DE2164478C3 - Vorrichtung zur Beschleunigung der Trennung einer Emulsion - Google Patents
Vorrichtung zur Beschleunigung der Trennung einer EmulsionInfo
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Description
35
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beschleunigung der Trennung einer Emulsion oder Flüssigkeitsdispersion
mit einem Flüssigkeitsverteiler und einer mehrschichtigen Packung zum Koaleszieren der emulgierten
Phase, sowie Sammelräumen für die getrennten Phasen.
Derartige Dispersionen werden erzeugt, um Stoffaustauschprozesse zwischen verschiedenen Flüssigkeiten
zu beschleunigen, wie es z. B. bei der Stofftrennung durch Flüssig-FIüssig-Extraktion erforderlich ist. Auch
bei Prozessen wie der Azeotrop- und Extraktiv-Destillation
können selche Dispersionen entstehen; ebenso bei Säure- und Lauge-Wäsche.
Zur Trennung dieser Dispersionen werden in der Technik Phasenscheider eingesetzt, welche aus einem
Behälter bestehen, der mit einem Einlaß für die zu trennende Dispersion und Auslässen für die abgetrennten
Phasen versehen ist und meistens Einbauten enthält, welche die Phasentrennung beschleunigen.
in einem Phasenscheider lassen sich in der Hauptsache
folgende Zonen und Bereiche unterscheiden:
a) Eintrittszone,
b) Abscheidezone mit je einem Bereich der abgetrennten leichten und der abgetrennten schweren
Phase und einem Bereich der Mischphase mit der noch nicht getrennten Dispersion,
c) Entnahmezone, aus der die abgetrennten Phasen aus dem Phasenscheider über Auslässe abgezogen
werden.
Die einzelnen Zonen sind in Strömungsrichtung der zu trennenden Dispersion hintereinander angeordnet,
während die Bereiche der einzelnen Phasen entsprechend der unterschiedlichen spezifischen Gcwichie der
Phasen übereinander angeordnci sind,
Die Belastungsgrenze eines Phnsenscheiders im
erreicht, wenn die Mischphase !»ich bis in die Entnuhmezone erstreckt und in den Bereich der
Auslässe für die abgetrennten Phasen gelangt.
Zur Bewertung der Abscheideleistung eines solchen Phascnscheiders oder einer Trennkammer wird die
sogenannte Flächenbelastung (mVm2 · h) als Durchsatz der zu trennenden Dispersion in m3 pro Stunde (h) und
prom2 Grundfläche der Trennkammer angegeben.
Die Abscheideleistung von Phasenscheidern kann durch verschiedene Maßnahmen gesteigert werden.
So ist bekannt, Phasenscheider mit einer metallischen Packung auszurüsten, welche dadurch gekennzeichnet
ist, daß die Packung den Phasenscheider ausfüllt, aber dessen freien Querschnitt nicht wesentlich vermindert
und aus scharfkantigen Körpern (Melalldrchspäncn) besteht, die je cm2 Oberfläche 10 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).
Aus der D'i -PS 8 33 494 ist ferner ein Verfahren /ur
Zerlegung emulgierler Flüssigkeiten bekannt, wobei die
Emulsion durch ein Kapillarfilter geleitet wird. Hierbei handelt es sich um verschiedene Filterschichten. Das
Kapillarfilter wird von der Emulsion von unten nach oben.d. h. in Richtung des Schwerefeldes, durchströmt.
Auch in den US-PS 21 22 310 und 27 47 684 sowie in
GB-PS 7 90 789 und 8 09 509 werden Packt igen beschrieben.
Die erstgenannte weist Parkungsschichlen auf, die nacheinander durchflossen werden, doch geschieht dies
ähnlich der Vorrichtung nach DT-PS 8 33 494 im Aufwärtsstrom, wobei sich keine Schwerkrafttrennung
der Phasen einstellen kann. In der zweitgenannten Patentschrift ist nur eine einfache Packung vorhanden.
Von den genannten GB-PS zeigen nur die GB-PS 7 90 789 und 8 09 509 Packungen, die aber reine
Filterpatronen (Adsorptionsfilter) darstellen.
Der vorliegenden Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, die Trennung einer Dispersion von
mehreren Flüssigkeiten im Schwerefeld zu beschleunigen, um hohe Flächenbelastungen in Trennbehältern zu
erzielen und so bei hohen Durchsatzmengen wirtschaftliche Abmessungen zu erhalten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gelöst, weiche aus einem Flüssigkeitsverteiler
und einer mehrschichtigen Packung zum Koaleszieren der emulgierten Phase sowie Sammelräumen für
die getrennten Phasen besteht und die dadurch gekennzeichnet ist, daß die in Fließrichtung erste
Packung 5 aus einem Material besteht, welches bevorzugt von der emulgierten Phase benetzbar ist, und
die nachgeschaltete Packung 6 aus einem Material gebildet ist, welches bevorzugt von der kontinuierlichen
Phase benetzbar ist.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Packung durch Trennwände
zusätzlich in mehrere Schichten parallel zur Strömungsrichtung der zu trennenden Dispersion unterteilt.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vor der Packung 5 und 6 eine Verteilereinrichtung 8, bestehend
aus einer Packung 9 und einer gelochten Platte 10, angeordnet, und die Packung 9 besteht aus dem gleichen
Material wie die Packung 5.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung liegt darir, daß im Sammelraum 7 des Trennbehälters eine Packung
angeordnet ist, welche aus einem Material besteht, das bevorzugt von der kontinuierlichen Phase der in den
TrennbchiSlter eingeleiteten Dispersion benetzt wird,
Die Erfindung wird schematisch und beispielsweise an
H«nd folgender Zeichnungen und Ausführungsbcispiele näher beschrieben, Es zeigt
F i g. I schematisch und im Schnitt eine Ansicht einer itir Durchführung des crfindungsgemäüen Verfahrens
geeigneten Vorrichtung,
F i g. 2 eine Trennkammer mit einer Verteilereinrichtung für die zu trennende Flüssigkeitsdispersion,
F i g. 3 schematisch und im Schnitt eine Aufsicht einer Trennkammer mit zylindrischer Grundfläche und mit
zickzackförmigen Platten zur Unterteilung der Packung
in mehrere Schichten,
Fig.4 einen Schnitt durch Fig.3 längs der Linie
A'-A".
Fig. 5 einen Schnitt durch Fig.3 längs der Linie
D-B".
Die ßezugszeichen in den Figuren bedeuten: f den Trcnnbehälter, 2 den Einlaß füi die zu trennende
Flüssigkeitsdispersion, 3 den Auslaß für die abgetrennte leichte Phase und 4 den Auslaß für die abgetrennte
schwere Phase; mit 5 ist eine Packung aus einem Material, welches bevorzugt von der dispergierten
Phase benetzt wird, bezeichnet und mit 6 eine Packung aus einem Material, welches bevorzugt von der
kontinuierlichen Phase der in den Trennbehälter eingeleiteten Dispersion beneizt wird, 7 bedeutet den
Sammelraum für die abgeschiedenen Phasen, 8 die Verteilereinrichtung für die eingeleitete Flüssigkeitsdispersion,
9 eine Packung der Verteilereinrichtung 8, 10 eine gelochte Platte der Verteilereinrichtung 8, 11
plattenförmige Trennbleche zur Unterteilung der
Packung 5 und 6 in mehrere Schichten, 12 Auslässe in zickzackförmigm Trennblechen für die abgetrennten
Phasen, 13 Erhöhungen in zickzackförmigen Trennblechen und 14 Vertiefungen in zickzackförmigen Trennblechen,
15 bedeutet eine Packung im Sammelraum 7,16 ein Drahtgitter zum Begrenzen und Verankern der
Packung 6 und 17 Wehre vor den Auslassen für die abgetrennten Phasen. 18 bedeutet eine Schicht der
parallel zur Strömungsrichtung der zu trennenden Dispersion mehrfach unterteilten Packung und 19
bedeutet zickzackförmige Platten.
Zur Durchführung des Verfahrens wird in einem zylindrischen Trennbehälter 1 ( F i g. 2 und 3) über den
Einlaß 2 ein in einem nicht dargestellten Mischer dispergierles Gemisch, bestehend aus 40 Volumprozent
mit Kohlenwasserstoffen gesättigtem Lösungsmittel (N-Melhyl-Pyrrolidon mit 11 Gewichtsprozent Wasser)
mit einem spezifischen Gewicht von 0,996 kg/dm3 und 60 Volumprozent einer Lösung von Toluol und nicht
aromatischen Kohlenwasserstoffen mit einem spezifischen Gewicht von 0,811 kg/dm3, eingeleitet.
Der Trennbehälter hat einen Durchmesser von 200 cm und eine Höhe von 80 cm.
Im Innern des Trennbchällcrs 1 ist im Vorderteil als
Packung 5 eine 55 cm tie'c Schicht metallischer Drehspäne aus rostfreiem Cr Ni-Slahl. welcher bevorzugt
von der schweren Phase benct/t wird, senkrecht zur Strötnungsrichtung der bei 2 eingeleiteten Dispersion
angeordnet. Das Raumgewicht der Spanefüllung beträgt etwa 120 bis 200 kg/m'. Die restliche Packung 6
besteht aus einer 85 cm tiefen Schicht unregelmäßiger Ρoiypropy'enfasern von etwa 0,2 bis !,5 \~,rr, Durchmcs
scr, welche so angeordnet sind, daß die Faserach^en vorzugsweise vertikal verlaufen und das Volumen uvr
Fasern nicht mehr als etwa 10% des freien Volumens des mit Fasern ausgefüllten Raumes ausmacht.
Die Packung 6 wird durch ein Drahtgitter (6 begrenzt
und in ihrer Lage festgehalten.
Vor den Auslässen 3 und 4 f:r die abgetrennten
Phasen sind Wehre 17 angeordnet.
Die über den Einlaß 2 eingeleitete Flüssigkeitsdispersion wird durch die Verteilereinrichtung 8, welche aus einer Packung 9 aus Holzwolle und einer gelochten Platte 10 mit Bohrungen von 15 mm Durchmesser im Abstand von 30 mm besteht, gleichmäßig über den ganzen angeströmten Querschnitt der Packung 5 verteilt.
Die über den Einlaß 2 eingeleitete Flüssigkeitsdispersion wird durch die Verteilereinrichtung 8, welche aus einer Packung 9 aus Holzwolle und einer gelochten Platte 10 mit Bohrungen von 15 mm Durchmesser im Abstand von 30 mm besteht, gleichmäßig über den ganzen angeströmten Querschnitt der Packung 5 verteilt.
Die Dispersion trennt sich während des Durchströmens
der Packung 5 und 6 in ihre beiden flüssigen Phasen, welche sich im Sammelraum 7 sammeln und
über die Auslässe 3 und 4 jeweils getrennt abgezogen werden, wobei die leichtere Kohlenwasserstoffphase bei
3 und die schwerere Lösungsmittelphase (N-Methyl-Pyrrolidon/Wasser
mit gelösten Kohlenwasserstoffen) bei 4 entnommen wird.
Mit dem aufgeführten Gemisch und der vorstehend beschriebenen Anordnung wird eine Belastung der
Trennkammer von 23.6 mVm2 · h erzielt.
Bei Abscheideversuchen mit dem beschriebenen Testgemisch in der obenstehenden Trennkammer,
jedoch mit einer nur aus metallischen Cr/Ni-Stahl-Drehspänen bestehenden Packung (d. h. ohne die
erfindungsgemäße Unterteilung der Packung in zwei Schichten unterschiedlichen Materials) konnte nur eine
Belastung von 13,8 mVm2 · h erreicht werden.
Zur Durchführung des Verfahrens mit dem Testgemisch aus Beispiel 1 wird der gleiche Treiinbehälter wie
in Beispiel 1 benutzt.
Die in Beispiel 1 beschriebene Packung 5 und 6 ist jedoch durch drei ebene Trennbleche 11 in vier
waagerechte, übereinander angeordnete Schichten 18 senkrecht zur Richtung des Schwerefeldes unterteilt
(siehe Fi g. 4).
Die übrige Ausgestaltung der Einbauten ist die gleiche wie in Beispiel 1.
Mit dieser Ausführung wird eine Belastung von 38 mVm2 - h erreicht.
Zur Durchführung des Verfahrens mit dem Gemisch aus Beispiel 1 wird der gleiche Trennbehälter wie in
Beispiel 1 benutzt.
Es wird die gleiche, aus zwei verschiedenen Materialien zusammengesetzte Packung 5 und 6 wie in
Beispie! 1 in dem Trennbehälter 1 angeordnet, wobei jedoch zusätzlich die Packung in 4 waagerechte,
senkrecht übereinander angeordnete Schichten 18 durch drei Trennbleche 19, welche aus zickzackförmigen
Platten bestehen, deren Erhöhungen 13 und Vertiefungen 14 jeweils übereinander angeordnet sind
und sich in Richtung des Flüssigkeitsstromes erstrecken und Auslässe 12 für die abgetrennten Phasen aufweisen,
unterteilt ist.
Der Neigungswinkel der zickzackförmigen Platten beträgt 10°, der horizontale Abstand der Erhöhungen 13
von den Vertiefungen 14 beträgt 50 cm. Die Auslässe 12 sind schachtförmig ausgebildet und haben eine Breite
von 2 crn, eine Höhe von 3,7 crn, eine Länge von 40 cm
und einen Abstand von 40 cm von dem gelochten Blech 10.
Die Verteilereinrichtung 8 besteht aus einer 10 cm dicken Packung 9 von Drehspänen aus rostfreiem Stahl
und einem gelochten Blech 10 mit Bohrungen von s 15 mm Durchmesser im Abstand von 30 mm.
Mit dieser Anordnung wird eine Belastung der Trennkammer von 42 m3/m2 · h erreicht.
IO
Zur Durchführung des Verfahrens wird die gleiche Anordnung und das gleiche Restgemisch wie in
Beispiel 3 verwendet. Zusätzlich wird noch der Sammelraum 7 mit Polypropylen-Fasern entsprechend der
Packung 6 ausgefüllt. ,
Hiermit wird eine Belastung der Trennkammer von 50 mVm2 · h erreicht.
Als wesentlicher Vorteil der Erfindung kann angesehen
werden, daß mit einfachen Mitteln eine wesentliche Beschleunigung der Trennung von flüssigen Dispersionen
erfolgt, so daß wesentlich kleinere und daher billigere Trennkammern gebaut werden können. Durch
das kleinere Volumen der Trennkammer wird auch das Füllvolumen an Lösemitteln und an dem zu behandelnden
Stoff geringer, wodurch bei teuren Produkten durch die geringere Erstfüllung eine große Investitionskostenersparnis
erzielt wird.
Es ist weiter möglich, bestehende Trennkammern durch Unterteilung der Packung in zwei hintereinanderliegende
Schichten nach vorliegender Erfindung mit erhöhter Kapazität zu betreiben, wodurch din kostspielige
Aufstellung einer zusätzlichen Trennkammer oder der Neubau einer entsprechend größeren Trennkammer
entfällt.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Vorhaltung zur Beschleunigung der Trennung
finer Emulsion oder Flüssigkeitsdispersion mit einem Flüssigkeitsverteiler und einer mehrschichtigen
Packung zum Koaleszieren der emulgieren Phase, sowie Sammelrüumen für die getrennten
Phasen, dadurch gekennzeichnet, daß die
in Fließrichtung erste Packung (5) aui einem Material besieht, welches bevorzugt von der
,emulgierten Phase benetzbar ist, und die nachgeichaltete
Packung (6) aus einem Material gebildet ist, welches bevorzugt von der kontinuierlichen Phase
benetzbar ist, (S
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Packung durch Trennwände (Ji)
SüusätzJich in mehrere Schichten parallel zur
Strömungsrichtung der zu trennenden Dispersion unterteilt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß vor der Packung (5) und (6) eine
Verteilereinrichtung (8), bestehend aus einer Pakkung (9) und einer gelochten Platte (10), angeordnet
ist und die Packung (9) aus dem gleichen Material wie die Packung (5) besteht.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Sammelraum (7)
des Trennbehälters eine Packung angeordnet ist, welche aus einem Material besteht, das bevorzugt
von der kontinuierlichen Phase der in den Trennbehälter eingeleiteten Dispersion benetzt wird.
Priority Applications (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BE791814D BE791814A (fr) | 1971-12-24 | Procede et installation pour accelerer la separation de dispersions liquides | |
DE19712164478 DE2164478C3 (de) | 1971-12-24 | Vorrichtung zur Beschleunigung der Trennung einer Emulsion | |
FR7242074A FR2164587B1 (de) | 1971-12-24 | 1972-11-27 | |
GB5543872A GB1409740A (en) | 1971-12-24 | 1972-11-30 | Method of and apparatus for separating into its phases a liquid dispersion |
IT33212/72A IT972601B (it) | 1971-12-24 | 1972-12-20 | Procedimento per accelerare la scomposizione di una dispersio ne liquida |
US317444A US3902997A (en) | 1971-12-24 | 1972-12-21 | Method of accelerating the separation of liquid dispersions |
JP12919772A JPS5630045B2 (de) | 1971-12-24 | 1972-12-21 | |
NL7217605A NL7217605A (de) | 1971-12-24 | 1972-12-22 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19712164478 DE2164478C3 (de) | 1971-12-24 | Vorrichtung zur Beschleunigung der Trennung einer Emulsion |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2164478A1 DE2164478A1 (de) | 1973-06-28 |
DE2164478B2 DE2164478B2 (de) | 1976-03-04 |
DE2164478C3 true DE2164478C3 (de) | 1976-10-28 |
Family
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