DE2528990A1

DE2528990A1 - Verfahren zum spalten von oel-in- wasser emulsionen

Info

Publication number: DE2528990A1
Application number: DE19752528990
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Von Dr Ing Preen
Original assignee: Preen wolfgang Von dr-Ing
Current assignee: Preen wolfgang Von dr-Ing
Priority date: 1975-06-28
Filing date: 1975-06-28
Publication date: 1977-01-27

Description

Verfahren zum Spalten von Öl-in-Wasser Emulsionen Die Erfindung betrifft eine verfahrenstechnische Verbesserung eines bekannten Verfahrens zur Spaltung mineralölhaltiger Emulsionen in ihre Grundbestandteile Wasser und Öl.
Die Bedeutung und Problematik der Spaltung von unbrauchbar gewordenen Öl-in-Wasser Emulsionen ist bekannt und z.B. in der deutschen Patentschrift 1 810 630 sowie in der deutschen Patentanmeldung P 23 21 749 ausführlich dargelegt. Es sind Verfahren bekannt" die entweder durch Einwirkung von Chemikalien oder auf physikalischem Wege, zum Teil auch kombiniert chemisch-physikalisch, die Emulsion in ihre Hauptbestandteile Öl und Wasser zerlegen.
Eines dieser Verfahren benutzt die Ultrafiltration mittels semipermeabler Membranen, die so beschaffen sind, daß sie zwar durchlässig sind für die kleinen Wassermoleküle, nicht aber für die größeren Moleküle der Öle. Bei diesem Verfahren wird die zu spaltende Emulsion unter erhöhtem Druck an einer semipermeablen Membrane vorbeigeführt, wobei ein Teil des Wassers die Membran als reines, nahezu ölfreies Filtrat durchdringt, so daß auf der Druckseite der Membran eine mit Öl angereicherte Emulsion zurückbleibt.
In Fig. 1 der beigefügten Zeichnung sind die wesentlichen Elemente einer Ultrafiltrationsanlage schematisch dargestellt. Die zum Spalten anfallende Emulsion wird in einem Behälter 1 gesammelt und von einer Pumpe 2 in einen Kreislaufbehälter 3 gefördert. Ein Niveauregler 4 sorgt dafür, daß die Menge des ausgefilterten Wassers durch nachgelieferte Emulsion mittels der Pumpe 2 aus dem Behälter 1 ersetzt wird. Aus dem Kreislaufbehälter 3 fördert eine Druckpumpe 5 die Emulsion in das Ultrafilter 6, wo durch die semipermeablen Filterflächen ein Teil des Wassers ausgefiltert wird. Nach Passieren des Filters 6 läuft die Emulsion mit vermindertem Wasser gehalt in den Kreislaufbehälter 3 zurück. So zirkuliert die Emulsion unter ständiger Wasserabnahme bei laufend ansteigendem Ölgehalt.
Die Entwässerungsleistung des Ultrafilters ist stark abhängig von dem Ölgehalt der zirkulierenden Emulsion, d.h., daß mit ansteigendem Ölgehalt die Filterleistung allmählich sinkt, bis bei einer Konzentration in der Größenordnung von 50 Prozent ein so starker Abfall der Filterleistung eintritt, daß der Prozess abgebrochen werden muß. Das Erreichen dieses Betriebszustandes wird durch einen das ablaufende Filtrat messenden Mengenmesser 7 angezeigt. Der Behälter 3 wird dann über einen Ablauf 8 entleert und das entnommene Öl-Wasser Gemisch beseitigt. Besonders drastisch kann der Leistungsabfall des Filters auch schon bei geringerem Ölgehalt in Erscheinung treten, wenn die Öl-in-Wasser Emulsion in eine Wasser-in-Öl Emulsion umschlägt. Bevor die Anlage nach Entnahme der mit Öl angereicherten Emulsion wieder in Betrieb genommen werden kann, ist eine gründliche Reinigung des Ultrafilters erforderlich, um zu verhindern, daß sich an den Membranflächen Ablagerungen und Pilzbewuchs bildet.
Ein der Praxis entsprechendes Zahlenbeispiel möge den Verfahrensablauf verdeutlichen: In einer Anlage mit einer Filterleistung von 250 l/h sei eine Emulsion mit einem Mineralölgehalt von 5 Prozent zu spalten. Der Kreislaufbebälter 3 möge ein Fassungsvermögen von 1 000 1 Emulsion haben.
iTm in diesem Behälter ein Öl-Wasser Gemisch von 50 zu 50, d.h., von 500 1 Ö1 und 500 1 Wasser, zu bilden, müssen 10 000 1 Emulsion verarbeitet werden, wofür die Anlage 40 Stunden Betriebszeit benötigt.
Der Betrieb der Filteranlage müßte also nach jeweils etwa 40 Stunden unterbrochen werden, um das Ö1-Wasser Gemisch zur Vernichtung dem Behälter 3 zu entnehmen und diesen wieder mit zu spaltender Emulsion zu befüllen.
Das Ultrafiltrationsverfahren weist zwei Mängel auf, nämlich erstens, daß das nach dem Ausfiltern des Wassers verbleibende Produkt noch so viel Wasser enthält, daß seine Beseitigung mit bedeutenden Kosten verbunden ist, und zweitens, daß das Verfahren nicht kontinuierlich betrieben werden kann. Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die aufgezeigten Mängel zu beheben und die Dauer der vom Ölgehalt der zu spaltenden Emulsion abhängigen Zyklen dieses periodischen Verfahrens zu vervielfachen bzw. in ein kontinuierliches Verfahren überzuführen.
Die Dauer einer Filterperiode, d.h. die Zeitspanne zwischen zwei Entleerungen des Kreislaufbehälters, hängt ab von der Filterleistung, dem Fassungsvermögen des Kreislaufbehälters und von dem Ölgehalt der Emulsion. Der Filterleistung und der Größe des Kreislaufbehälters sind durch den Platzbedarf der Anlage und durch ihren Preis Grenzen gesetzt. Über den Ölgehalt der Emulsion läßt sich jedoch das Ultrafiltrationsverfahren schon wesentlich wirtschaftlicher gestalten. Würde z.B. in dem zuvorbeschriebenen Zahlenbeispiel die zu spaltende Emulsion statt 5 Prozent nur 1 Prozent Öl enthalten, dann wäre bis zum Erreichen von 50 Prozent Öl im Kreislaufbehälter die fünffache Emulsionsmenge zu entwässern sein und die Verfahrens perioden würden damit die fünffache Dauer, d.h. 200 Stunden statt 40 Stunden, erreichen.
Von dieser Erkenntnis ausgehend, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dem Ultrafiltrationsverfahren ein an sich bekanntes chemisches oder physikalisches oder kombiniert chemisch-physikalisches Spaltverfahren vorzuschalten und in dieser Vorstufe die Emulsion auf einen niedrigeren Ölgehalt zu bringen, ohne damit anzustreben, das in der Emulsion enthaltene Wasser so weit zu entölen, daß es ohne weitere Behandlung abgelassen werden könnte. Für diese Vorstufe kann im Prinzip jedes Emulsionstrennverfahren benutzt werden und zwar im Sinne der Erfindung insbesondere solche Verfahren, mit denen bei geringen Investitionskosten und mit niedrigen Betriebskosten zwar Öl aus der Emulsion abgetrennt, aber der zulässige kleine Restölgehalt nicht erreicht werden kann. Dem entspricht besonders eine rein mechanische Vorentölung durch Zentrifugieren oder durch Erhitzen, weil dabei das entölte Wasser nicht zusätzlich mit Schadstoffen, wie bei der chemischen Spaltung, belastet wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist in Fig. 2 schematisch veranschaulicht. Die Vorstufe 9 mit Ablauf 10 ist zwischen dem Sammelbehälter 1 und dem Kreislaufbehälter 3 vorgesehen.
Das Verfahren der Emulsionsspaltung durch Ultrafiltration läßt sich durch die erfindungsgemäße Vorentölung nicht nur verbessern, indem damit die Emulsionsmenge erheblich vergrößert werden kann, die in einer Betriebsperiode vom Anfahren der Anlage bis zum Erreichen der Ölkonzentration bei der die Filterleistung unirtschaftlich wird, aufbereitet werden kann, sondern sie schafft auch die Möglichkeit, die Emulsionsspaltung durch Ultrafiltration kontinuierlich zu betreiben. Dies wird erreicht, indem gemäß Fig. 3 aus dem Kreislaufbehälter 3 kontinuierlich oder in Intervallen eine Teilmenge der in dem Filtrationskreislauf umlaufenden Emulsionsmenge mittels einer weiteren Pumpe 11 in die Vorstufe 9 oder in den Sammelbehälter 1 zuruckgeführt wird, die durch eine entsprechende Menge vorentölter Emulsion ersetzt wird.
Auf diese Weise wird erreicht, daß die Ölkonzentration in dem Ultrafiltrationskreislauf immer auf einem niedrigen Niveau gehalten wird. Bei der kontinuierlichen Arbeitsweise mit Rückführung der im Ultrafilter aufkonzentrierten Emulsion in die Vorstufe, wird das Öl ausschließlich in der Vorstufe ausgeschieden, da eine weitere Entnahme von angereicherter Emulsion aus dem Ultrafiltrationskreislauf nicht stattfindet.
Zur Vorentölung der Emulsion eignet sich in besonderem Maße das in der deutschen Patentanmeldung P 23 21 749 beschriebene Eritzungsverfahren, wobei die Emulsion unter erheblichem Druck weit über die Siedetemperatur bei Normaldruck, z.B. unter einem Druck von 40 bar auf 250 Grad Celsius erhitzt wird.
Patentanspruche:

Claims

Patentansprüche: Verfahren zum Spalten von Öl-in-Wasser Emulsionen mittels Ultrafiltration unter Verwendung semipermeabler Membranen mit einer .)urchlassigkeit für Wassermoleküle und Undurchlässigkeit für Olmolekile, dadurch gekennzeichnet, daß ein an sich bekanntes chemisches, physikalisches oder kombiniert chemisch physikalisches Spaltverfahren der Ultrafiltration zum Zwecke der Verminderung des Ölgehaltes vorgeschaltet ist.
2. Verfahren zum Spalten von Öl-in-Wasser Emulsionen mittels Ultrafiltration und mit einer Vorentölung der zu spaltenden Emulsion gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem IJltrafiltrationskreislauf kontinuierlich oder in Intervallen ein angemessener Anteil der durch das Ausfiltern von Wasser im Ultrafilter mit Öl angereicherten Emulsion zum vorgeschalteten Vorentöler zurückgeführt wird und ein entsprechender Anteil vorentölter Emulsion wieder in den Ultrafiltrationskreislauf eingebracht wird.
3. Verfahren zum Spalten von Öl-in-Wasser Emulsionen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Emulsion zum Zwecke der Vorentölung bei hohem Druck auf eine über der Siedetemperatur bei Normaldruck liegende Temperatur erhitzt wird.