DE1148193B - Verfahren und Zentrifuge zum Abtrennen von mit einer Fluessigkeit vermischten Bestandteilen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Abtrennen von mit einer Flüssigkeit vermischten, aber in dieser Flüssigkeit nicht aufgelösten Bestandteilen und auf eine Zentrifuge zur Durchführung dieses Verfahrens.

Bei der Aufbereitung von animalischen, vegetabilen, synthetischen Ölen, Mineralölen usw. aus einer Wasserphase müssen Verfahren angewendet werden, um nicht mischbare emulgierte Flüssigkeiten zu trennen. Bei Öl-Wasser-Mischungen kommt es häufig vor, daß diese sich wegen der Anwesenheit emulgierender Bestandteile verschiedener Arten stark emulgieren. Um derartige unmischbare Phasen voneinander zu trennen, d. h. ölfreies Wasser und reines Öl zu erhalten, verwendet man Zentrifugalseparatoren. Wenn die Öl-Wasser-Mischung auch noch feste Bestandteile enthält, so werden gewöhnlich automatisch arbeitende Düsenzentrifugen verwendet.

Die Öl-Wasser-Mischungen haben verschiedenen industriellen Ursprung oder können auch naturelle Mischungen sein, wie beispielsweise beim Rohöl oder bei einem Öl, das bei der Lagerung oder bei der Behandlung ohne absichtlichen Zusatz von Wasser Feuchtigkeit aufnimmt, oder der Mischung kann absichtlich Wasser zugesetzt worden sein, wie beispielsweise beim Auswaschen vegetabiler Öle oder von Talg. Andere derartige Öl-Wasser-Mischungen mit festen Verunreinigungen sind Rückstandöle verschiedener Herkunft.

Die Zentrifugalkraft wirkt im Sinn eines Aufbrechens des Emulsionsgefüges. Je größer die Zentrifugalkraft ist, desto stärker ist das Zusammendrücken der Emulsion, und dies ist wünschenswert, weil es notwendig ist, bevor ein vollständiges Aufbrechen der beiden Phasen erzielt werden kann.

Die Tiefe der Ölphase und der Wasserphase in einer Schleudertrommel wird mechanisch durch die Einstellung der Durchflüsse sowie durch die relative Dichte der beiden Phasen geregelt. Die Einstellung der Durchlässe erfolgt, bevor die Zentrifuge in Betrieb genommen wird, so daß eine Änderung nur nach deren Stillsetzen vorgenommen werden kann. Die relativen Dichten des Öls und des Wassers bestimmen sich nach der Temperatur, die diese bei der Zuführung in die Zentrifuge haben. Wenn beispielsweise die Öl-Wasser-Mischung bei 94° C zugeführt wird, liegen die Dichte des Wassers und die Dichte des Öls fest. Somit ist auch das Verhältnis der beiden Dichten, das wiederum die relativen Tiefen des Öls und des Wassers in der Schleudertrommel bestimmt, bei einer bestimmten Einstellung der Durchflüsse fest.
Für eine einwandfreie Trennung einer Öl und Verfahren und Zentrifuge

zum Abtrennen von mit einer Flüssigkeit

vermischten Bestandteilen

Anmelder:

The Sharpies Corporation,
Philadelphia, Pa. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. W. Cohausz, Dipl.-Ing. W. Florack

und Dipl.-Ing. H.-H. Eissei, Patentanwälte,

Düsseldorf, Schumannstr. 97

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 23. April 1958 (Nr. 730 326)

Francis Patrick Downing, Philadelphia, Pa.(V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden

Wasser enthaltenden Emulsion ist es wichtig, daß die Trennlinie zwischen dem Öl und dem Wasser im Bereich der größten Zentrifugalkraft in der Schleudertrommel liegt. Eine Bewegung dieser Trennlinie auch nur um wenige Millimeter beeinträchtigt die Resultate wesentlich.

Eine Bewegung der Trennlinie radial nach außen hat meistens zur Folge, daß in dem ausgelassenen Wasser noch etwas Öl enthalten ist. Eine Bewegung der Trennlinie radial nach innen ergibt meistens ein Öl mit einem höheren Feuchtigkeitsgehalt, aber eine Wasserphase, die in einem höheren Grad ölfrei ist. Liegt die Trennlinie in der Schleudertrommel so weit, wie praktisch ohne Dichtverluste möglich, nach außen, so bewirkt die höhere Zentrifugalkraft einen wirkungsvolleren Aufbruch der Emulsion und eine wesentlich bessere Trennung.

Will man die Lage der Trennlinie durch Änderung der Durchflüsse beeinflussen, so muß man bei häufigerer Auswechslung der Durchflüsse die Zentrifuge jeweils außer Betrieb setzen und auseinandernehmen. Eine Änderung der Dichte und der Zusammensetzung des Zuflusses kann während des Betriebes der Zentrifuge nicht ausgeglichen werden. Auch Änderungen der Temperatur, durch die sich fast immer das Dichteverhältnis der beiden Phasen und damit die Lage der

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Trennlinie in der Schleudertrommel ändert, können während des Betriebes der Zentrifuge nicht korrigiert werden. Das Außerbetriebsetzen der Zentrifuge sowie das Auseinandernehmen und Reinigen dauert oft mehrere Stunden. Es ist deshalb erwünscht, die genaue Lage der Trennlinie zwischen Öl und Wasser zu beeinflussen, ohne die Zentrifuge stillsetzen zu müssen.

Die Erfindung bezieht sich auf die Einstellung der relativen Tiefe der beiden Phasen und der Lage der Trennlinie in der Schleudertrommel während des Betriebes der Zentrifuge.

Die Erfindung betrifft demgemäß ein Verfahren zum Abtrennen von mit einer Flüssigkeit vermischten, aber in dieser Flüssigkeit nicht aufgelösten Bestandteilen in einer Vollmantelzentrifuge, wobei diese Bestandteile eine größere Dichte haben als die Flüssigkeit und in einer Zentrifugierzone eine Trennlinie zwischen der genannten Flüssigkeit und einer zweiten Flüssigkeit gebildet wird, die mit der ersten Flüssigkeit nicht mischbar ist und eine größere Dichte hat als die erste Flüssigkeit, und wobei die erste Flüssigkeit radial einwärts von der Zentriefugierzone und die zweite Flüssigkeit mit den abgetrennten Bestandteilen am Umfang der Zentrifugierzone abgeleitet wird. Die Erfindung besteht darin, daß die radiale Lage der Trennlinie durch eine zusätzliche, mit mit der zweiten Flüssigkeit mischbaren Flüssigkeit geregelt wird, die von außen in die Trennlinie der zweiten Flüssigkeit in der Zentrifugierzone geleitet wird, wobei die Zuführung der zusätzlichen Flüssigkeit von einer bestimmten radialen Lage aus erfolgt und kontinuierlich aufrechterhalten wird und diese radiale Lage radial außerhalb der Zentrifugierzone und des Auslasses der ersten Flüssigkeit liegt, und daß die Dichte der zusätzlichen Flüssigkeit so gewählt wird, daß sich die gewünschte radiale Lage der Trennlinie ergibt, wobei diese Lage radial einwärts vom Eintritt der zusätzlichen Flüssigkeit in die Zentrifugierzone gehalten wird.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Erläuterung der Zeichnung. In dieser zeigt

Fig. 1 einen lotrechten Schnitt durch eine Zentrifuge zur Ausführung des Verfahrens,

Fig. 2 in vergrößertem Maßstab einen lotrechten Schnitt einer Ausführungsform mit einem andersartigen Flüssigkeitseinlaß und einem Überlauf,

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Teil des Flüssigkeiteinlasses und des Überlaufs nach Fig. 2,

Fig. 4 ein Arbeitsschema.

Die in Fig. 1 dargestellte Zentrifuge ist eine Vollmantelzentrifuge mit einem Tellereinsatz und mehreren am Umfang vorgesehenen Auslaßdüsen. Mit 10 ist die Schleudertrommel bezeichnet, deren Innenfläche geneigte Wände 11 und 12 aufweist. Die Schleudertrommel 10 kann außen durch ein Gehäuse 21 aus stärkerem Material verstärkt sein. Mehrere am Umfang mit Abstand vorgesehene Düsen 30 verbinden das Äußere mit dem Raum W innerhalb der Schleudertrommel und liegen im Bereich des größten Innendurchmessers der Trommel. Die Düsen 30 stellen einen tangentialen, der Umlaufrichtung der Schleudertrommel 10 entgegengesetzten Auslaß dar. Außen münden die Düsen in eine nicht dargestellte Sammelvorrichtung.

Die Schleudertrommel 10 ist in der axialen Mitte mit einem durchbohrten Einsatz 4 versehen, und in der Bohrung ist die Trommelwelle 15 angeordnet. Die Schleudertrommel 10 ist oben durch einen Trommeldeckel 13 abgeschlossen, der von einem Ring 19 gehalten wird. Ein Dichtungsring 9 des Trommeldekkels 13 dichtet gegen ein Entweichen von Flüssigkeit ab.

Innerhalb der Schleudertrommel 10 liegen um den Verteiler 18 herum mehrere konische, schichtförmig angeordnete Trennscheiben 14. Der Verteiler 18 hat unten einen abstehenden Rand 18 a, der auf dem Boden der Schleudertrommel 10 aufliegt. Der Verteiler 18 weist mehrere radiale Flügel 20 auf, und die Trennscheiben 14 liegen über diesen Flügeln 20. Einer der Flügel 20 weist eine Abbiegung 20 α auf, die in einen entsprechenden Ausschnitt jeder Trennscheibe eingreift und so die Scheiben in ihrer Lage hält.

Das Schleudergut, beispielsweise ein Feuchtigkeit enthaltendes Öl oder eine Mischung von Öl und Wasser mit oder ohne feste Bestandteile, wird durch eine Leitung 5 in die Schleudertrommel 10 geleitet.

so Die Leitung 5 ist an eine Zuführung 6 angeschlossen, die sich nach unten in den Verteiler 18 erstreckt. Die Zuführung 6 wird von einem Flansch 6' gehalten, der mit dem Gehäusedeckel 16 aus einem Stück besteht. Im Innern des Verteilers 18 befindliche Rippen 7 beschleunigen das eintretende Medium. Weitere radial angeordnete Rippen 8 liegen innerhalb des Randes 18 a und beschleunigen und richten den Zufluß zum äußeren Umfang der Trennscheiben 14. Das Schleudergut fließt dann nach oben um den äußeren Umfang der Scheiben 14 und nach innen zwischen den Scheiben 14 hindurch, wodurch das nicht mischbare Öl, die Flüssigkeit und/oder die Feststoffe vom öl getrennt werden. Nach der Trennung fließen diese nach außen ab. Das nach innen fließende Öl tritt in die zwischen den Flügeln 20 liegenden Räume 17 und dann nach oben und wird über den ringförmigen Überlauf abgeführt. Ein großer Teil des durch die Zentrifugalkraft von dem Öl abgetrennten Materials bewegt sich radial auswärts von den Scheiben, tritt durch den Zwischenabschnitt zwischen der Öllage und der Flüssigkeitslage, der durch die strichpunktierte Linie e angedeutet ist, und tritt in die Flüssigkeitslage im Raum W ein und wird gegebenenfalls durch die Düsen 30 zusammen mit der Flüssigkeit abgeleitet.

Die Emulsion ihrerseits wirkt bis zur Auflösung durch die Zentrifugalkraft wie eine Phase mit einer Zwischendichte und sammelt sich in dem Abschnitt zwischen den Öl- und Flüssigkeitlagen. Da die Geschwindigkeit und der Grad, mit welchem die Emulsion in ihre Bestandteile zerlegt wird, von der Zentrifugalkraft abhängig ist, ist es wichtig, im Betrieb die radiale Länge des Zwischenabschnitts der Zentrifugalkraft anzupassen.

Am Boden der Schleudertrommel 10 befindet sich ein mit Schrauben 52 an der Schleudertrommel befestigter Ring 50. Der Ring 50 hat eine kreisförmige Öffnung 45 mit einem mit b bezeichneten radialen Abstand von der Drehachse. Oben am Ring 50 sind mehrere radiale Rippen 53 angeordnet, auf die durch die öffnungen 45 mittels der Leitung 41 zugeführtes Wasser auftrifft. Die Leitung 41 ist mit einem Zuführungsrohr 40 verbunden, durch das ihr ständig Wasser zugeführt wird. Um die Zuführungsleitung 40 herum liegt ein Gehäuse 48, über das überschüssiges Wasser in einen nicht dargestellten Behälter fließt. Im Boden der Schleudertrommel 10 sind am Umfang mit Abstand voneinander Bohrungen 46 vor-

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gesehen, und jede Bohrung 46 ist mit einer Leitung und dieser Abstand ist durch die Auswechselbarkeit 47 verbunden, die in das Innere der Schleudertrom- des Ringes mit verschiedenen Durchmessern der mel führt und in der Nähe der Düsen 30 endet. Die Öffnung 45 in einem weiten Bereich veränderlich. Bohrungen 46 und die Leitungen 47 leiten die durch Das trifft auch für den Ring 65 nach Fig. 2 und 3 zu. die Leitung 41 nach oben geführte und von den Rip- 5 Bei der Auswahl eines bestimmten radialen Abpen 53 nach außen abgelenkte Flüssigkeit zu den Standes des Zwischenabschnitts e von der Trommel-Düsen 30. Der durch die Düsen 30 geleitete Aus- achse ist üblicherweise der radiale Abstand α als fest nuß kann in einen Behälter geleitet werden, in dem und der radiale Abtand b als veränderlich anzusehen, sich Schlamm oder Festteile absetzen, und die so Mit »Auswahl eines bestimmten radialen Abstandes« abgetrennte Flüssigkeit kann gegebenenfalls über das io ist der Zwischenabschnitt gemeint, der sich bei einem Zuführungsrohr 40 wieder der Schleudertrommel zu- bestimmten Verhältnis der Dichte der Öllage bzw. geleitet werden. Vor der Wiederzuleitung der Flüs- der Flüssigkeitslage ergibt.

sigkeit kann etwa vorhandenes Öl von ihr abgetrennt Der radiale Abstand α des Ringes 35 kann zu-

werden. Das Wasser kann einer beliebigen Quelle sammen mit dem radialen Abstand b des Ringes 50

entnommen werden und braucht an sich nicht wie- 15 verstellt werden, um so den gewünschten radialen

der dem Umlauf zugeleitet zu werden, obwohl das Abstand des Zwischenabschnitts e zu erzielen, denn

letztere gegebenenfalls wirtschaftlicher ist. der Ring 35 kann ebenso wie der Ring 50 auswech-

Die Zuführung von Flüssigkeit durch die Leitung seibar sein. Natürlich kann der Zwischenabschnitt e,

41 zur Schleudertrommel 10 erfolgt in demselben je nach der Konstruktion der Schleudertrommel 10,

Maß, wie Flüssigkeit durch die Düsen 30 austritt. 20 auch allein dadurch eingestellt werden, daß man

Die Öffnung 45 des Ringes 50 hält von der Leitung einen bestimmten radialen Abstand a des Ringes 35

41 zugeleitete überschüssige Flüssigkeit zurück, die wählt.

dann außen über das Gehäuse 48 nach unten abfließt. Bei einem bestimmten festen radialen Abstand der Theoretisch ist das Maximalmaß, in welchem die inneren Kante des Ringes 35 wird der Radius b des Schleudertrommel Flüssigkeit von der Leitung 41 25 Ringes 50 so gewählt, daß der Zwischenabschnitt e aufnimmt, gleich dem gesamten Ausfluß durch die eine erwählte radiale Lage hat, die meistens, aber Düsen 30 abzüglich der nicht öligen Materialien nicht notwendigerweise, außerhalb des äußeren Umeinschließlich Wasser, die in der Schleudertrommel fanges der Trennscheiben 14 liegt, aber in radialer von dem Öl abgetrennt werden, da diese Materialien Richtung gegenüber den Enden der Leitungen 47 ja auch durch die Düsen 30 austreten. 30 nach innen gerichtet ist, denn die Lage e, so wie sie Üblicherweise weist jede Auslaßdüse eine aus- gemäß der Erfindung eingestellt wird, ist für das wechselbare Büchse auf, in der der Austrittkanal Zentrifugieren entscheidend, nicht die Ursprunglage, liegt. Durch Anwendung solcher Büchsen mit ver- Bei sonst konstant bleibenden Faktoren kann die schiedenen Durchmessern kann der Ausfluß in einem Anfanglage e natürlich auch durch Ausprobieren verweiten Bereich geregelt werden. 35 schiedener Ringe mit verschiedenen inneren Radien Eine andere Ausführung des unteren Ringes zei- gefunden werden, wobei dann die praktisch sich ergen Fig. 2 und 3. Hier ist der Ring 65 mittels gebenden Zentrifugierergebnisse bestimmend sind. Schrauben 66 unten am Boden der Schleudertrom- Überlicherweise wird man aber diese Daten errechmel 10 befestigt. Zwischen dem Ring 65 und der nen, und zwar wie folgt:

Schleudertrommel 10 liegt ein Ring 60. Dichtungen 40 Es sei angenommen, ein bei 90° C zu zentrifugie-67 und 67 a dichten den Ring 65 flüssigkeitsdicht ab. render Öltreibstoff hat bei dieser Temperatur ein Der Ring 60 weist mehrere Öffnungen 61 und meh- spezifisches Gewicht von 0,936 und das zur Verfürere radial verlaufende Rippen 64 auf, die zwischen gung stehende Wasser bei der gleichen Temperatur den Öffnungen 61 liegen. ein spezifisches Gewicht von 0,965; die Trenn-Bei dieser Ausführungsform fließt das Wasser 45 scheiben haben einen Außendurchmesser von durch die Leitung 70 um die innere Kante 60' des 27,5 cm, d. h. einen Außenradius zur Umdrehungs-Ringes 60 zu den Rippen 64 und wird den Bohrun- achse von 13,75 cm. Ebenso sei angenommen, daß gen 46 zugeleitet, wobei die Rippen 64 genauso wir- für die Lage des Abschnitts e ein Radius von 15 cm ken wie die Rippen 53 in Fig. 1. Das von der gewählt ist, der nachfolgend mit r_e bezeichnet wird. Schleudertrommel nicht aufgenommene Wasser fließt 50 Der Innendurchmesser der Scheiben sei 10,6 cm, ihr nach unten durch die Öffnungen 61 und über den Innenradius also 5,3 cm. Für den freien Fluß des Ring 65 und dann in den Kanal 75. Der Ring 65 ist klären Öls nach oben innerhalb der inneren Kanten ebenso wie der Ring 50 nach Fig. 1 auswechselbar. der Scheiben sei ein Ring 35 gewählt, dessen Innen-Die radiale Lage des Zwischenabschnittes e zwi- durchmesser 1,25 cm kleiner ist als der Innendurchschen den Öllagen und Flüssigkeitslagen in der 55 messer der Trennscheiben, d. h., der Radialabstand a Schleudertrommel bestimmt sich durch die Dichte der sei 4,68 cm.

Öllage bzw. der Flüssigkeitlage und die radiale Lage Dann ergibt sich der Innenradius b für den Ring

der inneren Kante des Ringes 35 gegenüber der des 50 nach folgender Formel:
Ringes 50. Praktisch wird das letztere Verhältnis vor

Inbetriebnahme der Zentrifuge fest gewählt. 60 Spezifisches Gewicht des Wassers ₌ r₈» - Φ
Die innere Kante des Ringes 35 hat einen radialen Spezifisches Gewicht des Öls r_e ² — b-Abstanda von der Trommelachse, und dieser Abstand wird so gewählt, daß sich innerhalb der inneren d. h. nach Einsetzen der obengenannten Werte
Kanten der Trennscheiben 14 eine solche Öllage ausbildet, daß öl von allen Scheiben, einschließlich der 65 0>965 _ 225 — 21,89
untersten Scheibe, ungehindert nach oben zum Ring 0,936 225 — b²
35 fließen kann. Die innere Kante des Ringes 50 hat
einen radialen Abstand b von der Trommelachse c, ergibt sich für b der Wert b = 5,25 cm.

Bei einem Radius r_e von 17,5 cm für die Anfanglage des Abschnitts e ergibt sich also die Gleichung

0,965 _ 306,2 - 21,89 " 306,2"- b* '

Flüssigkeit aufgelöste Ölanteil sehr gering. Jedenfalls ist diese Löslichkeit begrenzt, und durch Wiederverwendung der aus der Schleudertrommel austretenden Flüssigkeit wird ein Ölverlust durch Auf-5 lösung in der Flüssigkeit verhindert.

Praktisch wird gemäß der Erfindung ein radiales Nach-Innen-Verlegen des e-Abschnitts durch Vergrößerung der Dichte der Flüssigkeit erreicht und ein radiales Nach-Außen-Bewegen durch Verringe-

0,936

d. h. b = 5,45 cm.

Nach dieser Berechnung ergibt sich also, wenn die anderen Faktoren gleichbleibend sind, daß sich der Zwischenabschnitt e radial nach auswärts verlegt,

wenn die Differenz zwischen α und b größer wird, io rung der Dichte der Flüssigkeit. Bleibt die Dichte der d. h. wenn b — α sich vergrößert, und umgekehrt. Flüssigkeit konstant, so ändert sich auch die radiale

Bei solchen Berechnungen ist es zweckmäßig, die Lage des e-Abschnitts nicht.

Temperatur der Flüssigkeit der Temperatur des Öls Wenn die Trennscheiben an ihren äußeren Kan-

gleichzusetzen. Denn dann ist die Temperatur des der ten beaufschlagt werden, soll gewöhnlich der Zwi-Schleudertrommel zugeführten Wassers und die Tem- 15 schenabschnitt zwischen dem Öl und der Flüssigkeit peratur in der Schleudertrommel nach der Mischung wenigstens etwas radial außerhalb der Scheiben mit dem vom Öl abgetrennten Wasser die gleiche, liegen, damit sich ein unbehinderter Fluß um den und damit ergibt sich eine Vereinfachung der Be- Umfang der Trennscheiben nach oben ergibt, so daß rechnung. der Fluß frei zwischen alle Scheiben eintreten kann.

Da die anfängliche radiale Lage des Abschnitts e 20 Andererseits soll die radiale Lage des Zwischeneine theoretische Lage ist, kann die Dichte der abschnitts nicht die Enden der Leitungen 47 über-Flüssigkeit in der Schleudertrommel bei der Berech- lappen, denn in einem solchen Fall würde das Öl nung auch für eine andere Temperatur angenom- durch die Leitungen 47 und die Bohrungen 46 rückmen werden als die Temperatur des Öls. Die radiale wärts über den Ring 50 austreten, anstatt über den Lage e braucht auch nicht innerhalb der Umgren- 25 Ring 35, und damit würde b größer als α sein, zungen der Schleudertrommel zu liegen, sondern Zum Ausgleich von Dichtungsverlusten wird die

kann auch außerhalb liegen; dies deshalb, weil der Dichte der Flüssigkeit vergrößert, so daß die Zwie-Abschnitt sich mit wachsender Dichte der Flüssig- schenlage zwischen dem Öl und der Flüssigkeit sich keit in der Schleudertrommel radial nach innen be- radial nach innen bewegt, und um die Zentrifugalwegt, und umgekehrt, so daß die Lage tatsächlich 30 kraft auf die Emulsion, die sich an der Zwischendurch die Dichte der Flüssigkeit bestimmt wird. lage ansammelt, zu vergrößern, wird die Dichte der Ein Hauptmerkmal der Erfindung ist, daß die ra- Flüssigkeit verringert, damit sich der Zwischendiale Lage des e-Abschnitts im Betrieb auch bei klei- abschnitt radial nach außen bewegt, letzteres aber nen Änderungen der Dichte der Flüssigkeit in der nicht in dem Grad, daß etwa Dichtungsverluste ent-Schleudertrommel sich stark ändert, was leicht er- 35 stehen. Die Bedienungsperson kann also durch Änsichtlich ist, wenn man in der obigen Formel einen derung der Dichte der Flüssigkeit in der Schleuderanderen Wert für das spezifische Gewicht des Was- trommel die genaue Lage des Zwischenabschnitts e sers einsetzt. Dagegen ändert sich die Dichte des regulieren.

durch die Schleudertrommel fließenden Öls wenig Die Erfindung kann in einem weiten Bereich beim

bei einer Änderung der Temperatur der Flüssigkeit 40 Zentrifugieren angewendet werden, bei dem die Lage in der Schleudertrommel, selbst dann, wenn letztere des Zwischenabschnitts e die Wirksamkeit der Abwesentlich verschieden ist von der des Öls. Warum trennung beeinflußt.

das so ist, ist nicht ganz klar, aber wahrscheinlich Nachfolgend wird die Erfindung für das Ausist dies darauf zurückzuführen, daß die große Masse waschen von Öl und/oder für die Trennung des Wasdes durch die Schleudertrommel fließenden Öls nicht 45 sers vom Öl beschrieben. In Fig. 4 ist mit 80 ein mit der Flüssigkeit im Zwischenabschnitt in Beruh- Ölbehälter bezeichnet. Die Temperatur des Öles wird

beim Durchfluß durch den Wärmeaustauscher 81 bestimmt. Das Öl fließt dann durch die Leitung 82 zu einer Mischvorrichtung 93. Ein Entemulgierungs-50 mittel aus dem Behälter 84 wird durch die Leitung 85 dem durch die Leitung 82 fließenden Öl hinzugefügt. Das Behandlungsmittel, beispielsweise Wasser, wird von einem Behälter 86, unter Kontrolle seiner Temperatur beim Durchfluß durch den Wärmeaus-Flüssigkeit. Besteht die Flüssigkeit aus Wasser, so 55 tauscher 87, dem Öl in der Mischvorrichtung 83 zukann beispielsweise dessen Dichte durch Auflösen gefügt. Die Mischung von Öl, Entemulgierungsmittel eines Salzes mit höherer Dichte, beispielsweise Na- und Wasser fließt von der Mischvorrichtung 83 zur triumsalz, gegebenenfalls auch Natriumsulfat, Zentrifuge 88, die eine Schleudertrommel der in Magnesiumsulfat, Magnesiumsalz, vergrößert werden. Fig. 1 bis 3 gezeigten Form aufweist. Das abgetrennte Zwecks Verminderung der Dicht© von Wasser kann 60 Öl wird durch einen Ausfluß 91 abgeführt und in eine wasserlösliche Flüssigkeit geringerer Dichte zu- einem Tank 92 gesammelt. Der übrige Inhalt der gesetzt werden, wie beispielsweise Alkohol. Als sol- Zentrifuge fließt durch eine Leitung 93 und wird in eher kommen in Frage Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Bu- einem Absetztank 94 gesammelt, tyl- und Amyalkohol und deren Isomere. Während Das im Tank 92 gesammelte Öl wird nochmals

Öle eine gewisse Löslichkeit in Alkoholen aufweisen, 65 zentrifugiert, um restliche Behandlungsmittel zu entwird diese bei Gegenwart von Wasser verringert, und fernen. Zu diesem Zweck fließt das Öl vom Tank 92 wegen der sehr kurzen Zeit einer begrenzten Beruh- durch die Leitung 95 und wird zu einer Zentrifuge rung zwischen Öl und Flüssigkeit ist der in der 96 geleitet, die eine gleiche Schleudertrommel wie die

rung kommt und die Zeit der Berührung des kleinen in Berührung kommenden Teiles auf Grund des kontinuierlichen Ölflusses so kurz ist, daß sich seine Temperatur nicht wesentlich ändert.

Eine Änderung der Dichte der Flüssigkeit in der Schleudertrommel kann auf verschiedene Weise erreicht werden, beispielsweise durch Temperaturänderung und/oder durch ein lösliches Additiven der

Zentrifuge 88 hat. Das in der Zentrifuge 96 entfernte öl fließt durch den Ausfluß 97 in den Tank 98, von wo es an eine nicht dargestellte Stelle abgeleitet wird. Das übrige Mittel fließt aus der Zentrifuge 96 durch die Leitung 101 in den Absetztank 94.

Im Absetztank 94 setzen sich Feststoffe, beispielsweise Schlamm, am Boden ab, und etwa mit dem Behandlungsmittel mitgeführtes Öl setzt sich oben ab, wobei der Flüssigkeitsspiegel im Tank 94 durch einen Überlauf 102 geregelt wird.

Der Tank 94 hat einen Überlauf 103, der in eine Kammer 104 führt, und die Höhe des Überlaufs ist so, daß auf der Oberfläche des Behandlungsmittels schwimmendes Öl sich in der Kammer 104 sammelt, aus der es abgeleitet wird, beispielsweise wieder zum Tank 80.

Das im Absetztank 94 gesammelte Behandlungsmittel wird zweckmäßigerweise wieder für den Betrieb der Zentrifugen 88 und 96 verwendet. Das Behandlungsmittel fließt vom Tank 94 über die Leitungen 105, 106 und das Ventil 107 zum Wärmeaustauscher 108 und über die Leitungen 111, 112 zu den Zentrifugen 88 bzw. 96, wobei von den Zentrifugen nicht aufgenommene überschüssige Flüssigkeit nach unten abfließt und gesammelt wird.

Die Lage des Abschnitts e in den Schleudertrommeln der Zentrifugen 88 und 96 wird durch die Temperatur der Flüssigkeit, beispielsweise des Wassers, geregelt, die den Schleudertrommeln zugeleitet wird, wobei die Änderung der Dichte der Flüssigkeit oder die Änderung der Temperatur gleichwertige Mittel sind, sofern für die Schleudertrommeln, wie oben beschrieben, entsprechende obere und untere Ringe ausgewählt werden. Die Temperatur der Flüssigkeit wird durch den Wärmeaustauscher 108 geregelt.

Überraschend ist, daß selbst bei einem wesentlichen Temperaturunterschied zwischen dem Öl und der Flüssigkeit, beispielsweise 38 oder 65° C, die Temperatur der Flüssigkeit wenig die Temperatur des Öls beeinflußt. Der Grund dafür ist nicht ganz klar erkennbar, scheint aber wenigstens teilweise darin zu liegen, daß die Flüssigkeit in der Schleudertrommel in einer Schichtlage gehalten wird, die sich nicht wesentlich mit dem Öl vermischt. Da der Ölfluß kontinuierlich ist, ist die Zeit seiner Berührung mit der Flüssigkeit nur kurz.

Die Temperatur der in der Zentrifuge vom Öl getrennten Waschflüssigkeit ist natürlich die gleiche wie die öltemperatur, und da die abgetrennte Waschflüssigkeit in der Flüssigkeit löslich ist, wird letztere in der Schleudertrommel durch die Vermischung geändert. Dies ist praktisch kein Nachteil, einmal weil üblicherweise in der Mischvorrichtung 83 Waschflüssigkeit in gleichen Anteilen zum Öl zugesetzt wird, wodurch sich die Temperatur der Flüssigkeit in der Schleudertrommel gleichmäßig ändert, weiterhin, weil der Betrag der Flüssigkeit zweckmäßigerweise größer ist als der der Waschflüssigkeit. Vorzugsweise entfallen 5 bis 15 Teile Flüssigkeit auf 1 Teil Waschflüssigkeit, wodurch der Temperaturunterschied verringert wird. Wenn der Schleudertrommel große Mengen von Flüssigkeit zugeleitet werden, können große Austrittsdüsen verwendet werden, wodurch sich die Gefahr des Verstopfens vermindert.

Bei anderen Öl-Wasser-Mischungen ist das Verhältnis von Wasser zu Öl gewöhnlich mehr oder weniger konstant, jedenfalls treten Änderungen nicht plötzlich auf, so daß solche Änderungen durch Kontrolle der Dichte der Flüssigkeit während des Betriebes ausgeglichen werden können.

Verringert sich im Betrieb die Dichte des Öls oder vergrößert sich die Dichte der Flüssigkeit, so bewegt sich der e-Abschnitt radial nach innen, während sich bei Vergrößerung der Dichte des Öls oder bei Verringerung der Dichte der Flüssigkeit der e-Abschnitt radial nach außen bewegt. So wird also der Beeinflussung des e-Abschnitts durch eine Verringerung der Dichte des Öls durch eine Verringerung auch der Dichte der Flüssigkeit, und zwar durch Erhöhung ihrer Temperatur, begegnet. Wenn sich der e-Abschnitt durch eine Vergrößerung der Dichte des Öls radial nach außen bewegt, so wird die Dichte der Flüssigkeit vergrößert, und zwar durch Verringerung ihrer Temperatur.

Die ungefähre und auch die optimale Lage des e-Abschnitts kann vom Bedienungspersonal leicht eingestellt werden, indem lediglich die Zentrifugierungsergebnisse beobachtet werden. Wenn der e-Abschnitt sich innerhalb der Trennscheiben zu weit radial nach innen bewegt, ergibt sich eine sichtlich verringerte Wirkung der Ölabtrennung, während eine Lage des e-Abschnitts zu weit nach außen, d. h. über die Auslaßöfmungen der Leitungen 47 hinaus, einen Dichtungsverlust ergibt. Zwischen diesen beiden Extremen wird der e-Abschnitt in Übereinstimmung mit den gewünschten Ergebnissen von der Bedienungsperson eingestellt. Tritt eine der extremen Lagen ein, so wird dies durch Änderung der Dichte der Flüssigkeit ausgeglichen.

Wie schon ausgeführt, kann die Dichte der Flüssigkeit auch anders oder in Verbindung mit einer Temperaturänderung erreicht werden.

In Fig. 4 ist auch die Änderung der Dichte der Flüssigkeit durch Anwendung eines Additivs gezeigt. Wenn das Ventil 107 geschlossen wird, so fließt die Flüssigkeit durch die Leitung 113 und das Ventil 114 in eine Mischvorrichtung 115 und durch eine Leitung 116 wieder zurück zur Leitung 106 und darauffolgend in den Wärmeaustauscher 108. Aus einem Behälter 117 wird in bestimmten Mengen ein Additiv zugefügt. Die Mengen werden durch ein Ventil 118 geregelt. Da überflüssige Flüssigkeit am Überlauf 102 ständig abgeleitet wird und die abgeleitete Menge stets durch abgetrenntes Behandlungsmittel ersetzt wird, ist der Zufluß des Additivs aus dem Behälter 117 in die Mischvorrichtung 115 kontinuierlich, und in seiner Menge wie gewünscht, so daß sich die gewünschte Dichte der Flüssigkeit einstellt. Während normalerweise das Ventil 107 bei geöffnetem Ventil 114 geschlossen ist, so daß die gesamte Flüssigkeit durch die Mischvorrichtung 115 fließt, kann der Fluß auch auf die Ventile 107 und 114 aufgeteilt werden. Die Temperatur der sich ergebenden Lösung wird in dem dargestellten Beispiel durch den Wärmeaustauscher 108 bestimmt.

So kann also die Dichte der Flüssigkeit durch ihre

Temperatur bestimmt werden, indem der Zusatz von Additiv konstant gehalten wird, oder aber die Temperatur wird konstant gehalten, so daß sich ein weiter Bereich von Änderungsmöglichkeiten der Dichte ergibt. Wenn nur eine Abtrennung oder eine Klärung des Öls bezweckt wird, d. h. ohne Waschen, können die Mischvorrichtungen 83 und der Behälter 84 wegfallen, oder wenn die gleiche Anlage benutzt wird, können die Teile 84 bis 87 stillgesetzt werden. Im letzteren Fall kann um die Mischvorrichtung 83 eine Nebenleitung gelegt werden.

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Statt der dargestellten Serienschaltung der beiden Zentrifugen können diese auch parallel geschaltet sein, oder es kann eine Zentrifuge auch wegfallen, oder weitere Zentrifugen können in Serie und/oder parallel, je nach den gewünschten Resultaten, geschaltet sein.

Obwohl die Art der Abtrennung physikalisch ist, kann die Erfindung für die Reinigung von Flüssigkeiten jeder Art und Zusammensetzung verwendet werden, wobei Öl nur ein Beispiel ist. Auch Menge Tind Art des abzutrennenden Bestandteils und ebenso die Flüssigkeit können beliebiger Natur sein, sofern sie nur unlöslich oder bei der zuerst genannten Flüssigkeit fast unlöslich ist. Die Flüssigkeit soll auch vorzugsweise chemisch indifferent sein. Das abzutrennende Material bzw. die Mischung kann flüssig oder auch fest oder auch beides sein, wenn nur das Material entweder in der Flüssigkeit löslich ist oder gleiche oder größere Dichte hat als die Flüssigkeit, so daß unlösliche Bestandteile abgetrennt werden und sich im inneren Umfang der Schleudertrommel ansammeln und somit mit der Flüssigkeit aus der Schleudertrommel entfernt werden. Das letztere bezieht sich besonders auf Feststoffe.

Claims (9)

PATENTANSPRÜCHE: ^

1. Verfahren zum Abtrennen von mit einer Flüssigkeit vermischten, aber in dieser Flüssigkeit nicht aufgelösten Bestandteilen in einer Vollmantelzentrifuge, wobei diese Bestandteile eine

größere Dichte haben als die Flüssigkeit und in einer Zentrifugierzone eine Trennlinie zwischen der genannten Flüssigkeit und einer zweiten Flüssigkeit gebildet wird, die mit der ersten Flüssigkeit nicht mischbar ist und eine größere Dichte hat als die erste Flüssigkeit, und wobei die erste Flüssigkeit radial einwärts von der Zentrifugierzone und die zweite Flüssigkeit mit den abgetrennten Bestandteilen am Umfang der Zentrifugierzone abgeleitet wird, dadurch gekenn zeichnet', daß die radiale Lage der Trennlinie durch eine zusätzliche, mit mit der zweiten Flüssigkeit mischbaren Flüssigkeit geregelt wird, die von außen in die Trennlinie der zweiten Flüssigkeit in der Zentrifugierzone geleitet wird, wobei die Zuführung der zusätzlichen Flüssigkeit von einer bestimmten radialen Lage aus erfolgt und kontinuierlich aufrechterhalten wird und diese radiale Lage radial außerhalb der Zentrifugierzone und des Auslasses der ersten Flüssigkeit liegt, und daß die Dichte der zusätzlichen Flüssigkeit so gewählt wird, daß sich die gewünschte radiale Lage der Trennlinie ergibt, wobei diese Lage radial einwärts vom Eintritt der zusätzlichen Flüssigkeit in die Zentrifugierzone gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Abstand der Trennlinie von der Zentrifugenachse nach folgender Formel geregelt wird:

Spezifisches Gewicht der Flüssigkeit mit höherer Dichte Spezifisches Gewicht der Flüssigkeit mit geringerer Dichte

r 2
'e

wobei r_e der Radius der Trennlinie, α der Radius des Auslasses der weniger dichten Flüssigkeit und b der Radius des Einlasses der dichteren Flüssigkeit ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wahl der Dichte der zusätzlichen Flüssigkeit durch Änderung seiner Temperatur erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte der zusätzlichen Flüssigkeit durch Änderung ihrer Zusammensetzung, beispielsweise durch Zusatz eines aufgelösten Stoffes anderer Dichte, verändert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Flüssigkeit Öl ist und die zusätzliche Flüssigkeit eine wässerige Flüssigkeit, deren Zuführung in der Nähe des Umf anges der Trennlinie innerhalb der Zentrifugierzone erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Öl eine Öl-Wasser-Emulsion enthält mit einer Dichte, die zwischen der Dichte des Öls und der Dichte der wässerigen Flüssigkeit liegt, so daß die Emulsion sich in der Trennlinie zwischen dem Öl und der wässerigen Flüssigkeit ansammelt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als die Lage der Trennlinie regelnde Flüssigkeit die Flüssigkeit verwendet wird, die am Umfang der Zentrifuge abgeführt wird, wobei die Dichte dieser Flüssigkeit entsprechend geregelt wird.

8. Zentrifuge zur Ausführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer in einer Schleudertrommel liegenden Zentrifugierzone, in die die Mischung eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Flüssigkeitsfluß aus der Zentrifugierzone über einen Ring am oberen Teil der Schleudertrommel abgeleitet wird und daß von einem anderen Ring im Trommelboden mehrere mit Abstand voneinander angeordnete Kanäle in den äußeren Teil der Zentrifugierzone führen, wobei der Innenradius des letztgenannten Ringes größer ist als der des erstgenannten Ringes und wobei eine Flüssigkeit über den letztgenannten Ring an einer Stelle eingeleitet wird, die ohne radiale Überlappung an der inneren Kante des Ringes endet, während der Auslaß der letztgenannten Flüssigkeit aus der Schleudertrommel am Umfang der Zentrifugierzone liegt.

9. Zentrifuge nach Ansprache, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zentrifugierzone ein konischer Tellersatz angeordnet ist und ein zentral gelegener Kanal zum Zuführen der Mischung in die Zentrifugierzone am Außenumfang des Tellersatzes in der Nähe des untersten Einsatztellers endet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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