DE1210003B

DE1210003B - Vorrichtung zum Abscheiden von Wasser aus Kohlenwasserstoffen

Info

Publication number: DE1210003B
Application number: DEM36925A
Authority: DE
Inventors: Jacques Muller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1957-03-08
Filing date: 1958-03-07
Publication date: 1966-02-03

Description

Vorrichtung zum Abscheiden von Wasser aus Kohlenwasserstoffen Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Abscheiden von Wasser aus Kohlenwasserstoffen. Man hat bisher hierzu Apparaturen verwendet, die Mittel zum Filtern und Koaleszieren und solche zum Trennen des abgeschiedenen Wassers enthaltcn. Die Arbeitsweise dieser Vorrichtungen läuft praktisch auf ein mehrstufiges Verfahren hinaus, und nur durch solche war es bisher enoglich geworden einen praktisch nennenswerten Differenzdruck zu erreichen.
Nach der Aufgabe der Erfiiidung soll ein Wasserabscheider möglichst hohen Differenzdruckes zum Erreiclien hoher Standzeiten geschaffen und die Vorrichtung als solche wesentlich vereinfacht werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden als koaleszierendes und filtrieren des Mittel bei Filtereinrichtungen bekannte kerzenartig gestapelte Filtermaterialscheiben mit zellenbildenden Rippen aufweisenden Stützscheiben oder kerzenartig gestapelte starre Ringscheit;en mit vom äußeren zrm inneren Umfang verlaufenden Rillen verwendet. Mit den bekannten Filterkörpern aus gestapelten Filterelementen ist an sich eine Abscheidung von Wasser aus Kohlenwasserstoffen ohne zusätzliche Mittel zur gelrennten Ableitung der Medien nicht möglich. Die erfindungsgemäß verwendeten Filtermaterialscheiben oder die gerillten Ringscheiben sitzen zum Erreichen dieses Zieles in im wesentlichen an der unteren Seite mit Öffnungen versehenen Hülsen, oder sie sind von einer durchlässigen Hülle, insbesondere aus Kunstfasergeweben. umgeben, die in einem Treungehäuse angeordnet sind. in dessen Sammeltopf für die schweren Flüssigkeitsanteile eir Schwimmer angeordnet ist. der einerseits mit an diesel Topf angebrachtem Ablaßventil und andererseits mit dem Austrittventil für leichtere FI iissigkeltsanteile, beide betätigend, verhunden ist.
Durch diese neuartige Vorrichtung ist es möglich geworden, ein einstufiges Verfahren bei geringstem Aufwand an Filtereinrichtungen durchzuführen.
In besonderer Ausbildung ist unter anderem vorgeschen, die gestapelten Scheiben exzentrisch in der Hülse anzuordnen. Schließlich besteht noch die Möglichkeit. den Filterkerzen eine durchlässige, geneigte Ablenkfläche nacllzuschalten, die aus einem Tuch od. dgl. aus Metall-, synthetischem oder organischem Gewebe besteht.
In den Zeichnungen sind mehrere Ausführunsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig. f einen Längsschnitt durch eine Trennvorrichtung gemäß Erfindung, F g. 2 ein Trennelemen. der Vorrichtung gemäß F i g. 1 in auseinandergenommenem Zustand, F i g. 3 eine Teildraufsicht auf einen zwischen den Fiiei.ringscheiben befindlichen Stützkörper der Trennelemente, F i g. einen Schnitt durch den Stützkörper der F i g. i g. 3 nach der Linie IV-I-V, F i g. 5 bis 7 Darstellungen von Distanzringen zum Einspannen der Filterringscheiben in den Trennelementen, F i . S einen Längsschnitt durch einen Teil eines Trennelementenstapels unter Verwendung der in F i g. 3 bis 7 beschriebenen Teile, Fig.9 eine Teilansicht eines zusätzlichen Stützkörpers zwischen den Filterringseheiben, Fig. 10 eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform eines Stützkörpers.
F i g. 11 einen Längsschnitt durch einen Trennelementenstapel unter Verwendung von Stützkörpern gemäß Fig. 10, Fig. 12 einzelne Teile des Stapels der Fig. 11 im auseinandergenommenem Zustand und Fig. 13 einen Längsschnitt durch die Trennkammer einer erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Verwendung von Trennelementen anderer Ausführungsform.
Die in F i g. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung besteht aus der Behälter 1, der eine längliche Form aufweist und in horizontaler oder vertikaler Lage verwendbar ist. Er enthält eine erste Kammer 2 die einerseits durch einen abnehmbaren Deckel 3 und andererseits durch eine senkrechte Platte 4 abgeschlossen ist, in weicher sich Öffnungen 5 zum Einführen der Trennpatronen 6 befinden. Die Platte 4 stützt sich gegen eine Schulter 7 in dem Behälter ab.
Im oberen Bereich der Kammer 2 mündet das Zuführungsrohr 8 für die zu reinigende Flüssigkeit.
Weiterhin befindet sich in dem Behälter 1 eine zweite Kammer 9, die durch die schon erwähnte Platte vl und durch eine weitere Platte 10 begrenzt ist.
Die Platte 10 setzt sich in einen mit Durchbrechungen im unteren Bereich 11 versehenen Zylinder fort, der am anderen Ende schräg abgeschnitten ist. In den beiden Platten A und 10 sitzen gelochte Hülsen 12.
Die Platte 10 trägt außerdem mit Gewinde versehene Ankerbolzen 13, die in der Achse der Hülsen 12 liegen und eine genügende Länge aufweisen, so daß sie durch die Platte 4 hindurchtreten zur Aufnahme der Spannköpfe 14. Außerdem befinden sich in der Platte 10 in dem Bereich zwischen den gelochten Hülsen Öffnungen 15.
Auf dem Ankerbolzen 13 befinden sich Gleitstücke 16, die im Innern der Hülsen 12 sitzen. Zwischen den Gleitstücken und der PlattelO sind Stützfedern 17 eingeschaltet. Die zur Filtrierung, zum Koaleszieren und zum Trennen dienenden Elemente 6 sind zu einem Stapel auf den Bolzen 13 aufgereiht. Sie werden zwischen den Köpfen 14 und den Gleitstücken 16 dicht zusammengespannt, wobei die Spannkraft durch die Feder 17 bestimmt wird. Der Innenraum der Trennelemente 6 steht mit der Kammer 2 über Kanäle 18 in den Spannköpfen 14 in Verbindung.
In dem Zylinder 11 befindet sich eine durchlässige Ablenkfläche 19 in geneigter Stellung, die aus einem Tuch aus Metall-, synthetischem oder organischem Gewebe besteht. Die Neigung dieser Fläche verläuft so, daß sich die Innenseite über einem Napf 20 befindet, der an der Unterseite des Behälters 1 angebracht ist und der dazu dient, nach Durchführung des Trennvorganges die schwereren Flüssigkeitsanteile aufzunehmen. Durch ein Rohr 21 kann der Napf entleert werden. Zum Abdichten des Zylinders 11 in dem Behälter 1 ist ein Dichtungsring 22, insbesondere aus armiertem plastischem Material, vorgesehen.
Eine dritte Kammer 23 in dem Behälter 1 wird durch die schräge Ablenkwand 19 und durch den Boden 24 des Behälters begrenzt; diese Kammer weist in ihrem oberen Bereich noch eine zusätzliche Filterkammer 25 mit einem Austrittsrohr 25 a für die gereinigt Flüssigkeit auf. Es wird hierbei bemerkt, daß diese zusätzliche Filtriereinrichtung wahlweise angeordnet ist und je nach der zu behandelnden Flüssigkeit verwendet werden kann. Diese zusätzliche Filterkammer enthält ein System von Mikrofeinfiltern 25 b, die auf dem gleichen Prinzip wie die Trennt elemente in dem Behälter 1 beruhen, und bilden ein zusätzliches Sicherheitsmittel, um zu gewährleisten, daß auch Spuren von Verunreinigungen zurückgehalten werden.
Die gestapelten Trennelemente 6 können in verschiedener Weise ausgebildet sein. Sie können aus einem oder mehreren zusammengespannten Elementen gemäß F i g. 8 oder aus frei aufeinandergestapelten Elemente gemäß Fig. 11 bestehen. In beiden Fällen befinden sie sich in einer Hülle 26 (Fig. 2), vorzugsweise aus synthetischem Material, wodurch die Schaumbildung im Betrieb verhindert wird. In dem zuletzt erwähnten Fall können die einzelnen Trennelemente bei Verschmutzung ohne weiteres ausgetauscht werden. Sie bestehen aus den zur Koaleszierung dienenden Ringscheiben 27 aus porösem, gepreßtem Material 28 (F i g. 12), die durch zwischengeschaltete starre Stützkörper 29 und 30 festgehalten oder -geklemmt sind. Die Ringscheiben können paarweise entgegengesetzt gerichtet (F i g. 8) oder einzeln gleichgerichtet (Fig. ll) mit den Stützkörpern zusalmmengespannt sein.
Die Stützkörper 29 und 30 können aus Kunststoff oder einem sonstigen geeigneten Material bestehen und dienen nicht nur zur Wahrung des Abstandes zwischen den Koaleszierungsscheiben, sondern sie verhindern auch deren Deformation und bilden eine große Anzahl von Hohlräumen, um die einzelnen getrennten Flüssigkeitsanteile schnell abführen zu können.
Die in den F i g. 3 und 10 dargestellten Stützkörper enthalten beidseitig radiale und in Umfangsrichtung verlaufende Rippen 31, 32 und 33, die unabhängige Hohlräume oder Zellen bilden und eine einheitliche Abstützung für die Ringscheiben gewährleisten. In Durchströmrichtung stehen die einzelnen Zellen durch schmale Kanäle miteinander in Verbindung, die im Fall einer iibermäßigen Verformung oder bei Bruch der Koaleszierungsscheiben selbsttätig verstopft werden und an der entsprechenden Stelle einen Durchtritt der ungetrennten Flüssigkeit verhindern.
Bei dem Ausführungsbeispiel der F i g. 3 und 4 weisen die Rippen auf beiden Seiten des Stützkörpers 29 eine von der inneren Öffnung 34 nach außen wachsende Höhe auf. Am äußeren Umfang sind Kerben 35 vorgesehen, die zur Aufnahme eines die Ringscheiben zusammenhaltenden Bördelringes 36 (F i g. 8) dienen.
Ferner sind innenliegende Distanzringe 37 und 38 (F i g. 5 bis 7) vorgesehen, die entgegengesetzt gerichtete Vorsprünge 39 und Paßstifte 40 zum Zusammenfügen aufweisen. Sie werden zwischen die Paare der entgegengesetzt gerichteten Ringscheiben 27 in der Mittelöffnung 34 eingesetzt und ermöglichen auf Grund der durch das Zusammenfügen der beiden Ringe gebildeten Öffnungen 41 den Flüssigkeitsdurchtritt.
Bei der Ausführungsform der F i g. 10 und 12 sind die Rippen des Stützkörpers 30 so ausgebildet, daß sie auf der einen Seite von außen nach innen und auf der anderen umgekehrt in ihrer Höhe zunehmen. Im Bereich der Mittelöffnung ist eine Schulter42 vorgesehen zur Aufnahme eines Distanzringes 43, während außen in Umfangsrichtung eine umlaufende Kerbe 44 angebracht ist, um einen außenliegenden Ring 46 einzusetzen, dessen Verzahnung 47 mit derjenigen, 45, der umlaufenden so zusammenwirkt, daß Durchtrittsöffnungen gebildet werden.
Die beschriebene Ausbildungsform der Stützkörper ermöglicht es, diese gegebenenfalls einstückig im Druck- oder Spritzgußverfahren herzustellen.
Da die zur Koaleszierung dienenden Ringscheiben einem ziemlich hohen Druck unterworfen sind und auf Grund ihres Aufbaues (gepreßte Fasern oder sonstiges Material) sehr schwach ist, ist es unter Umständen zweckmäßig, zusätzliche Unterstützungsmittel vorzusehen, durch die die Bruchsicherheit dieser Scheiben erhöht und die Funktion des Gerätes verbessert wird.
Zu diesem Zweck kann man auf der Austrittsseite der Ringscheiben zusätzliche Unterstützungsmittel 49 (F i g. 8) aus Kunstoff oder sonstigem geeignetem Material anordnen, die ringscheibenförmig ausgebildet und mit einer großen Anzahl von einander unabhängiger @@pfe 50 versehen sind, die vorzugsweise konisch @@@@fen und an ihrem frei stehenden Teil eine schmale Öffnung 51 enthalten, wie es im einzelneu die F i . 9 zeigt: es werden somit einzelne Zellen gebildet, die eine gleichmäßige Abstützung für die Ringscheiben bilden. Bei einem übermäßig hohen Druck nen beispielsweise die zur Koaleszierung dienenden Scheiben an einer Stelle schadhaft werden, wobei sich das schadhafte Material in die konischen Zellen einlegt und die kleinen Löcher 51 verstopft, so daß an dieser Stelle ein weiterer Durchtritt der zu reinigenden Flüssigkeit verhindert wird.
Die Wirkungsueise der Vorrichtung verläuft folgendermaßen: Vermittels Unter- oder Überdruck gelangt die zu reinigende Flüssigkeit durch das Rohr 8 in die erste Kammer 2 und strömt von hier über die Kanäle 18 in den Spannköpfen 14 in das Innere der gestapelten Trennelemente 6, wo die Filtrierung, das Koaleszieren und das Trennen stattfinden. Die schweren Flüssigkeitsanteile, die ausgeschieden werden sollen, setzen sich auf dem Boden des Behälters 1 ab und gelangen von hier in den Sammelnapf 20. während die leichteren Flüssigkeitsanteile durch die Öffnungen 15 in der Wand 10 hindurchtreten und in die dritte Kammer 23 gelangen, von wo sie durch die Ablenkwand 19 hindurchtreten, wo nochmals eventuell noch vorhandene schwerere Flüsigkeitsanteile nacll dem Sammelnapf abgelenkt werden, während beim Durchtreten der leichteren Flüssigkeit durch die schräge Wand 19 eine Schaumbildung verhindert wird.
Wenn vorhanden, gelangt die Flüssigkeit nunmehr in die weitere Filterkammer 25, tritt durch die Elemente 25 hindurch und gelangt in das Austrittsrohr 25a, um in den Reservebehälten oder für andere Zwecke aufgenommen zu werden.
Die beschriebene Vorrichtung kann entweder leicht auseinander nehmbar oder einstückig ausgebildet werden. Die Einzelteile selbst sind leicht auswechselbar, so daß die Reinigung leicht durchgeführt werden kann.
Bei dem weiteren Ausführungsbeispiel der F i g. 13 bestehen die Trennpatronen 64 aus einzelnen Ringscheiben 65 und 66 aus undurchlässigem Material, die beidseitig mit Nuten oder Rillen zur Bildung des Durchtrittsquersclmittes versehen sind, wobei die Rillen entweder von innen nach außen oder umgekehrt verlaufen. Die Scheiben sind auf einem perforierten Rohr 67 gestapelt und auf der einen Seite durch eine Platte 68 und auf der anderen Seite durch ein Gleitstück 69 gehalten, das unter der Wirkung der Feder 70 steht, die sich gegen eine Führung 71 für das Gleitstück 69 abstützt, welche an einer Platte 72 auf der anderen Seite befestigt ist. Hierbei sind mehrere Trennelemente in einer gemeinsamen Hülse 73 angeordnet, deren unterer Teil, etwa ein Drittel des Umfanges, mit Austrittsöffnungen 74 versehen ist.
Die im unteren Bereich der Hülse 73 befindlichen Stapel enthalten Ringscheiben 65 mit verhältnismäßig großem Rillenquerschnitt, während die im oberen Bereich befindlichen Stapel Ringscheiben 66 mit kleinerem Rillenquerschnitt aufweisen. Die ersteren dienen als Koaleszierungselemente und die zuletztgenannten als Filterelemente. Sie befinden sich aber sämtlich in einer austauschbaren Patrone, die durch die Hülse 73 gebildet wird, von welcher selbstverständlich mehrere in einer Vorrichtung angebracht sein tonnen.
Die zu trelmenden Flüssigkeiten treten bei 75 in die unteren Stapel ein und passieren die Öffnungen der Rohre 67. uni durch die zur Koaleszierung dienenden Ringscheiben 65 nach außen zu gelangen, da die Gleitstücke 69, die zu diesen Stapeln gehören, geschlossen sind. Die schwereren Flüssigkeitsanteile gelangen in den unteren Teil der Hülse 73 und von hier durch die Öffnungen 74 nach außen, während die leichtere Flüssigkeit ihren Weg durch die zur Filtrierung dienenden Ringscheiben 66 der oberen Stapel nimmt, um vom innern dieser Stapel über die hier offenen Gleitstücke 69 bis 76 nach außen zu gelangen.
Der obere Teil der Hülse 73, die keine Öffnungen auiweist, schützt die leichteren Flüssigkeitsanteile vor den aus den darüberliegenden Trennpatronen nach unten gelangenden schwereren Flüssigkeitsanteilen.

Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Abscheiden von Wasser aus Kohlenwasserstoffen unter Verwendung einer Apparatur, die Mittel zum Filtern und Koaleszieren und Mittel zum Trennen des abgeschiedenen Wassers enthält, d a d u r cli g e k e n n -z ei eh n e t, daß als koaleszierendes und filtrierendes Mittel bei Filtereinrichtungen bekannte kerzenartig gestapelte Filtermaterialscheiben (27) mit zellenbildenden Rippen (31 bis 33) aufweisenden Stützscheiben (29, 30) oder kerzen artig gegestapelte starre Ringscheiben (65, 66) mit vom äußeren zum inneren Umfang verlaufenden Rillen verwendet sind, die in im wesentlichen an der unteren Seite mit Öffnungen versehenen Hülsen (12, 74) sitzen und bzw. oder von einer durchlässigen Hülle, insbesondere aus Kunstfasergewebe, umgeben sind und die ihrerseits in einem Trenngehäuse (1) angeordnet sind, in dessen Sammeltopf (20) für die schweren Flüssigkeitsanteile ein Schwimmer(79) angeordnet ist, der einerseits mit an diesem Topf angebrachten Ablaßventil (77) und andererseits mit dem Austrittsventil (78) für leichtere Flüssigkeitsanteile, beide betätigend, verbunden ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die beiden Ventile verbindende Gestänge eine nach außen gerichtete Welle (80) aufweist, die einen auf der Skala (82) spielenden Zeiger (81) und bzw. oder einem Handbetätigungshebel (83) trägt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiderseits sich kreuzenden Rippen (31 bis 33) der starren Stützscheiben (29, 30), die in ihren Abmessungen etwa denen der Filtermaterialscheiben (27) entsprechen, in ihrer Höhe entweder beidseitig von innen nach außen oder auf der einen Seite von innen nach außen und auf der anderen umgekehrt zunehmen.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am inneren Umfang des Filterscheibenstapels Distanzringe mit radialen Öffnungen eingespannt sind.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtermaterialscheiben paarweise und entgegengesetzt gerichtet zusammengespannt sind, wobei die Stützscheiben zwischen den Paaren angeordnet sind und zwischen den Scheiben je eines Paares bzw. auf der Austrittsseite der Filterscheiben zusätzliche Stützscheiben angeordnet sind, die aus glatten, mit dicht nebeneinanderliegenden, mit Austrittsöffnungen versehenen Näpfen bestehen.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stapel exzentrisch in dem Rohr sitzen.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß den Filterkerzen eine durchlässige, geneigte Ablenkfläche (19) nachgeschaltet ist, die aus einem Tuch od. dgl. aus Metall-, synthetischem oder organischem Gewebe besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 565 320, 954 503, 967 942, 968 050, 969 203; französische Patentschriften Nr. 1 069 591, 1114112,1132950; Prospekt der Warner Lewis Comp., Tulsa, FRAM Liquid Seperator Filter.