DE2632197A1 - Verfahren zur abtrennung und koaguliermittel - Google Patents
Verfahren zur abtrennung und koaguliermittelInfo
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Description
A.N.V.A.R. Agence Nationale de Valorisation de la Recherche
NEUILLY-sur-SEINE (Prankreich)
Verfahren zur Abtrennung und Koaguliermittel
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung (durch.
Koagulieren bzw. Zusammenballen) einer organischen Phase in Jorm einer Emulsion in einer wäßrigen Phase; sie betrifft
insbesondere die Abtrennung von Kohlenwasserstoffen, die in,Wasser emulgiert sind. Die Erfindung betrifft auch
ein neues Mittel zum Koagulieren bzw. Zusammenballen»
Es sind Verfahren zur Trennung von zwei Phasen einer
Emulsion bekannt, die darin bestehen, daß man die Emulsion durch ein lestbett führt, das durch ein faserartiges oder
granuliertes Material aus beispielsweise oleophilen Harzen, mit Silikon versehenen Glasfasern
(fibres de verre silicone) oder lonenaustauscherharzen gebildet
wird, die zuvor ins Gleichgewicht gebracht wurden» Diese Verfahren zum Koagulieren in einem Eestbett sind
im Vergleich, mit anderen Abtrennungsverfahren (Dekantieren, Zentrifugieren und Elektrokoagulieren) sehr vorteil»
097-(AN2-BE 433)-cas 2-Bo-He
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*■ u ™
haft, denn sie ermöglichen die Auftrennung von Emulsionen
unabhängig von ihrer Stabilität und dem Durchmesser der Tröpfchen der dispergierten Phase; diese Verfahren sind
insbesondere die einzigen Verfahren, die gegenwärtig zur Trennung von Sekundär-Emulsionen (emulsions de type
secondaire) geeignet sind, die extrem stabil sind und deren Tröpfchen Durchmesser von einigen Mikron besitzen. Die Vorrichtung,
die zur Durchführung dieses Verfahrenstyps erforderlich
ist, ist ι einfach und die Betriebs- und Investitionskosten sind sehr niedrig, wenn man mit anderen
Verfahren vergleicht.
Jedoch haben die Durchführung dieser Verfahren und die
Versuche· und Untersuchungen, die ihnen vorhergegangen sind, gezeigt", daß es eine kritische IPließgeschwindigkeit für
die Emulsion durch ääs- Betet "gibt; -· -?v- ->:." jenseits
dieser Geschwindigkeit läuft die Abtrennung nicht mehr genau ab; anstatt am Ausgang des Betts große koagulierte Tropfen
sammeln zu können, die leicht von der kontinuierlichen Phase durch Dekantieren abzutrennen sind, erhält man sehr feine
Tröpfchen mit einem Durchmesser von weniger als 1/10 mm, die in der kontinuierlichen Phase dispergiert sind. Die
kritische Geschwindigkeit, unterhalb der die Emulsion das Festbett passieren soll, ist bis zur Stunde eine experimentelle
Größe, die wesentlich!, vom Eoaguliermittel (materiau
coalescent) abhängt, das im Bett verwendet wird.
Bei Kohlenwasserstoffen, die in einer wäßrigen Phase emulgiert
sind, beträgt diese kritische Geschwindigkeit (unter besten Anwendungsbedingungen) beispielsweise 0,3 cm/sec
bei der Verwendung von Ziegelmehl, 0,25 cm/sec bei der Verwendung von Sand, 0,3 cm/sec bei der Verwendung von Glaskugeln
und 0,3 cm/sec bei der Verwendung eines mineralischen
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Trägers, der durch das Aufbringen von Aminen öleophil -. gemacht
wurde. Für die oleqphilen , Harze des Typs, der in der
I1R-PS 7 007 641 angeführt ist und die dadurch erhalten werden,
daß man ein organisches Ion auf einem Ionenaustauseherharz aufbringt, haben die bisher durchgeführten technischen
Experimente und Untersuchungen gezeigt, daß die kritische
Fließgeschwindigkeit einen Wert in der Größenordnung von 0,5 cm/sec zur Abtrennung von Kohlenwasserstoffen in wäßriger
Phase besitzen kann. Die größte kritische Geschwindigkeit ist bisher offensichtlich diejenige, die in der FR-PS 7 305 123
angeführt wird; die kritische Durchflußleistung, die in dieser FR-PS angeführt ist und deren Wert sehr hocltza:s.e;inscheint
und schwierig zu erreichen sein scheint (zumindest im technischen Maßstab), entspricht nach einer Umrechnung einer
kritischen Geschwindigkeit von 1,98 cm/sec; sie wird nach
den Angaben der FR-PS mit einem Bett eines lonenaustauscherharzes erhalten, für das zuvor ein Gleichgewicht mit der
dispergierten Phase eingestellt wurde.
Es ist klar, daß die Durchführung der Verfahren zur Abtrennung
durch Koagulieren um so interessanter ist, arl'g.a.
die kritische Geschwindigkeit im großen Maß erhöht werden
kann; so kann die Rentabilität der Durchführung für eine gegebene Vorrichtung beträchtlich erhöht werden, wenn man
die Möglichkeit zur Erhöhung der effektiven Fließgeschwindigkeit vergleicht und sie stets unterhalb der kritischen
Geschwindigkeit hält, die dem Koaguliermittel entspricht,
mit dem die Vorrichtung ausgerüstet ist.
Ferner wird in der US-PS 2 794 583 (Rhodes) ein Verfahren
zur Auftrennung einer Kohlenwasserstoffemulsion in Wasser
beschrieben, dqgsen Endstufe darin besteht, daß man die
Emulsion durch ein Mischbett führt, bei dem ein Bereich durch eine Faßermasse gebildet tvird, die mit einer Fluor-
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kohlenstofflösung imprägniert ist.
Jedoch führt die Imprägnierung dieser Fasermasse mit der
Fluorkohlenstofflösung erstens nur zu einer äußerst schwachen physikalischen Bindung und es ist unter diesen Bedingungen völlig unmöglich, ganz wenig erhöhte Fließgeschwindigkeiten vorzusehen, da die Imprägnierlösung von der wäßrigen Phase ausgewaschen und von ihr mitgenommen wird; die Verunreinigung der wäßrigen Phase und die Notwendigkeit,
wiederholt neue Imprägnierungen vorzunehmen, vertragen sich nicht mit einer technischen Durchführung, die eine akzeptable Rentabilität bietet.
Fluorkohlenstofflösung erstens nur zu einer äußerst schwachen physikalischen Bindung und es ist unter diesen Bedingungen völlig unmöglich, ganz wenig erhöhte Fließgeschwindigkeiten vorzusehen, da die Imprägnierlösung von der wäßrigen Phase ausgewaschen und von ihr mitgenommen wird; die Verunreinigung der wäßrigen Phase und die Notwendigkeit,
wiederholt neue Imprägnierungen vorzunehmen, vertragen sich nicht mit einer technischen Durchführung, die eine akzeptable Rentabilität bietet.
Zweitens stellt nach der US-PS 3 794- 583 die imprägnierte
Fasermasse nur einen kleinen Bereich des Betts dar, dessen größte Partie von Polypropylenfasern (nicht imprägniert)
gebildet wird. Die kritische Geschwindigkeit dieses Mischbetts entspricht höchstens der des Bereichs der Polypropylenfaser, und zwar etwa 0,5 cm/sec; jenseits dieser Geschwindigkeit findet kein Koagulieren mehr statt.
gebildet wird. Die kritische Geschwindigkeit dieses Mischbetts entspricht höchstens der des Bereichs der Polypropylenfaser, und zwar etwa 0,5 cm/sec; jenseits dieser Geschwindigkeit findet kein Koagulieren mehr statt.
Das bedeutet, daß nach der US-PS die bis heute unbekannten Eigenschaften der Fluorkohlenstoffverbindungen weder festgestellt
noch ausgenutzt werden konnten, was Anliegen der vorliegenden Erfindung ist.
Die vorliegende Erfindung schlägt ein Verfahren zur Abtrennung durch Koagulieren bzw. Zusammenballen mit einem
Festbett vor, mit dem man mit sehr erhöhter Fließgeschwindigkeit eine organische Phase abtrennen kann, die in einer wäßrigen Phase emulgiert ist.
Festbett vor, mit dem man mit sehr erhöhter Fließgeschwindigkeit eine organische Phase abtrennen kann, die in einer wäßrigen Phase emulgiert ist.
Das Abtrennungsverfahren gemäß der Erfindung besteht darin, daß man eine Emulsion durch ein Festbett führt, das durch
einen Träger in feinteiligem Zustand gebildet wird, der mit
mindestens einer Fluorkohl ens toff verbindung verbunden wird,
die eine Kohlenstoffkette aufweist, die Fluoratome trägt,
wobei die Verbindung in Form eines Überzugs vorliegt, der mit den Teilchen des Trägers chemisch verbunden ist und '
eine funktionelle Gruppe X trägt, die in Abhängigkeit von der Natur des Trägers gewählt ist und eine chemisch stabile
Bindung mit den Molekülen des Trägers liefert.
Untersuchungen und Experimente haben gezeigt, daß ein derartiges
Verfahren mit einer sehr erhöhten Fließgeschwindigkeit zum Passieren des Bettes durchgeführt werden kann (in
der Größenordnung von mindestens 10 cm/sec), wobei stets ein befriedigender Wirkungsgrad der Abtrennung gewährleistet
wird. Messungen haben gezeigt, daß die kritischen Fließgeschwindigkeiten
beim Passieren der Mittel, die mit Fluorkohlenstoff verbindungen des vorstehend angeführten Typs
behandelt wurden, durchschnittlich größenordnungsmäßig
30 mal höher als die kritischen Geschwindigkeiten beim
Passieren identischer Mittel sind, die unter entsprechenden Bedingungen angeordnet wurden, jedoch ohne Fluorkohlenstoffüberzug;
ferner ist der Druckabfall (perte de charge) im allgemeinen um 50 % nach der Behandlung des Trägers mit .
einem Fluorkohlenstoffüberzug vermindert, was einen wesentlichen
Vorteil für die Praxis bedeutet, um einen Durchlauf
mit großer Geschwindigkeit zu gewährleisten.
Die erfindungsgemäße Lösung wurde in zwei Etappen erreicht;
einerseits durch die experimentelle Feststellung der Eigenschaft der FluorkohlenstoffVerbindungen, daß sie unter bestimmten
Bedingungen eine sehr wesentliche Erhöhung der kritischen Koaguliergeschwindigkeit einer organischen Phase
ermöglichen, die in einer wäßrigen Phase emulgiert ist; andererseits durch Untersuchungen der Einzelheiten der Anwendung,
um in wirksamer Weise für ein technisches Verfahren aus dieser Eigenschaft Nutzen zu ziehen.
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Wie bereits ausgeführt wurde, ist die vorstehend angesprochene Eigenschaft keinesfalls dem Stand der Technik und insbesondere
nicht dem Stand der Technik der US-PS 3 794- 583 zu
entnehmen; die erste Etappe ist daher ein wesentlicher Schritt auf dem Weg zur Erfindung vom Stand der Technik
aus.
Die zweite Etappe bedeutet einen zweiten Schritt, der nicht weniger wichtig ist, da er es ermöglicht, in wirksamer Weise
das gewünschte Ergebnis zu erreichen. TJm diese Eigenschaft der Fluorkohlenstoffverbindungen wirksam auszunutzen, wenn
man der Emulsion erhöhte Fließgeschwindigkeiten verleiht, ist es erforderlich, daß die Verbindungen vollständig an
das Bett gebunden sind, so daß sie nicht von der raschen Strömung der Emulsion mit dem Nachteil mitgenommen werden
können, daß einerseits die Emulsion verunreinigt wird und andererseits der Wirkungsgrad infolge des Mangels an Verbindungen
rasch abnimmt, wobei die kritische Geschwindigkeit fortlaufend in dem Maß abfällt, in dem sie verschwinden.
Erfindungsgemäß wählt man eine I1IuO rkohlenst off verbindung,
die eine funktioneile Gruppe X besitzt, die an die Art des Trägers angepaßt ist, um chemisch stabile Bindungen mit den
Molekülen des Trägers zu erzielen; bei der Verbindung handelt es sich also um einen Überzug, der ein chemisch stabiles
Material mit dem Träger bildet.
Der Träger kann insbesondere eine körnige oder faserartige Struktur besitzen; er besitzt vorteilhafterweise eine Struktur
mit erhöhter Oberflächenkennzahl (surface specifique) und erhöhter Rauhheit, die zur Erhöhung des Werts der kritischen
Geschwindigkeit beitragen.
Bei einer ersten Ausführungsform wird der Träger mit. einem
Fluorkohlenstoffüberzug durch Benetzen mit einer Lösung
einer Fluorkohlenstoffverbindung überzogen, bei der die
Eonzentration (der Verbindung) etwa im Bereich von 0,1 bis
10 % liegt. Das Lösungsmittel kann insbesondere ein Alkohol
(z.B. Methanol oder Äthanol), ein Keton, insbesondere Aceton,
oder eine Halogenverbindung sein (z.B. Chloroform, Trichloräthylen
oder Trichlortrifluoräthan). Die Konzentration im Lösungsmittel liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis
Bei einer anderen Ausführungsform wird der Träger mit einem
Fluorkohlenstoffüberzug überzogen, indem man auf den Träger
ein Aerosol einer lluorkohlenstoffverbindung in Form einer
Suspension in einem gasförmigen Treibmittel aufsprüht.
Bei den verwendeten Fluorkohlenstoffverbindungen kann es
sich insbesondere um Verbindungen der IOrmel GI1 ^-( CI1 2) -X
handeln, wobei η eine ganze Zahl bedeutet.
Bei einem Träger aus Polyvinylchlorid stellt die verwendete !"luorkohlenstoffverbindung z.B. vorteilhafterweise eine Ver
bindung der folgenden Gruppe dar:
Bei einem Träger, der durch eine Verbindung auf Basis von
Silicium gebildet wird (z.B. Sand, Glasfritte (verre fritte),
Bimsstein oder Ziegelmehl), stellt die verwendete iluorkohlenstoffverbindung
vorteilhafterweise eine Verbindung mit einem -SiO-Eest in der Gruppe X dar, insbesondere:
Cl3-(CP2)6-CH20-(CH2)3-Si(O^H2-CH3)3
(Cl3)2CT-0-(CH2)3-Si(0-CH3)y
Bei einem Träger, der durch ein Metallsubstrat gebildet <
wird, ist es möglich, eine Verbindung zu verwenden, .die
'6θ988-6-/Οδ0-2.
in der PE-PS 7 14-3 253 (Ugine KUHLMAFF) "beschrieben ist,
und insbesondere eine Verbindung aus der folgenden Gruppe zu wählen, wobei η 5 oder 7 bedeutet:
CP3-(CP2)n-(C2H4)m-C00H mit m
> 1
CF3-(CP2)ii-(C2HZf)m-0H mit m = 1 oder 2
CP3-( CP2) n-C2H4-S02F( CH3 ) C ^OH
Um ferner in der Praxis eine Trennung der koagulierten
Tropfen und der wäßrigen Phase zu erhalten, wird es besonders bevorzugt, daß sich die wäßrige Phase und die
dispergierte Phase in der gleichen Richtung trennen, insbesondere in aufsteigender Richtung beim Koagulieren von
Kohlenwasserstoffen. Bei einem Verfahren mit entgegengesetzter Verfahrensführung (Trennung von Gegenströmen, wobei
die dispergierte Phase beispielsweise aufsteigt und die Trägerphase absteigt) ist es schwierig, der Emulsion
eine erhöhte Plie .ßgeschwindigkeit zu geben, da die
Strömung die Feigung besitzt, die dispergierte Phase mitzureißen und dementsprechend ihr Dekantieren zu verhindern.
Demgegenüber kann bei der vorstehend beschriebenen Arbeitsweise die Emulsion, die an der Basis des Bettes zugeführt
wird, das Bett mit einer erhöhten Geschwindigkeit passieren, die der kritischen Geschwindigkeit angenähert ist.
Die Erfindung betrifft also ein Verfahren zur Abtrennung einer organischen Phase durch Koagulieren, die in einer
wäßrigen Phase emulgiert ist.
Das Verfahren besteht darin, daß man die Emulsion durch ein Pestbett führt, das durch einen Träger im feinteiligen
Zustand gebildet wird, der mit einem Überzug aus mindestens einer
Fluorkohlenstoffverbindung überzogen ist, die eine Kohlenstoff
hauptkette aufweist, die Fluoratome und eine funktioneile Gruppe X trägt, die in Abhängigkeit von der Natur
des Trägers derart gewählt ist, daß die Fluorkohlenstoffverbindung
mit dem Träger ein stabiles Material bildet; die FluorkohlenstoffVerbindung kann insbesondere der Formel
)J1-X entsprechen, wobei η eine ganze Zahl ist.
Mit einem derartigen Verfahren kann man die Fließgeschwindigkeit beträchtlich erhöhen; das Verfahren ist insbesondere
zur Trennung von Kohlenwasserstoffen anwendbar.
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Nachstehend wird die Erfindung durch Beispiele näher erläutert.
Rostfreies Stahlpulver einer Körnung von 0,1 mm wurde in einer Reinigungsvorbehandlung mit Triehloräthylen entfettet,
getrocknet und danach einige min lang in eine Lösung einer Fluorkohlenstoffverbindung der folgenden Formel getaucht:
Das Lösungsmittel wurde durch eine Halogenverbindung gebildet, im Beispiel -■ Trichlortrifluoräthan; die Konzentration
der Fluorkohlenstoffverbindung betrug genau 1 Gew.-$.
Nach dem Benetzen wurde das Pulver getrocknet, danach an warmer Luft etwa 1 h lang getrocknet und in einen Trockenschrank
bei einer Temperatur von 140 0G etwa 10 min gegeben.
Nach dem Abkühlen war das Material fertig zum Einsatz. Im vorliegenden Fall wurde es in eine Säule mit einem Pestbett
des Typs gegeben, der in der FR-Zusatzanmeldung 7 223
vom 30. Juni 1972 beschrieben ist; diese Säule, die in der Figur 2 der FR-Zusatzanmeldung wiedergegeben ist, besitzt
einen Innendurchmesser von 10 mm und eine Höhe von 100 mm.
Bei der Emulsion, die an der Basis der Säule Zugeführt wurde,
handelte es sich um eine Sekundär-Emulsion (emulsion secondaire)
von η-Dekan in Wasser, wobei die Größe der Tröpfchen der dispergierten Phase zwischen 1 bis 10 jam variierte. Die
Konzentration der dispergierten Phase betrug beim Eintritt in die Säule 600 mg/1. Mit einer Flüssigkeitspumpe (pompe
volumetrique) an der Basis der Säule konnte die Durchflußleistung
in einem Bereich von 0 bis 27,3 l/h variiert werden, was Fließgeschwindigkeiten im Bereich von 0 bis 9,65 cm/
see entsprach.
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Der Durchmesser der koagulierten Tropfen, die am Kopf der
Säule gewonnen wurden, blieb konstant und lag im Bereich, von
0,5 bis 1 mm, wenn man die Geschwindigkeit auf 9,65 cm/sec erhöhte; diese Geschwindigkeit lag also unter der kritischen
Geschwindigkeit, da die Trennung in der Dekantationszone am
Kopf der Säule einwandfrei ablief.
Bei der Geschwindigkeit von 9,65 cm/sec betrug die Restkonzentration an η-Dekan nach dem Dekantieren in einer Dekantiervorrichtung
mit einem Durchmesser von 50 mm Null. Die Menge an Kohlenwasserstoffen am Zulauf und am Ablauf der Koaguliervorrichtung
wurde durch Messen des Gesamtverbrauchs an Sauerstoff ermittelt; bei der verwendeten Meßvorrichtung handelte
es sich um ein TOD (Marke Ionics, Modell 225). Die Mengen
wurden nach dem Homogenisieren mit Ultraschall ermittelt.
Bei diesem Versuch betrug die Reinigung 100 $, was einen
Leistungsgrad bedeutet, der kaum mit anderen Materialtypen selbst bei viel kleineren lließgesehwindigkeiten erreicht
wird. Der Druckabfall betrug bei dieser Geschwindigkeit von
9,56 cm/sec zwischen dem Zulauf und dem Ablauf der Säule 4,5 kg/cm .
Ein gleicher Versuch, der mit nicht-rostendem Stahlpulver der
gleichen Körnung durchgeführt wurde, das jedoch nicht mit
einer Pluorkohlenstoffverbindung behandelt worden war, zeigte,
daß die kritische Geschwindigkeit des Koagulierens 0,3 cm/sec
betrug; um eine Reinigung der gleichen Größenordnung zu erzielen, wie sie vorstehend erreicht wurde, muß man mit Fließgeschwindigkeiten
in der Größenordnung von 0,2 cm/sec arbeiten. Um den Druckabfall zu vergleichen, wurde er jenseits der
kritischen Geschwindigkeit bei einer Geschwindigkeit von 9,65 cm/sec gemessen; er betrug 9 kg/cm und war damit zweimal
so groß wie beim behandelten Material. Dieser Vorteil ist
für die praktische Durchführung wesentlich, da die Betriebs-, kosten bei. einer vorgegebenen Geschwindigkeit vom Druckverlust
abhängen, den das Material mit sich bringt.
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Zuerst wurden Kugelchen von Polyvinylchlorid mit einem Durch
messer in der Größenordnung von 0,2 mm mit einem Alkohol gewaschen und nach Trocknen in eine Lösung einer Fluorkohlenstoffverbindung
der folgenden Formel getaucht:
Das Lösungsmittel stellte ein Alkohol dar, in diesem Pail
Methanol; die Konzentration der "Fluorkohlenstoff verb indung
betrug genau 1 Gew.-%.
Fach dem Benetzen wurden die Kügelchen an der luft in etwa
1 h entwässert und getrocknet und in einen Trockenschrank bei einer Temperatur von etwa 50 0C 1 h gegeben.
Fach dem Abkühlen war das Material fertig zur Verwendung. Das Koagulieren wurde unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel
1 durchgeführt; bei der Emulsion handelte es sich um eine Sekundär-Emulsion von Kerosin in Wasser, wobei die
Teilchengröße der dispergierten Phase im Bereich von 1 bis 10 yum variierte. Die Konzentration der dispergierten Phase
am Zulauf der Säule lag in der Größenordnung von 500 mg/1.
Man stellte fest, daß bei einer B1Ii eßges chw ind igke it von
9,65 cm/sec eine genaue Auftrennung der beiden Phasen stattfand, wobei die Restkonzentration nach dem Dekantieren SO mg/1
betrug, was einem Reinigungsgrad von 93,5 i° entspricht; der
Druckabfall betrug bei der Geschwindigkeit von 3,65 cm/sec
3 kg/cm2.
Ein gleicher Versuche» der mit entsprechenden unbehandelten
Kügelchen aus PVC durchgeführt wurde^ zeigte, daß die kritische
Geschwindigkeit des Koagulierens 0,4 cm/sec und der
Druckabfall bei einer Geschwindigkeit von 9,65 cm/sec 5 kg/cm
betrug.
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13 Beispiel 3
Yersuche, die mit dem gleichen Träger und unter den gleichen
Bedingungen wie im Beispiel 2 durchgeführt wurden, ergaben
mit einem Überzug der Formel:
die folgenden Werte:
Restkonzentration bei 9,65 cm/sec der gleichen Größenordnung
wie beim Beispiel 2;
Druckabfall gleichfalls der gleichen Größenordnung.
Yersuche, die mit dem gleichen Träger und unter den gleichen
Bedingungen wie im Beispiel 2 durchgeführt wurden, ergaben mit einem Überzug der folgenden Formel:
die folgenden Werte:
Restkonzentration bei 9,65 cm/sec der gleichen Größenordnung wie im Beispiel 2;
Druckverlust gleichfalls der gleichen Größenordnung.
Yersuche, die mit dem gleichen Träger und unter den gleichen
Bedingungen wie im Beispiel 2 durchgeführt wurden, ergaben
mit einem Überzug der folgenden Formel: ■
die folgenden Werte:
Restkonzentration bei 9,65 cm/sec der gleichen Größenordnung wie im Beispiel 2;
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Druckverlust gleichfalls der gleichen Größenordnung.
Es wurde Ziegelmehl einer Körnung im Bereich von 0,1 bis 0,2 mm nach Waschen mit Aceton und Trocknen einige min lang
in eine Lösung einer Fluorkohlenstoffverbindung der folgenden !Formel getaucht:
(CF5)-(Gl2)6-CH2O-(QE2)3-Si-(OCH2-GH3)^.
Das lösungsmittel war ein Keton, nämlich Aceton; die Konzen tration der lluorkohlenstoffverbindung betrug genau 0,5
Nach dem Benetzen wurde das Ziegelmehl entwässert, danach
an der Luft etwa 1h lang getrocknet und in einen Trockenschrank
bei einer Temperatur von 140 0C etwa 10 min lang
gegeben.
Nach dem Abkühlen war das Material fertig zur Verwendung;
das Koagulieren wurde unter den gleichen Bedingungen wie bei den vorstehenden Beispielen durchgeführt. Bei der Emulsion
handelte es sich um eine Sekundär-Emulsion von handelsüblichem
Gasöl in Wasser einer Teilchengröße von 1 bis 10 Aim
und einer Konzentration von 700 mg/1.
Bei einer Geschwindigkeit von 9»65 cm/sec lief die Auftrennung
der beiden Phasen einwandfrei ab, wobei die Restkonzentration an Gasöl nach dem Dekantieren 7 mg/1 betrug, was einem Reinigungsgrad
von 99 $ entspricht; der Druckabfall betrug 2,5 kg/cm .
Der gleiche Versuch, der mit Ziegelmehl der gleichen Körnung durchgeführt wurde, das jedoch nicht behandelt worden war,
zeigte, daß die kritische Geschwindigkeit des Koagulierens
0,3 cm/sec und der Druckabfall bei 9,65 cm/sec 6 kg/cm betrug.
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Versuche, die unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel
6 mit einem Träger, der durcli Glaskügelchen mit schwacher Rauhheit und einer Körnung im Bereich von 0,2 bis 0,3 mm
gebildet wurde, mit einem Überzug der folgenden Formel
durchgeführt wurden:
(CP5) 2-cf-o( CH2 )3-si-( OCH5 )3 Λ
lieferten die folgenden Werte:
Restkonzentration bei 9,65 em/sec = 140 mg/1 für die gleiche
Emulsion wie in Beispiel 6;
Reinigungsgrad 80 $;
Druckabfall = 2 kg/cm2.
Reinigungsgrad 80 $;
Druckabfall = 2 kg/cm2.
Ein entsprechender Yersuch, der mit nicht-behandelten Glaskügelchen
durchgeführt wurde, zeigte, daß die kritische Geschwindigkeit des Koagulierens 0,3 cm/sec und der Druckabfall
bei 9,65 cm/sec 3 kg/cm beträgt.
Zur Erläuterung der physikalisch-chemischen Eeaktionen, die
an der Oberfläche des Trägers ablaufen, werden im folgenden die Mechanismen dieser Eeaktionen für den Fall des vorlie=
genden Beispiels zusammengestellt, bei dem X die folgende
Gruppe ist:
-O(CH2)3-Si-(OCH5)3
Diese Reaktionen spielen sich in den folgenden drei Stufen
1. Stufe: Hydrolyse des Fluorkohlenstoffs, die zur folgenden
Verbindung führt:
)V~Si
2. Stufe: 'Chemisorption auf den Glaskugelchen mit Biläung
einer Wasserstoff brückenbind ung: ,-·.,.■.- .
80 9 886 / dÖÖs^
ORfGlNAL INSPECTED
HO-Si- OH
Liaison
hydrogen«
Wasserstoff-* brücken-■bindung
S S ,
(η /
Sujora.ce
vexre
(R : radical fluorocer-
bure)
(R: Fluorkohlenstoffrest)
Glasoberflache
3. Stufe: Polykondensation der Pluorkohlenstoffmoleküle
beim Brennen unter Austritt von Wasser mit folgendem Ergebnis:
809886/0802
Auf der Oberfläche der Kügelchen bildet sich dementsprechend
ein Überzug, der chemisch an das Glas gebunden ist, bei dem es sich um das vorstehend angegebene Material handelt,
und der bei der Reaktion mit dem Glas über
eine bestimmte liefe des Glases hinweg anfällt.
Es wurde ein analoger Versuch wie in Beispiel 6 mit Glasfasern mit einem Durchmesser im Bereich von 3 bis 7/xm durchgeführt, die in der gleichen Weise und mit der gleichen Verbindung
wie die vorstehend angeführten Glaskügelchen behandelt worden waren. Diese Glasfasern wurden in eine Koaguliersäule
gegeben und zusammengepreßt, um eine Menge von 1,20 g unterzubringen, was 0,153 g/cm entsprach.
Es wurde eine Gasöl-Emulsion, die der des Beispiels 6 entsprach,über
das auf diese Weise hergestellte Festbett geführt; bei einer Geschwindigkeit von 9,65 cm/sec lief die
Auftrennung der beiden Phasen einwandfrei ab, wobei die Restkonzentration
nach dem Dekantieren 10 mg/1 und der Druckabfall 0,3 kg/cm2 betrug.
Ein entsprechender Yersuch mit nicht-behandelten Glasfasern
zeigte, daß die kritische 3?ließgeschwindigkeit dann 0,5 cm/sec und der verursachte Druckabfall bei 9,65
cm/sec 0,5 kg/cm betrug.
6098Ö-6/0802
Claims (16)
- Patentansprüche(\y Verfahren zur Abtrennung einer organischen Phase, insbesondere von Kohlenwasserstoffen, in Emulsion in einer wässerigen Phase durch Koagulieren, bei dem man die Emulsion über ein Festbett führt, das aus einem Träger in feinteiligem Zustand mit mindestens einer Fluorkohlenstoffverbindung besteht, die eine Kohlenstoffkette.aufweist, die Fluoratome trägt, dadurch gekennzeichnet, daß man als Fluorkohlenstoffverbindung einen Überzug verwendet, der chemisch an die Teilchen des Trägers gebunden ist und funktionelle G-ruppen X aufweist, die in Abhängigkeit von der Art des Trägers im Hinblick auf eine chemisch stabile Bindung mit den Molekülen des Trägers gewählt sind.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Emulsion, die an der Basis des Betts eingesetzt wird, über das Bett mit einer erhöhten Geschwindigkeit in der Fähe der kritischen Geschwindigkeit führt, wobei sich die dispergierte organische Phase im gleichen Sinn aufsteigend wie die wässerige Phase bewegt und nach dem Koagulieren am Kopf des Bettes gesammelt wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Fluorkohlenstoffverbindung eine Verbindung der Formel CF,-(CFg)n-X verwendet, in der η eine ganze Zahl bedeutet.
- 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Träger mit granulierter Struktur ■verwendet.
- 5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als Träger einen'metallischen Träger und als Fluorkohlenstoffverbindung eine Verbindung aus der folgenden Gruppe verwendet (n = 5 oder 7):6098Ö6/0802ci3-(ci2)n-so2ira2)11-(G2H4)m-GOOH mit
52)n-C2H3C1OPO3H2
Cl3-(Cl2)n^(C2H4)m-0H mit m = 1 oder 2 ()()2n24226
- (CP2) ^C2H4-SO2N(CH3) CH2C 0OH. - 6. Verfahren nach Ansprach 1, 2, 3 oder 4» dadurch gekennzeichnet, daß man als !Träger Polyvinylchlorid und als lluorkohlenstoffverbindung eine Verbindung aus der folgenden Gruppe verwendet:
- 7. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als Träger eine Verbindung auf Basis von Silicium verwendet, insbesondere Sand (sable), Glasfritte, Bimsstein oder Ziegelmehl, wobei die Gruppe X der lluorkohlenstoff verbindung einen SiO-Eest aufweist.
- 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man als lluorkohlenstoffverbindung eine Verbindung aus der folgenden Gruppe verwendet:Cl3 ( CF2 ) 6-CH2O-(CH2) 3-S 1-(OCH2-CH3 )3
(Cl3)2-Cl-0(CH2O3-Si-(OCH3)3. - 9. Verfahren nach Anspruch 1,2, 3, 4» 5» 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß man den Träger zuvor mit einem lluorkohlenstoffüberzug überzieht, indem man ihn in einer Lösung einer lluorkohlenstoffverbindung benetzt, in der die Konzentration der Verbindung im Bereich von etwa 0,1 bis 10 fo liegt, und danach bei einer Temperatur brennt, deren Wert auf die Wärmebeständigkeit des Trägörs eingestellt ist, ohne 140 0C zu überschreiten. v . .609886/08Q2
- 10. Verfahren nach. Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man die Lösung der Fluorkohlenstoffverbindung mit Hilfe eines Alkohols als Lösungsmittel.herstellt.
- 11. Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß man die Lösung der Fluorkohlenstoffverbindung mit Hilfe eines Ketons als Lösungsmittel herstellt.
- 12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, döß man die Lösung der Fluorkohlenstoffverbindung mit Hilfe einer Halogenverbindung als Lösungsmittel herstellt.
- 13. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Konzentration der Fluorkohlenstoffverbindung im Lösungsmittel im Bereich von 0,1 bis 10 $ anwendet.
- 14. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder S, dadurch gekennzeichnet, daß man den Träger mit einem Fluorkohlenstoff überzieht, indem man auf den Träger ein Ärosol aufspritzt, das durch die Fluorkohlenstoffverbindung in Suspension in einem Treibgas gebildet wird.
- 15. Koaguliermittel zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, das durch einen Träger im feinteiligen Zustand mit mindestens einer Fluorkohlenstoff verbindung gebildet wird, die eine Kohlenstoffkette aufweist, die Fluoratome trägt, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Fluorkohlenstoffverbindung um einen Überzug handelt, der chemisch an die Trägerteilchen gebunden ist,und die funktionelle Gruppen X aufweist, die in Abhängigkeit von der Art des Trägers in Hinblick auf eine chemisch stabile Bindung mit den Molekülen des Materials gewählt worden sind, die den Träger bilden.
- 16. Koaguliermittel nach Anspruch 15» gekennzeichnet durch eine Fluorkohlenstoffverbindung der Formel wobei η eine ganze Zahl bedeutet.609886/0802
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