DE2947154C2 - - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D17/00—Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
- B01D17/02—Separation of non-miscible liquids
- B01D17/0208—Separation of non-miscible liquids by sedimentation
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- B01D17/0208—Separation of non-miscible liquids by sedimentation
- B01D17/0211—Separation of non-miscible liquids by sedimentation with baffles
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff des
Hauptanspruchs. Sie betrifft insbesondere, aber
nicht notwendigerweise ausschließlich eine Trennung von Öl und Wasser.
Die Trennung von unvermischbaren Flüssigkeitskomponenten wie beispiels
weise Öl und Wasser ist von großer wirtschaftlicher Bedeutung für viele
Industriebereiche. Maßnahmen zur Einhaltung von akzeptablen Dimensionen
einer solchen Trennvorrichtung im Vergleich zur Leistungsfähigkeit
bedeuten eine wichtige Kostenbeeinflussung in solchen Industriebereichen.
Diese Einrichtungen sind oft von beträchtlicher Größe. Eine typische
Trennvorrichtung mit einem zylindrischen Druckgefäß kann einen
Durchmesser im Bereich von einem Meter und eine axiale Länge von etwa 3
Metern haben und ist zumeist horizontal angeordnet. Der zugehörige Tank
hat ein angeschlossenes Sammelgefäß, wodurch die gesamten vertikalen
Ausmaße im Bereich von 2 Metern liegen können. Hier wird von einer Anlage
ausgegangen, die eine Hauptkammer und eine Nebenkammer an einem axialen
Ende hat. Die zu trennende Flüssigkeit wird in die Hauptkammer
eingeleitet. Die getrennte weniger dichte Komponente wird aus den oberen
Bereichen üblicherweise über eine Kollektorkuppel oder einen Dom auf der
Hauptkammer abgenommen. Die beiden Komponenten werden hierbei im
wesentlichen in einem gewundenen Durchgang innerhalb
einer Koalesziervorrichtung
getrennt. Die Koalesziervorrichtung kann aus einem Plattenpaket bestehen
und den Durchgang von der Hauptkammer zur Nebenkammer bilden. Die
Trennung erfolgt im gewundenen Durchgang, von dem aus die dichtere
Komponente in die Nebenkammer gelangt. Solchermaßen arbeitende
Trennvorrichtungen sind aus der GB-PS 6 45 710 und der GB-PS 14 90 207
bekannt. Der aus diesen Schriften und allgemeinen Betriebskenntnissen
bekannte Stand der Technik ist in den Zeichnungsfiguren 1 und 2
dargestellt.
Es besteht die Aufgabe, die bisherigen Vorschläge auf eine Art und Weise
zu verbessern, die eine gleiche oder größere Leistungsfähigkeit der zu
erreichenden Trennung in einer Vorrichtung mit kleineren Ausmaßen für im
wesentlichen denselben Durchsatz erlaubt.
Die Lösung der Aufgabe ist im wesentlichen in den vorangestellten
Ansprüchen enthalten. Einer Vorrichtung gemäß dieser Erfindung zur
Trennung einer Suspension zweier unvermischbaren Flüssigkeitskomponenten
hat demzufolge ebenfalls ein zylindrisches Druckgefäß mit einer
Hauptkammer und einer Nebenkammer an einem axialen Ende. Die Zuleitung
führt in die Hauptkammer. Ein erster Abgang für die weniger dichte
Komponente geht oben an der Hauptkammer ab. Ein zweiter Auslaß für die
dichtere Komponente geht von der Nebenkammer ab. Die
Koalesziervorrichtung ist innerhalb der Hauptkammer angeordnet. Sie
bildet einen gewundenen Durchgang durch diese Koalesziervorrichtung zum
Abscheiden der weniger dichten Komponente nach oben und zum Sammeln im
oberen Teil der Hauptkammer. Die dichtere Komponente neigt zum Durchgang
der Nebenkammer. Die Koalesziervorrichtung ist im allgemeinen im äußeren
Aufbau im axialen Abschnitt des Gefäßes rechtwinkelig. Der Zufluß umfaßt
ein Eingangsrohr, das an einer Stelle gegenüber der Nebenkammer in die
Hauptkammer eintritt. Wesentlich ist, daß sich das Eingangsrohr in eine
Vielzahl von Abgaberohren verzweigt. Diese erstrecken sich durch den Raum
zwischen der Außenseite der Koalesziervorrichtung und der
Zylinderinnenwand der Hauptkammer. Hierin wird die Flüssigkeit bis kurz
vor die Trennwand, die die Hauptkammer von der Nebenkammer abteilt,
geführt.
Die eintretende Flüssigkeit wird also in mehrere, in Rohren geführte
Ströme unterteilt. Dann findet zweimal eine Fließumkehrung statt, ehe sie
in die Koalesziervorrichtung eintritt. Diese Aufstellung und Umkehrung
unterstützt den Trennvorgang vorteilhaft. In dieser Anordnung geht die
eintretende Flüssigkeit an den Enden der Auslaßröhren über die gesamte
Länge der Auslaßröhren auf der Außenseite zurück, ehe sie in die
Koalesziervorrichtung eintritt. Diese besteht aus einem
sogenannten "Plattenpaket", d. h. aus einer Reihe von wellenförmigen oder eng
gewellten Platten, die wirkungsvoll innerhalb des schachtelähnlichen
Raumes angeordnet sind.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der
folgenden Beschreibung der Zeichnungen.
Es zeigt
Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Trennvorrichtung
gemäß dem Stand der Technik,
Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 einen schematischen Längsschnitt eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung im Vergleich zu Fig. 1,
Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3,
Fig. 5 einen Querschnitt entlang der Linie V-V in Fig. 3,
Fig. 6 einen Querschnitt entlang der Linie VI-VI in Fig. 3,
Fig. 7 einen schematischen Längsschnitt, ähnlich dem von Fig. 3 eines
abgeänderten Ausführungsbeispiels und
Fig. 8 einen Querschnitt entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 7.
Zutretende Flüssigkeit, als bevorzugtes Beispiel eine Suspension von
Öltropfen in Wasser, wird mit Druck in ein zylindrisches Druckgefäß 1
gemäß Fig. 1, etwa durch eine Verdränger-Pumpe, die möglichst eine
geringe Emulgierwirkung hat, gepumpt. Die eintretende Flüssigkeit
erreicht über eine Eingangsleitung 3 eine Hauptkammer 2 vom Gefäß 1 durch
ein Eingangsrohr 3, wobei sich die Eingangsleitung 2 bis zum Gefäßboden
in die Nähe eines Wehrs 4 erstreckt, über das die Flüssigkeit
hinwegtreten muß.
Diese Anordnung lenkt das eintretende Medium nach oben ab, was die
Abrtrennung von Öltropfen unterstützt. Die Flüssigkeit gelangt dann in ein
sogenanntes "Plattenpaket" 5, das in der Hauptkammer angebracht ist und
eine Anzahl von eng gewellten Platten umfaßt, die wirkungsvoll innerhalb
des schachtelähnlichen Körpers angebracht sind. Dadurch entsteht ein
gekrümmter Weg für die Flüssigkeit, die die Koaleszenz und Trennung des
Öls von Wasser fördert. Das Öl (Pfeile mit weißer Spitze) tritt oben aus
dem Plattenpaket 5 auf, weil es nicht so dicht wie Wasser ist und
sammelt sich in einer Kollektorkuppel 6, von wo es durch einen Auslaß 7
abgezogen wird, das dichtere Wasser (Pfeil mit schwarzem Kopf) tritt am
Ende des Plattenpaketes in eine Nebenkammer 8 über, von wo es durch einen
Auslaß 9 abgezogen wird.
In der Praxis haben diese Ausführungsformen, wie sie in den Fig. 1 und 2
veranschaulicht sind, den Nachteil groß und sperrig zu sein. Es gibt
Ausführungsformen von 3 Metern Länge und zusammen mit den angeschlossenen
Röhren und Pumpvorrichtungen werden leicht Bauhöhen von etwa 2 Meter
erreicht. Je größer die Vorrichtung, umso größer ist bei der Herstellung
der Materialaufwand und umso teurer wird die Verarbeitung. Werden in der
Praxis umgekehrt kleine Ausführungen dieser Vorrichtung benützt, so zeigt
sich, daß im abgehenden Wasser noch zuviel Öltropfen vorhanden sind.
Durch Vergleich läßt sich feststellen, daß mit einem Ausführungsbeispiel
nach Fig. 3 gemäß der vorliegenden Erfindung bezeichnenderweise kompakter
gebaut werden kann. In diesem Fall wird das Eingangsrohr 3, das an einer
Stelle außerhalb der zweiten Kammer in die Hauptkammer eintritt, an einen
Flußteiler 10 (vgl. Fig. 4) angeschlossen, der die eintretende
Flüssigkeit in mehrere Ströme aufteilt, die über mehrere Röhren 11
weiterströmen. Wie aus Fig. 5 hervorgeht, erstrecken sich die (in diesem
Fall zwei) Röhren 11 durch den Raum, der zwischen der Außenseite des
Plattenpakets und der inneren Zylinderwand der Hauptkammer verbleibt. Die
Röhren 11 enden nahe einer Trennwand 12, die die Hauptkammer von der
Nebenkammer trennt und lassen dort die Flüssigkeit austreten. Die
ausgetretene Flüssigkeit muß dann über die gesamte Länge der Röhre 11 auf
der Außenseite des Plattenpakets 5 zurückströmen, ehe sie in das
Plattenpaket 5 eintreten kann. Der große Abstand zwischen dem Ende des
Rohres 11 und dem Eingang in das Plattenpaket, den die eintretende
Flüssigkeit im Gefäß 1 durch strömen muß, ist von Bedeutung, weil hierbei
bereits vermischte Öltropfen abgeschieden werden und zum oberen Teil des
Gefäßes aufsteigen.
Aus diesem Grund würde es nicht genügen, eine Anordnung gemäß Fig. 1
einfach dadurch kompakter zu machen, indem das Plattenpaket näher an Wehr
4 gebracht wird. Versuche bestätigen, daß das eintretende
Flüssigkeitsgemisch in einer Ausführungsform gemäß Fig. 3 eine Trennung
von Öl aus dem Wasser unterstützt. Der Flüssigkeitsstrom wird zunächst in
Flüssigkeitsströme aufgeteilt und dann findet eine zweifache Umkehr der
Fließrichtung statt und zwar einmal an den Austrittsenden der Röhren 11
und dann beim Eintritt in das Plattenpaket. Hierbei ist es gleichgültig,
ob der Flüssigkeitsstrom in zwei Ströme aufgeteilt wird, wie es hier
dargestellt ist oder eine große Anzahl von Röhren 11 benützt werden.
Druckgefäße der oben beschriebenen Art und Weise werden so hergestellt,
daß ein Endteil vom Hauptteil des Gefäßes zur Reinigung, Wartung und
Reparatur abnehmbar ist. In der erfindungsgemäßen Anordnung wird das
Plattenpaket 5 auf eine Endplatte 12 montiert, die zwischen den
jeweiligen Flanschen 13, 14 der beiden Teile 1 a und 1 b des Gefäßes 1
angebracht ist, so daß das Plattenpaket als Ganzes aus der Innenseite des
Gefäßes herausgenommen werden kann. Das dichtere Wasser, das in die
Nebenkammer 8 eintritt, muß unter einem Wehr 15 hindurch, um das
Ausgangsrohr 9 zu erreichen. Während der Verweilzeit der Flüssigkeit in
der Nebenkammer, neigen verbleibende kleinere Mengen des weniger dichten
Öls zur Trennung. Solche kleineren von der dichteren Wasserkomponente
abgetrennten Mengen verbleiben gewöhnlich in dem Raum vor dem
Wehr.
Versuche, die ein Ausführungsbeispiel verwenden, wie in Fig. 3 bis 6
gezeigt, haben, verglichen mit dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 und 2,
eine größere Leistungsfähigkeit der Trennung von Öl und Wasser gezeigt.
Für das Plattenpaket 5 sind verschiedene Ausführungsformen möglich. Das
Plattenpaket kann eine Vielzahl von horizontal angeordneten eng
gewellten Platten mit Erhebungen und Mulden quer zur allgemeinen
Fließrichtung der dichteren Komponente durch das Plattenpaket aufweisen.
Alternativ dazu, können die Platten etwas geneigt sein und zwar in einem
Winkel zwischen der Horizontalen und Vertikalen, wobei die Mulden und
Erhebungen der einzelnen Platten sich im allgemeinen wieder quer zur
Fließrichtung der dichteren Komponente durch das Plattenpaket erstrecken.
Die in dieser Richtung bevorzugte Anordnung wird in Fig. 7 und 8 der
Zeichnungen anschaulich gezeigt. In dieser Anordnung umfaßt
das Plattenpaket 5 a sowohl vertikal als auch horizontal angeordnete eng
gewellte Platten 17. Aus Fig. 7 und 8 läßt sich erkennen, daß die
vertikal angeordneten Platten stromaufwärts zu den horizontal
angeordneten Platten angeordnet sind, sofern die dichtere Komponente
gemeint ist. Diese Anordnung wird als besonders nützlich angesehen, wenn
eine Öl-Wasser-Bilge größere Mengen von festem Stoff oder Schmutz
enthält. Öl, das weniger dicht als Wasser ist, trennt sich ab und neigt
zur Aufwärtsbewegung. Dabei stößt es auf die Unterseiten einzelner
Wellungen, wo es sich anhäuft bis es genügend Auftrieb hat, um sich von
der Oberfläche der Platte zu lösen und aufzusteigen, bis es die nächste
vertikal höhere wellenförmige Oberfläche berührt und das Verfahren dann
wiederholt wird. Schmutz ist andererseits dichter als die dichtere
Flüssigkeitskomponente, in diesem Fall Wasser, und läßt sich auf den
abgeschrägten Oberflächen der einzelnen Wellenflächen nieder, sammelt
sich dort bis die gesamte gesammelte Masse die Oberflächen-Adhäsion
gegenüber der Platte überwunden hat und der Schmutz sich von der
wellenförmigen Oberfläche löst und dabei die Platte hinabgleitet, um sich
am Boden zu sammeln. Sinn dieses Lawineneffektes ist eine
Selbstreinigung.
Die horizontal angeordneten Platten wirken in herkömmlichen Art und
Weise, d. h., daß der gekrümmte Weg der Flüssigkeit im allgemeinen
horizontal durch das Plattenpaket einen Zusammenstoß der Flüssigkeit mit
aufeinanderfolgenden Oberflächen des Pakets zur Folge hat, was dazu
führt, Öltropfen miteinander zu vereinigen. Auf diese Weise abgetrenntes
Öl sammelt sich in den obersten Punkten der wellenförmigen Oberflächen
und weicht nach oben durch die entsprechende Abteilung aus. Dieser
Vorgang kann durch eine Heizung noch gefördert werden.
Natürlich ist die Erfindung nicht auf eine Verwendungsmöglichkeit
beschränkt, auch wenn vorstehend insbesondere auf die Trennung von Öl und
Wasser eingegangen wurde. Ausführungsformen von Vorrichtungen, die gemäß
dieser Erfindung angelegt sind, können überall da verwendet werden, wo
zwei unvermischbare Komponenten getrennt werden sollen, von denen die
eine dichter als die andere ist.
Claims (3)
1. Vorrichtung zur Trennung eines Gemisches zweier nicht miteinander
mischbarer Flüssigkeiten, umfassend ein zylindrisches Druckgefäß mit
einer Hauptkammer und einer durch eine Trennwand davon abgeteilten
Nebenkammer an einem axialen Ende des Druckgefäßes, mindestens einem
innerhalb der Hauptkammer angeordneten schachtelförmigem Plattenpaket
aus gewellten Platten, dessen Eingang für die zu trennenden Flüssig
keiten sich an dem der Nebenkammer entgegengesetztem Ende befindet,
dessen Ausgang für die weniger dichte Komponente in den oberen Teil
der Hauptkammer mündet und dessen Ausgang für die dichtere Komponente
in die Nebenkammer mündet,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich ein Eingangsrohr (3) am der Nebenkammer (8) gegenüberliegen
den Ende in zumindest zwei Röhren (11) verzweigt, die sich über die
axiale Ausdehnung der Hauptkammer (2) zwischen der Außenseite der
Koalisziervorrichtung (5) und der Zylinderwand der Hauptkammer (2)
erstrecken und kurz vor der Trennwand (14) enden, welche die Haupt
kammer von der Nebenkammer (8) abteilt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung ein erstes Plattenpaket mit einer Reihe von im
allgemeinen vertikal angeordneten gewellten Platten umfaßt, wobei die
Erhebungen und Mulden im allgemeinen in Fließrichtung der dichteren
Komponente angeordnet sind und eine zweite Reihe von im allgemeinen
horizontal angeordneten gewellten Platten stromabwärts zur ersten
Reihe bezüglich der Fließrichtung angeordnet ist, deren Erhebungen und
Mulden sich im allgemeinen quer zur Fließrichtung der dichteren
Komponente erstrecken.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Nebenkammer (8) mit einem Wehr (15) quer über den oberen Teil
versehen ist, so daß die Flüssigkeit, die in die Nebenkammer (8)
eintritt, unter dem Wehr (15) hindurch muß, um den zweiten Ausgang (9)
zu erreichen, wobei die verbleibenden kleinen Mengen der weniger
dichten Komponente während der Verweilzeit der Flüssigkeit innerhalb
der Nebenkammer (8) und zum Sammeln im Raum vor dem Wehr (15) neigen.
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Legal Events
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---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |