Schwebebett
Mit Schwebebett wird in der Technik ein Gemisch aus Feststoffen mit einer Flüssigkeit oder einem Gas bezeichnet. Die Feststoffe bilden dabei keine feste und kompakte Schicht, sondern werden von der Flüssigkeit oder dem Gas durch den Strömungswiderstand daran gehindert. Die Feststoffe werden mit der Flüssigkeit oder dem Gas fluidisiert. Diese Gemische verhalten sich weitgehend wie ein homogenes Medium. Während bei dem 2-Stoffsystem Flüssigkeit/Feststoffe die Fluidisation überwiegend mit Schwebebett bezeichnet wird, spricht man hingegen bei dem System Gas/Feststoffe von einem Wirbelbett. Näheres hierzu unter Wirbelschicht. Die in letzteren Artikel angeführten Angaben zu Eigenschaften und Schichtzustände gelten weitgehend auch für ein Schwebebett und werden hier nicht wiederholt.
Unterschiedliche Ausführungen von einem Schwebebett sind möglich. Ein echtes Schwebebett wird durch eine obere Grenzschicht begrenzt. Über der Grenzschicht ist eine feststoffarme Flüssigkeitsphase vorhanden. Andere Typen von Schwebebetten werden entweder im oberen Bereich durch ein Festbett begrenzt oder die Feststoffe sind im gesamten Bereich der Flüssigkeit in Bewegung. In diesem Fall wird das Gemisch aber überwiegend Wirbelbett genannt.
Anwendungen
Vorteilhaft bei den fluidisierten Systemen ist der gute Mischeffekt und die dadurch erleichterten Reaktionen. Die Bildung von Toträumen und schlecht durchflossenen Bereichen mit den möglichen Konzentrationsunterschieden, die im Festbett auftreten können, werden weitgehend vermieden. Ein günstiger Stoffübergang zwischen den beiden Phasen wird erreicht und der Verlauf einer chemischen Reaktion verbessert.
Weiterhin erfolgt in einem Schwebebett eine Klassifizierung der Feststoffe. Größere und spezifisch schwere Feststoffe reichern sich im unteren und kleinere und leichtere Teilchen in den oberen Bereichen des Schwebebettes an.
Nachfolgend einige Beispiele von technisch-chemischen Verfahren mit Schwebebetten unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Typen:
Kombiniertes Schwebebett mit Festbett
Bei dem Schwebebettverfahren, das für den Ionenaustausch von Flüssigkeiten (bevorzugt Wasser) entwickelt wurde, wird ein Schwebebett gebildet. Bei diesem Verfahren sind mindestens ein Teil der Ionenaustauschharze fluidisiert und nicht Bestandteil des kompakten Harzbettes.[1]
Echtes Schwebebett
Ein Verfahren mit einem Schwebebett ist die Entcarbonisierung in Schnellreaktoren. Bei diesem Verfahren wird die Carbonathärte in Wässern mit Kalkmilch ausgefällt. In den Reaktoren bilden sich aus feinen Sandpartikeln, die als Kristallisationskeime dienen, reaktionsfähige Hartkörner, an denen sich Calciumcarbonat abscheidet. Diese Hartkörner werden im Aufwärtsstrom des behandelten Wassers fluidisiert und bilden ein Schwebebett mit einer oberen Grenzschicht.[2]
Echte Schwebebetten werden bei der Rückspülung von Ionenaustauschharzen gebildet. Hierdurch wird die Abtrennung und der Austrag während des Betriebes aufgenommener ungelöster Schmutzpartikel ermöglicht. Allerdings ist nur die Ausspülung spezifisch leichterer oder von Partikeln mit höherem Strömungswiderstand möglich. Ein Wirbelbett darf bei den Rückspülungen nicht gebildet werden, da dann auch Ionenaustauschharze mit ausgespült werden.
2-Phasen-Wirbel-Schwebebett
Ein relativ altes Verfahren, das allerdings eine Mischung von Wirbel- und Schwebebett darstellt, ist das Schweberösten in Röstöfen. Bei diesem Verfahren ist die Phase Flüssigkeit nicht zugegen. Ein in der Praxis verwendetes Verfahren auf dieser Grundlage ist das Rösten[3] sulfidischer Erze mit dem Sauerstoff der Luft zu Oxiden.
3-Phasen-Wirbel-Schwebebett
Bei dem Wirbel-Schwebebett-Biofilmverfahren, einem Reinigungsverfahren für die Abwasseraufbereitung, werden die Phasen Flüssigkeit (Wasser), Gas (Luft oder Sauerstoff) und Feststoff verwendet. Die Ausführungen der Systeme sind je nach Hersteller unterschiedlich. Überwiegend ist kein Schwebebett, sondern ein Wirbelbett vorhanden. Kunststoffteilchen, beispielsweise Kugeln, werden abhängig von der Bauweise mit Luft intensiv in der gesamten Flüssigkeit oder auch nur in einer Kammer bei Mehrkammerausführungen umgewälzt und aufgewirbelt. Die für die Reinigung und dem Abbau der Schadstoffe im Wasser notwendige Biomasse wächst auf der Oberfläche der Kunststoffteilchen und ist dort weitgehend fixiert.[4]
Einzelnachweise
- G. Siegers, G. Wuttke: Liftbett- und Rinsebett-Verfahren. In: Kraftwerkstechnik. 62, 1982, Jan. Heft 1, S. 42.
- G. Baldauf, F. Schredelseker, M. Henkel, K-W. Gatz, H. Sontheimer: Untersuchungen zur Schnellentkarbonisierung. In: gfw Wasser·Abwasser. 130 (1989), Nr. 11, S. 569–577.
- A. F. Holleman, E. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 37.–39. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin 1956, S. 206.
- W. Hosang, W. Bischhoff: Abwassertechnik. 11. Auflage. B.G.Teubner, Stuttgart/Leipzig 1998, ISBN 3-519-15247-9.