NL7908539A - Scheiding. - Google Patents

Description

i*.

r T Tj/Se/2 Scheiding

De uitvinding heeft betrekking op het scheiden van een suspensie van twee in het algemeen onmengbare vloeistof componenten. Meer in het bijzonder, maar niet uitsluitend, heeft de uitvinding betrekking op het scheiden van 5 olie van water.

Het scheiden van onmengbare vloei stof componenten, zoals olie en water, is van groot ekonomisch belang in veel industrieën. Installaties voor het bereiken van een aanvaardbare mate van een dergelijke scheiding, vormen een 10 belangrijke kapitaalfaktor in dergelijke industrieën en de installaties zelf kunnen aanzienlijke afmetingen hebben.

Een typische installatie kan b.v. een cilindrisch drukvat hebben met een diameter in de grootte orde van 1 meter en een axiale lengte van ongeveer 3 meter, waarbij dit vat horizon-15 taai is opgesteld, en een daaraan bevestigd verzamelvat heeft, terwijl de totale vertikale afmetingen van de installatie in de grootte orde van 2 meter liggen. Het drukvat van een dergelijke bekende scheiding sinrichting is verdeeld in een hoofdkamer en een secundaire kamer aan één axiaal einde 20 daarvan. De te scheiden vloeistof wordt in de hoofdkamer geleid en de minder dichte afgescheiden component wordt uit het bovenste gedeelte (in het bijzonder bijvoorbeeld uit een verzameldom) van de hoofdkaiaer^De "’'twee componenten worden van elkaar gescheiden door het bewegen langs een bochtige 25 baan door scheidingsniddelen zoals een platenpakket, bij het bewegen van de .hoMdkamer naar de secundaire kamer, terwijl de scheiding wardt bereikt door de bochtige bewegingsbaan en de zwaardere component beweegt verder tot in de secundaire kamer.

30 Getracht is deze bekende inrichtingen op een zodanige wijze te verbeteren, dat een grotere scheidings-doelmatigheid bereikt kan worden in een inrichting met kleinere afmetingen en tenminste nagenoeg dezelfde kapaci-teit.

35 Hierna wordt een voorkeursuitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding beschreven voor het 790 85 39

’ J

r -2- scheiden van een suspensie van twee onmengbare vloeistof-componenten, welke inrichting een in het algemeen cilindrisch drukvat met een hoofdkamer en een secundaire kamer aan één axiaal einde daarvan bevat, waarbij dat vat voor— 5 . zien is van een inlaatopening in de hoofdkamer, een eerste uitlaat voor de lichtere component die uit de hoofdkamer komt en een tweede uitlaat voor de zwaardere component die uit de secundaire kamer komt; en scheidingsmiddelen omvat die in de hoofdkamer zijn gemonteerd en een bochtig kanaal 10 kunnen .vormen voor vloeistof, dat uit de hoofdkamer naar de secundaire kamer beweegt, waardoor de twee vloeistofcomponenten gescheiden worden door het bewegen door die scheidingsmiddelen, waarbij de lichtere component zich in het bovenste gedeelte van de hoofdkamer verzamelt en de zwaar-15 dere component verder beweegt tot in de secundaire kamer, terwijl de scheidingsmiddefen bij een axiale doorsnede van het vat in het algemeen rechthoekig van uitwendige vorm zijn; en de inlaat een inlaatpijp omvat, die de hoofdkamer binnenkomt op een van de secundaire kamer verwijderde 20 plaats, de inlaatpijp verdeeld is in een aantal afvoerpijpen, die zich door de ruimte tussen het uitwendige van de scheidingsmiddelen en de' cilindrische wand van de hoofdkamer uitstrekken en kort voor de , de hoofdkamer van de secundaire kamer scheidende, wand eindigen.

25 Zoals duidelijk, zal zijn, heeft deze konstruk- tie tot gevolg, dat binnenkomende vloeistof eerst onderworpen wordt aan een stroomverdeling en daarna tweemaal aan een stromingsrichting-omkering voordat deze in de scheidings-middel binnen bewegen. Proefnemingen hebben aangetoond, dat 3Q dit binnentredende stromingspatroon helpt bij het scheiden van de in water zwevende olie. In deze konstruktle, beweegt de aan de einden van de afvoerpijpen afgevoerde binnenkomende vloeistof langs de gehele lengte van de afvoerpijp aan de buitenzijde daarvan voordat de vloeistof de scheidings-35 middelen binnentreedt, die bij voorkeur een zogenaamd "platenpakket" omvatten, welke een reeks sinusvormigeplaten omvatten,, die doelmatig in een doosvormige ruimte zijn gemonteerd.

790 85 39 * -3— i

Volgens een ander aspekt van de huidige uitvinding wordt een werkwijze verschaft voor het scheiden van de zwaardere en minder zware componenten van een.suspensie van twee onmengbare vloeistofcomponenten, waarbij de werkwijze 5 omvat het vrijmaken van de minder zware component door de vloeistof een bochtig kanaal te laten doorstromen door schei-dingsmiddelen, en het scheiden van die vrijgemaakte minder zware component, met het kenmerk, dat . binnenstromende vloeistof eerst aan een stromingsverdeling wordt onderworpen 10 en dan tweemaal aan een stromingsrichtingomkering voordat de vloeistof in de scheidingsmiddelen naar binnen beweegt.

Als een laatste scheiding van de minder zware component van de zwaardere component in de secundaire kamer, kan de secundaire kamer worden voorzien van een stuwwand over 15 de bovenste helft daarvan zodat de de secundaire kamer binnentredende vloeistof onder de stuwwand door moet bewegen om de uitlaat te bereiken. Tijdens de verblijfsduur van de vloeistof in de secundaire kamer, zullen kleine resterende hoeveelheden van de minder zware component afgescheiden worden.

20 Dergelijke kleine hoeveelheden die vrijgemaakt zijn van de zwaardere component zullen in de ruimte voor de stuwwand achterblijven.

De uitvinding wordt hierna uitgebreider als voorbeeld beschreven aan de hand van de bijgevoegde teke-25 ningen.

Figuur 1 is een schematische langsdoorsnede van een bekende scheidingsinrichting.

Figuur 2 is een doorsnede volgens de lijn II-II

in fig.l.

30 Figuur 3 is een met fig.l overeenkomend aanzicht van een voorkeursuitvoeringsvorm van een inrichting volgens de huidige uitvinding.

Figuur 4 is een doorsnede volgens de lijn IV-IV

in fig.3.

35 Figuur 5 is een doorsnede volgens de lijn V-V

in f ig.3.

Figuur 6 is een doorsnede volgens de lijn VI-VI

in fig.3.

- _ ^ y. — * Figuur 7 is een in het algemeen met fig.3 over- / 9 ö Ö 0 3 & -4- 4 ♦ eenkomend aanzicht van een gemodificeerde uitvoeringsvorm eveneens volgens de huidige uitvinding.

Figuur 8 is een doorsnede volgens de lijn VIII-VIII in fig.7.

5 Binnenkomende vloeistof, b.v. een suspensie van oliedruppels in water, wordt in het cilindrische drukvat 1 van fig.l onder druk naar binnen gepompt, b.v. door middel van een weinig emulgerende verdringingspomp.

. De binnenkomende vloeistof treedt de hoofdkamer 2 van het van 10 1 binnen door een inlaatpijp 3 die zich uitstrekt tot een plaats nabij de bodem van de kamer dicht nabij een stuwwand 4 waar de vloeistof overheen moet stromen. Met deze konstruk— tie wordt de binnenkomende vloeistof een omhoog gerichte stroming opgedrongen die helpt bij het scheiden van de olie-15 druppels. De vloeistof treegt dan een zogenaamd "platenpak-ket”5 binnen, dat in de hoofdkamer is gemonteerd en een reek sinusvormige platen omvat, die op doelmatige wijze in een doosvormige ruimte zijn gemonteerd. Hierdoor wordt een bochtige baan gevormd voor de vloeistof, die helpt bij het coales-20 ceren en scheiden van olie van water. De olie beweegt aan de bovenzijde uit het platenpakket naar buiten, omdat dit lichter is dan water en de olie verzamelt zich in een verzamel-dom 6, van waar' .het door een uitlaat 7 wordt afgevoerd. Het zwaardere water (in de tekening zwart) stroomt door het ein-25 de van het platenpakket in een secundaire kamer 8, vanwaar het door een uitlaat 9 wordt afgevoerd.

Praktische uitvoeringsvormen van de hierboven beschreven- en in fig.l. en 2 weergegeven konstruktie, hebben de neiging omvangrijk te zijn en afmetingen te hebben in 30 de grootte orde van 3 m lengte en, tezamen met de bijbehorende pijpleidingen en pompmiddelen, ongeveer 2 m hoog. Het zal duidelijk zijn, dat naarmate de inrichting groter is, een grotere hoeveelheid materiaal nodig is bij de vervaardiging en deze dus duurder zal zijn. Hoewel praktische uitvoerings-35 vormen van deze inrichting een aanvaardbare mate van scheiding van olie van water kunnen verschaffen, blijven toch belangrijke hoeveelheden oliedruppels in het uitstromende water aanwezig.

__ Door vergelijking zal direkt duidelijk zijn,dat 780 85 39 -5- è de uitvoeringsvorm van fig.3, die gekonstrueerd is volgens de huidige uitvinding, aanmerkelijk compacter is dan de kon-struktie van fig.l. In dit geval is de inlaatpijp 3, die de hoofdkamer binnenkomt op een van de secundaire kamer ver-5 wijderderde plaats, gekoppeld met een stromingsverdeling 10 (zie fig.4) die de binnenkomende vloeistofstroom verdeelt en deze naar een aantal afvoerpijpen 11 geleidt. Zoals het bes- . te wordt getoond in fig.5, strekken de afvoerpijpen (hier twee in getal) zich door de ruimte uit die overblijft tussen 10 het uitwendige van het platenpakket en de binnenste cilindrische wand van de hoofdkamer. De pijpen 11 voeren af dicht nabij de scheidingswand 12, die de hoofdkamer van de secundaire kamer scheidt. Aan de einden van de afvoerpijpen 11 afgevoerde vloeistof moet terugstromen langs de gehele leng-15 te van de afvoerpijpen aan de buitenzijde daarvan, voordat d.eze het platenpakket 5 kan binnen stromen. De afstand tussen de afvoer uit de inlaatpijp en het binnentreden in het platenpakket, gedurende welke de binnenkomende vloeistof door de vloeistof in het vat 1 moet stromen is van belang, daar 20 hierdoor de oliedruppels kunnen coalesceren en naar het bovenste gedeelte van het vat kunnen stijgen. Om deze reden is het onpraktisch om de konstruktie van fig.l compacter te maken, door het platenpakket dichter bij de stuwwand 4 te brengen. Proefnemingen hebben aangetoond, dat het binnenko-25 mende stromingspatroon van de uitvoeringsvorm van fig.3, helpt bij het scheiden van in water zwevende olie. De vloei-stofstroom wordt eerst blootgesteld aan een stromingsverdeling en dan aan een stromingsrichting-omkering, eerst nabij de afvoereinden van de pijpen II en dan bij het binnentreden 30 in het platenpakket.

Het zal duidelijk zijn, dat de binnenkomende stroom door. meer dan twee afvoerpijpen zou kunnen stromen.

Drukvaten van de hierboven beschreven soort worden zodanig gefabriceerd, dat één eindgedeelte demontabel 35 is van het hoofdgedeelte van het vat, voor reinigings- , onderhouds- en reparatiedoeleinden. In onze konstruktie is het platenpakket 5 aan een eindplaat 12 gemonteerd die opgesloten is tussen resp. flenzen 13,14 van de twee gedeelten 790 85 39 * .

-βία en lb van het vat 1, zodat het platenpakket in zijn geheel uit het inwendige van het vat kan worden verwijderd.

Het de secundaire kamer 8 binnenstromende zwaardere water moet onder een stuwwand 15 door bewegen om de uitlaatpijp 5 9 te bereiken. Tijdens de verblijfsduur van de vloeistof in de secundaire kamer, 2ullen kleine resterende hoeveelheden van de lichtere oliecomponent zich afscheiden. Dergelijke kleinere hoeveelheden, die vrijgemaakt worden van de zwaardere watercomponent, hebben de neiging in de ruimte voor de 10 stuwwand achter te blijven.

Proefnemingen waarbij gebruik gemaakt werd van een uitvoeringsvorm zoals getoond in de figuren 3 t/m 6, hebben een verbeterde scheidingsdoelmatigheid getoond van olie van water, in vergelijking met de uitvoeringsvorm van de 15 figuren 1 en 2.

Voor het platenpakket 5 zij-n verschillende kon-strukties mogelijk. Het platenpakket kan een aantal horizontaal opgestelde sinusvormige platen omvatten, waarbij de toppen en dalen dwars verlopen op de algemene stromingsrich-20 ting van de zwaardere component door het platenpakket. De platen zouden ook enigszins kunnen hellen onder een hoek tussen de horizontaal en de vertikaal, waarbij de toppen en dalen in de afzonderlijke platen zich in het algemeen uitstrekken dwars op de stromingsrichting van de zwaardere component 25 door het platenpakket. De konstruktie welke het meest de voorkeur heeft, is die welke schematisch is weergegeven in fig.

7 en 8 van de tekeningen. In deze konstruktie omvat het pla-*· tenpakket 5a zowel vertikaal geplaatste sinusvormige platen 16 als horizontaal geplaatste sinusvormige' platen 17. Zoals 30 te zien is in fig.7 en 8, zijn de vertikale platen boven- strooms opgesteld, voor wat betreft de zwaardere component, ten opzichte van de horizontale platen. Gebleken is, dat deze konstruktie in het bijzonder gunstig is wanneer een olie-watermengsel belangrijke hoeveelheden vaste stof of vuil 35 omvat. Olie, die lichter is dan water, scheidt zich af en wil omhoog bewegen. Hierbij komt het tegen de onderzijde van de afzonderlijke sinusoiden aan, waar het verzamelt totdat voldoende drijfvermogen is bereikt om vrij te komen van het 7908539 -7- * • * oppervlak van de plaat en omhoog te stromen totdat het in kontakt komt met het volgende in vertikale richting hoger liggende sinusvonaige oppervlak, waarbij het proces zich dan herhaalt. Vuil aan de andere kant, dat zwaarder is dan 5 de zware vloeistofcomponent, in dit geval water, bezinkt op de naar beneden hellende oppervlakken van de afzonderlijke sinusoiden, waar het zich verzamelt totdat de totale verzamelde hoeveelheid massa de oppervlakadhesie ten opzichte van de plaat overwint, op welk punt het vuil van het 10 sinusvormige oppervlak af glijdt en zo langs de plaat naar beneden stroomt om op de bodem te worden verzameld. Het zal duidelijk zijn, dat dit stroomeffekt een zelfreinigende werking tot gevolg heeft.

De horizontale platen werken op de in het alge-15 meen conventionele wijze ; d.w.z. de bochtige baan van de vloeistof in het algemeen horizontaal door het platenpakket heeft het botsen van de vloeistof tegen opeenvolgende oppervlakken van het pakket tot gevolg, waardoor oiiedruppels coalesceren. Afgescheiden olie verzamelt zich in de toppen 20 van de sinusvormige oppervlakken en beweegt omhoog door ont-snappingsgaten daarin.

Het zal natuurlijk duidelijk zijn, dat , hoewel de uitvinding hierboven beschreven is aan de hand van het scheiden van olie van:water, de uitvinding nog niet tot 25 deze ene toepassing beperkt is. Uitvoeringsvormen van de inrichting, gekanstrueerd volgens de uitvinding, kunnen toegepast worden wanneer het gewenst is twee niet mengbare compo-nente van elkaar te scheiden, waarvan de ene zwaarder is dan de andere.

30 7903539

Claims (7)

1. Inrichting voor het scheiden van een suspensie van twee onmengbare vloeistofcomponenten, omvattende: een in het algemeen Cilindrisch drukvat met een hoofdkamer 5 en een secundaire kamer aan één axiaal einde daarvan en voorzien van een inlaatopening in de -.hoofdkamer, een eerste uitlaat voor de uit de hoofdkamer komende lichtdrukcomponent en een tweede uitlaat voor de uit de secundaire kamer komende zwaardere component; en in de hoofdkamer gemonteerde schei-10 dingsmiddelen, die voor vloeistof van de hoofdkamer naar de secundaire kamer een bochtige stromingsbaan vormt, waardoor de twee vloeistofcomponenten gescheiden worden door het bewegen door de scheidingsmiddelen, waardoor de lichtere component zich verzamelt in het bovenste gedeelte van de hoofdka-15 mer en de zwaardere component doorstroomt tot in de secundaire kamer, terwijl de scheidingsmiddelen, bij een axiale doorsnede van het vat in het algemeen rechthoekig van uitwendige vorm zijn; met het kenmerk, dat de inlaten inlaat-pijpen omvat, die de hoofdkamer binnenkomt op een van de 20 secundaire kamer verwijderde plaats, dat de inlaatpijp ver-, deeld is in een aantal zich door de ruimte tussen het uitwendige van de scheidingsmiddelen en de cilindrische wand van de hoofdkamer uitstrekkende afvoerpijpen is verdeeld die kort voor de scheidingswand tussen de hoofdkamer en de 25 secundaire kamer uitkomen.

2. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij de scheidingsmiddelen een reeks in een doosvormige ruimte gemonteerde sinusvormige platen omvatten; met het kenmerk, dat het cilindrische drukvat een haofdgedeelte en een eindgedeel- 30 te omvat dat van het hoofdgedeelte demontabel is voor reini-gings-, onderhouds- en reparatiedoeleinden van het inwendige van het drukvat en dat het platenpakket aan één eindplaats is gemonteerd die in bedrijf opgesloten is tussen onderscheidenlijke flenzen aan het hoofdgedeelte en het eindgedeelte 35 van het drukvat, daar waar deze tegen elkaar aan liggen, waarbij de konstruktie zodanig is, dat wanneer het eindgedeelte van het hoofdgedeelte is losgemaakt, het platenpakket als één geheel ^uit het inwendige van het vat kan worden· ver- 790 85 39 \ · -9- wijderd.

3. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de scheidingsmiddelen een plateripakket omvatten met een eerste reeks in het algemeen vertikaal geplaatste 5 sinusvormige platen met de toppen en dalen in het algemeen in de richting van de stroming van de zwaardere component door het platenpakket, en een tweede reeks in het algemeen horizontaal geplaatste sinusvormige platen, die benedenstrooms van de eerste reeks zijn gemonteerd ten opzichte 10 van de stromingsrichting van de zwaardere component door het platenpakket, waarbij de toppen en dalen van de tweede reeks zich in het algemeen dwars uitstrekt op de stromings-richting van de zwaardere component door het platenpakket, en bij de reeksen platen gemonteerd zijn in een doosvormige 15 ruimte.

4. Inrichting volgens een Van de conclusies 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat de secundaire kamer over het bovenste gedeelte daarvan voorzien is van een stuwwand, zodat de de secundaire kamer binnenstromende vloeistof onder 20 de stuwwand door moet bewegen om de tweede uitlaat te bereiken, waarbij de konstruktie zodanig is, dat kleine achtergebleven hoeveelheden van de lichtere component zich tijdens de verblijfsduur van de vloeistof in de secundaire kamer losmaken en zich in de ruimte voor de stuwwand verza-25 melen.

5. Werkwijze voor het scheiden van de zware en lichte componenten van een suspensie van twee onmengbare vloeistofcomponenten, waarbij de werkwijze omvat het vrijmaken van de lichtere component door de vloeistof volgens een 30 bochtige baan te laten bewegen door scheidingsmiddelen, en het scheiden van die vrijgemaakte lichte component, met het kenmerk, dat binnenstromende vloeistof eerst aan een stromings verdeling en dan tweemaal aan een stromingsrichtingom-kering wordt blootgesteld, voordat deze in de scheidingsmid-35 delen naar binnen beweegt.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de zware component, na het bewegen door de scheidingsmiddelen , gedwongen wordt onder een stuwwandudoor te bewegen cm een uitlaat te bereiken, waarbij de verblijfsduur 790 35 39 b s -10- van de vloeistof voor de stuwwand zodanig is, dat kleine resterende hoeveelheden van.de lichte component zich vrijmaken van de zware component.

7. Werkwijze volgens conclusie 5 of 6, met 5 het kenmerk, dat de scheidingsmiddelen waardoor de vloeistof gedwongen wordt te bewegen een eerste reeks, in het algemeen vertikaal geplaatste sinusvormige platen omvat waarbij de toppen en dalen daarvan zich in het algemeen in de stromingsrichting van de zware component door de scheidings-10 middelen uitstrekken, en een tweede reeks in het algemeen horizontaal geplaatste sinusvormige platen, waarbij de pieken en dalen daarvan zich in het algemeen dwars op de stromingsrichting van de zware component door de scheidingsmiddelen uitstrekken. 790 85 31