DE1810041A1

DE1810041A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Trennung eines Gemisches zweier unterschiedlich viskoser Fluessigkeiten

Info

Publication number: DE1810041A1
Application number: DE19681810041
Authority: DE
Inventors: Anton Hortulanus; Eke Verschuur
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1967-11-22
Filing date: 1968-11-20
Publication date: 1969-07-17
Also published as: AT293340B; NL157215B; GB1227469A; FR1592418A; CH476506A; DE1810041C3; NL6715899A; DE1810041B2

Description

SHELL IFTEHIATIOFALE RESEARCH MAATSOHAPPIJ F.V., Haag, Fiederlande

betreffend

Verfahren und Vorrichtung zur Trennung eines Gemisches zweier unterschiedlich viskoser Flüssigkeiten.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trennung eines Gemisches aus einer nieder- und einer höherviskosen, mit der niederviskosen nicht mischbaren Flüssigkeit in einem Absetzbehälter, in dem sich die Flussigkeiie.unter dem Einfluss der Schwerkraft in einer oberen und einer unteren Schicht ansammeln und dem man das Gemisch durch ein Rohr zuführt, in welchem die höherviskose Flüssigkeit in der Mitte und die niederviskose Flüssigkeit in einer dünnen Schicht zwischen der höherviskosen Flüssigkeit und der Rohrwandung fliesst. Die Erfindung betrifft ausserdem eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Im Zusammenhang dieser Beschreibung sollen unter dem Ausdruck "viskose Flüssigkeit" auch solche Flüssigkeiten verstanden werden, die nicht-Newton'sches Fliessverhalten haben.

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Das oben genannte Strömungsverhalten, bei dem eine höherviskose Flüssigkeit in der Mitte eines Rohres fliesst und von einer dünnen Schicht einer niederviskosen Flüssigkeit umgeben ist, stellt sich z. B. beim Transport viskosen Oeles unter Zusatz von Wasser durch eine Pipeline ein. In diesem Fall ist der Druckabfall hauptsächlich durch den Widerstand bestimmt, den die an der Rohrwandung entlangfliessende Wasserschicht erfährt. Der Druckabfall ist wesentlich kleiner als derjenige Druckabfall, der beim Pumpen des Oeles ohne Wasser auftritt. Auf diese Weise wird die Möglichkeit, Flüssigkeiten zu pumpen, praktisch unabhängig von der Viskosität der Flüssigkeit. Es ist sogar möglich, Flüssigkeiten bei Temperaturen unterhalb des Stockpunktes zu transportieren, was z. B. für OeIe mit hohem Paraffingehalt von Wichtigkeit ist.

Jedoch ist es häufig notwendig, das Wasser wieder abzutrennen, z. B. dann, wenn es einen störenden Einfluss bei der weiteren Verarbeitung des Oeles oder während dessen Verwendung hervorruft. Die Abtrennung des Wassers ist auch dann notwendig, wenn beim Transport über grosse Entfernungen Pumpstationen eingeschaltet sind, damit in den Pumpen keine Emulsion gebildet wird..

Die Verwendung von Absetzbehältern für die Trennung führt zu Schwierigkeiten, wenn die Geschwindigkeit, mit der sich die Phasen trennen, wegen der hohen Viskosität sehr niedrig wird. Dies führt nämlich zu sehr grossen Verweilzeiten, so dass die benötigten Ausrüstungen unwirtschaftlich gross werden. Du'.'ch Erhöhung der Temperatur wird die Viskosität gesenkt und als Folge die Trennung beschleunigt. Jedoch ist dieses Verfahren im Hinblick auf die hohen Kosten für die Wärme und die Ausrüstungen zur Wärmeübertragung nicht sehr vorteilhaft.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem eine sehr wirkungsvolle und schnelle Trennung einer höherviskosen Flüssigkeit und einer niederviskosen Flüssigkeit in einem Absetzbehälter möglich ist.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem man erfindungsgemäss das Gemisch aus dem Rohr und in den Behälter im Bereich der niederviskosen Flüssigkeit ungefähr vertikal auf die horizontale Grenzfläche zwischen den beiden Flüssigkeitsschichten gerichtet ausströmen lässt und bei dem man mittels eines Leitkörpers in der niederviskosen oder in beiden Flüssigkeiten die zylindrische Grenzfläche zwischen den Flüssigkeiten des Gemisches im Rohr unterbrechungslos in die ausgedehnte horizontale Grenzfläche überführt.

In dem Zuführrohr bilden die beiden Flüssigkeiten zwei getrennte Phasen, von denen jede jedoch in sich in Form eines zylindrischen mittleren Abschnittes und einer angrenzenden,dünnen Ummantelung kohärent ist. Mit dem erfindungsgemässen Verfahren können beide Flüssigkeiten in dem Absetzbehälter unter dem Einfluss der Schwerkraft in zwei Schichten Übergehen, ohne dass die Kohärenz in einer der beiden Phasen unterbrochen wird. Das Gemisch strömt in die Schicht der niederviskosen Flüssigkeit aus. Die die dünne mantelartige Schicht bildende Flüssigkeit kann daher in die oben genannte Schicht übergehen, ohne dass es zu einer Wechselwirkung mit der höherviskosen Flüssigkeit kommt. Der Strom der höherviskosen Flüssigkeit in der Mitte dagegen bleibt durch die Schicht der niederviskosen Flüssigkeit hindurch in dauernder Verbindung mit der horizontalen Schicht der höhervis-" kosen Flüssigkeit.

Die Flüssigkeitsströmunf,· wird mittels eines Leitkörpers gesteuert. Dazu kann z. B. eine eine Führung bewirkende Oberfläche verwendet werden, die aufgrund ihrer Gestalt die Strömung in

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eine horizontale Richtung aislenkt. Man kann aber auch die Flüssigkeit an einem Leitkörper entlang fliessen lassen, der der Flüssigkeit einen Widerstand entgegensetzt, so dass die Strömungsgeschwindigkeit niedriger wird und sich die Flüssigkeit in der horizontalen Richtung ausdehnte

Dadurch, dass man die Flüssigkeit in ungefähr vertikaler Richtung ausströmen lässt, erreichtman, dass die Flüssigkeit vor dem Übergang in die horizontale Richtung am ganzen Umfang um ungefähr den gleichen Winkel abgelenkt wird. Eine wesentlich von der Senkrechten abweichende Ausström-Richtung würde zu einer stellenweise schärferen Ablenkung führen und dadurch eine Dispersion der Flüssigkeit in sich begünstigen.

Wird das Verfahren bei einer höher-viskosen Flüssigkeit angewandt, die eine niedrigere Dichte als die niederviskose Flüssigkeit hat, stellt sich das gewünschte Ergebnis ein, wenn man das Gemisch im Bereich der unteren, von der niederviskosen Flüssigkeit gebildeten Schicht' nach oben gerichtet ausströmen lässt.-In diesem Fall geht die niederviskose Flüssigkeit in die untere Schicht über, während die höher-viskose Flüssigkeit unter dem Einfluss der Auftriebskraft, die in der unteren Schicht auf sie wirkt, nach oben in die obere Schicht aufsteigt.

Wird das Verfahren mit einer höherviskosen Flüssigkeit durchgeführt, die eine grössere Dichte als die niederviskose Flüssigkeit hat, erzielt man das gewünschte Ergebnis, wenn man das Gemisch im Bereich der oberen, von der niederviskosen Flüssigkeit gebildeten Schicht nach unten gerichtet ausströmen lässt. In diesemFall geht die niederviskose Flüssigkeit in die obere Schicht über und die höherviskose Flüssigkeit sinkt unter dem Einfluss der Schwerkraft in die untere Schicht.

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Häufig ist es vorteilhaft, den Unterschied der spezifischen. Gewichte der beiden !Flüssigkeiten zu vergrössern. Wenn der Unterschied des spezifischen Gewichtes klein ist, beschleunigt eine Vergrösserung die Trennung der Flüssigkeiten in dem Absetzbehälter.

Wenn die höherviskose Flüssigkeit eine niedrigere Dichte als die niederviskose Flüssigkeit besitzt, lässt sich der Unterschied der spezifischen Gewichte dadurch vergrössern, dass man die höherviskose Flüssigkeit mit Gas in fein verteiltem Zustand versetzt. In vielen Fällen führt die Versetzung mit Gas ausserdem zu einer Absenkung der Viskosität der betreffenden Phase, was die Führung der höherviskosen Flüssigkeit im A.bsetztbehälter erleichtert. Von besonderer dichtigkeit kann dies für Flüssigkeiten mit thixotropen Eigenschaften sein. Darüber hinaus kann die Anwesenheit eines Gasfilmes zwischen dem Leitkörper und dar höherviskosen Flüssigkeit den Strömungswiderstand beträchtlich herabsetzen. Bei dem zugesetzten Gas kann es sich z. B. um Luft, Abgas, Kohlenstoffdioxid, Erdgas oder Raffineriegas handeln.

Der Unterschied der spezifischen Gewichte der Flüssigkeiten kann auch noch dadurch vergrössert werden, dass man der niederviskosen Flüssigkeit eine Hilfs-Substanz beimischt oder in ihr fein verteilt. Die Hilfs-Substanz kann z. B. eine Flüssigkeit, die Lösung eines Salzes in einer Flüssigkeit, eine Emulsion, eine Suspension oder eine Flüssigkeit sein, in welcher ein Gas gelöst oder feinverteilt ist. Auf diese //eise ist sowohl eine höhere als auch eine niedrigere Dichte zu erreichen. Im Falle von Wasser als niederviskose Flüssigkeit kann das spezifische Gewicht z. B. durch Zusatz einer Salzlösung oder einer wässrigen Suspension von Klei- oder Mergel-Teilchen erhöht werden. Ein niedrigeres spozifiech.es Gewicht erzielt man z. B. mit einer wässrigen Emulsion eines leichten Kohlenwasserstoffes oder mit Wasser, in dem ein Gas fein verteilt ist. Hilfs-Substanzen wie z. B. Emulsionen oder Suspensionen, die ohne weiteres wieder in ihre Bestandteile

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zerfallen, haben- den weiteren Vorteil, dass die das spezifische Gewicht beeinflussende Substanz wieder zurückgewonnen werden kann. Eine drastische Reduktion des spezifischen Gewichtes erreicht man, wenn das Wasser ein Gas enthält, z. B. Propan oder Butan, wobei der Druck dieser Mischung höher als der in dem Zuführrohr herrschende Druck ist„ In diesem Fall wird in dem Zuführrohr Gas frei und es bildet sich in der niederviskosen Flüssigkeit eine grosse Anzahl von Gasblasen.

Wenn die höherviskose Flüssigkeit ein höheres spezifisches Gewicht als die niederviskose Flüssigkeit aufweist, lässt sich der Unterschied der spezifischen Gewichte durch Erhitzen der niederviskosen Flüssigkeit erhöhen» Dazu kann man z. B. Wärme über die Rohrwandung zuführen, wobei die Wärme praktisch vollkommen in der niederviskosen Flüssigkeit absorbiert wird.

Die Trennung kann noch weiter verbessert werden, wenn man zur Erhöhung der Viskosität der niederviskosen Flüssigkeit diese mit einer Hilfs-Substanz versetzt» Die Erhöhung der Viskosität erleichtert die Steuerung des Einströmens in den Absetzbehälter, wodurch eine Dispersion der Flüssigkeit unterbunden wird. Wenn man die Hilfs-Substanz kurz vor dem Eintritt der Strömung in den Absetzbehälter zusetzt, ist der Einfluss der Viskositätserhöhung auf den Druckabfall in dem Zuführrohr vernachlässigbar. Für Wasser als niederviskoae Flüssigkeit lässt sich eine geeignete Erhöhung der Viskosität durch Zusatz von Garboxymethylcellulose in einer Menge von 5 bis 25 mg/1 erreichen«

^ Der Zusatz einer Hilfssubstanz zur niederviskosen Flüssig— ^C£> keit, wie z. B. der Zusatz einer Salzlösung- zu Wasser, kann beim —' Transport grosser Mengen höherviskoser Flüssigkeiten, wie z.' B.

ifo OeI, mit Schwierigkeiten verbunden sein, da die zuzusetzende

Substanz herangeschafft oder die sich ergebende Mischung beseitigt werden muss« In solchen Fällen ist es vorteilhaft, die ■ niederviskose Flüssigkeit oder mindestens den grossten Teil

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derselben vor dem Ausströmenlassen des G-emisches in den Absetzbehälter durch eine ebenfalls niederviskose Flüssigkeit zu ersetzen. Dadurch erreicht man, dass einerseits die für den Transport benutzte niederviskose Flüssigkeit nicht oder nur zu einem geringen Grade verunreinigt wird und dass andererseits die andere niederviskose Flüssigkeit in einem Kreislauf umgewälzt werden kann, so dass von ihr nur wesentlich kleinere Mengen benötigt werden.

Die Trennung wird auch begünstigt, wenn man die Temperatur der mit dem Leitkörper in Berührung kommenden höher-viskosen Flüssigkeit erhöht. Durch diese Temperaturerhöhung wird die Viskosität der höherviskosen Flüssigkeit erniedrigt und dadurch das Entlangfliessen am Leitkörper erleichtert. Die Temperatur lässt sich auf verschiedenste rfeise erhöhen. Z. B. kann der Leitkörper mittels Dampf oder mittels einer erhitzten Flüssigkeit bzw. mittels einer elektrischen Widerstandsheizung oder durch magnetische Induktion aufgeheizt werden. Ebenfalls kann ein geringer Anteil der bereits getrennten höherviskosen Flüssigkeit ausserhalb des Absetzbehälters erhitzt und anschliessend in den Absetzbehälter durch Kanäle zurückgeführt werden, welche an der Oberfläche des Leitkörpers enden.

Venn die höherviskose Flüssigkeit thixotrope Eigenschaften hat, lässt sieh die Viskosität dadurch erniedrigen, dass man die Flüssigkeit während oder kurz nach dem Ausströmen in den Absetzbehälter in Vibrationen versetzt. Nach dieser Methode lässt sich z. B. im Falle von OeI mit hohem Paraffingehalt verfahren. Die in einem solchen OeI sich ausbildende Paraffin-Verteilung (lettice) wird dann gestört und entsprechend die Viskosität erniedrigt.

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lach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einem Absetzbehälter, der ein Zuführrohr für das Flüssigkeits-Gemisch und Ablassrohre für die höherviskose und die niederviskose Flüssigkeit aufweistj dadurch gekennzeichnet, dass das Zuführrohr mit der Mittellinie im Bereich seiner Auslassöffnung ungefähr senkrecht ausgerichtet ist und dass vor der Auslassöffnung im Absetzbehälter ein Leitkörper für die Flüssigkeit angeordnet ist» Mit dieser Vorrichtung ist sichergestellt„ dass das Flüssigkeita-Gemisch immer in ungefähr vertikaler Richtung ausströmt. Der Leitkörper hat die geeigneten Abmessungen, wenn Z₀ B. seine Länge, in Richtung seiner Mittellinie gemessen^und seine grösste horizontale Ausdehnung zweibis fünfmal grosser als der Durchmesser des Zuführrohres sind ο Durch Steuerung der Abflussgeschwindigkeit der beiden Flüssigkeiten lässt sich die horizontale Grenzfläche auf ein in bezug auf die Auslassöffnung des Zuführrohres stromabwärts gelegenes Niveau einstellen» Der Leitkörper befindet sich dann zwischen der Auslassöffnung und der Grenzfläche und steuert an dieser Stelle den Fluss der höherviskosen Flüssigkeit.

Zur Trennung eines Gemisches, dessen höherviskose Flüssigkeit eine niedrigere Dichte als die niederviskose Flüssigkeit besitzt, ist eine Vorrichtung zweckmässig₉ bei der die Auslassöffnung des Zuführrohres im unteren Teil des Absetzbehälters angeordnet und nach oben gerichtet is-t. Wenn die höherviskose Flüssigkeit eine höhere Dichte als die niederviskose Flüssigkeit besitzt, ist die Auslassöffnung des Zuführrohree zweckmässigerweise im oberen Teil des Absetzbehälters angeordnet und nach unten gerichtet.

Der Leitkörper kann einen Kegel mit einem Winkel an der Spitze zwischen 45 und 180 umfassen, wobei die Mittellinie des Kegels mit der Mittellinie des Zuführrohres fluchtet und die Spitze des Kegels dem Zuführrohr zugewandt ist. Ein Kegel mit

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einem kleinen Winkel an der Spitze hat nur einen geringen Einfluss auf den Flüssigkeitsstrom und kann z. B. verwendet werden, wenn das Gemisch mit niedriger Geschwindigkeit aus dem Zuführrohr ausströmt. Je grosser die Ausströmgeschwindigkeit des Gemisches ist, desto stärker muss das Strömungsverhalten der Flüssigkeit beeinflusst werden, was mit einem Kegel mit grösserem Winkel an der Spitze zu erreichen ist.

Eine besonders wirksame Trennvorrichtung erhält man, wenn der Leitkörper einen Rotationskörper umfasst, dessen Mittellinie mit der Mittellinie des Zuführrohres fluchtet und dessen erzeugende in bezug auf die Mittellinie konvex ist und an der Auslassöffnung einen kleinen Winkel mit der Mittellinie einschliesst Bei dieser Vorrichtung wird die Flüssigkeitsströmung allmählich aus der vertikalen, beim Ausströmen aus dem Zuführrohr eingehaltenen Richtung in die horizontale Richtung abgelenkt. Daher hat die Flüssigkeitsströmung beim Erreichen der viskosen Flüssigkeit praktisch keine wesentliche vertikale Geschwindigkeitskomponente mehr, so dass eine Dispersion sehr wirkungsvoll unterdrückt ist.

Der Leitkörper kann an der dem Zuführrohr zugewandten Seite geschlossen sein und sich zum Ende hin verjüngen. Dann fliesst das gesamte Flüssigkeits-Gemisch an der äusseren Oberfläche entlang. Dies erbringt einen besonderen Vorteil in solchen Fällen, in denen für eine gewisse Zeit nur die niederviskose Flüssigkeit zugeführt wird, wsilz. B. eine Unterbrechung bei der Zufuhr der höherviskosen Flüssigkeit stattgefunden hat. Da nämlich die Flüssigkeitsströmung allmählich in die horizontale Richtung abgelenkt wird, ist auch in solchen Fällen eine Dispersion verhindert. Jedoch kann der Leitkörper auch eine Öffnung an der dem Zuführrohr zugewandten Seite aufweisen, deren Flächen kleiner als die Querschnitt sflaehe der höherviskosen Flüssigkeit ist. Dann fliesst der mittlere Teil der höherviskosen Flüssigkeit durch das Innere des Leitkörpers, wo die höherviskose Flüssigkeit nicht mehr mit der niederviskosen Flüssigkeit in Kontakt kommen kann.

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Der Leitkörper bzw. der Rotationskörper kann auch mit Lei- , sten versehen sein, welche in Richtung der an der Oberfläche entlang strömenden Flüssigkeit verlaufen. Dann ist eine mögliche Wirbelbildung in der an der Oberfläche entlang strömenden Flüssigkeit noch besser unterdrückt. Die Leisten können so breit sein, dass sie teilweise in die niederviskose Flüssigkeit eintauchen und dadurch auch der Wirbelbildung in dieser Flüssigkeit entgegenwirken.

Der Leitkörper kann auch eine grosse Anzahl"einzelner Elemente wie Stäbe, Leisten oder koaxiale Rotationskörper umfassen, welche in kleinem Abstand zueinander angeordnet sind und deren zusammengefasste Oberfläche mit zunehmendem Abstand von der Auslassöffnung des Zuführrohres grosser wird. Aufgrund der zunehmend grosser werdenden zusammengefassten Oberfläche erfährt die an dem Leitkörper entlang strömende höherviskose Flüssigkeit einen zunehmend grosser werdenden Widerstand, was zu einer allmählichen Verringerung der Geschwindigkeit in vertikaler Richtung führt und sicherstellt, dass die Flüssigkeit ohne Wirbelbildung in die horizontale Schicht übergeht. Die Vergrösserung der Oberfläche lässt sich z. B. durch eine grosser werdende Anzahl von Elemten erreichen. Es kann aber auch die Oberfläche aller oder eines Teils der Elemente vergrössert sein, wodurch gleichzeitig die Ausbreitung der höherviskosen Flüssigkeit in die horizontale Richtung gefördert wird. Die Elemente sind vorzugsweise in vertikaler Richtung oder in Strömungsrichtung angeordnet. Es lässt sich dann eine Stellung erreichen, die soweit wie möglich symmetrisch zur Mittellinie des Zuführrohres ist, wodurch der Einfluss auf das Strömungsverhalten am ganzen Umfang gleich ist.

Der Leitkörper kann in das Zuführrohr hineinreichen. Dann ist bereits die aus dem Zuführrohr ausströmende Flüssigkeit durch den Leitkörper stabilisiert. Dieser Effekt ist noch verbessert, wenn die Auslassöffnung des Zuführrohres zusätzlich

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trichterartig erweitert ist. Dann erfolgt die Ablenkung der Flüssigkeitsströmung in die horizontale Richtung bereits innerhalb des Rohres, wobei die Flüssigkeit sowohl durch den Leitkörper als auch durch die Rohrwandung geführt wird.

Heben der Auslassöffnung des Zuführrohres für das Flüssigkeit s-G-emi sch können ein oder mehrere Einlasse für Gas vorgesehen sein. Wem. der Leitkörper durch einen Rotationskörper gebildet ist, können die Gaseinlässe innerhalb des Leitkörpers angeordnet sein und andesseh Oberfläche münden. Wenn der Leitkörper aus mehreren Elementen zusammengesetzt ist, können einige dieser Elemente als G-aseinlässe benutzt werden.

Für den Zusatz einer Hilfs-Substanz kann eine Vorrichtung verwendet werden, bei der das Zuführrohr für das Flüssigkeits-Gemisch von einer Kammer umgeben ist, welche über eine oder mehrere Öffnungen in Verbindung mit dem Zuführrohr steht und einen Einlass für Flüssigkeiten aufweist. Die Öffnungen sollten gleich-.mässig über die Oberfläche des Rohres verteilt sein. Besonders geeignet ist eine schlitzförmige, am ganzen Umfang des Rohres entlanglaufende Öffnung. Zweckmässigerweise wird der Querschnitt des Rohres stromabwärts von diesen Öffnungen um so viel grosser gewählt, dass die Strömungsgeschwindigkeit trotz der hinzugefügten Hilfs-Substanz unverändert bleibt.

Um die niederviskose Flüssigkeit durch eine andere, ebenfalls niederviskose Flüssigkeit zu ersetzen, kann eine Vorrichtung verwendet werden, bei der das Zuführrohr von zwei Kammern umgeben ist, welche jeweils über ein oder mehrere Öffnungen mit dem Zuführrohr in Verbindung stehen, wobei die erste, neben der Auslassöffnung angeordnete Eammer einen Einlass für die andere niederviskose Flüssigkeit und die zweite, gegenüber der ersten stromaufwärts angeordnete Kammer einen Auslass für die niederviskose, zum Transport dienende Flüssigkeit und/oder für ein Gemisch der beiden

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niederviskosen Flüssigkeiten aufweist· In beiden Räumen sollten, die öffnungen gleichmassig über den ganzen Umfang verteilt sein. Auch in diesem Fall ist eine schlitzförmige Öffnung sehr geeignet. Die höherviskose Flüssigkeit kann in Vibration versetzt werden, wenn neben der Auslassöffnung des Zuführrohres eine mechanische, mit einem Vibrationserzeuger verbundene Einrichtung angeordnet ist, welche sich ungefähr in Richtung der Mittellinie des Zuführrohres und/oder in Richtung der Oberfläche des Leitkörpers erstreckt. Die mechanische Einrichtung kann z. B. Stäbe, Leisten oder aylindrische Rohre umfassen, welche sich in Strömungsrichtung der Flüssigkeit erstrecken, so dass die Strömung so we-^ α nig wie möglich gestört ist. Der Vibrationserzeuger ist vorzugsweise ausserhalb des Absetzbehälters angeordnet, wobei die Ver- bindungmit der mechanischen Einrichtung in einer Aussparung des Leitkörpers verläuft.

Die mechanische Einrichtung kann durch den Leitkörper oder einen Teil deselben gebildet sein. Wenn der Leitkörper einen Rotationskörper umfasst, in dem die Flüssigkeit an der Oberfläche entlang strömt, wird hauptsächlich die Viskosität der mit der Oberfläche in Berührung stehenden Flüssigkeitsschicht erniedrigt,so dass die Strömung entlang der Oberfläche erleichtert ist. Wenn der Leitkörper mehrere Elemente umfasst und diese oder einige ^ von diesen mit dem Vibrationserzeuger verbunden sind, übertragen sich die Vibrationen auf einem grösseren Teil der höherviskosen Flüssigkeit. Dies kann dann wichtig sein, wenn eine Verringerung der Viskosität für den weiteren Transport wesentlich ist.

Die Erfindung und weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen senkrechten Querschnitt durch einen erfindungsgemässen Absetzbehälter mit einem kegelförmigen Leitkörper,

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Fig. 2 einen, senkrechten Querschnitt durch eine andere Ausführungsform eines Absetzbehälters mit einem trompetenförmigen Leitkörper,

Fig» 5, 4a, 4b, 5a, 5b, 6a, 6b, 7a, 7b jeweils Ausführungsformen von Leitkörpern im Schnitt in Längs- bzw. Querrichtung,

Fig. 8 ein Zuführrohr mit sich erweiternder Auslassöffnung,

Fig. 9 ein mit einer Kammer zur Zufuhr einer Hilfs-Substanz umschlossenes Zuführrohr,

Fig. 1o ein mit zwei Kammern für die Zufuhr bzw. Abfuhr niedervi-skoser Flüssigkeiten versehenes Zuführrohr,

Fig. 11a und 11b ein Gerät zur Übertragung von Vibrationen.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Absetzbehälter für die Trennung eines Flüssigkeits-G-emisches bezeichnet, dessen höherviskose Flüssigkeit die grössere Dichte hat. Das Gemisch wird über ein Zuführrohr 2 zugeführt und teilt sich in eine untere, von der höherviskosen Flüssigkeit gebildete Schicht 5 und eine obere, von der niederviskosen Flüssigkeit gebildete Schicht 4. Mit 5 und 6 sind Auslässe bzw. Ablassrohr für die Flüssigkeit der unteren und der oberen Schicht bezeichnet. Das Zuführrohr 2 reicht mit seiner Auslassöffnung 7 in die obere Schicht 4, wobei die Auslassöffnung nach unten gerichtet ist. Das Zufuhrrohr ist an seiner Auslassseite mit einem kegelförmigen Leitkörper 8 versehen, dessen Winkel an der Spitze ungefähr 90 gross ist. Auf der Oberfläche des Kegels bildet die höherviskose Flüssigkeit eine Schicht 9, die in die untere Schicht 3 übergeht. In dor Fähe der Auslassöffnung 7 geht die niederviskooe Flüssigkeit 1o als Ganzes und direkt in die obere Schicht 4 über. ■. : ■ . -

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In Fig, 2 ist mit 11 ein AbsetzbehäXter für die Trennung eines Flüssigkeits-G-emisches bezeichnet,, desse» höherviskose Flüssigkeit die niedrigere Dichte hat«, Bas Gremisch wird über ein Zuführrohr 12 zugeführt und in eine untere, durch die niederviskose Flüssigkeit gebildete Schicht 13 und in eine obere, durch die höherviskose Flüssigkeit gebildete Schicht 14 aufgeteilt. Mit 15 und 16 sind Auslässe für die Flüssigkeit der unteren und oberen Schicht bezeichnet» Die Auslassöffnung 17 des Zuführrohres 12 ist in der unteren Schicht 13 angeordnet und nach oben gerichtet« An der Auslässseite des Zuführrohres ist ein Leitkörper 18 angeordnet, der die G-estalt eines Rotationskörpers hat, dessen Erzeugende relativ zur Mittellinie konvex ist. An der stromaufwärts gelegenen Seite sÜLiesst die Erzeugende einen sehr kleinen Winkel mit der Mittellinie und an der stromabwärts gelegenen Seite einen Winkel von ungefähr SO mit der Mittellinie ein. Die höherviskoae Flüssigkeit bildet auf der Oberfläche des Leitkörpers eine Schicht 19 _s x^elche in die obere Schicht 14 übergeht. Eine niederviskose Flüssigkeit 2o geht an der Auslassöffnung 17 direkt und als Ganzes in die untere Schicht 13 über.

Der in Fig. 3 gezeigte Leitkörper weist an der stromaufwärts gelegenen Seite eine Öffnung 21 auf,, deren Querschnittsfläche kleiner als diejenige des Stromes der höherviskosen Flüssigkeit ist. Am stromabwärts gelegenen Ende steht das Innere des Leitkörpers in offener Yerbindung mit der oberen Schicht 22 aus höherviskoser Flüssigkeit»

In den Figuren 4a und 4b ist ein kegelförmiger Leitkörper 23 gezeigt, der mit Leisten 24 versehen ist« Ausserdem weist der Leitkörper Kanäle 25 auf, die an der Oberfläche münden und durch die z. B. Gas oder eine erhitzte höherviskose Flüssigkeit zugeführt werden kann.

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In den Fig. 5a und 5b ist ein Leitkörper dargestellt, dar eine Anzahl Stäbe 26 und 27 umfasst, die parallel zur Mittellinie des Einlasses verlaufen. Die in der Mitte angeordneten Stäbe 27 reichen bis in das Zuführrohr hinein und weisen ausserdem Kanäle 28 auf, durch die Gas zugeführt werden kann. Der Leitkörper der Fig. 6a und 6b umfasst sich verjüngende Stäbe 29. In den Fig. 7a und 7b ist der Leitkörper aus koaxialen Zylindern 50 zusammengesetzt.

Die Fig. 8 zeigt ein Zuführrohr 31» das an der Auslassseite 32 trichterförmig erweitert ist und in Verbindung mit einem trompetenförmigen Leitkörper 33 benutzt wird, welcher *k sich im Bereich des erweiterten Abschnittes in das Zuführrohr hineinerstreckt.

Ein Zuführrohr 35, vgl. Fig. 9, ist von einer Kammer 54 vollständig umgeben, welche zur Zufuhr einer Hilfs-Substanz dient. Dazu weist die Kammer eine Einlassöffnung 36 auf und steht über einem Schlitz 37 in direkter Verbindung mit dem Zufuhrrohr. Der stromabwärts von der Kammer gelegene Abschnitt des Zuführrohres hat einen vergrösserten Querschnitt. :

Ein in Fig. 10 gezeigtes Zuführrohr 38 ist mit zwei Kammern versehen. Eine andere niederviskose Flüssigkeit kann über eine Einlassöffnung 39, eine Kammer 40 und öffnungen 41 in das M Zuführrohr einfliessen. Ober öffnungen 42, eine Kammer 43 und eine Auslassöffnung 44 kann die niederviskose Flüssigkeit, die zum Transport benutzt worden war, aus dem Zuführrohr abgezogen werden. - - ■

Die Fig. 11a und 11b zeigen ein Zuführrohr 45, einen Leitkörper 46, einen Vibrationserzeuger 47 und eine Mechanische Einrichtung 48 innerhalb des Zuführrohres zur Übertragung von Vibrationen auf die Flüssigkeit. Die mechanische Einrichtung umfasst mehrere Platten 49, die sich in Längsrichtung des Hohres erstrecken und über einen Stab 50 mit dem Vibrationserzeu- \ ger 47 verbunden sind. ^;

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Rohoel mit einer "Viskosität von 2000 cP wurde unter Zusatz von 2 % Wasser durch ein Rohr transportiert, dessen Länge 20 m und dessen Durchmesser 50 mm betrug. Das spezifische Gewicht des Oeles betrug O„99. Das Gemisch wurde in einem Absetzbehälter getrennt, wie er in Fig. 2 gezeigt ist» Der Leitkörper, hatte eine Länge von 250 mm, einen Durchmesser an der oberen Seite von 250 mm und lief an der dem Zuführrohr zugewandten Seite spitz zu. Die voneinander getrennten Flüssigkeiten.wurden für Transportzwecke wieder verwendet«, Die Verweilzeit des Oeles im Absetzbehälter betrug ungefähr 60 see. Nach 200 vollständigen Umwälzungen konnte keine signifikante Dispersion beobachtet werden.

Patentansprüche

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Claims

1A-35 302 Patentansprüche

1. Verfahren zur Trennung eines Gemisches aus einer nieder- und einer höherviskosen, mit der niederviskosen nicht mischbaren Flüssigkeit in einem ATd setzbehält er, in dem sich die Flüssigkeiten unter dem Einfluss der Schwerkraft in einer oberen und einer unteren Schicht ansammeln und dem man das Gemisch durch ein Rohr zuführt, in welchem die hoherviskose Flüssigkeit in der Mitte und die niede'.viskose Flüssigkeit in einer dünnen Schicht zwischen der höherviskosen Flüssigkeit und der Rohrwandung fliesst, dadurch gekennze lehnet, dass man das G-emisch aus dem Rohr in den Behälter im Bereich der niederviskosen Flüssigkeit ungefähr vertikal auf die horizontale Grenzfläche zwischen den beiden Flüssigkeitsschichten gerichtet ausströmen lässt und daes man mittels eines Leitkörpers in der niederviskosen oder in beiden Flüssigkeiten die zylindrische Grenzfläche zwischen den Flüssigkeiten des Gemisches im Rohr unterbrechnungslos in die ausgedehnte horizontale Grenzfläche überführt«

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2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die höherviskose flüssigkeit eine niedrigere Dichte als die niederviskose Flüssigkeit hat,-dadurch gekennzeichnet , dass man das Gemisch im Bereich der unteren_s von der niederviskosen Flüssigkeit gebildeten Schicht nach oben gerichtet ausströmen lässt»

3. Verfahren nach Anspruch. 1, bei dem die höherviskose Flüssigkeit eine grössere Dichte als die niederviskose Flüssigkeit hat, dadurch gekennzeichnet , dass man das Gemisch im Bereich der oberen, von der niederviskosen Flüssigkeit gebildeten Schicht nach unten gerichtet ausströmen lässt»

4. ■ Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch

ge kenn ze ichnet , dass man den Unterschied der spezifischen Gewichte der beiden Flüssigkeiten vor dem Trennen vergrösserto

5 - Verfahren nach. Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet , dass man- die höherviskose Flüssigkeit mit Gas in fein verteiltem Zustand versetzt«,

6. Verfahren nach Anspruch 4₈ dadurch g e k e η η zeichnetj dass man zur Vergrösserung des Unterschiedes der spezifischen Gewichte der Flüssigkeiten der niederviskosen Flüssigkeit eine Hilfs-Substanz beimischt oder in ihr fein verteilt.

7 ο Verfahren nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet , dass man zur Vergrösserung des Unterschiedes der spezifischen Gewichte der Flüssigkeiten die niederviskose Flüssigkeit erhitzt.

8 ο Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet;, dass man zur Erhöhung der Viskosität . der niederviskosen Flüssigkeit diese mit einer Hilfs-Substanz

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versetzt. '•ι

9· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 "bis 5, dadurch g e kennzeichnet, dass man die niederviskose Flüssig- j keit oder mindestens den grössten Teil derselben vor dem Ausströ'menlassen des Gemisches in den Absetzbehälter durch eine andere/ebenfalls niederviskose Flüssigkeit ersetzt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass man die Temperaturen der mit dem Leitkörper in Berührung kommende höherviskose Flüssigkeit erhöht.

11. Verfahren n-ch einem der Ansprüche 1 bis 1o, bei dem die höherviskoae Flüssigkeit thixotrope Eigenschaften hat, dadurch g e k e η ά ze ic hne t, dass man zur Erniedrigung der Vis- j kosität diese Flüssigkeit während oder kurz nach dem Ausströmen in den Absetzbehälter in Vibration versetzt.

12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit einem Absetzbehälter, der ein Zuführrohr für das Flüssigkeits-G-emisch und Ablassrohre für die höherviskose und die niederviskose Flüssigkeit aufweist, dadurch gekenn*ze lehnet , dass das Zuführrohr (2, 12) mit _Λ der Mittellinie im Bereich seiner Auslassöffnung (7, 17) unge- ™ fähr senkrecht ausgerichtet ist und dass vor der Auslassöffnung im Absetzbehälter (1,1o) ein Leitkörper (8,18) für die Flüssigkeit angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , dass die Auslassöffnung (17) des Zuführrohres (12) im unteren Teil (13) des Absetzbehälters (11) angeordnet und nach oben gerichtet ist.

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14» Vorrichtung nach. Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassöffnung (7) des Zuführrohres (2) im oberen Teil (4) des Absetzbehälters (1) angeordnet und nach Linten gerichtet ist.

15» Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekenn ze ichnet, dass der Leitkörper einen Kegel (8, 23) mit einem Winkel an der Spitze zwischen 45 und 120 umfasst, dessen Mittellinie mit der Mittellinie des Zuführrohres (2) fluchtet und dessen Spitze dem Zuführrohr zugewandt ist»

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch geke nnze ichne t, dass der Leitkörper einen Rotationskörper (18) umfasstj dessen Mittellinie mit der Mittellinie des Zuführrohres (12) fluchtet und dessen Erzeugende in bezug auf die Mittellinie konvex ist und in der Iahe der Auslassöffnung (17) einen kleinen Winkel mit der Mittellinie einschliesst.

17« Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet , dass der Leitkörper (23) mit Leisten (24) -versehen ist, welche in Richtung der an der Oberfläche entlang strömenden Flüssigkeit verlaufen'»

18» Vorrichtungnach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch -gekennzeichnet , dass der Leitkörper eine grosse Anzahl einzelner Elemente wie Stäbe (26„ 27, 29), Leisten oder koaxiale Rotationskörper (3o) umfasst, welche in kleinem Abstand zueinander angeordnet sind und deren zusammengefasste Oberfläche mit zunehmendem Abstand von der Auslassöffnung des Zuführrohres grosser wird«

19φ ' Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18,. dadurch ge kennzeichne t, dass der Leitkörper (27, 33) in das Zuführrohr (31) hineinreicht.

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20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet , dass die Auslassöffnung (32) des Zuführrohres (31) trichterartig erweitert ist.

21. Vorrichtungnach einem der Ansprüche 12 bis 2o, dadurch gekennzeichnet , dass neben der Auslassöffnung des Zuführrohres ein oder mehrere Einlasse (25, 28) für Gas münden.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet , dass das Zuführrohr (35) von einer Kammer (34) umgeben ist, welche über eine oder mehrere Öffnungen (37) in Verbindung mit dem Zuführrohr steht und einen ™ Einlass (36) für .Flüssigkeiten aufweist.

23. Vorrichtungnach einem der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet , dass das Zuführrohr (38) von zwei'Kammern (40, 43) umgeben ist, welche jeweils über ein oder mehrere Öffnungen (41, 42) mit dem Zuführrohr in Verbindung stehen, wobei die erste, neben der Auslassöffnung angeordnete Kammer einen Einlass (39) für eine andere niederviskose Flüssigkeit und die zweite, gegenüber der ersten stromaufwärts angeordnete Kammer einen Auslass (44) für die niederviskose,zum Transport dienende Flüssigkeit und/oder für ein Gemisch der beiden niedervis- ' _m kosen Flüssigkeiten aufweist» ™

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24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 23, dadurch ^ω - gekennzeichnet, dass neben der Auslassöffnung des γό Zuführrohres (45) eine mechanische, mit einem Vibrations-Erzeuger

\ (47) verbundene Einrichtung (48) angeordnet ist, welche sich un-

_ω j/eTähr in Dichtung der Mittellinie des Zuführrohres und/oder in

^ dichtung der Oberfläche des Leitkörpers erstreckt.

25· Vorrichtung nach An Spruch 24, dadurch gekennzeichnet , dass die mechanik-he Einrichtung durch den Leitkörper oder ein Teil derselben gebildet ist.

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