DE102007017508B4 - Process for the purification and / or treatment of oil emulsions, in particular of cooling lubricants - Google Patents

Process for the purification and / or treatment of oil emulsions, in particular of cooling lubricants Download PDF

Info

Publication number
DE102007017508B4
DE102007017508B4 DE200710017508 DE102007017508A DE102007017508B4 DE 102007017508 B4 DE102007017508 B4 DE 102007017508B4 DE 200710017508 DE200710017508 DE 200710017508 DE 102007017508 A DE102007017508 A DE 102007017508A DE 102007017508 B4 DE102007017508 B4 DE 102007017508B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
emulsion
oil
centrifuge
phase
ultrafilter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE200710017508
Other languages
German (de)
Other versions
DE102007017508A1 (en
Inventor
Josef-Alois Streller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Audi AG
Original Assignee
Audi AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Audi AG filed Critical Audi AG
Priority to DE200710017508 priority Critical patent/DE102007017508B4/en
Publication of DE102007017508A1 publication Critical patent/DE102007017508A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102007017508B4 publication Critical patent/DE102007017508B4/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M175/00Working-up used lubricants to recover useful products ; Cleaning
    • C10M175/0025Working-up used lubricants to recover useful products ; Cleaning by thermal processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M175/00Working-up used lubricants to recover useful products ; Cleaning
    • C10M175/0058Working-up used lubricants to recover useful products ; Cleaning by filtration and centrifugation processes; apparatus therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10MLUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M175/00Working-up used lubricants to recover useful products ; Cleaning
    • C10M175/04Working-up used lubricants to recover useful products ; Cleaning aqueous emulsion based

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Lubricants (AREA)

Abstract

Verfahren zur Reinigung und/oder Aufbereitung von Öl-Emulsionen (10), bei dem in einem Filtrierschritt (II) die Öl-Emulsion durch einen Ultrafilter (11) geleitet wird, in dem emulgierte Bestandteile (12) der zu reinigenden Emulsion als Wertstoff abgetrennt und aufkonzentriert werden, welchem Filtrierschritt (II) ein Vorreinigungsschritt (I) vorgeschaltet ist, in dem die zu reinigende Öl-Emulsion (10) zumindest teilweise von Feststoffen separiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass im Vorreinigungsschritt (I) in einer Drei-Phasen-Zentrifuge (9) als schwere Phase die in der Öl-Emulsion (10) suspendierten Feststoffe, als leichte Phase die nur schwach über Emulgatoren gebundenen Fremdöl-Bestandteile und als mittlere Phase ein Emulsions-Konzentrat als Wertstoff separiert wird, das zum Filter (11) weitergeleitet wird, wobei die im Ultrafilter (11) zurückgehaltenen emulgierten Bestandteile (12) des Emulsionskonzentrats unter erneuter Vermischung mit entsalztem Frischwasser (15) wieder in den Kühlschmier-Emulsionskreislauf rückgeführt werden, und wobei der Wasseranteil als salzhaltige, wässrige Phase aus dem Ultrafilter (11) geführt wird und in einen Verdampfer (13) gespeist wird, der...Process for cleaning and / or processing oil emulsions (10), in which the oil emulsion is passed through an ultrafilter (11) in a filtering step (II), in which emulsified components (12) of the emulsion to be cleaned are separated as valuable substances and are concentrated, which filtration step (II) is preceded by a pre-cleaning step (I) in which the oil emulsion (10) to be cleaned is at least partially separated from solids, characterized in that in the pre-cleaning step (I) in a three-phase Centrifuge (9) as the heavy phase, the solids suspended in the oil emulsion (10), as the light phase, the foreign oil components that are only weakly bound via emulsifiers, and as the middle phase, an emulsion concentrate is separated as a valuable substance, which is sent to the filter (11) is passed on, the emulsified constituents (12) of the emulsion concentrate retained in the ultrafilter (11) being re-mixed with deionized fresh water (15) back into the K ühlschmier emulsion cycle can be returned, and the water content is fed as a saline, aqueous phase from the ultrafilter (11) and fed into an evaporator (13), which ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung und/oder Aufbereitung von Öl-Emulsionen, insbesondere von Kühlschmierstoffen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a process for the purification and / or treatment of oil emulsions, in particular of cooling lubricants, according to the preamble of patent claim 1.

In der metallbearbeitenden Industrie werden in großem Umfang Kühlschmierstoffe zur Kühlung der Werkzeuge eingesetzt. Solche Kühlschmierstoffe enthalten beispielsweise in Wasser emulgierte Öle, wodurch ein Werkzeug-Verschleiß reduziert und eine gute Werkstückoberflächenqualität sichergestellt wird, sowie entstehende Metallspäne abgeführt werden. Sogenannte wassergemischte Kühlschmierstoffe werden in Umlaufsystemen mit bis zu 100 Kubikmetern Flüssigkeit über eine möglichst lange Standzeit eingesetzt, bevor sie entsorgt werden müssen. Die maximal mögliche Standzeit der Kühlschmierstoffe beeinflusst maßgeblich die in einem metallbearbeitenden Betrieb entstehende Abfallmenge sowie die Kosten für deren Entsorgung.In the metalworking industry, large quantities of cooling lubricants are used to cool the tools. Such coolants contain, for example, oils emulsified in water, whereby a tool wear is reduced and a good workpiece surface quality is ensured, as well as resulting metal chips are removed. So-called water-mixed cooling lubricants are used in circulation systems with up to 100 cubic meters of liquid for the longest possible service life before they have to be disposed of. The maximum possible service life of the cooling lubricants significantly influences the amount of waste produced in a metalworking operation and the costs for their disposal.

Die maximal erreichbare Standzeit wird jedoch durch die sogenannte Aufsalzung des Kühlschmierstoffes begrenzt. Die Aufsalzung ergibt sich, wenn durch die bei der Metallzerspanung entstehende Prozesswärme Wasser aus dem Kühlschmierstoff verdampft wird. Bei der Wasserverdampfung verbleiben die Salze im Kühlschmierstoff, so dass es im Laufe der Zeit zu einer Anreicherung von gelösten Salzen kommt. Hinzu kommen aus den bearbeitenden Metallen gelöste Legierungsbestandteile, wie etwa Schwermetalle, Aluminium und Magnesium.However, the maximum achievable service life is limited by the so-called salification of the cooling lubricant. Salination occurs when water is evaporated from the coolant due to the process heat generated during metal cutting. In the evaporation of water, the salts remain in the cooling lubricant, so that it comes in the course of time to an accumulation of dissolved salts. In addition, alloying components dissolved from the working metals, such as heavy metals, aluminum and magnesium.

Durch die Aufsalzung kann es im Kühlschmierstoff zu einer Korrosion, einer Emulsionsspaltung oder einer Rückstandsbildung durch Salz-Ausfällungen kommen. Dadurch werden die Gebrauchseigenschaften des Kühlschmierstoffes beeinträchtigt. Durch die somit erforderliche frühzeitige Entsorgung entstehen hohe Kosten sowie große Abfallmengen.Salting may lead to corrosion, emulsion breakage or residue formation due to salt precipitation in the cooling lubricant. As a result, the performance characteristics of the coolant are impaired. The thus required early disposal results in high costs and large amounts of waste.

Ein gattungsgemäßes Verfahren zur Reinigung und/oder Aufbereitung von Öl-Emulsionen ist aus TORNAU, Dieter et. al.: Kühlschmierstoffe und Anlagen. Renningen-Malmsheim: expert-Verl., 1999 (Kontakt & Studium; Bd. 579) S. 134–147 und 178–193. ISBN: 3-8169-1160-9 bekannt. Demzufolge werden zur Reinigung und Aufbereitung von Kühlschmiermitteln Ultrafiltrationsanlagen mit einer vorgeschalteten Zentrifuge eingesetzt. Aus der DE 100 11 513 A1 ist die Kombination von Zentrifuge und Ultrafiltration zur Aufbereitung von Schneidsuspensionen bekannt.A generic method for the purification and / or treatment of oil emulsions is from TORNAU, Dieter et. al .: cooling lubricants and equipment. Renningen-Malmsheim: expert-Verl., 1999 (contact &study; Bd. 579) pp. 134-147 and 178-193. ISBN: 3-8169-1160-9 known. As a result, ultrafiltration systems with an upstream centrifuge are used for cleaning and conditioning of cooling lubricants. From the DE 100 11 513 A1 is the combination of centrifuge and ultrafiltration for the treatment of cutting suspensions known.

Aus der US 5137654 A ist die Auftrennung einer Öl-Wasser-Emulsion mittels der Ultrafiltrationsmembran bekannt. Aus der DE 25 28 990 A sind generell Möglichkeiten für das Aufspalten von Emulsionen bekannt. Aus der DE 18 10 630 C und aus der DE 23 21 749 A sind Verfahren zur Trennung von Emulsionen aus der spanenden Verformung von Metallteilen bekannt, also Feststoff enthaltende Emulsionen. Aus der DE 295 18840 U1 ist bekannt, dass Drei-Phasen-Zentrifugen zur Behandlung von Kühlschmierstoffen, die Feststoffe enthalten, vorteilhaft sind.From the US 5137654 A the separation of an oil-water emulsion by means of the ultrafiltration membrane is known. From the DE 25 28 990 A are generally known ways for the splitting of emulsions. From the DE 18 10 630 C and from the DE 23 21 749 A are known processes for the separation of emulsions from the machining deformation of metal parts, that is, solid-containing emulsions. From the DE 295 18840 U1 It is known that three-phase centrifuges are advantageous for the treatment of coolants containing solids.

Aus der US 5137654 A ist ein Verfahren zur Reinigung und Aufbereitung eines Kühlschmierstoffes bekannt, der nach einem Zerspanungsprozess zu einem Ultrafilter geleitet wird. Der Ultrafilter separiert die emulgierten Ölbestandteile vom Wasser, das als Filtrat durch eine Membran des Ultrafilters geleitet wird.From the US 5137654 A is a method for cleaning and treatment of a cooling lubricant is known, which is passed to a ultrafilter after a machining process. The ultrafilter separates the emulsified oil components from the water, which is passed as a filtrate through a membrane of the ultrafilter.

Das abgeschiedene Wasser weist einen hohen Anteil an gelösten Salzen und niedermolekularen Inhaltsstoffen auf und kann ggf. einer weiteren Aufbereitungsstufe zur Abtrennung störender Ionen unterzogen werden. Die im Ultrafilter zurückgehaltenen Ölbestandteile werden als ein Wertstoff erneut mit Frischwasser vermischt, um wieder einen optimalen Kühlschmieremulsionszustand sicherzustellen. Anschließend wird der Wertstoff in einen Speichertank rückgeführt.The separated water has a high proportion of dissolved salts and low molecular weight ingredients and may optionally be subjected to a further treatment stage for the separation of interfering ions. The oil components retained in the ultrafilter are re-mixed with fresh water as a valuable material to again ensure an optimum state of cooling lubricant emulsion. Subsequently, the recyclable material is returned to a storage tank.

Der zu reinigende Kühlschmierstoff ist hier mit Feststoffen beladen, etwa Metallpartikel vom Zerspanungsprozess, die auf der Filtermembran des Ultrafilters einen Filterkuchen aufbauen und so den Ultrafilter frühzeitig verstopfen, wodurch in kurzen Zeitintervallen Regenerationsphasen des Ultrafilters erforderlich sind.The cooling lubricant to be cleaned here is loaded with solids, such as metal particles from the cutting process, which build up a filter cake on the filter membrane of the ultrafilter and thus clog the ultrafilter early, whereby regeneration phases of the ultrafilter are required in short time intervals.

Aus der DE 43 40 218 C1 ist eine Filtervorrichtung zur Filtration von mit Feststoffen beladenen Flüssigkeiten bekannt. Die Filtervorrichtung weist einen Querstromfilter auf, bei dem eine parallel zur Oberfläche der Filtermembran verlaufende Strömungskomponente in der zu filternden Trübe erzeugt wird, die ein vorzeitiges Abscheiden von Feststoffanteilen auf der Filtermembran verhindert.From the DE 43 40 218 C1 For example, a filter device for filtering solids laden liquids is known. The filter device has a cross-flow filter, in which a parallel to the surface of the filter membrane extending flow component is generated in the turbid to be filtered, which prevents premature deposition of solids on the filter membrane.

Aus der DE 24 08 637 A ist ein Verfahren zur Behandlung von Kühlflüssigkeiten bekannt, bei der nach einem Zerspanprozess das Kühlmittel zunächst in einen Absetztank und dann mittels einer Pumpe zu einem Ultrafilter geleitet wird, in den salzhaltiges Wasser von einem Emulsionskonzentrat getrennt wird. Ggf. kann das Kühlmittel aus dem Absetztank vorher mit gewöhnlichen Filtern oder Sieben von suspendierten Festteilchen befreit werden, die sich nicht aufgrund der Schwerkraft absetzen. Aus der US 3 814 307 A ist eine Zentrifuge bekannt, bei der geringe Konzentrationen von Feststoffen oder von Öl, das in Wasser suspendiert ist, separiert werden können.From the DE 24 08 637 A a method for the treatment of cooling liquids is known in which after a cutting process, the coolant is first passed into a settling tank and then by means of a pump to an ultrafilter, is separated in the saline water from an emulsion concentrate. Possibly. For example, the refrigerant from the settling tank may be previously freed of suspended particulates which do not settle by gravity with ordinary filters or sieves. From the US 3 814 307 A For example, a centrifuge is known in which small concentrations of solids or oil suspended in water can be separated.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Reinigung von Öl-Emulsionen, insbesondere von Kühlschmierstoffen, bereitzustellen, bei dem der Reinigungs- oder Aufbereitungsprozess bei guter Filtrationsqualität dauerhaft betrieben werden kann. The object of the invention is to provide a process for the purification of oil emulsions, in particular of cooling lubricants, in which the cleaning or treatment process can be operated permanently with good filtration quality.

Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.The object is solved by the features of claim 1. Advantageous developments of the invention are disclosed in the subclaims.

Erfindungsgemäß ist dem Filtrierschritt, in dem die emulgierten Bestandteile der zu reinigenden Emulsion als Wertstoff abgetrennt werden, ein zusätzlicher Vorreinigungsschritt vorgeschaltet, in dem die zu reinigende Emulsion in einer Zentrifuge zentrifugiert wird. Dadurch kann die zu reinigende Öl-Emulsion im Vergleich zu anderen mechanischen Filterverfahren mit geringem Zeitaufwand und hoher Filterqualität vorgereinigt werden, wodurch selbst kleine Partikelgrößen bis zu 2 μm von der Öl-Emulsion separiert werden können.According to the invention, the filtration step, in which the emulsified constituents of the emulsion to be purified are separated off as recyclable material, is preceded by an additional prepurification step in which the emulsion to be purified is centrifuged in a centrifuge. As a result, the oil emulsion to be cleaned can be precleaned in comparison to other mechanical filter methods with little expenditure of time and high filter quality, whereby even small particle sizes of up to 2 μm can be separated from the oil emulsion.

Die in der zu reinigenden Öl-Emulsion suspendierten Feststoffe werden in der Zentrifuge als schwere Phase separiert. Dabei ist es für eine hohe Filterqualität bevorzugt, wenn die wirksame Zentrifugalkraft der Zentrifuge in einem Bereich von mindestens 3 bis 4·g liegt. Dadurch ist gewährleistet, das selbst die Feststoffe mit geringen Partikelgrößen von etwa 2 μm zuverlässig herausgefiltert werden. Solche Feinstoffe bzw. Feinspäne würden sich ohne den erfindungsgemäßen Vorreinigungsschritt auf der Filteroberfläche des nachgeschalteten Filters festsetzen und diesen vorzeitig verstopfen.The suspended solids in the oil emulsion to be purified are separated in the centrifuge as a heavy phase. It is preferred for high filter quality if the centrifugal force of the centrifuge is within a range of at least 3 to 4 g. This ensures that even the solids with small particle sizes of about 2 microns are reliably filtered out. Such fines or fine chips would settle without the pre-cleaning step according to the invention on the filter surface of the downstream filter and clog it prematurely.

Neben der Zentrifugalkraft bildet die durch die Zentrifuge geführte Strömungsmenge pro Zeiteinheit einen weiteren wichtigen Prozessparameter, mit dem die Verweildauer der zu reinigenden Öl-Emulsion in der Zentrifuge festlegbar ist. Die Zentrifugalkraft der Zentrifuge ist vorzugsweise so einzustellen, dass die Emulgatoren in der zu reinigenden Öl-Emulsion nicht zerstört werden. Die Emulgatoren bewirken, dass der Öl-Anteil fein verteilt in der Trägersubstanz, etwa Wasser, gehalten wird, ohne zu koagulieren. Versuche haben gezeigt, dass die Emulgatoren bis zu einer Zentrifugalkraft von 6 bis 7·g stabil sind und bei größeren Zentrifugalkräften zerstört werden.In addition to the centrifugal force, the flow rate through the centrifuge per unit of time forms another important process parameter with which the residence time of the oil emulsion to be cleaned in the centrifuge can be determined. The centrifugal force of the centrifuge is preferably adjusted so that the emulsifiers in the oil emulsion to be cleaned are not destroyed. The emulsifiers cause the oil content to be kept finely distributed in the carrier substance, for example water, without coagulating. Experiments have shown that the emulsifiers are stable up to a centrifugal force of 6 to 7 · g and are destroyed by larger centrifugal forces.

Das Reinigungsergebnis der Vorreinigungsstufe wird durch die Anwendung einer Drei-Phasen-Zentrifuge weiter gesteigert. Im Unterschied zu anderen mechanischen Filtern kann hier in einfacher Weise neben der schweren Feststoff-Phase auch eine leichte Fremdöl-Phase separiert werden. Die leichte Phase kann als Fremdöl beispielsweise Hydraulik-Öl enthalten, das nur schwach an die Emulgatoren gebunden ist und sich beim Zentrifugieren ohne weiteres von den Emulgatoren löst und koaguliert. Das Fremdöl würde ohne vorgeschalteten Zentrifugier-Schritt zum Filter, etwa zum Ultrafilter, gelangen und als Schlamm die Filterporen zusetzen.The cleaning result of the pre-cleaning stage is further increased by the use of a three-phase centrifuge. In contrast to other mechanical filters, a light oil phase can be separated in a simple manner in addition to the heavy solid phase. The light phase may contain, for example, hydraulic oil as a foreign oil, which is only weakly bound to the emulsifiers and readily dissolves and coagulates during centrifugation from the emulsifiers. The foreign oil would pass without upstream centrifugation step to the filter, such as the ultrafilter, and add the filter pores as sludge.

Bei Anwendung der Drei-Phasen-Zentrifuge können also gleichzeitig Feststoffe und Fremdöl-Bestandteile, beispielsweise Hydrauliköl, vom Wertstoff separiert werden. Eine beim Zentrifugieren erzeugte mittlere Phase wird als Emulsions-Konzentrat zum Filter geleitet, in dem die emulgierten Bestandteile aus dem Konzentrat gefiltert werden können.When using the three-phase centrifuge so at the same time solids and foreign oil components, such as hydraulic oil, can be separated from the recyclable material. A middle phase produced during centrifugation is passed as an emulsion concentrate to the filter, in which the emulsified constituents can be filtered out of the concentrate.

Üblicherweise wird als ein Kühlschmierstoff bzw. eine Kühlschmieremulsion eine Öl-Emulsion verwendet, in der der Öl-Anteil mittels Emulgatoren in Wasser fein verteilt gehalten wird. Im Wasseranteil der Kühlschmieremulsion reichern sich nach dessen Einsatz im Metallbearbeitungsprozess gelöste Salze und/oder gelöste Legierungsbestandteile, z. B. Schwermetall, Aluminium oder Magnesium an, die die Gebrauchseigenschaften der Kühlemulsion beeinträchtigen. Durch Abtrennung der salzhaltigen wässrigen Phase kann daher die Kühlschmieremulsion entsalzt werden.Usually, an oil emulsion is used as a cooling lubricant or a cooling lubricant emulsion, in which the oil content is kept dispersed by means of emulsifiers in water. In the water content of the cooling lubricant emulsion accumulates after its use in the metalworking process dissolved salts and / or dissolved alloying components, eg. As heavy metal, aluminum or magnesium, which affect the performance characteristics of the cooling emulsion. By separating the salt-containing aqueous phase, therefore, the cooling lubricant emulsion can be desalted.

Eine besonders effektive Reinigung der Öl-Emulsion ergibt sich aus der Kombination der erfindungsgemäßen Zentrifuge mit einem Ultrafilter. Der Ultrafilter wird zur Entsalzung des aus der Zentrifuge gewonnenen Emulsions-Konzentrats verwendet. Der Ultrafilter hält die emulgierten Öl-Bestandteile zurück und separiert die wässrige Phase mit den gelösten Salzen. Die Filtermembran des Ultrafilters kann eine Porenweite in einem Bereich von 10.000 bis 30.000 Dalton auf, während ein geeigneter Filtrationsdruck bereits in einem Bereich von nur 0,5 bis 1,5 bar liegen kann. Bevorzugt erfolgt der Filtrierschritt in einer Querstromfiltertechnik, bei der eine parallel zur Oberfläche der Filtermembran verlaufende Strömungskomponente in dem zu filternden Emulsions-Konzentrat erzeugt wird. Dadurch ist ein frühzeitiges Zusetzen der Filteroberfläche verhindert. Insbesondere in Verbindung mit der vorgeschalteten Zentrifuge kann die Standzeit des Ultrafilters beträchtlich erhöht werden, ohne dass Regenerationsphasen zur Reinigung des Filters notwendig wären.A particularly effective cleaning of the oil emulsion results from the combination of the centrifuge according to the invention with an ultrafilter. The ultrafilter is used to desalt the emulsion concentrate recovered from the centrifuge. The ultrafilter retains the emulsified oil components and separates the aqueous phase with the dissolved salts. The filter membrane of the ultrafilter can have a pore size in a range of 10,000 to 30,000 daltons, while a suitable filtration pressure can already be in the range of only 0.5 to 1.5 bar. The filtration step preferably takes place in a cross-flow filter technique in which a flow component running parallel to the surface of the filter membrane is produced in the emulsion concentrate to be filtered. This prevents premature clogging of the filter surface. Especially in connection with the upstream centrifuge, the service life of the ultrafilter can be considerably increased without the need for regeneration phases to clean the filter.

Bevorzugt ist der erfindungsgemäße Vorreinigungsschritt zweistufig mit einer dem Zentrifugieren vorgeschalteten mechanischen Filtration ausgeführt, in der bereits größere Feststoffe von der zu reinigenden Öl-Emulsion entfernt werden können. Die Vorfiltration kann durch einen mechanischen Filter oder durch ein Sedimentieren in einen Absetztank erfolgen.Preferably, the pre-purification step according to the invention is carried out in two stages with a centrifugal upstream mechanical filtration in which already larger solids from the oil emulsion to be cleaned can be removed. The prefiltration can be carried out by a mechanical filter or by sedimentation in a settling tank.

Nach dem Filtrierschritt werden die zurückgehaltenen emulgierten Öl-Bestandteile als Wertstoff wieder dem Kühlschmieremulsionskreislauf zugeführt. Hierzu wird der Wertstoff mit frischem Wasser und ggf. weiteren Additiven vermischt, um wieder einen optimalen Kühlschmieremulsionszustand sicherzustellen.After the filtration step, the retained emulsified oil components are re-supplied as valuable material to the cooling lubricant emulsion circuit. For this purpose, the recyclable material is mixed with fresh water and optionally further additives in order to ensure again an optimal state of cooling lubricant emulsion.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figur beschrieben, die in einem schematischen Fließbild ein Verfahren zur Aufbereitung einer Kühlschmieremulsion zeigt.An exemplary embodiment of the invention is described below with reference to the appended FIGURE, which shows in a schematic flow diagram a method for processing a cooling lubricant emulsion.

Das Fließbild betrifft einen Metallbearbeitungsprozess mit zwei aufeinander folgenden Bearbeitungsschritten 1, 2 zur Spanbearbeitung von Metallbauteilen.The flow chart relates to a metalworking process with two consecutive processing steps 1 . 2 for chip processing of metal components.

Nach erfolgter Spanbearbeitung werden die Bauteile zu einem Wäscher 3 geführt, in dem sie mittels einer Reinigungsflüssigkeit gereinigt werden.After machining, the components become a scrubber 3 guided in which they are cleaned by means of a cleaning liquid.

Dem Metallbearbeitungsprozess ist ein Kühlschmieremulsions-Kreislauf 4 mit einer Kühlmittelzentrale 5 zugeordnet. Die Kühlmittelzentralanlage 5 führt die Kühlschmieremulsion 10 von einem Vorratstank 6 den Bearbeitungswerkzeugen im Metallbearbeitungsprozess zu, um diese vor Verschleiß zu schützen, eine gute Werkstückoberflächenqualität sicherzustellen und um die erzeugten Metallspäne abzuführen.The metalworking process is a cooling lubrication emulsion cycle 4 with a coolant center 5 assigned. The coolant central system 5 guides the cooling lubricant emulsion 10 from a storage tank 6 the machining tools in the metalworking process, to protect them from wear, to ensure a good workpiece surface quality and to dissipate the generated metal chips.

Als Kühlschmieremulsion wird bekanntermaßen ein wassergemischter Kühlschmierstoff verwendet, bei dem die Ölbestandteile mittels Emulgatoren in Wasser fein verteilt gehalten sind. Somit ist die Kühlschmieremulsion ein Gemisch aus einer schmierwirksamen Komponente (Ölanteil) und einer kühlwirksamen Komponenten, nämlich Wasser, das mit ca. 85% den Hauptanteil an der Emulsion einnimmt.As a cooling lubricant emulsion, a water-mixed cooling lubricant is known to be used, in which the oil components are kept finely dispersed by means of emulsifiers in water. Thus, the cooling lubricant emulsion is a mixture of a lubricating component (oil content) and a cooling effective components, namely water, which occupies about 85% of the main portion of the emulsion.

Dem Vorratstank 6 der Kühlmittelzentrale 5 ist ein vom Kühlschmieremulsions-Kreislauf 4 unabhängiger Aufbereitungskreislauf 7 zugeordnet. Der Aufbereitungskreislauf 7 führt unabhängig vom Kühlmittelkreislauf 4 die Kühlschmieremulsion vom Vorratstank 6 ab. Nach erfolgter Reinigung sowie Aufbereitung wird die Kühlschmieremulsion wieder zum Vorratstank 6 rückgeführt.The storage tank 6 the coolant center 5 is one of the cooling lubricant emulsion cycle 4 independent reprocessing cycle 7 assigned. The treatment cycle 7 leads independently of the coolant circuit 4 the cooling lubricant emulsion from the storage tank 6 from. After cleaning and conditioning, the cooling lubricant emulsion is returned to the storage tank 6 recycled.

Der Aufbereitungskreislauf 7 weist eine Zentrifuge 9 auf, in der in einem Vorreinigungsschritt I die zu reinigende Kühlschmieremulsion mechanisch vorgereinigt wird. Der Vorreinigungsschritt kann zweistufig mit einer nicht dargestellten, vorgeschalteten Filtereinrichtung erfolgen, die im Vorratstank 6 angeordnet sein kann.The treatment cycle 7 has a centrifuge 9 in which, in a pre-cleaning step I, the cooling lubricant emulsion to be cleaned is mechanically pre-cleaned. The pre-cleaning step can take place in two stages with an upstream filter device, not shown, which is located in the storage tank 6 can be arranged.

Die Zentrifuge 9 ist vorliegend eine Drei-Phasen-Zentrifuge, mit der die abgeführte, zu reinigende Kühlschmieremulsion in drei Phasen aufteilbar ist. Die leichte bzw. ölige Phase besteht aus nur schwach über Emulgatoren gebundene Fremdöl-Bestandteile, d. h. beispielsweise einem Hydraulik-Leckage-Öl. Die schwere Phase bzw. Feststoffphase besteht dagegen aus Spänen bzw. Inhaltsstoffen von zerspanten Legierungen, etwa Silizium und Korund einer Schleifscheibe. Die mittlere Phase stellt demgegenüber als gewonnener Wertstoff ein Emulsions-Konzentrat dar, das als Wertstoff weiterbehandelt wird.The centrifuge 9 In the present case, a three-phase centrifuge with which the discharged, to be cleaned coolant emulsion can be divided into three phases. The light or oily phase consists of weakly bound via emulsifiers foreign oil components, ie, for example, a hydraulic leakage oil. In contrast, the heavy phase or solid phase consists of chips or components of machined alloys, such as silicon and corundum of a grinding wheel. The middle phase, in contrast, as an recovered valuable substance is an emulsion concentrate, which is further treated as valuable material.

Das aus der Zentrifuge 9 als mittlere Phase gewonnene Emulsions-Konzentrat wird anschließend zu einem Ultrafilter 11 weitergeleitet. Im Ultrafilter 11 werden in einem Filterschritt II die emulgierten Bestandteile 12 des Emulsions-Konzentrats von einer Filtermembran des Ultrafilters 11 zurückgehalten, die den Wasser-Anteil durchlässt. Bei der Ultrafiltration kommt eine Filtermembran mit einer Porentiefe von 10.000 bis 30.000 Dalton zum Einsatz, mit der Feinspäne von bis zu einer Partikelgröße von 2 μm herausgefiltert werden können.That from the centrifuge 9 The emulsion concentrate obtained as the middle phase then becomes an ultrafilter 11 forwarded. In the ultrafilter 11 In a filtering step II, the emulsified components 12 of the emulsion concentrate from a filter membrane of the ultrafilter 11 retained, which allows the water content through. In ultrafiltration, a filter membrane with a pore depth of 10,000 to 30,000 daltons is used, with which fine chips up to a particle size of 2 μm can be filtered out.

Der Wasseranteil wird als salzhaltige, wässrige Phase aus dem Ultrafilter 11 geführt und in einen Verdampfer 13 gespeist. Die im Ultrafilter 11 zurückgehaltenen emulgierten Bestandteile 12 des Emulsions-Konzentrats werden dann unter erneuter Vermischung mit entsalztem Frischwasser 15 wieder in den Kühlschmieremulsions-Kreislauf rückgeführt. Das entsalzte Frischwasser wird dabei durch den Verdampfer 13, beispielsweise einem Niedrigenergieverdampfer, aus der salzhaltigen wässrigen Phase der Emulsion gewonnen. Als Rückstand wird somit ein stark salzhaltiges wässriges Medium aus dem Verdampfer 13 abgeführt.The water content is as a saline, aqueous phase from the ultrafilter 11 led and into an evaporator 13 fed. The ultrafilter 11 retained emulsified ingredients 12 of the emulsion concentrate are then re-mixed with desalted fresh water 15 returned to the cooling lubricant emulsion circuit. The desalinated fresh water is thereby through the evaporator 13 , For example, a low-energy evaporator, recovered from the salt-containing aqueous phase of the emulsion. The residue thus becomes a strongly saline aqueous medium from the evaporator 13 dissipated.

Im erfindungsgemäßen Aufbereitungskreislauf 7 ist zu beachten, dass bei zu hohen Zentrifugalkräften der Zentrifuge 9 die Emulgatoren in der Emulsion zerstört werden und das Öl koagulieren könnte. Die Zentrifuge 9 ist daher erfindungsgemäß mit einer wirksamen Zentrifugalkraft von maximal bis zu 6 bis 7·g ausgelegt. Um andererseits lange Regenerationszyklen bei der Ultrafiltration zu erreichen, ist es erforderlich, insbesondere Feinspäne von dem vorgereinigten Emulsions-Konzentrat zu trennen. Die Zentrifugalkraft der Zentrifuge 9 liegt daher zumindest bei 3 bis 4 g, um solche Feinstoffteile bis zu 2 μm zuverlässig aus der zu reinigenden Kühlschmieremulsion zu zentrifugieren.In the treatment circuit according to the invention 7 It should be noted that if centrifugal forces are too high, the centrifuge 9 the emulsifiers in the emulsion could be destroyed and the oil could coagulate. The centrifuge 9 is therefore designed according to the invention with an effective centrifugal force of not more than 6 to 7 · g. On the other hand, to achieve long regeneration cycles in the ultrafiltration, it is necessary to separate especially fine chips from the pre-purified emulsion concentrate. The centrifugal force of the centrifuge 9 is therefore at least 3 to 4 g to centrifuge such fine particles up to 2 microns reliably from the cooling lubricant emulsion to be cleaned.

Claims (10)

Verfahren zur Reinigung und/oder Aufbereitung von Öl-Emulsionen (10), bei dem in einem Filtrierschritt (II) die Öl-Emulsion durch einen Ultrafilter (11) geleitet wird, in dem emulgierte Bestandteile (12) der zu reinigenden Emulsion als Wertstoff abgetrennt und aufkonzentriert werden, welchem Filtrierschritt (II) ein Vorreinigungsschritt (I) vorgeschaltet ist, in dem die zu reinigende Öl-Emulsion (10) zumindest teilweise von Feststoffen separiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass im Vorreinigungsschritt (I) in einer Drei-Phasen-Zentrifuge (9) als schwere Phase die in der Öl-Emulsion (10) suspendierten Feststoffe, als leichte Phase die nur schwach über Emulgatoren gebundenen Fremdöl-Bestandteile und als mittlere Phase ein Emulsions-Konzentrat als Wertstoff separiert wird, das zum Filter (11) weitergeleitet wird, wobei die im Ultrafilter (11) zurückgehaltenen emulgierten Bestandteile (12) des Emulsionskonzentrats unter erneuter Vermischung mit entsalztem Frischwasser (15) wieder in den Kühlschmier-Emulsionskreislauf rückgeführt werden, und wobei der Wasseranteil als salzhaltige, wässrige Phase aus dem Ultrafilter (11) geführt wird und in einen Verdampfer (13) gespeist wird, der aus der salzhaltigen wässrigen Phase der Emulsion entsalztes Frischwasser (15) für die Vermischung des Emulsionskonzentrats mit entsalztem Frischwasser gewinnt.Process for the purification and / or treatment of oil emulsions ( 10 ), in which, in a filtration step (II), the oil emulsion is passed through an ultrafilter ( 11 ), in which emulsified constituents ( 12 ) of the emulsion to be purified are separated off as material and concentrated, to which filtration step (II) a precleaning step (I) is connected upstream, in the oil emulsion to be cleaned ( 10 ) is at least partially separated from solids, characterized in that in the pre-purification step (I) in a three-phase centrifuge ( 9 ) as a heavy phase in the oil emulsion ( 10 ) suspended solids, as a light phase, the weakly bound emulsifiers via foreign oil components and as the middle phase, an emulsion concentrate is separated as a valuable material, the filter ( 11 ), where in the ultrafilter ( 11 ) retained emulsified constituents ( 12 ) of the emulsion concentrate with renewed mixing with desalinated fresh water ( 15 ) are recycled back into the cooling lubricant emulsion circuit, and wherein the water content as saline, aqueous phase from the ultrafilter ( 11 ) and into an evaporator ( 13 ), the fresh water desalted from the salt-containing aqueous phase of the emulsion ( 15 ) for the mixing of the emulsion concentrate with desalinated fresh water wins. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrifuge (9) zur Separierung von Feststoffen einer Partikelgröße bis zu 2 μm oder größer ausgelegt ist.Method according to claim 1, characterized in that the centrifuge ( 9 ) is designed for the separation of solids of a particle size up to 2 microns or larger. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrifugalkraft der Zentrifuge (9) größer als 3 bis 4 g ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the centrifugal force of the centrifuge ( 9 ) is greater than 3 to 4 g. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrifugalkraft der Zentrifuge so ausgelegt ist, dass die Emulgatoren der Öl-Emulsion zerstörungsfrei verbleiben.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the centrifugal force of the centrifuge is designed so that the emulsifiers of the oil emulsion remain nondestructive. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrifugalkraft der Zentrifuge (9) kleiner als 6 bis 7 g ist.Method according to claim 4, characterized in that the centrifugal force of the centrifuge ( 9 ) is less than 6 to 7 g. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Filter (11) ein Rührwerk zugeordnet ist, mit dem eine parallel zur Filter-Oberfläche gerichtete Quer-Strömung der zu reinigenden Öl-Emulsion erzeugt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the filter ( 11 ) is associated with an agitator, with which a parallel to the filter surface directed transverse flow of the oil emulsion to be cleaned is generated. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Öl-Emulsion (10) der Öl-Anteil mittels Emulgatoren in Wasser fein verteilt gehalten ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the oil emulsion ( 10 ) the oil content is kept finely dispersed by means of emulsifiers in water. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorreinigungsschritt (I) zweistufig mit der Zentrifuge (9) und einem Sedimentieren in einem vorgeschalteten Absetztank (6) ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the pre-purification step (I) in two stages with the centrifuge ( 9 ) and sedimentation in an upstream settling tank ( 6 ). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Filter (11) im Filtrierschritt (II) zurückgehaltenen emulgierten Öl-Bestandteile (12) mit Wasser (15) vermischt werden und zu einem Speichertank (6) rückgeführt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that that of the filter ( 11 ) in the filtration step (II) retained emulsified oil components ( 12 ) with water ( 15 ) and to a storage tank ( 6 ) are returned. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrifuge (9) und der Filter (11) einem Aufbereitungskreislauf (7) zugeordnet sind, der unabhängig vom Kühlmittelkreislauf (4) zur Kühlmittel-Versorgung des Metallbearbeitungsprozesses Kühlschmieremulsion abführt und reinigt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the centrifuge ( 9 ) and the filter ( 11 ) a conditioning cycle ( 7 ), which is independent of the coolant circuit ( 4 ) for coolant supply of the metalworking process discharges cooling lubricant emulsion and cleans.
DE200710017508 2007-04-13 2007-04-13 Process for the purification and / or treatment of oil emulsions, in particular of cooling lubricants Expired - Fee Related DE102007017508B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200710017508 DE102007017508B4 (en) 2007-04-13 2007-04-13 Process for the purification and / or treatment of oil emulsions, in particular of cooling lubricants

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200710017508 DE102007017508B4 (en) 2007-04-13 2007-04-13 Process for the purification and / or treatment of oil emulsions, in particular of cooling lubricants

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102007017508A1 DE102007017508A1 (en) 2008-10-16
DE102007017508B4 true DE102007017508B4 (en) 2012-08-09

Family

ID=39744252

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200710017508 Expired - Fee Related DE102007017508B4 (en) 2007-04-13 2007-04-13 Process for the purification and / or treatment of oil emulsions, in particular of cooling lubricants

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102007017508B4 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1810630C (en) * 1971-04-15 Chemisch Technisches Büro Adolf Phnke, 6380 Bad Homburg Process and method for separating the constituents of "oil in water" old emulsions
DE2321749A1 (en) * 1973-04-30 1974-11-21 Duerkoppwerke Oil-in-water emulsion treatment - by oil sepn at temp to make emulsifiers inactive
DE2528990A1 (en) * 1975-06-28 1977-01-27 Wolfgang Von Dr Ing Preen Sepn. of oil-in-water emulsions - using ultrafiltration with membrane not permeable by oil with physical or chemical pretreatment
US5137654A (en) * 1991-10-17 1992-08-11 Eaton Corporation Process for reclaiming oil/water emulsion
DE29518840U1 (en) * 1995-11-28 1996-01-18 eco clean systems Filtriertechnik GmbH, 21079 Hamburg Mobile system for cleaning contaminated liquids
DE10011513A1 (en) * 2000-03-09 2001-09-20 Fraunhofer Ges Forschung Spent cutting suspension recovery, comprises adding agent to suspension to induce flocculation of solid particles

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3814307A (en) 1973-01-12 1974-06-04 Standard Oil Co Centrifugal clarifier
GB1456304A (en) 1973-02-20 1976-11-24 Abcor Inc Process for treating waste aqueous streams
DE4340218C1 (en) 1993-11-25 1994-09-22 Enderle Guenther Dipl Ing Fh Filter apparatus

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1810630C (en) * 1971-04-15 Chemisch Technisches Büro Adolf Phnke, 6380 Bad Homburg Process and method for separating the constituents of "oil in water" old emulsions
DE2321749A1 (en) * 1973-04-30 1974-11-21 Duerkoppwerke Oil-in-water emulsion treatment - by oil sepn at temp to make emulsifiers inactive
DE2528990A1 (en) * 1975-06-28 1977-01-27 Wolfgang Von Dr Ing Preen Sepn. of oil-in-water emulsions - using ultrafiltration with membrane not permeable by oil with physical or chemical pretreatment
US5137654A (en) * 1991-10-17 1992-08-11 Eaton Corporation Process for reclaiming oil/water emulsion
DE29518840U1 (en) * 1995-11-28 1996-01-18 eco clean systems Filtriertechnik GmbH, 21079 Hamburg Mobile system for cleaning contaminated liquids
DE10011513A1 (en) * 2000-03-09 2001-09-20 Fraunhofer Ges Forschung Spent cutting suspension recovery, comprises adding agent to suspension to induce flocculation of solid particles

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
TORNAU, Dieter, et al.: Kühlschmierstoffe und Anlagen, Renningen-Malmsheim: expert-Verl., 1999, (Kontakt & Studium, Bd. 579) S. 134-147 und 178-193, ISBN: 3-8169-1160-9 *
TORNAU, Dieter, et. al.: Kühlschmierstoffe und Anlagen. Renningen-Malmsheim: expert-Verl., 1999 (Kontakt & Studium; Bd. 579) S. 192-197. ISBN: 3-8169-1160-9. *

Also Published As

Publication number Publication date
DE102007017508A1 (en) 2008-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2318278C2 (en) Process for reconditioning a used aqueous cooling lubricant for cutting and grinding workpieces
DE2129874A1 (en) Method for lubricating at least one machine tool
US20180078878A1 (en) System and process for recycling machining waste from cnc equipment
EP0513809B1 (en) Method for treating cooling fluids and/or lubricants used in rolling mill installations and device therefor
DE102006018725B4 (en) Plant for filtering cooling or processing media for cutting, grinding and erosion processes
EP1216289B1 (en) Double filtration method for purifying coolant-lubricants
EP1832333A1 (en) Method for recovery of impure fluids
US7338605B2 (en) Filter aid and method of using same for reclaiming water-based fluids used in metal working processes
EP1237691B1 (en) Method for separating a machining suspension into fractions
DE102007017508B4 (en) Process for the purification and / or treatment of oil emulsions, in particular of cooling lubricants
DE19724172A1 (en) Purification of engineering oils, removing submicron particles in transverse flow filtration
DE102007033258A1 (en) Waste fluid separating medium regeneration method for use during manufacture of solar cells, involves removing solvent from fluid mixture after separation of solid particle and under pressure using ceramic nano-filtration unit
Sutherland Machinery and processing: Managing cutting fluids used in metal working
DE112006001063B4 (en) Method and use of a device for processing cooling lubricants
DE3740211A1 (en) Method for reprocessing contaminated alkaline barrel-finishing waters of barrel-finishing plants
EP0887402A1 (en) Process for the separation of impurities from cooling lubricants
DE910572C (en) Method and device for clarifying lubricating coolants
EP0597803A1 (en) Method for cleaning rolling oils
US20230026931A1 (en) Process for cleanup and recycling of rolling oils
DE102006022463B4 (en) Method and device for the treatment of a cutting process supplied cooling lubricant and use of the device
DE4230780C2 (en) Method and device for processing aqueous residues
DE102018209854A1 (en) Emulsion circulation plant
US20240051844A1 (en) Fluid filtration system and method
JP2002166192A (en) Method for cleaning treatment of aqueous liquid for processing metal
JP2001149760A (en) Method of using coolant

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final

Effective date: 20121110

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee