DE202016105701U1 - phase separator - Google Patents
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Abstract
Phasenscheider zur Trennung von nicht mischbaren Flüssigkeiten, umfassend einen Zulauf (10) für die Zuführung der Flüssigkeiten sowie dem Zulauf (10) in einer Ausströmrichtung (A) nachgeordnete erste und zweite Abläufe (12, 13) für die zu trennenden Flüssigkeiten, die mittels Ventilen (3, 5) wechselweise öffen- und schließbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbindungsabschnitt (11) zwischen dem ersten Ablauf (12) und dem Zulauf (10) vorgesehen ist, über den diese miteinander kommunizieren und der Verbindungsabschnitt (11) eine den zweiten Ablauf (13) bildende Abzweigöffnung (110) aufweist und der Verbindungsabschnitt mit einem Phasensensor (2) zur Detektion der Phasengrenze der nicht mischbaren Flüssigkeiten ausgerüstet ist, dessen Schaltschwelle am in Ausströmrichtung betrachtet hinteren Scheitelpunkt (111) der Abzweigöffnung (110) positioniert ist, wobei der Phasensensor (2) so ausgestaltet ist, dass beim Auslösen der Schaltschwelle das Ventil (3) im ersten Ablauf (12) schließbar ist.Phase separator for the separation of immiscible liquids, comprising an inlet (10) for the supply of liquids and the inlet (10) in a discharge direction (A) downstream first and second processes (12, 13) for the liquids to be separated by means of valves (3, 5) are alternately openable and closable, characterized in that a connecting portion (11) between the first outlet (12) and the inlet (10) is provided, via which they communicate with each other and the connecting portion (11) a second branch (13) forming the branch opening (110) and the connecting portion is equipped with a phase sensor (2) for detecting the phase boundary of the immiscible liquids whose switching threshold is positioned at the downstream vertex (111) of the branch opening (110) viewed in the outflow direction, wherein the phase sensor (2) is designed so that when triggering the switching threshold, the valve (3) in the first A blue (12) is closable.
Description
Die Erfindung betrifft einen Phasenscheider zur Trennung von nicht mischbaren Flüssigkeiten, wie zum Beispiel zur Abtrennung von Wasser aus Rohölen im Rahmen der Erdölanalytik.The invention relates to a phase separator for the separation of immiscible liquids, such as for the separation of water from crude oils in the context of petroleum analysis.
Bei der Qualitätskontrolle von Rohölchargen muss der vorhandene Wassergehalt entfernt werden, wozu üblicherweise die zu prüfende Rohölcharge im Rahmen eines Destillationsprozesses erhitzt wird und die entstehenden Dämpfe an einem gekühlten Kondensator abgekühlt und das Kondensat in einem Behältnis aufgefangen werden. In dem Kondensat setzt sich das Wasser aufgrund seiner hohen Dichte unterhalb der übrigen flüssigen Fraktionen ab. Über einen bodenseitigen Auslauf des Behältnisses kann zunächst das Wasser getrennt abgeführt werden. Nachdem das Wasser aus dem Behältnis abgeführt worden ist, kann ein weiterer Auslauf geöffnet werden und die weiteren Fraktionen auf diese Weise in die zu prüfende Rohölcharge zurückgeführt werden, um anschließend die gewünschten Qualitätskontrollen durchzuführen, die nun ohne Beeinträchtigung durch den entfernten Wassergehalt erfolgen können. Das Öffnen und Schließen der verwendeten Ausläufe für das Wasser und die weiteren Chargen erfolgt üblicherweise von Hand unter Sichtkontrolle einer Bedienperson und ist insoweit aufwendig sowie anfällig für Fehler. Ein zu frühes Schließen des Wasserauslaufs führt einen Restgehalt an Wasser zurück in die zu prüfende Rohölcharge, wohingegen ein zu spätes Schließen des Wasserauslaufs Teilmengen der sonstigen Fraktionen über den Wasserablauf unwiederbringlich verliert, was in beiden Fällen zu Verfälschungen des Messergebnisses an der Rohölcharge führt.In the quality control of crude oil batches, the existing water content must be removed, which is usually heated in a distillation process, the crude batch to be tested and cooled the resulting vapors on a cooled condenser and the condensate are collected in a container. In the condensate, the water settles below the remaining liquid fractions due to its high density. About a bottom-side outlet of the container, the water can first be removed separately. After the water has been discharged from the container, another outlet can be opened and the other fractions are returned in this way in the crude batch to be tested, to then perform the desired quality controls, which can now be done without being affected by the removed water content. The opening and closing of the outlets used for the water and the other batches is usually carried out by hand under visual control of an operator and is so expensive and prone to errors. Too early closing of the water outlet leads a residual content of water back into the crude oil batch to be tested, whereas a too late closing of the water outlet loses portions of the other fractions irretrievably on the water flow, which leads in both cases to falsifications of the measurement result of the crude charge.
Aufgabe der Erfindung ist daher, einen Phasenscheider der eingangs genannten Art vorzuschlagen, der bei einfachem Aufbau eine automatisierte und hochgenaue Phasentrennung durchführt, sodass beispielsweise ein Wassergehalt aus einer kondensierten Rohölcharge mit höchster Genauigkeit automatisch abgeführt werden kann.The object of the invention is therefore to propose a phase separator of the type mentioned, which performs an automated and highly accurate phase separation with a simple structure, so that, for example, a water content from a condensed crude charge with the highest accuracy can be automatically dissipated.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß die Ausgestaltung eines Phasenscheiders gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen.To achieve the object, the embodiment of a phase shifter according to the features of claim 1 is proposed according to the invention.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.Advantageous embodiments and modifications of the invention are the subject of the dependent claims.
Der erfindungsgemäße Phasenscheider zeichnet sich dadurch aus, dass ein Verbindungsabschnitt zwischen dem ersten Ablauf und dem Zulauf vorgesehen ist, über den diese miteinander kommunizieren und dieser Verbindungsabschnitt eine den zweiten Ablauf bildende Abzweigöffnung aufweist. Der Verbindungsabschnitt ist mit einem Phasensensor zur Detektion der Phasengrenze der nicht mischbaren Flüssigkeiten ausgerüstet, wobei dessen Schaltschwelle am in Ausströmrichtung betrachtet hinteren Scheitelpunkt der Abzweigöffnung positioniert ist. Weiterhin ist der Phasensensor so ausgestaltet, dass beim Auslösen der Schaltschwelle das Ventil im ersten Ablauf schließbar ist.The phase separator according to the invention is characterized in that a connection section between the first outlet and the inlet is provided, via which these communicate with one another and this connection section has a branch opening forming the second outlet. The connecting section is equipped with a phase sensor for detecting the phase boundary of the immiscible liquids, wherein its switching threshold is positioned at the rear vertex of the branch opening viewed in the outflow direction. Furthermore, the phase sensor is designed such that when the switching threshold is triggered, the valve can be closed in the first sequence.
Durch diese Ausgestaltung ermöglicht der erfindungsgemäße Phasenscheider eine vollautomatische und hochgenaue Trennung von nicht mischbaren Flüssigkeiten an deren Phasengrenze.With this configuration, the phase separator according to the invention enables a fully automatic and highly accurate separation of immiscible liquids at their phase boundary.
Dazu wird zunächst der erste Ablauf geöffnet, sodass die zu trennende Flüssigkeit über den Zulauf in Ausströmrichtung in den Verbindungsabschnitt und von dort in den ersten Ablauf übertritt. Da es sich um nicht mischbaren Flüssigkeiten handelt, wird insoweit bei Anschluss des Zulaufs an einen Behälter zunächst die sich benachbart zu der Auslauföffnung des Behälters absetzende Flüssigkeit über den ersten Ablauf abfließen. Hierbei kann es sich beispielsweise um die eingangs erwähnte Wasserfraktion eines Rohöldestillats handeln, welches sich nach Kondensierung in einem auffangen Behälter zu unterst absetzt.For this purpose, first the first sequence is opened so that the liquid to be separated over the inlet in the outflow direction into the connecting portion and from there into the first sequence. Since these are immiscible liquids, so far as the inlet to a container is connected, the liquid settling adjacent to the outlet opening of the container will first of all flow away via the first outlet. This may be, for example, the initially mentioned water fraction of a crude oil distillate, which settles to the bottom after condensation in a collecting container.
Wenn diese Fraktion, beispielsweise Wasserfraktion, vollständig aus dem Behälter ab geflossen ist, folgt aufgrund der fehlenden Mischbarkeit an einer scharfen Phasengrenze die weitere und von der Wasserfraktion zu trennende nächste Fraktion nach.If this fraction, for example, water fraction, has flowed completely out of the container, the further fraction to be separated from the water fraction follows, due to the lack of miscibility at a sharp phase boundary.
Sobald der mit seiner Schaltschwelle im Bereich des in Ausströmrichtung betrachtet hinteren Scheitelpunkts der Abzweigöffnung positionierte Phasensensor diese Phasengrenze beim Durchlauf durch den Verbindungsabschnitt registriert, gibt der Phasensensor ein entsprechendes Meßsignal an eine Steuerungseinrichtung ab, die unmittelbar den schlagartigen Verschluss des ersten Ablaufs durch Schließen des zugeordneten Ventils bewirkt. Dies hat zur Folge, dass die Phasengrenze exakt auf Höhe des in Ausströmrichtung betrachtet hinteren Scheitelpunkts der Abzweigöffnung zum Liegen kommt, sodass vor dem Austrittsquerschnitt der Abzweigöffnung ausschließlich die der Phasengrenze nachfolgende nächste Fraktion ansteht.As soon as the phase sensor positioned with its switching threshold in the region of the rear vertex of the branch opening considered in the outflow direction registers this phase boundary as it passes through the connecting section, the phase sensor sends a corresponding measuring signal to a control device which directly closes the abrupt closure of the first sequence by closing the associated valve causes. As a result, the phase boundary comes to lie exactly at the level of the rear vertex of the branch opening considered in the outflow direction, so that only the next fraction following the phase boundary is present in front of the outlet cross section of the branch opening.
Nun kann das dem zweiten Ablauf zugeordnete Ventil geöffnet werden, sodass die nachströmenden weiteren Fraktionen oberhalb der Phasengrenze aus dem Verbindungsabschnitt in den zweiten Ablauf abgeführt werden, von wo sie beispielsweise zurück in eine zu prüfende Charge geleitet werden können, ohne dass die zuvor abgetrennte Fraktion, beispielsweise Wasser in den zweiten Ablauf gelangen kann.Now, the valve associated with the second outlet can be opened, so that the inflowing further fractions above the phase boundary are removed from the connecting section into the second outlet, from where they can be passed back into a batch to be tested, for example, without the previously separated fraction, For example, water can enter the second drain.
Nachdem auf diese Weise die gesamten verbliebenen Fraktionen über den zweiten Ablauf abgeführt worden sind, kann das zugehörige Ventil erneut geschlossen werden und das dem ersten Ablauf zugeordnete Ventil nochmals geöffnet werden. Daraufhin kann das zwischen diesem Ventil und dem hinteren Scheitelpunkt der Abzweigöffnung verbliebene Restvolumen an abzutrennender Flüssigkeit noch aus dem erfindungsgemäßen Phasenscheider über den ersten Ablauf abgeführt werden, sodass eine vollständige Phasentrennung durchgeführt wird. After the entire remaining fractions have been discharged via the second sequence in this way, the associated valve can be closed again and the valve associated with the first sequence can be opened again. Thereupon, the remaining volume of liquid to be separated remaining between this valve and the rear vertex of the branch opening can still be removed from the phase separator according to the invention via the first outlet, so that a complete phase separation is carried out.
Anschließend ist der erfindungsgemäße Phasenscheider für die nächste Phasentrennung bereit.Subsequently, the phase separator according to the invention for the next phase separation is ready.
Nach einem Vorschlag der Erfindung erstreckt sich der Verbindungsabschnitt im Wesentlichen vertikal und die Abzweigöffnung führt im Wesentlichen rechtwinklig aus dem Verbindungsabschnitt heraus, wodurch Toträume vermieden werden und der erfindungsgemäße Phasenscheider beispielsweise unterhalb eines Behälters angeordnet werden kann, um die Entleerung desselben und die Durchleitung der Flüssigkeiten unter Schwerkrafteinfluss durchzuführen. Der in Ausströmrichtung betrachtet hintere Scheitelpunkt der Abzweigöffnung bildet in diesem Fall zugleich den unteren Scheitelpunkt der Abzweigöffnung.According to one proposal of the invention, the connecting portion extends substantially vertically and the branch opening leads out substantially substantially from the connecting portion, whereby dead spaces are avoided and the phase separator according to the invention can be arranged, for example, below a container to the emptying of the same and the passage of the liquids below To influence gravity. The apex of the branch opening, viewed in the outflow direction, in this case also forms the lower vertex of the branch opening.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass der Zulauf, der Verbindungsabschnitt und der erste Ablauf einander geradlinig in Ausströmrichtung fortsetzen und der zweite Ablauf rechtwinklig an die Abzweigöffnung anschließt.Furthermore, it is proposed that the inlet, the connecting section and the first outlet continue in a straight line in the outflow direction and the second outlet connects at right angles to the branch opening.
Das Ventil des zweiten Ablaufs ist bevorzugt im Bereich der Abzweigöffnung angeordnet, um unerwünschten Flüssigkeitsansammlungen der über den ersten Ablauf ausgeleiteten Fraktion vorzubeugen.The valve of the second drain is preferably arranged in the region of the branch opening, in order to prevent undesired accumulations of liquid of the fraction discharged via the first outlet.
Der Phasensensor unterliegt keinen generellen Beschränkungen, solange er in der Lage ist, die Phasengrenze zwischen aufeinanderfolgenden Flüssigkeitsfraktionen exakt und in kürzester Zeit zu detektieren. Nach einem Vorschlag der Erfindung ist der Phasensensor jedoch als kapazitiver Sensor ausgebildet und der Verbindungsabschnitt ist zumindest bereichsweise, nämlich in dem Bereich, in dem der Phasensensor angeordnet ist, aus einem für die Funktion des Phasensensors geeigneten Material hergestellt. Insbesondere kann der Phasenscheider aus miteinander verbundenen oder integral aneinander angeformten Rohrabschnitten aus Glas oder einem geeigneten Kunststoff hergestellt sein, welches elektrisch nicht leitfähig ist, um die Funktion des kapazitiven Sensors zu ermöglichen.The phase sensor is not subject to any general limitations as long as it is capable of accurately detecting the phase boundary between successive liquid fractions in a short time. According to a proposal of the invention, however, the phase sensor is designed as a capacitive sensor and the connecting portion is made at least in regions, namely in the region in which the phase sensor is arranged, from a suitable material for the function of the phase sensor. In particular, the phase separator of interconnected or integrally molded together pipe sections can be made of glass or a suitable plastic, which is not electrically conductive to allow the function of the capacitive sensor.
Weitere Ausgestaltungen und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Die einzige Figur zeigt dabei in der Seitenansicht einen Phasenscheider
Dazu weist der Phasenscheider
Darüber hinaus weist der Verbindungsabschnitt
Der erste und zweite Ablauf
Weiterhin erkennt man innerhalb des zweiten Ablaufs
Die Öffnung bzw. der Verschluss der ersten und zweiten Abläufe
Der Einlauf
Darüber hinaus ist der Abzweigöffnung
Zur Trennung einer unterhalb weiterer Fraktionen abgesetzten ersten Fraktion, beispielsweise Wasser wird das Ventil
Sobald diese Phase bzw. erste Fraktion vollständig aus dem Behälter abgelaufen ist, folgt die nächste Fraktion unter Einschluss einer scharf begrenzten Phasengrenze dem ablaufenden Ende der ersten Fraktion nach und wird von dem die Phasengrenze detektierenden Phasensensor
Aufgrund der zuvor erläuterten Positionierung der Schaltschwelle des Phasensensors
Nun kann das Ventil
Insoweit gestattet der vorangehend erläuterte Phasenscheider
Es versteht sich, dass der vorangehend erläuterte Phasenscheider
Claims (5)
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DE202016105701U1 true DE202016105701U1 (en) | 2016-11-09 |
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DE202016105701.9U Active DE202016105701U1 (en) | 2016-10-12 | 2016-10-12 | phase separator |
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DE (1) | DE202016105701U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018037132A1 (en) * | 2016-08-26 | 2018-03-01 | FAUDI Aviation GmbH | Separating device for fluid-collecting sumps, in particular of filter or water separators, and fluid container devices comprising such a separating device |
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2016
- 2016-10-12 DE DE202016105701.9U patent/DE202016105701U1/en active Active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2018037132A1 (en) * | 2016-08-26 | 2018-03-01 | FAUDI Aviation GmbH | Separating device for fluid-collecting sumps, in particular of filter or water separators, and fluid container devices comprising such a separating device |
US11273392B2 (en) | 2016-08-26 | 2022-03-15 | FAUDI Aviation GmbH | Separating device for fluid-collecting sumps and fluid container devices comprising such a separating device |
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