DE2164477C3

DE2164477C3 - Vorrichtung zum Trennen von Dispersionen aus schwer oder nicht miteinander mischbaren Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE2164477C3
Application number: DE19712164477
Authority: DE
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Filing date: 1971-12-24
Publication date: 1977-04-14

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung /um Trennen von Dispersionen aus schwer oder nicht miteinander mischbaren Flüssigkeiten, bestehend aus einem Trennbehälter mit Einbauten aus schichtweise übereinander angeordneten, gcwelllen 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 Phasenlrennung zu bewirken, eine gewisse Verwcilzeit des Flüssigkeitsgcmischcs 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 liegende Absetzbehälter /um Trennen von Flüssigkeiten Einbauten aus Platten mit gewelltem Profil mi/uordncn. deren Wellenberge und Welleniiller in Stromungsrichtung der Flüssigkeiten verlaufen und die derart übereinander gelagert sind, daß Wellenberg über Wellenberg und Wellental unter Wellental liegen, so daß die sich !rennenden Flüssigkeitsantcilc sieh in den durch die Form der Bleche gebildeten Uingsrinnen sammeln können, bevor sie in den nicht unterteilten Raum des Abselzbehällcrs 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 Salz waagerechter Platten gleichfalls einen Salz sich senkrecht in Slrömungsriehlung 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 Koalesziercn 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 Austrugsenue 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 der Phasenlrennung und zur Verbesserung der Durchsatzleistung in den Phasenscheider eine Packung einzubauen, die den Phasenscheider ausfüllt, aber dessen freien Querschnitt nicht wesentlich vermindert, und aus scharfkantigen Körpern, z. B. Metaildiehspänen, besteht, die je cm² Oberfläche iO bis 25 cm scharfe Kanten aufweisen und deren Dimension in einer Richtung mindestens dreimal so groß ist, wie in den anderen Richtungen (DT-PS 14 42 444).

Bei dieser Art von Packungen mit scharfen Kanten treten jedoch Schwierigkeiten auf, wenn Flüssigkeitsgemische getrennt werden sollen, die Bestandteile enthalten, die zum Polymerisieren neigen. Das gebildete Polymerisat setzt sich an den scharfen Kanten und Spitzen der Packung fest und führt zu einer Verschlechterung der Abscheideleistung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese und andere Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden. Mit der Erfindung so!! es möglich sein, auch Dispersionen zu trennen, bei denen beide Phasen in

relativ hohen Anieilcn vorficjyryn. IXt Abschcitlcr soll fiich durch uinc hohe Fliiehenbelaslbnrkeii auszeichnen und auch die Trennung solcher Fliissigkeitsgcniisehe ermöglichen, die leicht polynunsierendc Bestandteile ent halten.

Diese Aufgabe wird crfindungsgemäß durch eine Vorrichtung, bestehend aus einem Trcnnbchiilicr mit Einbauten aus schichtweise übereinander angeordneten, gewellten oder /iekzackförmigen Platten, deren Erhöhungen und Verliefungen jeweils übereinander liegen und sich waagerecht in Richtung des Flüssigkeilsdurchsatzes erstrecken und mit einer vor diesen Einbauten angeordneten Verteilcr-Einrichlung mit gelochtem Blech, gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist. daß in den Erhöhungen 7 und Vertiefungen 8 der plattenförmigen Einbauten 5, Auslässe 9 und IO in Form von Schachten 12 oder Rohre 11 für die abgeschiedenen Phasen angebracht sind, wobei die Höhe 14 der Auslässe mindestens 25% des Abstandes 13 der ein/einen 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 (0 in den Vertiefungen 8 angeordnet sind, und daß die Verteilereinrichtung 6 aus einer Packung oder Füllung besteht.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der crfindungsgemaßen Vorrichtung sind am Ende der plattenförmigen Einbauten quer und geneigt zur Strömungsrichtung Bleche 17, 18 in der Weise eingebaut, 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 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 schematise!) und beispielsweise anhand der Zeichnungen und der Ausführungsbcispielc näher beschrieben: Es zeigt

Fig. I schematisch und im Schnitt eine Gesamtansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

F i g. 2 einen Schnitt längs A 'A "durch F i g. I.

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 Rohrl'orm.

F i g. 6 eine schachtartige Ausbildung der Auslässe,

Fig.7 die Anordnung der Auslässe längs der Plattenlänge.

Fig.8 eine weitere Ausgestaltung der Erfindung mit schräggestelltcn Blechen am Plattenende.

F i g. 9 einen Schnitt längs ß'-If'durch F i g. 8,

F ί g. 10 eine Ausbildung der Erfindung mit veränderlichem Querschnitt der Auslässe,

Fi g. 11 eine spezielle Ausführung der Trennkammer 1 mit zylindrischer Grundfläche,

F i g. !2 einen Schnitt längs C'-C'"durch F i g. 11,

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

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 deiTrennkammei¹ fur abgeschiedene schwerere Fliissigkeii. 5 die schien 1 fünnig übereinander angeordneten plaucnlörmi· gen Einbauten, 6 eine Flüssigkcits-Verteilereinrichtung. 7 Erhöhungen in den plattenförmigen Einbauten, 8 Vertiefungen in den plattenförmigen Einbauten, 9 Auslässe für die abgeschiedene leichtere FKissigkeii in den Erhöhungen und 10 Auslässe für die abgeschiedene schwerere Flüssigkeit in den Vertiefungen in den plattenförmigen Einbauten, Il bedeuten Auslasse 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 l'liillen. 16 zeigt den Abstand der Auslässe vom Anfang der plattenförmigen Einbauten, 17 bedeutet ein Abschirmblech im unteren Teil des Trennbchälters I und 13 ein Abschirmblcch im oberen Teil desTrennbehälters 1: 19 bedeutet die Neigung der plattenförmigen 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 Trennkammer. 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 Auslässen 3 und 4 für die abgeschiedenen Flüssigkeiten.

Ausführungsbeispiel

Zur Trennung eines in einem nicht dargestellten Mischer dispergierten Tesigemisches. bestehend aus 40 Vol.% mit Kohlenwasserstoffen gesättigten Lösungsmittels mit einem spezifischen Gewicht von 0,996 kg/dm'(N-Methylpyrrolidon mit Il Gewichtsteilen Wasser) und 60 Vol.% eines Gemisches aus Toluol und nichtaromatischen Kohlenwasserstoffen mit einem spezifischen Gewicht von 0,811 kg/dm' wird folgende Ausgestaltung Acr erfindungsgemäßen Vorrichtung benutzt (s. F i g. 11,12 und I3).

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

Zur Verbesserung der Trennwirkung sind im Innern des Trennbehälters 7 Lagen plattenförmiger Einbauten 5 im Abstand 13 von je 75ITIm angebracht. Der Neigungswinkel 19 der Platten beträgt IG .der Abstand 20 zwischen den Erhöhungen 7 und Vertiefungen 8 49 cm, die Höhe 14 der Auslässe 9 und 10 je 37 mm.

Der Abstand 16 der Auslässe 9 und 10 vom Eintritt des Flüssigkeitsgemisches in die plattenförmigen Einbauten beträgt 70 cm. die Gesamtlänge der Einbauten 140 cm.

Vor den Platten ist eine Verteilereinrichtung 6, bestehend aus einer 10 cm dicken Füllung unregelmäßiger, metallischer Drehspäne und aus einem gelochten Blech 22 (mit Bohrungen von 15 mm Durchmesser im Abstand von 30 mm) direkt vor den plattenförmigen Einbauten angeordnet.

Das zu trennende Flüssigkeilsgcmisch wird durch den Einlaß 2 und den rechteckigen Kanal 26 zu der Flüssigkeitsvcrteilereinrichtung 6 geleilet und strömt nacheinander durch die metallischen Drehspäne und das gelochte Blech 22 über die plattenförmigen Einbauten 5. wo die Trennung des Flüssigkeilsgemisches bewirkt wird, den Auslässen 3 für die abgeschiedene leichtere

Flüssigkeit und 4 für die iibgesehiedene schwerere Flüssigkeit zu. wo die abgetrennten reinen Flüssigkeiten aus dem Treniibchiilter abgezogen werden.

Mit vorstehend beschriebener Anordnung konnte eine Durchsiit/.lcisiung dcsTrennbchiilters. ausgedruckt ills m^J Flüssigkeilsdurchsalz pro Stunde, bezogen auf die gesamte Grundfläche (in m²) des Trennbehiillers. von 26.7 inVh ■ unerreicht erreicht werden.

Bei erfindungsgemäßer Anordnung von Abschirniblechen 17 im unleren Teil des Trennbehiillers vor den Erhöhungen 7 der plattenförmigen umbauten 5 und von Abschirmblechen 18 im oberen Teil des Trennbehiillers vor den Verliefungen 8 in den plattenförmigen Einbauten (Fig.8 und 9), wobei die Abschirmblcche in der MiUe des Trennbehälters von den plattenförmigen Einbauten einen Abstand von IO cm halten und an ihren unteren bzw. oberen Enden direkt an die plattenförmigen Einbauten angrenzten, konnte der Durchsalz bis zu einer Belastung von 28.2 mVh · m-' gesteigert werden.

Ohne die plattenförmigen Einbauten, jedoch mit der Verteilereinrichtung f>. konnte nur eine Belastung von il m'/h ■ m- erzielt werden.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dall es mil der eiTindungsgemäßen Vorrichtung gelingt, Dispersionen von schwer oder nicht miteinander mischbaren Flüssigkeiten zuverlässig /u nennen. Dies {.'Hingt auch dann, wenn beide zu trennenden Phasen in elwa den gleichen Anteilen vorliegen. Die Abschcideleistung ist gegenüber den

ίο bekannten Vorrichtungen dieser Art entscheidend verbessert. Insbesondere ist der Durchsatz an zu !rennendem Gut pro m^z Grundfläche wesentlich erhöhl, so dali die erfindungsgemäüe Vorrichtung sehr wirtschafilich arbeitet.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der vorgeschlagenen Vorrichtung zum Trennen von schwer oder nicht miteinander mischbaren Flüssigkeiten besteht darin, daß auch Fliissigkeitsgemische gel rennt werden können, die leicht polymerisicrende oder zur l'olymerisalion neigende Bestandteile enthalten.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Pniciiliinspruchc:

I. Vorrichtung zum Trennen von Dispersionen mis schwer oder nicht miteinander mischbiiron Flüssigkeiten, bestehend aus einem Tronnbehiiller mit Einbauten aus schichtweise libereinanclcr angeord· . ncien, gcwelllen oder ziekzackförmigen Platten, deren Erhöhungen und Vertiefungen jeweils übereinander liegen und sich waagerecht in Richtung des Flüssigkeilsdurchsalzes erstrecken und mit einer vor diesen Einbauten angeordneten Verteiler-Einrichtung mit gelochtem Blech, dadurch gekennzeichnet, daß in den Erhöhungen (7) und Verliefungen (8) der plattenförmigen Einbauten (5) Auslasse (9 und JO) in Form von Schlichten (12) oder Rohre (K) für die abgeschiedenen Phasen angebracht sind, wobei die Höhe (14) der Ausliis.sc mind. 25% des Abstandes (13) der einzelnen plattenförmigen Einbauten (5) beträgt und die Auslasse 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 άκ Verteilereinrichtung (6) aus einer Packung oder Füllung besteht.
2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende der plattenförmigen Einbauten quer und geneigt zur Strömungsrichtung 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 I 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.

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