BE1011906A3 - Inrichting voor het scheiden van twee onmengbare vloeistoffen met verschillend soortelijk gewicht. - Google Patents

Abstract

Inrichting voor het scheiden van twee onmengbare vloeistoffen met verschillend soortelijk gewicht zoals olie en water, welke inrichting een eerste separatietank (2) met een overloop (11,12) voor elk van de te scheiden vloeistoffen bevat, een coalescentiefilter (3) waarvan de inlaat (14) via een leiding (13) aansluit op de overloop (12) van de eerste separatietank (2) voor de vloeistof met het grootste soortelijk gewicht en een tweede separtietank (4) die op de uitlaat (19) van de coalescentiefilter (3) aansluit, daardoor gekenmerkt dat de overloop (12) waarop de coalescentiefilter (3) aansluit hoger gelegen is dan de inlaat (14) van de coalescentiefilter (3) met een hoogteverschil H1 dat zodanig is dat de de vloeistofmassa in de leiding tussen de eerste separatietank (2) en de coalescentiefilter (3) voor de nodige druk zorgt om de drukval in de coalescentiefilter (3) en de tegendruk van de vloeistof in de tweede separatietank (4) te overbruggen.

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Inrichting voor het scheiden van twee onmengbare vloeistoffen met verschillend soortelijk gewicht. Deze uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het scheiden van twee onmengbare vloeistoffen met verschillend soortelijk gewicht zoals olie en water, in het bijzonder voor het afscheiden van olie uit condensaat van een compressorinstallatie, welke inrichting een eerste separatietank met een overloop voor elk van de te scheiden vloeistoffen bevat, een coalescentiefilter waarvan de inlaat via een leiding aansluit op de overloop van de eerste separatietank voor de vloeistof met het grootste soortelijk gewicht en een tweede separatietank die op de uitlaat van de coalescentiefilter aansluit. 



  Dergelijke inrichtingen worden gebruikt in installaties met oliegesmeerde compressoren en aanverwante toestellen zoals persluchtdrogers, drukvaten en filters en opgesteld na de condensaatafscheiders van deze toestellen. 



  De voorafscheider of separatietank werkt op basis van het verschil in soortelijk gewicht. In deze separatietank wordt de zware olie-emulsie en vrije olie die bovendrijven, afgescheiden. De coalescentiefilter bevat een filtermedium waardoor het condensaat stroomt en waar de fijne geëmulgeerde oliedruppels samenkitten tot grotere druppels die in een erop aangesloten tweede separatietank door het verschil in soortelijk gewicht van het water gescheiden worden. 



  In sommige gevallen, namelijk wanneer slechts een zeer beperkt restoliegehalte toegelaten is, is na de tweede 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 separatietank nog een actieve koolstoffilter opgesteld waarin de na de coalescentiefilter overblijvende olie aan het oppervlak van de actieve koolstof geadsorbeerd wordt. 



  Er zijn dergelijke inrichtingen bekend die op atmosferische druk werken. Deze worden gekenmerkt door een weinig efficiënte coalescentiefilter, waardoor de nadruk vooral ligt op de voorafscheiding en de actieve koolstoffilter. Doordat de coalescentiefilter op een weinig efficiënte manier werkt, geraakt de actieve koolstoffilter snel verzadigd en moet hij snel vervangen worden. 



  Vandaar ook dat, om de restolie die aan de actieve koolstof moet geadsorbeerd worden te reduceren, getracht wordt een zo goed mogelijke voorafscheiding van de olie te verkrijgen en dus de eerste afscheider vrij groot gebouwd wordt om een zo groot mogelijke verblijftijd van het condensaat in deze afscheider te verkrijgen. 



  Ook de hoeveelheid actieve koolstof wordt vrij groot genomen om de tijd tussen de vervangingen zo groot mogelijk te houden. 



  Door het condensaat onder druk doorheen de coalescentiefilter te persen, kan de efficiëntie ervan merkelijk worden verbeterd. Vooral bij olie-wateremulsies met relatief grote viscositeit is een relatief hoge druk vereist. 



  Er zijn compacte en efficiënte coalescentiefilters bekend waarbij het absoluut noodzakelijk is het condensaat onder druk erdoor te persen. Ze zijn gekenmerkt door een opbouw uit meerdere lagen filterpapier die rond een kern gewikkeld zijn. 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 De filter bevat, in de stromingsrichting van de vloeistof door het filtermateriaal, eerst een aantal lagen die vuildeeltjes opvangen die in de te behandelen vloeistof zweven, en daarna een aantal lagen van een ander filtermedium dat ervoor moet zorgen dat zeer fijne oliedruppeltjes tot grotere oliedruppels omgevormd worden. Een dergelijk filtermedium bestaat meestal uit een waterafstotend materiaal dat een goede affiniteit heeft voor olie. De oliedruppeltjes kleven aan de vezels van dit materiaal en komen in botsing met oliedruppeltjes die in de vloeistof zweven.

   Bij elke botsing groeit de oliedruppel verder totdat hij groot genoeg is om door de vloeistofstroom meegenomen te worden tegen de adhesiekracht van het filtermateriaal in. 



  Het is voor de hand liggend hiervoor de druk van de compressorinstallatie te gebruiken en er zijn dan ook inrichtingen bekend waarbij de inrichting voor het afscheiden van olie uit het condensaat rechtstreeks gekoppeld zijn aan de zich onder druk bevindende condensaatafscheiders van de compressorinstallatie. 



  Bij een dergelijke directe verbinding kunnen de compressorinstallatie en de inrichting elkaar wederzijds beïnvloeden, hetgeen nadelig kan zijn. 



  Wanneer bijvoorbeeld een condensaatafscheider perslucht doorlaat, komt deze perslucht in de inrichting terecht, waardoor een afscheiding van olie onmogelijk wordt. 



  Wanneer de inrichting voor het afscheiden niet perfect werkt, bijvoorbeeld omdat de coalescentiefilter verstopt is, kunnen de condensaatafscheiders het condensaat niet langer afvoeren, 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 zodat door de installatie geleverde perslucht niet meer droog zal zijn. 



    US-A-4. 608. 160   beschrijft een inrichting voor het afscheiden van olie uit water met een separatietank gevolgd door een coalescentiefilter, waarbij tussen beide een pomp aangebracht is die het water uit de separatietank onder druk doorheen de coalescentiefilter perst. 



  Indien een dergelijke inrichting gebruikt wordt voor het afscheiden van olie uit het condensaat van een compressorinstallatie kan de inrichting losgekoppeld worden van de installatie en kan dus het condensaat opgevangen worden in een collector onder atmosferische druk en toch onder druk doorheen de coalescentiefilter gepompt worden, maar een dergelijke inrichting vergt het toevoegen van een pomp die dus stroom vereist en de constructie relatief duur en omvangrijk maakt. 



  De uitvinding heeft een inrichting voor het scheiden van twee onmengbare vloeistoffen met verschillend soortelijk gewicht als doel die deze nadelen niet vertoont, welke inrichting dus vrij compact kan uitgevoerd worden, relatief goedkoop is en waarmee, zonder dat een pomp of andere externe middelen voor het toevoegen van druk noodzakelijk zijn, een zeer efficiënte werking van de coalescentiefilter kan verkregen worden zodat het mogelijk is zonder actieve koolstoffilter te werken, of, in die gevallen waarin slechts een extreem laag restoliegehalte toegelaten is, een eventuele actieve koolstoffilter niet snel verzadigd zal worden. 



  De uitvinding heeft in het bijzonder een dergelijke 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 inrichting als doel die bijzonder geschikt is voor het afscheiden van olie uit het condensaat van een compressorinstallatie zonder rechtstreeks aan deze installatie gekoppeld te moeten worden. 



  Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt doordat de overloop waarop de coalescentiefilter aansluit hoger gelegen is dan de inlaat van de coalescentiefilter met een hoogteverschil Hl dat zodanig is dat de vloeistofmassa in de leiding tussen de eerste separatietank en de coalescentiefilter voor de nodige druk zorgt om de drukval in de coalescentiefilter en de tegendruk van de vloeistof in de tweede separatietank te overbruggen. 



  Bij voorkeur is de overloop voor de vloeistof met het grootste soortelijk gewicht van de eerste separatietank zelfs met een hoogteverschil H2, hoger gelegen dan de overloop voor de vloeistof met het grootste soortelijk gewicht van de tweede separatietank. 



  Voornoemd hoogteverschil H2, dit is dus de hoogte van de vloeistofkolom tussen de overloop voor de vloeistof met het grootste soortelijk gewicht, bijvoorbeeld water, van de eerste separatietank en de overloop voor de vloeistof met het grootste socrtelijk gewicht van de tweede separatietank, is dan bijvoorbeeld tussen enkele tientallen en enkele honderden millimeter gelegen. 



  Uiteraard wordt de drukval in de coalescentiefilter, die onder meer afhangt van het doorstroomdebiet en de oppervlakte van het filtermedium erin, zo laag mogelijk gehouden. 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 Hiertoe wordt ook de eerste separatietank bij voorkeur zo vervaardigd dat hij voldoende verblijftijd verzekert opdat de viscositeit van de vloeistof die via de leiding naar de coalescentiefilter stroomt voldoende laag zou zijn opdat deze drukval relatief klein, en bijvoorbeeld lager dan 98 mbar, zou zijn. 



  Deze inrichting kan aansluiten op een collector waarin het condensaat van een compressorinstallatie opgevangen wordt en waarin de atmosferische druk heerst, in welk geval het condensaat de vloeistof met het grootste soortelijk gewicht is en de andere, af te scheiden vloeistof olie is. 



  De inrichting kan een actieve koolstoffilter bevatten die op de tweede separatietank aangesloten is. 



  Bijvoorbeeld in toepassingen waarin een zeer laag oliegehalte in het condensaat van een compressorinstallatie gewenst wordt, kan de uitlaat voor het water van de tweede separatietank met een dergelijke actieve koolstoffilter in verbinding staan. 



  In de inrichting volgens de uitvinding kan de coalescentiefilter een zeer efficiente zijn, waardoor slechts een relatief kleine eerste separatietank of voorafscheider vereist is die, wanneer de vloeistof condensaat van een compressor is, enkel als doel heeft de vrije olie en de zeer zware olie-emulsie af te scheiden. 



  De inrichting kan dan gesplitst worden in twee afzonderlijke en relatief compacte componenten, namelijk de eerste sparatietank, enerzijds, en de coalescentiefilter met de 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 eraan gekoppelde tweede separatietank of nascheider en, eventueel de actieve koolstoffilter, anderzijds, hetgeen een gemakkelijke en compacte inbouw in bijvoorbeeld de omkasting van een compressor toelaat. 



  De leiding tussen de eerste separatietank en de coalescentiefilter vormt dus de verbinding tussen de twee componenten en kan flexibel uitgevoerd worden, hetgeen toelaat de twee compacte componenten op uiteenlopende plaatsen aan te brengen en voornoemde integratie in bijvoorbeeld de compressoromkasting nog gemakkelijker maakt en tevens toelaat het hoogteverschil Hl en dus automatisch ook H2 gemakkelijk in te stellen. 



  Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, is hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van een inrichting voor het scheiden van twee onmengbare vloeistoffen met verschillend soortelijk gewicht volgens de uitvinding weergegeven met verwijzing naar de bijgaande tekening die schematisch een dergelijke inrichting weergeeft. 



  De in de figuur weergegeven inrichting is een inrichting voor het afscheiden van olie uit het condensaat van een compressorinstallatie dat opgevangen wordt in een collector 1 die met de atmosfeer in verbinding staat zodat de oliewateremulsie die erin opgevangen wordt op atmosferische druk is. Water is dus de vloeistof met het grootste soortelijk gewicht. 



  De inrichting zelf bestaat in hoofdzaak uit een eerste separatietank 2, een lager gelegen coalescentiefilter 3, een 

 <Desc/Clms Page number 8> 

 boven deze coalescentiefilter 3 opgestelde en erop aansluitende tweede separatietank 4 en een op deze laatste aansluitende actieve koolstoffilter 5. 



  De eerste separatietank 2 is een typische vloeistofscheider gebaseerd op een verschil in soortelijk gewicht en bevat in het weergegeven voorbeeld een opstaande tank 6 met daarin een centrale verticale overlooppijp 7 die op de bodem van de tank 6 vastgemaakt is en waarin de collector 1 uitmondt, en daarnaast een verticaal schot 8 dat aan de wanden van de tank 6 vastgemaakt is en zich van de bovenkant van de tank 6 en dus van boven de overlooppijp 7 tot onder de bovenkant van deze overlooppijp 7 en tot op een kleine afstand van de bodem van de tank 6 uitstrekt. 



  Dit schot 8 deelt de binnenkant van de tank 6 in twee ruimten 9 en 10 waarbij de ruimte 9 die de overlooppijp 7 bevat bovenaan van een overloop 11 voor olie voorzien is en de andere ruimte 10 van een lager gelegen wateroverloop 12 voorzien is waarop een flexibele of soepele leidng 13 aansluit die deze overloop 12 met de inlaat 14 van de coalescentiefilter 3 verbindt. 



  De eerste separatietank 2 bevindt zich merkelijk hoger dan de coalescentiefilter 3 en tussen de overloop 12 en de inlaat 14 bestaat een hoogteverschil Hl. 



  Deze coalescentiefilter 3 bestaat uit een opstaand vat 15 waarin een kokervormig filterelement 16 opgesteld is dat onderaan dicht is, bijvoorbeeld omdat het op de bodem van het vat 15 aansluit. 

 <Desc/Clms Page number 9> 

 



  Het filterelement 16 bevat, of is gevormd door, filtermateriaal waardoor de geëmulgeerde olie in druppels omgezet wordt. Het bevat bijvoorbeeld een aantal buitenste lagen die de vuildeeltjes in het water tegenhouden en een aantal lagen van een waterafstotend materiaal met een goede affiniteit voor olie die de oliedruppeltjes doen samenkitten tot ze voldoende groot zijn om met het water meegesleurd te worden naar de tweede separatietank 4. 



  Voornoemde inlaat 14 mondt uit in de ruimte 17 rond dit filterelement 16, terwijl de ruimte 18 binnen dit filterelement 16 bovenaan op de uitlaat 19 uitgeeft. 



  Deze uitlaat 19 mondt uit onderaan in een overlooppijp 20 van de tweede separatietank 4 die rechtstreeks boven de coalescentiefilter 3 is opgesteld en op dezelfde manier opgebouwd is als de hoger beschreven separatietank 2. 



  De overlooppijp 20 staat dus ook op de bodem van een tank 21 en naast deze overlooppijp 20 is op een kleine afstand boven deze bodem een schot 22 opgesteld. De ruimte 23 aan een zijde van het schot 22 is bovenaan van een overloop 24 voor olie voorzien, terwijl de ruimte 25 aan de andere zijde van het schot 22 een lager gelegen overloop 26 voor water bezit. 



  Tussen de wateroverloop 12 van de eerste separatietank 2 en de wateroverloop 26 van de tweede separatietank 4 bestaat een hoogteverschil H2 dat bijvoorbeeld tussen enkele tientallen en enkele honderden millimeter gelegen is. 



  De wateroverloop 26 sluit via een leiding 27 aan op de ingang van de, met actieve kool gevulde, actieve koolstoffilter 5. 

 <Desc/Clms Page number 10> 

 De werking van de hiervoor beschreven inrichting is als volgt : Condensaat van de compressorinstallatie dat bijvoorbeeld 100 tot 5000 mg olie per liter bevat, stroomt onder atmosferische druk uit de collector 1 in de overlooppijp 7 van de eerste separatietank 2 en loopt over deze overlooppijp 7 waarbij de vrije olie en de zware olie-emulsie zieh afscheiden en bovendrijven. Bovenaan in de tank 6 wordt dus een laag 28 van vrije olie en zware olie-emulsie gevormd die via de overloop 11 afgevoerd wordt naarmate haar dikte toeneemt. 



  Enkel water met nog fijne olie-emulsie en dus met relatief weinig olie en dus een relatief kleine viscositeit kan onder het schot 8 door tot in de ruimte 10 vloeien van waaruit deze vloeistof overloopt over de overloop 12 en via de leiding 13 naar de inlaat 14 van de coalescentiefilter 3 vloeit. 



  Dit water met een weinig olie wordt doorheen de coalescentiefilter 3 geperst onder een druk die overeenkomt met een waterkolom waarvan de maximale hoogte gelijk is aan het verschil in hoogte H1 tussen de wateroverloop 12 of het waterniveau in de eerste separatietank 2 en de inlaat 14 van de coalescentiefilter 3, evenwel verminderd met de tegendruk die veroorzaakt wordt door de vloeistof die in de tweede separtietank 4 aanwezig is, of met andere woorden een resulterende maximale druk die bij benadering overeenkomt met een waterkolom met voornoemde hoogte H2 of het niveauverschil tussen de wateroverloop 12 en de wateroverloop 26.

   De druk veroorzaakt door deze waterkolom met hoogte H2 is groter dan de drukval over deze coalescentiefilter 3 en de waterkolom met hoogte H1 is voldoende om niet enkel deze drukval maar 

 <Desc/Clms Page number 11> 

 ook de tegendruk door de vloeistof in de tweede separatietank 4 te overwinnen. 



  Voornoemde drukval is kleiner dan bij voorbeeld 98 mbar (wat overeenkomt met een hoogteverschil H2 van 1 m), enerzijds, door de constructie van de coalescentiefilter 3 en in het bijzonder de keuze van het filterelement 16 en, anderzijds, door de relatief kleine viscositeit van het water met de olie tengevolge van de goede afscheiding van de vrije olie en de zware olie-emulsie door de constructie van de eerste separatietank 2. 



  In de tweede separatietank 4 wordt het grootste gedeelte van de nog aanwezige olie die door de coalescentiefilter 3 in druppels samengekit werd uit het water afgescheiden. De olie gaat vooral bij het overlopen over de overlooppijp 20 gaan bovendrijven en bovenaan in de tank 21 een laag 29 vormen die overloopt via de overloop 24. 



  Het praktisch zuivere water dat minder dan 10 ppm olie bevat, verlaat de separatietank 4 via de ruimte 25 en de overloop 26 en stroomt via de leiding 27 naar de actieve koolstoffilter 5 waar de laatste resten olie op het oppervlak van de actieve koolstof geadsorbeerd wordt. 



  Zonder dat enige pomp of dergelijke noodzakelijk is, wordt het condensaat met voldoende druk doorheen een coalescentiefilter 3 geperst om de drukval erin te overbruggen zodat deze coalescentiefilter 3 compact kan zijn en efficiënt kan werken. 



  De hiervoor beschreven inrichting is niet uitsluitend voor 

 <Desc/Clms Page number 12> 

 het afscheiden van olie uit condensaat van een compressorinstallatie en is ook toepasbaar voor het scheiden van andere vloeistoffen dan water en olie in zoverre ze niet met elkaar mengbaar zijn en een verschillend soortelijk gewicht bezitten. 



  De uitvinding is geenszins beperkt tot de hiervoor beschreven en in de figuur weergegeven uitvoeringsvorm, doch dergelijke inrichting voor het scheiden van twee onmengbare vloeistoffen met verschillend soortelijk gewicht kan in verschillende varianten worden uitgevoerd zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

Claims (10)

Conclusies.

1. - Inrichting voor het scheiden van twee onmengbare vloeistoffen met verschillend soortelijk gewicht zoals olie en water, welke inrichting een eerste separatietank (2) met een overloop (11,12) voor elk van de te scheiden vloeistoffen bevat, een coalescentiefilter (3) waarvan de inlaat (14) via een leiding (13) aansluit op de overloop (12) van de eerste separatietank (2) voor de vloeistof met het grootste soortelijk gewicht en een tweede separatietank (4) die op de uitlaat (19) van de coalescentiefilter (3) aansluit, daardoor gekenmerkt dat de overloop (12) waarop de coalescentiefilter (3) aansluit hoger gelegen is dan de inlaat (14) van de coalescentiefilter (3) met een hoogteverschil H1 dat zodanig is dat de de vloeistofmassa in de leiding tussen de eerste separatietank (2) en de coalescentiefilter (3)

voor de nodige druk zorgt om de drukval in de coalescentiefilter (3) en de tegendruk van de vloeistof in de tweede separatietank (4) te overbruggen.

2.-Inrichting volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de overloop (12) voor de vloeistof met het grootste soortelijk gewicht van de eerste separatietank (2) zelfs met een hoogteverschil H2, hoger gelegen is dan de overloop (26) voor de vloeistof met het grootste soortelijk gewicht van de tweede separatietank (4).

3.-Inrichting volgens conclusie 2, daardoor gekenmerkt dat voornoemd hoogteverschil H2, tussen enkele tientallen en enkele honderden millimeter gelegen is. <Desc/Clms Page number 14>

4.-Inrichting volgens een van de vorige conclusies, daardoor gekenmerkt dat de drukval in de coalescentiefilter (3), die onder meer afhangt van het doorstroomdebiet en de oppervlakte van het filtermedium erin, zo laag mogelijk gehouden wordt.

5.-Inrichting volgens een van de vorige conclusies, daardoor gekenmerkt dat de eerste separatietank (2) zo vervaardigd is dat hij voldoende verblijftijd verzekert opdat de viscositeit van de vloeistof die via de leiding (13) naar de coalescentiefilter (3) stroomt voldoende laag zou zijn opdat de drukval in de coalescentiefilter (3) relatief klein zou zijn.

6.-Inrichting volgens conclusie 5, daardoor gekenmerkt dat de drukval in de coalescentiefilter (3) lager is dan 98 mbar.

7.-Inrichting volgens een van de vorige conclusies, daardoor gekenmerkt dat ze aansluit op een collector (1) waarin het condensaat van een compressorinstallatie opgevangen wordt en waarin de atmosferische druk heerst, in welk geval het condensaat de vloeistof met het grootste soortelijk gewicht is en de andere, af te scheiden vloeistof olie is.

8.-Inrichting volgens een van de vorige conclusies, daardoor gekenmerkt dat ze een actieve koolstoffilter (5) bevat die op de tweede separatietank (4) aangesloten is.

9.-Inrichting volgens een van de vorige conclusies, daardoor gekenmerkt dat ze gesplitst is in twee afzonderlijke en relatief compacte componenten, namelijk de eerste sparatietank (2), enerzijds, en de coalescentiefilter (3) met de eraan gekoppelde tweede separatietank (4) en, eventueel <Desc/Clms Page number 15> een actieve koolstoffilter (5), anderzijds.

10.-Inrichting volgens conclusie 9, daardoor gekenmerkt dat de leiding (13) tussen de eerste separatietank (2) en de coalescentiefilter (3) die dus de verbinding vormt tussen de twee componenten, flexibel is.