DE2629897A1

DE2629897A1 - Separator

Info

Publication number: DE2629897A1
Application number: DE19762629897
Authority: DE
Inventors: Cuthbert Angus Bainbridge
Original assignee: Barton Hydraulic Engineering Co Ltd
Current assignee: Barton Hydraulic Engineering Co Ltd
Priority date: 1975-09-04
Filing date: 1976-07-02
Publication date: 1977-03-24
Also published as: GB1505840A

Description

Separator

Die Erfindung bezieht sich auf einen Separator der ijn Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Gattung.

Der Separator ist insbesondere zur Trennung von öl/Vasser-G-emischen bestimmt, kann jedoch grundsätzlich zur Trennung jeglichen Gemisches aus zwei flüssigkeiten verwendet werden, welche unterschiedliche Dichten aufweisen und unvermischbar sind.

Insbesondere ist der Separator für den Einsatz auf Schiffen geeignet. Auf Schi ff en sind zurentleerendes Ballastwasser und Bilgewasser häufig mit Ol verschmutzt, öl darf jedoch nicht in Hafen- oder Küstengewässer abgelassen werden. Um den immer strengeren Vorschriften bezüglich des höchst zulässigen ölgehalts abgelassener Wasser Rechnung zu tragen, sind Separatoren verbesserter Wirksamkeit für die Behandlung solcher Wässer vor ihrer Abgabe erforderlich. Ähnliche Vorschriften müssen auch

709812/0889

bezüglich Industrieabwässern beachtet werden, welche in Sturmwasserabzugskanäle oder unmittelbar in Flüsse abgegeben werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Separator, insbesondere zum Trennen eines Öl/Wasser-Gemisches, zu schaffen, welcher bei einfacher Bauweise eine im wesentlichen vollständige !Trennung der beiden flüssigen Gemischkomponenten voneinander zuverlässig gewährleistet. Auch soll der Separator auf engem Raum einsetzbar sein, wie auf Schiffen beispielsweise der Fall, und auch dort ohne Schwierigkeiten überwacht, gereinigt und gegebenenfalls repariert werden können.

Der erfindungsgemäße Separator ist daher durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale charakterisiert. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den restlichen Ansprüchen gekennzeichnet.

Der erfindungsgemäße Separator weist drei iErennstufen auf, welche von dem jeweils in seine flüssigen Komponenten zu zerlegenden Gemisch nacheinander durchströmt werden. Die erste Trennstufe besteht im wesentlichen aus einer Reihe von Platten, welche jeweils zumindest abschnittsweise gegenüber der Senkrechten geneigt sind, und über welche das jeweilige Gemisch von unten nach oben strömt. Die zweite Trennstufe weist einen Koagulator auf, welcher ebenfalls von unten nach oben durchströmt wird. Die dritte Trennstufe ist mit einem feinen Schirm versehen, welcher aus der die zweite Trennstufe verlassenden Flüssigkeit etwa noch vorhandene Partikel

709812/0889

mit molekularen Abmessungen der zweiten Flüssigkeit entfernt, welche bereits in der ersten und in der zweiten Trennstufe abgetrennt wurde, so daß eben nur solche Partikel oder Flüssigkeitsteilchen allenfalls noch vorhanden sein können. Die in den verschiedenen CErennstufen jeweils abgetrennte Flüssigkeit wird in Sammelkammern aufgenommen, aus denen sie abgezogen werden kann. Die andere, gereinigte Flüssigkeit verlaßt den Separator schließlich an dessen oberem Ende.

Im Falle von Öl/Wasser-Gemischen wird das öl in den drei Trennstuf en vom Wasser getrennt. Es kann aus den erwähnten Sammelkammern abgezogen werden, während das klare Wasser den Separator am oberen Ende verläßt. In der ersten Irennstuf e schwimmt in dem Gemisch enthaltenes öl auf Grund des bezüglich Wasser geringeren spezifischen Gewichts nach oben gegen die geneigten Oberflächen der Platten, um sich an diesen zu sammeln. Das Öl bildet kriechende Filme an den Oberflächen, welche sich nach oben zu den oberen Kanten der Platten bewegen, und zwar unter dem Einfluß des Auftriebes des Öles. Dort bilden sie Agglomerate. Wenn die Agglomerate so weit angewachsen sind, daß -i.hx» Auftrieb die Oberflächenspannungskräfte überwindet, welche sie an den Platten halten, dann lösen sie sich, um im Wasser nach oben zu einer Sammelkammer zu schwimmen'.

In der zweiten Trennstuf e sammelt sich das im Wasser verbliebene öl auf dem Material des Koagulators, welches fein zerkleinert ist, ein Bett bildet und zu öl eine größere Affinität als zu Wasser aufweist. Das die erste Trennstufe verlassende Wasser filtert durch die Hohlräume des Eoagulatorbetts nach oben, und das öl sammelt sich auf dem Material des Koagulatorbetts, so daß sich krie-

7 09812/0889

chende Filme bilden, welche langsamer als das Wasser nach oben fließen und oberhalb des Koagulatorbetts agglomerieren. Sie Agglomerate wachsen, bis sie sich lösen und nach oben in eine Sammelkammer schwimmen, wo sie gesammelt werden.

Bas das Koagulatorbett verlassende Wasser enthält ölpartikel in molekularer Größenordnung, also mit molekularen Abmessungen, welche durch den Schirm der dritten Irennstufe entfernt werden. Das öl bildet einen kriechenden EiIm auf der Oberfläche des senkrechten oder annähernd senkrechten Schirmes und bewegt sich bis über den Schirm, wo es gesammelt werden kann. Erforderlichenfalls können dem Schirm mehrere Filterpatronen nachgeschaltet sein, welche jegliche, etwa verbliebene ölpartikel zurückhalten.

Nachstehend ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Separators an Hand der Zeichnung beispielsweise beschrieben. Barin zeigen:

Fig. i die Draufsicht; und

Fig. 2 einen senkrechten Schnitt.

Der Separator weist einen zylindrischen Behälter 1 aus Blech, Fiberglas oder einem anderen geeigneten Material auf, welcher innen durch ringförmige Trennwände in mehrere Ringkammern aufgeteilt ist. Der Behälter 1 ist aus Gründen der leichteren Herstellung, Überwachung, Reinigung und Reparatur zweiteilig ausgebildet. Sie beiden Teile sind entlang einer waagerechten Trennebene 2 gegenseitig abgedichtet und aneinander angeflanscht.

709812/0889

Der Separator weist drei Irennstufen auf, welche nacheinander von demjenigen flüssigen Gemisch durchströmt werden, welches in seine flüssigen Komponenten zu trennen ist, beispielsweise Ol und Wasser. Die erste Trennstufe ist in einer äußeren Ringkammer 3 vorgesehen, welche von der zylindrischen Seitenwandung des Behälters 1 und einer dazu konzentrischen, ringförmigen Trennwand 4· seitlich begrenzt wird und sowohl oben als auch unten offen ist. Das zu trennende Öl/Ailasser-Gemisch tritt in den Behälter 1 durch einen Eingangs stutz en 5 hindurch ein, welcher unterhalb der Ringkammer 3 angeordnet ist. Innerhalb der Ringkammer 3 sind drei zylindrische, radial im Abstand voneinander angeordnete, zur Ringkammer 3 konzentrische Platten

6 vorgesehen, welche jeweils mit mehreren, umlaufenden Erhebungen und Vertiefungen versehen sind und einen wellenförmigen Längsschnitt aufweisen, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist.

Jede zylindrische Platte 6 ist also mit mehreren, senkrecht im Abstand voneinander angeordneten, nach oben geneigten Oberflächen versehen, an denen sich das öl sammelt. Das Ol kriecht unter dem Einfluß des Unterschiedes der spezifischen Gewichte von Wasser und öl an den Platten 6 hoch, auf das obere Ende der Ringkammer 3 zu. Die zylindrischen Platten 6 sind oben und unten durch Streben

7 gehalten, welche in Umfangsrichtung verteilt und in der Ringkammer 3 angebracht sind, sich radial durch dieselbe erstreckend. Die Enden der zylindrischen Platten 6 sind in Nuten der Streben 7 aufgenommen, um den richtigen, gegenseitigen radialen Abstand zu gewährleisten.

Die Platten 6 können aus jedem geeigneten Material bestehen, beispielsweise Fiberglas oder rostfreiem

709812/0689

Stahl. Auf den Platten 6 angesammeltes öl, welches von den oberen Kanten abreißt, sammelt sich in einer ringförmigen Sammelkammer 8, aus welcher es abgesogen werden kann.

Die Hingkammer 3 verlassendes Wasser und darin etwa noch verbliebenes öl fließen durch eine R-ingVgTnTnfvr» 9 zwischen der Trennwand 4 und einer dazu konzentrischen, inneren Trennwand 10 zum Boden des Behälters 1, um dann aufwärts durch die zweite Trennstufe des Separators geleitet zu werden, welche aus einem Koagulator, nämlich einem zentralen Koagulatorbett 11 beträchtlicher Tiefe besteht. Dieses ist von einer Masse aus fein zerkleinertem Material gebildet, welches zu öl eine größere Affinität aufweist als zu Wasser. Es kann sich beispielsweise um körniges oder faseriges Material handeln, und das Material kann entweder lose in einem geeignet perforierten Behälter angeordnet oder zu hochporösen Blöcken oder Matten geformt sein.

Wasser filtert aufwärts durch die Hohlräume des Koagulatorbetts 11, während öl sich auf dem Bettmaterial sammelt und kriechende Filme bildet, welche langsamer als das Wasser nach oben fließen und oberhalb des Koagulatorbetts 11 akkumulieren. Mit wachsender Agglomeration reißen die Agglomerate schließlich ab, um nach oben zu schwimmen und sich in einer ringförmigen Sammelkammer 12 am oberen Ende des Separators zu sammeln.

Das das Koagulatorbett 11 verlassende Wasser strömt aufwärts und dann nach innen durch einen senkrechten, zylindrischen Schirm 13. Unterhalb desselben ist eine konische Deflektorplatte 14 vorgesehen, welche

709812/0889

verhindert j daß das Eoagulatorbett 11 verlassendes öl sich auf dem Schirm 15 sammelt, und daß Wasser unmittelbar zum Auslaßrohr strömt_s ohne den Schirm 13 passiert zu haben« Der Schirm 13 ist so fein ausgebildet, daß er im Wasser etwa noch suspendierte ölpartikel selbst von molekularen Abmessungen abtrennt. Der Schirm 13 ist vorteilhafterweise als 100-Maschen-Schirm ausgebildet. Jegliches nach Passieren des Schirmes 13 etwa noch im Wasser enthaltenes öl liegt also in sehr fein zerteilter Form vor.

TJm schließlich solchen ölpartikeln oder -tröpfchen in der Größenordnung von beispielsweise 10 Mikron Rechnung zu tragen, sind innerhalb des Schirmes 13 FiI-terpatronen 15 angeordnet. Das durch den Schirm 13 hindurchtretende Wasser muß diese Filterpatronen 15 von unten nach oben durchströmen, bevor es durch eine perforierte Platte 16 hindurch abgehen kann, welche am obe ren Ende des Schirmes 13 vorgesehen ist. Die Patronen 15 sind vorteilhafterweise zylindrisch ausgebildet und stehend, also mit senkrechter Längsachse angeordnet. Sie können aus jedem geeigneten Material bestehen, beispielsweise aus Fiber- oder Fasermatten oder anderem porösen Material hergestellt sein, wie beispielsweise porösem, keramischem oder gesinntertem Material,

Jegliche, im Wasser etwa noch enthaltene ölpartikel bzw. -tröpfchen werden in den Filterpatronen 15 zurückgehalten, in denen man das öl sich solange ansammeln lassen kann, bis sich ein solcher ölgehalt ergibt, daß die Filterpatronen 15 ausgewechselt werden müssen.

709812/0689

Statt dessen kann jede Filterpatrone 15 auch mit einer Axialbohrung versehen sein, in welcher das in der jeweiligen Filterpatrone 15 zurückgehaltene öl nach oben in eine Sammelkammer 17 gebracht wird, von welcher es abgezogen werden kann. Die Sammelkammer ist im domförmigen, oberen Ende eines sich nach oben erstreckenden Fortsatzes 18 des Behälters 1 vorgesehen, welcher als zylindrisches Gehäuse ausgebildet ist, das in das domförmige, obere Ende des Behälters 1 eingesetzt ist.

Sauberes Wasser geht über ein Auslaßrohr 19 ab, welches sich in der Mitte des oberen Endes vom Fortsatz 18 nach außen erstreckt. Das perforierte, untere Ende des Auslaßrohres 19 ist durch einen perforierten Zylinder 21 abgeschirmt, an dessen unterem Ende eine konische Deflektorplatte 22 unmittelbar oberhalb des oberen Endes vom Schirm 13 vorgesehen ist.

Aus Fig. 1 sind drei Paare von Sonden 23» 24 und 25 für hohen bzw. niedrigen ölstand ersichtlich, welche vom Dach des Behälters 1 herabhängen, und zwar jedes Paar 23 bzw. 24 bzw. 25 in eine andere ölsammelkammer .8 bzw. 12 bzw. 17 » um das ölniveau darin anzuzeigen. Aus den drei ölsammelkammern 8, 12 und 17 führt jeweils ein Auslaßstutzen 26 bzw. 27 bzw. 28, durch welchen hindurch öl dann abgezogen wird, wenn die beiden zugehörigen Sonden 23 bzw. 24· bzw. 25 anzeigen, daß das öl in der jeweiligen Sammelkammer 8 bzw. 12 bzw. 17 ein bestimmtes Niveau erreicht hat.

Es können auch Luft eliminator en vorgesehen sein, um Fehler bei der Bestimmung des ölstandes durch die

709812/0689

Sonden 23, 24 und 25 in den ölsammelkammern 8, 12 und 17 zu vermeiden.

In Fig. 1 sind weiterhin Dampf heizschlangen 29 und 30 mit gestrichelten Linien eingezeichnet, durch •welche hindurch Dampf durch die verschiedenen Trennstuf en geleitet werden kann, wenn die Temperatur des Wassers und die Viskosität des Öles dies erforderlich oder wünschenswert sein lassen. Die Dampfheizschlange 29 dient zur Erwärmung des Gemisches in den beiden ersten Trennstufen, die Dampf heizschlange 30 zur Erwärmung des Gemisches in der dritten Trennstufe. Wenn kein Dampf zur Verfügung steht, dann kann heißes Wasser durch die Heizschlangen 29 und 30 strömen gelassen werden, oder aber es können statt dessen elektrische Tauchheizer vorgesehen werden.

Aus Fig. 2 ergibt sich besonders deutlich, daß die inneren, ringförmigen Trennwände 4 und 10 des Separators in derselben waagerechten Trennebene 2 geteilt sind und abgedichtet aneinanderstoßen, wie der Behälter 1. Der Separator kann daher geöffnet werden, ohne daß ein äußerer Deckel über innere Separatorbauteile angehoben werden müßte. Dies erleichtert die Wartung und Inspektion in beengten Räumen sehr, wie beispielsweise zwischen den Decks eines Schiffes, da der obere Teil des Separators nur soweit vom unteren Teil abgehoben zu werden braucht, wie zur Trennung der Dichtungen erforderlich.

709812/0689

Claims

Ansprüche

(1· Separator, insbesondere zur Trennung von öl/tiasser-Gemischen, wobei das Gemisch mehrere Trennstufen zur Abtrennung von ölteilchen fallender Größe nacheinander durchströmt, gekennzeichnet durch eine erste Trennstufe mit mehreren Platten (6), über welche das Gemisch aufwärts strömt, und welche wenigstens abschnittsweise bezüglich der Senkrechten geneigt sind, ferner durch eine zweite Trennstufe mit einem Koagulator (11), welcher von unten nach oben durchströmt wird, und durch eine dritte Trennstufe mit einem etwa senkrechten, feinen Schirm (13) zur Abtrennung von ölpartikeln mit molekularen Dimensionen,
2. Separator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Trennstufen in einem zylindrischen Behälter (1) angeordnet sind, und daß die Platten (6) der ersten Trennstufe als radial im Abstand voneinander und koaxial zueinander angeordnete Zylinder mit wellenförmigem Längsschnitt und senkrecht im Abstand voneinander vorgesehenen, geneigten Oberflächen ausgebildet sind, wobei die Zylinder in einer Ringkammer (3) zwischen der zylindrischen Seitenwandung des Behälters (1) und einer dazu konzentrischen, ringförmigen Trennwand (4) angeordnet sind.
3· Separator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das das obere Ende der ersten Trennstufe verlassende Gemisch nach unten zum unteren Ende des Separators unter den Koagulator (11) geleitet wird, welcher aus einem Bett fein zerkleinerten Materials mit einer

709812/0689

Affinität zum öl größer als zum Wasser bestellt.
4. Separator nach, einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm (13) zylindrisch ausgebildet und oberhalb des Koagulators bzw. des Koagulatorbetts (11) angeordnet ist, und zwar derart, daß das den Koagulator bzw. das Koagulatorbett (11) verlassende Gemisch, den Schirm (13) radial durchströmt und dann, aus diesem am oberen Ende desselben abgezogen wird.
5. Separator nach Anspruch. 4, dadurch, gekennzeichnet, daß im Schirm (13) von unten nach, oben durchströmte IFilterpatronen (15) zum Zurückhalten etwa vorhandener ölpartikel in der Größenordnung von beispielsweise Mikron angeordnet sind.
6. Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Sammelkammern (8; 12; 17) für das in jeder Trennstufe abgetrennte öl, welche jeweils mit einem Ausläßstutzen (26 bzw. 27 bzw. 28) für das gesammelte öl und mit Sonden (23 bzw. 24 bzw. 25) zur Anzeige des ölstandes versehen sind.
7. Separator nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Heizorgane (29; 30) zur Erwärmung des Gemisches.

709812/0689