DE102006060107A1

DE102006060107A1 - Verfahren zur Abscheidung von Feststoffen aus einem fließfähigen Produkt

Info

Publication number: DE102006060107A1
Application number: DE102006060107A
Authority: DE
Inventors: Klaus-Peter Dipl.-Ing. Eickhoff; Cengiz Dipl.-Ing. Erdem; Jochen Dr. Hamatschek; Frank Dr.-Ing. Taetz; Robert Dipl.-Ing. Zeldenrüst; Hans-Peter Dipl.-Ing. Feuerpeil
Original assignee: Westfalia Separator GmbH
Current assignee: GEA Mechanical Equipment GmbH
Priority date: 2006-12-08
Filing date: 2006-12-18
Publication date: 2008-06-12

Abstract

Verfahren zur Abscheidung von Feststoffen aus einem fließfähigen Produkt, insbesondere einem nativen Rohöl, bei dem das Produkt in eine Zentrifuge, insbesondere eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge (5), geleitet wird, in der vom Rohöl insbesondere Feststoffe (6) abgetrennt werden, das derart vorgereinigte Produkt in eine Membran-Filtrationsvorrichtung (10) gegeben wird, die den Strom des vorgereinigten Produkts in Permeat (11) und Retentat (12) trennt, wobei zumindest ein Teilstrom (13) des Retentats in das der Zentrifuge zugeleitete Produkt zurückgemischt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abscheidung von Feststoffen aus einem fließfähigen Produkt, insbesondere einem nativen Rohöl, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Native Rohöle, beispielsweise kalt gepresstes Rapsöl, werden vermehrt als Treib- und Brennstoffe für Kraftwerke, so Blockheizkraftwerke und Fahrzeuge eingesetzt. Um als Treibstoff geeignet zu sein, dürfen sie vorgegebene Verschmutzungs- und Phosphorgehaltanteile nicht überschreiten, so dass in der Regel eine Abscheidung von Feststoffen aus dem Rohöl zur Herstellung eines Reinöls notwendig ist.
Aus dem Stand der Technik ist es beispielsweise bekannt, zur Aufreinigung des Rohöls ein 3-Filter-System mit einem Anschwemm-Druckblattfilter (in der Regel mit dem Filterhilfsmittel Kieselgur), einem Beutelfilter zur Sicherheitsfiltration und einem Kerzenfilter zur Polierung einzusetzen. Mit diesem Verfahren wird es jedoch zunehmend schwerer, die immer strenger werdenden Standards und Grenzwerte einzuhalten.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Abscheidung von Feststoffen aus einem fließfähigen Produkt, insbesondere einem nativen Rohöl, zu schaffen, mit dem auf einfache Weise eine verbesserte, weitergehende Abscheidung von Feststoffen aus dem Produkt erreicht wird.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1.
Die zweistufige Reinigung in Kombination mit der vorgeschlagenen Retentatrückführung resultiert in einem weitestgehend von Feststoffen gereinigten Produkt. Die Rückmischung des Retentats aus der Membran-Filtrationsvorrichtung bewirkt offenbar eine physikochemische Wechselwirkung feiner Feststoffteilchen des Retentats mit gröberen Feststoffteilchens des Produktes, insbesondere des Rohöls, so dass es vorteilhaft möglich wird, mit der Vollmantel-Schneckenzentrifuge die ansonsten zu feinen Feststoffteilchens des Retentats auszutragen, was an sich sonst nicht möglich wäre. Derart wird die Feststoffbelastung der Membran-Filtrationsvorrichtung konstant gehalten. Eine Reinigung des Retentats mit der Zentrifuge allein oder mit einer Filtrationstechnik wäre dagegen praktisch nicht realisierbar.
Das derart erzeugte Reinprodukt, das Permeat, weist nur eine geringe Feststoffbelastung auf. So kann bei einem Rapsöl beispielsweise die Phosphatidbelastung auf weniger als 10 bis 12 ppm gesenkt werden. Der Feintrub kann ferner auf weniger als 24 ppm gesenkt werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher betrachtet. Es zeigt:
1 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Mit der in 1 gezeigten Vorrichtung ist eine Abscheidung von Feststoffen aus einem fließfähigen Produkt möglich.
Bei diesem Produkt handelt es sich nach 1 in bevorzugter Anwendung um ein natives Rohöl, insbesondere ein Rapsöl.
Das Rohöl wird durch eine Zuleitung 1 in einen Tank 2 gegeben, der vorzugsweise eine Mischeinrichtung wie ein Rührwerk (hier nicht dargestellt) aufweist.
Aus dem Tank 2 wird das zu klärende Rohöl durch eine Leitung 3 mit einer Pumpe 4 in eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge 5 geleitet, in der vom Rohöl grobe Feststoffe 6 abgetrennt werden.
Das vorgereinigte Öl wird aus der Vollmantel-Schneckenzentrifuge 5 vorzugsweise über einen Puffertank 7 und eine diesem nachgeschaltete Pumpe 8 durch eine Leitung 9 in eine Membran-Filtrationsvorrichtung 10 gegeben, die den Strom vorgereinigten Produktes – hier das vorgereinigte Öl das Öl in ein weiter gereinigtes Permeat – ein Reinöl 11 – und das vom Reinöl abgetrennte Retentat 12 aufteilt. Die Membran-Filtrationsvorrichtung 10 scheidet auch sehr feine bzw. auch Teilchen ab, die nur eine geringe Dichtedifferenz zur Flüssigkeit aufweisen.
Ein erster Teilstrom 14 des aus der Filtrationsvorrichtung austretenden Retentats 12 wird im Kreislauf in die Zulaufleitung 9 – d.h. in das durch die Vollmantel-Schneckenzentrifuge vorgereinigte Öl – zurückgegeben.
Ein weiterer Teilstrom 13 des Retentats 12 wird dagegen in das der Vollmantel-Schneckenzentrifuge 5 zugeführte Rohöl, d.h. das Ausgangsprodukt zurückgeführt, was beispielsweise im Tank 2 mit der Mischeinrichtung erfolgen kann. Diese Rückmischung bewirkt offenbar eine physikochemische Wechselwirkung zwischen feinen Feststoffteilchen des Retentats mit gröberen Feststoffteilchen des Rohöls und möglicherweise eine Agglomeration feiner Feststoffteilchen des Retentats mit gröberen Feststoffteilchen des Rohöls, wodurch die Feststoffbelastung der Membran-Filtrationsvorrichtung 10 konstant gehalten werden kann. Eine Reinigung des Retentats mit der Zentrifuge allein oder mit einer Filtrationstechnik wäre dagegen praktisch nicht realisierbar.
Als Membran-Filtrationsvorrichtung 10 empfiehlt sich der Einsatz von Keramikelementen, die vorzugsweise aus einem α-Al₂O₃ bestehen und vorzugsweise als Röhren elemente ausgebildet sein können. Die Porenweite sollte vorzugsweise 0,1 bis 1 μm; besonders 0,1-0,5 μm, und ganz besonders vorzugsweise 0,1 μm-0,2 μm betragen. Im Versuch wurden mit einer Membran von 0,1 μm bis 0,2 μm sehr gute Ergebnisse – wie eingangs genannt – erzielt.
Der Anteil des rückgeführten Teilstroms 13 des Retentats sollte bezogen auf die Filtratleistung der eingesetzten Membran-Fitrationsvorrichtung 10 vorzugsweise 5 bis 50%, besonders bevorzugt 5 bis 30% und ganz besonders bevorzugt 5 bis 20% betragen.
Ein Abtragen der sich im Betrieb bildenden Deckschicht der Membran-Filtrationsvorrichtung 10 kann mit Hilfe einer Rückspülvorrichtung 15 erfolgen, die hier als Kolben ausgebildet ist, mit welcher die Membran-Filtrationsvorrichtung rückspülbar ist und die während des Betriebs vorzugsweise periodisch betätigt wird, so dass ein höherer Druck außen an der Membran erzeugt wird, so dass die Deckschichtpartikel auf der Retentatseite der Membran gelöst werden. Vorzugsweise erfolgt die Rückspülung periodisch in Abständen von 2 bis 60 min, besonders bevorzugt in Abständen von 2 bis 30 min und ganz besonders bevorzugt in Abständen von 2 bis 15 min. Wird dies nicht realisiert, verschlechtert sich der Flux innerhalb weniger Tage so, dass die Partikelabscheidung nicht mehr zu zufrieden stellenden Ergebnissen führt.

1: Zuleitung
2: Tank
3: Leitung
4: Pumpe
5: Vollmantel-Schneckenzentrifuge
6: Feststoffe
7: Puffertank
8: Pumpe
9: Leitung
10: Membran-Filtrationsvorrichtung
11: Reinöl
12: Retentat
13: Teilstrom
14: Teilstrom
15: Rückspülvorrichtung

Claims

Verfahren zur Abscheidung von Feststoffen aus einem fließfähigen Produkt, insbesondere einem nativen Rohöl, bei dem a. das Produkt in eine Zentrifuge, insbesondere eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge (5) geleitet wird, in der vom Rohöl insbesondere Feststoffe (6) abgetrennt werden, b. das derart vorgereinigte Produkt in eine Membran-Filtrationsvorrichtung (10) gegeben wird, die den Strom vorgereinigten Produkts in Permeat (11) und Retentat (12) trennt, c. wobei zumindest ein Teilstrom (13) des Retentats in das der Zentrifuge zugeleitete Produkt zurückgemischt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt ein Rapsöl ist, das von Verunreinigungen, insbesondere Phosphatiden, gereinigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als die Zentrifuge eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge (5) verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohöl in einen der Vollmantel-Schneckenzentrifuge vorgeschalteten Tank (2) gegeben und dort mit dem zurückgeleiteten Teilstrom (13) des Retentats (12) vermischt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mit der Vollmantel-Schneckenzentrifuge (5) vorgereinigte Öl über einen Puffertank (7) und eine diesem nachgeschaltete Pumpe (8) durch eine Leitung (9) in die Membran-Filtrationsvorrichtung (10) gegeben wird, die den Strom vorgereinigten Produktes in ein Reinöl (11) und das vom Reinöl abgetrennte Retentat (12) aufteilt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Teilstrom (14) des aus der Filtrationsvorrichtung austretenden Retentats (12) im Kreislauf in die Zulaufleitung (9) der Membran-Filtrationsvorrichtung (10) – d.h. in das durch die Vollmantel-Schneckenzentrifuge vorgereinigte Öl – zurückgegeben wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran-Filtrationsvorrichtung (10) Keramikelemente aufweisen, die vorzugsweise aus α-Al₂O₃ bestehen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran-Filtrationsvorrichtung (10) Keramikelemente aufweisen, die als Röhrenelemente ausgebildet sind.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Keramikelemente solche verwendet werden, deren Porenweite vorzugsweise 0,1 bis 1 μm; besonders 0,1-0,5 μm, und ganz besonders vorzugsweise 0,1 μm-0,2 μm beträgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des rückgeführten Teilstroms (13) derart gewählt wird, dass er bezogen auf die Filtratleistung der eingesetzten Membran-Fitrationsvorrichtung (10) vorzugsweise 5 bis 50%, besonders bevorzugt 5 bis 30% und ganz besonders bevorzugt 5 bis 20% beträgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abtragen der Deckschicht der Membranfilter-Vorrichtung (10) mit Hilfe einer Rückspülung erfolgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückspülung periodisch erfolgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückspülung in Abständen von 2 bis 60 min, besonders bevorzugt in Abständen von 2 bis 30 min und ganz besonders bevorzugt in Abständen von 2 bis 15 min erfolgt.