DE2164477B2

DE2164477B2 - Vorrichtung zum trennen von dispersionen aus schwer oder nicht miteinander mischbaren fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2164477B2
Application number: DE19712164477
Authority: DE
Inventors: Otto Dipl.-Ing.; Hartmann Rainer Dipl.-Ing.; 6000 Frankfurt; Nicolay Johann 5021 Sinnersdorf Kunz
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1971-12-24
Filing date: 1971-12-24
Publication date: 1976-08-26
Also published as: BE793060A; FR2164881A1; US3914175A; DE2164477A1; NL7216950A; FR2164881B1; JPS4871777A; GB1399558A; JPS5623645B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trennen von Dispersionen aus schwer oder nicht miteinander mischbaren Flüssigkeiten, bestehend aus einem Trennbehälter mit Einbauten aus schichtweise übereinander angeordneten, gewellten oder zickzackförmigen Platten, deren Erhöhungen und Vertiefungen jeweils übereinander liegen und sich waagerecht in Richtung des Flüssigkeitsdurchsatzes erstrecken, und mit einer vor diesen Einbauten angeordneten Verteiler-Einrichtung mit gelochtem Blech.

Bei derartigen Vorrichtungen ist, um eine ausreichende Phasentrennung zu bewirken, eine gewisse Verweilzeit des Flüssigkeitsgemisches in den Abscheidern erforderlich, welche von der Dichte der beiden Phasen, von der Viskosität sowie von der Grenzflächenspannung und anderen Faktoren abhängt.

Zur Verminderung der zur Trennung des Flüssigkeitsgemisches erforderlichen Verweilzeit ist es bekannt, in tippende Absetzbehälter zum Trennen von Flüssigkeiten Einbauten aus Platten, mit gewelltem Profil anzuordnen, deren Wellenberge und Wellentäler in Slrömungsrichtung der Flüssigkeiten verlaufen und die derart übereinander gelagert sind, daß Wellenberg über Wellenberg und Wellental unter Wellental liegen, so daß die sich trennenden Flüssigkeitsanteile sich in den durch die Form der Bleche gebildeten Längsrinnen sammeln können, bevor sie in den nicht unterteilten Raum des Absetzbehälters gelangen. Die Einbauten können auch aus zickzackförmigen Blechen bestehen (DT-PS 8 55 990).

Es ist auch schon vorgeschlagen worden, in einen Abscheider vor dem Satz waagerechter Platten gleichfalls einen Satz sich senkrecht in Strömungsrich-

tung erstreckender Platten so anzuordnen, daß oberhalb der oberen waagerechten Platte ein freier Raum bis zu 30% der Innenhöhe des Abscheiders frei gelassen ist, wobei der freie Raum sich über etwa 10% der Innenhöhe des Abscheiders erstreckt (DT-PS 12 43 645).

Aus der DT-OS 16 42 823 ist ferner bekannt, innerhalb des Abscheiders ein Bett aus Fasern anzuordnen um das Koaleszieren der feinen Tröpfchen der ersten Flüssigkeit, insbesondere Öl, in Tröpfchen größerer Abmessungen zu begünstigen. Anschließend wird das Gemisch durch eine Vielzahl parallel und horizontal liegender Leitungen geführt. Am Austragsende der Kanäle sind geneigte Plattenausbildungen zum Sammeln und Führen der abgeschiedenen Tröpfchen angeordnet. Diese bekannte Vorrichtung enthält jedoch keine Verteilereinrichtung.

Die DT-OS 19 29 974 betrifft einen Schwerkraftabsetzbehälter zur Trennung von zwei Phasen von Dispersionen von miteinander nicht mischbaren Flüssigkeiten mit unterschiedlichen spezifischen Gewichten.

Diese Vorrichtung enthält einen Verteiler mit rechteckigem Querschnitt und ist zwischen einer Endwandung des Gehäuses und einer senkrechten perforierten Trennwandung, angeordnet. Eine besondere Packung oder Füllung ist jedoch nicht vorgesehen.

Die Vorrichtungen mit den bekannten Einbauten aus gewellten Platten bewirken zwar eine gute Trennung der Phasen, doch lassen sich pro m² Grundfläche des Trennbehälters nur relativ geringe Durchsätze erzielen. Diese Vorrichtungen sind hauptsächlich zur Trennung solcher Stoffgemische geeignet, in denen ein Bestandteil in wesentlich geringerer Konzentration als der andere vorliegt.

Es ist ferner bekannt, zur Verbesserung det Phasentrennung und zur Verbesserung der Durchsatz· leistung in den Phasenscheider eine Packung einzubau en. die den Phasenscheider ausfüllt, aber dessen freier Querschnitt nicht wesentlich vermindert, und au; scharfkantigen Körpern, z. B. Metalldrehspänen, be steht, die je cm² Oberfläche 10 bis 25 cm scharfe Kantet aufweisen und deren Dimension in einer Richtunj mindestens dreimal so groß ist, wie in den anderei Richtungen (DT-PS 14 42 444).

Bei dieser Art von Packungen mit scharfen Kantei treten jedoch Schwierigkeiten auf, wenn Flüssigkeitsge mische getrennt werden sollen, die Bestandteil enthalten, die zum Polymerisieren neigen. Das gebildet Polymerisat setzt sich an den scharfen Kanten um Spitzen der Packung fest und führt zu einer Verschlech terung der Abscheideleistung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese un andere Nachteile des Standes der Technik zu verme den. Mit der Erfindung soll es möglich sein, auc Dispersionen zu trennen, bei denen beide Phasen i

relativ hohen Anteilen vorliegen. Der Abscheider soll sich durch eine hohe Flächenbelastbarkeit auszeichnen und auch die Trennung solcher Flüssigkeitsgemische ermöglichen, die leicht polymerisierende Bestandteile enthalten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung, bestehend aus einem Trennbehälter mit Einbauten aus schichtweise übereinander angeordneten, gewellten oi'^r zickzackförmigen Platten, deren Erhöhungen und Vertiefungen jeweils übereinander liegen und sich waagerecht in Richtung des Flüssigkeitsdurchsatzes erstrecken und mit einer vor diesen Einbauten angeordneten Verteiler-Einrichtung mit gelochtem Blech, gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß in den Erhöhungen 7 und Vertiefungen 8 der plattenförmigen Einbauten 5, Auslässe 9 und 10 in Form von Schächten 12 oder Rohre 11 für die abgeschiedenen Phasen angebracht sind, wobei die Höhe 14 der Auslässe mindestens 25% des Abstandes 13 der einzelnen plattenförmigen Einbauten 5 beträgt und die Auslässe erst nach einem Abstand 16 von einem Drittel der Länge der plattenförmigen Einbauten 5 vom Eintritt der Flüssigkeiten in die plattenförmigen Einbauten 5 angeordnet sind und wobei die Auslässe 9 in den Erhöhungen 7 vor oder nach den Auslässen 10 in den Vertiefungen 8 angeordnet sind, und daß die Verteilereinrichtung 6 aus einer Packung oder Füllung besteht.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung, der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind am Ende der plattenförmigen Einbauten quer und geneigt zur Strömungsrichtung Bleche 17, 18 in der Weise eingebaut, daß vor den Auslässen 7 der leichten Phase jeweils das Blech 17 im unteren Teil des Behälters schräg nach oben, vor den Auslässen 8 der schwereren Phase jeweils das Blech 18 im oberen Teil des Behälters 35-schräg nach unten gerichtet ist.

Eine Weiterbildung der Erfindung liegt darin, daß der Gesamtquerschnitt der Auslässe 9 und 10 in den Erhöhungen von den untersten plattenförmigen Einbauten 5 bis zu den obersten plattenförmigen Einbauten und/oder in den Vertiefungen 8 von den obersten zu den untersten plattenförmigen Einbauten sich erweitert.

Die Erfindung ist schematisch und beispielsweise anhand der Zeichnungen und der Ausführungsbeispiele näher beschrieben: Es zeigt

Fig. 1 schematisch und im Schnitt eine Gesamtansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 2 einen Schnitt längs A '-A "durch Fig. 1.

Fig. 3 die erfindungsgemäßen Auslässe in den Erhöhungen und Vertiefungen, F i g. 4 eine spezielle Ausführung dieser Auslässe,

F i g. 5 eine Ausbildung der Auslässe in Rohrform,

F i g. 6 eine schachtartige Ausbildung der Auslässe,

Fig. 7 die Anordnung der Auslässe längs der Plattenlänge.

F i g. 8 eine weitere Ausgestaltung der Erfindung mit schräggestellten Blechen am Plattenende,

F i g. 9 ?inen Schnitt längs ß'-ö"durch F i g. 8,

Fig. 10 eine Ausbildung der Erfindung mit veränderlichem Querschnitt der Auslässe,

F i g. 11 eine spezielle Ausführung der Trennkammer 1 mit zylindrischer Grundfläche,
* F i g. 12 einen Schnitt längs C'-C'durch F i g. 11,

F i g. 13 einen Schnitt längs D'-D"durch F i g. 11.

Es bedeuten: 1 den Trennbehälter, 2 einen Einlaß für "das zu trennende Flüssigkeitsgemisch und 3 einen Auslaß aus der Trennkammer für die abgeschiedene leichtere Flüssigkeit. 4 einen Auslaß aus der Trennkam-

mer für abgeschiedene schwerere Flüssigkeit, 5 die schachtförmig übereinander angeordneten plattenförmigen Einbauten, 6 eine Flüssigkcits-Verteilereinrichtung, 7 Erhöhungen in den plattenförmigen Einbauten, 8 Vertiefungen in den plattenförmigen Einbauten, 9 Auslässe für die abgeschiedene leichtere Flüssigkeit in den Erhöhungen und 10 Auslässe für die abgeschiedene schwerere Flüssigkeit in den Vertiefungen in den plattenförmigen Einbauten. 11 bedeuten Auslässe in Form von Rohren und 12 Auslässe in Form von Schächten, 13 zeigt den Abstand der plattenförmigen Einbauten und 14 die Höhe der schacht- oder rohrförmigen Auslässe, 15 zeigt die Länge der Platten, 16 zeigt den Abstand der Auslässe vom Anfang der plattenförmigen Einbauten, 17 bedeutet ein Abschirmblech im unteren Teil des Trennbehälters I und 18 ein Abschirmblech im oberen Teil des Trennbehälters 1; 19 bedeutet die Neigung der p!attenfö/migen Einbauten zwischen den Erhöhungen und Vertiefungen, 20 den Abstand zwischen den Erhöhungen und Vertiefungen und 21 den Höhenunterschied zwischen Erhöhungen und Vertiefungen zweier benachbarter plattenförmiger Einbauten; 22 ein gelochtes Blech; 23 den ebenen Boden der Treunkarnmer, 24 den ebenen Deckel der Trennkammer, 25 den zylindrischen Mantel einer Trennkammer, 26 einen rechteckigen Kanal für die Zuführung des zu trennenden Flüssigkeitsgemisches, 27 Wehre vor den Auslassen 3 und 4 für die abgeschiedenen Flüssigkeiten.

Ausführungsbeispiel

Zur Trennung eines in einem nicht dargestellten Mischer dispergierten Testgemisches, bestehend aus 40 Vol.% mit Kohlenwasserstoffen gesättigten Lösungsmittels mit einem spezifischen Gewicht von 0,996 kg/dm³ (N-Methylpyrrolidon mit 11 Gewichtsteilen Wasser) und 60 Vol.% eines Gemisches aus Toluol und nichtaromatischen Kohlenwasserstoffen mit einem spezifischen Gewicht von 0,811 kg/dm³ wird folgende Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung benutzt (s. F i g. 11,12 und 13).

Der Trennbehäher 1 ist als zylindrischer Behälter mit einem waagerechten ebenen Boden 23, einem Deckel 24 und dem zylindrischen Mantel 25 ausgeführt, sein Innen-Durchmesser beträgt 200 cm, die Höhe 80 cm.

Zur Verbesserung der Trennwirkung sind im Innern des Trennbehällers 7 Lagen plattenförmiger Einbauteil 5 im Abstand 13 von je 75 mm angebracht. Der Neigungswinkel 19 der Platten betrag' \W, der Abstanc 20 zwischen den Erhöhungen 7 und Vertiefungen £ 49 cm, die Höhe 14 der Auslässe 9 und 10 je 37 mm.

Der Abstand 16 der Auslässe 9 und 10 vom Eintriti des Flüssigkeitsgemisches in die plattenförmigen Ein bauten beträgt 70 cm, die Gesamtlänge der Einbauter 140 cm.

Vor den Platten ist eine Verteilereinrichtung 6 bestehend aus einer 10 cm dicken Füllung unregelmäßi ger, metallischer Drehspäne und aus einem gelochter B'ech 22 (mit Bohrungen von 15 mm Durchmesser in Abstand von 30 mm) direkt vor den plattenförmiger Einbauten angeordnet.

Das zu trennende Flüssigkeitsgemisch wird durch der Einlaß 2 und den rechteckigen Kanal 26 zu de Flüssigkeitsverteilereinrichtung 6 geleitet und ström nacheinander durch die metallischen Drehspäne und da gelochte Blech 22 über die plattenförmigen Einbauten 5 wo die Trennung des Flüssigkeitsgemisches bewirk wird, den Auslassen 3 für die abgeschiedene leichten

Flüssigkeit und 4 für die abgeschiedene schwerere Flüssigkeit zu, wo die abgetrennten reinen Flüssigkeiten aus dem Trennbehälter abgezogen werden.

Mit vorstehend beschriebener Anordnung konnte eine Durchsätzleistung des Trennbehälters, ausgedrückt als m³ Fjüssigkeitsdurchsatz pro Stunde, bezogen auf die gesamte Grundfläche (in m²) des trennbehälters, von 26,7 m³/h · m² erreicht erreicht werden.

Bei erfindungsgemäßer Anordnung von Abschirmblechen i7 im unteren Teil des Trennbehälters vor den Erhöhungen 7 der plattenförmigen Einbauten 5 und von Abschirmblechen 18 im oberen Teil des Trennbehälters vor den Vertiefungen 8 in den plattenförmigen Einbauten (Fig.8 und 9), wobei die Abschirmbleche in der Mitte des Trennbehälters von den plattenförmigen Einbauten einen Abstand von 10 cm hatten und an ihren unteren bzw. oberen Enden direkt an die plattenförmigen Einbauten angrenzten, konnte der Durchsatz bis zu einer Belastung von 28,2 m³/h - m² gesteigert werden.

Ohne die plattenförmigen Einbauten, jedoch mit der

Verteilereinrichtung 6, konnte nur eine Belastung von il m³/h ■ m² erzielt werden.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß es mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gelingt, Dispersionen von schwer oder nicht miteinander mischbaren Flüssigkeiten zuverlässig zu trennen. Dies gelingt auch dann, wenn beide zu trennenden Phasen in etwa den gleichen Anteilen vorliegen. Die Abscheideleistuhg ist gegenüber den

ίο bekannten Vorrichtungen dieser Art entscheidend verbessert. Insbesondere ist der Durchsatz an zu trennendem Gut pro m² Grundfläche wesentlich erhöht, so daß die erfindungsgemäße Vorrichtung sehr wirtschaftlich arbeitet.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der vorgeschlagenen Vorrichtung zum Trennen von schwer oder nicht miteinander mischbaren Flüssigkeiten besteht darin, daß auch Flüssigkeitsgemische getrennt werden könntn, die leicht polymerisierende oder zur Polymerisation neigende Bestandteile enthalten.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Trennen von Dispersionen aus schwer oder nicht miteinander mischbaren Flüssigkeiten, bestehend aus einem Trennbehälter mit Einbauten aus schichtweise übereinander angeordneten, gewellten oder' zickzackförmigen Platten, deren Erhöhungen und Vertiefungen jeweils übereinander liegen und sich waagerecht in Richtung des Flüssigkeitsdurchsatzes erstrecken und mit einer vor diesen Einbauten angeordneten Verteiler-Einrichtung mit gelochtem Blech, dadurch gekennzeichnet, daß in den Erhöhungen (7) und Vertiefungen (8) der plattenförmigen Einbauten (5) Auslässe (9 und 10) in Form von Schächten (12) oder Rohre (11) für die abgeschiedenen Phasen angebracht sind, wobei die Höhe (14) der Auslässe mind. 25% des Abstandes (13) der einzelnen plattenförmigen Einbauten (5) beträgt und die Auslässe erst nach einem Abstand (16) von einem Drittel der Länge der plattenförmigen Einbauten (5) vom Eintritt der Flüssigkeiten in die plattenförmigen Einbauten (5) angeordnet sind und wobei die Auslässe (9) in den Erhöhungen (7) vor oder nach den Auslassen (10) in den Vertiefungen (8) angeordnet sind, und daß die Verteilereinrichtung (6) aus einer Packung oder Füllung besteht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende der plattenförmigen Einbauten quer und geneigt zur Strömsingsriehtung Bleche (17, 18) in der Weise eingebaut sind, daß vor den Auslassen (7) der leichten Phase jeweils das Blech (17) im unteren Teil des Behälters schräg nach oben, vor den Auslassen (8) der schwereren Phase jeweils das Blech (18) im oberen Teil des Behälters schräg nach unten gerichtet ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtquerschnitt der Auslässe (9 und 10) in den Erhöhungen von den untersten plattenförmigen Einbauten (5) bis zu den obersten plattenförmigen Einbauten und/ oder in den Vertiefungen (8) von den obersten zu den untersten plattenförmigen Einbauten sich erweitert.