DE2805672A1

DE2805672A1 - Abscheidevorrichtung fuer fluessigkeitsgemische

Info

Publication number: DE2805672A1
Application number: DE19782805672
Authority: DE
Inventors: Philippe Jean-Marie Cheysson; Luc Delons; Yvon Jean-Francois Le Guen
Original assignee: SEREP
Current assignee: SEREP
Priority date: 1977-02-23
Filing date: 1978-02-10
Publication date: 1978-08-24
Also published as: LU79094A1; FR2381550A1; IT7820529A0; BE864141A; FR2381550B1; IT1092787B; ES467226A1; US4191651A; NL7801989A; HK16682A; GB1601671A; CA1122538A; DE2805672C2; JPS53121266A

Description

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Societe d'Etudes et de Realisations d 'Equipements
Petroliers S.E.R.E.P., Le Havre / Frankreich

Abscheidevorrichtung für Flüssigkeitsgemische

Die Erfindung bezieht sich auf eine mittels Schwerkraft und Unterdruck selbsttätig arbeitende Abscheidevorrichtung, insbesondere zum Trennen von Gemischen aus zwei nicht miteinander vermischbaren Flüssigkeiten, vornehmlich Flüssigkeiten
mit verschiedenem spezifischem Gewicht, besonders zum Trennen von Gemischen aus Wasser und Kohlenwasserstoffen, bei
welcher Vorrichtung Filter in den Flüssigkeitskreislauf eingeschaltet sind.

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Es sind bereits Vorrichtungen zum Reinigen von Wasser bekannt, das durch Kohlenwasserstoffe verunreinigt ist; diese Vorrichtungen arbeiten mit Trenneinrichtungen, die durch Schwerkraft betrieben werden, um die Bestandteile mit verschiedenem spezifischen Gewicht voneinander zu trennen. Der Reinheitsgrad des die Trennvorrichtung verlassenden Wassers hängt zum großen Teil vom Unterschied zwischen dem jeweiligen spezifischen Gewicht der Bestandteile, vom Emulsionsgrad der Kohlenwasserstofftropfen, von der Menge der Ablagerungen, die sich an den Tropfen festgesetzt haben und die das Raumgewicht erhöhen, und gegebenenfalls vom Gehalt an Reinigungsmitteln ab.

Dieser Wasserreinheitsgrad wird mit Hilfe von bekannten Trennbzw. Abscheidevorrichtungen erzielt; er wird in "Teilchen pro Million" (ppm) ausgedrückt und liegt im allgemeinen immer über 50 ppm oder gar 100 ppm, wenn der Kohlenwasserstoff stark emulgiert ist.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, diesen den bekannten Abscheideverfahren eigenen Nachteil zu beseitigen und eine Abscheidevorrichtung zu schaffen, die trotz ihres kleineren Raumbedarfs es ermöglicht, einen Reinheitsgrad von nur wenigen ppm zu erzielen, und bei der infolge ihrer selbsttätigen Arbeitsweise Fehlbedingung ausgeschlossen ist, während durch die Verwendung einer Aufbereitungsvorrichtung für das Filtermaterial die Betriebskosten gesenkt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung der eingangs geschilderten Art dadurch gelöst, daß sie aus einem vertikalen zylindrischen Gehäuse besteht, welches einen Tank bildet und dessen kuppeiförmiger oberer Abschnitt mit einer

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Luftabzugöffnung von einer Einlaufleitung für das zu trennende Gemisch und dem Gestänge eines Schwimmers durchzogen ist, während durch den unteren kegelstumpfförmigen Abschnitt des Gehäuses eine Leitung zum Abführen von Ablagerungen und Leitungen zum Abführen der gereinigten schweren Flüssigkeit verlaufen, daß das Gehäuse ineinander verschachtelte und einen mittels Schwerkraft arbeitenden Vorabscheider und Abscheider bildende innere Trennwände aufweist, wobei der Austrag der teilweise aufbereiteten schweren Flüssigkeit über die sich unter der Haube unter atmosphärischem Druck befindliche freie Fläche erfolgt, während der Austrag der abgetrennten leichten Flüssigkeit selbsttätig erfolgt, und daß das Gehäuse weiterhin ein Vorfilter und ein Filter enthält, welches ein koalierungsfähiges Filtermaterial enthält und unter dem von einer in der Austragleitung zwischengeschalteten Pumpe erzeugten Unterdruck arbeitet.

Weitere Merkmale der Erfindung ergiben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf'die beigefügte Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Vertikalschnitt durch eine erfindungsgemäße Abscheidevorrichtung;

Fig. 2 einen Querschnitt entlang Linie II-II aus Fig. 1,

und
Fig. 3 einen Querschnitt entlang Linie III-III aus Fig. 1.

Die in Fig. 1 dargestellte Abscheidevorrichtung besteht aus eine® zylindrischen Mantel bzw. Gehäuse 1 mit vertikaler Achse, welches einen Tank bildet, dessen oberer kuppelförmiger Abschnitt 2 eine Luftabzugöffnung 3 aufweist; durch diese Abdeckung verlauft eine Zuführleitung für das Gemisch 7 und das Gestänge 8 eines Schwimmers, der eine Ansaugpumpe

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9 steuert, die sich am Auslaß der Abscheidevorrichtung befindet. Eine Leitung 5, die mit einem Ventil 6 versehen ist, dient zum periodischen Austrag von Ablagerungen; sie ist am unteren Abschnitt 4 in Form eines Kegel stumpfes des Gehäuses

I angeschlossen. In diesem unteren Abschnitt sind zwei zylindrische Flächen 10,11 enthalten, die konzentrisch um die vertikale Achse des Gehäuses 1 und in gewissem Abstand voneinander angeordnet sind; diese Flächen 10,11 sind in ihrem oberen Teil offen und umschließen ein Zentralrohr 12, das in seinem unteren Teil ab einer gewissen Höhe selbst wiederum unter Einhaltung eines ringförmigen Abstands von einer Leitung 18 mit größerem Durchmesser umschlossen ist. Diese Leitung ist mittels einer Ventils 40 mit der Ansaugpumpe 9 verbunden .

Die zylindrischen Flächen 1 und 10 umschließen eine Ringkammer 13, die als Vorabscheider mit Schwerkraf tv/irkung arbeitet und die sich nach oben zu erweitert und dabei eine Sammelkammer 15 für den Kohlenwasserstoff bildet, wie deutlich aus Fig. 2 zu ersehen ist. Diese Sammelkammer 15 ist von einer vertikalen zusätzlichen Trennwand 14 umschlossen, die in Fig. 1 gestrichelt und in Fig. 2 mit durchgehenden Strichen eingezeichnet ist. Diese Trennwand 14 nimmt etwa den halben Umfang des Gehäuses 1 ein. Eine horizontale Trennwand 16 hiI-det den Boden der Samniel kammer 15. Die horizontale obere Kante der zusätzlichen Trennwand 14 dient als überlaufschwelle für für die Ringsäule von Kohlenwasserstoff, der im Vorabscheider 13 abgetrennt wurde und in die Kammer 15 einfließt. Die auf diese Weise aufgefangenen Kohlenwasserstoffe werden über die Leitung 17 abgeführt.

Die zylindrische Fläche 10, die sich in ihrem unteren Teil in einem Kegelstumpf 19 fortsetzt, die zylindrische Fläche

II sowie die Rohrleitung 18 bilden mittels horizontaler aufeinanderfolgender Trennwände 20, 21, 22 und aufeinanderfol-

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gender kegelstumpfförmiger Trennwände 23 und 24 verschiedene Ri ngkammern.

Am unteren Abschnitt befindet sich die Einlaßsammei kammer 41, die aus der von den kegel stumpfförmigen Abschnitten 19 und 24 und durch die radialen Flächen 43, die zum Leiten der Stromfäden und zur Koalierung des Öls dienen, umschlossenen Ringkammer besteht (vgl. Fig. 3).

Oberhalb der Einlaßsammei kammer wird eine Kammer 42, die als der Schwerkraftabscheider dient, durch den kegelstumpfförmigen Abschnitt 24, die Rohrleitung 18, die zylindrische Fläche 11 und die untere Fläche des Kegel stumpfes 23 umschlos· sen. Dieser durch Schwerkraft arbeitende Abscheider 42 wird nach oben zu durch einen im wesentlichen paral1 elepipedförmigen vertikalen Abzugskanal 25 verlängert, dessen oberer Rand die Oberlaufschwel 1e 26 für das rückgewonnene öl bildet, das sich zur Sammelkammer 15 hin ergießt.

Der Innenraum des Abscheiders 42 steht ebenfalls mit einem ringförmigen Wasserabführkanal 27 in Verbindung, der durch die zylindrische Fläche 11 und die Außenwandung des Zentralrohres 12 gebildet wird. Dieser Innenraum endet in seinem oberen Teil in einem Kegelstumpf, dessen Rand 28 frei steht und eine öberlaufschwelle für das Wasser und den Bezugspegel für die im Vorabscheider 13 und im Abscheider 42 enthaltenen Flüssigkeiten bildet. Damit ist es möglich, selbsttätig und kontinuierlich das mittels der Oberlaufschwellen 14 und 26 abgetrennte öl rückzugewinnen.

Im oberen Abschnitt der Abscheidevorrichtung und im Inneren einer Kammer, die durch horizontale durchlochte Trennwände 20 und 21 umschlossen ist, befindet sich ein Vorfilter 29. Dieses Filter besteht aus pulverförmigem Material (Kiessand, Granulat aus Kunststoffmaterialien oder ähnlichem), welches

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ein Filterbett bildet, das durch seine Körnung die das vorbeschriebene Filter bildenden Partikel bei Entfernung von Schlamm aus diesem Filter und beim Auswaschen des Filters im Gegenstrom nicht hindurchtreten läßt.

Der mittlere Abschnitt enthält das eigentliche Filter 30, das sich in dem freien Raum zwischen den horizontalen Trennwänden 21 und 22 bindet. Die Trennwand 22 weist eine Vielzahl von Filterköpfen 31 in Pilzform auf, sogenannte Siebfilter, in die Löcher mit einem Durchmesser gebohrt sind, die kleiner als die Körnung der Partikel des Filterbettes sind; deren Aufgabe besteht im wesentlichen darin, das eingespritzte Gemisch aus Wasser und Druckluft beim Auswaschen des Filters 30 im Gegenstrom zu verteilen und zu diffundieren. Werden Kohlenwasserstoffe abgeschieden, so besteht das Filterbett aus einem olephilen feinkörnigen Material, das etwa zwei Drittel der Kammerhöhe einnimmt. Das Filter 30 befindet sich oberhalb einer Kammer, die durch die horizontale Trennwand 22 und den Kegelstumpf 23 umschlossen wird und als Wasserauffangkammer 32 dient. Der Kegelstumpf 23 geht in seinem unteren Abschnitt in eine Austragöffnung 33 über, die in den ringförmigen Wasserabzugskanal 34 einmündet, den die zylindrischen Flächen 12 und 18 bilden. Der Kanal 34 ist über ein Ventil 40 mit der selbstansaugenden Ansaugpumpt 9 verbunden, die das angesaugte Wasser über die Leitung 35 austrägt. Zwischen dem Abscheider und der Pumpe sind drei Leitungen 36, 38 und 39 an den Kanal 34 angeschlossen, wobei in der Leitung 36 ein Ventil 37 vorgesehen ist, das mechanisch oder elektrisch mit dem Schwimmer 8 verbunden ist. In Abhängigkeit vom Flüssigkeitsstand in den Filterkammern stellt dieser Schwimmer durch Umschalten auf Leeransaugung der Pumpe 9 sicher, daß sich der Flüssigkeitsspiegel in entsprechender Höhe befindet, damit Vorfilter und Filter immer umspült sind.

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Außerdem sind die Leitungen 38 und 39 mit Ventilen bzw. Schiebern versehen, die es jeweils ermöglich, unter Druck Wasser und Druckluft einzuleiten, damit in periodischen Abständen die Filter im Gegenstrom ausgewaschen werden können. Während des Auswaschens wird die Pumpe 9 mittels des Ventils 40 weggeschaltet.

Das zum Waschen verwendete Wasser wird mittels der Oberlauf- bzw. Rücklauf1 eitung 44 rückgewonnen; diese Leitung 44 besteht aus einem umgekehrten Kegelstumpf, dessen oberer Rand sich in einer Höhe unterhalb der Regelschwelle 28 befindet. Das Auswaschwasser wird über die Rohrleitung 12 abgezogen und wird anschließend gegebenenfalls gereinigt.

Die erfindungsgemäße Abscheidevorrichtung arbeitet nun wie folgt:

Das Gemisch aus zwei miteinander nicht vermischbaren Flüssigkeiten gelangt in den oberen Abschnitt der Abscheidevorrichtung über die Leitung 7, fließt in den Vorabscheider nach unten, während eine Vorabscheidung des üles stattfindet, das sich im oberen Abschnitt sammelt, den eine horizontale Fläche in Höhe der ölüberlaufschwelle 14 unter atmosphärischem Druck sammelt. Je nach Menge des vorabgeschiedenen und gesammelten üls fließt dieses über die überlaufschwelle und wird in der Kammer 15 aufgefangen, worauf es unter Schwerkrafteinwirkung über die Leitung 17 ausgetragen wird.

Das vorabgeschiedene Gemisch fließt nun durch den unteren Teil der Einlaßsammei kammer 41 in den Abscheider 42, den radiale Flügel 43 begrenzen, die die Koalierung des Ols aktivieren. Nach Durchlauf durch den Abscheider 42 in zentripetaler Form wird das Gemisch über den Kanal 27 abgezogen.

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Das ausgeschiedene öl sammelt sich wieder im oberen Abschnitt der Abscheidekammer und läuft dann in den Abzugskanal 25, von wo es über den überlauf 26 zur Sammelkammer 15 strömt. Das gereinigte Wasser steigt durch den Ringkanal 27 hoch und erreicht die freie Fläche, die sich unter atmosphärischem Druck befindet; die Höhe dieser freien Fläche legt der überlauf 28 fest. Die jeweilige Höhe der ülüberläufe 26 und 14 liegt über dem Bezugspegel 28, so daß ein Ausfließen des Wassers in die öl samniel kammer 15 vermieden wird, während jedoch ein selbsttätiger Austrag des Öles aufgrund des unterschiedlichen spezifischen Gewichtes von Wasser und öl und wegen des Verlustes mitgeführter Teilchen in dem Gemisch beim Durchlauf durch den Vorabscheider und den Abscheider möglich ist.

Nachdem das gereinigte Wasser über den überlauf 28 geströmt ist, durchläuft es nacheinander das Vorfilter 29 und das Filter 30 aufgrund der Ansaugwirkung der selbstansaugenden Pumpe 9 in ausreichender Durchsatzmenge. Der Durchsatz der Pumpe wird durch den Schwimmer 8 in der Weise gesteuert bzw. geregelt, daß das Vorfilter und das Filter immer eingetaucht sind. Die feinen ölpartikelchen, die noch im Wasser suspendiert sind, werden durch die oleophile und koalierende Wirkung des Filterbettes zurückgehalten. Das gereinigte Wasser wird über die Leitung 35 der Druckseite der Pumpe 9 zugeführt.

Wenn der Unterdruck im Ansaugkreis der Pumpe 9 einen kritischen Wert erreicht, der ein Zeichen dafür ist, daß das Filter verschlammt ist, wird der Abscheidevorgang unterbrochen und man entfernt den Schlamm aus dem Filter und wäscht ihn durch. Damit wird nun auch der Zustrom des verunreinigten Gemisches unterbrochen; man schließt den Schieber 40 und öffnet die Ventile 38 und 39, so daß einerseits Auswasch-

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wasser unter Druck und andererseits Druckluft zugeführt werden. Dieses Gemisch fließt nun im Gegenstrom durch das Filterbett und durch die pi 1zförmigen Filterköpfe 31. Wegen des freien Raumes oberhalb des Filterbettes und der Rührwirkung durch die Druckluft wird das Filterbett suspendiert und gereinigt. Die Partikel des Filterbettes werden durch das Vorfilter zurückgehalten, während das Ausspülwasser und das rückgewonnene öl, die aus dem Vorfilter überlaufen, durch die überlauf kammer 44 aufgefangen und in den Abscheidekreislauf des zu trennenden Gemisches wieder rückgeführt werden.

Zwischen zwei Abscheidevorgängen bleibt der Abscheider mit Flüssigkeit gefüllt. Die sich am Boden des Abscheiders ansammelnden Ablagerungen werden in gewissen Zeitabständen über den Schieber 6 entfernt.

Die Erfindung wurde zwar anhand eines im einzelnen beschriebenen Ausführungsbeispieles erläutert, sie ist jedoch keinesfalls darauf beschränkt; es sind vielmehr im Rahmen der Erfindung zahlreiche Veränderungen und Modifizierungen möglich.

Beispielsweise kann der Abscheider mehrere nebeneinanderliegende Abscheidekammern enthalten; das Vorfilter kann auf seiner unteren horizontalen Fläche mit Einlaßleitungen zur Zufuhr von Durchspül wasser unter Druck und von Druckluft versehen sein, wobei es möglich ist, den Schlamm zu entfernen und das Filter durchzuspülen, und zwar nur am Vorfilter. Durch Weglassen der horizontalen Trennwand 20 kann das Vorfilter auch auf ein Sieb reduziert werden, das ausreichend porös ist und von der horizontalen Trennwand 21 getragen wird bzw. diese ersetzt.

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ί e e r s e ι i e

Claims

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Societe d'Etudes et de Realisations d'Equipements Petroliers S.E.R.E.P., Le Havre / Frankreich

Abscheidevorrichtung für Flüssigkeitsgemische

PATENTANSPRÜCHE

ill. Mittels Schwerkraft und Unterdruck selbsttätig arbeitende Abscheidevorrichtung, dadurch GEKENNZEICHNET, daß sie aus einem vertikalen zylindrischen Gehäuse (1) besteht, welches einen Tank bildet und dessen kuppeiförmiger oberer Abschnitt (2) mit einer Luftabzugöffnung (3) von einer Einlaufleitung (7) für das zu trennende Gemisch und dem Gestänge eines Schwimmers (8) durchzogen ist, während durch den unteren kegelstumpfförmigen Abschnitt des Gehäuses (1) eine Leitung (5) zum Abführen von Ablagerungen und Leitungen (12,18) zum Abführen der gereinigten schweren Flüssigkeit verlaufen, daß das Gehäu-

ORIGINAL INSPECTED

se (1) ineinander verschachtelte und einen mittels Schwerkraft arbeitenden Yorabscheider (13) und Abscheider (42) bildende innere Trennwände (23,24,19) aufweist, wobei der Austrag der teilweise aufbereiteten schweren Flüssigkeit über die sich unter der Haube (2) unter atmosphärischem Druck befindliche freie Fläche erfolgt, während der Austrag der abgetrennten leichten Flüssigkeit selbsttätig erfolgt, und daß das Gehäuse (1) weiterhin ein Vorfilter

(29) und ein Filter (30) enthält, welches ein koalierungsfähiges Filtermaterial enthält und unter dem von einer in der Austragleitung zwischengeschalteten Pumpe (9) erzeugten Unterdruck arbeitet.
2. Abscheidevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch GEKENNZEICHNET, daß die von der Austragpumpe (9) angesaugte Flüssigkeitsmenge mittels einer Einrichtung (8) regelbar ist, der als Bezugsgröße die Höhe des sich oberhalb des Vorfilters (29) befindlichen Flüssigkeitsspiegels dergestalt dient, daß sowohl das Vorfilter (29) wie auch das Filter

(30) fortwährend eingetaucht sind.
3. Abscheidevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch GEKENNZEICHNET, daß die Austragsleitung (13) für die gereinigte schwere Flüssigkeit an eine Einspritzvorrichtung (38,39) zum Einspritzen einer schweren Flüssigkeit, von Luft oder jedem anderen Strömungsmittel bzw. Gemisch zur Schlamntentfernung und Auswaschen des Filtermaterials im Filter (30) im Gegenstrom verbindbar ist, wobei das Filtermaterial suspendiert ist und durch das Vorfilter (29) zurückgehalten ist.
4. Abscheidevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch GEKENNZEICHNET, daß eine Einrichtung (38, 39) zum Einspritzen einer Flüssigkeit und von Luft unter

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Druck unmittelbar unter dem Vorfilter (29) vorgesehen ist, so daß die Entfernung von Schlamm aus dem Vorfilter und
dessen Auswaschung sichergestellt sind.
5. Abscheidevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch GEKENNZEICHNET, daß die Einlaßöffnung einer Überlaufkammer (44) höher liegt als der freie Flüssigkeitsspiegel unter der Haube (2), so daß einerseits der
Flüssigkeitshöchststand in der Vorrichtung und andererseits der Abzug von Schlammentfernungs- und Waschflüssigkeit sichergestellt sind.
6. Abscheidevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch GEKENNZEICHNET, daß das Filtermaterial im Filter (30) nur etwa zwei Drittel der Höhe der durch Lochbleche (22, 21) umschlossenen Kammer einnimmt.

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