DE19940684A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Abtrennen von elementarem Quecksilber aus den bei der Erdgasgewinnung anfallenden Betriebsrückständen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Abtrennen von elementarem Quecksilber aus den bei der Erdgasgewinnung anfallenden BetriebsrückständenInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung von elementarem Quecksilber aus den bei der Erdgasgewinnung anfallenden Betriebsrückständen, das durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet ist: DOLLAR A a) Aufgeben und Abteilen von elementarem Quecksilber und Fremdmaterialien aus den Betriebsrückständen in einem Vorabschneider, DOLLAR A b) Resuspendieren der Betriebsrückstände aus dem Vorabschneider durch Lösemittel zum Abtrennen von Inhibitorresten vom Quecksilber sowie Sammeln und Abtrennen von weiterem elementarem Quecksilber, DOLLAR A c) Klassierung von feinen Feststoffen und groben Feststoffen inklusive Quecksilber aus der in Schritt b) erhaltenen Resuspension, DOLLAR A d) Prüfen der im Schritt c) gewonnenen feinen Feststoffe auf Quecksilberfreiheit und Sammeln der Feststoffe, gegebenenfalls Rückführung der feinen Feststoffe in den Verfahrensschritt b), falls die Feststoffe nicht quecksilberfrei sind, DOLLAR A e) Trennen des restlichen Quecksilbers von den groben Feststoffen und Sammeln des Quecksilbers durch Zentrifugieren, DOLLAR A f) grobe und feine radioaktive Feststoffe sammeln, DOLLAR A g) Rückführung von inhibitorungesättigten Lösemitteln in den Prozeß bis zu deren Sättigung und Entsorgung von inhibitorgesättigten Lösungsmitteln.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrich
tung zum Abtrennen von elementarem Quecksilber aus den bei
der Erdgasgewinnung anfallenden Betriebsrückständen.
Bei der Erdgasgewinnung werden Stoffgemische mitgeför
dert, die u. a. als Nebenprodukte radioaktives Material und
Quecksilber aufweisen. Die Stoffgemische werden als sogenann
te Betriebsrückstände obertägig aus Gasproduktionsanlagen ge
borgen und im GGVS- und anderen Behältnissen gesammelt. Die
Nebenprodukte sind in unterschiedlichen Anteilen in benzol
haltige Kohlenwasserstoffe und zähviskose Korrosionsinhibi
torreste eingebunden. Die bisherige Entsorgung erfolgte durch
Vermischen mit Zement und Einbringen in zu verfüllende Boh
rungen; diese Art der Entsorgung hat sich als ungeeignet er
wiesen.
Die Materialien der Stoffgemische fallen in unterschied
licher inhomogener Zusammensetzung an und enthalten folgende
Bestandteile:
- - Selbsttätig abtrennendes salzhaltiges Lagerstätten wasser
- - Flüssige benzolhaltige Kohlenwasserstoffe
- - Zähviskose Inhibitorenreste
- - Lagerstättenmineralien aus Quarz, Feldspate, Tone
- - Salze der Erdalkalien (aus dem Lagerstättenwasser), wie Kalzium, Magnesium, Barium, Strontium als Karbo nate und Sulfate sowie Korrosionsprodukte Eisenoxide, geringe Mengen Blei und deren Verbindungen
- - Unregelmäßige Anteile fester Bohrspülungs- und Fracbehandlungsreste (Propants)
- - Metallisches, flüssiges Quecksilber in unterschiedli cher Tropfengröße
- - Radioaktive Stoffe im Gemisch mit den Lagerstättenmi neralien.
Das Stoffgemisch ist überwiegend ein grau-schwarzer,
sandiger, zähviskoser bis pastöser Schlamm mit aromatisch
aminartigem Geruch.
Bei längeren Standzeiten, wechselnden Temperaturen oder
durch Transporte sind weitere Veränderungen der Konsistenz
durch Verdichtung mit einhergehender Separierung von Queck
silber und Flüssigkeiten möglich. Bei mikroskopischer Be
trachtung sind neben mineralischen Feststoffen metallische
Quecksilberkügelchen in einem Ölfilm eingebettet zuerkennen.
Feinste Quecksilberkügelchen wurden an magnetischen Werk
stoffresten angereichert aufgefunden.
Zwischen Quecksilber und Mineralien besteht keine Affi
nität. Im Gegensatz dazu ist eine intensive Haftung von Inhi
bitorresten zum metallischen Quecksilber durch dünnwandige
Umhüllung der einzelnen Kügelchen zu erkennen, wodurch ein
globales Zusammenfügen verhindert wird.
Die Verteilung der organischen und anorganischen Be
standteile wurde mit ca. 35 bis 65 Gewichtsanteilen ermit
telt, wobei die gröberen quarzitischen Mineralien zu ca.
30 Gewichtsanteilen beteiligt waren. Elementares Quecksilber
lag in den untersuchten Proben mit ca. einem Gewichtsprozent
vor, kann aber mit 10 und mehr Gewichtsprozenten enthalten
sein.
Für den menschlichen Organismus sind radioaktive Strah
lung und Quecksilberdämpfe hochgradig gesundheitsschädlich
und nicht wahrnehmbar. Nur die elementare Erscheinungsform
des Quecksilbers ist sichtbar. Benzoldämpfe bilden typisch
aromatischen Geruch. Für diese langzeitwirkenden Gifte sind
ausschließlich vorsorgende Schutzmaßnahmen von der Bergung,
dem Transport und der Bearbeitung bis zur Entsorgung einzu
setzen. Verordnungen regeln den Umgang mit den erwähnten
Stoffgemischen hinsichtlich Gesundheits- und Umweltsicher
heit.
Quecksilber ist unter Normalbedingungen ein flüssiges
Metall, welches sich durch geringe mechanische Einflüsse in
variabler Kügelchenform aufteilt. Quecksilber siedet bei
ca. 360°C und besitzt als Metall einen hohen Dampfdruck,
dessen Gaszustand atomar ist. Zur Vermeidung von Verdampfun
gen schon um 20°C sind Lagerung und Umgang unter Flüssigkeit
(Wasser, Öle) durchzuführen. Aufgrund der hohen Giftigkeit
wird eine Arbeitserlaubnis durch den MAK-Wert von 0,01 ppm
(0,1 mg/m3) Hg im atmosphärischen Umfeld begrenzt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin,
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abtrennen von elemen
tarem Quecksilber aus den bei der Erdgasgewinnung anfallenden
Betriebsrückständen anzugeben, um so die verbleibenden Rest
stoffe unter Vermeidung von Umweltbelastungen entsorgen zu
können.
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß Ansprüchen
1 und 4 gelöst. Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen
der erfindungsgemäßen Aufgabenlösung sind in den Unteransprü
chen angegeben.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist elementa
res Quecksilber weitestgehend aus den bei der Erdgasgewinnung
anfallenden Betriebsrückständen separierbar, so daß die ver
bleibenden Reststoffe quecksilberfrei entsorgt werden können.
Als quecksilberfrei ist z. Zt. innerhalb der WEG-Richtlinien
ein Restgehalt an elementarem Quecksilber von 10 mg/kg fest
gelegt.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand der beigefügten
Zeichnung näher erläutert werden.
Es zeigen
Fig. 1 schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Abtren
nung von Quecksilber aus den bei der Erdgasge
winnung anfallenden Betriebsrückständen,
Fig. 2 den schematischen Aufbau einer bei dem erfin
dungsgemäßen Verfahren eingesetzten Zentrifuge
zur Trennung von Quecksilber und Mineralien im
Schnitt und
Fig. 3 die Zentrifuge nach Fig. 2 in einer Vorderan
sicht.
Die Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 2 zum Abtrennen von
elementarem Quecksilber aus den bei der Erdgasgewinnung an
fallenden Betriebsrückständen. Die Vorrichtung 2 weist einen
Vorabscheider 4 auf, in den die Betriebsrückstände über einen
Einfüllstutzen 6 unter Lösemitteleinsatz (Behältnisreinigung)
eingegeben werden, beispielsweise als Schlamm- oder Schüttgut
(nicht dargestellt). Der Vorabscheider 4 weist ein oberes Ge
häuseteil 8, in den der Einfüllstutzen 6 mündet und in dem
sich Gitterroste 7 oder stabförmige Einbauten zur Rückhaltung
von Fremdmaterialien befinden, und ein unteres Gehäuseteil 10
auf. Ein unter dem Gehäuseteil 10 angeordnetes verjüngtes Ge
häuseteil 21 dient als Sammelfalle für Quecksilber, das mit
einer Zellenradschleuse 19 abgezogen wird. Im Bereich des
Überganges vom oberen Gehäuseteil 8 zum unteren Gehäuseteil
10 ist eine aus dem Vorabscheider 4 herausgeführte Schnecken
fördereinrichtung 20 angeordnet, die die quecksilberreduzier
ten Betriebsrückstände durch eine Leitung 22 zu einem Resus
pensionsmischer 24 führt, in dem die Betriebsrückstände mit
der fünf- bis achtfachen Menge an Lösemittel gemischt werden.
Bei diesem Resuspensionsvorgang ist eine völlige Auflösung
des Inhibitors zu erreichen. Aglomeriertes Quecksilber wird
über eine Ableitung 25 abgeführt. An dem Mischer 24 ist über
einen Regelschieber 26 o.ä. ein Zyklonseparator 28 ange
schlossen, welcher ein Rührwerk 30 zur Zirkulation und Ent
mischung der Betriebsrückstände aufweist.
Der Zyklonseparator 28 weist einen Überlauf 32 auf, über
den Lösemittel mit feinen Feststoffen abgeleitet und in eine
Zentrifuge 34 gegeben wird, in dem der Feinstfeststoff abge
trennt wird. Der Feinstfeststoff wird auf Quecksilberfreiheit
überprüft und gesammelt. Sollte der Feinstfeststoff nicht
quecksilberfrei sein, wird er in den Prozeß in den Mischer 24
zurückgeführt. Inhibitorungesättigtes Lösungsmittel wird wie
derverwendet und je nach Bedarf dem Vorabscheider 4 oder Mi
scher 24 zugeführt. Inhibitorgesättigtes Lösemittel wird ent
sorgt.
Aus dem Zyklonunterlauf 36 werden Quecksilber- und grobe
Mineralien über einen Regelschieber 38 entnommen und in eine
Zentrifuge 40 eingeschleust, in der eine kontinuierliche Auf
trennung in Quecksilber und Mineralien erfolgt. Eine Verbes
serung der Trennung Hg/Inhibitor ist durch Ultraschallbehand
lung möglich.
Die Fig. 2 und 3 zeigen ein Schema der Zentrifuge 40.
Die Zentrifuge 40 weist eine etwa kegelstumpfförmige Trommel
42 auf, die auf dem Innenumfang mit in axialer Richtung ver
laufenden Kanälen 44 ausgestattet ist. Infolge der großen
Dichteunterschiede zwischen dem Lösemittel (spezifisches Ge
wicht ca. 0,9-1,0), den mineralischen Feststoffen (spezifi
sches Gewicht ca. 2,7) und Quecksilber (spezifisches Gewicht
ca. 13,6) sammelt sich unter dem Einfluß geeignet ausgewähl
ter Zentrifugalkraft Quecksilber in den Kanälen an. Das
Quecksilber fließt in den Kanälen in Richtung größer werden
den Trommeldurchmessers und tritt am Ende aus den Kanälen
tangential aus. Feststoff und Lösemittel verbleiben oberhalb
der Kanäle und trennen sich ebenfalls. Während der Feststoff
mit einer axial angepaßten Förderschnecke 46 in Richtung
kleiner werdendem Trommeldurchmesser transportiert und am
Trommelende (entgegengesetzt dem Quecksilber) tangential aus
tritt, wird das verbliebene Lösemittel über ein Wehr queck
silberseitig abgeführt.
Die Wirkungsweise der Lösemittel bzw. die Effektivität
der Waschvorgänge ist von der Inhibitormenge abhängig und
wird durch eine hohe Lösemittelvorlage erreicht. Es können
wässrige Tensidlösemittel, ölbasische Lösemittel, alipha
tisch/aromatische, biologische Lösemittel und deren Gemische
eingesetzt werden. Ölbasische Lösemittel bewirken eine Auflö
sung der Inhibitoren. Tensidlösemittel binden den Inhibitor
in einer Emulsion. Die Bildung von Quecksilberkügelchen mit
inhibitorfreier Oberfläche wird am besten durch aromatische
Lösemittel, biologische Ester oder deren Gemische erreicht.
Die Korngröße der Feststoffe reicht von 1 µ bis 3 mm.
Der mittlere Feinheitsgrad um 30 µ behindert die Separation
der feineren Quecksilberkügelchen. Eine Separartion von
Quecksilber und der groberen mineralischen Feststoffe wird
durch moderate Bewegungsenergie mittels Rührwerk begünstigt,
so daß leichtere insbesondere Feinstfeststoffe gegenüber den
groberen zeitlich länger im Lösemittel schweben und ausgetra
gen werden. Quecksilber als spezifisch schwerstes Material
sedimentiert dadurch möglichst ungehindert. Bei Erreichen ei
ner bestimmten Kugelgröße, während der jeweiligen Bearbei
tungsschritte, sedimentiert Quecksilber nicht steuerbar. Um
das sedimentierende Quecksilber optimal abtrennen zu können,
sind bei den erfindungsgemäßen Verfahrensschritten die er
wähnten Sammelfallen mit Ablaßmöglichkeiten vorgesehen.
Claims (8)
1. Verfahren zur Abtrennung von elementarem Quecksilber aus
den bei der Erdgasgewinnung anfallenden Betriebsrück
ständen gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschrit
te:
- a) Aufgeben und Abteilen von elementarem Quecksilber und Fremdmaterialien aus den Betriebsrückständen in einem Vorabscheider,
- b) Resuspendieren der Betriebsrückstände aus dem Vorabscheider durch Lösemittel zum Abtrennen von Inhibitorresten vom Quecksilber sowie Sammeln und Abtrennen von weiterem elementarem Quecksilber,
- c) Klassierung von feinen Feststoffen und groben Fest stoffen inklusive Quecksilber aus der in Schritt b) erhaltenen Resuspension,
- d) Prüfen der im Schritt c) gewonnen feinen Feststoffe auf Quecksilberfreiheit und Sammeln der Feststoffe, gegebenenfalls Rückführung der feinen Feststoffe in den Verfahrensschritt b), falls die Feststoffe nicht quecksilberfrei sind,
- e) Trennen des restlichen Quecksilbers von den groben Feststoffen und Sammeln des Quecksilbers durch Zen trifugieren,
- f) grobe und feine radioaktive Feststoffe sammeln,
- g) Rückführung von inhibitorungesättigten Lösemitteln in den Prozeß bis zu deren Sättigung und
- h) Entsorgung von inhibitorgesättigten Lösungsmitteln.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
als Lösemittel wässrige Tensidlösemittel, ölbasische Lö
semittel, aliphatische/aromatische oder biologische Lö
semittel und/oder deren Gemische verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Lösemittel im Überschuß eingesetzt wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem
der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
- - einen Vorabscheider (4), in den die Betriebsrück stände zum Teil unter Lösemitteleinsatz (Behälter reinigung) eingegeben werden, der gitter- oder stabförmige Rückhalteeinrichtung (7) für Fremdmate rialien enthält, und der eine Sammeleinrichtung für freies Quecksilber und eine Austragsvorrichtung (10) zum Weitertransport der Betriebsrückstände aufweist,
- - eine Mischeinrichtung (24) zum Resuspendieren der aus dem Vorabscheider (4) zugeführten Betriebsrück stände mit einem Lösemittel,
- - einen ein Rührwerk (30) aufweisenden und an der Mischeinrichtung (24) angeschlossenen Zyklonsepara tor (28), der einen Überlauf (32) zum Abtrennen von Lösemittel und feinen Feststoffen aus der Suspensi an der Mischeinrichtung (24) aufweist,
- - eine erste an den Überlauf (32) des Zyklonsepara tors (28) angeschlossene Zentrifuge (34) zum Ab trennen der Feinststoffe aus dem Lösemittel und
- - eine zweite an den Unterlauf (36) des Zyklonsepara tors (28) angeschlossene Zentrifuge (40) zum Tren nen von groben Feststoffen, verbliebenem Lösemittel und Quecksilber.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
in einem oberen Gehäuseteil (8) des Vorabscheiders (4)
die gitterost- oder stabförmigen Rückhalteeinrichtungen
(7) zur Rückhaltung von Fremdmaterialien angeordnet
sind, ein unteres Gehäuseteil (21) als Sammelfalle für
Quecksilber ausgebildet ist und der Ausgang des Materi
alstromes der als Förderschnecke ausgebildeten Austrags
vorrichtung (10) oberhalb der Sammelfalle angeordnet
ist, wobei Betriebsrückstände unter Lösemitteleinsatz
zur Behältnisreinigung eingebracht werden.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
das Rührwerk (30) des Zyklonseparators (28) steuerbar
ausgebildet ist, derart, daß durch moderate Rührge
schwindigkeit feine Feststoffe durch das Lösemittel im
Überlauf und grobe Feststoffe mit Quecksilber im Unter
lauf ausgetragen werden.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die zweite Zentrifuge (40) eine kegelstumpfförmige Trom
meln (42) aufweist, in der eine zum verjüngten Ende der
Trommel hinfördernde Schneckenfördereinrichtung (46) für
die Feststoffe angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
auf dem Innenumfang der Trommel (42) der Zentrifuge (40)
axial verlaufende Kanäle (44) zum Sammeln des Quecksil
bers ausgebildet sind, das durch Zentrifugalkräfte in
den Kanälen zum Ende der Trommel mit dem größeren Durch
messer fließt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999140684 DE19940684A1 (de) | 1999-08-27 | 1999-08-27 | Verfahren und Vorrichtung zum Abtrennen von elementarem Quecksilber aus den bei der Erdgasgewinnung anfallenden Betriebsrückständen |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19940684A1 true DE19940684A1 (de) | 2001-03-01 |
Family
ID=7919803
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE1999140684 Withdrawn DE19940684A1 (de) | 1999-08-27 | 1999-08-27 | Verfahren und Vorrichtung zum Abtrennen von elementarem Quecksilber aus den bei der Erdgasgewinnung anfallenden Betriebsrückständen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19940684A1 (de) |
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- 1999-08-27 DE DE1999140684 patent/DE19940684A1/de not_active Withdrawn
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