DE2804969A1

DE2804969A1 - Vorfilter

Info

Publication number: DE2804969A1
Application number: DE19782804969
Authority: DE
Inventors: Brian Arthur Head
Original assignee: Whatman Reeve Angel Ltd
Current assignee: Whatman Ltd
Priority date: 1978-01-31
Filing date: 1978-02-06
Publication date: 1978-08-10
Also published as: CA1093478A; GB1600371A; US4309289A; JPS53137474A

Description

DR. BERG mPL.-TNG. STAPF DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIR

PATENTANWÄLTE Postfach 860245 · 8000 München 86 £ O U 4 Jj Q »5

Anwaltsakte 28 846 6. Februar 1978

WHAQ)MAN EEEVE ANGEL LIMITED, Maidstone, Kent, M14 2LE, England

Vorfilter

- Ansprüche -

809832/0898

»(089)988272 Telegramme: Bankkonten: Hypo-BankMünchen4410122850

988273 BERGSTAPFPATENT München (BLZ 70020011) Swift Code: HYPO DE MM

988274 TELEX: Bayec Vereinsbank MOnchen 453100 (BLZ 70020270) 983310 0524560 BERG d Postscheck MOnchen 65343-808 (BLZ 70010080)

2804963

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorbehandlungs- insbesondere eine Vorfiltereinrichtung zum Trennen von öl und Wasser in einem System, in welchem ein öl in einer wässrigen Flüssigkeit dispergiert ist. Eine solche Einrichtung gemäß der Erfindung ist insbesondere in solchen Fällen verwendbar, in denen eine Öl-Wasseremulsion durch das Vorhandensein eines Detergens stabilisiert ist.

Der im folgenden verwendete Ausdruck "öl" bezeichnet eine beliebige, mit Wasser im wesentlichen nicht mischbare organische Flüssigkeit, deren spezifisches Gewicht von dem des Wassers oder vom durch einen im Wasser gelösten Stoff modifizierten spezifischen Gewicht des Wassers wesentlich verschieden ist.

Ein Verfahren zum Abscheiden von öl unä einer Öl-Wasseremulsion arbeitet mit einem von innen nach außen durchströmbaren koaleszierenden Filter, welches außerdem dazu dient, verunreinigende Feststoffe aus der Emulsion zu entfernen. In diesem Verfahren tritt die Emulsion durch die Wandung eines Filterrohrs hindurch, welches beispielsweise aus von einem Harz-Bindemittel zusammengehaltenen Glasfasern ist. Der Wirkungsgrad der Abscheidung kann dadurch verbessert werden, daß das Filterrohr mit einem koaleszierenden Mantel etwa aus einem großporigen Schaumstoff umgeben wird. Die Emulsion tritt unter Druck durch die Wandung des Filters hindurch, wobei die öltröpfchen koaleszieren oder zusammenfließen und dabei von dem die Wandung durchströmenden Wasser abgeschieden werden.

809832/0898

" ⁹ " 28Ü4363

Ein herkömmliches koaleszierendes Filter arbeitet zwar zufriedenstellend, solange die Emulsion keine Detergentien enthält, der Wirkungsgrad der Abscheidung wird jedoch durch das Vorhandensein eines oberflächenaktiven Materials in der Öl-Wasseremulsion erheblich verschlechtert. Die Vorbehandlungseinrichtung, welche als Vorfilter, im weiteren Sinne jedoch einfach als eine Wicklung ausgebildet sein kann, ist gemäß der Erfindung für die Verwendung mit einem koaleszierenden Filter zum Trennen von öl und Wasser bestimmt, um die genannte Schwierigkeit wenigstens teilweise zu beseitigen. Wird ein Fasermaterial, in bezug auf welches Öle eine weder zu hohe noch zu geringe Adhäsionsenergie aufweisen, zu einer Vorbehandlungseinrichtung bzw. zu einem Vorfilter mit geeigneten Abmessungen und Packungsdichte der Fasern und geeigneter Dicke geformt, so ist eine solche Einrichtung mit gutem Erfolg in vorstehend beschriebener Weise verwendbar.

Die Erfindung schafft eine in einem koaleszierenden Filter zum Trennen von öl und Wasser verwendbare Vorbehandlungseinrichtung, insbesondere ein Vorfilter aus einem gewebten oder ungewebten Fasermaterial, in bezug

auf welches öle eine Adhäsionsenergie von 2 bis 50 erg/cm aufweisen, und bei welchem die Abmessungen und die Packungsdichte der Fasern sowie die Dicke der Vorbehandlungseinrichtung so gewählt sind, daß öltröpfchen mit einem Durchmesser von wenigstens 1 Jim, vorzugsweise 10 um, festgehalten und zum Zusammenfließen gebracht und beim

B 0 9 8 3 ? / η - q g

^Λ0 ~ 2604^63

Durchtritt einer Öl-Vasseremulsion durch die Vorbehandlungseinrichtung in Form größerer öltropfen freigegeben werden.

In bezug auf für die erfindungsgemäße Vorbehandlungseinrichtung geeignete Werkstoffe weist beispielsweise Shell Talpa 20 öl eine Adhäsionsenergie von 2 bis 50 erg/cm auf.

Öl-Wasseremulsionen können Detergentien oder ähnliche oberflächenaktive Zusätze und/oder andere gelöste Stoffe enthalten. Derartige Zusätze beeinflussen die Adhäsionsenergie eines bestimmten Öls in bezug auf eine bestimmte Oberfläche. Gemäß der Erfindung sind daher nur solche Werkstoffe zu verwenden, in bezug auf welche ein Öl unabhängig von solchen Zusätzen eine Adhäsionsenergie von 2 bis 50 erg/cm aufweist.

Geeignete Werkstoffe für die erfindungsgemäße Einrichtung oder "Wicklung" sind u.A. Polypropylen und Nylon.

Ist die Adhäsionsenergie eines Öls in bezug auf die Fasern sehr niedrig, so lösen sich die festgehaltenen öltröpfchen von der Faseroberfläche, bevor sie mit anderen Tröpfchen zusammenfließen können. Ist die Adhäsionsenergie andererseits zu hoch, so haften die öltröpfchen so fest an den Fasern an, daß sich selbst die durch das Zusammenfließen der kleinen Tröpfchen gebildeten größeren Tropfen nicht von den Fasern lösen. In bezug auf beispielsweise Polypropylenfasern ist die Adhäsionsenergie einerseits

B 0 f J 8 3 ? / 0 0 9 B

^ΛΛ - 2804963

groß genug, daß die Tröpfchen festgehalten werden und mit anderen zusammenfließen können, andererseits jedoch gering genug, daß die entstehenden größeren Tropfen freigegeben werden.

In Abwesenheit von Detergentien haben Glasfasern und mit Epoxidharz beschichtete Glasfasern ausreichende Adäsionsenergie, bei Vorhandensein von Detergentien ist die Adhäsionsenergie jedoch zu gering, d,h, niedriger als

etwa 2 erg/cm . Bei Vorhandensein von Detergentien muß

die Adhäsionsenergie größer sein, d.h. ca. 5 bis 20 erg/cm betragen. Bei zu großer Adhäsionsenergie und/oder zu hoher Packungsdichte werden die zusammengeflossenen öltropfen nicht freigegeben.

An sich ungeeignete Fasern, etwa Glasfasern, können mit Nylon und/oder Polypropylen beschichtet werden und sind dann ebenfalls für den erfindungsgemäßen Zweck verwendbar.

Besteht die mittels eines koaleszierenden Filters zu filternde Flüssigkeit allein aus öl und Wasser, so hätte das Filter eine unbegrenzte Lebensdauer und eine Vorfilterung wäre nicht notwendig. Ist das zu behandelnde Material eine von Feststoffen freie Öl-Wasseremulsion, wie sie unter Laborbedingungen darstellbar ist, so kommt es nicht auf eine Vorfilterung an, so daß die Erfindung etwa zum Trennen von Flüssigkeiten bei organischen Synthesen angewendet werden kann. In der normalen gewerblichen Praxis sind jedoch Feststoffteilchen nahezu immer vor-

809832/0898

handen und werden vom Euter zurückgehalten. Die Lebensdauer des Filters ist dann durch den Gehalt an Feststoffen bestimmt, wobei sich die Lebensdauer des Filters durch Vorfilterung bis auf das zehnfache verlängern läßt. Daher arbeitet die erfindungsgemäße Einrichtung vorzugsweise als Vorfilter, zusätzlich zu ihrer öl-koaleszierenden Wirkung.

Zur Erzielung eines gegebenen Durchströmungswiderstands und der gewünschten Leistung können der Faserdurchmesser, die Packungsdichte und die Dicke der Vorbehandlungseinrichtung variiert werden. Ein zum Zurückhalten von Tröpfchen mit einer Größe von 10 μη geeignetes Vorfilter kann gemäß der Erfindung auf verschiedene Weise aufgebaut sein. So können im Extremfall sehr dünne Fasern mit hoher Packungsdichte verwendet werden, wobei das Vorfilter dann sehr dünn wäre. Im anderen Falle können relativ dicke Fasern mit niedriger Packungsdichte verwendet werden, wobei das Vorfilter dann ziemlich dick ist. Falls die Fasern eine sehr große Adhäsionsenergie aufweisen, ist bei der Herstellung auf den zweiten Extremfall hinzuarbeiten, da hier die Zwischenräume zwischen den Fasern größer sind, so daß die zusammenfließenden Tröpfchen die Zwischenräume nicht überbrücken können und daher ohne Schwierigkeit freikommen.

Die Form der erfindungsgemäßen Vorbehandlungseinrichtung richtet sich weitgehend nach ihrem Verwendungszweck.

809832/0898

¹³ ' 2804369

So kann die Einrichtung beispielsweise zylindrisch sein und/oder wenigstens eine Wicklung aufweisen.

Wie bereits bemerkt, findet die erfindungsgemäße Vorbehandlungseinrichtung gewöhnlich Verwendung in Verbindung mit einem koaleszierenden Filter in Form eines Filterrohrs, in dessen Bohrung das erfindungsgemäße Vorfilter untergebracht ist. Die Kombination der Vorbehandlungseinrichtung mit einem Filterrohr stellt eine Filterpatrone dar, auf welche sich die Erfindung ebenfalls bezieht. Bei einer solchen Filterpatrone kann das Filterrohr von einem äußeren koaleszierenden Mantel umgeben sein, um den Wirkungsgrad der Ölabscheidung zu verbessern. Außerdem kann das Filterrohr durch ein Grobgewebe verstärkt sein, wie in der DT-Patentanmeldung P 26 45 634.8 beschrieben, und/oder eine äußere Verstärkung aufweisen, wie in der US-PS 4 058 456 beschrieben. Die Vorbehandlungseinrichtung kann von einer Abstützung innerhalb des Filterrohrs festgehalten sein. Ferner kann die Filterpatrone wenigstens eine Endkappe aufweisen. Stattdessen kann, die Filterpatrone jedoch durch Einspannen über die Enden des Filterrohrs abgedichtet sein.

Das Filterrohr kann aus ungewebten, willkürlich angeordneten Fasern geformt werden, etwa indem diese in Form eines wässrigen Breis auf einen evakuierten, zylindrischen porösen Kern aufgebracht, dabei zu einem Rohr geformt, getrocknet, gegebenenfalls mit einem Bindemittel imprägniert und erneut getrocknet oder verfestigt werden, so

809832/0898

daß, wie in der genannten DT-Patentanmeldung im einzelnen beschrieben, ein halbsteifes, selbsttragendes Filterrohr entsteht. Geeignete Fasern sind u.A. Tonerde-, Zirkonerde- und Glasfasern, insbesondere Borsilikatfasern. Für den genannten Zweck haben die Fasern vorzugsweise einen Durchmesser von weniger als 10 μΐη, insbesondere von ca. 0,1 bis 3>5 um. Geeignete Bindemittel sind u.A. duroplastische oder sonstwie verfestigbare Harze wie Phenolformaldehyd- und Epoxidharze, Silikonharze, Oxide des verwendeten Fasermaterials, bei Glasfasern also etwa Kieselerde, und andere als Bindemittel verwendete Stoffe wie quartäre Ammoniumsilikate und dergl.. Die porösen Filterrohre sind vorzugsweise aus Glasfasern mit ausgehärteten Harzbindern zusammengesetzt, bei Verwendung des Filterrohrs unter hohen Temperaturen sind jedoch auch anorganische Binder geeignet.

Die Wandstärke des porösen Filterrohrs kann je nach Verwendungszweck variieren. Bei einem typischen Filterrohr beträgt sie etwa 2,5 bis 5 mm, insbesondere ca. 3*175 bis 3»81 mm, bei einer Packungsdichte von etwa 0,10, vorzugsweise 0,15 bis 0,25 g/cm .

Das Öl-Rückhaltevermögen des Filterrohrs bestimmt sich nach dem Durchmesser der verwendeten Fasern. Zgm Abscheiden von öl aus Wasser soll das Filterrohr in der Lage sein, Tröpfchen mit einem Durchmesser von 1 um zurückzuhalten. Bei der bevorzugten Wandstärke von ca. 5 t&m und einer Packungsdichte von ca. 0,2 g/cnr istmit Faser-.

809832/0898

¹⁵ " 2804369

stärken von 0,75 bis 1,5 pn eine gute Wirksamkeit bei ausreichender Durchströmungsgeschwindigkeit erzielbar. Bei Verwendung dünnerer Fasern würde sich die Durchströmungsgeschwindigkeit verringert, es sei denn, das Filterrohr hätte eine gerungere Wandstärke und/oder Packungsdichte.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Filterrohr aus feinen Borsilikatglasfasern und einem verfestigten Silikonharz, welches die Fasern überzieht und dem Filterrohr damit hydrophobe Eigenschaften verleiht. Es sind auch andere Arten von Fasern verwendbar, sofern sie den erforderlichen Durchmesser sowie die notwendige Adhäsionsenergie aufweisen. Das Silikonharz-Bindemittel dient dem doppelten Zweck, das Rohr zu versteifen und die Oberfläche der Glasfasern zu modofizieren, so daß sie die notwendige Adhäsionsenergie erhalten. Geeignet sind ferner Polypropylen-, Silikon- und Nylonfasern, sofern sie den erforderlichen Durchmesser haben. Die Oberfläche von an sich ungeeigneten Fasern kann durch die Verwendung geeigneter Bindemittel modifiziert werden. Anstelle eines Silikonharzes kann hierfür ein Polypropylen- oder Nylonbindemittel verwendet werden.

Ein geeignetes Material für den koaleszierenden Mantel ist ein offenzelliger, poröser Schaumstoff oder auch ein Fasermaterial, insbesondere ein offenzelliger, poröser Polyurethanschaum mit einer großen Porengröße von z.B. 80 bis 100 p.p.i.. Geeignet ist ein ca. 4.76 mm starker

809832/0898

¹⁶ " 28U4369

zylindrischer Mantel aus Polyurethanschaum.

Für die äußere Verstärkung eignen sich beispielsweise aus Kunststoff, etwa Polypropylen, geformte poröse Rohre oder poröse Metallrohre. Derartige Verstärkungen sind mit hinsichtlich des Innendurchmessers ziemlich weiten Toleranzen im Handel erhältlich. Je nach der erforderlichen Berstfestigkeit kann auch eine Art Grobgewebe verwendet werden, etwa in Form eines geschlossenen Zylinders aus einem Netz- oder Gitterwerk.

Angesichts seiner hohen chemischen Widerstandsfähigkeit verdient Polypropylen den Vorzug als äußere Verstärkung. Die genannte US-PS 4- 058 456 beschreibt Einzelheiten eines Verfahrens zum Herstellen eines Filterrohrs der vorstehend genannten Art mit einer äußeren Verstärkung.

Die Abstützung zum Festhalten des Vorfilters ist vorzugsweise ein Gitter- oder Netzwerk aus Polypropylen, insbesondere wenn auch die Vorbehandlungseinrichtung und/oder das Filterrohr aus Polypropylen sind bzw. ist.

Das Grobgewebe ist ein netzartiges Flächenmaterial mit Löchern, welche von Strängen aus Endlosfasern oder an den Kreuzungspunkten stoffschlüssig miteinander verbundenen Fäden begrenzt sind. Das Grobgewebe kann aus anorganischen oder organischen, gewebten oder ungewebten Fasern gebildet sein und hat einen größtmöglichen Anteil an offenen Flächen, um die Strömung möglichst wenig zu stören. Das Grobgewebe kann beispielsweise aus den gleichen

809832/0898

¹⁷ " 2804963

Fasern sein, wie sie für das !Filterrohr verwendet sind.

Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Abscheiden von öl aus einem Öl-Wassergemisch, bei welchem das Gemisch durch die Wandung einer ein Filterrohr der vorstehend genannten Art sowie eine in der Bohrung desselben angeordnete Vorbehandlungseinrichtung gemäß der Erfindung aufweisende Filterpatrone geleitet wird, wobei es die Wandung der Filterpatrone von innen nach außen durchströmt, wobei das öl beim Durchtritt durch die Wand der Patrone koalesziert und anschließend gesammelt wird.

Die Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Abscheiden von Öl aus einem Öl-Wassergemisch, bei welchem das Gemisch durch die Wandung einer eine erfxndungsgemaße Vorbehandlungseinrichtung aufweisenden Filteranordnung hindurchgeleitet und das beim Durchtritt des Gemischs durch die Wandung der Filteranordnung koaleszierende öl gesammelt wird.

Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein öl und/oder auf eine wässrige Flüssigkeit, welche unter Anwendung eines Verfahrens der vorstehenden Art aus einem Gemisch eines Öls und einer wässrigen Flüssigkeit ausgeschieden wurden.

Mit einer koaleszierenden Filterpatrone gemäß der Erfindung ist es selbst bei Vorhandensein von Detergentien möglich, den ölgehalt einer wässrigen flüssigkeit von

809832/0898

26Ü4963

500 ppm auf weniger als 15 ppm zu verringern. Die Wasser-Ölemulsion wird von innen nach außen durch die Patrone hindurchgeleitet. Dabei werden die öltröpfchen zurückgehalten und zum Zusammenfließen gebracht, so daß an der Außenseite der Patrone größere öltropfen austreten. Um öl und Wasser voneinander trennen zu können, kann die Filterpatrone abdichtend in einem Gehäuse untergebracht sein, welches im unteren Teil einen Auslaß hat. Die öltropfen steigen auf und sammeln sich in einer Ruhezone im oberen Teil des Gehäuses, während das Wasser unten durch den Auslaß abfließt. Das Aufsteigen der öltropfen beruht auf ihrem niedrigeren spezifischen Gewicht und setzt voraus, daß das Wasser mit einer ausreichend geringen Geschwindigkeit abwärts strömt.

Ist das spezifische Gewicht des Öls höher als das der wässrigen Flüssigkeit, so wird das Gehäuse überkopf angeordnet und das öl an seinem Boden gesammelt, etwa mit Tetrachlorkohlenstoff. Die Strömungsgeschwindigkeit der aus dem Gehäuse austretenden wässrigen Flüssigkeit ist in Abhängigkeit von der Differenz der spezifischen Gewichte des Öls und der wässrigen Flüssigkeit zu bestimmen.

Die Erfindung bezieht sich somit ferner auf eine Kombination einer erfindungsgemäßen Filterpatrone oder einer eine erfindungsgemäße Vorbehandlungseinrichtung aufweisenden Filteranordnung mit einem Gehäuse, welches Einrichtungen zum Sammeln des abgeschiedenen Öls und einen Auslaß für die abgeschiedene wässrige Flüssigkeit aufweist.

80 9832/0898

In dem vorstehend erläuterten erfindungsgemäßen Verfahren findet vorzugsweise eine derartige Kombination Verwendung -

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer koaleszierenden Filterpatrone und

Fig. 2 eine Kombination einer erfindungsgemäßen Filterpatrone mit einem Gehäuse.

Eine in Fig. 1 dargestellte Filterpatrone 1 enthält ein Filterrohr 2, beispielsweise aus mit einem Silikonharz imprägnierter Glasfaser. Ein geeignetes, bei 150 ⁰C verfestigbares Harz ist unter der Bezeichnung General Electric SE 240 bekannt. Das Filterrohr kann beliebige Abmessungen haben, in einer typischen Ausführungsform einen Innendurchmesser von ca. 50,8 mm bei einer Länge von 4-76,25 mm. Das Filterrohr 2 hat eine äußere Verstärkung 3 vorzugsweise aus einem Polypropylen-Gitteroder Netzwerk. Die Verstärkung 3 ist von einem beispielsweise ca. 4,76 mm starken koaleszierenden Mantel 4- vorzugsweise aus Polyurethanschaum umgeben. Im Filterrohr ist ein damit koaxiales Vorfilter 5 angeordnet, welches aus sechs übereinandergewickelten Lagen eines nicht gewebten Stoffs aus Polypropylen geformt sein kann und von einer Abstützung 6 aus einem Polypropylen-Gitteroder Netzwerk festgehalten ist.

809832/0898

2804963

Die Enden der Patrone sitzen in Endkappen, welche eine beliebige Form entsprechend anderen damit zusammenwirkenden Teilen haben.

In der Anordnung nach Fig. 2 ist die Patrone 1 mittels einer in einem Gehäuse-Bodenstück 10 sitzenden Zugschraube 9 und einer auf diese geschraubten Einspannmutter 12 in einem Filtergehäuse 8 befestigt. Das Gehäuse hat einen Einlaß 11 für eine öl-Wasseremulsion und einen Auslaß 13 für das Wasser nach dessen Durchtritt durch die Wandung der Patrone 1. Am oberen Ende hat das Gehäuse 8 einen Auslaß 15 für das abgeschiedene öl.

Im Betrieb strömt eine Öl-Wasseremulsion unter Druck durch den Einlaß 11 in die Patrone 1. Beim Durchtritt durch die Wandung der Patrone 1 fließen die kleinen öltröpfchen zusammen, so daß das öl in Form größerer Tropfen 14 in das Gehäuse 8 gelangt. In dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel ist das öl leichter als die wässrige Flüssigkeit und steigt im Gehäuse 8 auf, so daß es sich in einer Schicht 16 sammelt und von Zeit zu Zeit über den Auslaß 15 abgeführt werden kann. Das Wasser strömt inzwischen abwärts und fließt durch den Auslaß 13 ab.

Hat das öl ein höheres spezifisches Gewicht als die wässrige Flüssigkeit, so kann die gesamte Anordnung überkopf gestellt werden, so daß sich die ölschicht dann im unteren Teil des Gehäuses sammelt.

809832/0898

²¹ " 2804963

Die folgenden Beispiele zeigen den Aufbau und die Wirkungsweise verschiedener Filter- und Vorfilteranordnungen der vorstehend beschriebenen Art in bezug auf ein ein Detergens enthaltendes Gemisch aus Öl und Wasser. In den Beispielen wurde Shell Talpa 20 öl in einer Ausgangskonzentration von 500 ppm verwendet, und als Detergens Röhm & Haas Triton x100 in einer Konzentration von 100 ppm. Gemessen wurde der ölgehalt nach der Filterung sowie die Zunahme des Druckabfalls nach einer Betriebsstunde.

Beispiel 1

Filterrohr: Mit Silikonharz gebundene Glasfaser mit

einem Faserdurchmesser von 1,0 um und einer Packungsdichte von 0,2 g/cm , Wandstärke ca. 3*175 rom Vorfilter; nicht vorhanden
ölgehalt: 4-5 ppm

Druckabfall: von 0,0703 at auf 0,352 at Die Wirksamkeit der Ölabscheidung ist sehr niedrig, die Zunahme des Druckabfalls dagegen sehr groß. Ein Vorfilter wäre notwendig.

Beispiel 2

Filterrohr: wie in Beispiel 1

Vorfilter: Glasfaserpapier, Faserdurchmesser 2 um,

Stärke 3 mm, Hohlraumanteil 92%, Adhä-

sionsenergie <£ 1 erg/cm öl-gehalt: 30 ppm
Druckabfall: von 0,0703 at auf 0,141 at

809832/0898

28Ü4963

Dank kleinem Faserdurchmesser und großem Hohlraumanteil geringe Zunahme des Druckabfalls bei guter Vorfilterung. Wirksamkeit der ölabscheidung wegen zu geringer Adhäsionsenergie unbefriedigend.

Beispiel 3

Filterrohr: wie in Beispiel 1

Vorfilter: ungewebter Stoff aus Polypropylen, mittlerer Faserdurchmesser 5 um, Stärke 6 mm Hohlraumanteil 90%, Adhäsionsenergie ca. 20 erg/cm
ölgehalt: 5 ppm

Druckabfall: von 0,0703 at auf 0,105 at Optimales Vorfiltern und Koaleszieren. Die Adhäsionsenergie ist groß genug, und der große Hohlraumanteil ermöglicht die Wanderung des koaleszierten Öls.

Beispiel 4

Filterrohr: wie in Beispiel 1

Vorfilter: Stoff aus Polytetrafluoräthylenfaser,

mittlerer Faserdurchmesser 250 um, Stärke 2 mm, Hohlraumanteil 55 %,Adhäsionsenergie ca. 20 erg/cm ölgehalt: 7 ppm

Druckabfall: von 0,0703 at auf 1,41 at Die vor-koaleszierende Wirkung ist ausreichend, wegen hoher Adhäsionsenergie und niedrigen Hohlraumanteil kann das koaleszierte Öl jedoch nicht wandern. Daher unzulässig hohe Zunahme des Druckabfalls.

8U9832/0898

Beispiel 5;

Filterrohr: wie in Beispiel 1 Vorfilter: Nylongewebe, mittlere Faserstärke 40 Jim,

Stärke 2,5 mm, Hohlraumanteil 72%, Adhäsionsenergie ca. 20 erg/cm ölgehalt: 10 ppm Druckabfall: von 0,0703 at auf 0,176 at Vorfilterung befriedigend, wegen größerem Faserdurchmesser jedoch geringeres Kückhaltevermögen als in Beispiel 3i jedoch noch ausreichend.

8U9832/0898

Leerse ite

Claims

28 04963 Patentansprüche;

1. Vorfilter für die Verwendung in einem koaleszierenden Filter zum Trennen von öl und Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorfilter (5) aus einem gewebten oder ungewebten Fasermaterial ist, in bezug auf welches öle Adhesxonsenergien von 2 bis 50 erg/cm haben, und daß die Abmessungen der Fasern, ihre Packungsdichte und die Dicke des Vorfilters so gewählt sind, daß beim Durchtritt einer Öl-Wasseremulsion durch das Vorfilter Öltröpfchen mit einem Durchmesser von wenigstens 10 um zurückgehalten und zum Zusammenfließen gebracht und größere öltropfen freigegeben werden.

2. Vorfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasermaterial Polypropylen, Nylon und/oder beschichtete Glasfaser ist.

3- Vorfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es zylindrische Form hat und/oder aus wenigstens einer Wicklung des Fasermaterials geformt ist.

4·. Filterpatrone, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Filterrohr (2) und ein in dessen Bohrung angeordnetes Vorfilter (5) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3 aufweist.

5· Filterpatrone nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterrohr (2) aus ungewebten,

809 8 32/0898 ...... ,.,<^;"^

^ 2804363

willkürlich angeordneten Fasern mit dazwischen vorhandenen Zwischenräumen geformt ist.

6. Filterpatrone nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß das Filterrohr (2) aus Polypropylen-, Nylon-, Kieselerde-, Tonerde-, Zirkonerde- und/oder Glasfasern ist.

7. Filterpatrone nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern Borsilikatglasfasern sind.

8. Filterpatrone nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 7 j dadurch gekennzeichnet, daß das Filterrohr (2) mit einem Binder in Form eines gehärteten Harzes, eines Silikonharzes, Kieselerde, Zirkonerde oder eines quartären Ammoniumsilikats imprägniert ist.

9. Filterpatrone nach wenigstens einem der Ansprüche 4-bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterrohr (2) eine Wandstärke von ca. 5 mm und eine Faserdichte von ca. 0,2 g/cnr bei einem Faserdurchmesser von 0,75 bis 1,5 fim hat.

10. Filterpatrone nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß das Filterrohr (2) durch ein innerhalb seiner Wandung angeordnetes Grobgewebe verstärkt ist, welches sich im wesentlichen über seine Länge und mit einander überlappenden Rändern wenigstens einmal um seinen Umfang herum erstreckt.

809832/0898

3 2804963

11. Filterpatrone nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Grobgewebe aus dem gleichen Fasermaterial ist wie das Filterrohr (2).

12. Filterpatrone nach wenigstens einem der Ansprüche bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterrohr (2) außen von einem koaleszierenden Mantel (4) umgeben ist.

13. Filterpatrone nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der koaleszierende Mantel (4) aus offenzelligem Polyurethanschaum ist.

14. Filterpatrone nach wenigstens einem der Ansprüche bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterrohr (2) innerhalb des koaleszierenden Mantels (4), sofern dieser vorhanden, von einer äußeren Verstärkung in Form eines porösen Kunststoffrohrs, eines porösen Metallrohrs oder eines geschlossenen zylindrischen Grobgewebes in Form eines Netzes oder Gitters umgeben ist.

15. Filterpatrone nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Verstärkung (3) aus Polypropylen ist.

16. Filterpatrone nach wenigstens einem der Ansprüche bis 15» dadurch ι gekennzeichnet, daß das Vorfilter (5) durch eine Abstützung (6) in der Bohrung des Filterrohrs (2) gehalten ist.

809832/0898

2804369

17· Filterpatrone nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung (6) aus einem Polypropylengewebe oder -gitter ist.

18. Filterpatrone nach wenigstens einem der Ansprüche 4-bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens eine Endkappe (7) aufweist oder durch Einspannen über die Enden des Filterrohrs (2) abgedichtet ist.

19· Verfahren zum Abscheiden von öl aus einer wässrigen Flüssigkeit, bei welchem ein Gemisch aus dem öl und der wässrigen Flüssigkeit von innen nach außen durch die Wandung einer Filterpatrone geleitet und beim Durchtritt des Gemischs durch die Wandung der Patrone koalesziertes öl gesammelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterpatrone ein Filterrohr aufweist, sowie ein in dessen Bohrung angeordnetes Vorfilter aus einem gewebten oder ungewebten Fasermaterial, in bezug auf welches das abzuscheidende öl eine Adhäsionsenergie von 2 bis 50 erg/cm hat, wobei die Faserstärken, die Packungsdichte und die Dicke des Vorfilters so gewählt sind, daß beim Durchtritt des Gemischs durch die Filteranordnung öltröpfchen mit einem Durchmesser von wenigstens 10 μπι zurückgehalten und zum Zusammenfließen gebracht und größere öltropfen freigegeben werden.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorfilter aus Polypropylen-, Nylon- und/oder beschichteten Glasfasern ist.

809832/0898

21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennz eichnet, daß das Vorfilter zylindrische Form hat und/oder wenigstens eine Wicklung aus dem Fasermaterial aufweist.

22. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einer Filterpatrone der in wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 18 bezeichneten Art durchgeführt wird.

23. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterpatrone in einem Gehäuse angeordnet ist.

24-. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das öl eine geringere Dichte hat als die wässrige Flüssigkeit und daß das Gehäuse im unteren Teil einen Auslaß für die abgeschiedene wässrige Flüssigkeit hat.

25· Verfahren nach Anspruch 23» dadurch gekennzeichnet, daß das öl eine größere Dichte hat als die wässrige Flüssigkeit und daß das Gehäuse im oberen Teil einen Auslaß für die abgeschiedene wässrige Flüssigkeit aufweist.

26. Verfahren zum Abscheiden von öl aus einer wässrigen Flüssigkeit, bei welchem ein Gemisch aus dem öl und der wässrigen Flüssigkeit durch die Wandung einer Filteranordnung hindurchgeleitet und das beim Durchtritt des

809832/0898

d 2804963

Gemische durch die Wandung der Filteranordnung koaleszierende öl gesammelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die J¹Uteranordnung ein Vorfilter nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3 enthält.

27· Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 19 bis 26, dadurch gekennz ei chnet, daß die wässrige Flüssigkeit ein Detergens enthält.

28. Filteranordnung, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Filterpatrone (1·) nach wenigstens einem der Ansprüche 4 bis 18 und ein Gehäuse (8) für diese aufweist.

29· Filteranordnung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (8) einen Auslaß (15) für das koaleszierte öl (16) und einen Auslaß (13) für die abgeschiedene wässrige Flüssigkeit hat.

30. JiIteranordnung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (13) für die abgeschiedene wässrige Flüssigkeit in einem unteren Teil des Gehäuses (8) angeordnet ist.

31. Filteranordnung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß für die abgeschiedene wässrige Flüssigkeit in einem oberen Teil des Gehäuses (8) angeordnet ist.

809832/0898