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Verfahren zur Trennung von Emulsionen
Die Entmischung von Emulsionen
läßt sich häufig nur äußerst schwierig durchführen, dies tritt insbesondere bei
der Gegenwart von Schutzkolloiden ein. Derartig störende Emulsionsbildungen treten
zum Beispiel bei der Rohpetroleumgewinnung manchmal auf. Aber auch bei der Durchführung
von chemischen Reaktionen bilden sich häufig kolloide Stoffe. Eine Entmischung ist
auf mechanischem Wege auch unter Zuhilfenahme der Zentrifugalkraft durch Behandlung
in Separatoren nicht immer durchführbar. Letzteres Verfahren setzt voraus, daß die
spezifischen Gewichte der Komponenten verschieden sind.
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In den Fällen, wo die mechanische Trennung versagt, hat man versucht,
durch Anwendung von hochgespanntem Wechselstrom die disperse Phase zum Zusammenfließen
zu bringen. Ferner sind Verfahren bekannt, bei denen die Flüsssigkeit bis zum Siedepunkt
erhitzt wird. Auch durch Zugabe von geeigneten Elektrolyten läßt sich durch Entladung
eine Entmischung manchmal erreichen. Bei diesem Verfahren ist das richtige Verhältnis
der beiden Kolloide zueinander von maßgebender Wichtigkeit.
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Nach der vorliegenden Erfindung läßt sich nun eine schnelle und einfache
Trennung der Komponenten von Emulsionen erreichen. Es hat sich nämlich herausgestellt,
daß in feinen Nebeltröpfchen, die aus diesen Emulsionen gebildet werden, eine Trennung
sofort stattfindet. Die Entmischung wird hervorgerufen durch die verschiedene Oberflächenspannung
der Komponenten.
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So tritt z. B. bei einer Emulsion von Wasser und Öl bei feinsten Nebelteilchen
augenblicklich eine Trennung ein, indem die Ölmoleküle an die Oberfläche wandern
und die Wassermoleküle ins Innere. Die einzelnen Nebelteilchen bestehen in ihrem
Kern dann aus Wasser, das nach außen hin mit einem Ölfilm umgeben ist. Durch Niederschlagung
dieser Nebelteilchen zu
einer Flüssigkeit wird diese Trennung beibehalten.
In der kondensierten Flüssigkeit lassen sich somit die einzelnen Komponenten auf
einfachem mechanischem Wege voneinander leicht trennen.
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Die Abscheidung der Nebel kann auf die verschiedenste Art und Weise
erfolgen. Nach vorliegendem Verfahren hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Niederschlagung
der Nebel durch Entspannung des Trägergases zu erreichen. Die Höhe der Druckentspannung
liegt zwischen 25 und IOOO mm WS und hängt von den Komponenten, aus denen der Nebel
besteht, und der Größe der Nebelteilchen ab. Diese Entspannung kann durchgeführt
werden, indem man das Gas durch eine Stauscheibe, ein Drosselventil, einen Zyklon
oder ähnliche Vorrichtungen strömen läßt. Nach der Stauscheibe fallen die Nebel
in Form einer zusammenhängenden Flüssigkeit aus dem Gas aus.
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Durch die Tatsache, daß die Höhe der anzuwendenden Entspannung von
der Art der Komponenten und dem Feinheitsgrad der Nebelteilchen abhängt, läßt sich
auch eine fraktionierte Niederschlagung der Nebel erreichen.
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Durch Entspannung von 25 bis 50 mm WS erhält man z. B. Wassernebel
niedergeschlagen, während Nebel, die mit Ö1 stark vermischt sind, sich erst bei
einem Druck von IOO bis 200 mm WS niederschlagen lassen. Ebenfalls kann man z. B.
größere Nebeltröpfchen, bei denen die Scheidung der Komponenten infolge der relativ
kleineren Oberfläche noch nicht genügend stattgefunden hat, von den übrigen vorher
auf diese Weise trennen.
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Zur näheren Erklärung seien einige Beispiele für das Verfahren nachstehend
wiedergegeben, wobei der Umfang der Erfindung hierdurch in keiner Weise beschränkt
werden soll.
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Beispiel I In Abb. I ist eine Einrichtung des Verfahrens gemäß der
Erfindung schematisch dargestellt. Hierdurch stellt I das Rohrleitungssystem dar,
durch welches das Trägergas, zum Beispiel Luft oder Stickstoff, durch den Ventilator
2 ständig im Kreislauf gepumpt wird. Durch die Düse 3 wird die zu trennende Emulsion
in das Gas als Nebel eingeführt. Von hier wandert die Emulsion in Form des Nebels
mit dem Trägergas mit und wird in dem Filter 4 als Flüssigkeit niedergeschlagen.
Das Filter 4 kann, wie Abb. I zeigt, ein Elektrofilter sein, es kann aber auch ein
einfaches mechanisches Filter benutzt werden. Nach Niederschlagung der Flüssigkeit,
die infolge der Führung des Trägergases im Kreislauf nicht loool, zu sein braucht,
läßt sich eine Trennung der beiden Komponenten leicht durchführen.
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Beispiel 2 In Abb. 2 ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens dargestellt. Das Trägergas wird ebenfalls im Rohrsystem I durch den Ventilator
2 im Kreislauf geführt. Bei 3 wird die Emulsion eingedüst. Die Entfernung der Nebelteilchen
aus dem Gas erfolgt nun nicht mit Hilfe eines Filters, sondern durch Entspannung
des Trägergases. Der Zyklon 4a ist so ausgebildet, daß er dem Gas einen Widerstand
von 200 mm WS entgegensetzt. Durch diese Entspannung in dem Zyklon fällt der feine
Nebel aus und wird gleichzeitig durch die Zentrifugalwirkung niedergeschlagen und
im unteren Teil gesammelt. Die Trennung der Komponenten läßt sich nach Niederschlagung
ohne weiteres und schnell auf mechanischem Wege durchführen. Bei Ö1 und Wasser zum
Beispiel schwimmt das Ö1 auf dem Wasser und kann leicht abgezogen werden.
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Beispiel 3 Das Verfahren nach Beispiel 2 läßt sich für sehr schwer
trennbare Emulsionen noch verbessern, indem man, wie in Abb. 3 dargestellt, das
Gas hintereinander verschieden stark in zwei Stauscheiben entspannt. Die erste Stauscheibe
4b wählt man so groß, daß nur ein Druckverlust von 50 mm W S sich einstellt, wohingegen
man den Querschnitt der zweiten Stauscheibe 4c enger wählt, so daß sich ein Widerstand
von 400 mm WS ergibt. Durch diese zweimalige, aber verschieden starke Entspannung
tritt eine fraktionierte Niederschlagung der Nebel auf, wobei das Kondensat nach
der ersten Stauscheibe zum Teil die noch nicht getrennte Emulsion enthält, während
nach der zweiten die Komponenten aus dem Kondensat sich schnell und einfach auf
mechanischem Wege vollkommen scheiden lassen.
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PATENTANSPRtJCHE: I. Verfahren zur Trennung von Emulsionen, dadurch
gekennzeichnet, daß die Emulsion in ein Gas verdüst, anschließend der Nebel durch
bekannte Vorrichtungen niedergeschlagen und die Trennung in die einzelnen Bestandteile
in der niedergeschlagenen Flüssigkeit vorgenommen wird.