DE3717635A1 - Verfahren zum trennen einer oel/wasser-emulsion durch ausfrieren der waessrigen phase - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen einer Öl/Wasser-Emulsion.

Öl/Wasser-Emulsionen treten als Abfallprodukt bei­ spielsweise in der metallverarbeitenden Industrie und bei der Schiffahrt auf. Diese Emulsionen sind umwelt­ freundlich zu beseitigen, insbesondere also aufzuberei­ ten.

Zur Aufbereitung von Öl/Wasser-Emulsionen, insbesondere also zum Brechen dieser Emulsionen unter Gewinnung einer Ölphase und einer Wasserphase sind verschiedene thermische und chemische Verfahren bekannt. Bei diesen entstehen jedoch Schlämme, deren weitere Aufbereitung und Deponie zusätzliche Kosten verursachen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kosten­ günstig arbeitendes Verfahren zum Trennen von Öl/Was­ ser-Emulsionen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, bei dem das Entstehen von Schlämmen ausgeschlossen ist.

Erfindungsgemäß wird diese Erfindung gelöst durch Küh­ len der Emulsion unter Ausfrieren der wässrigen Phase und Separieren der Eiskristalle von der Ölphase.

Es wird weiter vorgeschlagen, den Kristallisationsvor­ gang entsprechend der Beschaffenheit der jeweiligen zu trennenden Emulsion durch Wahl der Abkühlgeschwindig­ keit und der Abkühlungstemperatur derart zu steuern, daß die Zwischenräume des sich bildenden Kristallhauf­ werks ausreichend groß sind, um den Laplacedruck, mit dem die ölhaltige Restflüssigkeit im Kristallhaufwerk festgehalten wird, klein zu halten.

Vorzugsweise wird eine Temperatur nach dem Kristalli­ sieren der wässrigen Phase beibehalten, bei der eine Versinterung des Kristallhaufwerks durch Leerstel­ lendiffusion und/oder Rekristallisation nicht auftritt.

Vorzugsweise wird der an den Eiskristallen nach deren Separation noch anhaftende Restölfilm mit Reinwasser abgespült.

Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens besteht aus einem Vorratsbehälter für die angereicherte Emulsion, einem Filter, einem mit einer Kälteanlage verbundenen Wärmetauscher, einem mit dem Wärmetauscher verbundenen Kristallisator, einem Separator und einem Behälter für das Ölkonzentrat, wobei der Kristallisator z. B. ein Kratzkühler und der Separator z. B. eine Zentrifuge sein können.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand einer Zeichnung erläutert, in deren einziger Figur eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens schematisch dargestellt ist.

Die - durch Ultrafiltration bereits mit Öl angereicher­ te - Emulsion wird in den Behälter 1 eingegehen. Diesem nachgeschaltet ist ggf. ein Ultrafilter 2, das zur weiteren Anreicherung der Ölphase dient. Die angerei­ cherte Emulsion wird sodann durch einen Wärmetauscher 3 geführt, der mit einer Kälteanlage 6 verbunden ist. In diesem Wärmetauscher 3 wird die Emulsion auf eine Tem­ peratur wenig oberhalb des Gefrierpunktes abgekühlt und sodann einem Kristallisator 4, beispielsweise einem Kratzkühler, zugeführt.

Die Steuerung des Kristallisationsvorganges, d. h. der Keimbildung und der Kristallisationsgeschwindigkeit, bestimmt durch Abkühlgeschwindigkeit und Temperatur sowie Art und Reinheit der Emulsion erfolgt so, daß die Zwischenräume des sich bildenden Kristallhaufwerks groß sind, damit der Laplacedruck, mit dem die ölhaltige Restflüssigkeit im Haufwerk festgehalten wird, klein bleibt.

Nach dem Kristallisieren der wässrigen Phase wird eine Temperatur beibehalten, bei der eine Versinterung des Kristallhaufwerks durch Leerstellendiffusion und/ oder Rekristallisation vermieden wird.

Nach der Separation des Öles von den Eiskristallen wird ein an diesen noch anhaftender Restölfilm mit Reinwas­ ser abgespült. Die Separation und Waschung der Eiskri­ stalle kann aber auch im Gegenstrombetrieb mit Fest­ bettwaschung oder Schwarmwaschung erfolgen.

Für die Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens ist es von großer Bedeutung, daß die Verfahrensparameter so gewählt werden, daß permeable Kristallhaufwerke bzw. permeable Agglomerate von Kristallen entstehen, wobei sich Kristallgröße und Kapillargröße während der Tren­ nung der Kristalle von der Restflüssigkeit und während der Spühlung der Kristalle nicht verändern.

Das vorgeschlagene Verfahren ist wirksamer und deutlich wirtschaftlicher als das bekannte Trennen der Phasen einer Öl/Wasser-Emulsion durch Verdampfen des Wassers. Bei Verdampfen der Wasserphase nämlich ist ein Austra­ gen einer gewissen Ölmenge durch Trägergasdestillation mit dem Wasserdampf unvermeidlich. Da die Schmelz­ enthalpie des Wassers mit 80 cal/g deutlich geringer ist als die Verdampfungsenthalpie mit 540 cal/g ist das vorgeschlagene Verfahren auch unter Berücksichtigung des Umstandes, daß eine Wärmekalorie billiger ist als eine Kältekalorie deutlich wirtschaftlicher.

Das vorgeschlagene Verfahren kann auch mehrstufig er­ folgen, bis weniger als 20 mg/l Öl bzw. Fett in dem abgetrennten Wasser vorhanden ist, das Abwasser also unbedenklich abgeführt werden kann. Die gewonnene Öl­ phase ist weitestgehend wasserfrei und kann für eine Neuverwendung aufgearbeitet werden.

Claims (7)

1. Verfahren zum Trennen der Phasen einer Öl/Wasser- Emulsion, gekennzeichnet durch Kühlen der Emulsion unter Ausfrieren der wässrigen Phase und Separieren der Eiskristalle von der Ölphase.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Steuern des Kristallisationsvorgangs entsprechend der Beschaffenheit der zu trennenden Emulsion durch Wahl der Abkühlungsgeschwindigkeit und Abkühlungstemperatur derart, daß die Zwischenräume des sich bildenden Kri­ stallhaufwerks groß sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und Anspruch 2, gekenn­ zeichnet durch Beibehalten einer so tiefen Temperatur nach dem Ausfrieren der wässrigen Phase, daß eine Ver­ sinterung des Kristallhaufwerks durch Leerstellen­ diffusion und/oder Rekristallisation nicht auftritt.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Abspülen des nach dem Separieren der Eiskristalle an diesen anhaftenden Restölfilms mit Reinwasser.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Vorratsbehälter (1) zur Aufnahme der auszufrie­ renden Emulsion, einen Filter (2) zur Anreichung der Ölphase, einen mit einer Kälteanlage (6) verbundenen Wärmetauscher, einen mit der Kälteanlage (6) verbundenen Kristallisator (4), einen Separator (5) und einen Behälter für das Ölkon­ zentrat (7).

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß der Kristallisator (4) ein Kratzkühler ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, da­ durch gekennzeichnet, daß der Separator (5) eine Zen­ trifuge ist.