DE9418024U1

DE9418024U1 - Vorrichtung zur Abscheidung flüchtiger Komponenten aus einem Grundstoff

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Publication number: DE9418024U1
Application number: DE9418024U
Authority: DE
Original assignee: Umwelt Technics Nord GmbH
Current assignee: Umwelt Technics Nord GmbH
Priority date: 1994-11-10
Filing date: 1994-11-10
Publication date: 1994-12-22
Anticipated expiration: 2004-11-11

Description

HAUCK, GRAALFS, WEHNERX DÖRING *'siEMONS'

HAMBURG - MÜNCHEN - DÜSSELDORF
38 483-19

PATENT- U. RECHTSANW. · NEUER WALL 41 · 20354 HAMBURG

Umwelt-Technics-Nord GmbH Tangstedter Weg 44

22851 Norderstedt

EDO GRAALFS, Dipl.-Ing. NORBERT SIEMONS, Dr.-Ing. HEIDI REICHERT, Rechtsanwältin Neuer Wall 41, 20354 Hamburg Telefon (040) 36 67 55, Fax (040) 36 40 Telex 2 11 769 inpat d

HANS HAUCK, Dipl.-Ing. WERNER WEHNERT, Dipl.-Ing. Mozartstraße 23, 80336 München Telefon (089) 53 92 36, Fax (089) 53 12 Telex 5 216 553 pamu d

WOLFGANG DÖRING, Dr.-Ing. Mörikestraße 18, 40474 Düsseldorf Telefon (0211) 45 07 85, Fax (0211) 454 32 Telex 8 584 044 dopa d

ZUSTELLUNGSANSCHRIFT/PLEASE REPLY TO:

HAMBURG, 9. November 19

Vorrichtung zur Abscheidung flüchtiger Komponenten aus einem Grundstoff

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Abscheidung von flüchtigen Komponenten aus einem Grundstoff, wie zum Beispiel Bohrschlamm, Bodenmaterial oder dergleichen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus dem G 93 10 741 ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekanntgeworden, bei der ein gasdichter, mindestens eine Aufgabeöffnung aufweisender Reaktor zur Aufnahme eines Induktionsgefäßes vorgesehen ist, dem mindestens eine Induktionsspule zugeordnet ist. Im Inneren des Reaktors ist ein Rührwerk angeordnet, das von einem

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von außerhalb des Reaktors zugeführten Heizmedium durchströmbar ist und dessen in das Grundmaterial eintauchenden Rührabschnitte mit einer Quelle für inertes Gas verbunden sind, das über Austrittsöffnungen in den Rührabschnitten austritt. Mit einer derartigen Vorrichtung wird der Grundstoff im gasdichten Raum des Reaktors erwärmt, und zwar mit Hilfe von Induktionserwärmung. Der Grundstoff wird mit dem Rührwerk umgerührt und anschließend mit einem inerten Gas gespült. Aufgrund der Erwärmung und des Vakuums gelingt es, nahezu vollständig die flüchtigen Bestandteile aus dem Grundstoff auszutreiben. Der Rest wird mit Hilfe eines inerten Gases ausgespült, das in die Reaktorkammer eingeleitet, vorzugsweise in den Grundstoff injiziert wird, nachdem der Grundstoff mit Hilfe eines geeigneten Rührwerks intensiv gerührt worden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Abscheiden flüchtiger Komponenten aus einem Grundstoff zu schaffen, die die flüchtigen Stoffe wirksam abscheidet und bei der Leckverluste weitgehend vermieden werden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dem Reaktor eine

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gasdichte Vorbehandlungskammer vorgeordnet, die eine Heizvorrichtung und ein Rührwerk enthält und die ebenfalls unter Vakuum setzbar ist. Das Vakuum in der Vorbehandlungskammer ist dabei geringer als im Reaktor. Befindet sich beispielsweise im Reaktor ein Vakuum mit einem Absolutdruck von 1 mbar, liegt das in der Vorbehandlungskammer bei etwa 200 mbar.

Die Kammer des Reaktors enthält keine Rührmittel mehr. Dadurch werden Leckverluste, die trotz Dichtungen bei von außen zu betätigenden Rührmittel nicht vermeidbar sind, ausgeschaltet. In der Vorbehandlungskammer kann die Temperatur niedriger gehalten werden als im Reaktor, so daß das Ausscheiden von Wasser unter günstigeren Bedingungen vonstatten geht.

Der vorbehandelte Grundstoff wird unmittelbar in die Reaktorkammer eingegeben, was wegen des bereits in der Vorbehandlungskammer herrschenden Vakuums sich relativ einfacher gestaltet als beim Übergang von Atmosphärendruck auf Endvakuum. Auch braucht ein gesonderter Behälter nicht in die Reaktorkammer eingeführt zu werden. Ein solcher Behälter macht einen guten Wärmeübergang zwischen Behälter und Reaktorkammer erforderlich, der unter Umständen nicht leicht zu erzielen ist.

Die Vorbehandlung des Grundstoffes mit Hilfe eines Rührwerks unter Erwärmung und unter Vakuum hat den Vorteil, daß das Korn, das ggf. von einer relativ gasundurchlässigen Schicht umgeben ist, aufgebrochen wird. Dieser wesentliche Schritt wird nach einer Ausgestaltung der Erfindung verbessert, wenn zwischen Vorbehandlungskammer und Reaktor ein Brecher oder ein ähnlicher Zerkleinerer angeordnet ist. Dadurch wird sichergestellt, daß das Material in der Reaktorkammer durch Erwärmung und Vakuum zu 100% die flüchtigen Stoffe freigibt.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Vorbehandlungs kainmer vertikal oberhalb des Reaktors angeordnet ist. Es kann daher eine reine Schwerkraftförderung vorgenommen werden, um das vorbehandelte Grundstoffmaterial in den Reaktor einzubringen. Auch die gasdichte Verbindung zwischen den beiden Teilen läßt sich auf einfache Weise verwirklichen.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind zwei Vorbehandlungskammern nebeneinander angeordnet. Sie können nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung über einen gemeinsamen Brecher an den Reaktor angeschlossen sein. Die beiden Vorbehandlungskammern können abwechselnd im Betrieb

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sein und beschickt werden, so daß die Kapazität des Reaktors voll ausgenutzt werden kann.

Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist eine Dosiereinheit hinter der Vorbehandlungskairaner angeordnet. Eine Befülleinheit kann entfernbar angebracht sein, damit sie an einem anderen Ort mit dem Grundstoff in geeigneter Weise befüllt wird. Da flüchtige Komponenten schon bei der Vorbehandlung erweichen, verringert sich das Volumen des Grundstoffs in der Vorbehandlungskammer. Daher kann im Hinblick auf das Aufnahmevermögen des Reaktors in der Vorbehandlungskammer eine Überbefüllung vorgenommen werden derart, daß nach dem Ausscheiden der flüchtigen Bestandteile aus der Vorbehandlungskammer der Grundstoff das Volumen aufweist, das der Aufnahmekapazität des Reaktors entspricht.

Dosier- und Befülleinheit und/oder Vorbehandlungskammer und/oder Reaktor können von einem Gehäuse umgeben sein, das in seinen Abmessungen den Abmessungen eines Standardcontainers entspricht. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann daher in mobilen Einheiten an den gewünschten Einsatzort gebracht und dort aufgestellt werden.

In der Vorbehandlungskammer kann zum besseren Abscheiden

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der flüchtigen Komponenten ein Rührwerk vorgesehen werden, das zum Beispiel in einem Rührarm oder Paddel besteht und um eine horizontale Achse in Drehung versetzt wird.

Die Wandung der Vorbehandlungskammer kann doppelwandig sein, damit ein mäanderartiger Strömungskanal gebildet ist, durch den das Heizmedium zu Vorwärmzwecken fließt. Das Heizmedium kann zum Beispiel ein geeignetes thermisches Öl sein.

Insgesamt ist mit der Erfindung eine mit sehr geringem Energieaufwand betreibbare Vorrichtung geschaffen, mit der wirksam flüchtige Bestandteile aus dem Grundstoff entfernt werden können.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt sehr schematisch eine Seitenansicht einer Vorrichtung nach der Erfindung.

Fig. 2 zeigt die Endansicht der Vorrichtung nach Fig. 1.

Drei parallel beabstandete Reaktoren 10, die eine gasdichte Kammer 12 aufweisen, können durch Induktion erwärmt

werden, wie durch die Induktionsspule 14 angedeutet. Jeder Reaktor 10 hat eine untere Abgabeöffnung. Die Kammer 12 kann unter Vakuum gesetzt werden. Die entsprechende Vorrichtung ist ebenfalls nicht dargestellt. Beispielsweise kann ein Vakuum mit einem Absolutdruck von 1 mbar erzeugt werden.

Oberhalb jedes Reaktors 10 sind zwei Vorbehandlungsvorrichtungen 16, 18 angeordnet. Sie bestehen aus zwei parallelen, trommelartigen Kammern 20, 22, in die von oben über einen Trichter 21 und einen Schieber 23 ein Grundstoff eingefüllt wird. Er enthält flüchtige Verunreinigungen, die bei einer entsprechenden Erwärmung entweichen. In den Kammern 20, 22 ist ein Rührwerk 26 angeordnet, mit einem Rührarm 28 auf einer alle Vorkammern 20 durchsetzenden Welle 29, die über ein Getriebe 31 von einem Elektromotor 33 angetrieben wird. Der propellerartig geformte Rührarm weist Löcher auf, um seine Wirkung zu verbessern.

Zwischen den unteren Enden der Vorbehandlungsvorrichtungen 16, 18 und dem Reaktor 10 ist ein Zwischenabschnitt 30 angeordnet, in dem eine Zellenradschleuse 31 zu Dosierzwecken und ein Brecher 32 angeordnet sind. Der Brecher befindet sich unmittelbar oberhalb einer Aufgabeöffnung für die Kammer 12.

Wie erkennbar, kann eine Vielzahl von Behandlungseinheiten in einem Gehäuse untergebracht sein, wobei die Vorbehandlungskammern untereinander mechanisch verbunden sind, wie bei 39 dargestellt.

Die gezeigte Vorrichtung arbeitet wie folgt. Grundstoff wird in eine der Kammern 20, 22 eingebracht. Die Kammern 20, 22 sind in geeigneter Weise erwärmt (nicht gezeigt), zum Beispiel mit Hilfe von thermischem Öl, das durch die Dopelwand der Kammer 20 strömt. In den Kammern 20, 22 wird ein Vakuum erzeugt, zum Beispiel von 2 00 mbar Absolutdruck. Die Temperatur beträgt zum Beispiel 130°C. Durch Erwärmung und Rühren wird ein Teil der flüchtigen Verunreinigungen bereits ausgeschieden, insbesondere kommt es zu einem Abscheiden von Wasser durch Verdampfung. Das Entfernen der flüchtigen Komponenten aus der Kammer 20 bzw. 22 ist nicht dargestellt.

Nachdem die Vorbehandlung beendet ist, gelangt das vorbehandelte Material über den Schieber 25, die Zellenradschleuse 31, den Brecher 32 und den Schieber 37 in die geöffnete Reaktorkammer 12. Der Brecher zerkleinert das Korn und zerstört unter Umständen Strukturen, die ein Austreiben der flüchtigen Komponenten aus dem festen Material verhindern könnten. Nach dem Befüllen der Reaktorkammer 12

wird diese unter ein Vakuum gesetzt, das deutlich niedriger ist als das der Vorbehandlungskammer 20 bzw. 22. Das Vakuum in der Reaktorkammer 12 kann jedoch auch ständig auf gleichbleibendem Wert gehalten werden, was keine größeren Schwierigkeiten bereitet, weil bereits in der Vorbehandlungskammer 20, 22 ein Vakuum wie erwähnt von 200 mbar besteht. Ferner erfolgt mit Hilfe der Induktionsspule 14 eine Erwärmung des Grundstoffs im Reaktor 10 auf zum Beispiel bis 400⁰C. Bei dieser Temperatur und den Vakuumbedingungen werden sämtliche flüchtigen Bestandteile zu 100% aus dem Grundstoff entfernt. Die Entfernung der flüchtigen Komponenten aus dem Reaktor 15 ist ebenfalls nicht dargestellt. Der gereinigte Grundstoff verläßt den Reaktor über den Schieber 35.

Zum Befüllen der Vorbehandlungskammer 20 bzw. 22 kann eine Befülleinheit verwendet werden, die oben aufgesetzt wird (nicht gezeigt). Die eingefüllte Menge richtet sich zwar nach dem Aufnahmevermögen der Reaktorkammer 12. Da jedoch in der Vorbehandlungskammer bereits ein Austreiben flüchtiger Komponenten auftritt und somit eine Volumenreduzierung, erfolgt entsprechend dem vorauszusehenden Anteil von flüchtigen Komponenten eine Überdosierung in der Vorbehandlungskammer 20, 22, so daß der Reaktor immer mit der maximal möglichen Menge beschickt wird.

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Während in der einen Vorbehandlungskammer die Vorbehandlung stattfindet, kann in der anderen eine neue Befüllung vorgenommen werden, so daß die mögliche Taktzeit des Reaktors 10 voll genutzt werden kann.

Wie in den Figuren 1 und 2 angedeutet, sind zwei Container 40, 42 übereinandergestellt. Sie verkörpern Gehäuse, welche die Trichter 21, die Vorbehandlungsvorrichtungen 16, 18 und die Schiebereinheiten 23, 25 bzw. die Zellenradschleusen 31, die Brecher 30 und die Reaktoren 10 aufnehmen. Somit ist eine Einheit aus zwei mobilen Untereinheiten gebildet, die schnell und einfach an den gewünschten Einsatzort gebracht und dort aufgestellt werden können.

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Claims

« · J i - 11 Ansprüche :

1. Vorrichtung zur Abscheidung flüchtiger Komponenten aus einem Grundstoff, zum Beispiel Bohrschlamm, Bodematerial oder dergleichen, mit einem gasdichten, mindestens eine Aufgabeöffnung aufweisenden Reaktor, dem eine Induktionsheizung zugeordnet ist und dessen Kammer unter Vakuum setzbar ist, wobei ferner Mittel vorgesehen sind, um den erwärmten Grundstoff umzurühren, dadurch gekennzeichnet, daß dem Reaktor (10) eine gasdichte Vorbehandlungskammer (20, 22) vorgeordnet ist, die eine Heizvorrichtung und ein Rührwerk (26, 28) enthält und die ebenfalls unter Vakuum setzbar ist, wobei während des Betriebs das Vakuum in der Vorbehandlungskammer (20, 22) geringer ist als im Reaktor.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorbehandlungskammer (20, 22) vertikal oberhalb des Reaktors (10) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Brecher (32) zwischen der Vorbehandlungskammer (20, 22) und Reaktor (10) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch

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gekennzeichnet, daß zwei Vorbehandlungskammern (20, 22) nebeneinander angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein geraeinsamer Brecher (32) zwischen den Vorbehandlungskammern (20, 22) und dem Reaktor (10) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dosier- und Befülleinheit (38) zwischen Vorbehandlungskairatier (20, 22) und Reaktor (10) anordbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Reaktor und/oder Vorbehandlungskammer und/oder Dosier- und Befülleinheit in Gehäusen (34, 36, 38) mit den Abmessungen von Standardcontainern angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorbehandlungskammer (20, 22) trommelartig ist mit horizontaler Achse und auf einer koaxialen Welle (29) ein Rührarm (28) oder dergleichen angeordnet ist.

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9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung der Vorbehandlungskammer doppelwandig ist und so aufgebaut, daß ein mäanderartiger Strömungskanal gebildet ist, durch den das Heizmedium, vorzugsweise thermisches Öl zu Vorwärmzwecken fließt.