DE1810041B2

DE1810041B2 - Verfahren zur Trennung zweier unterschiedlich viskoser Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE1810041B2
Application number: DE1810041A
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: 1979-07-19
Also published as: DE1810041C3; FR1592418A; CH476506A; NL157215B; GB1227469A; AT293340B; DE1810041A1; NL6715899A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Trennung zweier unterschiedlich viskoser Flüssigkeiten nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Ein Strömungsverhalten, bei dem eine höherviskose Flüssigkeit in der Mitte eines Rohres fließt und von einer dünnen Schicht - nachfolgend kurz als Film bezeichnet - einer niederviskosen Flüssigkeit umgeben ist, stellt sich z. B. beim Transport viskosen Öls 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 Öls 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 öle 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 Öls oder bei dessen Verwendung hat. 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 einfachen Absetzbehältern für die Trennung führt zu Schwierigkeiten, wenn die Geschwindigkeit, mit der sich die Phasen trennen, wegen der hohen Viskosität sehr niedrig wird. Dies ergibt nämlich sehr große Verweilzeiten, so daß die benötigten Ausrüstungen unwirtschaftlich groß werden. Durch Erhöhung der Temperatur kann die Viskosität gesenkt und als Folge die Trennung beschleunigt werden. Jedoch ist diese Maßnahme im Hinblick auf die ι hohen Kosten für die Wärme und die Ausrüstungen zur Wärmeübertragung nicht sehr vorteilhaft.

Aus der GB-PS 256012 ist ein Absetzbehälter für die Trennung zweier unterschiedlich viskoser Flüssigkeiten bekannt, der mit einem scheibenförmigen, ho-

11> rizontal ausgerichteten Leitkörper ausgestattet ist, gegen den die beiden zu trennenden Flüssigkeiten aus einem vertikal ausgerichteten Einlaß-Rohr ausströmen. Die Anordnung ist jedoch für die Trennung dispers gemischter Flüssigkeiten, z. B. für das mit öl ver- *' setzte Ballast-Wasser von Tankschiffen bestimmt und nicht für die Trennung von Flüssigkeiten, die wie bei dem oben geschilderten Strömungsverhalten weitgehend separiert voneinander sind. Entsprechend ist das Einlaß-Rohr der bekannten Anordnung an seiner

-¹» Mündung mit einer weiteren horizontalen Scheibe versehen, die mit der gegenüberliegenden Leitkörper-Scheibe einen Zwischenraum geringer Höhe bildet, in den das aus dem Einlaß-Rohr kommende Flüssigkeitsgemisch eintreten muß und den das Flüssig-

-' > keitsgemisch nur durch den Umfangsschlitz am Rand der beiden Scheiben hindurch verlassen kann. Es findet hierbei eine Entmischung der beiden Flüssigkeiten statt, die auf der Geschwindigkeitsreduzierung beruht, die das Flüssigkeitsgemisch im Zwischenraum zwirn sehen den beiden Scheiben erfährt. Beide Scheiben und die Rohrmündung sind vollständig in der schwereren (und niederviskosen) Flüssigkeit angeordnet, aus der die leichtere Flüssigkeit in Tropfenform nach oben aufsteigt, während die durch das Einlaß-Rohr

si vorgegebene Austrittsrichtung des Flüssigkeitsgenäsches nach unten, von der Flüssigkeits-Grenzfläche im Absetzbehälter weg weist.

Der Erfindung liegt demgegenüber als Aufgabe die Schaffung eines Verfahrens zugrunde, mit dem in ei-

t(i nem Absetzbehälter eine sehr wirkungsvolle und schnelle Trennung zweier unterschiedlich viskoser Flüssigkeiten, die weitgehend nicht dispers gemischt sind, sondern dem Absetzbehälter unter Berührung an einer gegenseitigen Grenzfläche zuströmen, mög-

r, lieh ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit dem im Anspruch 1 gekennzeichneten Verfahren gelöst.

Ausgangspunkt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Umstand, daß die beiden, in dem Rohr

"in strömenden Flüssigkeiten zwei getrennte Phasen bilden, die beide in sich in Form des zylindrischen mittleren Abschnittes bzw. des angrenzenden dünnen Filmes der Strömung kohärent sind. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können nun beide Flüssigkeiten

>^r> in dem Absetzbehälter unter dem Einfluß der Schwerkraft in zwei Schichten übergehen, ohne daß die Kohärenz in einer der beiden Phasen unterbrochen wird. Beide Flüssigkeiten strömen in die Schicht der niederviskosen Flüssigkeit aus. Die den dünnen mantelarti-

ho gen Film bildende Flüssigkeit kann daher in die obengenannte 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 nieder-

b5 viskosen Flüssigkeit hindurch in dauernder Verbindung mit der horizontalen Schicht der höherviskosen Flüssigkeit. Diese Flüssigkeitsströmung wird mittels des Leitkörpers gesteuert.

Als Leitkörper kann ζ. B. eine eine Führung bewirkende Oberfläche verwendet werden, die aufgrund ihrer Gestalt die Strömung in eine horizontale Richtung ablenkt. 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 ausdehnt.

Dadurch, daß man die Flüssigkeit in vertikaler Richtung ausströmen läßt, erreicht man, daß die Flüssigkeit vor dem Übergang in die horizontale Richtung am ganzen Umfang um ungefähr den gleichen Winkel abgelenkt wird. Eine wesentlich von der Senkrechten¹ abweichende Ausström-Richtung würde zu einer stellenweise schärferen Ablenkung führen und dadurch eine Dispersion der Flüssigkeit in sich begünstigen.

Wird das Verfahren bei einer höherviskosen Flüssigkeit angewandt, die eine niedrigere Dicht als die niederviskosen 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 höherviskose 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 diesem Fall geht die niederviskose Flüssigkeit in die obere Schicht über und die höherviskose Flüssigkeit sinkt unter dem Einfluß der Schwerkraft in die untere Schicht.

Häufig ist es vorteilhaft, den Unterschied der spezifischen Gewichte der beiden Flüssigkeiten gemäß Anspruch 2 vor dem Trennen zu vergrößern. Wenn der Unterschied der spezifischen Gewichte 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 Absetzbehälter erleichtert. Von besonderer Wichtigkeit kann dies für Flüssigkeiten mit thixotropen Eigenschaften sein. Darüber hinaus kann die Anwesenheit eines Gasfilmes zwischen dem Leitkörper und der 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 fein verteilt ist. Auf diese Weise 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. j Ein niedrigeres spezifisches 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

ι» Bestandteile 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.

ι ϊ 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.

-'if 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 niedervis-

iii kosen 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 Ein-

r> tritt der Strömung in den Absetzbehälter zusetzt, ist der Einfluß der Viskositätserhöhung auf den Druckabfall in dem Zuführrohr vernachlässigbar. Für Wasser als niederviskose Flüssigkeit läßt sich eine geeignete Erhöhung der Viskosität durch Zusatz von

4(i Carboxymethylcellulose in einer Menge von 5 bis 25 mg/1 erreichen.

Der Zusatz einer Hilfssubstanz zur niederviskosen Flüssigkeit, wie z. B. der Zusatz einer Salzlösung zu Wasser, kann beim Transport großer Mengen höher-

-ii viskoser Flüssigkeiten, wie z. B. öl, mit Schwierigkeiten verbunden sein, da die zuzusetzende Substanz herangeschafft oder die sich ergebende Mischung beseitigt werden muß. In solchen Fällen ist es vorteilhaft, die niederviskosc Flüssigkeit oder mindestens den

)(> größten Teil derselben vor dem Ausströmenlassen des Gemisches 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 ei-

>^r> nem 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

ho Temperatur der mit dem Leitkörper in Berührung kommenden höherviskosen Flüssigkeit erhöht. Durch diese Temperaturerhöhung wird die Viskosität der höherviskosen Flüssigkeit erniedrigt und dadurch das Entlangfließen am Leitkörper erleichtert. Die Tem-

b^ri peratur läßt sich auf verschiedenste Weise erhöhen. Zum Beispiel kann der Leitkörper mittels Dampf oder mittels einer erhitzten Flüssigkeit bzw. mittels einer elektrischen Widerstandsheizung oder durch magne-

tische 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.

Wenn die höherviskose Flüssigkeit thixotrope Eigenschaften hat, läßt sich die Viskosität dadurch erniedrigen, daß man die Flüssigkeit während oder kurz nach dem Ausströmen in den Absetzbehälter in Vi- m brationen versetzt. Nach dieser Methode läßt sich ζ. Β. im Falle von öl mit hohem Paraffingehalt verfahren. Die in einem solchen öl sich ausbildende Paraffin-Verteiiung wird dann gestört und entsprechend die Viskosität erniedrigt. π

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens benutzt man eine Vorrichtung mit einem Absetzbehälter, der ein Zuführrohr für das Flüssigkeits-Gemisch und Ablaßrohre für die höherviskose und die niederviskose Flüssigkeit aufweist, wobei das Zu- 2» führrohr 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 Flüssigkeits- 2~> Gemisch immer in ungefähr vertikaler Richtung ausströmt. Der Leitkörper hat die geeigneten Abmessungen, wenn z. B. seine Länge, in Richtung seiner Mittellinie gemessen, und seine größte horizontale Ausdehnung zwei- bis fünfmal größer als der Durch- «1 messer des Zuführrohres sind. 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. r>

Der Leitkörper kann einen Kegel mit einem Winkel an der Spitze zwischen 45° und 120° umfassen, wobei die Mittellinie des Kegels mit der Mittellinie des Zuführrohres fluchtet und die Spitze des Kegels dem Zuführrohr zugewandt ist. Ein Kegel mit einem kleinen w 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 größer die Ausströmgeschwindigkeit des Gemisches ist, desto -n 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 um- in faßt, 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 Geschwin- e>n digkeitskomponente 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, weil z. 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 Querschnittsfläche 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.

Der Leiikörper bzw. der Rotationskörper kann auch mit Leisten 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 größer wird. Aufgrund der zunehmend größer werdenden zusammengefaßten Oberfläche erfährt die an dem Leitkörper entlang strömende höherviskose Flüssigkeit einen zunehmend größer 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 größer werdende Anzahl von Elementen 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 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.

Neben der Auslaßöffnung des Zuführrohres für das Flüssigkeits-Gemisch können ein oder mehrere Einlasse für Gas vorgesehen sein. Wenn der Leitkörper durch einen Rotationskörper gebildet ist, können die Gaseinlässe innerhalb des Leitkörpers angeordnet sein und an dessen Oberfläche münden. Wenn der Leitkörper aus mehreren Elementen zusammengesetzt ist, können einige dieser Elemente als Gaseinlässe benutzt werden.

Für den Zusatz einer Hilfs-Substanz kann eine Vorrichtung verwendet werden, bei der das Zuführ-

rohr 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 gleichmäßig 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 größer 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 Kammer 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 niederviskosen Flüssigkeiten aufweist. In beiden Räumen sollten die öffnungen gleichmäßig 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 zylindrische Rohre umfassen, weiche sich in Strömungsrichtung der Flüssigkeit erstrecken, so daß die Strömung so wenig wie möglich gestört ist. Der Vibrationserzeuger ist vorzugsweise außerhalb des Absetzbehälters angeordnet, wobei die Verbindung mit der mechanischen Einrichtung in einer Aussparung des Leitkörpers verläuft.

Die mechanische Einrichtung kann durch den Leitkörper oder einen Teil desselben 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.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen und einem Beispiel näher erläutert. Es zeigt

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

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

Fig. 3,4a,4b,5a,5b, 6a,6b, 7a, 7b jeweils Ausführungsformen von Leitkörpern im Schnitt in Längsbzw. Querrichtung,

Fig. 8 ein Zuführrohr mit sich erweiternder Aus

laßöffnung,

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

Fig. 10 ein mit zwei Kammern für die Zufuhr bzw. Abfuhr niederviskoser Flüssigkeiten versehenes Zufiihrrohr,

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

In Fig. 1 ist mit 1 ein Absetzbehälter für die Trennungeines Flüssigkeits-Gemisches 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 3 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 Zuführrohr 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 der Nähe der Auslaßöffnung 7 geht die niederviskose Flüssigkeit 10 als Ganzes und direkt in die obere Schicht 4 über.

In Fig. 2 ist mit 11 ein Absetzbehälter für die Trennung eines Flüssigkeits-Gemisches bezeichnet, dessen höherviskose Flüssigkeit die niedrigere Dichte hat. Das Gemisch 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 Auslaßseite des Zuführrohres ist ein Leitkörper 18 angeordnet, der die Gestalt eines Rotationskörpers hat, dessen Erzeugende relativ zur Mittellinie konvex ist. An der stromaufwärts gelegenen Seite schließt die Erzeugende einen sehr kleinen Winkel mit der Mittellinie und an der stromabwärts gelegenen Seite einen Winkel von ungefähr 90° mit der Mittellinie ein. Die höherviskose Flüssigkeit bildet auf der Oberfläche des Leitkörpers eine Schicht 19, welche in die obere Schicht 14 übergeht. Eine niederviskose Flüssigkeit 20 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 Verbindung mit der oberen Schicht 22 aus höherviskoser Flüssigkeit

In den Fig. 4 a 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.

In den F ig. 5aund5bistein Leitkörper dargestellt, der 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. 6 a und 6b umfaßt sich verjüngende Stäbe 29. In den Fig. 7a und 7b ist der Leitkörper aus koaxialen Zylindern 30 zusammengesetzt.

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

Ein Zuführrohr 35, vgl. Fig. 9, ist von einer Kammer 34 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 Zuführrohr. 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 Zuführrohr einfließen. Über 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. 11 a und 11 b 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 Rohres erstrecken und über einen Stab 50 mit dem Vibrationserzeuger 47 verbunden sind.

Beispiel

Rohöl 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 Öles betrug 0,99. 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 Öles im Absetzbehälter betrug ungefähr 60 see. Nach 200 vollständigen Umwälzungen konnte keine signifikante Dispersion beobachtet werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Trennung von zwei in einem Rohr strömenden, nicht miteinander mischbaren Flüssigkeiten unterschiedlicher Viskosität und unterschiedlichen spezifischen Gewichts, wobei die niederviskose Flüssigkeit als Film zwischen der höherviskosen Flüssigkeit und der Rohrwandung fließt, durch Ausströmenlassen der beiden Flüssigkeiten in einem Absetzbehälter, in dem die Flüssigkeiten aufgrund der Schwerkraft in eine obere und eine untere Schicht getrennt werden, dadurch gekennzeichnet, daß man die Flüssigkeiten aus dem Rohr

a) vertikal gegen die horizontale Grenzfläche der beiden Schichten im Absetzbehälter im Bereich der niederviskosen Flüssigkeitsschicht und

b) zur unterbrechungslosen Überführung der zylindrischen Grenzfläche der Flüssigkeiten im Rohr in die ausgedehnte horizontale Grenzfläche im Absetzbehälter gegen einen in beiden Flüssigkeitsschichten des Absetzbehälters vorgesehenen Leitkörper

ausströmen läßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Unterschied der spezifischen Gewichte der beiden Flüssigkeiten vor dem Trennen vergrößert.