DE1442475C - Vollmantelzentrifuge zum Abtrennen von Feststoffen aus Flüssigkeiten - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Vollmantelzentrifuge zum Abtrennen von Feststoffen aus Flüssigkeiten, in der die Feststoffe in einem Flüssigkeit-Feststoff-Gemisch verdichtet und von der Flüssigkeit getrennt werden.

Die Zentrifuge besteht aus einer Schleudertrommel mit Einsatztellern und Prallwänden, die in einem radialen Abstand von den Einsatztellern angeordnet sind und nicht radial verlaufende Flächen, jedoch radiale öffnungen aufweisen. Die neue Zentrifuge ist mit besonderer Rücksicht auf die Aufgabe konstruiert, sehr flüssigkeitshaltige Feststoffe mit wesentlich besseren Ergebnissen, als sie bisher erreicht wurden, zu verdichten. Insbesondere tritt diese Aufgabe bekanntlich bei der Trennung von Erdöl und Wachsen auf. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Prallwände kegelstumpfförmig oder zickzackförmig konzentrisch zur Trommelachse angeordnet sind und daß die Durchtrittsöffnungen sich sowohl an den inneren als auch an den äußeren Begrenzungskanten der Prallwände befinden. .

Die Erfindung eignet sich z. B. zur Abtrennung von Wachs aus Kohlenwasserstoffölen, ferner beispielsweise zum Abscheiden von Pflanzenöl oder zur Herstellung flockiger Sedimente, z. B. von Tonerde enthaltenden Teilchen.

Die bisher bekannten Zentrifugen zum Abtrennen von Feststoffen aus Flüssigkeiten, z. B. nach dem USA.-Patent 2 266 553, sind an sich für viele Zwecke gut anwendbar. Die Trennwirkung kann jedoch erfindungsgemäß dadurch verbessert werden, daß man das Gemisch in eine Trennzone einführt, die einen Klärungsabschnitt und einen damit in Verbindung stehenden, jedoch radial im Abstand davon befindlichen Verdichtungsabschnitt enthält, der die Feststoffe in bekannter Weise radial von dem Klärungsabschnitt nach außen leitet, sie danach mit wenig stens einer nicht radialen Fläche in dem Verdichtungsabschnitt in Kontakt bringt und die Flüssigkeit von den Feststoffen abtrennt, die verdichteten Feststoffe aus der Zone abzieht und die klare Flüssigkeit gesondert aus der Zone abzieht.

Die USA.-Patentschrift 2 599 619 beschreibt die Trennung von Feststoffen in einer Aufschlämmung, in der man die Feststoffe in den Schichtungsraum außerhalb des Scheibenstapels bringt. Es ist dieser

ίο Patentschrift jedoch nicht zu entnehmen, Prallflächen und Löcher in einer besonderen Zone vorzusehen, die von der Klärzone etwas entfernt ist und die Feststoffe mechanisch verdichtet. Diese Verdichtung ist für die Erfindung wesentlich.

Die neue Zentrifuge wird im einzelnen an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

F ig. 1 einen Teilschnitt durch die Zentrifuge,
Fig. la einen Teil der Fig. 1 und die besondere Gestaltung der Prallwände,

ao Fig. 2 einen Teilschnitt entlang der Linie 2-2 der Fi» 1

F i g. 2 a einen Teilschnitt entlang der Linie 2 a-2 a der Fig. 1,

F i g. 3 einen Teilschnitt durch eine weitere Ausführungsform,

F i g. 4 einen Teilschnitt entlang der Linie 4-4 der Fig. 3, und

F i g. 5 bis 10 zeigen Schnitte durch die jeweils angegebenen Bereiche mit drei weiteren Ausführungsformen. Dabei gehören Fig. 5 und 6, 7 und 8, 9 und 10 jeweils zu den drei Ausführungsformen.

F i g. 1 zeigt eine Vollmantelzentrifuge 10 mit einer Schleudertrommel 12, einem Gehäuse 14, einer mittleren Nabe 16 und einem Oberteil 18. Das Oberteil wird gegen das Gehäuse durch ein mit einem Gewinde versehenes Halterungsstück 20 gehalten. Die Schleudertrommel ist auf der Antriebsspindel 22 befestigt und nimmt das zentral angeordnete Rohr 24 auf, dessen unteres Ende die Nabe 16, jedoch mit Abstand davon, umschließt.

Das untere Ende des Rohrs 24 verläuft nach auswärts in einen Verteiler 26, durch den das Schleudergut eingeführt wird. Die öffnungen 27 sind mit Abstand vom äußeren Rand des Verteilers angeordnet.

Um das Rohr 24 ist ein Stapel von übereinandersitzenden, kegelstumpfförmig gestalteten Scheiben 28 mit Abstand voneinander angeordnet mit den öffnungen 29. Zu jeder dieser Scheiben gehört ein Abschnitt 28 a. Zwischen der inneren Peripherie des Stapels 28 und dem zentral verlaufenden Rohr 24 befindet sich ein Kanal 30, und in gleicher Richtung damit verläuft die öffnung 32 im Oberteil 18. Ein Trennkegel 38, der über der Reihe von Scheiben 28 angeordnet ist, weist einen in Längsrichtung verlaufenden, aufwärts führenden Fortsatz 40 auf. Das untere Ende des Trennkegels reicht weit über die Peripherie der übereinander angeordneten kegelstumpfförmigen Scheiben hinaus und ist vom Oberteil 18 unten durch eine Vielzahl von radial im Abstand angeordneten Flügeln 41 getrennt. Ein Ring 34 ist über der öffnung 32 durch ein mit einem Gewinde versehenes Haltestück 36 befestigt. Auffangvorrichtungen für das ausströmende Material sind vorhanden.

Am unteren Ende der Schleudertrommel um die Spindel 22 befindet sich eine ringförmige, nach innen verlaufende Tasche 42, die teilweise durch ein Ringstück 44 begrenzt ist, das an dem Gehäuse befestigt

3 4

ist. In der Tasche 42 sind radial angeordnete Flügel dem Verdichtungsabschnitt außerhalb der Scheiben-

46 vorgesehen. Die Zuleitung der Trägerflüssigkeit anordnung weiterbehandelt. Der größte Teil der

geschieht durch das Rohr 45. Von der Tasche ver- konzentrierten Feststoffe bewegt sich nach außen

läuft nach auswärts in das Gehäuse 14 ein Kanal 48, durch die öffnungen 58, 62 und 66 zu der Träger-

der mit einem nach oben führenden, konisch ge- 5 flüssigkeit und wird abgeleitet. Die Grenzfläche zwi-

formten Kanal in Verbindung steht, welcher durch sehen der Trägerflüssigkeit und den Feststoffen wird

das Gehäuse 14 und das nach einwärts verlaufende dicht an der Peripherie des Kegels 38 gehalten,

stumpfkegelige Teil 50 begrenzt wird. Der Kanal Das zwischen den Prallwänden bei der Bearbeitung

endet mit einer Öffnung etwa in der Nähe der Mitte freigesetzte öl wird durch die Prallwand 52 daran

der Trommelwand. Zwischen dem Teil 50 und dem io gehindert, sich wie das Wachs von den öffnungen 58

Gehäuse befinden sich die Flügel 51. Teil 50 kann aus nach außen zu bewegen; es kann im wesentlichen

durch eine Vielzahl von Rohren ersetzt werden, die ungehindert zu den öffnungen 56 fließen. Von den

von den Kanälen 48 aufwärts reichen. Öffnungen 56 gelangt das öl in die Scheiben-

Bei der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Aus- anordnung zur Klärung, und schließlich wird es führungsform ist der Verdichtungsbereich, der den 15 durch den Fortsatz 40 abgeleitet. Wachsfeststoff-Klärungsabschnitt zwischen den Scheiben des Stapels teilchen, die sich zwischen den Scheiben ansammeln, 28 umgibt, besonders ausgebildet. Die Teile zur Ver- bewegen sich nach außen in die Verdichtungszone, dichtung enthalten Prallwände 52 und 54. Die innere Die Ableitung der Feststoffe wird durch eine Salz-Prallwand 52 besteht aus einem ringförmigen lösung oder Wasser oder eine andere, nicht misch-Element, das über den Scheibenstapel paßt und zwi- 20 bare Flüssigkeitsschicht bewirkt, die den Träger sehen dem Element 50 und dem Trennkegel 38 fest- bildet. Die Zuleitung geschieht bei 45 und 42 in gehalten wird. Die Prallwand 52 besteht aus einer F i g. 1 und 145 und 142 in F i g. 9. Die Wachs-Reihe von aneinandergefügten kegelstumpfförmigen feststoffe werden von der Flüssigkeit mitgeschleppt Ringteilen, die zickzackförmig angeordnet sind und und durch die Kanäle zwischen den Flügeln 41 über eine Vielzahl von konvergierenden Oberflächen 25 den Ring 34 zu einem Auffanggefäß geführt, in dem bilden. die Feststoffe und Flüssigkeiten weiter durch zusätz-

Wie F i g. 2 zeigt, hat die Prallwand 52 an den liehe Behandlung, wie z. B. Absetzverfahren, zu-

Verbindungsstellen von benachbarten kegelstumpf- sätzliches Zentrifugieren, Destillieren oder andere

förmigen Flächen peripher im Abstand angeordnete herkömmliche Verfahren getrennt werden können.

Öffnungen 56, 58. 30 Bei allen Ausführungsformen der Erfindung kann

Die Prallwand 54 besteht aus einem einzelnen die Ableitung der Feststoffe aus dem Rotor nicht Ringteil 60, der eine Vielzahl von mit Abstand von- nur über einen Trennkegel wie in F i g. 1 geschehen, einander angeordneten öffnungen 62 besitzt. Dieser sondern auch durch peripher angeordnete Düsen.
Teil hat eine im wesentlichen flache Innenfläche und Die Trägerflüssigkeit kann auch mit dem Schleuderwird in seiner Stellung durch einen ringförmigen 35 gut zusammen anstatt durch eine gesonderte Zu-Teil 64 gehalten, der zur Achse hin aneinander- führung durch die Kanäle 48 und 50 zugeführt liegende kegelstumpfförmige Flächen aufweist, die werden.

eine Zickzacklinie bilden. Durch die öffnungen 66 Bei der in F i g. 1 a gezeigten Ausführungsform

zwischen den Flächen ist das Durchströmen von handelt es sich um die gleiche wie in F i g. 1, mit der

Feststoffen möglich. Nach außen um die Peripherie 40 Abweichung, daß eventuell freies öl außerhalb der

herum mit Abstand verlaufende Streben 68 liegen an Prallwand 54' sich nach einwärts zur Außenseite der

der Wandung des Rotors an und halten die Prall- Prallwände 54' zu den öffnungen 62' bewegen kann,

wand 54 in ihrer Stellung. Durch die Schrauben 69 Eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung ist

wird der Teil 60 an dem Teil 64 befestigt. Es ist zu in den F i g. 3 und 4 gezeigt.

beachten, daß bei der gezeigten Ausführungsform die 45 Bei F i g. 3 besteht der Verdichtungsbereich außer-

Öffnungen 66 von der äußeren Peripherie des Kegels halb der Scheibenanordnung aus einer inneren Prall-

38 eingerückt sind. wand 70 und einer äußeren Prallwand 72. Jede dieser

Bei der in F i g. 1 a gezeigten abgeänderten Aus- Prallwände ist im allgemeinen ringförmig, und wie führungsform hat die äußere Prallwand54'die Form in Fig. 4 gezeigt, besteht die Prallwand 70 aus von mehreren aneinanderliegenden kegelstumpf- 50 zickzackförmigen vertikalen Platten, die peripher anförmigen Ringteilen, die zickzackförmig angeordnet geordnete aneinanderliegende, nicht radiale, konsind und an den Verbindungspunkten zwischen den vergierende Oberflächen bilden. Zwischen der Grenz-Ringen, d. h. bei 62' und 62 a, öffnungen aufweisen. linie der beiden benachbarten Platten an der Innen-Streben 64' können mit der Rotorgehäusewand ver- seite der Prallwand 70 sind Öffnungen 74, während bunden sein, die sich nach einwärts erstrecken und 55 auf der Außenseite der Prallwand zwischen benachdie äußere Prallwand halten. Die äußere Prallwand harten Flächen die öffnungen 76 vorgesehen sind, kann auch durch eine nach außen von der inneren Die oberen und unteren Teile der Prallwand sind Prallwand verlaufende Strebe gehalten werden. entsprechend abgeflacht und kommen gegen die

Bei Inbetriebnahme wird das Schleudergut durch Unterseite des Trennkegels 38' bzw. an die Innenein Zuführungsrohr in das Rohr 24 eingeführt. Das 60 seite des Teils 50' zu liegen. Die äußere Prallwand 72 Gemisch gelangt durch die öffnungen. 27 in dem in F i g. 4 besteht in gleicher Weise aus einer Reihe Verteiler 26 nach oben. Durch die öffnungen 29 von Gruppen von zickzackförmigen Platten, die anwird das Gemisch nacheinander in die gesonderten einanderliegende, nicht radiale Flächen haben. An Zwischenräume zwischen den benachbarten Scheiben der Verbindungsstelle zwischen den Flächen an der geführt, und innerhalb der Scheibenanordnung wird 65 Innenseite der Prallwand befinden sich die öffnungen die Flüssigkeit von dem Gemisch getrennt. 78, während an der Außenseite die öffnungen 80

Das Wachs oder andere nach auswärts sich be- vorgesehen sind,

wegende Feststoffe des Schleuderguts werden in Die äußere Prallwand 72 kann von einer Reihe

von peripher angeordneten Streben 82 oder Stangen gehalten werden, die sich nach innen von der Gehäusewandung oder nach außen von der Innenseite der Prallwand 70 erstrecken. Zur Halterung der Prallwand kann eine beliebige Vorrichtung angewendet werden.

Aus F i g. 4 ist ersichtlich, daß die aus den Feststoffen zwischen den Prallwänden freigesetzten Ölteile sich einwärts zur Außenfläche der Prallwände 70 bewegen, dort zusammenballen und durch die Öffnungen 74 strömen. Die Einwärtsbewegung des Öls wird daher nicht wesentlich durch die Auswärtsbewegung der von den Öffnungen 76 ausströmenden Feststoffe behindert, was ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist. In ähnlicher Weise bewegt sich das an der Außenseite der Prallwand 72 freigesetzte Öl einwärts in Richtung auf und durch die Öffnungen 78, ohne daß es im wesentlichen von den Feststoffen gestört wird, die sich durch die Öffnungen 80 nach außen bewegen.

Bei allen Ausführungsformen der F i g. 1, 2, 1 a, 2 a. 3 und 4 ist ersichtlich, daß eine radiale, auf einer Linie liegende Anordnung der Öffnungen vermieden ist, d. h., unmittelbar hinter einer Öffnung 58 bei der Prallwand 52 befindet sich die Fläche 60. Durch eine derartige Anordnung wird eine bessere Behandlung der Feststoffe erzielt und die Möglichkeit der Kanalbildung herabgesetzt.

Die Öffnungen zwischen den aneinanderliegenden Oberflächen bei den Prallwänden können auch aus einem kontinuierlichen Schlitz oder einer Reihe von diskontinuierlichen Schlitzen bestehen. Eine bessere Behandlung der Feststoffe wird jedoch durch einzelne Öffnungen erzielt. Die Größe und Anzahl der Öffnungen beeinflussen den Grad der Bearbeitung oder mechanischen Behandlung, so daß die optimale Größe der Öffnungen von der Art der zu behandelnden Feststoffe der Fließgeschwindigkeit und anderen Faktoren abhängt. Unter den in Beispiel 1 beschriebenen Bedingungen wurde festgestellt, daß Öffnungen von etwa 3 mm optimal sind.

Bei den Ausführungsformen nach Fig. 1,2, la, 2 a, 3 und 4 können einige erfindungsgemäße Vorteile auch dann erzielt werden, wenn man die äußeren Prallwände 54,54' bzw. 72 wegläßt. In gleicher Weise können die Prallwände auch vorgesehen sein und kann gewünschtenfalls ihre Anzahl in Abhängigkeit von der Größe und Gestalt der Schleudertrommel erhöht werden. Die gezeigten Vorrichtungen sind bevorzugte Ausführungsformen für eine kleine Trommel.

Bei der in den F i g. 5 und 6 gezeigten Ausführungsform beziehen sich die mit 3 Strichen versehenen Bezugszahlen auf die in den F i g. 1 und 2 mit den gleichen Zahlen bezeichneten Teile.

In dem Verdichtungsbereich außerhalb der Scheibenanordnung 28"' befinden sich Halterungselemente 160, die mit Abstand um die Achse angeordnet sind und an ihren oberen und unteren Enden an den kegelstumpfförmigen Elementen 162 bzw. 164 befestigt sind. Die Elemente 162 und 164 liegen an dem Trennkegel 38'" bzw. dem Gehäuse 14'" an. Durch die Trägerelemente werden die übereinandersitzcnden und mit Abstand angeordneten oberen kegelstumpfförmigen Teile 166 und unteren kegelstumpfförmigen Teile 168 gehalten.

Beim Betrieb der Anlage bewegen sich die Feststoffe von der Scheibenanordnunsi 28'" nach auswärts, werden bei dieser Ausführungsform gegen die nicht radialen Flächen der kegelstumpfförmigen Teile 166 und 168 gedrückt und strömen durch den freien Raum zwischen diesen Teilen. Das dabei freigesetzte Öl bewegt sich entlang den Oberflächen der Teile in Richtung auf und in die Scheibenanordnung. Die kegelstumpfförmigen Teile können, wie in der in F i g. 7 und 8 gezeigten Ausführungsform, Öffnungen haben, so daß die Behandlung der Feststoffe verbessert wird.

Bei der in F i g. 7 und 8 gezeigten Ausführungsform werden Bezugszahlen mit vier Strichen verwendet. Die Trommel 12"" enthält die Scheibenanordnung 28"", wobei sich einige der Scheiben 28 d über die Anordnung hinaus in den Verdichtungsbereich erstrecken. Diese vorstehenden Teile stellen nicht radiale Flächen dar, auf die sich nach auswärts bewegende Feststoffe auftreffen. Diese Fortsätze haben, wie in F i g. 8 gezeigt, mit Abstand angeordnete Öffnungen 28 b, durch die die Feststoffe zur weiteren Behandlung und Verdichtung strömen können.

In den F i g. 9 und 10 ist den Bezugszahlen der F i g. 1 und 2 jeweils 100 zugezählt, um die entsprechenden Teile zu kennzeichnen. Die dabei gezeigte Ausführungsform ist zur Verwendung bei Gemischen gedacht, bei denen die Feststoffe leichter sind als die primäre Flüssigkeit des Gemisches.
Die Scheibenelemente sind im Innern ausgespart, so daß innerhalb der Scheibenanordnung ein Verdichtungsbereich gebildet wird. Innerhalb dieses Bereiches sind die äußere zickzackförmige Prallwand 153 und die innere Prallwand 155 angeordnet. Diese ringförmigen Prallwände werden zwischen dem Trennkegel 138 und dem Verteiler 126 gehalten. Die den Öffnungen der Prallwände der F i g. 1 und 2 entsprechenden Öffnungen liegen nicht auf der gleichen Achse. Ein Ring 157 zur Zuführung einer Trägerflüssigkeit ist gegebenenfalls um das mittlere Rohr 124 angeordnet.

Beim Betrieb der Anlage wird das Gemisch wie bei den vorstehenden Ausführungsformen durch das mittlere Rohr 124 geführt. Die leichten Feststoffe strömen einwärts durch die Scheibenanordnung und durch die Prallwände. Die schwere Flüssigkeit bewegt sich nach auswärts und kann, falls gewünscht oder notwendig, mit Hilfe einer schweren Trägerflüssigkeit, wie bei den bereits beschriebenen Ausführungsformen, über den Ring 134 abgeführt werden. Falls die Art der Flüssigkeit es erlaubt, kann sie auch durch die peripher angeordneten Düsen abgeführt werden. Um die Ableitung der leichten Feststoffe zu unterstützen, kann eine Trägerfliissigkeit an dem Ring 157 entlanggeleitet werden, die die Feststoffe dann über den Fortsatz 140 ableitet.

Die Wirkung der zickzackförmig gestalteten Prallwände 153 und 155 mit ihren öffnungen 153 a, 153 b und 155 a, 155 b in dem Verdichtungsbereich führt bei den leichten Feststoffen hinsichtlich Verdichtung und Konzentrierung zu den gleichen Ergebnissen wie bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen.

Einige leichtere Feststoffe, die durch die den

Fig. 9 und 10 entsprechenden Ausführungsformen verdichtet werden können, sind verschiedene !lockige Feststoffe, die leichter sind als die Flüssigkeit, mit der sie gemischt werden. Es ist z. B. möglich, Petroleumrohstoffe mittels einer solchen Vorrichtung von Wachs zu befreien, falls die öllösliche Flüssis-

keit schwerer ist als die Wachsfeststoffe, was beispielsweise der Fall ist, wenn das Lösungsmittel ein chlorierter Kohlenwasserstoff ist.

Die beiden folgenden Beispiele erläutern die Vorteile der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Anlage.

Beispi el 1

Eine Trommel mit einem Durchmesser von etwa 25 cm nach Fig. 1, die etwa 50 mit Abstand voneinander angeordnete Scheiben hat, wurde mit einer Geschwindigkeit von etwa 4500 UpM betrieben. Eine Petroleumfraktion mit einem Gießpunkt von etwa 4° C, die mit Methyläthylketon verdünnt worden war, wurde mit einer Geschwindigkeit von 3,8 l/Min, bei — 9° C zugeführt. Ihr Wachsgehalt betrug mit dem Lösungsmittel 6 °/o. Eine Salzlösung, die mit einer Geschwindigkeit von etwa 1,9 l/Min, durch die Leitung 45 zugeführt worden war, trug Wachsfeststoffe über den Sperring 34 mit sich fort. Es wurde ein Wachs nach dem Dekantieren der Salzlösung und Abdampfen des Lösungsmittels erhalten, dessen ölgehalt bei 41 °/o lag.

Beispiel 2

Die Vorrichtung nach Beispiel 1 wurde unter den gleichen Bedingungen und bei gleicher Geschwindigkeit einschließlich Beschickungsgeschwindigkeit betrieben. Bei diesem Versuch wurden jedoch die Prallwände 52 und 54 entfernt. Das von der Salzlösung über den Sperring 34 mitgeschwemmte Wachs hatte nach dem Dekantieren und Abdampfen des

ίο Lösungsmittels einen ölgehalt von 48 %.

Bei allen Ausführungsformen der Erfindung kann die Freisetzung des Öls aus den Zwischenräumen zwischen den Wachsfeststoffen sowie das Wegführen der Feststoffe selbst durch die Trägerschicht durch Zugabe von oberflächenaktiven Mitteln, vorzugsweise ionischen Stoffen, erleichtert werden. Derartige Mittel erhöhen die Neigung der Trägerflüssigkeit, die Wachsfeststoffe zu benetzen, und verdrängen das auf der Oberfläche derselben befindliche öl.

Ein Teil der Feststoffe, die erfindungsgemäß verdichtet werden, können aus dem Rotor auch ohne Hilfe einer Trägerflüssigkeit abgeführt werden. In einem solchen Fall kann eine einfache Düse oder eine Abscheidevorrichtung angewendet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

20V51W KS

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vollmantelzentrifuge zum Abtrennen von Feststoffen aus Flüssigkeiten mit in einer Schleudertrommel angeordneten Einsatztellern und Prallwänden im radialen Abstand von den Einsatztellern mit nicht radial verlaufenden Flächen, jedoch radialen öffnungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallwände (52) kegelstumpfförmig oder zickzackförmig konzentrisch zur Trommelachse angeordnet sind und die Durchtrittsöffnungen (56, 58) sich sowohl an den inneren als auch an den äußeren Begrenzungs-.kanten der Prallwände befinden.

2. Vollmantelzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu den kegelstumpfförmigen oder zickzackförmigen Prallwänden wenigstens eine weitere konzentrische Prallwand (54, 54', 72) angeordnet ist, die plan oder kegelstumpfförmig oder zickzackförmig gestaltet sein kann.