkmal der Erfindung sind im Reaktor wenigstens im vorderen und unteren Bereich desselben an seiner Innenwand schnell laufende Zer­ kleinerungswerkzeuge vorgesehen, welche ein intensives Zerkleinern und Durchmischen des ausreagierenden Ge­ misches bewirken. Dadurch wird sichergestellt, daß die Reaktion im vorderen Bereich des Reaktors abge­ schlossen wird und praktisch keine Nachreaktion mehr stattfindet, wenn das Gemisch den Reaktor verlassen hat.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann man wahlweise in den im Reaktor ablaufenden Reaktions­ prozeß laufend festes und/oder flüssiges Material ein­ leiten.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist man in der Lage, innerhalb verhältnismäßig kurzer Zeit und auf eng begrenztem Raum Stoffe, beispielsweise Abfall­ stoffe wie Schlamm und Sonderabfallstoffe wie ölhal­ tige Schlämme, wirksam derart zu behandeln, daß sie für neue Zwecke verwendet werden können, beispiels­ weise als Baumaterialien, Düngemittel und dergleichen. Die bei der Reaktion freigesetzten Gase lassen sich ebenfalls rückgewinnen, so daß die Erfindung einen bedeutenden Beitrag für das Recycling von Abfallstoffen aller Art liefert.

Die eingangs genannte Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Gattung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruches 1 auch dann gelöst, wenn lediglich ein zu behandeln­ der Stoff mit einen auf diesen Stoff einwirkenden Reaktanten innig zu vermischen ist, wobei es unerheblich ist, ob es sich bei dem oder den zu vermischenden bzw. zu behandelnden Stoffen um Abfallstoffe oder um Nichtabfallstoffe handelt. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ebenso wird die Aufgabe mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Gattung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Patentan­ spruches 1 auch dann gelöst, wenn es sich bei dem oder den, mit dem oder den Reaktanten innig zu vermischenden Stoffen bzw. zu behandelnden Stoffen ausschließlich um schüttfähige Stoffe handelt, wobei es keine Rolle spielt, ob sich hierbei um Abfall oder Nichtabfallstoffe handelt.

Als Beispiel seien hier als zu vermischende Stoffe zwei schüttfähige Feststoffe genannt, wie z. B. eine organische Verbindung mit einem Salz (Harnstoff und Soda).

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 eine Gesamtansicht der Vorrichtung,

Fig. 2 einen schematischen Teillängsschnitt durch den Ringmischer und

Fig. 3 einen schematischen Teillängsschnitt durch den langsam laufenderen Nachmischer.

Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung weist zur Vorverteilung der zu behandelnden Stoffe mit den Reaktanten einen verhältnismäßig kleinvolumigen, schnell laufenden Ringmischer 1 mit einem Aufgabe­ stutzen 2 am vorderen und einem Auslaufstutzen 3 am hinteren Ende und zum Ausreagieren des vorverteilten Gemisches eines verhältnismäßig langsam laufenden, großvolumigen Mischer als Reaktor 4 mit einem Auf­ gabeschacht 5 am vorderen und einem Austragschacht 6 am hinteren Ende auf. Dieser Austragschacht 6 mündet in eine etwa horizontal verlaufende Kühlschnecke 7, welche zur Abfuhr des im Reaktor 4 ausreagierten Gemisches dient. Sowohl der Ringmischer 1 als auch der Reaktor 4 können jeweils mit einem Doppelmantel zum Durchleiten von Heiz- oder Kühlmedium versehen sein. Lediglich der Doppelmantel 14 a des Ringmischers 1 ist in Fig. 2 zu erkennen.

Ringmischer 1 und Reaktor 4 sind in einem Traggerüst 8 derart angeordnet, daß sich der Ringmischer 7 über dem Reaktor 4 befindet und sein Auslaufstutzen 3 mit einer kegelförmigen Erweiterung 9 an den Aufgabestutzen 5 des Reaktors 4 angeschlossen ist.

Dem Abgabestutzen 2 des Ringmischers 1 ist eine Präzisions-Dosiereinrichtung 10 mit Aufgabebunker 11 vorgeschaltet. Diese Dosiereinrichtung 10 ist mit einem Antrieb 12 versehen, der von am Reaktor 6 ange­ brachten Temperaturfühlern 13 entsprechend dem Tempe­ raturverlauf im Reaktor geregelt werden kann, um die Menge der aus dem Aufgabebunker 11 in den Ringmischer 1 eingeleiteten Reaktanten entsprechend dem Reaktions­ verlauf, der am Temperaturverlauf im Reaktor festge­ stellt werden kann, steuern zu können.

Im zylindrischen Behälter 14 des Ringmischers 1 ist eine Welle 15 drehbar gelagert, die über ein außer­ halb liegendes Getriebe 16 von einem Antriebsmotor 17 anzutreiben ist. Auf der Welle 15 sind abwechselnd stabförmige Mischwerkzeuge 18 und einseitig zum Aus­ laßende des Behälters 14 bzw. dem dort befindlichen Auslaufstutzen 3 fördernde Schaufelwerkzeuge 19 ange­ ordnet, welche das im Behälter 14 befindliche Gut intensiv zerteilen und sehr schnell in den Auslauf­ stutzen 3 fördern. Zwischen den beiden Enden des Be­ hälters 14 mündet in denselben eine Zufuhrleitung 20 für zu behandelnde Stoffe wie zu behandelnde schütt­ fähige und/oder flüssige Abfallstoffe. Die Zufuhrlei­ tung 20 enthält eine Pumpe 21 zum Fördern der Stoffe. Ein Röhrchen 22 ragt in den Behälter 14, so daß die zu behandelnden Stoffe wahlweise in den an der Wand des Behälters aus den aufgegebenen Reaktanten gebil­ deten Materialring oder den Innenraum des Behälters 14 eingegeben werden.

Wie Fig. 3 zeigt, weist der Reaktor 4 ebenfalls einen zylindrischen Behälter 23 mit koaxial darin gelagerter Welle 24 auf, die an den Antriebsmotor 17 angekoppelt ist. Die Welle 24 trägt eine Mehrzahl pflugscharar­ tiger Mischwerkzeuge 25, welche das in den Behälter 23 des Reaktors 4 durch den Aufgabestutzen 5 gelangende Gut intensiv durchmischt und zum Austragschacht 6 fördert. Dadurch wird die Reaktion zwischen zu behandelnden Stoffen und Reaktanten so schnell wie mög­ lich beendet, so daß das Gemisch vollkommen ausreagiert ist, wenn es in den Austragschacht 6 und die daran angeschlossene Kühlschnecke gelangt. Der Behälter 23 ist mit einem weiteren Aufgabestutzen 26 versehen, durch den man in den ablaufenden Reaktionsprozeß laufend festes oder flüssiges Material zuführen kann.

Auf der Oberseite des Behälters 23 ist ein Stutzen 27 zum Abführen von bei der Reaktion entwickelten Gasen, Dämpfen, Brüden und sonstigen flüchtigen Substanzen vorgesehen, an den sich eine Kaskade 28, ein Filter 29 , ein Filter 30 und ein Gaswäscher 31 anschließen, um bei der Reaktion freigesetzte Gase zu reinigen, damit sie einer erneuten Verwendung zugeführt werden können.

Im unteren Bereich des Behälters 23 sind Zerkleine­ rungswerkzeuge 32 mit einem oder mehreren messerar­ tigen Zerkleinerungswerkzeugen angeordnet, welche auf das Gemisch beim Ausreagieren einwirken, um die Reaktion verzögernde Zusammenballungen des Reaktions­ gutes zu verhindern.

Claims (16)

1. Vorrichtung zum innigen Vermischen schütt- und/oder fließ­ fähiger Stoffe, beispielsweise Abfallstoffe wie Schlamm und Sonderabfallstoffe wie ölhaltige Schlämme, mit auf diese Stoffe einwirkenden Reaktanten, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie einen verhältnismäßig kleinvolumigen, kontinuierlich arbeitenden, ringbildenden Vorverteilungs­ mischer (1) mit schnell laufendem Mischwerk und getrennter Zugabe (2, 20) für die Reaktanten und die Stoffe und an das Auslaßende (3) des Vorverteilungsmischer angeschlossen einen kontinuierlich arbeitenden, verhältnismäßig großvolumigen Reaktor (4) für das ausreagierende Gemisch mit eingebautem langsamer laufenden Rühr-, Misch- oder Homogenisierwerk aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an das Auslaßende (6) des Reaktors (4) eine Kühlstrecke wie ein Kühlmischer oder eine Kühlschnecke (7) angeschlossen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorverteilungsmischer (1) über ein Falltor (3, 5, 9) mit dem Reaktor (4) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Falltor (3, 5, 9) zum Reaktor (4) erweitert ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorverteilungsmischer (1) an seinem vorderen Ende eine Aufgabe (2) für die Reaktanten und zwischen seinen beiden Enden eine Aufgabe (20, 22) für die zu behandelnden Stoffe aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufgabe für die Reaktanten einen Fallstutzen (2) mit vorgeschalteter Dosiereinrichtung (10) und Vorratsbehälter (11) aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufgabe für die zu behandelnden Stoffe eine oder mehrere durch die Wand (14) des Vorverteilungs­ mischers (1) führende Röhrchen (22) aufweist, die mit einer eine Pumpe (21) enthaltenden Zufuhrlei­ tung (20) verbunden sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Aufgabe (20, 21, 22) für die zu behandelnden Stoffe und/oder der Vor­ verteilungsmischer (1) und/oder der Reaktor (4) mit einer Heizeinrichtung wie einer Mantelheizung (14) versehen ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß der Vorverteilungsmischer (1) ein allein in Richtung zu seinem Auslaßende (3) förderndes Mischwerk (15, 18, 19) enthält.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischwerk abwechselnd zum Auslaßende (3) fördernde schaufelförmige, stiefelförmige und/oder stabförmige Mischwerkzeuge (19 und 18) aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor (4) mit einer Abfuhr (27) für Gase, Dämpfe, Brüden und sonstige flüchtige Substanzen versehen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfuhr einen Abgasstutzen (27) mit Kaskade (28) und nachgeschaltetem Filter (29), Kondensator (30) und Gaswäscher (31) aufweist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor (4) mit mehreren über seine Länge verteilten Temperaturfühlern (13) versehen ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Temperaturfühler (13) zum Steuern der Dosiereinrichtung (10) für die Reaktan­ ten mit dieser gekoppelt sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor (4) wenig­ stens im vorderen Teil an seiner Innenwand im unteren Bereich schnell laufende Zerkleinerungs­ werkzeuge (32) enthält.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor (4) mit einer gesonderten Zufuhreinrichtung (26) für zusätzliches festes und/oder flüssiges Material versehen ist.