ES2299889T3 - Procedimiento e instalacion para el tratamiento de emulsiones organicas acuosas. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para el tratamiento de emulsiones orgánicas acuosas, en el que - la emulsión que se ha de tratar es homogeneizada en un recipiente de reacción, que está comunicado a través de una conducción tubular abierta con un recipiente excitador dispuesto por separado, - la emulsión que se ha de tratar es introducida desde el recipiente de reacción y/o el recipiente para agua de nueva aportación, a intervalos en el recipiente excitador, allí es irradiada con microondas generadas mediante un magnetrón, y de esta manera es evaporada, - el vapor generado es conducido a través de la conducción tubular abierta dentro del recipiente de reacción y es puesto en contacto con la emulsión que se ha de tratar, - la emulsión así tratada es dejada reposar, y - a continuación la fase de agua es separada del lodo depositado y de la fase orgánica flotante.
Description
Procedimiento e instalación para el tratamiento
de emulsiones orgánicas acuosas.
El invento se refiere a un procedimiento y a una
instalación para el tratamiento de emulsiones orgánicas acuosas, en
particular para el desdoblamiento de mezclas de agua y
aceites/grasas, mezclas de aceites usados, mezclas de disolventes y
agua, lodos de barnices, suspensiones y para la separación de
metales pesados a partir de las mezclas antes mencionadas. Además,
el invento es apropiado para tratar tierras y lodos contaminadas/os
con aceites y metales pesados.
Las emulsiones a base de mezclas de agua y
aceites/grasas resultan en grandes cantidades en la industria
elaboradora de los metales, en particular en la construcción de
máquinas y automóviles así como en la minería. Las peticiones
constantemente crecientes, de emulsiones eficientes y modernas,
condujo al desarrollo de emulsiones muy estables con un alto
contenido de aceites, hasta de aproximadamente 40%, las cuales no se
pueden desdoblar o solamente se pueden desdoblar con un alto gasto,
no soportable económicamente.
Procedimientos clásicos para el desdoblamiento
de emulsiones son:
Las emulsiones de aceite y agua son comprimidas
a través de un módulo de membranas. El agua, los pequeños iones y
las sustancias orgánicas de bajo peso molecular se percolan en este
caso a través de una membrana y aparecen en el material permeado
(que ha penetrado). Las sustancias de alto peso molecular se dejan
atrás y permanecen en el material retenido. Las desventajas son en
este caso una obstrucción así como un ataque químico de las
membranas, con lo cual se hace necesario un equipamiento nuevo.
Además, en el caso de emulsiones con un alto contenido de aceites
se necesita un muy alto consumo de energía.
Mediante la adición de cantidades relativamente
grandes de agentes químicos, tales como ácidos, bases, agentes
orgánicos de desdoblamiento o sales, las emulsiones se desdoblan en
una fase de aceite y en una fase de agua.
Resultan desventajosos/as el consumo adicional
de agentes químicos y una eventual salificación perturbadora del
agua. Los ácidos de desdoblamiento puros así como las instalaciones
a base de un material resistente a los agentes químicos, son
relativamente caros/as. Resultan problemas de evacuación a
vertederos mediante los restos de agentes químicos presentes en el
aceite separado, mediante la cantidad resultante, relativamente
alta, de lodos así como por medio de la neutralización del agua de
desdoblamiento resultante. Se necesita una dosificación muy exacta
del agente de desdoblamiento, con el fin de conseguir un
desdoblamiento total o respectivamente impedir un emulsionamiento
renovado.
El caso de este procedimiento, los aceites o
respectivamente las grasas reaccionan por adición con agentes
adsorbentes especiales hasta alcanzar su capacidad de carga. Esta
utilización relativamente cara es conveniente solamente para
pequeñas cantidades de emulsiones con una pequeña proporción de
aceite.
Por calentamiento de la emulsión, la porción de
agua es evaporada y el líquido restante es espesado con
correspondientes agentes. A causa de los elevados contenidos de
aceites residuales se necesita un tratamiento posterior del material
permeado. Resultan altos costos de inversiones y de funcionamiento.
Sin ninguna etapa previa adicional, p.ej. una ultrafiltración, por
regla general no es rentable una evaporación.
En este caso se efectúa una reunión de las
gotitas coaguladas de líquido para dar una fase compacta de líquido
o respectivamente una separación de aceites libres a partir de
emulsiones inestables del tipo de aceite en agua. Un agua exenta de
aceite se obtiene solamente cuando se emplean emulsiones pobres en
aceite, con un contenido de
aceite < 1 g/l.
aceite < 1 g/l.
La flotación sirve solamente para la separación
de un aceite y de agua a partir de una emulsión ya desdoblada por
medio de la introducción de aire. El agua restante debe de ser
"floculada posteriormente" a causa del contenido relativamente
alto de aceite. Resultan unos lodos de hidróxidos metálicos, que
contienen aceite.
Un tratamiento con microondas de las emulsiones
del tipo de aceite/agua se ha descrito en el documento de patente
de los EE.UU. US 4.889.639 y en el documento de solicitud de patente
británica GB 2.117.370 A. En este caso se efectúa una irradiación
directa mediante microondas en el procedimiento de flujo pasante con
unas cantidades muy altas de energía. Las sustancias que se han de
tratar son mezclas de aceites y agua que resultan en el caso del
transporte de petróleo mediante introducción de agua a presión. No
se trata de ninguna emulsión que sea muy estable, como resulta por
ejemplo mediante la adición de emulsionantes.
El documento de solicitud de patente alemana DE
199.48.405 A1 describe un método para el desprendimiento de
recubrimientos e incrustaciones en instalaciones de agua.
Es misión del invento realizar el desarrollo de
un procedimiento así como de una instalación, con el o la cual se
pueda conseguir un tratamiento, seguro y favorable en lo referente a
costos y gastos, de emulsiones orgánicas acuosas. En tales casos,
deben de poder tratarse también emulsiones que sean especialmente
estables. La utilización de agentes químicos debe de ser
restringida ampliamente o se debe prescindir totalmente de ella.
Como resultado del tratamiento, los componentes separados deben de
poseer un alto grado de pureza y deben de ser aprovechables, sin
ningún gasto o solamente con un pequeño gasto para un tratamiento
posterior.
El problema planteado por esta misión se
resuelve conforme al invento mediante las características de la
reivindicación 1 de procedimiento así como de la reivindicación 7
de instalación. Ciertas características estructurantes y
perfeccionadoras se indican en las reivindicaciones subordinadas 2 a
6 y 8 a 17.
Para el tratamiento de las emulsiones orgánicas
acuosas, la emulsión que se ha de someter a tratamiento se
homogeneiza primeramente en un recipiente de reacción, en lo posible
metálico. Después de esto, ella se somete indirectamente a una
radiación de microondas, se deja reposar y a continuación la fase
acuosa se separa con respecto del lodo depositado y de la fase
orgánica flotante.
La irradiación electromagnética se efectúa en un
aparato dispuesto por separado, que está unido con el recipiente de
reacción solamente a través de una conducción tubular abierta. Se
introduce a intervalos luego la emulsión que se ha de tratar a
partir del recipiente de reacción, o un agua de nueva aportación, en
el aparato que genera la radiación electromagnética, y allí se
somete a una irradiación. Este modo de realizar la irradiación, se
lleva a cabo en varios intervalos en cada caso de por lo menos 10
min. En tal caso la fuente de radiación electromagnética se
desconecta y conecta de nuevo automáticamente. No se efectúan ni una
conducción a través ni una irradiación directa de las emulsiones
que se han de tratar, sino que solamente se produce una comunicación
abierta entre una cantidad irradiada de líquido y de la emulsión
que se ha de tratar.
Adicionalmente, al aparato que genera la
radiación electromagnética se le puede añadir ácido sulfúrico.
Para el mejoramiento de la efectividad del
tratamiento, puede ser ventajoso que la conductividad eléctrica de
la emulsión que se ha de tratar sea aumentada mediante la adición de
una sal y/o que el medio sea calentado hasta como máximo 100ºC.
También, el valor del pH debería ser ajustado a un intervalo entre 1
y 7.
La instalación conforme al invento está
caracterizada por un aparato, en el que mediante un magnetrón se
generan unas ondas electromagnéticas, que irradian en dirección a
un recipiente excitador de vidrio, cerrado. Sorprendentemente, en
el caso de la utilización de un vidrio de borosilicato se
consiguieron unos efectos especiales del tratamiento. En este
recipiente excitador desemboca el extremo de una conducción tubular,
que llega hasta un recipiente de reacción, en el que se encuentra
la emulsión que se ha de tratar.
En el recipiente de reacción se pueden encontrar
una disposición de recirculación y/o un sistema de calefacción. Una
homogeneización así como un tratamiento a temperaturas elevadas
pueden conducir a una aceleración de los efectos del
tratamiento.
Se ha mostrado que es ventajoso que la
conducción tubular entre el recipiente excitador y el recipiente de
reacción y/o el propio recipiente de reacción sean conductores/as
de la electricidad. La propia conducción tubular debería llegar
hasta aproximadamente el centro del recipiente de reacción. El
extremo de la conducción tubular en el recipiente excitador debería
estar estructurado como un tubo metálico, dentro del cual se
encuentra un segundo tubo metálico con un diámetro más pequeño,
estando el tubo metálico interno unido en forma anular con el tubo
metálico externo y estando estructurado mas corto que el tubo
metálico externo.
En el tubo metálico interno debería estar fijada
una antena metálica, que se extienda hasta más allá del extremo del
tubo metálico. El extremo del tubo metálico puede estar rodeado en
la periferia por una rejilla de acero inoxidable, que a su vez se
extiende más allá del extremo del tubo metálico.
El recipiente excitador puede estar conectado
con un recipiente para agua de nueva aportación. Una conducción de
afluencia correspondiente es guiada o bien directamente dentro del
recipiente excitador o dentro de la conducción de afluencia situada
en el exterior.
Seguidamente, se explica el invento con mayor
detalle en un ejemplo de realización. Muestran:
la Figura 1 el principio de funcionamiento de
una instalación de tratamiento
la Figura 2 un recipiente excitador con un
magnetrón
la Figura 3 el extremo del tubo dentro del
recipiente excitador.
Subsiste el planteamiento de la misión de tratar
una mezcla de aceite, agua y materiales sólidos, que resulta en la
producción de bencina a partir de un carbón, de tal manera que ella
se pueda separar en sus fases individuales, y se pueda tratar
ulteriormente, evacuar a vertederos o respectivamente aprovechar con
un pequeño gasto.
Primeramente, la emulsión que se ha de tratar,
la cual posee aproximadamente una proporción de agua de 65%, se
reúne en un recipiente de reserva 1 y se aporta, a través de una
conducción de afluencia, a un recipiente metálico de reacción 4. En
este recipiente de reacción 4, que tiene una capacidad de
aproximadamente 10 m^{3}, la emulsión es homogeneizada mediante
un dispositivo agitador 16. A través de una conducción 12 para la
aportación de agentes químicos se añade en forma disuelta 1 kg de
una sal por cada m^{3} de una mezcla de aceite y agua. Al mismo
tiempo, se efectúa una recirculación a través de una disposición de
recirculación 13. Un sistema de calefacción 15, que se encuentra
dentro del recipiente de reacción 4, calienta a la mezcla hasta una
temperatura de aproximadamente 60ºC. Después de haberse alcanzado
esta temperatura, la emulsión que se ha de tratar es sometida
durante 4 horas a una radiación electromagnética, que se genera en
un aparato 3 desarrollado especialmente. Para esto, una conducción
tubular metálica 14 conduce aproximadamente desde el centro de
recipiente de reacción 4 hasta el aparato 3, que genera las ondas
electromagnéticas.
El aparato 3 se compone de un recipiente
excitador 20 en forma de botella, de vidrio, cuyo fondo está
abombado hacia dentro. El recipiente excitador propiamente dicho se
compone de un vidrio de borosilicato 3.3. En este abombamiento
interviene un magnetrón 21 con una potencia de 650 W. El orificio de
salida de las microondas del magnetrón 21 está dirigido en la
dirección al recipiente excitador 20. El recipiente excitador 20
está protegido mediante un alojamiento metálico no representado en
la Fig. 2. De esta manera se evita la radiación del magnetrón 21 en
el entorno del aparato 3. El magnetrón 21 está conectado y cableado
junto a un sistema eléctrico de conmutación con un transformador,
un condensador, un ventilador, un interruptor y seguros. La
alimentación de la electricidad se efectúa a través de una red
externa de corriente. El cableado eléctrico del magnetrón 21 con
las otras piezas componentes, tales como el transformador, etc., se
efectúa de una manera similar a como en los casos de los sistemas
de microondas usuales en el comercio. Las piezas componentes
eléctricas individuales están aseguradas eléctrica y térmicamente.
Esto se puede efectuar p.ej. mediante microinterruptores térmicos.
Junto al lado superior del recipiente excitador 20 penetra un tubo
metálico de cobre 23 hasta el interior del recipiente excitador 20.
En este caso, el tubo metálico 23 está hermetizado con respecto y
junto al recipiente excitador 20.
El extremo de este tubo metálico 23 está
estructurado con doble pared, es decir que dentro del extremo del
tubo metálico está dispuesto centralmente otro tubo metálico interno
25 de cobre con un diámetro más pequeño. El extremo inferior del
tubo metálico interno 25 termina delante del extremo del tubo
metálico externo 23.
El tubo metálico interno 25 lleva una antena 26
hecha de plata. Esta antena 26 está fijada con sus extremos a los
lados interiores del tubo metálico interno 25 y penetra con un bucle
hasta más allá del extremo del tubo metálico externo 23. El extremo
superior del tubo metálico interno 25, por lo tanto en dirección al
lado superior del recipiente excitador 20, posee una conexión de
forma anular, estanca al agua, hecha a base de cobre, con el tubo
metálico externo 23. Junto al extremo del tubo metálico externo 23
se encuentra por toda la periferia una rejilla de acero inoxidable
24. Esta rejilla de acero inoxidable 24 puede estar fijada interior
o exteriormente al tubo metálico 23 y sobresale por encima del
extremo tubular del tubo metálico 23.
El recipiente excitador 20 posee ventajosamente
por lo menos un seguro termofusible 22 introducido dentro del tubo
metálico soldado en el interior del recipiente excitador 20 para la
demarcación de una temperatura de trabajo máxima del recipiente
excitador 20. Un interruptor de nivel, acoplado con dos contactos 11
destinados a la medición del nivel del llenado, dispuestos
lateralmente junto al recipiente excitador 20 por debajo del bucle
de la antena de plata 26, procura un nivel de agua, mantenido en de
ciertos límites, dentro del recipiente excitador 20. El nivel de
agua puede ser compensado y equilibrado a través de una conducción
de afluencia 10 procedente de un recipiente 2 para agua de nueva
aportación. Unos correspondientes circuitos de seguridad impiden el
funcionamiento del aparato 3 sin un llenado con agua del recipiente
excitador 20.
En el caso de mezclas muy viscosas o pobres en
agua, el recipiente excitador 20 puede ser llenado, en vez de con
la mezcla que se ha de tratar, a través de la conducción de
afluencia 10, con un agua de nueva aportación procedente del
recipiente 2 para agua de nueva aportación.
El modo de funcionamiento del aparato 3 es en
este contexto como sigue:
El recipiente excitador 20 es llenado con la
mezcla que se ha de tratar, ajustándose mediante un elemento
reductor de la presión una sobrepresión comprendida entre 0,8 y 1,3
bares en el recipiente excitador 20. A continuación, el magnetrón
21 es conmutado mediante un sistema conmutador eléctrico, con lo
cual el líquido existente en el recipiente excitador 20 es
calentado y evaporado y en la zona superior del recipiente excitador
20 es desalojado por el vapor de agua, y se forma una campana con
vapor de agua. En este caso ya entran aisladamente burbujitas de
gas en el tubo metálico 23 y llegan a través de la conducción
tubular 14 hasta dentro del recipiente de reacción 4. Cuando el
nivel de líquido en el recipiente excitador 20 alcanza el extremo
tubular del tubo 23, ahora entran de manera aumentada burbujitas de
gas en la conducción tubular 14. Mediante un interruptor de nivel
se aporta automáticamente a intervalos cada vez de nuevo la mezcla
en el recipiente excitador 20, para mantener el nivel de líquido un
poco por encima del extremo tubular o un poco por debajo del extremo
tubular del tubo metálico 23. Para esto sirven los contactos
destinados a la medición de la altura de llenado 11 en el
recipiente excitador 20.
Después de la acción indirecta de la radiación
electromagnética, la emulsión se deja reposar aproximadamente
durante 12 horas. En este período de tiempo, los materiales sólidos
contenidos se sedimentan sobre el fondo del recipiente de reacción
4 en forma de un lodo. Los materiales sólidos son retirados y
evacuados a un vertedero a través de una salida 17. Los sedimentos
que se han separado a partir del producto de partida, y que se
encuentran ahora en el lodo depositado, contienen una gran parte de
los metales pesados que anteriormente estaban contenidos. Las
mediciones realizadas han mostrado que el tratamiento conforme al
invento hace posible una reducción extraordinariamente fuerte de la
cantidad de metales pesados.
Después de la salida del lodo de materiales
sólidos, se descarga la fase de agua. Dependiendo del contenido de
materiales en suspensión o de los componentes orgánicos, se puede
efectuar un tratamiento posterior mediante una filtración 7
(micro-, ultra- o nanofiltración), un tratamiento químico y físico
8, un tratamiento en una instalación
mecánica-biológica depuradora de aguas residuales 9
y una subsiguiente salida en un emisario o cauce receptor 19.
Los componentes oleosos más ligeros flotan.
Ellos poseen en este caso todavía solamente una proporción de agua
de aproximadamente 5%. A través de una conducción 18 para la salida
de aceite, el aceite separado se puede aportar a un sistema 5 para
el tratamiento posterior de aceite o respectivamente a un sistema 6
para el aprovechamiento de aceite.
Se ha mostrado que el presente invento es
apropiado, con muy pequeño gasto y mediando utilización de sólo
pequeñas cantidades de energía y de agentes químicos, para un
tratamiento muy efectivo de emulsiones que de lo contrario se
pueden separar sólo con dificultades.
- 1
- recipiente de reserva
- 2
- recipiente para agua de nueva aportación
- 3
- aparato
- 4
- recipiente de reacción
- 5
- tratamiento posterior del aceite
- 6
- aprovechamiento del aceite
- 7
- filtración
- 8
- tratamiento químico y físico
- 9
- instalación depuradora de aguas residuales
- 10
- conducción de afluencia
- 11
- contactos
- 12
- conducción para la adición de agentes químicos
- 13
- disposición de recirculación
- 14
- conducción tubular
- 15
- sistema de calefacción
- 16
- dispositivo agitador
- 17
- salida para el tratamiento posterior
- 18
- conducción de salida del aceite
- 19
- salida en el emisario
- 20
- recipiente excitador
- 21
- magnetrón
- 22
- seguro térmico
- 23
- tubo metálico
- 24
- rejilla de acero inoxidable
- 25
- tubo metálico interno
- 26
- antena.
Claims (17)
1. Procedimiento para el tratamiento de
emulsiones orgánicas acuosas, en el que
- -
- la emulsión que se ha de tratar es homogeneizada en un recipiente de reacción, que está comunicado a través de una conducción tubular abierta con un recipiente excitador dispuesto por separado,
- -
- la emulsión que se ha de tratar es introducida desde el recipiente de reacción y/o el recipiente para agua de nueva aportación, a intervalos en el recipiente excitador, allí es irradiada con microondas generadas mediante un magnetrón, y de esta manera es evaporada,
- -
- el vapor generado es conducido a través de la conducción tubular abierta dentro del recipiente de reacción y es puesto en contacto con la emulsión que se ha de tratar,
- -
- la emulsión así tratada es dejada reposar, y
- -
- a continuación la fase de agua es separada del lodo depositado y de la fase orgánica flotante.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque la irradiación se
lleva a cabo en por lo menos 2 intervalos, en cada caso de más de
10 minutos.
3. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque la conductividad
eléctrica de la emulsión que se ha de tratar es aumentada mediante
la adición de una sal.
4. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque al aparato que
genera la radiación electromagnética se le añade ácido
sulfúrico.
5. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la emulsión que
se ha de tratar es calentada a una temperatura hasta de como máximo
100ºC.
6. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el valor del pH
de la emulsión que se ha de tratar es ajustado a unos valores entre
1 y 7.
7. Instalación para la realización de un
procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizada porque desde un recipiente de reacción (4) con
la emulsión que se ha de tratar, una conducción tubular (14)
desemboca en un aparato (3) con un recipiente excitador (20), en el
cual se encuentran el líquido que se ha de tratar y/o un agua de
nueva aportación, generándose en el aparato (3), mediante un
magnetrón (21), unas microondas, que irradian en dirección al
recipiente excitador (20) de vidrio, cerrado.
8. Instalación de acuerdo con la reivindicación
7, caracterizada porque el recipiente excitador (20) se
compone de un vidrio de borosilicato.
9. Instalación de acuerdo con la reivindicación
7 u 8, caracterizada porque en el recipiente de reacción (4)
se encuentra una disposición de recirculación (13).
10. Instalación de acuerdo con una de las
reivindicaciones 7 a 9, caracterizada porque en el recipiente
de reacción (4) se encuentra un dispositivo de calefacción
(15).
11. Instalación de acuerdo con una de las
reivindicaciones 7 a 10, caracterizada porque la conducción
tubular (14) es conductora de la electricidad.
12. Instalación de acuerdo con una de las
reivindicaciones 7 a 11, caracterizada porque el recipiente
de reacción (4) es conductor de la electricidad.
13. Instalación de acuerdo con una de las
reivindicaciones 7 a 12, caracterizada porque la conducción
tubular (14) se extiende hasta aproximadamente el centro del
recipiente de reacción (4).
14. Instalación de acuerdo con una de las
reivindicaciones 7 a 13, caracterizada porque el extremo de
la conducción tubular (14) en el recipiente excitador (20) está
estructurado como un tubo metálico (23), dentro del cual se
encuentra un segundo tubo metálico (25) con un diámetro más pequeño,
estando el tubo metálico interno (25) unido en forma anular con el
tubo metálico externo (23) y estando estructurado más corto que el
tubo metálico
externo (23).
externo (23).
15. Instalación de acuerdo con la
reivindicación 14, caracterizada porque en el tubo metálico
interno (25) está fijada una antena metálica, que se extiende hasta
más allá del extremo del tubo metálico (23).
16. Instalación de acuerdo con una de las
reivindicaciones 14 ó 15, caracterizada porque el extremo del
tubo metálico (23) está rodeado en la periferia con una rejilla de
acero inoxidable (24), que se extiende hasta más allá del extremo
del tubo metálico (23).
17. Instalación de acuerdo con una de las
reivindicaciones 7 ó 16, caracterizada porque el recipiente
excitador (20) está conectado a un recipiente (2) para agua de
nueva aportación.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10343740 | 2003-09-22 | ||
| DE10343740A DE10343740A1 (de) | 2003-09-22 | 2003-09-22 | Verfahren und Anlage zur Aufbereitung von wässrigen, organischen Emulsionen |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2299889T3 true ES2299889T3 (es) | 2008-06-01 |
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ID=34352981
Family Applications (1)
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