DE4111868A1 - Verfahren und einrichtung zur sanierung eines oelkontaminierten bodens - Google Patents
Verfahren und einrichtung zur sanierung eines oelkontaminierten bodensInfo
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D11/00—Solvent extraction
- B01D11/02—Solvent extraction of solids
- B01D11/0203—Solvent extraction of solids with a supercritical fluid
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Sanierung eines ölkontaminierten Bodens.
Ölbelastete Böden oder Erden entstehen zum Beispiel auf Bau
stellen, Tankstellen oder Parkplätzen, auf Industriegeländen,
an Gaswerken, durch Unfälle von Öltransportern, bei denen Erd
öl ins Erdreich eindringt und abgetragen werden muß, durch
Schiffsunfälle, bei denen ölkontaminierter Sand am Ufer an
fällt, und durch andere Umstände.
Bisher wurden solche Böden durch Verbrennung, durch Auswa
schung, durch Lösungsmittelextraktion oder nach der Flota
tionsmethode behandelt. Der Nachteil der letzten drei Metho
den ist der, daß das Öl nach der Bodenreinigung in der je
weiligen Reinigungssubstanz enthalten ist, wobei nunmehr wie
derum die Entsorgung dieser Reinigungssubstanz Probleme und
Kosten verursacht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und
eine Einrichtung anzugeben, mit denen der kontaminierte Boden
zu einem hohen Prozentsatz vom Öl gereinigt werden kann und
bei denen keine ölverunreinigten Reinigungssubstanzen anfallen.
Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß der Boden einem Gas bei einem ersten
Temperaturwert und einem ersten Druckwert ausgesetzt wird, bei
denen das Gas wie ein Lösungsmittel auf das Öl wirkt, so daß
das Gas mit dem Öl versetzt wird, und daß das mit dem Öl ver
setzte Gas anschließend auf einem zweiten Temperatur- und/oder
Druckwert überführt wird, bei dem das Öl aus dem Gas abge
schieden wird.
Die genannte Aufgabe wird bezüglich der Einrichtung erfin
dungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Reaktor vorgesehen ist,
in dem der Boden einem Gas bei einem ersten Temperaturwert
und einem ersten Druckwert ausgesetzt wird, bei welchen Wer
ten das Gas wie ein Lösungsmittel auf das Öl wirkt, und daß
dem Reaktor ein Behälter nachgeschaltet ist, in dem das mit
dem Öl versetzte Gas einen zweiten Temperatur- und/oder Druck
wert annimmt, bei denen das Öl aus dem Gas abgeschieden wird.
Bevorzugt wird hierbei nach der Methode der überkritischen
Gasextraktion vorgegangen. Dabei liegt der erste Temperatur
wert und/oder der erste Druckwert im überkritischen Bereich
des Gases, und der zweite Temperatur- und/oder Druckwert liegt
im unterkritischen Bereich des Gases. Besonders geeignet hier
für ist das Gas Propan (C3H8), das man unter einem Druck ober
halb von 45 bar, bevorzugt oberhalb von 100 bar, in Kontakt
mit dem zu reinigenden Boden bringt. Um einen guten Austrei
bungsgrad für das Öl zu erhalten, sollte dabei ein erster
Temperaturwert oberhalb von 100°C gewählt werden. Niedrigere
Temperaturen sind auch möglich. Bei Temperaturen über 100
erreicht man Umwandlungsgrade von bis zu 94%, das heißt der
kontaminierte Boden wird bis zu 94% vom Öl gereinigt. Bei
niedrigeren Drucken und niedrigeren Temperaturen ergeben sich
geringere Umwandlungsgrade. Versuche haben ergeben, daß vor
allem ein hoher Druck wichtig ist. Durch die hohe Löslichkeit
des Öles im Propan findet dann eine nahezu vollständige Ex
traktion aus dem Boden statt. Der somit gereinigte Boden kann
anschließend dem ursprünglichen Erdreich wieder zugeführt wer
den.
Bezüglich der Einrichtung ist noch folgendes anzumerken: Der
Reaktor kann so aufgebaut sein, daß der ölkontaminierte Boden
von dem Gas mit dem ersten Temperatur- und dem ersten Druckwert
durchströmt wird. Der Behälter kann eine Vorrichtung zum Ent
spannen des vom Reaktor kommenden, mit dem Öl versetzten Gases
enthalten. Dann wird das Gas, beispielsweise wieder Propan, als
Träger des Öles in den als Kondensationskammer wirkenden Behäl
ter entspannt. Hier kühlt das Gas ab, wodurch wieder eine voll
ständige Trennung des Öles vom Gas stattfindet. Insbesondere
bei Propan ist die Löslichkeit unter atmosphärischen Bedingun
gen sehr klein, so daß eine fast vollkommene Ölrückgewinnung
möglich ist.
Das ölfreie Gas kann sodann erneut durch Recycling zur weite
ren Sanierung benutzt werden. Der ölfreie Boden kann zurück
ins Erdreich gelangen, und das aufgefangene Öl kann verbrannt
oder auch aufgearbeitet werden. Verunreinigte Lösungsmittel
fallen nicht an.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in
den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von zwei Figuren näher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Einrichtung zur Gasextraktion von Öl aus einem öl
kontaminierten Boden in einer Laboranordnung und
Fig. 2 ein Druck-Temperatur-Diagramm, in dem die damit gewon
nenen Versuchsergebnisse eingetragen sind.
Die in Fig. 1 gezeigte Einrichtung zur Sanierung eines ölkon
taminierten Bodens 2, der als Probe vorliegt, beruht auf dem
Einsatz eines Gases G wie insbesondere Propan C3H8. Es hat
die Eigenschaft, wie ein Lösungsmittel für Öle zu wirken, so
bald man es in einem thermodynamischen Zustand bringt, der im
überkritischen Bereich liegt. Das heißt, das Propan erreicht
dabei Temperaturen T1 oberhalb von ca. 100°C und Drücke p1
oberhalb von ca. 45 bar. Besonders bevorzugte Einsatzbereiche,
bei denen eine hohe Umwandlungsrate oder Ölabscheidungsrate zu
verzeichnen ist, ergeben sich später aus Fig. 2.
Dieser Lösungsvorgang läßt sich wieder umkehren, wenn man die
Druck- und Temperaturverhältnisse derart verändert, daß die
Löslichkeit des Öles im Propangas klein wird. Findet dieser
Vorgang in einem gesonderten Abscheideraum statt, so kann man
dort das Öl vom Propan weitgehend trennen und letzteres erneut
durch Rezirkulation zur Extraktion einsetzen. Das Recycling-
Verfahren eröffnet Möglichkeiten, die Bodensanierung durch Gas
extraktion in kontinuierlich arbeitenden Anlagen zu betreiben.
Nach Fig. 1 wird das Gas G über einen Verdichter 4 und Venti
le 6, 8 in einen Reaktor 10 eingeleitet, in dem sich der zu
reinigende ölkontaminierte Boden 2 befindet. Dem Reaktor 10
ist über weitere Ventile 12, 14 ein Gaserhitzer 16 vorgeschal
tet, mit dem wahlweise das Gas G oder ein Inertgas I wie Stick
stoff N2, das über zusätzliche Ventile 18, 20 aus einer nicht
gezeigten Quelle zugeführt werden kann, erhitzt werden kann.
Das Inertgas I wird in einer Aufheizphase zur Erwärmung des
Reaktors 10 verwendet, um nicht dauernd mit dem vergleichswei
se teueren Gas G arbeiten zu müssen. Mit Hilfe des Verdichters
4 und des Gaserhitzers 16 wird das Gas G in dem Reaktor 10 auf
einen ersten Temperaturwert T1 und einen ersten Druckwert p1
eingestellt, die oberhalb von 100°C bzw. oberhalb von 45 bar,
bevorzugt oberhalb von 100 bar, liegen. Das Gas G strömt von
oben durch den den Boden 2. Dadurch wird im Reaktor 10 das Gas
G mit dem im Boden 2 enthaltenen Öl O versetzt. Nach einer
vorgegebenen Reaktionszeit wird das Gas-Öl-Gemisch G′ in einen
nachgeschalteten Behälter 22 geleitet. Hier nimmt das mit dem
Öl O versetzte Gas G′ einen zweiten Temperaturwert T2 und/oder
einen zweiten Druckwert p2 an, bei denen/dem das Öl O aus dem
Gas G′ abgeschieden wird. Dieser Vorgang kann relativ einfach
durch Entspannen erzielt werden. Der besagte zweite Temperatur
wert T2 und der besagte zweite Druckwert p2 liegen nennenswert
unter den entsprechenden ersten Werten T1 bzw. p1. Vorliegend
ist der Behälter 22 als Kondensationsbehälter ausgebildet, der
von einem weiteren Behälter 24, in dem sich Eiswasser 26 be
findet, gekühlt wird. Das nunmehr vom Öl O befreite Gas G wird
über weitere Ventile 28, 30 und eine Gasuhr 32 abgeleitet. Das
Gas G steht nunmehr für eine weitere Verwendung als Adsorptions
mittel zur Verfügung.
In Fig. 2 sind vier Versuchsergebnisse eingetragen, die mit
einer einheitlichen kontaminierten Bodenprobe 2 von 3,3% (Mas
se) Ölgehalt erzielt wurden. Die vier Proben 2 hatten jeweils
eine Masse von 100 g und wurden in den Reaktor 10 gebracht. So
dann wurde der Reaktor 10 über den Verdichter 4 und den Gas
erhitzer 16 mit Propan auf den gewünschten Druck p1 sowie die
gewünschte Temperatur T1 gebracht. Die vier Wertepaare T1, p1
sind aus Fig. 2 zu entnehmen. Sodann wurde unter diesen ther
modynamischen Randbedingungen ein konstanter Propandurchfluß
von 1 l/min. eingestellt und während 30 Minuten aufrechterhal
ten. In dieser Zeit konnte sich das Öl O aus der Probe 2 im
Propan G lösen und über den Durchfluß in den Kondensationsbe
hälter 22 gelangen. Hier wurde es bei wesentlich niedrigerer
Temperatur T2 und wesentlich niedrigerem Druck p2 vom Propan G′
wieder getrennt. Wenn die Verweilzeit des Propans G′ im Kon
densationsbehälter 22 ausreichend lang ist, ergibt sich eine
weitgehend vollständige Trennung. Das vom Öl O gereinigte Pro
pan G wurde über die Gasuhr 32 weitergeleitet. Nach Ablauf ei
ner Versuchszeit von ca. 30 Minuten wurde der Druck insgesamt
abgesenkt, die Probe 2 gewogen und zur Ermittlung des verblei
benden Ölgehaltes einer chemischen Analyse unterzogen. Das Er
gebnis ist in Fig. 2 zusammengefaßt, wo für den jeweiligen
Versuch der Grad des Ölaustrags in der p-T-Ebene aufgetragen
ist. 100% entspricht dabei dem ursprünglichen Ölgehalt des
Bodens 2 vor dem Versuch.
Man erkennt aus Fig. 2, wie empfindlich die Versuchsergebnis
se von dem Druck p1 und der Temperatur T1 abhängig sind. Offen
bar ist der hohe Druck p1 von ca. 100 bar für einen nahezu
vollständigen Ölaustrag wichtiger als hohe Temperaturen T1.
Der kritische Punkt, bei dem die Dampfdruckkurve D in Fig. 2
endet, ist mit K bezeichnet. Das beste Ergebnis mit 93,8%
wurde bei T1 = 120°C und p1 = 100 bar erzielt.
Claims (19)
1. Verfahren zur Sanierung eines ölkontaminierten Bodens,
dadurch gekennzeichnet, daß der Boden
(2) einem Gas (G) bei einem ersten Temperaturwert (T1) und ei
nem ersten Druckwert (p1) ausgesetzt wird, bei denen das Gas
(G) wie ein Lösungsmittel auf das Öl (O) wirkt, so daß das
Gas (G) mit dem Öl (O) versetzt wird, und daß das mit dem Öl
(O) versetzte Gas (G′) anschließend auf einen zweiten Tempe
ratur- und/oder Druckwert (T2, p2) überführt wird, bei dem das
Öl (O) aus dem Gas (G′) abgeschieden wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der erste Temperaturwert (T1) und/oder
der erste Druckwert (p1) im überkritischen Bereich des Gases
(G) liegt, und daß der zweite Temperatur- und/oder Druckbe
reich (T2, p2) im unterkritischen Bereich des Gases (G) liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß als Gas Propan (C3H8) vorge
sehen ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß der erste Temperaturwert (T1) oberhalb
von 100°C liegt.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß der erste Druckwert (p1) ober
halb von 45 bar, bevorzugt oberhalb von 100 bar, liegt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das mit dem Öl (O) ver
setzte Gas (G′) zwecks Überführung auf den zweiten Temperatur-
und/oder Druckwert (T2, p2) entspannt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß das mit dem Öl (O) versetz
te Gas (G′) zwecks Überführung auf den zweiten Temperaturwert
(T2) durch ein Kühlmittel abgekühlt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß das Gas (G) nach dem Ab
scheiden des Öls (O) erneut als Lösungsmittel für das Öl (O)
im Boden (2) herangezogen wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß das aus dem Gas (G) abge
schiedene Öl (O) verbrannt oder aufgearbeitet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß kontinuierlich neuer öl
kontaminierter Boden (2) einem Strom des Gases (G) das den er
sten Temperaturwert (T1) und den ersten Druckwert (p1) auf
weist, ausgesetzt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da
durch gekennzeichnet, daß nach dem Ver
setzen des Gases (G) mit dem Öl (O) der nun weitgehend ölfreie
Boden (2) deponiert wird.
12. Einrichtung zur Sanierung eines ölkontaminierten Bodens,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Reak
tor (10) vorgesehen ist, in dem der Boden (2) einem Gas (G)
bei einem ersten Temperaturwert (T1) und einem ersten Druck
wert (p1) ausgesetzt wird, bei welchen Werten (T1, p1) das
Gas (G) wie ein Lösungsmittel auf das Öl (O) wirkt, und daß
dem Reaktor (10) ein Behälter (22) nachgeschaltet ist, in dem
das mit dem Öl (O) versetzte Gas (G′) einen zweiten Tempera
tur- und/oder Druckwert (T2, p2) annimmt, bei denen das Öl (O)
aus dem Gas (G′) abgeschieden wird.
13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Reaktor (10) so aufge
baut ist, daß der ölkontaminierte Boden (2) von dem Gas (G)
mit dem ersten Temperatur- und Druckwert (T1, p1) durchströmt
wird.
14. Einrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch
gekennzeichnet, daß der Behälter (22) eine
Vorrichtung zum Entspannen des vom Reaktor (10) kommenden,
mit dem Öl (O) versetzten Gases (G′) enthält.
15. Einrichtung nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch
gekennzeichnet, daß der Behälter (22) gekühlt
ist.
16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, da
durch gekennzeichnet, daß dem Reaktor
(10) ein Gaserhitzer (16) vorgeschaltet ist.
17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, da
durch gekennzeichnet, daß dem Reaktor
(10) ein Verdichter (4) für das Gas (G) vorgeschaltet ist.
18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, da
durch gekennzeichnet, daß dem Reaktor
(10) eine Quelle für ein Inertgas (I) vorgeschaltet ist.
19. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, da
durch gekennzeichnet, daß Mittel vor
gesehen sind, um kontinuierlich neuen ölkontaminierten Boden
(2) in den Reaktor (10) einzubringen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914111868 DE4111868A1 (de) | 1991-04-11 | 1991-04-11 | Verfahren und einrichtung zur sanierung eines oelkontaminierten bodens |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914111868 DE4111868A1 (de) | 1991-04-11 | 1991-04-11 | Verfahren und einrichtung zur sanierung eines oelkontaminierten bodens |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4111868A1 true DE4111868A1 (de) | 1992-10-15 |
Family
ID=6429382
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19914111868 Withdrawn DE4111868A1 (de) | 1991-04-11 | 1991-04-11 | Verfahren und einrichtung zur sanierung eines oelkontaminierten bodens |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4111868A1 (de) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3836130A1 (de) * | 1988-10-22 | 1990-04-26 | Linde Ag | Verfahren und vorrichtung zur sanierung von kontaminiertem bodenmaterial |
DE3937952A1 (de) * | 1989-11-15 | 1991-05-16 | Metallgesellschaft Ag | Verfahren zur reinigung von kontaminierten boeden |
-
1991
- 1991-04-11 DE DE19914111868 patent/DE4111868A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3836130A1 (de) * | 1988-10-22 | 1990-04-26 | Linde Ag | Verfahren und vorrichtung zur sanierung von kontaminiertem bodenmaterial |
DE3937952A1 (de) * | 1989-11-15 | 1991-05-16 | Metallgesellschaft Ag | Verfahren zur reinigung von kontaminierten boeden |
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