DE971862C

DE971862C - Process for cleaning water-containing heavy heating oils

Info

Publication number: DE971862C
Application number: DEW10997A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Hemfort; Heinrich Huesmann; Peter Steinacker
Original assignee: Westfalia Separator GmbH
Current assignee: GEA Mechanical Equipment GmbH
Priority date: 1953-04-12
Filing date: 1953-04-12
Publication date: 1959-04-09

Description

Verfahren zum Reinigen von wasserhaltigen schweren Heizölen Wegen des Preisunterschiedes zwischen schweren Heizölen und sogenannten Dieselölen versucht man seit einiger Zeit, die schweren Heizöle so zu verbessern, daß sie als Treibstoffe für Dieselmotoren und Gasturbinen verwendet werden können. Diese Heizöle oder Rückstandsöle enthalten neben dem für die einzelnen Öle schwankenden Wassergehalt feste Verunreinigungen, die zu dem obengenannten Zwecke abgetrennt werden müssen.Process for cleaning water-containing heavy fuel oil ways the price difference between heavy fuel oils and so-called diesel oils For some time now, heavy fuel oils have been improved so that they can be used as fuels can be used for diesel engines and gas turbines. These heating oils or residual oils In addition to the water content, which varies for the individual oils, contain solid impurities, which have to be separated for the above-mentioned purpose.

Als nichtbrennbare Feststoffe sind in der Hauptsache erdige und metallische Bestandteile in den Ölen enthalten, die bei der Separierung der Öle bei gewöhnlicher Temperatur wegen ihrer Feinheit nicht ausreichend ausgeschleudert werden können. Der Grund für das Verbleiben dieser Feststoffe im Öl liegt darin, daß, bedingt durch die hohe Viskosität des Heizöles bei normaler Temperatur, den nach außen strebenden Feststoffteilchen eine sehr große Reibungskraft entgegenwirkt. Es ist bekannt, daß diese Reibungskraft der Viskosität der Flüssigkeit proportional ist. Da sich andererseits die Trenngeschwindigkeit mit zunehmender Reibungskraft vermindert, können die im Öl enthaltenen Feststoffteilchen während der kurzen Verweilzeit in der Zentrifugentrommel nicht den für die Trennung notwendigen Weg durch die Ölschicht zurücklegen. Diese festen Verunreinigungen verursachen auf Grund ihrer schmirgelnden Wirkung einen starken Verschleiß der beweglichen Teile der Verbrennungsmaschinen. Vor allem wird die Lebensdauer der Kolbenringe und der Zylinder in erheblichem Maße verringert.The main non-combustible solids are earthy and metallic Components contained in the oils that are involved in the separation of the oils with ordinary Temperature cannot be spun out sufficiently because of their delicacy. The reason these solids remain in the oil is because, due to the high viscosity of the heating oil at normal temperature, the outward tendencies Solid particles counteract a very large frictional force. It is known that this frictional force is proportional to the viscosity of the liquid. On the other hand the separation speed decreases with increasing frictional force, the im Oil contained solid particles during the short residence time in the centrifuge bowl do not cover the necessary path through the oil layer for separation. These Solid impurities cause a due to their abrasive effect heavy wear of the moving Parts of internal combustion engines. First of all, the life of the piston rings and the cylinder will be significant decreased.

Neben den nichtbrennbaren Bestandteilen sind als schwerbrennbare Stoffe hauptsächlich Schwefel und Asphalte in den Rückstandölen enthalten. Während des Verbrennungsprozesses wandelt sich der Schwefel teilweise in Schwefelsäure bzw. schweflige Säure um und übt in diesen Verbindungen eine zerstörende Wirkung auf die Maschinenteile aus. Man ist deshalb schon dazu übergegangen, die schädlichen Wirkungen des Schwefels durch Oberflächenveredlung der betreffenden Maschinenteile herabzusetzen. Es ist auch bekannt, durch bestimmte Zusätze zumBrennstoff oder zum Schmieröl die Säuren zu neutralisieren. Die in Form von Feststoffen vorliegenden Schwefelverbindungen können jedoch durch Zentrifugalseparierung mit anderen Verunreinigungen vom Öl getrennt werden.In addition to the non-combustible components, there are also non-combustible substances mainly contain sulfur and asphalt in residual oils. During the During the combustion process, the sulfur is partially converted into sulfuric acid or sulphurous acid and has a destructive effect in these compounds the machine parts. That is why one has already gone over to the harmful ones Effects of sulfur through surface refinement of the relevant machine parts to belittle. It is also known through certain additives to the fuel or to the Lubricating oil to neutralize the acids. Those present in the form of solids However, sulfur compounds can be separated by centrifugal separation with other contaminants separated from the oil.

Die Asphalte sind ebenfalls als Feststoffe im Heizöl enthalten. Die durch sie hervorgerufene Rückstandbildung beeinträchtigt die Arbeitsweise der Verbrennungsmaschinen insofern, als die Gleitflächen der Maschinen von einer klebrigen Schicht dieses Rückstandes überzogen werden und sich auf den Sitzen der Auspuffventile Koksteilchen ablagern. Es ist möglich, im Schleuderverfahren einen Teil dieser Asphalte aus dem Heizöl zu entfernen.The asphalts are also contained as solids in the heating oil. the the formation of residues caused by them impairs the operation of the internal combustion engines insofar as the sliding surfaces of the machines from a sticky layer of this Residue is coated and coke particles are deposited on the seats of the exhaust valves deposit. It is possible to spin some of this asphalt out of the Remove heating oil.

Der Wassergehalt des Öles beeinträchtigt vor allem die Zündwilligkeit des Brennstoffes, jedoch ist ein geringer Wassergehalt bei größeren Dieselmotoren ohne Bedeutung.The water content of the oil primarily affects its ignitability of the fuel, however, there is a low water content in larger diesel engines irrelevant.

Für die Reinigung der Heizöle zu dem eingangs erwähnten Zweck ist es bekannt, die Öle zu zentrifugieren. Man hat hierbei schon bei Temperaturen von 8o bis 85°C gearbeitet, um eventuelle Emulsionen zu brechen und die Viskosität des Schleudergutes herabzusetzen. Man hat bei diesen Verfahren schon in zwei Stufen zentrifugiert, jedoch in der zweiten Stufe eine etwas niedrigere Temperatur, etwa 5 bis io° C weniger, angewendet, weil man bei höheren Temperaturen ein starkes Inlösunggehen einiger Feststoffe, vor allem der Asphalte, befürchtete. Andererseits glaubte man, daß Stoffe, die für die Qualität des Öles mitbestimmend sind und deshalb im Öl erhalten bleiben müssen, nach chemischer Spaltung als Feststoffe ausgefällt und bei der Separierung mit den Verunreinigungen ausgeschleudert werden könnten. In einem einstufigen Verfahren hat man auch schon bei Temperaturen über ioo°C gearbeitet; hierbei mußte man jedoch Druck anwenden.For the cleaning of the heating oils for the purpose mentioned above it has been known to centrifuge the oils. One has here already at temperatures of 8o to 85 ° C worked to break any emulsions and reduce the viscosity of the To reduce centrifugal material. With this procedure you already have two stages centrifuged, but in the second stage a slightly lower temperature, about 5 to 10 ° C less, because at higher temperatures there is a strong dissolution some solids, especially the asphalt, feared. On the other hand it was believed that substances that are decisive for the quality of the oil and are therefore retained in the oil must remain, precipitated as solids after chemical cleavage and during separation could be thrown out with the impurities. In a one-step process one has already worked at temperatures above 100 ° C; but one had to do this Apply pressure.

Es ist auch bekannt, daß bei Temperaturen von mehr als ioo°C leichtflüchtige Bestandteile des Öles verdampfen. Da gerade diese aber die leichtentzündbaren Bestandteile des Brennstoffes darstellen, kommt ihr Verlust einer Qualitätsminderung des Treibstoffes gleich. Auch diese Tatsache scheint bei der Festlegung der Schleudertemperatur unter ioo° C bei den bisher bekannten Verfahren eine große Bedeutung gespielt zu haben.It is also known that at temperatures of more than 100 ° C volatile Components of the oil evaporate. Since these are the highly flammable components of the fuel, their loss comes from a deterioration in the quality of the fuel same. This fact also seems under when determining the spin temperature Ioo ° C to have played a major role in the previously known processes.

Nach der vorliegenden Erfindung wird eine bessere Qualität des Öles dadurch erreicht, daß man zweimal hintereinander zentrifugiert, und zwar in der ersten Stufe in an sich bekannter Weise bei einer Temperatur von weniger als ioo°C, um zunächst das Wasser und die groben Verunreinigungen vom Öl zu trennen, und in der zweiten Stufe bei einer Temperatur von über ioo°C, beispielsweise 125°C, um das Öl von den restlichen Feststoffen zu befreien, und in der zweiten Stufe in an sich bekannter Weise einen Zentrifugalseparator verwendet, aus dem das gereinigte Öl mittels Schälscheibe abgeleitet wird. Es hat sich nämlich gezeigt, daß die nichtbrennbaren Stoffe auch bei diesen Temperaturen noch als unlöslich angesehen werden können. Dagegen nimmt die Viskosität mit zunehmender Temperatur in erheblichem Maße ab. So erfährt z. B. ein Heizöl von 3500 Sekunden RI bei 38°C bei einer Erwärmung auf 125°C eine Viskositätsverminderung bis auf etwa 7o Sekunden RI, was einem Dieselöl mittlerer Viskosität bei 38°C entspricht. Es kann also mit der Erhöhung der Betriebstemperatur auf 125°C die Viskosität auf ein Fünfzigstel ihres Wertes bei 38°C herabgesetzt werden. Gegenüber den bisherigen Schleudertemperaturen von 8o bis 85°C bedeutet diese Temperaturerhöhung noch eine etwa vierfache Steigerung der Trenngeschwindigkeit. Es ist also möglich, durch Erhöhung der Separierungstemperatur den weitaus größten Teil der nichtbrennbaren Feststoffe vom Öl abzutrennen.According to the present invention, a better quality of the oil is achieved by centrifuging twice in succession, namely in the first stage in a manner known per se at a temperature of less than 100 ° C. to first remove the water and the coarse impurities from the oil to separate, and in the second stage at a temperature of over 100 ° C, for example 125 ° C, to free the oil from the remaining solids, and in the second stage in a known manner a centrifugal separator is used from which the purified Oil is diverted by means of an impeller. It has been shown that the non-combustible substances can still be regarded as insoluble even at these temperatures. In contrast, the viscosity decreases considerably with increasing temperature. So learns z. B. a heating oil of 3500 seconds RI at 38 ° C when heated to 125 ° C a viscosity reduction to about 70 seconds RI, which corresponds to a diesel oil of medium viscosity at 38 ° C. By increasing the operating temperature to 125 ° C, the viscosity can be reduced to one fiftieth of its value at 38 ° C. Compared to the previous centrifugal temperatures of 80 to 85 ° C, this temperature increase means an approximately four-fold increase in the separation speed. It is therefore possible to separate the vast majority of the non-combustible solids from the oil by increasing the separation temperature.

Neuere Untersuchungen haben ferner ergeben, daß die Menge an Asphaltstoffen, die bei einer Temperatur von 125°C in Lösung geht, nicht wesentlich größer ist als die bei 85°C. Somit steht bei dem Verfahren nach der Erfindung einer wesentlichen höheren Abscheidung der nichtbrennbaren Feststoffe eine unbedeutend geringere Erfassung der schwerbrennbaren Asphalte gegenüber.Recent studies have also shown that the amount of asphalt, which goes into solution at a temperature of 125 ° C. is not significantly greater than those at 85 ° C. Thus, there is one essential aspect of the method according to the invention higher separation of the non-combustible solids an insignificantly lower capture opposite the flame-retardant asphalt.

Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren an Hand der Zeichnung erläutert.The method according to the invention is described below with reference to the drawing explained.

Aus dem Rohöltank i, in dem das Heizöl auf einer Temperatur von etwa 30°C gehalten wird, gelangt es durch die Pumpe 2 zu dem Wärmeaustauscher 3. Dort wird das Heizöl auf 9o bis 95°C erwärmt und fließt durch die Leitung q. in den Zentrifugalseparator 5. Hier werden das Wasser und die groben Verunreinigungen abgetrennt.From the crude oil tank i, in which the heating oil is at a temperature of about 30 ° C is maintained, it passes through the pump 2 to the heat exchanger 3. There the fuel oil is heated to 9o to 95 ° C and flows through line q. in the centrifugal separator 5. Here the water and the coarse impurities are separated.

Dieser erste Zentrifugalseparator kann mit einer normalen Trenntrommel oder mit einer normalen den Schlamm periodisch austragenden Trommel ausgerüstet sein. Die Abführung der getrennten Flüssigkeiten aus der Trommel kann über Überlaufkanten oder auch durch Schälscheiben erfolgen. Das ablaufende Heizöl wird mittels einer Pumpe 6 oder mittels einer Schälscheibe durch den Erhitzer 7 in den Zentrifugalseparator 8 gedrückt. Im Erhitzer 7 werden die Heizöle auf beispielsweise 125°C erhitzt. Durch diese verhältnismäßig hohe Temperatur wird die Viskosität des Heizöles so vermindert, daß sich die feineren Verunreinigungen leicht ausschleudern lassen.This first centrifugal separator can be equipped with a normal separation drum or equipped with a normal drum that periodically discharges the sludge be. The separated liquids can be discharged from the drum via overflow edges or by peeling disks. The draining fuel oil is by means of a Pump 6 or by means of a peeling disk through the heater 7 into the centrifugal separator 8 pressed. In the heater 7, the heating oils are heated to 125 ° C., for example. By this relatively high temperature reduces the viscosity of the fuel oil so that that the finer impurities can be easily thrown out.

Das Heizöl verläßt die Trommel des zweiten Separators mit einer Temperatur von ungefähr i2o°C und gelangt durch die Leitung 9 zum Wärmeaustauscher 3, wo es Wärme an das zulaufende Heizöl abgibt. Anschließend fließt das gereinigte Heizöl durch die Leitungen io und ii zum Tagestank i2. Vorteilhaft wird zur Vermeidung von Verdunstungsverlusten ein geringer Teil des gereinigten und abgekühlten Heizöles durch die Leitung 13 in die Schälkammer des Separators 8 zurückgeführt. Dabei wird dieser Flüssigkeitsstrom so auf die freie Flüssigkeitsoberfläche geleitet, daß das kühlere Heizöl eine Abdichtung gegenüber der Atmosphäre bewirkt. In die Leitung 13 kann ein in der Zeichnung nicht dargestellter Kühler eingebaut sein.The fuel oil leaves the drum of the second separator at one temperature of about i2o ° C and passes through line 9 to heat exchanger 3, where it Gives off heat to the incoming heating oil. The cleaned heating oil then flows through lines io and ii to day tank i2. Becomes beneficial to avoid evaporation losses a small part of the cleaned and cooled Heating oil is returned through line 13 into the peeling chamber of the separator 8. This flow of liquid is directed onto the free surface of the liquid in such a way that that the cooler heating oil creates a seal against the atmosphere. In the Line 13 can be installed in a cooler, not shown in the drawing.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for cleaning water-containing heavy Heating oils for use in internal combustion engines, being in two stages cleaned in centrifuges and worked in the first stage at temperatures below 100 ° C is, characterized in that in the second stage at temperatures above 100 ° C, for example 125 ° C, with a centrifugal separator, from which the purified Oil is diverted by means of a peeling disk, cleans.

2. The method according to claim i, characterized in that a small partial flow of the purified heating oil derived from the second centrifugal separator is returned to the peeling chamber or a special sealing chamber of the centrifugal drum of this separator after cooling. Documents considered: German Patent No. 736 6o8; German patent applications p 30057 IV d / 23 b D (published on December 20, 195z), p 43 338a IVd / 23 b D (published on November 29, 1951), P 47 118a V d / 23 b D (published on November 29, 1951) February 14, 1952); . USA. Patent Nos 2,305,464, 2,539,915, 2,572,425; British Patent Nos. 616,405, 616 908, 654,666; Petroleum and Coal, 1950, pp. 321 to 327; Sulzer, Technical Review, No. 4, 1952, p. 26; The Institute of Marine Engineers, Reprint No. 20 355, 1952 p. 7; The Society of naval architects and marine Engineers, special print No. 2, 1951, p. 7.