DE3227277A1

DE3227277A1 - Verfahren zur brechung stabiler emulsionen

Info

Publication number: DE3227277A1
Application number: DE19823227277
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: ACHEMCO ANGEWANDTE CHEMIE GmbH
Current assignee: ACHEMCO ANGEWANDTE CHEMIE GmbH
Priority date: 1982-07-21
Filing date: 1982-07-21
Publication date: 1984-01-26
Also published as: IT8348725A0; IT1197682B

Description

Verfahren zur Brechung stabiler Emulsionen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Brechung stabiler Emulsionen, insbesondere fein verteilter Mikrodispersionen, in fließfähigen Medien.
Jede Emulsion ist theoretisch instabil und zerfüllt nach bestimmter Zeit. Übersteigt diese Zeitspanne ein technisch relevantes Maß, so spricht man von stabilen Emulsionen.
In einer Emulsion wird die Tröpfchenbewegung zum einen durch den Auftrieb, falls eine Dichtedifferenz vorhanden ist, zum anderen durch die einem Diffusionsgesetz unterliegende Brown' sche Molekularbewegung hervorgerufen. Tröpfchen treffen also umso eher zusammen, je größer die Dichtedifferenz und je größer ihr Diffusionskoeffizient cD in der kontinuierlichen Phase ist.
Eine Erniedrigung der Viskosität (#fh/ 1 ) z.B. durch Temperatur-D erhöhung beschleunigt also die Koaleszenz.
Elektrische Effekte leisten den größeren Beitrag zur Stabilität von Emulsionen. Duch das Erzeugen von Reibungselektrizität (z.B. beim Pulsieren in Extraktionskolonnen, Sprühvorgänge ) erhalten die Tröpfchen eine geringe Ladung und stoßen sich ab. Durch .lüi##i##t##kL# können die so entstandenen i?otentialverläufe in der Phasengrenzschicht beeinflußt werden. Die Grenzschicht wird umso dünner, je höher die Ionenstärke in der Umgebung wird.
Bei Verringerung der Phasengrenzschichtdicke nimmt die Koaleszenzneigung zu.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzusehen, welches die Brechung stabiler Emulsionen ermöglicht.
Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruches.
Durch die dichte Packung einer porösen Granulatschicht, insbesondere Bimsstein mit entsprechend gewählter Partikelgröße, werden mehrere Effekte erzielt.
Beim Strömen der zu trennenden Emulsion durch die entstehenden Hohlräume werden durch die Einbringung von kinetischer Energie (hydrostatischer Druck, Pumpen) die Phasengrenzschichten der Emulsionströpfchen an der rauhen, gezackten Oberfläche des Bimssteins deformiert, instabilisiert, und die Wahrscheinlichkeit, daß zwei derart beschaffene Tröpfchen auf engem Raum zusammentreffen, ist stark erhöht.
Ein wesentlich stärkerer Effekt wird durch die im Silikat-Gerüst des Bimses eingelagerten und gebundenen Ionen hervorgerufen. Diese erniedrigen das Potential der Phasengrenzfläche und ermöglichen somit die Koaleszenz.
Anwendungsgebiete dieser Trenntechnik sind im gesamten Gebiet der chemischen Technik, insbesondere bei Extraktionsprozessen und der Aufarbeitung von Öl-Wasser-Emulsionen zu sehen. In der tebensmitteltechnik können bei der Gewinnung von Aromastoffen, ätherischen Ölen usw. destillative Maßnahmen umgangen werden, da der Bims sich als äußerst inertes Material zur Verwendung in Lebensmittel herstellenden Prozessen eignet.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Das Verfahren nach der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben.
Als Trennapparat 1 wird vorzugsweise ein stehender zylindrischer Hohlkörper gewählt, welcher durch Mantelbeheizung 2 thermostatisierbar ist. Das zu trennende Flüssigkeitsgemisch M1 wird durch den Ablauf strom M2 in einem Wärmeübertrager 3 vorgewärmt und gelangt durch einen zusätzlichen Vorwärmer 4 zum Kopf der Trennsäule, wo es über eine Verteilervorrichtung 5 gleichmäßig über den Querschnitt verteilt wird. Die Höhe der Trennsäule sowie ihr Durchmesser und somit der spezifische Durchsatz sind dem jeweiligen Trennproblem und den zu trennenden Massenströmen anzupassen.
In einem Dekanteur 6 werden die zwei entstehenden separaten Phasen in die Stoffströme A und B getrennt. Die während des Trennvorganges einzuhaltende Systemtemperatur ist abhängig von der Viskosität des Mediums.
Beispiel 1: Als ein Beispiel für die Durchführung eines Verfahrens nach der Erfindung wird eine kontinuierliche Brechung der stabilen Emulsion eines Öl-Wasser-Gemisches mit 5 Vol.-% Wasseranteil in einer Anlage von der Art beschrieben, wie sie in der Abbildung gezeigt ist.
Der Durchmesser der Trennsäule betrug 100 mm bei einer Höhe von 1000 mm. Ein Volumenstrom strom von 18 l/h wurde durch eine 900 mm hohe Füllschicht bei einer Temperatur von 700C durchgesetzt. Das Füllmaterial bestand aus Bimsstein der Firma Pumpen, Messina/Italien, Typ "10/12B". Es konnten 0.9 l/h Wasser als Stoffstrom B am Dekanter abgezogen werden, Stoffstrom A bestand aus 17.1 l/h Öl (klar). Die Trennleistung blieb während des mehrtätigen Versuches konstant.
Beispiel 2: Als ein weiteres Beispiel für die Durchführung eines Verfahrens nach der Erfindung wird eine kontinuierliche Brechung der Emulsion eines Ethanol/Benzol/Wasser-Gemisches mit 20.6 Mass.-% Ethanol, 72.0 Mass.-% Benzol und 7.4 Mass.-% Wasser beschrieben. Diese Zusammensetzung entspricht dem entstehenden ternären Azeotrop bei der destillativen Absolutierung von Ethanol mit Hilfe von Benzol als Schleppmittel.
Der Durchmesser der Trennsäule betrug 100 mm bei einer Höhe von 1000 mm. Ein Volumenstrom von 30 l/h bei einer Temperatur von 30°C wurde durch eine 700 mm hohe Füllschicht durchgesetzt. Das Füllmaterial bestand aus Bimsstein der Firma Pumex, Messina/Itali# Typ "16/40B".
Als Ablauf A wurden 25.5 l/h mit 15.0 Mass.-% Ethanol, 2.2 Mass.-S Wasser und 82.8 Mass.-% Benzol, als Ablauf B wurden 4.5 l/h mit 50.6 Mass.-% Ethanol, 36.5 Mass.-% Wasser und 12.9 Mass.-% Benzol erhalten.

Claims

Verfahren zur Brechung stabiler Emulsionen Patentansprüche 1. Verfahren zur Brechung stabiler Emulsionen, insbesondere fein verteilte Mikrodispersionen, in fließfähigen Medien, dadurch gekennzeichnet, daß (1) das zu trennende Stoffgemisch entweder aufgrund seines hydrostatischen Druckes oder mit Hilfe von Pumpen durch einen mit einem porösen Material bestimmter Partikelgröße gefüllten Trennapparat geführt wird, wobei (2) die chemische Zusammensetzung dieses granulatähnlichen Materials derart beschaffen sein muß, daß an seiner Oberfläche eine Ionenaktivität vorhanden ist, und (3) die während des Durchströmens koaleszierenden Emulsionströpfchen als homogene Phase anschließend abgetrennt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Trennapparat ein senkrecht stehender zylindrischer Körper verwendet ist, der einen über den gesamten Querschnitt gleichmäßigen Volumenstrom gewährleistet.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Trennung eine Temperatur aufrechterhalten wird, die ein dünnflüssiges Strömen des Mediums gewährleistet.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als poröses Füllmaterial Bimsstein, bzw. Lava-Gestein, verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Trennapparat ab fließende Stoffmenge zum Vorwärmen des zufließenden Mediums verwendet wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße des Füllmaterials in Abhängigkeit von dem Tröpfchendurchmesser der Emulsion gewählt wird, derart, daß für kleinere Tröpfchendurchmesser die Korngröße geringer gewählt wird bzw. reziprok.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennapparat (1) ein senkrecht stehender Zylinder mit einer Mantelbeheizung (2) ist, dessen Zulauf für das zu trennende Gemisch (M1) an der Oberseite und dessen Ablauf an der Unterseite vorgesehen ist, daß dem Zulauf im Zylinder eine Verteilervorrichtung zugeordnet ist und daß der Zylinder mit einem porösen Füllmaterial gefüllt ist.