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Abscheider für die kontinuierliche Trennung nicht miteinander mischbarer,
viskoser Flüssigkeiten verschiedenen spezifischen Gewichtes Zur Trennung eines Gemisches
von zwei nicht miteinander mischbaren Flüssigkeiten verschiedenen spezifischen Gewichtes
ist es bekannt, das Gemisch kontinuierlich in einen Behälter einzuleiten und die
beiden getrennten Flüssigkeiten kontinuierlich über zwei Auslässe am oberen und
unteren Teil des Behälters abzuziehen. Diese Auslässe können zur Einstellung der
jeweiligen Schichthöhen im Behälter außen mit in der Höhe verstellbaren Überläufen
verbunden sein.
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Dieses Verfahren arbeitet jedoch nur dann zufriedenstellend, wenn
die Flüssigkeiten eine sehr geringe Viskosität besitzen und dementsprechend leicht
voneinander zu trennen sind, wie Wasser-Lösungsmittel, Wasser-Öl und ähnliche Gemische.
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Insbesondere bei Extraktionsverfahren, bei denen einer Flüssigkeit
bestimmte Bestandteile mit Hilfe einer zweiten Flüssigkeit, die mit der ersten Flüssigkeit
nicht mischbar ist, entzogen werden sollen, ist es ferner bekannt, wie aus der Zeitschrift
»Industrial and Engineering Chemistry«, 42. Jahrgang, 1950, S. 1031, hervorgeht,
die beiden in einem Mischer miteinander in Berührung gebrachten Flüssigkeiten über
einen flachen Verteiler in einen tankförmigen Abscheider zu leiten, der in der Trennungsebene
der beiden zu trennenden Flüssigkeiten angeordnet ist. Bei diesen Abscheidern wird
die zu trennende Flüssigkeit, wie z. B. auch bei der in der britischen Patentschrift
669 091 beschriebenen Vorrichtung, in die eine Tankseite eingeführt und von der
gegenüberliegenden oder nahezu gegenüberliegenden Tankseite abgezogen. Auch in diesen
Abscheidern lassen sich zwar leichtviskose Flüssigkeiten verschiedenen spezifischen
Gewichtes zufriedenstellend trennen, nicht aber viskose Flüssigkeiten.
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Die Trennung von Flüssigkeiten hoher Viskosität ist aus folgenden
Gründen außerordentlich schwierig.
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Die kleinen Teile der leichteren Flüssigkeit neigen dazu, sich oben
schichtenförmig anzulagern, während die Teilchen der schwereren Flüssigkeit danach
streben, sich nach unten abzusetzen. Hierbei treten Gegenstömungen auf. Die Reibung,
die zwischen den kleinen Teilchen während der Verschiebung im Gegenstrom auftritt,
ist derart hoch, daß in einem normalen Behälter mit einer Höhe von ungefähr 1 m
eine Mischung aus Sulfonsäure und Schwefelsäure, die durch die Sulfonierung von
synthetischen Reinigungsmitteln entstanden ist, mindestens 12 Stunden zur Trennung
benötigt. Da im oberen Teil im gewissen Grade eine Anreicherung des leichteren und
viskoseren Stoffes erfolgt ist, ist es praktisch unmöglich, daß die letzten kleinen
Teile des
schwereren Stoffes, nämlich der Schwefelsäure, die kompakte Schicht der
Sulfonsäure, die diese Teile umhüllt und zurückhält, durchdringen können.
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Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, einen Abscheider zu
entwickeln, der zur Trennung viskoser Flüssigkeiten geeignet ist. Es wurde gefunden,
daß die Aufgabe gelöst werden kann, wenn die zu trennende Flüssigkeit nicht mehr
parallel zur Trennebene der Flüssigkeiten, sondern senkrecht hierzu in den Abscheider
eingeführt wird und wenn ein Verteiler verwendet wird, aus dem die zu trennende
Flüssigkeit nur in sehr dünnen Schichten austreten kann. Der Abscheider nach der
Erfindung ist somit dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler aus zwei dünnen dicht
beieinander liegenden Blechen besteht, die über einen durch senkrechte Blechzylinder
gebildeten Spalt mit einem kreisringförmigen Rohr verbunden sind, das andererseits
über symmetrisch angeordnete Rohre mit dem Einlaß verbunden ist.
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In dem Abscheider nach der Erfindung wird es den zu trennenden Flüssigkeiten
erleichtert, nach oben oder nach unten zu treten.
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Gegenströmungen zwischen den beiden Flüssigkeiten können dann nicht
mehr entstehen.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Abscheiders
nach der Erfindung ist die im Boden des Abscheiders angeordnete Ablauföffnung für
die spezifisch schwerere Flüssigkeit über ein zweimal gebogenes Rohr mit einem an
dessen anderem
Ende senkrecht verschiebbaren Sammelbehälter mit
Überlaufwand und Abflußrohr verbunden.
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In der Zeichnung ist eine Ausführungsform des Abscheiders nach der
Erfindung beispielsweise dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen senkrechten Schnitt
durch den Abscheider gemäß Linie I-I von F i g. 2, Fig. 2 einen Schnitt durch den
Abscheider nach F i g. 1 gemäß Linie 11-11.
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Mit 1 ist die zylindrische Außenwandung des Abscheiders bezeichnet,
der mit einem gewölbten, mit einem Flansch versehenen Deckel 2 mit einem Entlüftungsrohr
3 bedeckt ist, um einen konstanten Druck zu gewährleisten; 4 ist der kegelförmige
Boden; 5 ist das Rohr, das das zu trennende Gemisch zuführt und dessen inneres Ende
auf die senkrechte Achse des Abscheiders ausgerichtet ist.
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Mit 6 sind symmetrisch angeordnete Rohre bezeichnet, die vom Ende
des Rohres 5 abzweigen. Mit 7 ist ein ringförmiges Rohr bezeichnet, das an der Oberseite
bei 8 einen Schlitz genau in der Mitte des Umfanges besitzt. 9 und 10 stellen zwei
senkrechte Blechzylinder dar, deren Durchmesser sich nur wenig unterscheiden; die
beiden Zylinder sind an den kreisförmigen Schlitz 8 des Sammelrohres 7 angeschweißt;
11 und 12 sind zwei Rundscheiben aus dünnem Blech, die mit gleichlaufenden Rändern
horizontal nahe beieinander angeordnet sind. Sie bilden den ringförmigen Verteiler.
Das untere Blech 11 weist einen kreisförmigen Schlitz auf, mit dessen Rändern die
senkrechten Zylinder 9 und 10 verschweißt sind; 13 ist der ringförmige Spalt für
die Zuführung des zu trennenden Gemisches, und 14 ist die Trennungsebene der Teile
der beiden Flüssigkeiten verschiedenen spezifischen Gewichts, die bereits voneinander
geschieden sind; 15 ist eine Schauöffnung; 16 ist das mit dem kegelförmigen Boden
4 des Apparates verbundene Rohr; 17 ist ein kleiner Sammelbehälter für die Flüssigkeit,
die durch das Rohr 16 fließt, wobei der Sammelbehälter senkrecht längs des letzten
senkrechten Abschnitts des Rohres 16 verschiebbar ist; 18 ist eine Überlaufwand
für die Flüssigkeit; von hier aus läuft die Flüssigkeit, die aus dem Rohr 16 austritt
und im Behälter 17 gesammelt wird, in das Abflußrohr 19; 20 ist ein runder überlauf
mit abgeschrägter Wandung für die leichte Flüssigkeit, der mit einem von der Mitte
des Bodens ausgehenden Rohr 21 verbunden ist.
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Das zu trennende Gemisch tritt durch das Rohr 5 ein und strömt durch
die Rohre 6 in das ringförmige Sammelrohr und von da gleichmäßig und lamellenförmig
durch den Schlitz zwischen 9 und 10 in den horizontalen Verteiler 11 und 12.
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Damit der Apparat sicher arbeitet, muß die Trennungsebene der bereits
getrennten Flüssigkeitsteile
genau dem ringförmigen Spalt 13 des Verteilers entsprechen,
durch den das Gemisch der beiden zu trennenden Flüssigkeiten austritt. Daher muß
die Höhe h1 zwischen der Trennungsebene 14 der beiden Flüssigkeiten und dem oberen
Rand des kreisförmgien Sammelbehälters und andererseits die Höhe h2 zwischen der
Trennungsebene 14 und der Überlaufwand 18 jeweils den durch die Gleichung Di ht
=D2 -h2 bestimmten Werten genügen. Darin sind Dl bzw. D2 die Dichten der leichteren
bzw. schwereren Flüssigkeit.
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Wenn die Trennungsebene der beiden Flüssigkeiten nicht genau der
Lage des ringförmigen Spaltes 13 entspricht, genügt es, den Behälter 17 senkrecht
zu verschieben, um die Höhe h2 so zu verändern, bis die Trennungsebene 14 und der
ringförmige Spalt 13 einander genau entsprechen. Dies kann durch die Schauöffnung
15 überprüft werden.