DE1470610B2

DE1470610B2 - DEVICE FOR SEPARATING DISPERSIONS IN A CONSTANT ELECTRICAL FIELD

Info

Publication number: DE1470610B2
Application number: DE19631470610
Authority: DE
Inventors: Delber W Houston Tex Turner (V St A)
Original assignee: Petrohte Corp , Wilmington, Del (V St A)
Priority date: 1962-02-26
Filing date: 1963-02-25
Publication date: 1971-08-19
Also published as: DE1470610A1; GB953841A; US3205161A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trennen von Dispersionen, deren kontinuierliche Phase aus Öl besteht, im gleichbleibenden elektrischen Feld, bestehend aus einem geschlossenen Behälter mit außerhalb des elektrischen Feldes angebrachtem Einlaß für die Dispersion sowie Auslaß für das gereinigte Öl und Ablaßstutzen für die abgeschiedene Phase, einer Vielzahl von parallel angeordneten, langgestreckten, am Einlaß- und Auslaßende offenen Zellen, in deren Mitte sich eine Elektrode befindet, und einem elektrischen Feld zwischen Elektrode und geerdeten Zellwänden. ■ -The invention relates to a device for separating dispersions, their continuous phase consists of oil, in a constant electric field, consisting of a closed container with Inlet for the dispersion and outlet for the purified, placed outside the electric field Oil and drain port for the separated phase, a multitude of parallel, elongated, open cells at the inlet and outlet ends with an electrode in the middle, and an electric field between the electrode and grounded cell walls. ■ -

Bei den zu trennenden Dispersionen, deren kontinuierliche Phase aus Öl, ζ. B. irgendeinem Kohlenwaserstoff, oft einem Erdöldestillat, besteht, enthält die disperse Phase kleine Teilchen, die mit dem Öl der kontinuierlichen Phase unmischbar sind und darin als kleine Massen vorliegen. Die disperse Phase kann flüssig oder halbflüssig sein und zum Teil aus Feststoffen bestehen; gewöhnlich besteht sie aus einem Material mit "höherer elektrischer Leitfähigkeit als sie das Öl der kontinuierlichen Phase aufweist. Das Material der dispersen Phase ist gewöhnlich von wäßriger Natur und kann sauer oder alkalisch sein. In vielen Fällen handelt es sich um Reaktionsprodukte eines Reagenzes mit bestimmten Bestandteilen des Öls.In the case of the dispersions to be separated, the continuous phase of which consists of oil, ζ. B. any hydrocarbon, Often a petroleum distillate, the disperse phase contains small particles that come with the oil are immiscible in the continuous phase and are present therein as small masses. The disperse phase can be liquid or semi-liquid and partly consist of solids; usually it consists of one Material with "higher electrical conductivity than that of the continuous phase oil. The Disperse phase material is usually aqueous in nature and can be acidic or alkaline. In in many cases it is a reaction product of a reagent with certain components of the oil.

Jede starke Drosselung eines Stromes, der dispergierte feinzerteilte Materie enthält, zeigt zusätzlich das Bestreben, die Bestandteile zu mischen und die gewünschte Trennung der Bestandteile zu erschweren. Es ist bis jetzt vorgeschlagen worden, die zu behandelnde Dispersion in die Zellen oder in eine Eingangszone eines mit den Zellen in Verbindung stehenden Behälters einzuführen, indem eine große Anzahl kleiner Öffnungen verwendet wird, die oft in der Zahl der Zahl der Zellen entsprechen. Die Folge davon ist ein beachtlicher Druckabfall über jede dieser kleinen Öffnungen, wenn Ströme gleichen Volumens aus ihnen austreten sollen. Diese Druckabfälle haben jedoch ein zusätzliches Mischen der Bestandteile der Dispersion zur Folge, was die gewünschte schnelle Trennung verhindert.Every strong throttling of a stream, which contains dispersed, finely divided matter, shows additionally the effort to mix the ingredients and make the desired separation of the ingredients difficult. It has heretofore been proposed to place the dispersion to be treated in the cells or in an entrance zone a container communicating with the cells to introduce by a large number smaller openings are used, which often correspond in number to the number of cells. The consequence of this is a considerable pressure drop across each of these small openings when flows are equal in volume to leave them. However, these pressure drops have additional mixing of the components of the Result in dispersion, which prevents the desired rapid separation.

Aus der deutschen Patentschrift 265 964 ist eine elektrische Trennvorrichtung für die Ausscheidung von Schwebekörpern aus elektrisch leitenden Flüssigkeiten bekannt, die gekennzeichnet ist durch einen Behälter und eine Vielzahl von unten und oben offenen, langgestreckten Zellen, in die über den gesamten Teil ihrer Länge dünne, nicht rohrförmige Elektroden ragen. Dabei erstrecken sich die Behändlungszonen und die Zellen durch die Querplatte.From the German patent specification 265 964 an electrical separating device for the excretion is of floats made of electrically conductive liquids known, which is characterized by a Containers and a multitude of elongated cells open at the top and bottom, in which over the entire Thin, non-tubular electrodes protrude part of their length. The handling zones extend here and the cells through the transverse plate.

Die USA.-Patentschrift 2 033 137 zeigt eine Vorrichtung mit rohrförmigen Elektroden an einer Querplatte, die nur zum Teil in die Zellen ragen. Die rohrförmigen Elektroden weisen Öffnungen am oberen Ende auf, die jedoch wegen großer Öffnungsweiten in der Platte zwischen den Elektroden keinen Druckabfall über der Platte erzeugen können.US Pat. No. 2,033,137 shows a device with tubular electrodes on a transverse plate, which only partially protrude into the cells. The tubular Electrodes have openings at the top, but because of the large opening widths in the plate between the electrodes cannot create a pressure drop across the plate.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, den Flüssigkeitsstrom gleichmäßig auf die Rollen zu verteilen, ohne daß es zu einer zusätzlichen Dispergierung der Fremdstoffe kommt.The aim of the present invention is to distribute the flow of liquid evenly on the rollers, without any additional dispersion of the foreign matter.

Das genannte Ziel wird gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Vorrichtung erreicht, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Behälter durch eine Platte in einen oberen und unteren Raum getrennt ist, an deren Unterseite die langgestreckten Zellen vertikal so befestigt sind, daß jede Zelle durch diese Platte abgeschlossen wird und daß jede Zelle durch mindestens eine Drosselöffnung mit dem oberen Teil des Behälters in Verbindung steht, wobei die Drosselöffnung hinsichtlich Zahl und Querschnitt so bemessen ist, daß bei bestimmungsgemäßem Flüssigkeitsdurchsatz durch die Vorrichtung die Flüssigkeit in jeder Zelle mit gleicher Geschwindigkeit strömt.Said object is achieved according to the present invention with a device that thereby is characterized in that the container is separated by a plate into an upper and a lower space the underside of which the elongated cells are fixed vertically so that each cell passes through this plate is completed and that each cell through at least one throttle orifice with the upper part of the Container is in communication, the throttle opening dimensioned in terms of number and cross-section is that with the intended liquid throughput through the device, the liquid flows at the same speed in each cell.

Vorteilhaft werden bei dieser Vorrichtung die erregten Elektroden vertikal an ihren unteren Enden durch einen Gitterrost gehalten, und. sie erstrecken sich durch Durchgänge bzw. Zellen mit quadratischem Querschnitt bis nahe zu der Unterseite der Querplatte, wobei die Länge, über die sich die erregten Elektroden durch die geerdeten Elektroden erstrecken, das 8- bis 30fache des Abstandes zwischen den erregten Elektroden und der entsprechenden Innenwand der geerdeten Elektroden beträgt.In this device, the excited electrodes are advantageously vertical at their lower ends held by a grate, and. they extend through passageways or cells with a square Cross section up close to the underside of the transverse plate, being the length over which the energized Electrodes extend through the grounded electrodes 8 to 30 times the distance between the energized electrodes and the corresponding inner wall of the grounded electrodes.

Der Vorteil der angegebenen Vorrichtung besteht nun, wie leicht eingesehen werden kann, darin, daß die Drosseln an einer Stelle angeordnet sind, an der die Fremdstoffe bereits ausgeschieden sind. Es wird also ohne zusätzliche Dispergierung der Fremdstoffe ein gleichmäßiger Durchlaß durch die Zellen erreicht.The advantage of the indicated device is now, as can easily be seen, in that the chokes are arranged at a point where the foreign matter has already been eliminated. It will thus a uniform passage through the cells is achieved without additional dispersion of the foreign matter.

In den Zeichnungen istIn the drawings is

F i g. 1 ein senkrechter Schnitt durch die eine Form einer elektrischen Trennvorrichtung nach der Erfindung, der den inneren Aufbau zeigt, wobei Teile weggebrochen sind, um das Innere einer Zelle und eines Isolator-Tragraumes zu zeigen,F i g. 1 is a vertical section through one form of an electrical isolating device according to the invention; which shows the internal structure with parts broken away to show the interior of one cell and one To show isolator support space,

F i g. 2 ein Querschnitt gemäß der Linie 2-2 der Fig. 1,F i g. 2 shows a cross section along the line 2-2 of FIG. 1,

F i g. 3 ein Querschnitt gemäß der Linie 3-3 der F i g. 1 undF i g. 3 is a cross-section along line 3-3 of FIG. 1 and

F i g. 4 eine Teilansicht des Isolatorträgers.F i g. 4 is a partial view of the isolator carrier.

Die Erfindung umfaßt eine Vielzahl dünnwandiger, Seite an Seite angeordneter Zellen 10, die innerhalb eines Behälters 12 und elektrisch mit diesem verbunden gezeigt werden, so daß eine erste oder Eingangszone 13 an dem einen Ende der Zellen und eine zweite oder Ausgangszone 14 an dem entgegengesetzten Ende der Zellen bestehen. Der Behälter 12 kann zylindrisch oder von anderer Form sein, wobei seine Hauptachse senkrecht oder horizontal verlaufen kann. Es wird hier als Beispiel ein senkrechter Zylinder angegeben, wobei die Zellen um eine senkrechte Achse herum gruppiert sind und die Zonen 13 und 14 in diesem Fall unter bzw. über den Zellen liegen.The invention comprises a plurality of thin-walled, side-by-side cells 10 that are disposed within of a container 12 and electrically connected thereto so that a first or entrance zone 13 at one end of the cells and a second or exit zone 14 at the opposite end of the cells. The container 12 can be cylindrical or of some other shape with its major axis running vertically or horizontally can. A vertical cylinder is given here as an example, with the cells around a vertical Axis are grouped around and the zones 13 and 14 are in this case below and above the cells.

Die dargestellten Zellen bestehen aus langgestreckten Wänden 16, die seitlich die Innenräume der Zellen trennen, und einer Endwand 17 (F i g. 1) für jede Zelle. Diese letztere kann ein Teil einer Platte 18 sein, die quer über dem gesamten Querschnitt des Behälters liegt und mit diesem abdichtend verbunden ist. Ein Loch oder mehrere kleine Löcher sind durch die Platte an der Spitze oder dem Ausgang einer jeden Zelle gebohrt, die die Drosseln 20 durch die Endwände 17 der Zellen bilden, durch die das behandelte Öl hindurch muß, wenn es von dem oberen Innenraum der Zellen zu der Ausgangszone 14 und anschließend durch ein mit einem Ventil versehenes Ausgangsrohr 21 fließt. Die Zellen sind mit quadratischem Querschnitt dargestellt, können jedoch auch andere Querschnittsformen aufweisen.The cells shown consist of elongated walls 16 which laterally form the interiors of the cells separate, and an end wall 17 (Fig. 1) for each cell. This latter can be part of a plate 18, which lies across the entire cross section of the container and is sealingly connected to it. One or more small holes are through the plate at the top or exit of each Cell bored, which form the chokes 20 through the end walls 17 of the cells through which the treated Oil must pass if it is from the upper interior of the cells to the exit zone 14 and thereafter flows through an outlet pipe 21 provided with a valve. The cells are square Shown cross-section, but can also have other cross-sectional shapes.

Die Dispersion tritt in die Zellen bei den Einlassen ein, d.h. hier bei den offenen unteren Enden der Zellen, die mit der Einlaßzone 13 in Verbindung stehen. Eine erregte Mittelelektrode 24 ist in jeder Zelle angeordnet, deren unteres Ende aus dem Ein-The dispersion enters the cells at the inlet one, i.e. here at the open lower ends of the cells which are in communication with the inlet zone 13 stand. An excited central electrode 24 is arranged in each cell, the lower end of which is

laßende hervorsteht. Die hervorstehenden Enden sind mit einem Gitterrost 25 verbunden, welcher diese Elektroden aufrecht stehend trägt, wobei ihre oberen Enden bis kurz vor die Endwände 17 reichen. Der die Elektroden tragende Gitterrost 25 besteht aus im Abstand voneinander angeordneten Querstangen 26 verschiedener Länge mit Paaren oberer und unterer Tragteile 27 bzw. 28 darauf und darunter. Die oberen und unteren Tragteile 27 und 28 sind starr und weisen Paare miteinander fluchtender öffnungen auf, wobei jedes Paar den unteren Abschnitt einer entsprechenden Mittelelektrode 24 fest aufnimmt. Die Halterung der Elektroden 24 an ihren unteren Enden stellt eine genauere Zentrierung der Elektroden in dem Eingangsbereich der Zellen 10 sicher, wo eine zentrierte Anordnung kritischer bzw. entscheidender ist als nahe den Ausgangsabschnitten der Zellen. In den Ausgangsabschnitten ist das behandelte öl zwischen den Elektroden 24 und den Zellenwänden von hohem Widerstand, und eine genaue Zentrierung ist nicht kritisch. Nahe den Eingangsabschnitten der Zellen ist der Gehalt an Material in disperser Phase höher, und der daraus folgende niedrige Widerstand macht eine genaue Zentrierung der Elektroden notwendig, um eine Lichtbogenbildung oder einen schlechten Betrieb zu verhindern.letting protrudes. The protruding ends are connected to a grating 25, which these Electrodes standing upright, with their upper ends reaching just before the end walls 17. The who Grating 25 carrying electrodes consists of crossbars 26 of different types, which are arranged at a distance from one another Length with pairs of upper and lower support parts 27 and 28 on and below. The top and lower support parts 27 and 28 are rigid and have pairs of aligned openings, wherein each pair firmly receives the lower portion of a corresponding center electrode 24. The bracket of electrodes 24 at their lower ends provides more accurate centering of the electrodes in the entrance area of cells 10 where a centered arrangement is more critical than near the exit sections of the cells. In the output sections the treated oil is between the electrodes 24 and cell walls are highly resistive and accurate centering is not possible critical. The content of material in the disperse phase is higher near the entrance sections of the cells, and the resulting low resistance makes an exact centering of the electrodes necessary, to prevent arcing or poor operation.

Der Gitterrost 25 hängt an Isolatoren 29 in Isolatortragräumen 30, die größer sind als die Zellen und in Abständen des Querschnittes des Behälters angeordnet sind, die nicht von den Zellen 10 eingenommen werden. Bei der quadratischen Zellenform, die gezeigt wird, sind vier Gebiete des Querschnitts praktisch als diagonal gegenüberliegende Paare vorgesehen. Jeder Isolatortragraum 30 ist an seinem Boden offen und kann außen durch die Behälterwand oder durch eine äußere Wand 31 (F i g. 2) begrenzt werden, die mit der Gruppe der Zellen verbunden ist. Jeder Isolator kann von dem Boden seines Raumes 30 aus eingeführt und auf ähnliche Weise für eine Inspektion oder Reparatur entfernt werden. Um dies zu erleichtern, kann die obere Halterung eines jeden Isolators seitlich durch auseinanderstrebende Stangen 32 (F i g. 4) in die richtige Stellung geführt werden, die an einem Träger 33 befestigt sind, wobei ihre hinteren Abschnitte sich über dem Träger erstrecken, um eine die Muttern 34 der Isolatorhaltung aufnehmende Tasche zu bilden. Jeder Isolator besitzt einen Aufhänger 35, der an seinem unteren Ende mit dem Gitterrost 25 tragend verbunden ist. Die Spitze jedes Raumes 30 ist geschlossen, wie z. B. durch die Querplatte 18, um eine Gastasche zu bilden, die ein inertes Gas enthält, welches das Öl oder die Dispersion daran hindert, bis zu dem Isolator zu steigen.The grating 25 hangs on insulators 29 in insulator support spaces 30 which are larger than the cells and are arranged at intervals of the cross section of the container that are not occupied by the cells 10 will. With the square cell shape shown, four areas of cross-section are useful provided as diagonally opposite pairs. Each isolator support space 30 is at its bottom open and can be delimited on the outside by the container wall or by an outer wall 31 (FIG. 2), which is associated with the group of cells. Each isolator can work from the floor of its room 30 inserted and similarly removed for inspection or repair. To make this easier The upper bracket of each isolator can be laterally supported by spacing rods 32 (F i g. 4) are guided into the correct position, the are attached to a bracket 33 with their rear portions extending above the bracket by a the nuts 34 of the isolator bracket to form the receiving pocket. Each isolator has a hanger 35, which is connected to the grating 25 in a load-bearing manner at its lower end. The top each Room 30 is closed, such as. B. through the transverse plate 18 to form a gas pocket which is an inert Contains gas which will prevent the oil or dispersion from rising up to the isolator.

Der Gitterrost 25 und die Elektroden 24 werden durch eine Leitung 36 erregt, die sich seitwärts und nach oben in einen senkrechten Raum 37 erstreckt, welcher durch ein an der Spitze geschlossenes Rohr 38 außerhalb des Behälters gebildet wird. Ein seitliches Rohr 39 führt von diesem Rohr zu einer Hochspannungsquelle 40, gewöhnlich einem Netzgerät, das ein in einer Richtung verlaufendes Hochspannungspotential von einer Wechselstromversorgung liefert. Eine Einlaßbuchse 41 trägt den Leiter zu der Hochspannungsklemme der Quelle 40, wobei die andere Klemme dieser Quelle geerdet und elektrisch mit dem Behälter 12 verbunden ist. Ein Tragflansch 42 für die Buchse 41 bildet eine Gastasche 43 darunter, die ein inertes Gas enthält, welches das Öl oder die Dispersion an einem Steigen in dem senkrechten Raum bis zu einer Berührung des Unterteils der Buchse hindert. Der Raum über dem Flansch 42 kann mit einem dielektrischen Öl gefüllt sein.The grid 25 and the electrodes 24 are energized by a line 36 which extends sideways and extends upward into a vertical space 37, which through a tube closed at the top 38 is formed outside the container. A lateral pipe 39 leads from this pipe to a high voltage source 40, usually a power supply unit, which has a unidirectional high voltage potential from an AC power supply. An inlet socket 41 carries the conductor to the high voltage terminal of source 40, the other terminal of that source being grounded and electrically connected to the Container 12 is connected. A support flange 42 for the socket 41 forms a gas pocket 43 underneath, the one contains inert gas, which the oil or the dispersion on a rise in the vertical space up to prevents contact with the lower part of the socket. The space above the flange 42 can with a dielectric oil.

Ein inertes Gas, z. B. Stickstoff, wird an die Tasche 43 durch eine Abzweigung 45 eines Gasrohres 46 geliefert. Die Gas-Flüssigkeits-Grenzfläche 48 wird etwa auf der Höhe gehalten, die durch einen Schwimmer 49 oder ein anderes Höhenkontrollgerät gezeigt wird, das für den Betrieb durch irgendeine geeignete Verbindungsvorrichtung, wie sie durch die gestrichelte Linie 50 angedeutet ist, mit einem Ventil 51 in dem Versorgungsrohr 46 verbunden ist. Ein Seitenrohr 53 zweigt von diesem Versorgungsrohr bei 54 zu jeder der Taschen der Isolatortragräume 30 ab und hält den Druck in jeder dieser Taschen gleich dem Druck in der Tasche 43. Die Gas-Flüssigkeits-Grenzflächen aller fünf Taschen werden auf diese Weise automatisch geregelt und praktisch durch die Wirkung des Schwimmers 49 in der einen der Taschen gleichgehalten. Ein Meßglas 55 kann verwendet werden, um die Höhe in der Tasche 43 zu überprüfen.An inert gas, e.g. B. nitrogen is supplied to the pocket 43 through a branch 45 of a gas pipe 46. The gas-liquid interface 48 is maintained approximately at the level determined by a float 49 or other altitude control device is shown suitable for operation by any suitable connecting device, as indicated by the dashed line 50, with a valve 51 in the supply pipe 46 is connected. A branch pipe 53 branches from this supply pipe at 54 to each of the pockets of the isolator support spaces 30 and keeps the pressure in each of these pockets equal to the pressure in pocket 43. The gas-liquid interfaces of all five pockets become automatic in this way regulated and practically kept the same by the action of the float 49 in one of the pockets. A measuring glass 55 can be used to check the height in the pocket 43.

Die zu behandelnde Dispersion kann aus einem Speicher gepumpt werden oder das Ergebnis eines Mischens von öl aus einer Pumpe 58 und Wasser oder Reagenz aus einer Pumpe 59 in einem Mischer 57 sein. Das Reagenz kann eine saure oder eine alkalische Lösung sein, die mit irgendeinem Bestandteil des Öles reagiert, um Reaktionsprodukte zu bilden, welche die disperse Phase der Dispersion darstellen, wobei oft etwas von dem Reagenz ebenfalls vorhanden ist, wenn die Reaktion nicht vollständig gewesen ist.The dispersion to be treated can be pumped from a reservoir or the result of a Mixing oil from pump 58 and water or reagent from pump 59 in a mixer 57 be. The reagent can be an acidic or an alkaline solution mixed with any component of the oil reacts to form reaction products, which represent the disperse phase of the dispersion, often with some of the reagent also present if the reaction is not complete has been.

Diese oder eine andere Dispersion wird durch ein Einlaßrohr 60 gepumpt und durch öffnungen zahlreicher Abzweigrohre 62 an die Einlaßzone 13 an seitlich angeordneten Stellen darin geführt. Wie gezeigt wird, befindet sich jede Öffnung an dem Ende eines Abzweigrohres, und ihr Strom wird durch eine kreisförmige Stauplatte 63 verteilt. Die Dispersion steigt entlang der Einlaßzone 13, und ein Teil ihres feinverteilten Materials kann sich davon in dem Boden des Behälters absetzen. Das abgetrennte Material wird von dem Boden durch ein Rohr 66 mit einem Ventil 67 abgezogen, das, wie gezeigt, bei 68 mit einem Höhenkontrollsystem verbunden ist, das, wie gezeigt, einen Schwimmer 70 aufweist, der auf die Stellung der Grenzschichtzone 71 anspricht, um diese konstant zu halten.This or another dispersion is pumped through an inlet pipe 60 and passed through openings of numerous branch pipes 62 to the inlet zone 13 at laterally arranged locations therein. As shown, each opening is at the end of a branch pipe and its flow is distributed by a circular baffle 63. The dispersion rises along the inlet zone 13 and some of its finely divided material can settle therefrom in the bottom of the container. The separated material is withdrawn from the ground through a pipe 66 having a valve 67 connected as shown at 68 to a level control system which, as shown, includes a float 70 responsive to the position of the boundary layer zone 71 to keep this constant.

Die Dispersion wird einer einleitenden elektrischen Behandlung in einem elektrischen Hilfsfeld unterworfen, das in der Einlaßzone 13 vor dem Gitterrost 25 aufgebaut ist, bevor sie in die Hauptbehandlungsfelder eintritt, welche in den ringförmigen Zwischenräumen der Zellen 10 um die Elektroden 24 herum aufgebaut sind. Dieses elektrische Hilfsfeld wird in einem Behandlungsraum 72 zwischen dem Gitterrost 25 und einer flachen, Löcher aufweisenden Hilfselektrode 75 aufgebaut. Diese Elektrode besteht aus parallelen Rohren oder Stangen 76, die in Querstäbe 77 eingebaut sind, und trägt ein herabhängendes rohrförmiges Teil 79, welches longitudinal auf einem Zapfen 80 gleiten kann, der sich von einem hervorstehenden Teil des Einlaßrohres 60 senkrecht nach oben erstreckt.The dispersion is subjected to a preliminary electrical treatment in an auxiliary electrical field, which is built up in the inlet zone 13 in front of the grating 25 before it enters the main treatment fields occurs, which occurs in the annular spaces between the cells 10 around the electrodes 24 are constructed. This auxiliary electrical field is in a treatment room 72 between the grating 25 and a flat auxiliary electrode 75 having holes. This electrode consists of parallel tubes or rods 76 built into cross bars 77 and supports a depending tubular Part 79 which can slide longitudinally on a pin 80 extending from a protruding Part of the inlet pipe 60 extends vertically upwards.

Wenn die Stellung der Elektrode 75 in bezug auf den Gitterrost 25 von außerhalb des Behälters eingestellt werden soll, kann ein Handrad 82 vorgesehenWhen the position of the electrode 75 with respect to the grid 25 is adjusted from outside the container a hand wheel 82 can be provided

werden. Dieses Handrad besitzt eine Welle 83, die durch eine Stopf buchse 84 hindurchgeht, wobei ihr inneres Ende relativ zu einem Lager 85 drehbar gelagert ist. Ein biegsames Teil 86 wickelt sich um die Welle 83 auf, wenn diese gedreht wird, und hebt den Unterschenkel eines U-förmigen Teiles 88, dessen Oberschenkel an dem rohrförmigen Teil 79 befestigt ist. Eine Rückwärtsdrehung der Welle erlaubt ein Herabsinken der Elektrode 75 auf Grund ihres Gewichts. Die Elektrode 75 ist elektrisch über ihre Stütze an dem Behälter geerdet und bildet darunter einen Äquipotential- oder feldfreien Raum, in dem die eintretende Dispersion entladen wird.will. This handwheel has a shaft 83 which passes through a stuffing sleeve 84, with her inner end is rotatably supported relative to a bearing 85. A flexible piece 86 wraps around the Shaft 83 when this is rotated, and lifts the lower leg of a U-shaped part 88, the Thigh attached to the tubular part 79 is. Reverse rotation of the shaft allows the electrode 75 to sink due to its weight. Electrode 75 is electrically grounded through its support to the container and forms one thereunder Equipotential or field-free space in which the entering dispersion is discharged.

Die obere Grenze des elektrischen Hilfsfeldes in dem Raum 72 kann der die Elektroden tragende Rahmen des Gitterrostes 25 sein. Vorzugsweise jedoch trägt der Gitterost 25 einen getrennten Elektrodenteil. Dieser wird als eine Elektrode 90 gezeigt, die der Elektrode 75 gegenüberliegt und durch Träger 91 getragen wird, welche elektrisch mit dem obengenannten, die Elektroden tragenden Rahmen verbunden sind. Die Elektrode 90 besteht aus Rohren oder Stäben 92, die parallel oder im Winkel zu den ähnlichen Teilen 76 der Elektrode 75 angeordnet sind und durch Querstangen 93 gehalten werden.The upper limit of the auxiliary electrical field in The space 72 can be the frame of the grating 25 carrying the electrodes. Preferably, however the grid 25 carries a separate electrode part. This is shown as an electrode 90, which faces the electrode 75 and is supported by supports 91 which are electrically connected to the above the frame carrying the electrodes are connected. The electrode 90 consists of tubes or rods 92 arranged parallel to or at an angle to similar parts 76 of electrode 75 and held by cross bars 93.

Das elektrische Hilfsfeld in dem Raum 72 bewirkt ein Zusammenwachsen eines Teiles der feinverteilten Teilchen in der Dispersion zu größeren Tropfen oder Massen. Das zusammengewachsene Material fällt in den Behälterboden 64. Die restliche Dispersion tritt in die unteren Enden der Zellen 10 ein und steigt entlang den Behandlungsräumen dieser Zellen, wo sie einer weiteren elektrischen Behandlung ausgesetzt wird, wie es noch beschrieben wird. Das behandelte Öl, das nun fast vollständig frei von feinverteiltem Material ist, wird durch die Drosseln 20 gedrückt und fließt durch das Rohr 21 aus der Trennvorrichtung. Die eine oder mehrere Drosseln 20 für jede Zelle regelt die Geschv/indigkeit des Aufwärtsflusses in dieser Zelle und gleicht die Fließgeschwindigkeit in den verschiedenen Zellen in einem Ausmaß wirkungsvoll aneinander an, das nicht erreichbar wäre, wenn das behandelte Öl durch offene obere Enden der Zellen abgeführt werden würde.The electrical auxiliary field in the space 72 causes a coalescence of some of the finely divided particles in the dispersion to form larger drops or Crowds. The material that has grown together falls into the container bottom 64. The remaining dispersion occurs enters the lower ends of the cells 10 and rises along the treatment rooms of these cells where they subjected to further electrical treatment as will be described. That treated Oil, which is now almost completely free of finely divided material, is pressed through the throttles 20 and flows through the pipe 21 out of the separator. The one or more chokes 20 for each cell regulates the speed of the upward flow in this cell and balances the flow speed in the different cells to an extent effectively that would not be achievable if the treated oil would be drained through open top ends of the cells.

Zweckmäßigerweise ist der Druckabfall über jeder Drossel sehr viel höher als jeder kleine Druckabfall in den Abzweigrohren 62. Wenn eine Drosselöffnung für jede Zelle verwendet wird, liegt ihr Durchmesser typischerweise in der Größenordnung von 6,35 bis 19 mm für Trennapparate großer Leistung und wird geringer sein, wenn mehr als eine Öffnung für jede Zelle vorhanden ist. Zweckmäßigerweise wird ein Druckabfall von etwa 9 bis 105 g/cm² über jeder Drosselöffnung hergestellt. In den meisten Fällen wird der Druckabfall etwa 13 bis 44 g/cm² betragen. Der niedrigste Druckabfall wird zweckmäßigerweise so gewählt, daß er die gewünschte Angleichung des Flusses an den der verschiedenen Zellen bewirkt. Das Zellengebilde sollte zweckmäßigerweise in dem Behälter verankert sein, um einer Verschiebung nach oben darin zu widerstehen, insbesondere wenn die Längswände der Zellen aus dünnem oder leichtem Metall bestehen. Die Dicke dieser Zellenwände wurde in den Zeichnungen zum Zwecke der Deutlichkeit der Darstellung übermäßig vergrößert.Conveniently, the pressure drop across each restrictor is much higher than any small pressure drop in the branch pipes 62. If a restrictor orifice is used for each cell, its diameter is typically on the order of 6.35 to 19 mm for high capacity separators and will be less when there is more than one opening for each cell. A pressure drop of approximately 9 to 105 g / cm ² is expediently produced across each throttle opening. In most cases the pressure drop will be about 13 to 44 g / cm ² . The lowest pressure drop is expediently chosen so that it brings about the desired equalization of the flow to that of the various cells. The cell structure should expediently be anchored in the container in order to resist upward displacement therein, especially if the longitudinal walls of the cells are made of thin or light metal. The thickness of these cell walls has been exaggerated in the drawings for clarity of illustration.

Bei der Verwendung in einer Richtung verlaufender elektrischer Hochspannungsfelder ist die Behandlung in den Zellen das Ergebnis einer kombinierten zusammenwachsenden und elektrophoretischen Wirkung. Die Zellen sind zweckmäßigerweise ausreichend lang, damit das Zusammenwachsen bzw. -fließen der vorhandenen feinverteilten Teilchen hauptsächlich in den unteren Abschnitten der Zellen stattfindet. Die Wirkung in den obersten Abschnitten dieser Zellen ist zum größten Teil elektrophoretischer Art, wobei restliche und sehr kleine Teilchen sich in Richtung auf die eine oder die andere der Elektroden, dieWhen using unidirectional high voltage electrical fields, the treatment is in the cells the result of a combined coalescing and electrophoretic action. The cells are expediently long enough for them to grow or flow together any finely divided particles present takes place mainly in the lower sections of the cells. the The effect in the uppermost sections of these cells is for the most part electrophoretic, whereby residual and very small particles move towards one or the other of the electrodes that

ίο durch die Zellenwände und die Mittelelektroden gebildet werden, bewegen. Das zusammengewachsene oder durch Elektrophorese abgeschiedene Material setzt sich in dem Behälterboden 64 ab.ίο formed by the cell walls and the center electrodes will move. The material that has grown together or deposited by electrophoresis settles in the container bottom 64.

Wenn genügend feinverteiltes Material unterhalb der Zellen abgetrennt wurde, enthält die in die Zellen eintretende Dispersion weniger als etwa 0,5 °/o feinverteiltes Material, wie es auch zweckmäßig ist. Das aus den Drosseln 20 austretende behandelte Öl wird gewöhnlich nicht mehr als einige Tausendstel einesIf enough finely divided material has been separated below the cells, it will contain the in the cells incoming dispersion less than about 0.5% finely divided material, as is also expedient. That Treated oil exiting chokes 20 will usually not be more than a few thousandths of one

ao Prozentes an restlichen feinverteiltem Material enthalten, wenn Erdöldestillate behandelt werden; oft liegt der Prozentsatz sogar bei 0,0001 °/o (lppm.), üblicherweise jedoch im Bereich von 0,0002 bis 0,001% (2 bis 10 ppm.). In der Austrittskammer 14 wird nur eine sehr geringe oder gar keine Trennung von feinverteiltem Material aus dem Öl stattfinden wegen der geringen Restmenge und wegen der Turbulenz, die durch die aus den Drosseln 20 austretenden Ströme erzeugt wird. Sollte irgendwelches Absetzen stattfinden, kann das abgesetzte Material durch ein geeignet angeordnetes Rohr 95 abgezogen werden, und kurze Nippel können sich um die Drosseln erheben, um das aufsteigende Öl durch den sich ergebenden Absetzraum, in den das Rohr 95 führt, zu leiten.contains ao percentage of residual finely divided material when treating petroleum distillates; often the percentage is even 0.0001% (lppm.), but usually in the range of 0.0002 to 0.001% (2 to 10 ppm.). In the outlet chamber 14 there will be very little or no separation of finely divided material from the oil because of the small amount remaining and because of the turbulence that emerges from the throttles 20 Currents is generated. Should any settling take place, the settled material can pass through a suitably arranged pipe 95 can be pulled off, and short nipples can rise around the throttles, around the rising oil through the resulting sedimentation space into which the pipe 95 leads, to direct.

Beste Ergebnisse werden erzielt, wenn die Erfindung nach den folgenden Prinzipien aufgebaut und verwendet wird: Die Zellen (Durchgänge) rund um die erregten Mittelelektroden sollten zweckmäßigerweise ein großes Verhältnis von Länge zu Öffnung haben. Dieses Verhältnis liegt gewöhnlich im Bereich von etwa 12 bis 25 bei herkömmlichen Behandlungsvorrichtungen, kann jedoch auch im Bereich von etwa 8 bis 30 oder mehr liegen. Zellenweiten liegen gewöhnlich im Bereich von etwa 5 bis 40,6 cm, selten jedoch darüber. Die Mittelelektroden haben einen Durchmesser im Bereich von etwa 6,3 mm bis zu einem großen Bruchteil der Zellenweite. Die zweckmäßigsten Spannungsgradienten in den Hauptbehandlungsräumen innerhalb der Zellen betragen gewöhnlich etwa 2,36 bis 14,2 kV/cm. Die Steiggeschwindigkeit der Dispersion in den Hauptbehandlungsräumen kann etwa 25,4 cm/min oder mehr betragen bei Dispersionen von schwereren Ölen, wie z. B. Rohöl. Bei leichteren Ölen, wie leichten Erdöldestillaten, kann die Steiggeschwindigkeit bis zu etwa 128 cm/min betragen. Geringere Geschwindigkeiten können selbstverständlich verwendet werden, wenn kein hoher Ausstoß erforderlich ist. Gleicherweise kann man von diesen Verhältnissen, Elektrodenweiten und Gradienten, die oben vorgeschlagen werden, abweichen, wenn weniger gute Ergebnisse zugelassen werden können.Best results are obtained when the invention is constructed on the following principles is used: The cells (passageways) around the energized center electrodes should expediently have a large length to opening ratio. This ratio is usually in the range from about 12 to 25 for conventional treatment devices, but can be in the range of about 8 to 30 or more. Cell sizes are usually in the range of about 5 to 16 inches, rarely however about it. The center electrodes range in diameter from about 6.3 mm up to a large fraction of the cell width. The most appropriate stress gradients in the main treatment rooms within the cells are usually about 2.36 to 14.2 kV / cm. The rate of climb the dispersion in the main treatment rooms can be about 25.4 cm / min or more for dispersions of heavier oils, such as B. Crude Oil. With lighter oils, such as light petroleum distillates, the rate of climb can be up to about 128 cm / min. Lower speeds can of course can be used when high output is not required. Likewise, one can use these ratios, electrode widths and gradients, which are suggested above, deviate, when less good results can be allowed.

Die Deckplatte 18 mit den Drosseln 20 ist auch bei anderen Elektrodenzwischenräumen und bei Zellen mit anderen Querschnitten als den im vorstehenden beschriebenen brauchbar. Die Wände der Zellen können beispielsweise von massiven oder perforierten,The cover plate 18 with the chokes 20 is also in other electrode spaces and in cells with cross-sections other than those described above are useful. The walls of the cells can for example of solid or perforated,

parallel angeordneten ebenen oder auch konzentrisch angeordneten Mctallelektroden gebildet werden, die leitend miteinander und mit dem Behälter verbunden sind. Eine oder mehrere erregte Mittelelektroden können in einer Ebene in der Mitte zwischen jedem ^; solchen Elektrodenpaar angeordnet werden, wobei sich dann die Elektrodenzwischenräume der Zellen zwischen diesen Mittelelektroden und den parallelen i Elektroden befinden. Die Mittelelektroden können Platten oder aus einem Gitter oder können Stäbe sein.parallel arranged flat or concentrically arranged metal electrodes are formed, which are conductively connected to one another and to the container. One or more excited center electrodes may be in a plane midway between each ^; such electrode pair are arranged, in which case the electrode gaps between the cells are located between these central electrodes and the parallel electrodes. The center electrodes can be plates or a grid or can be rods.

Die Deckplatte 18 wird an dem einen Ende der j Elektrodenzwischenräume, üblicherweise am Ausgangsendc angeordnet. Die Deckplatte kann mit den Enden einiger der Elektroden verbunden oder in deren Nähe angeordnet sein. Die Drosseln 20 sind so verteilt, daß sie die Ströme in den verschiedenen Elcktrodenzwischenräumen aneinander angleichen.
j Im folgenden wird als Beispiel der Betrieb der er- ! lindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben, wenn ein ! großer Strom (2400 nv'/Tag) von Erdöldestillat, z. B. ! Kerosin, Heizöl, aus Erdöl durch Destillation gewonnenes Gasöl usw., behandelt wird, das im Bereich von 165 bis 338" C siedet. Bei einer Temperatur von 22 bis 32° C wurden etwa 5% Wasser mit dem Destillatstrom vermischt, wobei der Mischer 57 ein Mischventil ist, an dem ein Druckabfall im Bereich von einem sehr niedrigen Wert, beinahe Null, bis etwa 1,40 kg/cm², gehalten wird. Die sich ergebende Dispersion wurde in den Äquipotentialraum unter der Elektrode 75 eingespeist, in dem ein großer Teil der wäßrigen dispersen Phase sich vor dem Eintritt in das Feld des Hilfsbehandlungsraumes 72 abtrennte, wo zusätzlich Material in wäßriger Phase zusammenwuchs und in den Behälterboden 64 fiel. Es wurden ; quadratische Zellen mit einer Weite von 16,5 cm und j einer Länge von 183 cm mit Mittelelektroden von I 2,54 cm Durchmesser verwendet und die Elektroden durch ein in einer Richtung verlaufendes Potential von 30 000 bis 35 000 Volt erregt. Eine Drossel 20 mit 1,27 cm Durchmesser wurde für jede Zelle verwendet. Der Druckabfall über diese Öffnung betrug etwa 18 g/cm². Das aus dem Rohr 21 austretende behandelte Öl enthielt nur etwa 0,0005 °/o restliches feinverteiltes Wasser.The cover plate 18 is arranged at one end of the j electrode gaps, usually at the output end. The cover plate may be connected to or located near the ends of some of the electrodes. The chokes 20 are distributed in such a way that they equalize the currents in the various spaces between the electrodes.
j In the following, the operation of the er! described device according to the invention when a! large flow (2400 nv '/ day) of petroleum distillate, e.g. B.! Kerosene, heating oil, gas oil obtained from petroleum by distillation, etc., which boils in the range of 165 to 338 "C. At a temperature of 22 to 32 ° C., approximately 5% water was mixed with the distillate stream, the mixer 57 is a mixing valve at which a pressure drop is maintained in the range from a very low value, near zero, to about 1.40 kg / cm ^2. The resulting dispersion was fed into the equipotential space under electrode 75, in which a large one Part of the aqueous disperse phase separated before entering the field of the auxiliary treatment room 72, where additional material in the aqueous phase grew together and fell into the container bottom 64. There were square cells with a width of 16.5 cm and a length of 183 cm was used with central electrodes 1 inch diameter and the electrodes were energized by a unidirectional potential of 30,000 to 35,000 volts A choke 20 1.27 cm diameter was placed for each Cell used. The pressure drop across this opening was about 18 g / cm ² . The treated oil exiting tube 21 contained only about 0.0005% residual finely divided water.

Eine ähnliche Versuchsanlage, die zur Alkalibehandlung von Destillaten der gleichen Art, die infolge einer vorhergegangenen Säurebehandlung noch Restmengen Säure enthielten, eingesetzt wird, liefert, wenn dem Destillat entweder 5 bis 10% starkes Alkali (15- bis 5O°/oige Natronlauge) oder 0,2 bis 2°/o schwaches Alkali (1- bis 5°/oige Natronlauge) zugesetzt werden, gereinigtes Öl, das beim Austritt aus dem Rohr 21 nur etwa 0,0005% restliches dispergiertes wäßriges Material enthält.A similar pilot plant used for the alkali treatment of distillates of the same kind, which as a result a previous acid treatment still contained residual amounts of acid, is used, delivers, if the distillate is either 5 to 10% strong alkali (15 to 50% caustic soda) or 0.2 to 2% Weak alkali (1 to 5% sodium hydroxide solution) are added, purified oil that is released when it escapes tube 21 contains only about 0.0005% residual dispersed aqueous material.

Eine andere Versuchsanlage, die zu einer Säurebehandlung solcher Destillate bei Raumtemperatur eingesetzt wird, bei der das Öl mit 90- bis 98%iger Schwefelsäure vermischt wird, liefert gereinigte Öle, die weniger als 0,001 % restliche Säure enthalten.Another pilot plant that acid-treats such distillates at room temperature is used, in which the oil is mixed with 90 to 98% sulfuric acid, provides purified oils, which contain less than 0.001% residual acid.

Claims

Patent claims:

1. Apparatus for separating dispersions, the continuous phase of which consists of oil, in constant electric field consisting of a closed container with outside the electric field attached inlet for the dispersion and outlet for the purified oil and drainage nozzle for the separated phase, a multitude of parallel, elongated, open cells at the inlet and outlet ends with an electrode in the middle, and an electric field between the electrode and the grounded cell walls, characterized in that that the container through a plate (18) in an upper and lower space is separated, at the bottom of which the elongated cells are vertically attached so that each Cell is closed off by this plate and that each cell is closed by at least one orifice communicates with the upper part of the container, the throttle openings are dimensioned in terms of number and cross-section so that with the intended liquid throughput through the device, the liquid flows at the same speed in each cell.

2. Device according to claim 1, characterized in that that the excited electrodes vertically at their lower ends through a grating (25) and extend through the passages to near the bottom of the transverse plate (18).

3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that each elongated Passage has a square cross-section.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the length over which the energized electrodes extend through the grounded electrodes, 8 to 30 times the distance between the energized electrodes and the corresponding inner wall of the grounded electrodes.

1 sheet of drawings 209 613/46