Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich auf das Reinigen von mit Kohlenwasserstoff verunreinigten
Materialien, die beispielsweise aus industriellen Verfahren und aus einer zufälligen
Abgabe von Kohlenwasserstoff (üblicherweise in Form von Öl oder teerähnlichen
Substanzen) an die Umgebung entstehen, in der die Kohlenwasserstoff-Verunreinigung in
wieder verwendbarer Form gewonnen wird.
Hintergrund der Erfindung
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Mit Öl (Kohlenwasserstoff) verunreinigte Materialien entstehen als Nebenprodukte in
einer großen Vielzahl von industriellen Prozessen und auch bei der zufälligen Abgabe
von Kohlenwasserstoffen an die Umgebung.
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Beispiele für das Entstehen von Nebenprodukten bei Verfahren sind die Absetzungen
am Tankboden bei allen Speichertanks, Destillationsrückstände aus Kohlenwasserstoff-
Raffiniervorgängen, beim Walzen von Metall entstehende Teile und durch Schneidöle
verunreinigte Drehspäne, Materialien, die durch Öle in Mineral-Flotationsprozessen
verschmutzt sind, ölige Breie, die aus Abfallöl und Tanker-Reinigungsvorgängen
entstehen, und angesammelte Ablagerungen von mit Öl verschmutzten Böden, die aus
Mehrfach-Abgaben über eine längere Zeit in industriellen Anlagen entstehen.
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Beispiele von Abfällen, die durch zufällige Abgaben von Kohlenwasserstoffen
entstehen, sind verunreinigte Uferstreifen, die aufgrund von Ölüberläufen entstehen,
Boden- und Grundwasser-Verschmutzungen durch Auslaufen von Kohlenwasserstoffen aus
Speicherbehältern und industriellen Prozessen. Diese Beispiele können aus einzelnen
Überlaufvorgängen oder aus mehrfachen Überlaufvorgängen über einen längeren
Zeitraum entstehen.
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Ursprünglich sind derartige Abfälle letztlich z.B. durch Veraschung, Auffüllen von Land
und in begrenztem Umfang durch biologischen Abbau unter Verwendung von
Landbearbeitungs- oder Bioreaktortechniken beseitigt worden.
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In jüngerer Zeit ist das Bewußtsein für Umwelteinflüsse der sekundären Verschmutzung,
die durch solche Behandlungen entstehen, gewachsen. Beispielsweise führt eine direkte
Veraschung von Kohlenwasserstoffen zur Erzeugung von Kohlendioxidgas, so daß der
sogenannte "Gewächshaus-Effekt", der zu einer globalen Erwärmung führt, verstärkt
wird. Wenn die Kohlenwasserstoff-Verunreinigung halogenierte Kohlenwasserstoffe
enthält, besteht bei einer Veraschung die Gefahr der Erzeugung von hochtoxischen
Nebenprodukten, z.B. Dioxin.
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Das Auffüllen von Land kann, wenn es nicht unter sorgfältig gesteuerten Bedingungen
durchgeführt wird, zu Verunreinigungen von Wasseradern durch Wanderung der
Kohlenwasserstoffe, Verunreinigungen von Oberflächenwassern durch Flüssigkeit, die aus
dem Füllmaterial ablaufen, und zur Erzeugung von schädlichen Gasen durch Zersetzen
des Füllmaterials oder Reagieren von Fülmaterialien miteinander führen.
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Der biologische Abbau von durch Kohlenwasserstoffe verunreinigten Böden ist im
allgemeinen auf Materialien mit einer geringen Konzentration von Kohlenwasserstoff-
Verunreinigungen aufgrund langer Zeiträume beschränkt, die erforderlich sind, um
Kohlenwasserstoffe abzubauen, wenn sie in beachtlichen Mengen vorliegen. Die
Biosysteme sind sehr empfindlich gegen Vergiftungserscheinungen, und die
Zwischen-Kohlenwasserstoffe, die während des biologischen Abbauvorganges entstehen, können
erheblich giftiger sein als die ursprünglichen Verunreinigungen.
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Bei allen vorerwähnten Prozessen werden die Kohlenwasserstoffe entweder teilweise
oder vollständig zerstört, und alle darin enthaltenen wertvollen Stoffe gehen verloren.
Ferner sind alle direkten oder indirekten Prozesse Energieverbraucher und können zu
einer sekundären Verunreinigung im Energieerzeugungsprozeß führen.
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Vorliegende Erfindung befaßt sich mit einer neuartigen Methode und Einrichtung zum
Reinigen von mit Kohenwasserstoffen verunreinigten Materialien, die in der Lage ist,
die Nachteile bekannter Reinigungssysteme zu vermeiden und Materialbestandteile in
wieder verwendbarer Form erforderlichenfalls zurück zu gewinnen. Die Behandlung
kann am Ort der auftretenden Verschmutzung durchgeführt werden, so daß teuere und
möglicherweise gefährliche Transporte vermieden werden. Die Behandlung ist auch
vom Energieaufwand her sehr effizient.
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Mit der Erfindung wird ein Verfahren zur Behandlung von Gemischen aus Öl, Wasser
(einschließlich Salzlösungen) und Feststoffen, die in unterschiedlichen Formen von
Ölgemischen, z.B. Emulsionen, Dispersionen und dergl. vorhanden sind, vorgeschlagen.
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Die Erfindung ist auf das Entfernen von Kohlenwasserstoff-Verunreinigungen aus
Kombinationen von Feststoffen und Öl(en); Feststoffen, Öl(en), wässrigen Bestandteilen, und
anderen Chemikalien in Wasser und in Ölphasen anwendbar.
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Die Feststoffe können organische oder anorganische Stoffe oder Kombinationen aus
beiden sein.
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Die flüssige Phase bzw. die flüssigen Phasen kann bzw. können Gemische oder
Dispersionen von Emulsionen oder eine beliebige Kombination daraus sein.
Kurzbeschreibung der Erfindung
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Gemäß der Erfindung besteht ein Verfahren zum Entfernen von Kohlenwasserstoffen aus
verunreinigten Feststoffen darin, daß die Feststoffe einem Lösungsmittel ausgesetzt und
dadurch die Kohlenwasserstoffe in dem Lösungsmittel aufgelöst werden, und daß die
Feststoffe aus dem Lösungsmittel mit dem darin aufgelösten Öl abgetrennt werden.
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Das Lösungsmittel kann aus dem Kohlenwasserstoff durch selektives Verdampfen und
Kondensieren abgetrennt werden, wobei der verunreinigte Kohlenwasserstoff und das
Lösungsmittel in wieder verwendbarer Form zurückbleiben.
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Das verwendete Lösungsmittel ist vorzugsweise vollständig mit der Kohlenwasserstoff-
Verunreinigung mischbar, im allgemeinen jedoch mit Wasser nicht mischbar.
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Das Lösungsmittel soll vorzugsweise einen Siedepunkt haben, der wesentlich niedriger
ist als der des Kohlenwasserstoffs der Verunreinigung, und höher als die normalen
Umgebungstemperaturen.
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Beispielsweise können - ohne die Erfindung zu beschränken - Lösungsmittel wie z.B.
Hexan, Heptan und kommerzielle Gemische dieser Stoffe verwendet werden.
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Das Lösungsmittel kann auch durch einen normalen, industriellen Prozeßstrom
dargestellt werden, und nach dem Extrahieren der Kohlenwasserstoff-Verunreinigung können
das Lösungsmittel und/oder Lösungsmittel/Kohlenwasserstoff-Flüssigkeiten in die
industrielle Prozeßanlage als Prozeßstrom zurückgeführt werden. Beispielsweise können
Raffinerieabfälle mit einem Lösungsmittel behandelt werden, das einen normalen
Raffinierprozeßstrom darstellt, z.B. Naptha, und anschließend kann die Flüssigkeit aus
Lösungsmittel und Kohlenwasserstoff als Raffinierprozeß-Speisestrom zurückgeführt
werden.
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Die mit Wasserstoff verunreinigten Feststoffe sollen vorzugsweise eine Partikelgröße
von weniger als 25 mm und eine Dichte, die ausreichend unterschiedlich von der beim
Extrahieren entstandenen Flüssigkeit aus Lösungsmittel und Kohlenwasserstoff ist,
haben, so daß die Feststoffe und die Flüssigkeiten aus Lösungsmittel und
Kohlenwasserstoff durch Schwerkraft voneinander getrennt werden können. Wenn die Feststoffe zu
Anfang in Dimensionen über 25 mm vorliegen, können die gröberen Feststoffe getrennt
und durch herkömmliche Methoden und Einrichtungen zerkleinert werden, z.B. durch
Sieben, Zerbrechen, Veraschen, und zwar in einer Vorbehandlung, um die bevorzugte
Größenverteilung zu erhalten.
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Das Lösungsmittel und die verunreinigten Feststoffe werden vorzugsweise dem
Lösungsmittel in einer Extraktorkammer ausgesetzt, durch die die Teilchen und Lösungsmittel in
entgegengesetzten Richtungen in einem kontinuierlichen Vorgang laufen, wobei die
Feststoffe in ein Einlaßende der Extraktorkammer eingeführt und aus einem Auslaßende
dieser Extraktorkammer abgeführt werden. Die Lösungsmittelabgabe wird dabei an dem
Einlaßende der Extraktorkammer gesammelt, gereinigt und dann wieder in den Auslaß
zur Zirkulation zurückgeführt. Dies stellt sicher, daß sehr reines Lösungsmittel in
Kontakt mit den Feststoffen am Auslaßende der Extraktorkammer kommt.
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Die Lösungsmittel werden zweckmäßigerweise durch die Extraktorkammer mit Hilfe
eines perforierten Förderbandes geführt, und das Lösungsmittel kann in die
Extraktorkammer am Auslaßende eingesprüht werden.
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Die Extraktorkammer ist zweckmäßigerweise in eine Vielzahl von Abteilen bzw.
Feldern unterteilt, durch die die Feststoffe nacheinander mit Hilfe des Förderbandes
transportiert werden, wobei das Lösungsmittel an der Basis eines jeden Abteils entfernt und
in das benachbarte Abteil gepumpt wird, in das das Lösungsmittel gesprüht wird. In
jedem Abteil kann das Lösungsmittel vorzugsweise durch die Feststoffe und das Band
hindurch filtriert werden, und wird dann in einer Auffangvorrichtung am Boden des
Abteils gesammelt.
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Die Feststoffe, die aus dem Auslaßende der Extraktorkammer gewonnen werden, halten
eine bestimmte Menge an Lösungsmittel und absorbiertem Wasser zurück. Um diese zu
entfernen, werden die so erhaltenen Feststoffe vorzugsweise einem Trockner zugeführt,
der das Lösungsmittel entfernt und es bleiben saubere Feststoffe mit einem
Kohenwasserstoff-Gehalt, der vorzugsweise nicht größer als 1 Gewichtsprozent ist, zurück.
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Die Lösungsmittelabgabe aus der Extraktorkammer enthält normalerweise feine
Feststoffe zusätzlich zu der Verunreinigung/Lösungsmittel und Wasser. Die
Verunreinigung/Lösungsmittel und Wasser können in Form einer Emulsion vorliegen.
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Nach einem Verfahren werden die feinen Feststoffe aus der Emulsion abgetrennt, die
dann an einen Verdampfer abgegeben wird, in welchem die Emusion in eine
Ölkomponente und eine Komponente aus Lösungsmittel und Wasserdampf zerlegt wird. Feine
Feststoffe können, z.B. durch Schwerkrafttrennung, entweder stromaufwärts oder
stromabwärts in bezug auf den Verdampfer extrahiert werden. Die hohe latente Wärme des
verdampften Wassers macht jedoch für diesen Prozeß eine große Menge an Energie
erforderlich.
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Um dieses Problem zu lösen, wird bei einem anderen, bevorzugten Verfahren die
Emulsion in einem Demulgierungs- bzw. Entmischungsvorgang zerlegt, in welchem die
feinen Feststoffe und die Emusion einem Demulgator ausgesetzt werden, der eine
Trennung in eine Komponente aus feinen Feststoffen, eine Komponente aus
Öl/Lösungsmittel und eine Komponente aus Wasser ergibt. Bei beiden Verfahren wird das
Lösungsmittel vorzugsweise wieder gewonnen, und zwar zusammen mit dem
Lösungsmittel aus der Trocknereinheit, und rezirkuliert, damit es in die Extraktorkammer eingeführt
wird.
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Bei einer Modifizierung des Verfahrens wird eine alternative Extraktionsvorrichtung
verwendet, die ein Rührgefäß aufweist, in das die verunreinigten Feststoffe und das
Lösungsmittel eingegeben werden; der resultierende Brei aus Feststoffen und
Lösungsmittel wird dann, beispielsweise mit Hilfe einer Pumpe mit positiver Verdrängung, in eine
Zentrifuge eingeführt, vorzugsweise eine Klärzentrifuge mit fester Schale (solid bowl
decanting centrifuge).
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Typischerweise hat das Lösungsmittel, das bei den vorbeschriebenen
Verfahren/Einrichtungen verwendet wird, einen Siedepunkt von über 50º C, der Siedepunkt liegt
jedoch unterhalb des Siedepunktes der Kohlenwasserstoff-Verunreinigung. Wenn
möglich,
soll das Lösungsmittel so beschaffen sein, daß es durch natürlich auftretende
Bakterien und/oder durch natürlich auftretende Strahlung, z.B. Ultraviolett-Strahlung,
abbaubar ist.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann Wasser dem Brei aus Feststoffen und
Lösungsmittel vor dem Zentrifugieren hinzugefügt werden. Dies reduziert die Menge an
Öl und Lösungsmittel, die mit den Feststoffen transportiert werden, und vermeidet die
Notwendigkeit, die Feststoffphase vor der Abgabe zu erhitzen.
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Nach einem anderen Merkmal der Erfindung können Gemische von Ölemulsionen und
Feststoffen effizient in entsprechende gereinigte Komponenten dadurch getrennt
werden, daß sie mit einem geeigneten Lösungsmittel in einem Mischgefäß gemischt
werden, wobei die Wirkung des Lösungsmittels die Emulsion aus Öl und Wasser aufbricht,
so daß diese Bestandteile voneinander getrennt und freigesetzt werden, und das Öl von
der Oberfläche der Feststoffe entfernt wird, so daß das Wasser durch Assoziation mit
den Feststoffen bei einer Zentrifugaltrennung der Phasen entfernt werden kann. Das
Entfernen von Wasser mit den Feststoffen reduziert somit die Menge an Wasser, die zum
Verdampfer transportiert werden muß, und damit den Energieverbrauch des Prozesses.
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Als weitere Läuterung können trockene, Wasser absorbierende oder Wasser anziehende
oder durch Wasser benetzbare Feststoffe, z.B. gemahlener Ton, dem Gemisch aus
Ölemulsion, Feststoffen und Lösungsmittel beigegeben werden, um ausreichend festes
Material zu erreichen, damit das gesamte Wasser, das aus den Emulsionen freigesetzt wird,
vor einer Zentrifugaltrennung absorbiert oder angezogen wird.
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Feststoffe können beispielsweise mit Hilfe einer Klärzentrifuge mit fester Schale (solid
bowl decanting centrifuge) oder einer Scheibenstapel-Zentrifuge (disc stack centrifuge)
entfernt werden.
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Mit der Erfindung wird ferner ein Verfahren zum Entfernen von Kohlenwasserstoffen aus
mit Kohlenwasserstoffen verunreinigten Materialien vorgeschlagen, die unter anderem
Festkörper, Kohlenwasserstoffe und Wasser enthalten. Ein derartiges Verfahren umfaßt
folgende Schritte:
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(1) Hinzufügen von Lösungsmittel zum Auflösen der Kohlenwasserstoff-Bestandteile;
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(2) Zentrifugieren des Gemisches, um das Gemisch von Materialien im wesentlichen in
eine erste, vorwiegend Feststoffe und Wasser enthaltende Phase und in eine zweite,
vorwiegend Lösungsmittel und Öl enthaltende Phase zu trennen;
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(3) Erhitzen der Materialien der zweiten Phase, um das Lösungsmittel und vorhandenes
Wasser auszutreiben, damit die Kohlenwasserstoff-Bestandteile von dem übrigen
Teil der Materialien der zweiten Phase im wesentlichen getrennt werden, und
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(4) Kondensieren des Lösungsmittels, um seine Wiedergewinnung zu vereinfachen.
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Das Verfahren kann die zusätzlichen Schritte des Trennens der Flüssigkeit von den
Feststoffen, die die Materialien der ersten Phase ausmachen, das Erhitzen der getrennten
Feststoffe, um restliches Lösungsmittel und Wasser auszutreiben, und das Kondensieren
des so erzeugten Evaporats umfassen.
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Das Evaporat, das während des Erhitzens der Materialien der ersten Phase ausgetrieben
wird, kann mit dem Evaporat gemischt werden, das durch Erhitzen der Materialien der
zweiten Phase entsteht, bevor der Kondensationsschritt durchgeführt wird.
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Wasser, das aus dem Kondensationsschritt rückgewonnen wird, kann vor der Abgabe
gereinigt werden.
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Die verunreinigten Feststoffe können dem Lösungsmittel in einem Rührgehäuse
ausgesetzt werden, von welchem der resultierende Brei aus Feststoffen und Flüssigkeit an
eine Zentrifuge gepumpt wird.
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Der Brei kann einen Demulgator enthalten.
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Die Zentrifuge kann eine Klärzentrifuge mit fester Schüssel sein.
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Wasser kann dem Brei aus Feststoffen und Lösungsmittel vor dem Zentrifugieren
hinzugefügt werden.
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Das Lösungsmittel kann Toluol oder ein stabilisierter Benzinanteil sein.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Einrichtung zum Entfernen von Kohlenwasserstoff-
Bestandteilen aus durch Kohlenwasserstoff verunreinigten Materialien, die unter
anderem Feststoffe, Kohlenwasserstoff und Wasser enthalten, die aufweist:
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(a) eine Vorrichtung zum Mischen der verunreinigten Materialien mit einem
Lösungsmittel, das die Kohlenwasserstoff-Komponenten löst und einen Brei ausbildet,
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(b) eine Zentrifuge,
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(c) eine Vorrichtung, die den Brei in die Zentrifuge fördert, wobei die Zentrifuge in der
Lage ist, die dichteren Festkörper und das Wasser aus dem weniger dichten
Gemisch von Lösungsmittel und Kohlenwasserstoff zu trennen, und die die
Lösungsmittel und das Wasser an einen ersten Auslaß sowie das Gemisch aus hauptsächlich
Lösungsmittel und Kohlenwasserstoff an einen zweiten Auslaß abgibt,
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(d) eine erste Heizvorrichtung, der das Gemisch aus Materialien aus dem zweiten
Auslaß zugeführt wird, und in der das Gemisch so erhitzt wird, daß das Lösungsmittel
und vorhandenes Wasser als Evaporat ausgetrieben werden, wobei hauptsächlich
die Kohlenwasserstoffe zurückbleiben,
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(e) eine Sammelvorrichtung, der die Kohlenwasserstoffe zugefördert werden,
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(f) eine Kondensiervorrichtung, in die das Evaporat eingespeist wird, und aus der das
Lösungsmittel und alles vorhandene Wasser gesammelt werden kann, und
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(g) eine Sammelvorrichtung für mindestens das Lösungsmittelkondensat.
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Die Mischvorrichtung kann eine Vorrichtung zum Rühren der verunreinigten
Materialien aufweisen, um das Mischen dieser Materialien mit dem Lösungsmittel zu verbessern.
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Die Einrichtung kann ferner eine zweite Heizvorrichtung zum Erhitzen mindestens des
Festkörperanteils des Gemisches aus dem ersten Zentrifugenauslaß aufweisen, um das
gesamte Lösungsmittel und Wasser, das darin verblieben ist, auszutreiben, ferner eine
Vorrichtung zum Kondensieren des Evaporats.
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Des weiteren kann die Einrichtung ferner eine Vorrichtung zum Kombinieren der
Evaporate aus der ersten und der zweiten Heizvorrichtung aufweisen, um die kombinierten
Evaporate an eine gemeinsame Kondensationsvorrichtung zu speisen.
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Die Einrichtung weist ferner eine Reinigungsvorrichtung zum Reinigen des aus der
Kondensationsvorrichtung gewonnenen Wassers auf.
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Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren, bei dem die verunreinigten
Materialien dem Lösungsmittel in einer Extraktorkammer ausgesetzt werden, durch die die
Materialien und das Lösungsmittel in entgegengesetzten Richtungen in einem
kontinuierlichen Prozeß hindurchgeführt werden; die Materialien werden dabei in ein Einlaßende
der Extraktorkammer eingeführt und treten aus einem Auslaßende aus. Dabei wird die
Lösungsmittelabgabe am Einlaßende der Extraktorkammer gesammelt, gereinigt und
dann zum Auslaßende der Extraktorkammer zurückgeführt.
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Ferner wird mit der Erfindung ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem die
Feststoffmaterialien, die aus dem Auslaßende der Extraktorkammer erhalten werden, einer
Trocknereinheit zugeführt werden, die das Lösungsmittel entfernt und sauberes, festes
Material zurückläßt.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen erläutert. Die
neun Figuren der Zeichnung zeigen unterschiedliche Reinigungsmethoden nach der
Erfindung.
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Bei den ersten drei Ausführungsbeispielen ist dargestellt, daß Wasser beigefügt wird,
bevor eine Trennung der Flüssigkeiten und der Feststoffe vorgenommen wird; dies ist
wahlweise.
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Nach Fig. 1 werden verunreinigte Feststoffe, wie mit Pfeil 10 angezeigt, in einen
Extraktor eingeführt, in welchem ein Kohlenwasserstoff-Verunreiniger durch Zuführen eines
Lösungsmittels extrahiert wird, wie mit 12 angedeutet ist. Anstatt die Feststoffe direkt in
den Extraktor einzuführen, können sie wahlweise vorher mit dem Lösungsmittel
gemischt werden, damit eine Breizufuhr zum Extraktor erzielt wird, wie mit 14
bezeichnet.
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Der Extraktor besteht aus einer geschlossenen Kammer, die in eine Vielzahl von
Abteilen unterteilt ist. Ein kontinuierliches feinmaschiges Band transportiert die Feststoffe von
einem Einlaßende des Extraktors nacheinander durch die Abteile und gibt die Feststoffe
von einem Auslaßende des Extraktors in einen Trichter. Sauberes Lösungsmittel wird auf
die Feststoffe in dem Abteil am Auslaßende des Extraktors aufgesprüht, das
Lösungsmittel filtriert durch die Feststoffe und das Band hindurch und wird in einer
Absetzvorrichtung am Boden des Abteils gesammelt. Dieses Lösungsmittel wird dann mit Hilfe einer
Pumpe zum benachbarten Abteil unmittelbar stromaufwärts (bezogen auf die Richtung
der Bewegung der Feststoffe durch den Extraktor) in Umlauf gesetzt, und der Prozeß
wird wiederholt. Lösungsmittel und Feststoffe werden deshalb in abwechselnd
entgegengesetzten Richtungen durch den Extraktor transportiert, wobei das sauberste
Lösungsmittel mit den saubersten Feststoffen am Auslaßende des Extraktors in Kontakt
kommt.
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Die groben Feststoffe, die aus dem Extraktor bei 16 abgegeben werden, sind noch naß,
d.h. enthalten Lösungsmittel und Wasser, das in die Partikel der Feststoffe absorbiert
worden ist. Diese Feststoffe werden deshalb an einen Trockner 18 übertragen, wo das
Lösungsmittel bei 20 verdampft wird und die sauberen, trockenen Feststoffe bei 22
abgegeben werden; der Kohlenwasserstoffgehalt der Feststoffe ist dabei typischerweise
nicht größer als etwa 1 Gewichtsprozent.
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Die Fluidabgabe 24 aus dem Extraktor besteht aus feinen Feststoffen plus Wasser und
einer im Lösungsmittel aufgelösten Ölemulsion. Feine Feststoffe werden bei 26
beispielsweise durch eine Schlämmzentrifuge entfernt und bei 28 in die groben Feststoffe,
die dem Trockner 18 zugeführt werden, eingespeist. Die Flüssigphase 30 aus der
Zentrifuge wird an einen Verdampfer 32 übertragen, in welchem Lösungsmittel und Wasser
aus dem Öl verdampft werden. Das Öl wird bei 34 als verwertbares Produkt
wiedergewonnen, und das Lösungsmittel sowie der Wasserdampf 36 werden mit dem
Lösungsmittel und Wasserdampf 20 aus der Trocknereinheit 18 miteinander kombiniert und in
einen Verdichter/Separator 38 eingeführt, in welchem die Dämpfe kondensiert werden.
Kondensiertes Wasser und Lösungsmittel werden durch Schwerkraft getrennt, das
Wasser wird bei 40 abgegeben und das Lösungsmittel bei 42 zurück in den Extraktor bei 12
in Umlauf gesetzt.
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Bei dem modifizierten Verfahren nach Fig. 2 werden für äquivalente Verfahrensschritte
die gleichen Bezugsziffern wie in Verbindung mit Fig. 1 verwendet. Das Verfahren ist
ähnlich mit der Ausnahme, daß die Fluidabgabe 24 aus dem Extraktor einer
Demulgierung unterzogen wird, um Wasser aus dem Öl/Lösungsmittel abzutrennen. Somit
werden die feinen Feststoffe plus Öl/Lösungsmittel und Wasser einer Demulgiereinheit 44
zugeführt, in der sie einem Demulgator ausgesetzt werden. Das Fluidgemisch wird dann
in einen Dreiphasen-Separator 46 übertragen, z.B. eine Scheibenstapel-Zentrifuge, in
der nasse Festkörper, Öl/Lösungsmittel und Wasser getrennt werden. Wie vorher
werden die feinen Feststoffe 28 wieder mit den groben Feststoffen vereint, die dem
Trockner 18 zugeführt werden, und Wasser wird bei 48 über ein getrenntes
Behandlungssystem,
falls dies erforderlich ist, abgegeben. Die Lösung 50 aus Öl/Lösungsmittel wird in
den Verdampfer 32 übertragen; dies erfordert jedoch eine geringere Energie als im
Verdampfer 32 nach Fig. 1, weil ein großer Teil des Wassers bei 48 aufgrund der
Demulgierung und anschließenden Trennung entfernt worden ist.
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Bei den in den Figuren 3 - 8 dargestellten Verfahren werden gleiche Bezugsziffern für
die Verfahrensschritte verwendet, die äquivalent denen nach den Figuren 1 und 2 sind.
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Den Zeichnungen ist gemeinsam, daß verunreinigte Feststoffe, wie durch Pfeil 10
dargestellt, in eine Extraktionsvorrichtung eingeführt werden, in der durch Anwendung
eines Lösungsmittels Öl extrahiert wird (wie mit 12A, 12B angezeigt).
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Die Feststoffe, die aus der Extraktionsvorrichtung 16 abgegeben werden, sind naß, d.h.
sie enthalten Lösungsmittel und Wasser, das in die festen Partikel absorbiert worden ist.
Diese Feststoffe werden, möglicherweise nach einer zweiten Waschstufe, in einen
Trockner 18 übertragen, bei dem das Lösungsmittel (bei 20) verdampft wird; die
sauberen Feststoffe werden bei 22 abgegeben.
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Die Fluidabgabe 24 aus der Extraktionsvorrichtung besteht wiederum aus feinen
Feststoffen plus einer Lösung von Wasser in Öl-Emulsion, aufgelöst im Lösungsmittel. Feine
Feststoffe können bei 26, z.B. durch eine Schlämmzentrifuge, entfernt werden. Nach
dem wahlweisen Entfernen von feinen Feststoffen wird die Fluidabgabe 24 an einen
Verdampfer 32 übertragen, in welchem Lösungsmittel und Wasser aus dem Öl
verdampft werden. Das Öl wird bei 34 als Nutzprodukt wiedergewonnen und der Dampf
36 aus Lösungsmittel und Wasser wird, möglicherweise kombiniert mit dem Dampf 20
von Lösungsmittel und Wasser aus der Trocknereinheit 18, in einen
Kondensator/Separator 38 eingeführt, in welchem die Dämpfe kondensiert werden. Kondensiertes
Wasser und Lösungsmittel werden durch Schwerkraft voneinander getrennt, das Wasser
wird bei 40 abgegeben, und das Lösungsmittel wird bei 42 zurück in den Extraktor in
Umlauf gesetzt.
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Nachstehend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben, die in
Übereinstimmung mit den Verfahren nach den Figuren 3 - 8 praktiziert werden:
Beispiel 1
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In einer Testserie wurden mit mineralischem Öl verschmutzte Feststoffe mit einer
mittleren Zusammensetzung von 80,6% w/w Feststoffen, 10,0% w/w Wasser und 9,4% w/w
Öl mit einem Durchsatz von 6,2 Tonnen pro Stunde einem Rührgefäß 12A zugeführt, in
das auch ein Lösungsmittel mit einem Durchsatz von 7,0 m³ pro Stunde eingegeben
wurde. Das Lösungsmittel, das dabei verwendet wurde, war eine stabilisierte
Benzinfraktion der BP-Raffinerie Grangemouth.
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Die mittlere Verweildauer der Feststoffe in dem Gefäß betrug eine Minute, die
Temperatur 21º C.
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Der resultierende Brei aus Feststoffen/Lösungsmittel wurde mit einer Rate von 10 m³
über eine Pumpe mit positiver Verdrängung in eine Schlämmzentrifuge 12B eingeführt.
Die Zentrifuge ergab eine Trennung von Feststoffen und Flüssigkeit und führte zu einer
Zentrat-(Lösungsmittel)-Phase mit einer mittleren Zusammensetzung von 88,3% w/w
Lösungsmittel, 10,4% w/w Öl und 1,1% w/w Wasser. Die Feststoffphase, die aus der
Zentrifuge austrat, hatte eine mittlere Zusammensetzung von 84,9% w/w trockenen
Feststoffen, 0,9% w/w Öl, 9,2% w/w Wasser und 5,0% w/w Lösungsmittel.
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Das Öl, das in der Lösungsmittelphase gelöst war, wurde durch Verdampfen des
Lösungsmittels wieder gewonnen, das anschließend kondensiert und für eine erneute
Verwendung wiedergewonnen wurde. Die resultierende Ölphase, die 5,1% w/w
Wasser und 1,0% w/w Restlösungsmittel enthielt, wurde als geeignet für die
Wiederverwendung angesehen.
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Feststoffe, die aus der Zentrifuge austreten, wurden erhitzt, um eine Verdampfung von
zugeordnetem Lösungsmittel zur erzielen, das im Anschluß daran durch Kondensation
wiedergewonnen wurde. Feststoffe, die aus der Trocknereinheit abgegeben wurden,
hatten eine mittlere Zusammensetzung von 89,36% w/w trockener Feststoffe, 0,95%
w/w Öl, 9,48% w/w Wasser und 0,21% w/w Lösungsmittel.
Beispiel 2
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Das in Beispiel 1 beschriebene Verfahren wurde wiederholt, es wurden die gleichen
Verhältnisse und die gleiche Zusammensetzung von mit Öl verunreinigten Feststoffen
und Lösungsmittel verwendet, jedoch mit der Beigabe von Wasser mit einer
Durchflußrate von 500 l pro Stunde zu dem Brei aus Feststoffen und Lösungsmittel unmittelbar vor
dem Zentrifugieren, wie mit 12C in den Figuren 3 - 8 dargestellt.
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Die resultierende Zentrat-(Lösungsmittel-)-Phase aus der Zentrifuge 12B hatte eine
Zusammensetzung von 86,5% w/w Lösungsmittel, 9,7% w/w Öl und 3,8% w/w Wasser.
Wasser wurde durch Schwerkraftwirkung in einem Zwischentank abgetrennt und für
den Abfluß abgegeben. Lösungsmittel wurde durch Verdampfen entfernt und
anschließend erneut kondensiert, um ein Fluid mit einer Zusammensetzung von 99,6 w/w
Lösungsmittel und 0,4% w/w Wasser zu erzielen, das im Prozeß erneut in Umlauf gesetzt
wurde. Eine Restöl-Phase, die im Verdampfer verblieb, hatte eine Zusammensetzung
von 97,0% w/w Öl, 2,1% w/w Wasser und 0,9% w/w Lösungsmittel, und wurde als
geeignet für die Wiederverwendung betrachtet.
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Festkörper-Phasen, die aus der Zentrifuge austraten, hatten eine mittlere
Zusammensetzung von 82,9% w/w Feststoffen, 14,8 % w/w Wasser, 0,8% w/w Öl und 1,5% w/w
Lösungsmittel, woraus sich ergibt, daß die Beigabe von Wasser zum
Zentrifugen-Speisebrei zu einer entscheidenden Verringerung des Lösungsmitteldurchsatzes mit Feststoffen
geführt hatte. In diesem Fall war kein weiteres Entfernen des Lösungsmittels durch
Erhitzen der Feststoff-Phase vor der Abgabe erforderlich.
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Fig. 9 zeigt ein Verfahren, bei dem ein Gemisch aus Öl und Wasser oder eine
Ölemulsion plus Feststoffe mit einem Lösungsmittel in einem Mixer 100 entweder direkt oder
nach einer Vorbehandlung bei 102 mit einer Demulgiervorrichtung gemischt wird.
Wasser aus 102 wird zu Reinigungszwecken zurückgeführt, und das Gemisch aus Öl
und Wasser wird in den Mixer 100 mit oder ohne Hinzufügen von Wasser
absorbierendem/anziehendem Feststoffmaterial, z.B. gemahlenem Ton, eingespeist.
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Eine Trennung von Flüssigkeiten und Feststoffen durch Schwerkraft und/oder durch
Zentrifugieren wird bei 104 erreicht, derart, daß Feststoffe und Lösungsmittel von Wasser in
einer Richtung, und Öl und Lösungsmittel in der anderen Richtung hindurchgehen. Die
erste Gruppe von Materialien wird als Feststoffe dispergiert und das
Lösungsmittel/Wasser recycelt - wenn sie zuerst in 106 getrocknet werden, um das
Lösungsmittel/Wasser zu entfernen, werden die getrockneten Feststoffe weiter von Lösungsmittel
befreit. Das verdampfte Lösungsmittel/Wasser kann in einer späteren Stufe der
Verarbeitung übertragen werden.
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Die Öl/Lösungsmittel-Abgabe für 104 wird durch 108 verdampft, um Öl (das
wiedergewonnen werden kann) von dem Lösungsmittel zu trennen, das nach dem Mischen mit
dem Lösungsmittel/Wasser-Gemisch aus 106 in 110 kondensiert wird, um ein
Lösungsmittel zum Recyceln und Wasser, das zur Beseitigung gereinigt werden kann, zu
erzielen.