CS217166B1 - Method of separation of emulsions and device for executing the same - Google Patents

Description

Vynález patří do oblasti úpravy a čištění odpadních vod a týká se způsobu a zařízení k dělení emulzí, zejména emulzí olejů jako je vrtací nebo brusný olej ve vodě, chladicích emulzí a odpadních vod z praček. Mimo to je vynález použitelný i v jiných oborech techniky, například v potravinářském průmyslu a v chemickém průmyslu ke vzájemnému oddělování tekutin s různou viskozitou.

Je známé, že emulze oleje ve vodě lze štěpit přidáváním minerálních kyselin nebo určitých neutrálních solí, popřípadě ve spojení s oxidačními prostředky. Nevýhodou těchto způsobů je vysoká spotřeba chemikálií, poměrně dlouhé reakční doby, nevyhnutelná koroze Štěpících zařízení a vysoký obsah soli v odštěpených vodách. Mimo to je dosažitelný zbytkový obsah oleje v odštěpené vodě příliš vysoký a neodpovídá vodohospodářským požadavkům.

Také jsou známé způsoby a zařízení, kde se Štěpení emulzí provádí přívodem tepelné energie. Jako nosiče tepla se přitom používá převážně páry. Nevýhoda tohoto energeticky náročného tepelného štěpení spočívá v poměrně vysokých investičních a provozních nákladech. Pro tento způsob je nezbytná existence tepelného zdroje, což však je předpoklad, který je v praxi v úpravnách vody a čistírnách odpadních vod splněn pouze ve výjimečných případech.

Také jsou známé dělicí postupy, při kterých se emulze štěpí pomocí absorpčních prostředků. Použití těchto postupů naráží na kromobyčejně vysoké náklady a na to, Že vhodné absorpční prostředky jsou k dispozici v poměrně malých množstvích; kromě toho lze technicky a ekonomicky obtížně zvládnout problém týkající se vznikajícího kalu.

Dále jsou známé dělicí postupy, které pracují s maximální přípustnou koncentrací. Účinnost těchto způsobů je velice omezená, poněvadž v provozních podmínkách nelze přesně nastavit přípustnou maximální koncentraci, což je pro provádění způsobu nezbytné.

Dále jsou známé způsoby β zařízení к tlakové filtraci s polopropustnými membránami. Před polopropustnou membránou dochází k neustálému zvyšování koncentrace oleje . v přiváděné vodě, která se označuje jako koncentrační převýšení a odstraňuje se nebo alespoň snižuje turbulencí emulze. Emulze je vedena v uzavřeném okrunu, neustále se koncennruje a štěpí se teprve, když obsah oleje dosáhne hodnoty 50 až 80 %.

Téměř všechny uvedené způsoby uuaí ten společný nedostatek, že kromě odštěpené vody vzniká olejovitý prodat, který se dá těžko oddělit a má většinou kelovitou konnistenči; tento produkt se musí dodatečně zpracovat v dalších stupních.

Účělem vynálezu je zabránnt zneeiátění vod škodlivými látkami a umoonnlt zpětné získávání cenných ^Ι^ΗΙ^

Úkolem vynálezu je vypracovat způsob dělení emuuzí při současném zpětném získávání emulgované fáze bez přívodu vnějších chemikááií a/nebo tepla, a vyvinout zařízení, které by umožňovalo jednoduchou realizaci tohoto způsobu. Způsob dělení ernuuzí oleje ve vodě tlakovou fitrncí spočívá podle vynálezu v tom, že předčišt^á emulze se přivádí ke kapilárnímu fiirru pod Hákem rovným Hákové ztrátě fiirru, voda s emulgátorem se protlačí filtrem, zatímco emulze nad flitem obohacená uvolněiým olejem se odvádí, zbarnuje se volného oleje gravitačním odlučováním a vede po opětném předčištění ke kapilárnímu fiiruu.

Mnonsví přiváděné před čištěné emulze závisí na mnnonsví vody oddělené v kapilárním fiirru. Účelně se přivádí emulze asi ve dvojnásobném mnonsví než je mxoonsví vody protlačené Dělení emulze probíhá tak dlouho, až koncentrace oleje v emuUzi dosáhne hodnoty 50 až 65 %·

Poddtata zařízení podle vynálezu, která slouží k provádění tohoto způsobu, spočívá v tom, že za zásobní nádrží přes čerpadlo je zapojena děHcí komora s kapilárním systémem, v jejímž odtahu čisté vody je umístěn mUřič zákalu se zpětnou vazbou k čerpadlu, - a za děHcí komorou je zapojen chladič emulze spojený přes redukční vennu s gravitačním odlučovačem, z něhož vchází zpětné potrubí pro emuiz, př^emž jedno olivě součáási jsou ^П;^«^ьně spojeny potrubím nebo Hákovými hadicemi.

Zařízení podle vynálezu pracuje takto: přetištěná emt^uize se čerpá čerpadlem a vychází s takovým Hákem, který právě stačí k protlačení té složky ernuuze, která má tenninší viskozitu, kapplární- soustavou. Složka s vyšší viskozitou je zadržována před kapplární soustavou a obohacuje novou emuuzí, která je do místa před kapplární soustavou neustále přiváděna v důsledku gradientu Heku. Tento pochod je označován při oddělování pevných a kapalných látek jako koncennrační převýšení a vždycky se nerůzněními , technickými pochody po? Ha^je jako jev, který brzdí oddělování. Na rozdíl od tohoto dosavadního názoru odborníků se podle vynálezu tohoto koncentračního převýšení využívá a záměrně se podporuje posiunrtí chemické rovnováhy emuuze, které je s ním spojeno. Emulgované kapičky oleje, které se působením emuugátoru vzájemně odppuuuí, se totiž nad kapplární soustavou v oblasti koncentračního převýšení meelihnicky videem gradientu Háku k sobě přibližují, a tím se dosáhne účinku teurrllizlcn náboje a posiunrtí chemické rovnováhy.

Oddělený olej se sráží a vyplave na povrch, a m^egá-or se prakticky úplně odddH od emulgované olejové fáze a odvádí se společně s odštěpenou vodou kapplární soustavou. Uvolněná, dříve emulgovaná olejová fáze se společně s přebytečnou ernuuzí, která zůstává rovněž nad kapilárním systémem, odvádí a znovu získává v následujícím odlučovaat. Přebytečná emulze se potom v cirkulačním oběhu přivádí znovu do přndčišlltí nebo do děHcí komory.

Vynález bude vysvětlen na případech jednak v sotuvsloosi s přiiožený^u výkresem, který znázorňuje možné provedení zařízení, a jednak na výsledcích dosažených způsobem podle vynálezu.

Příklad 1

Upotřebená emulze po obrábění kovů se nespojitě přivádí do zásobní nádrže kde probíhá současně odstraňování mechanických nečistot sedimentací. Vznikající kal se odvádí výpustí u dna. Předčištěná emulze se pomocí čerpadla 2 čerpá do dělicí komory 2» ve které je uložena kapilární soustava vytvořená na způsob známých filtračních aparátů. Jako kapilární systém mohou například sloužit běžné dialyzační membrány. Potřebný vnější tlakový rozdíl, který musí vytvořit Čerpadlo 2_t leží v rozmezí od 1,5.10* až 6,0.10^ Pa. Čistá voda protlačená v důsledku tohoto tlakového rozdílu kapilární soustavou, se spojitě sleduje měřičem zákalu 10, který v případě havárie odpojí přes zpětnou vazbu přívod elektrického proudu do čerpadla 2.

Emulgovaný olej, který zůstává v důsledku své vyšší viskozity nad kapilární soustavou, a olej uvolněný v důsledku posunu chemické rovnováhy z emulze, opouštějící dělicí komoru 2 s cirkulující emulzí. Aby bylo zajištěno dostatečné odvádění zejména volného oleje, musí se do dělicí komory 2 přivádět asi dvojnásobné množství emulze než je množství čisté vody odštěpené v dělicí komoře 2· Poněvadž teplota emulze v okruhu má tendenci se zvyšovat, zejména v důsledku provozu Čerpadla 2, které musí přemáhat tření v potrubí, je za dělicí komorou J zapojen chladič 4 emulze, který udržuje v okruhu teploty t nižší než 65 °C.

Nad touto teplotou se zhoršuje dělicí schopnost celého zařízení, poněvadž vyšší teplota podporuje odbourávání koncentračního převýšení. Následujícím redukčním ventilem 6 se provádí regulace tlaku na uvedené rozmezí, které je třeba vytvořit v dělicí komoře. Potom přichází cirkulující emulze bez tlaku do gravitačního odlučovače X, kde dochází к oddělení volného oleje, který unáší emulze z prostoru nad kapilární soustavou dělicí komory 2· Odtud se cirkulující emulze vede přes zpětné potrubí 8 do zásobní nádrže 1, a celý oběh začne znovu.

Dělicí pochod je ukončen, když v zásobní nádrži 1 vznikne ekonomicky únosná konečná koncentrace 50 až 65 obj. procent oleje. Koncentrát lze odebírat spolu s kalem nebo postupně ze zásobní nádrže 1 výpustí u dna.

Příklad 2

Dělicí pochod lze provádět také za tím účelem, aby se z použité emulze při obrábění kovů oddělil čistý kov, který se tedy získává jako čistý materiál, a aby se současně spojitě odváděl chemicky napadený emulgátor. К tomuto účelu se postupuje analogicky jako v příkladě 1 pouze s tím rozdílem, že zpětné potrubí 8 pro emulzi neústí do zásobní nádrže 2, nýbrž vede к místu spotřeby emulze, kde se к doplnění chybějícího množství smíchává s čerstvou emulzí, a teprve potom po znečištění se zavádí zpátky do zásobní nádrže £. V případě potřeby lze sedimentaci, která probíhá v zásobní nádrži £ jako předčišíovací pochod, zlepšit pomocí pásových filtrů nebo jiných dělicích zařízení.

Příklad 3

Emulzní kapalina používaná v továrně na tiskové stroje obsahovala 50 g/1 oleje, 10 g/1 emulgátoru a přibližně 0,1 % kovového otěru, který se usazuje.

Množství 1 nP emulzní kapaliny bylo čištěno při tlaku 0,5 až 0,56 MPa v zařízení, p kde plocha membrány v dělicí komoře 2 byla 6 m . Vzniklý olejový koncentrát obsahoval 70 % oleje, odštěpená voda měla obsah mg/1 oleje.

Příklad 4

Upotřebená emulzní kapalina ze závodu na výrobu valivých ložisek měla obsah 9 g/1 oleje a pH 10,8. Hodnota pH byla před vpuštěním do zařízení snížena přídavkem kyseliny sírové na 6 až 8.

Množství 1 emulze bylo zařízení s filtrační membránou odátěpená voda 20 mg/1 oleje.

čištěno při tlaku 0,5 o ploSe 6 m , Olejový

MPa a teplotě 20 až 35 °C v čisticím koncentrát obsahoval 88 % oleje a

Claims (3)

1. Způsob dělení emulzí oleje ve vodě tlakovou filtrací, vyznačený tím, že předčišténá emulze se přivádí ke kapilárnímu filtru pod tlakem rovným tlakové ztrátě filtru, voda s emulgátorem se protlačí filtrem, zatímco emulze nad filtrem obohacená uvolněným olejem se odvádí, zbavuje se volného oleje gravitačním odlučováním a vede po opětném předčiátění ke kapilárnímu filtru.

2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že množství přiváděné předčiátěné emulze odpovídá dvojnásobku množství protlačené vody a dělení emulze probíhá do konečné koncentrace 50 až 65 obj. % oleje v emulzi.

3. Zařízení к provádění způsobu podle bodu 1, vyznačené tím, že za zásobní nádrží (1) je přes čerpadlo (2) zapojena dělicí komora (3) s kapilárním systémem, v jejímž odtahu (9) čisté vody je umístěn měřič zákalu (10) se zpětnou vazbou к čerpadlu (2), a za dělicí komorou (3) je zapojen chladič (4) emulze spojený přes redukční ventil (6) s gravitačním odlučovačem (7), z něhož vychází zpětné potrubí (8) pro emulzi, přičemž jednotlivé součásti jsou vzájemně spojeny potrubím nebo tlakovými hadicemi.