NL7903605A - Werkwijze voor het behandelen van een afgewerkte olie-in-water-emulsie, die bij een technisch proces wordt toegepast, alsmede inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze. - Google Patents

Description

*

vV

# IT.O. 27.761

La Metalli Industriale S.p.A., te FLORENCE,Italië

Werkwijze voor het behandelen van een afgewerkte olie-in-water-emulsie, die bij een technisch proces wordt toegepast, alsmede inrichting voor het uitvoeren van de · werkwijze._

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het behandelen van een afgewerkte olie-in-water-emulsie, die bij een technisch proces wordt toegepast, in het bijzonder een emulsie van snij- of walsölie in water. Onder toepassing van de werkwijze volgens de uitvin- 5 ding is het mogelijk de olie uit de emulsie te winnen voor de produktie van energie, terwijl een afvoer van de emulsie of bestanddelen daarvan in het omgevende milieu wordt voorkomen.

Bij vele technische processen worden emulsies van 10 diverse oliën in water gebruikt zowel voor het koelen als het smeren van verder mechanisch te bewerken halfproduk-ten, de gereedschappen en/of machineonderdelen. In het · bijzonder worden op grote schaal emulsies van snijolie in water gebruikt bij vrijwel alle mechanische spaan af nemen- 15 de bewerkingen om de snijkracht tussen het gereedschap en het te bewerken werkstuk te verminderen alsmede om beide tijdens deze mechanische bewerking te koelen.

Wanneer de hoeveelheid vreemde stoffen, zoals me-taaldeeltjes, stof en dergelijke, in deze emulsies zeer 20 hoog wordt, zijn zij niet langer geschikt voor het beoogde gebruik. De afvoer van dergelijke afgewerkte emulsies geeft aanleiding tot ernstige ecologische problemen en problemen van energie-verbruik, omdat zij een ernstige bron van verontreiniging zijn of zij nu worden afgevoerd 25 in het omgevende milieu of op verschillende manieren worden behandeld om enkele van de bestanddelen daarvan af te 7903605 ft ί 2 .

scheiden.

Enkele behandelingsmethoden voor afgewerkte emulsies zijn bekend om daaruit de daarin aanwezige olie van de andere bestanddelen af te scheiden of om deze emulsies te kunnen gebruiken voor energie-produktie. 5

Deze behandeling kan in hoofdzaak in twee typen worden onderscheiden. Het eerste type behandeling, waarbij geschikte chemicaliën worden gebruikt en warmte wordt toegevoerd, heeft ten doel eerst water en vervolgens de oliën af te scheiden van de bestanddelen met een hoger 10 soortelijk gewicht. Bij de behandeling van dit type wordt eerst een zuur of een polymee0r aan de emulsie toegevoegd, gevolgd door geschikte hoeveelheden aluminium om de bestanddelen met een hoger soortelij'k gewicht uit te doen vlokken en een bezinksel te vormen. De olie wordt daarna 15 door verhitting en toevoeging van geschikte toevoegsels van het bezinksel afgescheiden.

Bij het tweede type behandeling gaat het om het direkte gebruik van de emulsie in geschikte branders voor vloeibare brandstof, waarbij een voldoende hoeveelheid 20 brandstof aan de emulsie wordt toegevoegd om een mengsel te verkrijgen, dat met behulp van de brander kan worden verband.

Het eerste type behandeling bezit het nadeel, dat vrij dure toevoegsels (zuren en aluminium) moeten worden 25 gebruikt om de bestanddelen met een hoger soortelijk gewicht van de emulsie te doen uitvlokken en bovendien grote hoeveelheden energie vereist zijn voor het verhitten van de emulsie en het bezinksel. Bovendien omvat deze behandeling vele nogal ingewikkelde behandelingstrappen. 30

Het tweede type behandeling vereist het gebruik van zeer grote hoeveelheden vloeibare brandstof, die aan de emulsies moeten worden toegevoegd om deze brandbaar te maken. Bovendien kan de op deze wijze ontwikkelde thermische energie moeilijk voor industriële doeleinden wor- 55 den gebruikt en komen tijdens de verbranding dampen vrij, « 7903605 * 3 die een bron van milieuverontreiniging zijn.

De uitvinding heeft nu ten doel een werkwijze te verschaffen voor het behandelen van een afgewerkte emulsie van het beschreven type, waardoor het mogelijk is de nadelen te vermijden, die verbonden zijn aan de afvoer van 5 de emulsie in het omgevende milieu en aan de behandeling daarvan om bepaalde van de bestanddelen daarvan af te scheiden.

3ovendien heeft de uitvinding ten doel een werkwijze te verschaffen voor het behandelen van een afgewerk- 10 te emulsie van het bovenbeschreven type, waardoor ten minste een gedeelte van de bestanddelen, waaruit de emulsie bestaat, verder kan worden gebruikt voor energie-produktie.

Bovendien heeft de uitvinding ten doel een inrichting te verschaffen, die geschikt is voor het uitvoe- 15 ren van de werkwijze volgens de uitvinding.

De uitvinding heeft nu betrekking op een werkwijze voor het behandelen van een afgewerkte olie-in-water-emulsie, die bij een technisch proces optreedt, in het bijzonder een emulsie van snijolie in water, welke werk- 20 wijze volgens de uitvinding ten minste één trap omvat, waarbij continu thermische energie aan de emulsie wordt toegevoerd om een te voren bepaalde hoeveelheid van het daarin aanwezige water te verdampen en de concentratie van de olie in de emulsie te verhogen tot een zodanige waarde, 25 dat de op deze wijze verkregen emulsie in een industriële brander kan worden verbrand, welke thermische energie ten minste ten dele wordt verschaft door gebruik te maken van zonne-energie, en welke werkwijze verder ten minste één trap omvat, waarbij de olie met een verhoogde olieconcen- 50 tratie verbrand wordt ih een brander in een industriële of verhittingsinrichting.

De uitvinding heeft verder betrekking op een inrichting voor het behandelen van een afgewerkte emulsie van het beschreven type, welke inrichting volgens de uit- 35 vinding verhittingsorganen omvat om aan de emulsie ther- 7903605 3* mische energie toe te voeren, die ten minste ten dele uit zonne-energie wordt ontwikkeld, alsmede verdampingsorganen om ten minste een gedeelte van het water te verdampen, die in de emulsie aanwezig is, welke met behulp van de verhit-tingsorganen wordt verhit, teneinde de concentratie van de 5 olie en de emulsie te verhogen tot een zodanige waarde, dat de emulsie in een industriële brander kan worden verbrand, welke verhittingsorganen op geschikte wijze ten minste één zonne-energie-collector omvatten.

De werkwijze volgens de uitvinding zal duidelijker 10 worden uit de volgende gedetailleerde beschrijving van de belangrijkste trappen daarvan alsmede van één uitvoeringsvorm van de inrichting· voor het uitvoeren van de werkwijze, zoals toegelicht zal worden aan de hand van de bijgaande tekeningen, waarin: 15

Fig. 1 een schematisch beeld toont van de belangrijkste elementen, waaruit de inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding bestaat, en fig.2 en 5 grafieken tonen, waaruit proefresul-taten blijken, die onder toepassing van de inrichting 20 volgens fig. 1 werden' verkregen.

Alvorens de verschillende trappen bij de werkwijze volgens de uitvinding te beschrijven zal eerst de inrichting van fig, 1, waarmee de werkwijze volgens de uitvinding kan worden uitgevoerd, aan een nadere beschouwing 25 worden onderworpen.

Deze inrichting is geschikt voor het behandelen van een afgewerkte olie-in-water-emulsie of enig ander mengsel van een dergelijke olie-in-water van het type, zoals bij industriële processen wordt gebruikt. Deze in- 50 richting is in het bijzonder geschikt voor het behandelen van een emulsie van een snij- of walsolie in water, zoals gebruikt wordt bij mechanische spaan afnemende bewerkingen met behulp van gereedschappen of bij wals- of trek-processen. 35

De inrichting volgens fig. 1 omvat in hoofdzaak 7903605 5 organen voor het verhitten van de emulsie teneinde aan de emulsie een te voren bepaalde hoeveelheid warmte toe te voeren, die ten minste ten dele onder toepassing van zonne-energie wordt ontwikkeld. Deze verhittingsorganen, aangegeven door het verwijzingscijfer 1, omvatten in hoofdzaak 5 ten minste één zonne-energie-collector 2 en een warmte-uitwisselaar 3 voor het ontvangen van een bepaalde hoeveelheid warmte uit de collector 1. Voor dit doel kan op geschikte wijze een kringloop worden verschaft, zoals aangegeven door het verwijzingscijfer 4 in fig. 1 teneinde de 10 . collector 2 met de warmteuitwisselaar 3 te verbinden, welke kringloop tevens buisstukken 4-.', 4" en 4’" omvat, waardoor een geschikte vloeistof, zoals water, wordt geleid en waardoor de collectorafvoer in vloeistofverbinding wordt gebracht met de toevoer van de warmteuitwisselaar 15 en de afvoer van de warmteuitwisselaar met de collector-toevoer, zodat een ononderbroken kringloop wordt verkregen, waardoor continu water kan worden geleid om door zonnestraling in de collector ontwikkelde thermische energie aan de warmteuitwisselaar over te dragen. 20

De inrichting volgens de uitvinding omvat eveneens verdampingsorganen, in het algemeen aangeduid door het verwijzingscijfer 5j om ten minste een gedeelte van het in de emulsie aanwezige water te verdampen. Deze organen zijn met de warmteuitwisselaar 3 verbonden door een 25 gesloten kringloop, zoals aangegeven door het verwijzings-cij’fer 6, teneinde een continue circulatie te verschaffen tussen de warmteuitwisselaar en de verdampingsorganen, waardoor de emulsie aan de verdampingsorganen wordt toegevoerd, nadat deze in de warmteuitwisselaar 3 is verhit. 30 De kringloop 6 kan daartoe op geschikte wij'ze buisstukken 6' en 6" omvatten, waarvan het eerste de afvoer van de verdampingsorganen 5 met de warmteuitwisselaar 3 verbindt en het. tweede de afvoer van de warmteuitwisselaar 3 met de toevoer van de verdampingsorganen 5 verbindt. 35

De verdampingsorganen kunnen op geschikte wijze .7903605 * 6 --+ bestaan uit een gebruikelijke verdampingstoren van een bekend type, bijvoorbeeld een toren van het type, waarin een emulsie door een luchtmilieu wordt geleid en de emulsie eventueel in de vorm van een nevel door een luchtstroom naar beneden kan vallen. 5

In de kringlopen 4 en 6 kunnen pompen 7> respectievelijk 8 worden aangebracht om het verhittingsmedium tussen de collector 2 en de warmteuitwisselaar 3» respectievelijk de emulsie tussen deze warmteuitwisselaar en de verdampingsorganen 3 in kringloop te leiden. 10

De werkwijze volgens de uitvinding vindt, indien uitgevoerd onder toepassing van de beschreven inrichting, op de volgende wijze plaats:

De verdampingstoren 3 wordt met een te voren bepaalde hoeveelheid afgewerkte emulsie gevuld, die niet 15 langer geschikt is voor het gebruik bij het technische proces, waarvoor deze werd toegepast. Deze emulsie wordt dan continu met behulp van de pomp 8 gecirculeerd door de kringloop 6 met inbegrip van de toren 5* Op hetzelfde moment wordt het verhittingsmedium in de kringloop 4 door 20 de zonne-energie verhit, die op de collector 2 valt, welk verhittingsmedium met behulp van de pomp 7 door de genoemde kringloop wordt gecirculeerd teneinde aan de uitwisselaar 3 een bepaalde hoeveelheid warmte toe te voeren. Deze warmte wordt overgedragen aan de in de kringloop 6 gecir- 25 culeerde emulsie door de warmteuitwisseling, die plaats vindt in de warmteuitwisselaar 3·

Op deze wijze bereikt de verhitte emulsie de verdampingstoren 5 op een bepaalde temperatuur. Het in de emulsie aanwezige water verdampt in deze toren, waarbij 30 de verdampingswarmte afkomstig is van de in de emulsie aanwezige hoeveelheid warmte. De emulsie, die de verdampingstoren verlaat, bezit een lagere waterconcentratie en een lagere temperatuur dan de emulsie, die de toren binnentreedt. De emulsie wordt daarna weer aan de warmteuit- 35 wisselaar 3 toegevoerd om opnieuw te worden verhit.

7903605 λ- 7

Het zal duidelijk zijn, dat naarmate de emulsie door de kringloop 6 met inbegrip van de verdampingstoren 5 wordt gecirculeerd de olieconcentratie van de emulsie toeneemt. Deze verrijking aan olie vindt plaats zonder dat nagenoeg enige andere energie wordt toegevoerd dan de 5 zonne-energie, die door de collector 2 wordt opgevangen.

Door de behandeling voort te zetten kan de olieconcentratie in de emulsie tot een zeer hoge waarde, zelfs een waarde van ongeveer 90 %, worden verhoogd. De concentratie, die voor het bereiken van de doelstellingen van 10 de werkwijze het meest geschikt wordt geacht, is ten minste de' concentratie, waarbij het mogelijk is de emulsie in een gebruikelijke industriële brander te verbranden.

Gevonden werd, dat een olieconcentratie van 70 tot 80 % in de emulsie deze emulsie voor dit doel geschikt maakt. 15

Zodra een dergelijke concentratie wordt bereikt, hetgeen, zoals uit het onderstaande zal blijken, in een inrichting van geschikte afmetingen kan worden bereikt door de inrichting ongeveer 100 urei in bedrijf te houden (uitgedrukt in de duur van de effectieve blootstelling van de 20 collectors aan zonne-energie), kan de behandelde emulsie uit de inrichting worden afgevoerd.

De werkwijze volgens de uitvinding omvat de verdere trap van de verbranding van de behandelde emulsie in een gebruikelijke brander van een industriële of verhit- 25 tingsinrichting. Op deze wijze kan de emulsie als een normale vloeibare brandstof voor de produktie van thermische energie ter vervanging van een stookolie worden gebruikt om op deze wijze de totale verbrandingsenergie van de emulsie voor energieproduktie te benutten. Eveneens kan 30 de emulsie aan een stookolie worden toegevoegd om tezamen daarmee te worden verbrand.

Het zal daarom duidelijk zijn, dat in principe twee doelstellingen worden bereikt door de behandeling, waaraan de emulsie op basis van de werkwijze volgens de 35 uitvinding wordt onderworpen, te weten de af voer van de 7903605 * 8 emulsie zonder verontreiniging van het omgevende milieu en een volledig benutten van de verbrandingswarmte van de meest waardevolle bestanddelen van de emulsie door deze geschikt te maken voor verbranding met behulp van een gebruikelijke brander. Deze doelstellingen worden bereikt 5 zonder enig andere energieverbruik dan alleen de toepassing van zonne-energie.

Uit fig. 2 en 3 blijken de resultaten van proeven, die bereikt werden door met een inrichting van het in fig. 1 weergegeven type te werken. 10

De grafiek van fig. 2 toont drie curven, waaruit het verloop van het oliegehalte in de emulsie blijkt, die door de verdampingstoren 5 en de kringloop 6 wordt gecirculeerd (curve A), het verloop van de hoeveelheid water, die uit de emulsie wordt verdampt (curve B) en het verloop 15 van het totale volume van de emulsie (curve C) alle als een functie van het aantal uren van de bedrijfsperiode.

De gegevens voor deze curven werden verkregen bij proeven, die uitgevoerd werden aan een aanvankelijk emulsie-volume van 900 liter, welke emulsie een oliecon- 20 centratie van 15,7 % bezat. Zoals blijkt uit curve A, werd na een bedrijfsperiode van ongeveer 130 uren tenslotte een olieconcentratie in de emulsie van 90 % bereikt en werd het tenslotte bereikte volume daarvan verminderd tot ongeveer 150 liter. Uit deze grafiek blijkt eveneens, dat 25 de snelheid, waarmee de emulsie aan olie wordt verrijkt, de neiging bezit hoger te worden naarmate de bedrijfsperiode van de inrichting langer is, welke verrijkingssnel-heid aan het begin vrij klein is en tegen het einde van de behandeling de neiging bezit sterk op te lopen, zoals 30 blijkt uit de grotere helling vanhet laatste gedeelte van curve A.

Zoals blijkt uit curve B bezit de verdampingssnel-heid van het water de neiging vrijwel gelijkmatig af te nemen naarmate de behandelingsduur langer is, hetgeen 35 volgt uit de vermindering van de helling van curve B, 7903605 9 , welke vermindering over de gehele curve vrijwel gelijkmatig is.

Uit de grafiek van fig. 3 blijkt het verloop van de verdampingssnelheid van het water (uitgedrukt in li-ters/uur) als een functie van de olieconcentratie. Uit 5 deze curve blijkt, dat, terwijl een hoge verdampingssnelheid optreedt bij lage olieconcentraties (tot een concentratie van ongeveer 30 %) de verdampingssnelheid de neiging bezit lager te worden bij hogere concentraties. Wanneer een olieconcentratie van ongeveer 70 % wordt bereikt, 10 begint een sterkere verlaging van de verdampingssnelheid op te treden, die de neiging bezit over het gehele laatste gedeelte van de curve van fig. 2 toe te nemen voorbij het buigpunt g van deze curve. Uit een onderzoek van dit gedrag kan daarom worden afgeleid, dat de behandeling op 15 geschikte wijze kan worden voortgezet tot een olieconcentratie in de emulsie van slechts ongeveer 70 %, omdat voorbij deze waarde elke verdere verhoging van de olieconcentratie van de emulsie alleen kan worden bereikt onder toepassing van een vrij lange behandelingstijd in 20 verband met de scherpe en aanzienlijke verlaging van de verdampingssnelheid van water uit de emulsie. Een olieconcentratie van 70 % betekent echter, dat de emulsie volkomen geschikt is voor de volgende trap van de werkwijze (verbranding met behulp van een brander) en dat deze trap 25 van de werkwijze volgens de uitvinding daarom kan worden beëindigd bij het bereiken van deze olieconcentratie.

Gevonden werd, dat een emulsie met een olieconcentratie van 70 °/o een verbrandingswarmte’van ongeveer 6000 kcal/kg bezit en daarom als een echter vloeibare brandstof kan 30 worden beschouwd.

Het zal duidelijk zijn, dat modificaties kunnen worden aangebracht bij de verschillende trappen van de werkwijze, zoals bovenstaand beschreven, alsmede met betrekking tot de verschillende onderdelen van de inrich- 35 ting voor het uitvoeren van de werkwijze zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

- ·. ** 7903605

Claims (13)

1. Werkwijze voor het behandelen van een afgewerkte olie-in-water-emulsie, die bij een industrieel proces is gebruikt, in het bijzonder een emulsie van een snij- olie in water, gekenmerkt door ten minste 5 één trap, waarbij continu thermische energie aan de emulsie wordt toegevoerd voor het verdampen van een te voren bepaalde hoeveelheid van het daarin aanwezige water en het verhogen van de concentratie van de olie in de emulsie tot een zodanige waarde dat deze emulsie in een industriële 10 brander kan worden verbrand, welke thermische energie ten minste ten dele verschaft wordt door gebruik te maken van o zonne-energie, alsmede verder ten minste één trap voor het verbranden van de emulsie met de genoemde olieconcen-tratie in een brander in een industrieel of verhittings- 15 inrichting.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de thermische energie aan de emulsie wordt toegevoerd met behulp van een warmteuitwisselaar, die op zodanige wijze is uitgevoerd, dat daarmee de ther- 20 mische energie van één of meer zonne-energie collectors kan worden ontvangen en aan de emulsie kan worden overgedragen.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het verdampen van de hoeveel- 25 heid water uitgevoerd wordt in een verdamper, waarmee water uit de verhitte emulsie kan worden verdampt, welke verdamper via een eerste vloeistofkringloop op zodanige wijze met de warmteuitwisselaar is verbonden, dat een continue circulatie van emulsie tussen de verdamper en de 30 warmteuitwisselaar mogelijk is.

4. Werkwijze volgens conclusie 3» met het kenmerk, dat de verdamper een verdampingstoren is, waarin de emulsie in de vorm van een nevel door een luchtstroom naar beneden valt. 35

5- Werkwijze volgens een of meer der voorafgaande 7903605 conclusies, met het kenmerk, dat de warmte-energie van de zonne-collector aan de warmteuitwisselaar wordt overgedragen door gebruik te maken van een vloeistof die gecirculeerd wordt door een tweede vloeistof-kringloop, welke de collector met de warmteuitwisselaar verbindt. 5

6. Werkwijze volgens een of meer der voorfagaande conclusies, met bet kenmerk, dat de behandeling ten minste uitgevoerd wordt totdat de olieconcentratie in de emulsie 70 % bedraagt.

7. Inrichting voor het behandelen van een. afge- 10 werkte olie-in-water-emulsie, die bij een industrieel proces is gebruikt, in het bijzonder een emulsie van snij- olie in water, gekenmerkt door verhit-tingsorganen voor de emulsie om daaraan thermische energie te voeren, die ten minste ten dele uit zonne-energie 15 is ontwikkeld, alsmede verdampingsorganen om ten minste een gedeelte van het water te verdampen, dat in de emulsie aanwezig is, welke met behulp van de verhittingsorga-nen wordt verhit, teneinde d concentratie van de olie in de emulsie te verhogen tot e .n zodanige waarde, dat deze 20 in een industriële brander kan worden verbrand.

8. Inrichting volgens conclusie 7? met het kenmerk, dat de verhittingsorganen ten minste één zonne-energie-collector omvatten.

9. Inrichting volgens conclusie 7 of 8, m e t 25 het kenmerk, dat de verhittingsorganen een warmteuitwisselaar omvatten, waardoor de thermische energie van de collector kan worden ontvangen en deze kan worden overgedragen aan de verdampingsorganen.

10. Inrichting volgens een of meer der conclusies 30 7 tot 9, met het kenmerk, dat de verdampingsorganen met de warmteuitwisselaar zijn verbonden door een eerste vloeistofkringloop, waardoor een continue circulatie' van de emulsie tussen de verdampingsorganen en de warmteuitwisselaar kan worden verschaft" om op deze wijze 35 de thermische energie van de warmteuitwisselaar af te voe 7903605 .r . . ren.

11. Inrichting volgens een of meer der conclusies 7 tot 10, met· het kenmerk, dat de zonne-energie-collector met de warmteuitwisselaar verbonden is door een tweede vloeistofkringloop, waardoor een continue 5 watercirculatie tussen de collector en de warmteuitwisse-laar kan worden verschaft om de thermische energie aan de warmteuitwisselaar toe te voeren.

12. Inrichting volgens een of meer der conclusies 7 tot 11, met het kenmerk, dat de verdam- 10 pingsorganen een verdampingstoren omvatten, waarin, de emulsie in de vorm van een nevel door een luchtstroom naar beneden kan vallen.

13. Werkwijze en inrichting voor het behandelen van een afgewerkte olie-in-water-emulsie, die bij een in- 15 dustrieel proces is gebruikt, in het bijzonder een emulsie van snijolie in water, in hoofdzaak zoals beschreven en toegelicht aan de hand van de bijgaande tekeningen. .. * * * lp * * $ * 7903605