DE69904694T2

DE69904694T2 - Verfahren zur herstellung und umwälzung eines schaums in einer installation und vorrichtung zum durchführen des verfahrens

Info

Publication number: DE69904694T2
Application number: DE69904694T
Authority: DE
Inventors: Maria Faury; Bruno Fournel; Jean-Marie Le Samedy
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA; Compagnie Generale des Matieres Nucleaires SA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA; Orano Demantelement SAS
Priority date: 1998-01-16
Filing date: 1999-01-15
Publication date: 2003-09-18
Anticipated expiration: 2019-01-16
Also published as: DE69904694D1; JP4166945B2; ES2190192T3; FR2773725B1; UA59427C2; US6932330B2; EP1047490B1; FR2773725A1; AU2058899A; RU2191623C2; US6561200B1; JP2002509019A; EP1047490A1; US20030150480A1; WO1999036165A1

Description

Technisches Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Schaums aus einer flüssigen Phase und einer Gasphase, auf ein Verfahren zum Zirkulierenlassen eines Schaums in einer Anlage und auf ein Verfahren zum Reinigen einer Anlage durch Zirkulierenlassen eines Schaums.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Schaums und auf eine Vorrichtung zur Erzeugung und zur Führung eines Schaums im Kreislauf in einer Anlage.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise nützlich sein in einem Verfahren zum Reinigen und/oder Dekontaminieren einer Anlage mittels eines Schaums. Die Verfahren zur Reinigung und/oder Dekontamination einer großvolumigen Anlage, die beispielsweise eine komplexe innere Geometrie aufweist, in flüssiger Phase führen zur Entstehung von großen Abstromvolumina. Die Verwendung eines Schaums, der ein oder mehrere Reagentien zum Reinigen und/oder Dekontaminieren enthält, erlaubt eine signifikante Verkleinerung der entstehenden Abstromvolumina. Die Reinigung und/oder Dekontamination einer Anlage erfolgt durch Injizieren des Schaums in das Innere der zu reinigenden und/oder zu dekontaminierenden Anlage und gelegentlich durch Zirkulierenlassen des Schaums in diesen Anlagen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere vorteilhaft zum Reinigen und/oder Dekontaminieren von Anlagen, die unter Unterdruck arbeiten, wie z. B. ein Netz zum pneumatischen Transportieren von Proben, die analysiert werden sollen, ein Belüftungskreislauf oder eine Leitung, die radioaktiv kontaminiert worden ist.

Stand der Technik

Die Erzeugung eines Schaums erfolgt im allgemeinen durch mechanisches Rühren einer Flüssigkeit, durch plötzliches Entspannen eines in einer Flüssigkeit gelösten Gases oder durch Injektion eines Gases und einer Flüssigkeit unter Druck in den Einlass eines statischen porösen Mediums.
In der Patentanmeldung EP-A-0 526 305 ist einerseits ein Verfahren zur Herstellung eines Schaums beschrieben, der dazu dient, ein unter Druck stehendes Gas in Gegenwart einer Lösung durch eine Sinterplatte zu pressen, wobei die Lösung und das Gas für die Bildung eines Schaums geeignet sind.
In dem oben genannten Dokument ist auch ein Verfahren zum Reinigen einer Anlage beschrieben, bei dem der Schaum mittels des Druckes des zur Erzeugung des Schaums verwendeten Gases in die Anlage hineingepresst wird. Die Durchsatzmenge von Gas und Flüssigkeit werden so festgelegt, dass der Schaum am Eingang der Anlage erzeugt wird, unabhängig von den Eigenschaften der zu reinigenden Anlage. Das Verfahren zur Herstellung eines Schaums und zum Reinigen einer Anlage, wie sie in diesem Dokument beschrieben sind, sind nicht geeignet zum Reinigen von empfindlichen Anlagen, insbesondere von Anlagen, in denen ein Druck von höher als Atmosphärendruck nicht anwendbar ist.
Es ist daher erforderlich, ein System zur Erzeugung und zur Zirkulation eines Schaums zur Verfügung zu stellen, das bei Drucken von Atmosphärendruck oder unterhalb Atmosphärendruck arbeitet.

Zusammenfassung der Erfindung

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Erzeugung eines Schaums aus einer flüssigen Phase und einer Gasphase zur Verfügung zu stellen, mit dem die Herstellung eines homogenen Schaums möglich ist, der wenig oder keine Lufttaschen enthält.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass es eine Stufe umfasst, die darin besteht, durch Ansaugen der flüssigen Phase und der Gasphase durch eine poröse Füllung bzw. Auskleidung hindurch einen Schaum zu erzeugen. Das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, nicht mehr flüssige Phasen und Gasphasen unter Druck in die poröse Füllung bzw. Auskleidung hineinzupressen, sondern sie die Poren oder Zwischenräume in der Füllung bzw. Auskleidung durchströmen zu lassen unter Erzeugung eines konstanten Unterdruckes stromabwärts (hinter) dieser Füllung bzw. Auskleidung.
Die Gasphase und die flüssige Phase werden gleichzeitig durch die Füllung bzw. Auskleidung angesaugt unter dem Einfluss des Unterdrucks. Die poröse Füllung bzw. Auskleidung kann somit als Kontaktiereinrichtung zwischen der Gasphase und der flüssigen Phase fungieren.
In der porösen Füllung bzw. Auskleidung wird eine Mischung aus der Gasphase und der flüssigen Phase erzeugt, wobei Grenzflächen und damit Schaum gebildet werden. Die für das Durchmischen und die Erzeugung von Grenzflächen (Oberflächen) erforderliche Energie wird bereitgestellt durch das Hineinströmen der flüssigen Phase und der Gasphase in die Füllung bzw. Auskleidung unter dem Einfluss des Unterdrucks.
Um einen Schaum mit konstanter Qualität am Ausgang der Füllung bzw. Auskleidung zu erzielen, müssen verschiedene Variable gesteuert werden, die das oben genannte Herstellungsverfahren beeinflussen. Bei diesen Variablen handelt es sich um die chemische Zusammensetzung der flüssigen Phase, auch als schaumbildende Lösung bezeichnet, um die Durchflussmenge der flüssigen Phase, die mit der porösen Füllung bzw. Auskleidung in Kontakt kommt, die Durchflussmenge der Gasphase, die durch das Ansaugen eingesaugt wird, die Geometrie der in einem Behälter angeordneten porösen Füllung und die Geometrie des genannten Behälters.
Die chemische Zusammensetzung der schaumbildenden Lösung wird ausgewählt als Funktion der Verwendung, für welche der erzeugte Schaum bestimmt ist. Der Schaum kann nämlich beispielsweise ein Schaum zum Reinigen und/oder zum Dekontaminieren einer Anlage und/oder ein Schaum zum Entfetten, ein Schaum zum Spülen, ein Schaum zum Aufbringen eines Films, der bestimmte Eigenschaften, wie z. B. oberflächenaktive oder bakterizide Eigenschaften aufweist, sein.
Die Qualität des Schaums kann beispielsweise durch seine Lebensdauer, durch den Feuchtigkeitsgehalt oder durch sein Quellungsvermögen definiert werden. Die Lebensdauer eines Schaums kann als die Zeit definiert werden, die erforderlich ist bis zur vollständigen Umwandlung eines gegebenen Schaumvolumens in eine Flüssigkeit und in ein Gas. Der Feuchtigkeitsgehalt eines Schaums kann definiert werden durch das Verhältnis zwischen dem Volumen der flüssigen Phase und dem Volumen des Schaums. Das Aufquellungsvermögen eines Schaums wird definiert unter den normalen Temperatur- und Druckbedingungen durch die folgende Beziehung (1):
worin bedeuten:
- F = das Quellungsvermögen in Quellungseinheiten,
- VGas = das Volumen der Gasphase in dem Schaum,
- VFlüssigkeit = das Volumen der flüssigen Phase in dem Schaum
- VSchaum = das Volumen des Schaums.
Ein Schaum mit einer konstanten Qualität hat ein konstantes Quellungsvermögen. Im allgemeinen weisen die nach den Verfahren des Standes der Technik hergestellten Schäume ein Quellungsvermögen in der Größenordnung von 10 bis 15 auf. Das Quellungsvermögen gibt auch die Größenordnung des Wertes für die Volumen Verkleinerung der flüssigen Abströme wieder, die beispielsweise auftritt, wenn der Schaum zum Reinigen einer Anlage verwendet wird.
Das Quellungsvermögen erlaubt auch die Beurteilung der Menge an Lufttaschen, die in dem Schaum vorhanden sind, und somit die Bewertung der Qualität dieses Schaums.
Wenn der Schaum dazu dienen soll, eine Reinigung und/oder eine Dekontamination und/oder eine Entfettung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu bewirken, so kann die flüssige Phase darüber hinaus mindestens ein schaumbildendes oberflächenaktives Agens, das üblicherweise zur Erzeugung eines Schaums verwendet wird, mindestens ein Stabilisierungsmittel oder Destabilisierungsmittel für einen Schaum, das die Modifizierung der Lebensdauer des Schaums und seines Feuchtigkeitsgehaltes ermöglicht, und/oder mindestens ein Reinigungsmittel und/oder mindestens ein Dekontaminationsmittel und/oder mindestens ein Entfettungsmittel für eine Anlage enthalten.
Wenn der Schaum dazu bestimmt ist, eine Anlage zu spülen, kann die flüssige Phase eine wässrige Lösung mindestens eines oberflächenaktiven Agens und mindestens eines Agens zur Destabilisierung des Schaums sein.
In einer Schaum-Zusammensetzung, die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist, werden die Bestandteile der flüssigen Phase, insbesondere das Agens zur Destabilisierung des Schaums und ihre Menge so gewählt, dass man eine Lebensdauer des Schaums von 15 bis 30 min und einen Feuchtigkeitsgehalt von 2 bis 20% erhält.
Beispiele für flüssige Phasen, die geeignet sind zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, sind in EP-A-0 526 305 angegeben.
Das Destabilisierungsmittel kann eine organische Verbindung sein, die den Schaum destabilisiert, indem sie auf die dynamische Oberflächenspannung einwirkt, beispielsweise ein Alkohol, der vorzugsweise einen Siedepunkt aufweist, der geringfügig oberhalb des Siedepunktes von Wasser liegt, beispielsweise einen Siedepunkt von 110 bis 130ºC hat. Vorzugsweise verwendet man einen sekundären Alkohol mit 5 oder 6 Kohlenstoffatomen, wie 2-Pentanol.
Im allgemeinen entspricht die vorhandene Menge an Destabilisierungsmittel 0,2 bis 1 Gew.-% der flüssigen Phase.
In der flüssigen Phase des Schaums kann das Dekontaminations-Reagens aus Reagentien bestehen, wie sie üblicherweise in den Verfahren zur Dekontamination auf feuchtem Wege verwendet werden. Wenn die zu dekontaminierenden Gegenstände aus Metall sind, verwendet man insbesondere Reagentien, die aus anorganischen oder organischen Säuren oder Basen bestehen. Als saure Reagentien können genannt werden Chlorwasserstoffsäure, Salpetersäure, Schwefelsäure und Phosphorsäure, die einzeln oder in Form einer Kombination verwendet werden können. Man kann auch organische Reagentien, wie z. B. Citronensäure und Oxalsäure, verwenden.
Als basische Reagentien können genannt werden NAOH, KOH und ihre Mischungen, denen beispielsweise Oxidationsmittel wie H&sub2;O&sub2; oder Permanganationen zugesetzt werden können.
Wenn es sich um saure Reagentien handelt, kann ihre Konzentration in der flüssigen Phase beispielsweise bis zu 10 mol/l betragen, wenn es sich um basische Reagentien handelt, kann ihre Konzentration beispielsweise bis zu 5 mol/l betragen.
Wenn man ein Säurereagens verwendet, das aus H&sub2;SO&sub4; in einer Konzentration von > 3 mol/l besteht, gibt man vorzugsweise der flüssigen Phase eine die Vis kosität erhöhende Verbindung, wie z. B. Polyethylenglycol, beispielsweise Polyethylenglycol mit einer mittleren Molekularmasse von 6000, zu. Die Schwefelsäure beschleunigt nämlich die direkte Dekantation der flüssigen Phase an der Grenzfläche, welche die Gasblasen von dem Schaum trennt, sie kann jedoch durch diese Viskosität verleihende Verbindung verlangsamt werden.
Im allgemeinen übersteigt die Konzentration der die Viskosität der flüssigen Phase erhöhenden Verbindung 1 Gew.-% nicht.
Die flüssige Phase des Schaums umfasst außerdem mindestens ein oberflächenaktives Agens, das die Bildung des Schaums fördert, vorzugsweise verwendet man zwei oberflächenaktive Agentien, die jeweils aus einem Betain, insbesondere einem Sulfobetain, und aus einem Oligosaccharid-alkylether bestehen. Die Kombination dieser beiden oberflächenaktiven Agentien ist vorteilhaft insofern, als sie unabhängig vom pH-Wert oberflächenaktiv bleibt und somit sowohl in einem neutralen Medium geeignet ist, beispielsweise zum Spülen einer Anlage, als auch in einem sauren oder basischen Medium, d. h. mit sauren oder basischen Dekontaminations- Reagentien.
Im allgemeinen beträgt die Konzentration an Betain 0,2 bis 0,5 Gew.-% und die Konzentration an Oligosaccharid-alkylether beträgt 0,3 bis 1 Gew.-%. Man kann beispielsweise ein Sulfobetain, wie es von der Firma SEPPIC unter dem Handelsnamen AMONYL (eingetragenes Warenzeichen) vertrieben wird, verwenden.
Als Beispiel für einen Oligosaccharid-alkylether, der als zweites oberflächenaktives Agens verwendet werden kann, kann derjenige genannt werden, wie er von der Firma SEPPIC unter der Handelsbezeichnung ORAMIX CG110 (eingetragenes Warenzeichen) vertrieben wird, und derjenige, der von der Firma ROHM und HAAS unter dem Handelsnamen TRITON CG60 (eingetragenes Warenzeichen) vertrieben wird.
Wie bereits weiter oben angegeben, werden die Gehalte an oberflächenaktiven Agentien und/oder an stabilisierenden Agentien und/oder destabilisierenden Agentien ausgewählt in Abhängigkeit von der Lebensdauer des Schaums, die man erzielen will. Wenn der Schaum für die Reinigung und/oder Dekontamination einer Anlage bestimmt ist, werden die Gehalte an Dekontaminations-Reagentien und/oder Reinigungs-Reagentien ausgewählt in Abhängigkeit von der Art der Gegenstände, die zu dekontaminieren und/oder zu reinigen sind, sowie in Abhängigkeit vom Typ und dem Grad der gewünschten Dekontamination und/oder Reinigung.
Beispielsweise kann die flüssige Phase eines Schaums, beispielsweise eines solchen zum Reinigen, der in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendbar ist, bestehen aus einer wässrigen Lösung, die umfasst:
- 0,2 bis 0,5 Gew.-% Betain,
- 0,3 bis 1 Gew.-% Oligosaccharid-alkylether und gegebenenfalls
- 0,2 bis 1 Gew.-% eines Destabilisierungsmittels.
In einem anderen Beispiel kann die flüssige Phase eines Schaums, beispielsweise eines Dekontaminationsschaums, der erfindungsgemäß verwendbar ist, bestehen aus einer wässrigen Lösung, die umfasst:
- 3 bis 6 mol/l Schwefelsäure,
- 0,1 bis 1 Gew.-% einer die Viskosität erhöhenden Verbindung,
- 0,2 bis 0,5 Gew.-% Betain,
- 0,3 bis 1 Gew.-% eines Oligosaccharid-alkylethers und gegebenenfalls
- 0,2 bis 1 Gew.-% eines Destabilisierungsmittels.
In einem anderen Beispiel kann die flüssige Phase eines Schaums, beispielsweise eines Entfettungsschaums, der erfindungsgemäß verwendbar ist, bestehen aus einer wässrigen Lösung, die umfasst:
- 3 bis 5 mol/l NaOH,
- 0,1 bis 1 Gew.-% einer die Viskosität erhöhenden Verbindung,
- 0,2 bis 0,5 Gew.-% Betain,
- 0,3 bis 1 Gew.-% eines Oligosaccharid-alkylethers und gegebenenfalls
- 0,2 bis 1 Gew.-% eines Destabilisierungsmittels.
Eine andere Variable, welche die Qualität des in dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten Schaums beeinflusst, ist die Durchflussmenge der flüssigen Phase, die mit der porösen Füllung (Auskleidung) in Kontakt kommt. Diese Durchflussmenge kann mittels einer Dosierpumpe festgelegt werden. Je nach Qualität des gewünschten Schaums wird die Durchflussmenge der flüssigen Phase eingestellt in Abhängigkeit von der Durchflussmenge der Gasphase und der Ansaugung der Flüssig- und Gasphasen durch die poröse Füllung (Auskleidung). Die Durchflussmenge der flüssigen Phase muss ebenfalls in Abhängigkeit von der porösen Füllung (Auskleidung), insbesondere von der Größe der Poren dieser Füllung (Auskleidung), eingestellt werden.
Die Qualität des Schaums kann auch von der Art abhängen, mit der die Flüssigkeit mit der porösen Füllung (Auskleidung) in Kontakt kommt; wenn man nämlich ab Beginn des Inkontaktkommens mit der porösen Füllung (Auskleidung) die Erzeugung eines groben Schaums fördert, steigert man die Qualität des erzeugten Schaums. Es gibt noch einen Einfluss der Art des Ansaugens der Flüssigkeit an die Oberfläche der Füllung (Auskleidung), die darüber hinaus zu einer mehr oder minder homogenen Verteilung desselben führen kann. Das Inkontaktbringen der flüssigen Phase mit der Füllung bzw. Auskleidung kann beispielsweise mittels einer Ansaugdüse oder auch durch Zwischenschalten eines Gitters zwischen dem Eintritt der flüssigen Phase in den Behälter und der porösen Füllung bzw. Auskleidung, d. h. oberhalb der porösen Füllung bzw. Auskleidung, bewirkt werden. Eine andere Variable, welche die Qualität des gebildeten Schaums beeinflusst, ist der Unterdruck stromabwärts von der porösen Füllung bzw. Auskleidung, wobei dieser Unterdruck das Ansaugen der flüssigen Phase und der Gasphase durch die poröse Füllung bzw. Auskleidung hindurch bewirkt. Darüber hinaus ist der Wert der Durchflussmenge des erzeugten Schaums eine Funktion dieses Unterdrucks stromabwärts von der porösen Füllung bzw. Auskleidung. In der Praxis muss der gewählte Unterdruck den Druckverlust in der porösen Füllung bzw. Auskleidung berücksichtigen. Aus diesem Grund kann die Schaum-Durchflussmenge am Austritt aus der porösen Füllung bzw. Auskleidung mit Hilfe eines Durchflussmengenmessers gesteuert werden und man kann den Wert dieser Durchflussmenge mit einem System zur Regulierung des Unterdrucks einstellen.
Eine andere Variable, welche die Qualität des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gebildeten Schaums beeinflusst, ist die Art der für diese Schaumerzeugung verwendeten Füllung bzw. Auskleidung. Diese Füllung bzw. Auskleidung kann jedes Medium sein, das einen Durchgang bietet, der ein Hindurchströmen der flüssigen Phase und der Gasphase durch die poröse Füllung bzw. Auskleidung ermöglicht, um ihre Vermischung zu gewährleisten. Die Öffnungen der Poren der porösen Füllung bzw. Auskleidung können vorzugsweise über das Volumen der Füllung bzw. Auskleidung gleichmäßig verteilt sein, diese Öffnungen haben vorzugsweise kleine Dimensionen, beispielsweise von 100 um bis zu einigen mm, um das Durchmischen der wässrigen Phase mit der flüssigen Phase zu fördern und das Auftreten von Lufttaschen in dem Schaum zu vermeiden. Zu feine Poren können jedoch zu beträchtlichen Druckverlusten führen.
Beispielsweise kann die poröse Füllung bzw. Auskleidung je nach Wahl sein ein Stapel von Metallgittern, ein synthetisches Tricot-Gewebe vom FORAFLON-Typ (eingetragenes Warenzeichen), Sand, Diatomite oder Perlite, kalibrierte Feststoffkugeln oder jedes andere Material, das geeignete Zwischenräume aufweist, um einen Schaum zu erzeugen.
Vorzugsweise verwendet man nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kalibrierte Kugeln, beispielsweise kalibrierte Glaskugeln. Der Wert für den Druckverlust in dem porösen Medium kann nämlich auf diese Weise durch die Dicke des Kugelbettes und durch den Durchmesser der Kugeln genau und reproduzierbar kontrolliert werden. Im Falle eines Bettes aus kalibrierten Glaskugeln kann man sich in einer ersten Stufe auf zwei klassische Beziehungen berufen, die für inkompressible homogene und Newton'sche Flüssigkeiten gelten.
Einerseits handelt es sich dabei um die DARCY-Beziehung, die eine Durchflussmenge U einer flüssigen Phase oder die Geschwindigkeit einer flüssigen Phase in m/s, eine Viskosität u der flüssigen Phase in Pa.s, die Dicke z der porösen Füllung, welche die flüssige Phase und die Gasphase durchqueren, in m und die Druckdifferenz ΔP in Pa zwischen dem Druck P1 stromaufwärts von der porösen Füllung und dem Druck P2 stromabwärts von der porösen Füllung, in Beziehung zueinander setzt, dargestellt durch die Gleichung
U = B·ΔP/u·z
worin ΔP = P1 - P2 und P1 > P2.
Der Faktor B, ausgedrückt in m², wird als Permeabilität bezeichnet Dieser Faktor ist charakteristisch für das poröse Medium und hängt von seiner Geometrie ab.
Andererseits handelt es sich dabei um das KOZENY-CARMAN-Modell, das es ermöglicht, die Permeabilität B eines porösen Mediums, das aus kalibrierten Kugeln besteht, zu errechnen. Der mathematische Ausdruck für dieses Modell wird hier nicht im Detail angegeben. Es bleibt hier festzuhalten, dass im Falle einer inkompressiblen Newton'schen Flüssigkeit die Permeabilität umgekehrt proportional zum Quadrat des Durchmessers der das Bett aufbauenden Kugeln ist.
So kann beispielsweise für eine Durchflussmenge der flüssigen Phase, die bis zu 100 l/h, vorzugsweise 5 bis 50 l/h, betragen kann, die eine poröse Füllung mit einer Dicke von 0,08 m durchquert, die aus Glaskugeln mit einem Durchmesser von 1,6 mm besteht, der Unterdruck stromabwärts von der porösen Füllung 5 · 10³ bis 80 · 10³ Pa, vorzugsweise 30 · 10³ bis 60 · 10³, Pa betragen.
Eine weitere Variable, welche die Qualität des gebildeten Schaums beeinflusst, ist die Form des Behälters, in dem die poröse Füllung bzw. Auskleidung angeordnet ist. Man kann beispielsweise die Oberfläche des freien Abschnitts dieses Behälters bei einer konstanten Dicke der Füllung bei einer konstanten Durchflussmenge der flüssigen Phase und bei einem konstanten Unterdruck erhöhen, um die Mischung an Gas anzureichern. Der Behälter kann mit einem Deckel bedeckt sein, der mindestens eine Öffnung aufweist, die den Eintritt des für die Erzeugung des Schaums gewählten Gases erlaubt, oder er kann auch oben offen sein für den Fall, dass das Gas, das der Erzeugung des Schaums dient, die umgebende Luft ist. Die Durchflussmenge des Schaums am Austritt aus der porösen Füllung bzw. Auskleidung ist dann ebenfalls eine Funktion der Geometrie des Behälters.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Erzeugung von Schäumen mit einem Quellungsvermögen von 5 bis 40.
Erfindungsgemäß kann die Gasphase zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens Luft, Stickstoff, Sauerstoff, ein neutrales Gas wie Argon oder Helium sein, die einzeln oder in Kombination verwendet werden können.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Verfahren zum Zirkulierenlassen eines Schaums in einer Anlage, das umfasst eine Stufe, die darin besteht, dass ein Schaum erzeugt wird durch Ansaugen einer geeigneten flüssigen Phase und einer geeigneten Gasphase durch eine poröse Füllung bzw. Auskleidung hindurch im Bereich eines ersten Endes der Anlage in der Weise, dass der erzeugte Schaum in die genannte Anlage eingeführt wird und durch diese im Kreislauf geführt wird bis zu einem zweiten Ende der Anlage, wobei das Ansaugen durchgeführt wird durch Erzeugung eines Unterdruckes in der Anlage ab dem zweiten Ende.
Bei diesem Verfahren ist der in der Anlage ab dem zweiten Ende erzeugte Unterdruck der Ursprung für das Ansaugen der flüssigen Phase und der Gasphase durch die poröse Füllung bzw. Auskleidung hindurch, und dann der Zirkulation des Schaums in der Anlage.
Erfindungsgemäß kann dieses Verfahren zum Zirkulierenlassen eines Schaums in einer Anlage auf ein Verfahren zum Reinigen einer Anlage durch einen Reinigungsschaum angewendet werden. Die flüssige Phase umfasst dann ein oder mehrere Reinigungsmittel.
Wenn die Reinigung auch eine Entfettung umfasst, kann die flüssige Phase außerdem ein Entfettungsmittel enthalten.
Erfindungsgemäß kann der Reinigungsschaum außerdem ein Dekontaminationsschaum sein, der dann ein oder mehrere Dekontaminationsmittel enthält.
Diese Dekontaminationsmittel können beispielsweise radioaktive oder bakterielle Dekontaminationsmittel, je nach der zu reinigenden Anlage, sein.
Die Reinigungsmittel und Dekontaminationsmittel sind diejenigen, wie sie weiter oben angegeben sind.
Bei einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Schaum aus dem zweiten Ende eines Aufnahmebehälters in einem Aufnahmebehälter aufgenommen und auf natürliche, chemische und/oder mechanische Weise destabilisiert werden. Die natürliche Destabilisierung erfolgt durch Verwendung eines Schaums, der eine begrenzte Lebensdauer hat, die chemische Destabilisierung erfolgt durch Zugabe eines oben genannten Destabilisierungsmittels in den Aufnahmebehälter und die mechanische Destabilisierung kann beispielsweise mittels eines Ultraschall-Generators, mittels einer Zentrifuge oder mittels einer Schaufelturbine erfolgen.
Bei einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens, bei dem ein Schaum in einer Anlage im Kreislauf geführt wird, kann das Verfahren außerdem Stufen umfassen, die darin bestehen, dass der Schaum aus dem zweiten Ende der Anlage gesammelt wird, der auf diese Weise gesammelte Schaum destabilisiert wird unter Bildung einer Flüssigkeit und mindestens ein Teil dieser Flüssigkeit als flüssige Phase für die Erzeugung von Schaum verwendet wird, der in der Anlage wieder im Kreislauf geführt wird. Diese Ausführungsform kann auch als Recyclisierungs-Ausführungsform bezeichnet werden.
Bei einer bevorzugten Variante der oben genannten zweiten Ausführungsform kann die Flüssigkeit vor der Verwendung als flüssige Phase zur Erzeugung des Schaums gereinigt werden. Ziel dieser Reinigung ist es, beispielsweise im Falle von Verfahren zur Reinigung und/oder Dekontamination einer Anlage, Abfälle, die durch die Zirkulation des Schaums in der Anlage mitgenommen werden, zu eliminieren. Diese Reinigung kann beispielsweise mittels geeigneter Filter erfolgen.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Schaums für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, diese Vorrichtung umfasst:
- einen Behälter, der mindestens eine Eintrittsöffnung und mindestens eine Austrittsöffnung aufweist,
- eine poröse Füllung bzw. Auskleidung, die zwischen den Eintrittsöffnungen und der Austrittsöffnung des Behälters angeordnet ist,
- Einrichtungen zur Einführung einer flüssigen Phase und einer Gasphase durch die mindestens eine Eintrittsöffnung in diesen Behälter,
- Einrichtungen zum Ansaugen der flüssigen Phase und der Gasphase durch die poröse Füllung bzw. Auskleidung hindurch, wobei der gebildete Schaum mittels der Ansaug-Einrichtungen durch die genannte, mindestens eine Austrittsöffnung aus dem Behälter abgezogen wird.
Der Behälter kann eine beliebige Form, beispielsweise eine kreisförmige Form, haben und er besteht aus einem Material, das in Abhängigkeit von der porösen Füllung bzw. Auskleidung, der verwendeten flüssigen Phase und der verwendeten Gasphase und in Abhängigkeit von dem zur Erzeugung des Schaums angewendeten Unterdruck ausgewählt werden kann. Dieser Behälter ist vorzugsweise dicht (abgedichtet).
Wenn es sich bei dem verwendeten Gas um Umgebungsluft handelt, kann der Behälter oben offen sein.
Die poröse Füllung bzw. Auskleidung, die verwendet werden kann, wurde weiter oben beschrieben.
Die Einrichtungen zur Einführung einer flüssigen Phase in den Behälter mittels einer Eintrittsöffnung können beispielsweise umfassen eine Dosierpumpe, welche die Einführung der flüssigen Phase in den Behälter ermöglicht, wobei diese Pumpe mit einer Einrichtung zur Messung der Durchflussmenge dieser flüssigen Phase, beispielsweise einem Durchflussmesser, ausgestattet sein kann. Diese Pumpe kann mit einem Vorbehandlungs- und Speicherbehälter für die flüssige Phase verbunden sein.
Um die flüssige Phase auf homogene Weise über die poröse Füllung bzw. Auskleidung zu verteilen, kann eine Ansaugdüse oder ein Ansauggitter, vorzugsweise eine Ansaugdüse, verwendet werden. Diese Düse oder dieses Gitter ermöglicht nicht nur die Gewährleistung einer guten Verteilung der Flüssigkeit, sondern macht es auch möglich, ab dem Eintritt der flüssigen Phase in die poröse Füllung bzw. Auskleidung die Erzeugung eines groben Schaums oberhalb dieser Füllung bzw. Auskleidung zu fördern, wodurch die Qualität des gebildeten Schaums zunimmt.
Die Einrichtungen, welche die Einführung der Gasphase in den Behälter erlauben, können Einrichtungen zur Regulierung des Druckes bei der Einführung des Gases in den Behälter und gegebenenfalls ein Reservoir für das Gas umfassen.
Wenn die Gasphase aus umgebender Luft besteht, führt die Ansaugung der flüssigen Phase und der Gasphase durch die poröse Füllung bzw. Auskleidung hindurch dazu, dass umgebende Luft angesaugt wird, wobei stromaufwärts von der porösen Füllung (Auskleidung) dann in dem Behälter mindestens eine Eintrittsöffnung für die umgebende Luft vorgesehen sein kann, die gegebenenfalls mit einem Durchflussmesser ausgestattet ist.
Die Einrichtungen zum Ansaugen der flüssigen Phase und der Gasphase durch die poröse Füllung bzw. Auskleidung hindurch oder die Einrichtungen zur Erzeugung des Unterdruckes können beispielsweise sein eine Vakuumpumpe, die gegebenenfalls mit einer Kondensat-Falle ausgestattet ist, wobei diese Pumpe das Abziehen des gebildeten Schaums aus dem genannten Behälter bewerkstelligen kann.
Die Vorrichtung kann mit einem Ventil oder einem Elektroventil ausgestattet sein, das die Einstellung und die Regulierung des Druckes in dem Behälter stromabwärts von der Füllung bzw. Auskleidung ermöglicht. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch mit Einrichtungen zur Messung des Unterdruckes in dem genannten Behälter ausgestattet sein.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf eine Vorrichtung zum Zirkulierenlassen eines Schaums in einer Anlage, die ein erstes Ende und ein zweites Ende umfasst, wobei das erste Ende und das zweite Ende mindestens einen Teil der Anlage begrenzen, in dem der Schaum im Kreislauf geführt werden soll, wobei diese Vorrichtung umfasst:
- eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Schaums, z. B. einer solchen, wie sie weiter oben beschrieben worden ist, und
- dichte Verbindungs-Einrichtungen zwischen der mindestens einen Austrittsöffnung des Behälters und dem ersten Ende der Anlage,
wobei die Ansaugeinrichtungen für die flüssige Phase und die Gasphase durch die poröse Füllung bzw. Auskleidung hindurch im Bereich des zweiten Endes der Anlage so angeordnet sind, dass in dem Teil der Anlage, in dem der Schaum im Kreislauf geführt werden soll, ein Unterdruck erzeugt wird.
Die Vorrichtung zum Zirkulierenlassen eines Schaums in einer Anlage ist besonders vorteilhaft für die Reinigung und/oder Dekontamination dieser Anlage.
Der Behälter, die Füllung bzw. Auskleidung, die Einrichtungen zur Einführung der flüssigen Phase in den Behälter und die Einrichtungen zur Einführung der Gasphase in den Behälter können solche sein, wie sie vorstehend beschrieben wurden. Die Einrichtungen zum dichten Verbinden können beispielsweise Dichtungen bzw. Dichtungsmaterialien sein, die so konzipiert sind, dass sie gegen die chemische Zusammensetzung des gebildeten Schaums beständig sind und dem für die Erzeugung des Schaums durch Ansaugen der flüssigen Phase und der Gasphase durch die poröse Füllung bzw. Auskleidung hindurch erforderlichen Unterdruck standhalten können.
Die Einrichtungen zum Ansaugen der flüssigen Phase und der Gasphase durch die poröse Füllung bzw. Auskleidung hindurch und zur Erzeugung eines Unterdruckes in dem Abschnitt der Anlage, in dem der Schaum im Kreislauf geführt werden soll, können solche sein, wie sie weiter oben beschrieben wurden, und sie können außerdem eine Kondensatfalle umfassen. Diese Vorrichtung kann auch Regel- und Messeinrichtungen umfassen, wie sie vorstehend beschrieben wurden.
Die Vorrichtung zur Erzeugung eines Schaums und zum Imkreislaufführen eines Schaums in einer Anlage gemäß der vorliegenden Erfindung können außer dem einen Schaum-Durchflussmesser umfassen, der stromabwärts von der porösen Füllung bzw. Auskleidung so angeordnet ist, dass die Menge des erzeugten Schaums gemessen werden kann und der Unterdruck in der Anlage und die Durchflussmenge beim Eintritt der Gasphase und der flüssigen Phase in den Behälter eingestellt werden können.
Diese Vorrichtung kann außerdem einen Aufnahmebehälter für den Schaum umfassen, der im Bereich des zweiten Endes der Anlage angeordnet ist. Sie kann außerdem einen Druck-Sensor, Entleerungs- oder Rückgewinnungs-Ventile für eine flüssige Phase, wie sie bei einer Destabilisierung des Schaums erhalten wird, umfassen.
Erfindungsgemäß kann die Vorrichtung außerdem Rückgewinnungs-Einrichtungen für eine Flüssigkeit, wie sie bei einer Destabilisierung des Schaums in dem Aufnahmebehälter für den Schaum erhalten wird, und Einrichtungen zum Pumpen dieser Flüssigkeit in die Einrichtungen zur Einführung der flüssigen Phase in den Behälter der Vorrichtung zur Erzeugung des Schaums aufweisen.
Diese Vorrichtung kann dann Trennschieber, ein System zum Pumpen dieser Flüssigkeit aus dem Schaumaufnahme-Behälter in den Vorbehandlungs- und Lager- Behälter für die flüssige Phase, der für die Erzeugung des Schaums verwendet wird, umfassen. Diese Flüssigkeit kann dann durch Einrichtungen zur Einführung der flüssigen Phase in den Behälter wieder eingeführt werden, der die poröse Füllung bzw. Auskleidung enthält, beispielsweise mittels einer Dosierpumpe aus dem Vorbehandlungs- und Lager-Behälter für die flüssige Phase.
Erfindungsgemäß kann die Vorrichtung dann in einem einfache Durchgangsmodus oder einem Rückgewinnungsmodus betrieben werden.
Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem einfachen Durchgangmodus betrieben wird, wird der Schaum in einem Aufnahmebehälter aufgenommen und gespeichert, der Einrichtungen zur Destabilisierung des Schaums aufweisen kann, um die Rückkehr zur flüssigen Form zu beschleunigen. Die Destabilisierung kann eine natürliche sein oder sie kann beispielsweise mit Hilfe einer mechanischen Vorrichtung, wie sie weiter oben beschrieben worden ist, und/oder auf chemischem Wege beschleunigt werden durch Zugabe beispielsweise eines Destabilisierungsmittels wie Alkohol. Der Behälter kann dann mit Hilfe eines Ventils kontinuierlich oder periodisch entleert werden.
Im Rückgewinnungsmodus, auch als Recyclisierungsmodus bezeichnet, kann die bei der natürlichen oder beschleunigten Destabilisierung des Schaums erhaltenene Flüssigkeit nach einem ersten Durchgang in einer Anlage, beispielsweise in einer solchen zum Dekontaminieren und/oder Reinigen, periodisch oder kontinuierlich aus dem Aufnahme-Behälter zurückgewonnen werden mittels einer Rückgewinnungspumpe oder einer Recyclisierungspumpe und in den Vorbehandlungs- und Lager-Behälter für die flüssige Phase, der mit der Dosierpumpe für die flüssige Phase verbunden ist, wieder eingeführt werden.
Erfindungsgemäß ist der Recyclisierungsmodus besonders bevorzugt für eine industrielle Anwendung des vorgeschlagenen Dekontaminationssystems.
Wenn erfindungsgemäß der Recyclisierungsmodus angewendet wird, kann eine Einrichtung zur Reinigung der zurückgewonnen Flüssigkeit stromabwärts von dem Aufnahmebehälter für den Schaum vorgesehen sein und stromaufwärts können Einrichtungen zur Einführung der flüssigen Phase in den Behälter der Vorrichtung zur Erzeugung des Schaums, beispielsweise in den Vorbehandlungs- und Lager- Behälter für die flüssige Phase, vorgesehen sein.
Weitere Vorteile und Charakteristika der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, die selbstverständlich nur der Erläuterung der Erfindung dient und diese keineswegs beschränkt, unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 stellt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung eines Schaums dar;
Fig. 2 zeigt ein Schema, das eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Reinigung einer Anlage erläutert, bei der ein Schaum im Kreislauf geführt wird, in der die Vorrichtung zur Erzeugung eines Schaums, wie sie in der Fig. 1 schematisch dargestellt ist, verwendet wird;
Fig. 3 stellt ein Diagramm dar, das den Einfluss der Dicke des Bettes aus Kugeln einer porösen Füllung auf die Zirkulationsgeschwindigkeit eines Schaums, bei konstantem Unterdruck, am Ausgang eines erfindungsgemäßen Schaumgenerators erläutert;
Fig. 4 zeigt ein Diagramm, das den Einfluss des Durchmessers der Kugeln der porösen Füllung auf die Zirkulationsgeschwindigkeit, bei konstantem Unterdruck, eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten Schaums am Ausgang eines erfindungsgemäßen Schaumgenerators erläutert;
Fig. 5 zeigt ein Diagramm, das den Einfluss der Durchflussmenge der flüssigen Phase auf das Quellungsvermögen, bei konstantem Unterdruck, eines Schaums zeigt, das für zwei Kugel-Durchmesser der porösen Füllung gemessen wurde;
Fig. 6 zeigt ein Diagramm, das den Einfluss des Unterdruckes stromabwärts von der porösen Füllung auf die Zirkulationsgeschwindigkeit eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten Schaums erläutert.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung

Die Fig. 1 erläutert in schematischer Form eine Ausführungsform einer Vorrichtung 1 zur Erzeugung eines Schaums gemäß der Erfindung, die umfasst einen Behälter 3, eine poröse Füllung 5, die in dem genannten Behälter 3 angeordnet ist, Einrichtungen 9 und 11, welche die Einführung einer flüssigen Phase bzw. einer Gasphase in den Behälter erlauben, die geeignet sind zur Erzeugung eines Schaums, und Ansaugeinrichtungen für die flüssige Phase und die Gasphase durch die poröse Füllung 5 hindurch, wobei der gebildete Schaum durch diese Ansaugeinrichtungen aus dem genannten Behälter 3 abgezogen wird.
Die poröse Füllung 5 besteht aus kalibrierten Glaskugeln, zwischen denen Zwischenräume 7 Vorliegen, durch welche die flüssige Phase perkoliert.
Die Einrichtungen 9 und 11 ermöglichen die Einführung einer flüssigen Phase bzw. einer Gasphase in den Behälter, und insbesondere die Einrichtung 9 zur Einführung der flüssigen Phase in den Behälter umfasst eine Ansaugeinrichtung 13 für die flüssige Phase in den Behälter über der porösen Füllung.
Die Fig. 2 erläutert in schematischer Form eine Vorrichtung zur Reinigung einer Anlage 20 mit einem Schaum, wobei die Anlage 20 umfasst ein erstes Ende 20a und ein zweites Ende 20b, wobei das erste Ende 20a und das zweite Ende 20b den Abschnitt der durch den Schaum zu reinigenden Anlage 20 begrenzen. Die Reinigungsvorrichtung umfasst eine Vorrichtung 1 zur Erzeugung eines Schaums, wie sie vorstehend beschrieben worden ist, dichte Verbindungseinrichtungen zwischen der Vorrichtung 1 zur Erzeugung eines Schaums und der zu reinigenden Anlage, und Einrichtungen 30, 32 und 34 zur Erzeugung eines Unterdruckes in der genannten Anlage. Die Einrichtungen 30, 32 und 34 stellen jeweils dar einen Drucksensor, einen Trennschieber und ein Regulierventil für den Druck sowie eine Entleerungspumpe, die vorgesehen ist, um den Unterdruck in der Anlage 20 und in der Vorrichtung 1 zu erzeugen.
Diese Reinigungsvorrichtung umfasst außerdem ein Reservoir 44 zur Herstellung bzw. Vorbereitung und Lagerung der flüssigen Phase. Eine Dosierpumpe 48 erlaubt die Entnahme der flüssigen Phase aus diesem Reservoir 44 mittels einer eingetauchten Leitung 46 und die Überführung dieser flüssigen Phase in die Schaumerzeugungs-Vorrichtung 1. Ein Durchflussmesser 50 ist stromaufwärts von der Schaumerzeugungsvorrichtung angeordnet, um die Durchflussmenge der in diese Vorrichtung 1 eingeführten flüssigen Phase zu kontrollieren.
Diese Reinigungsvorrichtung ist außerdem ausgestattet mit einem Isolierventil 24, das zwischen der Vorrichtung 1 und der Anlage 20 angeordnet ist, mit einem Schaumdurchflussmesser 22, der zwischen den Ventil 24 und der Anlage 20 angeordnet ist, und einem Aufnahme-Behälter 26 für den Schaum im Bereich des zweiten Endes 20b der Anlage 20. Der Aufnahmebehälter 26 für den Schaum umfasst ein Ventil 36, um die Anlage auf Atmosphärendruck zu bringen. Sie ist ebenfalls mit einem Ventil 25 ausgestattet.
Nachdem der Schaum in der Vorrichtung 1 durch Ansaugen der geeigneten flüssigen Phase und der geeigneten Gasphase durch die poröse Füllung hindurch mittels der Vakuumpumpe 34 erzeugt worden ist, durchquert der Schaum die Anlage 20, ausgehend von dem ersten Ende 20a, dann ausgehend von dem zweiten Ende 20b und wird mit einer Rohrleitung 28, die bis zum Boden in den Aufnahme-Behälter 26 eintaucht, weitergeleitet.
Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung kann der Schaum in diesem Aufnahme-Behälter 26 gelagert und durch ein chemisches Destabilisierungsmittel und/oder durch eine mechanische Einrichtung, z. B. solche, wie sie weiter oben angegeben worden sind, destabilisiert werden, um seine Rückkehr zu der flüssigen Form zu beschleunigen. Der Behälter kann dann durch ein Ventil 38 entleert werden.
Bei einer zweiten Ausführungsform wird der Schaum auf chemischem Wege und/oder auf mechanischem Wege in dem Voratsbehälter 26 destabilisiert zur Bildung einer Flüssigkeit, die durch die genannten Recyclisierungs- und Rückgewinnungs-Einrichtungen wieder in die Ansaug-Einrichtung 9 zurückgeführt wird, wobei diese flüssige Phase erneut die flüssige Phase eines Schaums bildet.
Diese Recyclisierungs-Einrichtungen umfassen beispielsweise ein Ventil 38, eine Recyclisierungspumpe 42 und Rohrleitungen 40, welche diese Flüssigkeit in das Reservoir 44 zur Vorbehandlung und Lagerung der flüssigen Phase leitet, um mittels einer Eintauch-Leitung 46, einer Dosierpumpe 48 und eines Durchflussmessers 50 wieder in die Vorrichtung 1 zurückgeführt zu werden.
Diese zweite Ausführungsform der Erfindung oder dieser Recyclisierungsmodus ist besonders bevorzugt für die industrielle Anwendung eines Systems zur Dekontamination und/oder Reinigung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Bei einer Variante dieses zweiten Ausführungsmodus kann die Vorrichtung außerdem eine Einrichtung 52 zum Reinigen des den Aufnahme-Behälter 26 verlassenden flüssigen Abstroms umfassen, den die Flüssigkeit passiert, um von Reinigungs- und/oder Dekontaminations-Abfällen gereinigt zu werden, bevor der Lagerbehälter 44 erreicht wird. Der Eintritt und der Austritt des flüssigen Abstroms in der Reinigungs-Einrichtung 52 können beispielsweise mit Hilfe von Ventilen 53 gesteuert werden.

Beispiele für die Funktionsweise der Vorrichtung zum Zirkulierenlassen eines in der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 erzeugten Schaums in einer Anlage

In den folgenden Beispielen handelt es sich bei der verwendeten flüssigen Lösung um eine wässrige Lösung, die umfasst:
- 0,8 Gew.-% ORAMIX CG 110 (eingetragenes Warenzeichen),
- 0,3 Gew.-% AMONYL (eingetragenes Warenzeichen),
- 0,25 Gew.-% 2-Pentanol und
- Luft als Gasphase.
Der in diesen Beispielen für die Erzeugung eines Schaums verwendete Behälter hat einen Innendurchmesser von 30 mm und die Anlage ist eine zylindrische Rohrleitung mit einem Innendurchmesser, der im Wesentlichen identisch mit demjenigen des Behälters ist.

Beispiel 1

Einfluss der Dicke der porösen Füllung auf die Zirkulationsgeschwindigkeit des Schaums bei konstantem Unterdruck

In diesem Beispiel handelt es sich bei der porösen Füllung um ein Bett aus Glaskugeln mit einem Durchmesser von 1,6 mm und die zylindrische Rohrleitung hat eine Länge von 4 m. Es würden Versuche durchgeführt mit zwei Dicken z des Kugelbettes von jeweils 0,05 m und 0,08 m und bei einem konstanten Unterdruck von 15 · 10³ Pa.
Für jeden Versuch wurde die Geschwindigkeit des Schaums Vm in m/s in Abhängigkeit von der Durchflussmenge der flüssigen Phase Ql, welche die poröse Füllung in l/h durchquerte, gemessen.
In der folgenden Tabelle 1 sind die in diesem Beispiel erhaltenen Ergebnisse zusammengefasst. Tabelle 1
Die Fig. 3 stellt ein Diagramm dar, das diese Ergebnisse erläutert, wobei die Spalten 60a, 60b, 60c, 62a, 62b und 62c die Versuche mit der gleichen Bezugsziffer, Vm die Geschwindigkeit des Schaums in m/s und z die Dicke des Kugelbettes in m darstellen.
Diese Ergebnisse zeigen, dass die Zirkulationsgeschwindigkeit des Schaums umgekehrt proportional zur Dicke der porösen Füllung ist.

Beispiel 2

Einfluss des Kugeldurchmessers der porösen Füllung auf die Zirkulationsgeschwindigkeit des Schaums bei konstantem Unterdruck

In diesem Beispiel beträgt der Durchmesser der Glaskugeln der porösen Füllung 3 mm oder 1,6 mm, die Dicke der Füllung z beträgt 0,08 m, der konstante Unterdruck beträgt 15 · 10³ Pa und die Länge der zylindrischen Rohrleitung beträgt 4 m.
Es wird die Geschwindigkeit Vm der Zirkulation des Schaums in m/s in der zylindrischen Rohrleitung gemessen.
Die verwendete flüssige Phase und die verwendete Gasphase sind die gleichen wie für Beispiel 1 beschrieben.
Es wurden unterschiedliche Versuche durchgeführt, wobei die Durchflussmenge der flüssigen Phase Ql in l/h beim Durchqueren der porösen Füllung variiert wurde.
In der folgenden Tabelle 2 sind die Ergebnisse der Messungen dieses Beispiels zusammengefasst. Tabelle 2
Die Fig. 4 zeigt ein Diagramm, das diese Ergebnisse erläutert, wobei die Bezugsziffern 70a-d und 62a-c denjenigen entsprechen, wie sie für die Versuche in der Tabelle 2 angegeben sind.
Diese Ergebnisse zeigen, dass die Zirkulationsgeschwindigkeit des Schaums um so höher ist, je größer der Durchmesser der Kugeln der porösen Füllung ist.

Beispiel 3

Einfluss der Durchflussmenge der flüssigen Phase auf das Quellungsvermögen des Schaums

In diesem Beispiel sind die verwendete flüssige Phase und die verwendete Gasphase die gleichen wie in den vorhergehenden Beispielen beschrieben und die Länge der zylindrischen Rohrleitung beträgt 4 m.
Die Versuche dieses Beispiels wurden für zwei Dicken z der porösen Füllung durchgeführt: 0,08 m (Versuche 80) und 0,11 m (Versuche 82). Der Durchmesser der Kugeln der porösen Füllung beträgt 0,003 m für alle Versuche und der konstante Unterdruck beträgt 15 · 10³ Pa.
Die Zirkulationsgeschwindigkeit des Schaums, die bei jeder Versuchs-Gruppe festgestellt wurde, ist konstant: sie beträgt 0,15 m/s für die Versuche 80 und 0,12 m/s für die Versuche 82.
Es wird das Quellungsvermögen F des Schaums am Ausgang des Kreislaufs als Funktion der Durchflussmenge Ql der flüssigen Phase in l/h gemessen.
In der folgenden Tabelle 3 sind die in diesem Beispiel erhaltenen Ergebnisse zusammengefasst. Tabelle 3
Die Fig. 5 zeigt eine graphische Darstellung der Ergebnisse der Tabelle 3, in der die Bezugsziffern 80 und 82 jeweils den Versuchen 80 und 82 entsprechen.
Diese Ergebnisse zeigen, dass bei konstantem Unterdruck das Quellungsvermögen F des Schaums abnimmt, wenn die Durchflussmenge Ql der flüssigen Phase zunimmt. Die Auswahl der Durchflussmenge für die flüssige Phase erlaubt somit die Festlegung der Qualität des Schaums.

Beispiel 4

Einfluss des Unterdruckes auf die Zirkulationsgeschwindigkeit des Schaums

In diesem Beispiel werden die flüssige Phase und die Gasphase des Beispiels 1 verwendet, die zylindrische Rohrleitung hat eine Länge von 15 m, der Durchmesser der Kugeln beträgt 0,003 m und die Dicke der porösen Füllung beträgt 0,08 m.
Es wird die Zirkulationsgeschwindigkeit des Schaums in Abhängigkeit von dem an den Kreislauf angelegten Unterdruck gemessen.
In der Tabelle 4 sind die in diesem Beispiel erhaltenen Ergebnisse zusammengefasst. Tabelle 4
Die Fig. 6 zeigt eine graphische Darstellung der Ergebnisse der Tabelle 4. In dieser Figur wurde der Punkt A durch lineare Extrapolation der Kurve 95 erhalten. Dieser Punkt A entspricht dem minimalen Unterdruck ΔP in dem Kreislauf, der im Verhältnis zum Atmosphärendruck gemessen wurde, ab dem der Schaum ein rheologisches Verhalten vom Newton'schen Typ aufweist unter den für dieses Beispiel beschriebenen Bedingungen ΔP = 43 · 10² Pa.
Diese Ergebnisse zeigen, dass bei konstanten Charakteristika des Schaumgenerators (Durchmesser der Kugeln der porösen Füllung, Dicke der porösen Füllung) die Zirkulationsgeschwindigkeit des Schaums eine lineare Funktion des Unterdruckes ist.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Schaums aus einer flüssigen Phase und einer Gasphase, das eine Stufe umfasst, die darin besteht, dass der Schaum durch Ansaugen der flüssigen Phase und der Gasphase durch eine poröse Auskleidung bzw. Füllung hindurch erzeugt wird.

2. Verfahren zum Umwälzen eines Schaums in einer Anlage, das eine Stufe umfasst, die darin besteht, dass nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 im Bereich eines ersten Endes der Anlage ein Schaum in der Weise hergestellt wird, dass der gebildete Schaum in die genannte Anlage eingeführt und in dieser umgewälzt wird bis zu einem zweiten Ende der Anlage, wobei ein Ansaugen durchgeführt wird durch Erzeugung eines Unterdruckes in der genannten Anlage ab dem zweiten Ende.

3. Verfahren zum Reinigen einer Anlage unter Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 2, bei dem der Schaum ein Reinigungsschaum ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem der Reinigungsschaum außerdem ein Dekontaminierungsschaum ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, das außerdem Stufen umfasst, die darin bestehen, den Schaum ab dem zweiten Ende der Anlage zu sammeln, den gesammelten Schaum so zu destabilisieren, dass eine Flüssigkeit erhalten wird, und mindestens einen Teil dieser Flüssigkeit als flüssige Phase zur Erzeugung des in der Anlage umgewälzten Schaums zu verwenden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Flüssigkeit gereinigt wird, bevor sie als flüssige Phase zur Erzeugung des Schaums verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die flüssige Phase umfasst:

- 0,2 bis 0,5 Gew.-% Betain,

- 0,3 bis 1 Gew.-% Oligosaccharidalkylether und gegebenenfalls

- 0,2 bis 1 Gew.-% eines Destabilisierungsmittels.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die flüssige Phase umfasst:

- 3 bis 6 mol/l Schwefelsäure,

- 0,1 bis 1 Gew.-% einer viskosen Verbindung (Verdickungsmittel),

- 0,2 bis 0,5 Gew.-% Betain,

- 0,3 bis 1 Gew.-% eines Oligosaccharidalkylethers und gegebenenfalls

- 0,2 bis 1 Gew.-% eines Destabilisierungsmittels.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die flüssige Phase umfasst:

- 3 bis 5 mol/l NaOH,

- 0,1 bis 1 Gew.-% einer viskosen Verbindung (Verdickungsmittel),

- 0,2 bis 0,5 Gew.-% Betain,

- 0,3 bis 1 Gew.-% eines Oligosaccharidalkylethers und gegebenenfalls

- 0,2 bis 1 Gew.-% eines Destabilisierungsmittels.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, bei dem die Gasphase ausgewählt wird aus Luft, Stickstoff, Sauerstoff, Argon oder Helium, die einzeln oder in Kombination verwendet werden.

11. Vorrichtung (1) zur Erzeugung eines Schaums, die umfasst:

- einen Behälter (3), der mindestens eine Eintrittsöffnung (9, 11) und mindestens eine Austrittsöffnung aufweist,

- eine poröse Auskleidung bzw. Füllung (5), die zwischen den Eintrittsöffnungen (9, 11) und der Austrittsöffnung des Behälters angeordnet ist,

- Einrichtungen (13) zur Einführung einer flüssigen Phase in diesen Behälter und mindestens eine Eintrittsöffnung (9, 11) zur Einführung einer Gasphase in denselben,

- Einrichtungen zum Ansaugen der flüssigen Phase und der Gasphase durch die poröse Auskleidung bzw. Füllung hindurch, wobei der gebildete Schaum mittels der Ansaugeinrichtungen durch die genannte, mindestens eine Austrittsöffnung aus dem Behälter abgezogen wird.

12. Vorrichtung zum Umwälzen eines Schaums in einer Anlage (20), wobei die Vorrichtung umfasst:

- eine Vorrichtung zur Herstellung eines Schaums nach Anspruch 11 und

- dichte Verbindungseinrichtungen, die zwischen der mindestens einen Austrittsöffnung aus dem Behälter und einem ersten Ende (20a) der Anlage angeordnet sind,

wobei die Einrichtungen zum Ansaugen der flüssigen Phase und der Gasphase durch die poröse Auskleidung bzw. Füllung hindurch im Bereich eines zweiten Endes (20b) der Anlage so angeordnet sind, dass in diesem Teil der Anlage, in dem der Schaum umgewälzt werden soll, ein Unterdruck erzeugt wird, der die Bildung des Schaums und die Umwälzung des Schaums in der Anlage zwischen ihrem ersten Ende (20a) und ihrem zweiten Ende (20b) erlaubt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, die außerdem mindestens eine Einrichtung (13) zum Einsaugen der flüssigen Phase in den Behälter umfasst.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, in der die Ansaugeinrichtung (13) eine Düse oder ein Gitter ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, in der die poröse Auskleidung bzw. Füllung (5) aus einem Material besteht, das ausgewählt ist aus einem Stapel von Metallgittern, einem synthetischen Trikot-Gewebe, Sand, Diatomeen, Perliten, kalibrierten Feststoffkugeln und einem Material, das Zwischenräume aufweist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, in der die Einrichtung (11) zur Einführung der Gasphase in den Behälter mindestens eine Eintrittsöffnung (11) für Luft der umgebenden Atmosphäre ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, in der die Einrichtungen (9, 11) zur Einführung einer flüssigen Phase in den Behälter (3) mittels mindestens einer Eintrittsöffnung eine Dosierpumpe (48) und eine Einrichtung (50) zur Bestimmung der Durchflussmenge umfassen.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, in der die Einrichtungen zum Ansaugen der flüssigen Phase und der Gasphase durch die poröse Auskleidung bzw. Füllung hindurch eine Vakuumpumpe (34) umfassen.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, in der die Vakuumpumpe (34) mit einer Kondensat-Falle ausgestattet ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 12, die außerdem einen Aufnahmebehälter (26) für den Schaum aufweist, der im Bereich des zweiten Endes der Anlage angeordnet ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, die außerdem Einrichtungen (38, 42) zur Rückgewinnung bzw. Abtrennung einer Flüssigkeit, die aus einer Destabilisierung des Schaums in dem Aufnahmebehälter (26) für den Schaum stammt, und Einrichtungen (42, 48) zum Pumpen der zurückgewonnenen bzw. abgetrennten Flüssigkeit zu den Einrichtungen (9) zur Einführung der flüssigen Phase in den Behälter der Vorrichtung zur Erzeugung des Schaums umfasst.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, die außerdem eine Einrichtung (52, 53) zur Reinigung der zurückgewonnenen Flüssigkeit umfasst, wobei die Reinigungseinrichtung stromabwärts von dem Aufnahmebehälter (26) für den Schaum und stromaufwärts von den Einrichtungen (48, 9) zur Einführung der flüssigen Phase in den Behälter der Vorrichtung zur Erzeugung von Schaum angeordnet ist.