DE3524640C2 - Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeiten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeiten, wie zum Sammeln von Tröpfchen einer Emulsion, in Form eines durchlässigen Faserbetts.

Derartige Faserbetten werden üblicherweise eingesetzt in der petrochemischen Industrie bzw. Erdöl- und Gastechnik, um ein Zusammenlaufen, Sammeln und Abscheiden von Öltröpfchen einer Öl-in-Wasser-Emulsion aufzuarbeiten. Ein Faserbett-Abschei­ der ist aus der GB-PS 2 018 610 bekannt. Er weist eine zwi­ schen zwei Lochplatten unter Druck gehaltene Faserschicht auf. Die Platten sind voneinander in einem einstellbaren Ab­ stand angeordnet und erstrecken sich seitlich gegenüber dem Strömungsweg der zu behandelnden Flüssigkeit, so daß ein Faserbett einstellbarer Dichte und Permeabilität gebildet wird. Obwohl die Leistungsfähigkeit dieses bekannten Faser­ bettabscheiders zufriedenstellt, kommt es jedoch anscheinend zu einer Anzahl von Zonen mit möglicherweiser hoher Scherbe­ lastung, in denen ein Redispergieren der zusammengelaufenen Tröpfchen stattfinden kann. Eine solche Zone kann sich im Bereich stromab der Platte ausbilden, wo die zusammengelau­ fenen Tröpfchen durch die Perforation der Platte mit hoher Geschwindigkeit strömen. Ein weiteres Problem der bekannten Vorrichtung liegt darin, daß die Faserschicht häufig gerei­ nigt werden muß, da sich bei Betrieb feste Verunreinigungen aus der Flüssigkeit in den engen Strömungskanälen zwischen den Fasern sammeln können, wodurch das Faserbett verstopft und die Wirksamkeit verringert wird.

Aufgabe der Erfindung ist daher eine Vorrichtung ohne der Notwendigkeit der häufigen Reinigung der Fasern, wie dies bei obiger bekannter Vorrichtung der Fall ist und wo auch stromab vom Faserbett das Auftreten von Zonen hoher Scher­ kräfte vermieden ist.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit der im Anspruch 1 an­ gegebenen Vorrichtung.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einem Gehäuse für einen Flüssigkeitsdurchgang zwischen Einlaß und Auslaß und einer Zusammenballung oder Ansammlung von Fasern inner­ halb des Gehäuses. Das Gehäuse besitzt einen Halsteil mit Flüssigkeitseinlaß und einen erweiterten Teil mit Flüssig­ keitsauslaß, wobei die Faseransammlung derart angeordnet ist, daß sie zwischen einer Stelle, in welcher zumindest ein Teil der Faseranordnung zwischen den Wänden des Halsteils zusammen­ gepreßt wird, und einer anderen Stelle im weiteren Teil des Gehäuses bewegbar ist.

Das der Erfindung zugrundeliegende Prinzip kann in verschie­ denster Weise verwirklicht werden. Eine bestimmte Ausgestal­ tungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird anhand der beiliegenden Zeichnung, die ein Aufriß der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, näher erläutert.

Ein Gehäuse 1 gestattet den Flüssigkeitsdurchgang zwischen Einlaß 2 und zwei Auslässen 3 und 4 und einem Faserbett 5, welches durch eine Trägerplatte innerhalb des Gehäuses 1 bewegbar angeordnet ist.

Das Gehäuse 1 besteht aus einem Halsteil 1A und einem kegel­ stumpfförmigen Teil 1B, dessen Breite größer ist als die des Halsteils. Die Gehäuseteile 1A und 1B haben eine gemeinsame Mittelachse I, die bevorzugt im wesentlichen vertikal ist. Der Halsteil 1A geht in den Kegelstumpf 1B über unter Aus­ bildung eines Flüssigkeitsdurchgangs, der stromab allmählich größeren Durchmesser erreicht. Das Gehäuse 1 weist auch eine Bodenplatte 1C, befestigt am unteren Ende des Halsteils 1A, und einen kuppelartigen Deckel 1D auf, der auf dem oberen Rand des Kegelstumpfs aufsitzt.

Der Flüssigkeitseinlaß 2 führt in eine Eintrittsöffnung 8 in der Bodenplatte; der Flüssigkeitsaustrag geschieht durch die Austrittsöffnungen 9 bzw. 10 über die Auslässe 3 bzw. 4 im Deckel 1D. Die Austrittsöffnung 9 befindet sich in der Nähe des höchsten Punkts des Deckels 1D und ist für die Austra­ gung der aus dem Zusammenfließen der Tröpfchen gebildeten Phase gedacht. Die Austrittsöffnung 10 befindet sich auf einem tieferen Niveau als die Austrittsöffnung 9 und ist für den Austrag der Trägerflüssigkeit bestimmt. Sie ist mit einer wannenförmigen Einströmkammer 11 ausgestattet, um einen möglichen Eintritt zusammengelaufener Tröpfchen in den Auslaß 4 zu vermeiden.

Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung eignet sich zur Abtrennung einer Phase aus zusammengelaufenen Tröpfchen mit einem geringeren spezifischen Gewicht als das der Trä­ gerflüssigkeit, wie dies bei einer Öl-in-Wasser-Emulsion der Fall ist. Ist das spezifische Gewicht der Phase der zusam­ mengelaufenen Tröpfchen höher als das der Trägerflüssigkeit, so muß man die Vorrichtung umdrehen.

Die Fasern 5 sind an einer scheibenförmigen Lochplatte 12, welche einen Teil der Trägerplatte 6 darstellt, befestigt. Die Lochplatte 12 ist im rechten Winkel zur Achse I angeord­ net und der Plattendurchmesser ist etwas geringer als der Innendurchmesser des Halsteils 1A. Die Lochplatte 12 ist ko­ axial auf einem Stab 14 montiert, welcher durch eine Öffnung 15 der Bodenplatte geht und die Öffnung abdichtet. Der Stab 14 ist mit einem Betätigungsmechanismus (nicht gezeigt) außerhalb des Gehäuses 1 verbunden, mit dessen Hilfe der Stab 14 aufwärts (Pfeil II) und abwärts (III) in axialer Richtung zu dem. Gehäuse bewegt und um die Mittenachse I gedreht werden kann (Pfeil IV). Die axiale Bewegung des Mechanismus ist ausreichend, um die Lochplatte 12 aus dem Halsteil 1A unmittelbar über der Bodenplatte 1C in eine Stellung anzuheben, in welcher sie sich in dem Kegelstumpf 1B befindet.

Bei Betrieb der Vorrichtung tritt die Emulsion aus Träger­ flüssigkeit und feindispergierten Tröpfchen über den Einlaß 2 und die Eintrittsöffnung 8 in das Gehäuse und strömt auf­ wärts durch die Perforationen der Lochplatte 12 in die An­ sammlung der Fasern 5.

In der dargestellten Ausführungsform wird die Faseransammlung 5 durch die Trägerplatte in solcher Stellung gehalten, daß im unteren Teil der Faseransammlung die Fasern zwischen den Wänden des Halsteils 1A zusammengepreßt werden, so daß sich innerhalb des Halsteils ein dichtes Bett B in einer Stärke D in Achsrichtung bildet.

In diesem gepackten Faserbett B erfolgt das Zusammenlaufen der feindispergierten Tröpfchen, da die Tröpfchen in den en­ gen Kanälen zwischen den dichtgepackten Fasern abgefangen werden und dadurch ein Zusammenballen zu größeren Tröpfchen oder Kügelchen G ermöglicht wird.

Im oberen Teil des Faserbetts innerhalbs des Kegelstumpfs 1B sind die Strömungskanäle zwischen den Fasern weiter als in dem Faserbett B. Daher findet dort kein Zusammenballen und kein weiteres Zusammenfließen der Kügelchen G statt.

Die aus der Faseransammlung austretende Flüssigkeit enthält die zusammengelaufenen Kügelchen und strömt mit allmählich abnehmender Geschwindigkeit durch den kegelstumpfförmigen Teil 1B, wodurch die Kügelchen infolge der Schwerkraft sich aus dem Flüssigkeitsstrom abzusetzen vermögen.

In dem kuppelförmigen Deckel 1D laufen nun die Kügelchen G zu einer kontinuierlichen flüssigen Phase P zusammen. Diese trennt sich von der Trägerflüssigkeit und wird aus dem Ge­ häuse über die Austrittsöffnung 9 und den Auslaß 3 ausgetra­ gen. Die Trägerflüssigkeit wird über die Austrittsöffnung 10 und den Auslaß 4 abgeführt.

Die Emulsion kann Feststoffe enthalten, die sich auf dem Fa­ serbett B ansammeln. Diese Ansammlung von Feststoffen kann die Leistungsfähigkeit zum Zusammenlaufen der Tröpfchen im Bett B negativ beeinflussen und kann zu einem Rückstau füh­ ren, bis schließlich das Bett gereinigt werden muß. Dies tritt sehr viel weniger oft ein als bei den bekannten Kon­ struktionen, bei denen das Faserbett keinen verdichteten Teil aufweist.

Zur Reinigung des Betts wird der Betrieb unterbrochen und das Faserbett dadurch gereinigt, daß zuerst die Faseransamm­ lung in den Kegelstumpf des Gebäudes bewegt und dann die Feststoffe mit Hilfe eines Reinigungsstroms, der das Gehäuse mit hoher Geschwindigkeit aufwärts durchfließt, ausgewa­ schen wird. Während des Reinigens kann man den Stab 14 ent­ weder ununterbrochen oder abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen (Pfeil IV) drehen, um auch Zentrifugalkräfte zur Entfernung der abgeschiedenen Feststoffe von den Fasern her­ anzuziehen. Nach dem Reinigen kann ein neuer Arbeitstakt be­ ginnen.

Die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung enthaltenen Fasern können aus beliebigem Material, wie Glas oder Polypropylen, bestehen. Sie können mit N-(β-Aminoethyl)-γ-aminopropyltri­ methoxy-silan behandelt sein, um die Fasern zumindest ober­ flächlich mit der entsprechenden elektrischen Ladung zu ver­ sehen GB-A 2 135 207).

Die Fasern können an der Loch- oder Siebplatte in beliebiger Weise befestigt sein, wie durch Verknüpfen, Binden od. dgl. Anstelle jedoch die Fasern auf einer Loch- oder Siebplatte zu befestigen, können sie auch an einer Öse am oberen Ende des Stabs fixiert sein.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeiten in Form eines Gehäuses mit Flüssigkeitsein- und -auslaß und einer Faseran­ sammlung innerhalb des Gehäuses, wobei das Gehäuse einen Halsteil, in welchen der Flüssigkeitseinlaß mündet, und einen weiteren Teil, aus dem der (die) Flüssigkeitsauslaß (Auslässe) abgehen, besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Faseransammlung derart angeordnet ist, daß sie zwischen einer Stelle, in welcher zumindest ein Teil der Faseranordnung zwischen den Wänden des Halsteils zusammengepreßt wird, und einer anderen Stelle im weiteren Teil des Gehäuses bewegbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halsteil rohrförmig und der weitere Teil kegel­ stumpfförmig sind und eine gemeinsame Mittelachse besitzen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Faseransammlung an einem Träger befestigt ist, wel­ cher axial im Gehäuse verschiebbar und gegebenenfalls um die Mittelachse drehbar angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger stufenweise in Achsrichtung zwischen einer Stelle, in der die Faseransammlung im wesentlichen im Hals­ teil des Gehäuses sich befindet, und einer Stelle, in wel­ cher die Faseransammlung im wesentlichen sich in dem kegel­ stumpfförmigen Teil des Gehäuses befindet, bewegbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger einen Stab umfaßt, dieser sich im wesentli­ chen axial in das Gehäuse erstreckt und in dieses durch eine Öffnung tritt, die er abdichtet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger zusätzlich eine Loch- oder Siebplatte, an der die Fasern befestigt sind, umfaßt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger eine Öse am Stab umfaßt, an welcher die Fa­ sern befestigt sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern aus Polypropylen bestehen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern zumindest oberflächlich eine entsprechende elektrische Ladung tragen.