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Verfahren und Einrichtung zum geben von Mineralölen Die Erfindung
liegt auf dem Gebiete der Ölraffinierung und hat ein neues Verfahren zum Heben von
01 von einem Niveau zu einem anderen zum Gegenstande; sie ist von besonderer
Bedeutung in Schmierölraffinierungsanlagen, die mit hohem Vakuum arbeiten. Die Behandlung
von Öl in Vakuumanlagen mit Hilfe mechanischer Pumpen bietet gewisse Schwierigkeiten,
besonders insofern, als es nicht leicht ist, .die Packungen für Rohrverbindungen
u. dgl. dicht zu halten, wenn Flüssigkeiten bei den in solchen Anlagen üblichen
hohen Temperaturen gepumpt werden, so daß Leckverluste unvermeidlich sind.
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Bei Schmierölreinigungsanlagen, die mit hohem Vakuum arbeiten, sind
solche Undichtheiten besonders nachteilig, da sie dazu führen, daß durch das Vakuum
Luft in die Anlagen gesaugt wird. Viele Reinigungsanlagen werden bei absoluten Drucken
von unter a5 mm Quecksilbersäule betrieben, und auch verhältnismäßig kleine Mengen
von eindringender Leckluft können durch Vermischung mit dem Öl zur Bildung schädlicher
Verbindungen führen sowie die Entstehung gasartiger Produkte zur Folge haben, die
infolge des niedrigen absoluten Druckes ein großes Volumen besitzen. Da diese gasartigen
Produkte nicht kondensierbar sind, sondern durch Vakuumpumpen entfernt werden müssen,
sind besonders große Pumpen erforderlich, und die Aufrechterhaltung des Vakuums
macht erhebliche Schwierigkeiten. Die Erfindung bezweckt bei Anlagen der erwähnten
Art, das Öl von einem tieferen Niveau auf ein höheres ohne Verwendung mechanisch
betriebener Pumpen zu heben, und zwar zwecks mehrfacher Behandlung in einem unter
Vakuum stehenden Dephlegmator, in dem Öldämpfe durch ihnen entgegenströmendes kaltes
Öl kondensiert werden, wobei praktisch vollständige Sicherheit geboten ist, daß
in das Öl beim Heben keinerlei Luft eindringt, selbst wenn es hohen Temperaturen
und besonders niedrigen Drucken ausgesetzt ist. Erreicht wird dies gemäß der Erfindung
dadurch, daß in die Umlaufsleitung für das mehrfach zu behandelnde Öl Wasser oder
eine andere bei den Temperatur- und Druckverhältnissen des im unteren Teil des Dephlegmators
sich befindenden Öles dampfförmige Flüssigkeit eingeleitet wird, das vom Dephlegmator
abgezogene dampfförmige Auftriebsmittel zunächst auf einen höheren Druck gebracht
und dann kondensiert wird. Durch die Zumischung einer solchen Flüssigkeit, als welche
vor allem Wasser in Frage kommt, verringert sich das mittlere spezifische Gewicht
der Ölsäule, wodurch der gewünschte Auftrieb erreicht wird. Weitere Verbesserungen
beziehen sich auf die besondere Ausbildung der Einrichtung zur Ausführung des neuen
Verfahrens.
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Eine solche Einrichtung ist in der Zeichnung als Teil einer mit Vakuum
arbeitenden Schmierölraffinierungsanlage dargestellt, bei der das Schmieröl in einem
Dephlegmator
kondensiert wird, dessen Kühlung durch Hindurchführung
der gekühlten Kondensate erfolgt.
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In der Zeichnung bezeichnet i den Dephlegg mator, 2 einen Umlaufkühler,
3 einen Kühler für das Enderzeugnis, q. eine Pumpe für das letztere, 5 ein Gebläse,
6 einen Wasserkondensator und 7 eine Vakuumpumpe.
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Der Dephlegmator i besteht aus einem dichten Metallbehälter mit einer
Anzahl von im Innern angeordneten Pfannen i i und 12. Die Pfannen i i sind im Durchmesser
etwas kleiner als der Behälter, so daß ringförmige Durchtrittsöffnungen 13 entstehen.
Die Pfannen 12 sind mit ihrem äußeren Umfange in den Behälter eingepaßt, weisen
aber in der Mitte Durchtrittsöffnungen 14 auf. Die Pfannen i i und 12 sind derart
abwechselnd angeordnet, daß durch die Öffnungen 13 und i¢ gewundene Kanäle gebildet
werden, durch die der Dampf auf dem Wege vom einen Ende des Dephlegmators zum anderen
hindurchstreicht. Im Anschluß an die Öffnungen 13 und 14 sind die Pfannen mit Rändern
versehen, so daß sich in ihnen Flüssigkeit halten kann. Die überschüssige Flüssigkeit
fließt über diese Ränder und fällt in einer Reihe von Kaskaden in die jeweils tiefer
liegende Pfanne herab.
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In den unteren Teil des Dephleagmators wird durch ein Rohr 15 Dampf
eingelassen, der durch die Öffnungen 13 und 14 frei nach oben streicht und dabei
in innige Berührung mit der Flüssigkeit in den Pfannen i i und 12 tritt. Das Innere
des Dephlegmators i wird zweckmäßig unter niedrigem absolutem Druck gehalten, d.
h. unter einem Druck, der erheblich unter Atmosphärendruck liegt. Bei Anwendung
der Erfindung beim Raffinieren von Schmierölen wird vorzugsweise ein absoluter Druck
von 25 mm Ouecksilbersäule oder weniger benutzt. Der durch das Rohr 15 eingeführte
Dampf besteht aus Schmieröldämpfen, die mit etwas Wasserdampf gemischt sein können.
Im Dephlegmator werden die Schmieröldämpfe im wesentlichen vollständig kondensiert.
Dies kann bei einer Temperatur vor sich gehen, die sehr erheblich über dem Siedepunkt
von Wasser bei dem im Dephlegmator herrschenden Drucke liegt.
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Die Kondensierung der Schmieröldämpfe wird dadurch eingeleitet, daß
man durch den Dephlegmator Schmieröl umlaufen läßt, das bis erheblich unter den
Kondensationspunkt der durch das Rohr 15 eingeführten Dämpfe abgekühlt ist. Dies
Schmieröl wird dem Dephlegmator selbst entnommen, und zwar dem unteren Teile, von
dem aus es dem Umlaufkühler 2 zugeführt wird. Das den Kühler durchfließende Öl tritt
bei einer erheblich unter seinem Siedepunkt liegenden Temperatur in ein Rohr 21
über, das an das Hubroter 22 angeschlossen ist. Dies Rohr erstreckt sich bis zum
oberen Teil des Dephlegmators i und endet in einen Fortsatz 23 innerhalb des Dephlegmators,
derart, daß es Flüssigkeit in die obere Pfanne i i des Dephleb-nators liefern kann.
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Das Rohr 22 ist bei 24 mit Bohrungen versehen, die von einem Mantel
25 umgeben sind, dem durch ein mit einem Ventil27 ausgerüstetes Rohr 26 Wasserdampf
zugeführt wird. Der Dampf strömt von dem Innern des Mantels 25 durch die Bohrungen
24. in das Rohr 22. Er braucht nicht so heiß zu sein wie das Öl, da er nicht als
Erhitzungsmittel benutzt wird, sondern dazu dient, einen aufwärts führenden Umlauf
durch das Rohr 22 hindurch einzuleiten.
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An Stelle von Wasserdampf kann auch irgendein anderer Stoff Verwendung
finden, der gegenüber dem Öl chemisch neutral ist und der bei der Temperatur und
dem Druck, die im Dephlegmator herrschen, dampfförmig ist und leicht kondensiert
werden kann.
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Beim normalen Betriebe der Einrichtung füllt das Öl den Kühler 2 bis
zu der in der Zeichnung durch die Linie A-A bezeichneten Höhe an. Es herrscht also
im unteren Teil des Rohres 21 in der Linie C-C ein statischer Druck, der gleich
dem durch eine von der Linie C-C bis zur Linie A-A sich erstreckende Ölsäule erzeugten
Drucke ist. Da das Rohr 21 in offener Verbindung mit dem unteren Ende des Rohres
22 steht, herrscht im unteren Ende des Rohres 22 so lange ein gleicher statischer
Druck, wie das Öl in der Höhe A-A zwischen dem Dephlegmator i und dem Kühler 2 steht.
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Bei abgeschlossenem Dampfzutritt würde das 01 dann in dem Steigrohr
22 ebenfalls in der Höhe A-A stehen. Wenn aber in das Rohr 22 Dampf eingeführt wird,
so hat dieser die Neigung, durch das Rohr 22 in Form von Blasen hochzusteigen. Diese
Blasen mischen sich mit dem in .dem Rohr-22 befindlichen Öl. Die dadurch entstehende
Mischung hat ein erheblich kleineres spezifisches Gewicht als das Öl selbst, so
daß durch den konstanten statischen Druck im Bodenteil des Rohres 21 diese leichtere
Mischung durch die Rohre 21 und 22 in den oberen Teil des Dephlegmators i gedrückt
wird. Es ist also dadurch, daß man das Ventil 2 ein wenig öffnet, möglich, einen
Strom von gekühltem Schmieröl zu erzeugen, der von dem Kühler 2 in den oberen Teil
des Dephlegmators führt.
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Dies Öl hat eine Temperatur, die erheblich unter dem Kondensationspunkt
der durch das Rohr 15 eintretenden Öldämpfe liegt. Das gekühlte Öl fließt im Dephlegmator
von Pfanne zu Pfanne abwärts und kommt schließlich auf dem Boden des Dephlegmators
an. Beim Herabfließen sammelt es die im Dephleginator
sich bildenden
Kondensate, die natürlich von der gleichen Art sind.
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Als Folge dieser Wirkungsweise ergibt sich, daß vom unteren Teil des
Dephlegmators ständig Schmieröl abgezogen werden muß. Dies geschieht mit Hilfe eines
Rohres 31, das das Schmieröl einem Kühler 3 zuführt, in dem das 0I auf einen in
der Nähe der atmosphärischen Temperatur liegenden Punkt abgekühlt wird. Das Öl wird
dem Kühler 3 durch die Pumpe .a. entnommen.
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Der durch die Bohrungen 24 in das Rohr 22 eingeführte Wasserdampf
nimmt im Dephlegmator i die Form von überhitztem Dampf an. Er wird aus dem Dephlegmator
i durch ein Rohr 51 abgeführt. Es wurde festgestellt, daß dieser Dampf ein erhebliches
Volumen annimmt und, daß es nicht zweckmäßig ist, ihn mit Hilfe von Pumpen zu entfernen,
weil die Verwendung einer mechanischen Pumpe, die die großen für den Betrieb erforderlichen
Dampfmengen entfernen und das für die erfolgreiche Öldestillierung erforderliche
hohe Vakuum erzeugen müßte, sehr unwirtschaftlich sein würde. Aus diesem Grunde
wird der Dampf kondensiert und in Form von Wasser aus dem Apparat entfernt.
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Es ist aber unpraktisch, Dampf bei einem absoluten Druck unter 25
mm Quecksilbersäule zu kondensieren, da bei solchen niedrigen Temperaturen der Dampf
auf eine ganz nahe dem Gefrierpunkte des Wassers oder noch tiefer liegende Temperatur
abgekühlt «-erden müßte, was die Verwendung künstlicher Gefrierung nötig machen
würde. Aus (fiesem Grunde wird gemäß der Erfindung der Dampf aus dem Dephlegmator
mit Hilfe eines Gebläses 5 entfernt, das gleichzeitig das hohe Vaküum im Dephlegmator
aufrechterhält. Dieses Gebläse besteht aus einem Dampfinjektor, dessen Düse 52 von
einem durch ein Ventil 54. überwachten Rohr 53 den Dampf in einen Hals 55 ausströmen
läßt, von wo er durch das Rohr 56 in den Wasserkondensator 6 geht. Es ist verhältnismäßig
einfach, einen Injektor vorzusehen, der große Dampfmengen gegen einen Druck von
53 mm Quecksilbersäule fördert, so daß er benutzt werden kann, um den auf dem Dampf
ruhenden absoluten Druck von 25 inm Quecksilbersäule innerhalb des Dephlegmators
i auf einen absoluten Druck von 16 mm OOuecksilbersäule im Kondensator 6 zu erhöhen.
Bei diesem höheren Druck kann der Dampf leicht durch einen durch eine Streudüse
61 erzeugten Wasserschleier kondensiert werden. Der kondensierte Dampf fällt mit
dem Sprühwasser durch ein Tauchrohr 62 in ein Gefäß 63, von dem er durch ein Rohr
64 in den Ablauf fließt. Bei Verwendung des Gebläses 5 zur Steigerung des Druckes
des aus dem Kondensator kommenden Dampfes ist es möglich, den Dampf mit Kühlwasser
von ohne weiteres verfügbarer Temperatur zu kondensieren, wie sie sich beispielsweise
mit Hilfe von Sprühteichen, in denen die Temperatur erheblich über dem Gefrierpunkt
liegt, erzielen läßt. Das Rohr 62 ist lang genug, um einen Flüssigkeitskörper in
ihm zu erhalten, auch wenn in dem Kondensator 6 ein ziemlich vollständiges Vakuum
herrscht.
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Dadurch, daß man den Dampf kondensiert und ihn aus dein Apparat herausfließen
läßt, ist es möglich, in dem Kondensator 6 mit Hilfe einer verhältnismäßig kleinen
Vakuumpumpe 7 einen absoluten Druck von 6o mm Quecksilbersäule oder darunter aufrechtzuerhalten.
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In das Rohr 51 ist zweckmäßig eine Vorrichtung 65 zum Abscheiden der
vom Dampf aus dem Dephlegmator i mitgenommenen Dämpfe der leichter siedenden Ölbestandteile
eingeschaltet. Das in diesem Abscheider niedergeschlagene Kondensat wird durch das
Rohr 66 abgeführt.
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Die Erfindung ist von besonderer Bedeutung bei Vakuumverfahren, da
wegen der hier zur Anwendung kommenden niedrigen Drucke ein geringes Dampfgewicht
ein großes Volumen einnimmt, so daß die Bewegung des Öles im Rohre 22 bei sehr geringem
Dampfverbrauch unterhalten werden kann. In erster Linie kommt die Erfindung, wie
bereits erwähnt, bei der Destillierung von Schmieröl unter Vakuum in Frage, da sich
da die Kammer, in die (las Öl getrieben wird, d. h. der Dephlegmator i, unter einer
Temperatur befindet, bei der der Dampf nicht kondensiert und sich mit dem Ölkondensat
mischt. Bei Anwendung der Erfindung auf die Destillation im Vakuum bei sehr niedrigen
absoluten Drucken würde die Benutzung von Dampf als Hubmittel unpraktisch sein,
wenn man nicht das Gebläse 5 verwenden würde, um den Dampfdruck so zu erhöhen, daß
die Kondensierung mit Hilfe von Kühlwasser von leicht erreichbarer Temperatur möglich
ist.
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Wie gesagt, ist Wasserdampf besonders geeignet als Hubmittel bei der
praktischen Ausführung der Erfindung; das Gebläse 5 kann bei Verwendung von leichter
kondensierbaren Dämpfen in Wegfall kommen.