NO131567B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte og apparat for separering ved sentrifngering.

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for rensning av væsker og et apparat for å utføre fremgangsmåten.

Der finnes i industrien et økende be-hov for separering av ikke sammenblandbare væsker som emulgeres. Dette er sær-lig tilfelle ved separering av forskjellige typer oljer, f. eks. animalske oljer, vege-tabilske oljer, mineraloljer, syntetiske oljer m.m., fra en vannfase. Det hender ofte at blandinger av olje og vann blir dårlig emulgert på grunn av nærværet av forskjellige typer av emulgeringsmidler. For å separere disse to ikke sammenblandbare faser og å erholde et olj efritt vann og en tørr olje bruker man vanligvis en sentri-fugalseparator. Når blandingen av olje og vann også inneholder tette faste stoffer bruker man vanligvis en sentrifuge av selvrensende type.

Blandingen av- vann og olj e som skal separeres kan ha en hvilken som helst opp-rinnelse, og kan forekomme på naturlig måte, f. eks. når det gjelder rå petroleumolje eller hvilken som helst olje som opptar fuktighet under lagringen eller under behandlingen uten overlagt tilsetning av vann, eller også kan blandingen resultere fra overlagt tilsetning av vann til oljen, f. eks. når man vasker med vann en vege-tabilsk olje eller talg eller petroleumolje. En annen kilde er blandingen av olje, vann og forskjellige faste forurensninger kjent i petroleumindustrien under betegnelsen «oljesøl».

Virkningen av sentrifugalkraften på

brudd og sammenflyting av emulsjoner er meget stor. Dette betyr at desto større sentrifugalkraft virker på emulsjonen, desto større blir sammenflytingsgraden eller sammentrykkingsgraden av det emulgerte materiale. Dette er ønsket, da det emulgerte materiale må flyte sammen før de to faser kan helt klart atskilles fra hverandre.

I en sentrifugeskål bestemmes den relative dybde av olj ef asen og vannfasen i

skålen av en mekanisk demningsinnstil-ling og av den relative vekt av de to faser.

Under sentrifugedriften innstilles vanligvis demningsstørrelsen mekanisk, før maskinen settes i drift. En endring av denne mekaniske innstilling kan vanligvis ikke utføres uten å stoppe og påny innstille sentrifugen. De relative tettheter av oljen og vann er vanligvis avhengige av temperaturen med hvilken de mates i sentrifugen. Når således blandingen av olje og vann innføres ved 93° C blir tettheten av vannet og tettheten av oljen fastsatt. Forholdet mellom de to tettheter, som igjen bestemmer de relative dybder av oljen og vannet i sentrifugeskålen ved en bestemt mekanisk innstilling av demningen, danner således en fast størrelse.

For en tilfredsstillende separering av en emulsjonsholdig olje og en vannstrøm, er det meget viktig at beliggenheten av emulsjonslaget, som vanligvis eksisterer ved grenseflaten mellom olje og vannfasen,

befinner seg i området for den høyeste sentrifugalkraft i skålen. En forskyvning av

denne grenseflate i en så liten utstrekning som en brøkdel av en sentimeter i sentrifugeskålen, vil vesentlig påvirke resulta-tene. En forskyvning av denne grensesone radielt utover, vil i de fleste tilfelle frem-bringe en tørrere olje, og kan eventuelt bevirke at det fjernede vann inneholder litt olje. En forskyvning av grensesonen radielt innover, vil ofte gi en olje med større fuktighetsinnhold, men en mere oljefri vannfase. En anbringelse av grensesonen i en stilling langt ut i skålen vil på grunn av den høyere sentrifugalkraft som er forårsaket av de større radier bevirke en større bruddgrad av emulsjonen med følgende bedre separering.

Selvom beliggenheten av den emulgerte overflate kan innstilles ved mekanisk forandring av demningens størrelse, er dette ofte forbundet med hyppige endringer av demninger i skålen, hvilke krever at sentrifugen stanses og avmonteres. En-dringene i tettheten og sammensetningen av matningsvæsken kan ikke kompenseres under driften av sentrifugen. Også endringer i temperaturen av den innførte væske, som i nesten alle tilfelle endrer tetthets-forholdet mellom de to faser og derved beliggenheten av det emulgerte sjikt i skålen, kan ikke korrigeres under driften av sentrifugen. Stansing av sentrifugen, de-montering og rensing tar ofte meget lang tid, ofte fire timer eller mere.

Det er derfor ønskelig at man kan regulere den nøyaktige beliggenhet av det emulgerte sjikt i skålen og grenseflaten mellom olje- og vannfasen, uten at man behøver å stanse maskinen.

Foreliggende oppfinnelse tillater å innstille den relative dybde av de to faser og beliggenheten av det emulgerte sjikt i skålen, mens sentrifugen er i drift.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen går ut på kontinuerlig separering av en væske som mates inn i en sentrifuge, hvor innmatningsvæsken består av en lett komponent og en tyngre komponent, hvor den tyngre komponent består av en væske og/ eller faste stoffer som er blandet med, men ikke oppløst i den lette komponent og hvor det nær sentrifugens periferi tilføres en hjelpevæske som har større tetthet enn den lette komponent og er blandbar med den tyngre komponent, hvorved det danner seg en grenseflate mellom den lette komponent på den ene side og den tyngre komponent samt hjelpevæske på den annen side, og hvorved den lette komponent ledes radielt innover fra grenseflaten og den tyngre komponent ledes radielt utover fra grenseflaten og føres ut sammen med hjelpevæsken ved sentrifugens periferi, og fremgangsmåten karakteriseres ved at grenseflatens radielle stilling ved endringer i innmatningsvæskens sammensetning holdes konstant ved at hjelpevæskens egenvekt reguleres, og at tilførselsinnløpet for hjelpevæsken anordnes i en på rotoren valgt stilling som radielt sett ligger utenfor utløpet for den lette komponent.

Andre trekk ved oppfinnelsen vil frem-gå av den følgende beskrivelse i forbindelse med vedlagte tegninger, hvor: Fig. 1 er et vertikalsnitt av en sentrifugeskål. Fig. 2 er et fragmentarisk forstørret vertikalsnitt av en modifisert vanninnløps-og overløpskonstruksjon av demningen. Fig. 3 er et forstørret fragmentarisk grunnriss av en del av vanninnløps og overløpskonstruksjonen av demningen iføl-ge fig. 2, og

fig. 4 er et arbeidsskjema.

Da en kjennskap til konstruksjonen av en sentrifuge som fordelaktig kan anvendes ved foreliggende oppfinnelse vil lette forståelsen av oppfinnelsen vil man først beskrive en slik sentrifuge.

Den på fig. 1 viste sentrifugeskål er av skivetypen og er forsynt med et antall periferiske dyser som tillater en uavbrudt utstrømning gjenom dysene. 10 betegner en skål med en indre periferi 11 og 12. Skålen 10 kan være forsynt med et ytre forsterkningsbånd 21 av et sterkere materiale enn det av hvilket består skålen 10. Et flertall av i innbyrdes avstand på omkretsen anordnede dyser 30 står i forbindelse med området W innenfor skålen 10 er anbrakt ved den indre periferi av skålen 10 i området for dens maksimale indre diameter. Dysene 30 er fortrinnsvis slik anbrakt at de tillater en tangentiell ut-strømning i en retning som er motsatt rotasjonsretningen av skålen 10. Utstrøm-ningen fra dysene samles opp på en passende oppsamlingsinnretning eller inn-hegning, som ikke er vist.

Skålen 10 er forsynt med en del 4 som har en boring for opptagelse av et driv-skaft 15 som strekker seg fra en passende ikke vist mekanisme. Skålen 10 er forsynt med en topp 13 som holdes på plass ved hjelp av en koplingsring 19. En paknings-ring 9 forsegler toppen 13 til skålen 10 og hindrer utstrømning av væske.

En stabel av oppdelingsplater 14 med kjeglestumpform er anordnet innenfor skålen 10 på det sentrale rør 18 i skålen som ved sin nedre ende er forsynt med en rand eller utspringende del 18a passende festet i skålen 10. Det sentrale rør 18 er forsynt med flertall av redielle vinger 20, og platene i platestabelen 14 er forsynt med innhakk som passer i vingene 20. En av vingene 20 er forsynt med en utspringende finne 20a som passer i et tilsva-rende innhakk i hver plate i platestabelen 14 for å gi platene den ønskede retning.

Matningsgodset, f. eks. fuktighetshol-dig olje eller en blanding av olje og vann som inneholder eller ikke inneholder faste stoffer, innføres i skålen 10 gjennom en stasjonær ledning 5 som er forbundet med en matningsdyse 6 som strekker seg nedover inn i skålens sentrale rør 18. Mat-ningsdysen 6 holdes på plass ved hjelp av en flens 6' utført i ett med de stasjonære lokk 16. Et flertall av vinger 7 er anordnet innenfor det sentrale rør 18 for å akselerere matningsgodset når dette kommer inn i skålen. Et flertall av ytterligere radielt anordnete vinger 8 er anbrakt innenfor randen 18a for å akselerere ytterligere matningsgodset og bevege det i retning av den ytre periferi av stabelen 14 av oppdelingsplater. Matningsgodset strøm-mer derpå oppover rundt om den ytre periferi av platestabelen 14 og innover mot rotasjonsaksen mellom platene i platestabelen 14, og i den tid' blir væske og/eller faste stoffer som ikke blander seg med oljen separert fra oljen og strømmer etter separering utover fra rotasjonsaksen. Den innoverstrømmende olje trenger inn i de sentrale rom 17 mellom vingene 20, og strømmer deretter oppover og ut av skålen over ringsdemningen 35. En stor del av det fra oljen ved sentrifugalkraft separerte materiale beveger seg radielt utover fra platene, passerer gjennom grenseflaten mellom oljesjiktet og sjiktet av hjelpevæsken, vist ved den stip-lede linje «e», trenger inn i sjiktet av hjelpevæsken som opptar rommet W, og eventuelt fjernes fra skålen 10 gjennom dysene 30 sammen med hjelpevæsken.

På den annen side virker emulsjonen, inntil den er spaltet av sentrifugalkraften, som om den var en fase med mellomtetthet, og samler seg opp ved grenseflaten mellom oljesjiktet og sjiktet av hjelpevæsken. Da graden og hastigheten med hvilken emulsjonen spaltes i sine bestanddeler er avhengig av størrelsen av den anvendte sentrifugalkraft, er det klart hvor viktig det er å kunne regulere sentrifugalkraften under driften ved regulering av den radielle beliggenhet av grenseflaten.

En ringdemning 50 er anordnet ved bunnen av skålen 10, og er festet dertil ved hjelp av bolter 52. Ringdemningen 50 har en indre sirkulær åpning 45, hvis radius, eller med andre ord den radielle avstand fra rotasjonsaksen, er betegnet med «b». Til den øvre overflate av ringdemningen 50 er festet et flertall av radielt anordnete vinger 53, som tar opp og akselle-rerer hjelpevæsken, f. eks. vann, som inn-føres i skålen gjennom åpningen 45 ved hjelp av en matningsdyse 41. Matnings-dysen 41 er forbundet med en innførings-ledning 40 for uavbrudt matning av hjelpevæsken til dysen 41. Et lokk 48 er anbrakt ved ledningen 40 og den tilstøtende mekanisme, og overskudd av hjelpevæsken flyter over dette lokk til en ikke vist passende beholder.

Et flertall av på omkretsen i innbyrdes avstand anbrakte boringer 46 er anordnet i skålen 10, idet hver boring er forbundet med et rør 47 som rager inn i det indre av skålen og slutter i nærheten av en tilkoplet dyse 30. Boringer 46 og rør 47 tjener til å lede den oppover gjennom dysen 41 og utover ved hjelp av vinger 53 utstrøm-mende hjelpevæske til dysene 30. Det av dysene 30 utstrømmende fluidum kan ledes til en passende beholder, i hvilken, om ønsket, man kan la avsette seg eventuelt slam og faste stoffer, og hjelpevæsken og eventuelt den således atskilte olje kan om ønsket resirkuleres gjennom skålen over ledningen 40. På den annen side kan eventuelt ennå tilstedeværende olje skummes av fra hjelpevæsken før hjelpevæsken resirkuleres gjennom skålen over ledningen 40. Det vil selvsagt forstås at hjelpevæsken kan erholdes fra hvilken som helst ønsket kilde og at man ikke behøver å resirkulere den, selv om en resirkulering er forbundet med økonomiske fordeler.

Skålen 10 vil oppta hjelpevæsken fra dysen 41 med en hastighetsgrad som ikke er større enn utstrømningshastigheten av hjelpevæsken gjennom dysene 30. Skålen 10 vil ikke motta ved åpningen 45 av ringdemningen 50 et eventuelt overskudd av hjelpevæsken som kommer fra dysen 41, og dette overskudd av hjelpevæske strøm-mer nedover over den ytre overflate av lokket 48. Der opprettholdes således et konstant radielt nivå av hjelpevæsken. Teoretisk talt, er den maksimale strømnings-hastighet med hvilken skålen 10 vil oppta hjelpevæsken fra dysen 41 lik den totale utsrømningshastighet gjennom dysene 30 minus hastigheten med hvilken ikke olje-aktige materialer, vann innbefattet, separeres fra oljen i skålen, da de sistnevnte materialer også strømmer ut fra skålen 10 gjennom dysene 30. Det er vanlig å forsyne hver utstrømningsdyse med en uskiftbar bøssing, idet utstrømningskanalen befinner seg innenfor bøssingen. Ved å anordne bøssinger som er forsynt med utstrøm-ningskanaler med en rekke av forskjellige diametre, mellom hvilke det er mulig å velge, er det mulig å variere etter ønske utstrømningshastigheten gjennom dysene innenfor et vidt område.

En annen type av en nedre ringdem-ningsstruktur er vist på fig. 2 og 3, hvor ringdemningen 65 er festet til bunnen av skålen 10 ved hjelp av bolter 66. En opp-samlingsring 60 er festet mellom ringdemning 65 og skålen 10, og pakningsringer 67 og 67a bevirker en tetting mellom demningen 65, ringen 60 og skålen 10. Oppsamlingsringen 60 er forsynt med et flertall av åpninger 61 med et flertall av radielt anordnede vinger 64 som er festet dertil mellom åpningene 61.

Vann innført gjennom dysen 70 passerer ved denne modifikasj on rundt den indre kant 60' av oppsamlingsringen 60 og tas opp av vinger 64 og ledes til boringer 46, idet vingene 64 funksjonerer på samme måte som vinger 53 i fig. 1. Vann som ikke opptas av skålen flyter nedover gjennom åpningene 61 og over ringdemningen 65 og ut gjennom kanalen 75. Ringdemningen 65 er utskiftbar på samme måte som ringdemningen 50 i fig. 1, og med samme formål som beskrevet i forbindelse med ringdemningen 50. Man kan også bruke en hvilken som helst annen passende struktur.

Den radielle beliggenhet av den periferiske grenseflate «e» mellom oljesjiktet og hjelpevæskesjiktet i skålen er avhengig (1) av de relative tettheter av oljesjiktet og hjelpevæskesjiktet, og (2) av de radielle beliggenheter av de indre kanter av ringdemninger 35 og 50 i forhold til hverandre. Da i henhold til oppfinnelsen sistnevnte forhold kan bestemmes etter ønske før skålen settes i drift, vil man i det følgende angi hva man skal ta hensyn til under valget av dette forhold.

Den indre kant av ringdemningen 35 har en radiell avstand «a»» fra rotasjonsaksen, idet sistnevnte er betegnet med «c», og denne avstand er vanligvis fastlagt på en slik måte at man opprettholder et olje-sjikt innenfor de indre kanter av platene i platestabelen 14 som er tilstrekkelig for å tilate en ubegrenset oppoverstrømning til demningen 35 av oljen fra alle plater, de nederste plater innbefattet. Den indre kant av ringdemningen 50 har en radiell avstand «b» fra rotasjonsaksen, og denne avstand kan varieres i forholdsvis stor grad ved hjelp av utskiftbare ringdemninger som er forsynt med åpninger 45 med forskjellige diametre. Det samme gjelder ringdemningen 65 i fig. 2 og 3.

Når man således skal velge den opprinnelige radielle beliggenhet av den periferiske grenseflate «e» fra rotasjonsaksen, betrakter man vanligvis den radielle avstand «a» som fastlagt og den radielle avstand «b» som variabel. Med uttrykket

«opprinnelig beliggenhet» menes den beliggenhet som den periferiske grenseflate

«e»» ville ha hvis de relative tettheter av

oljesjiktet og hjelpevæskesjiktet hadde vært konstant.

Det vil forstås at radien «a» av ringdemningen 35 kan innstilles sammen med

radien «b» av ringdemningen 50 slik at den

periferiske grenseflate «e» kommer til å

ligge i ønsket opprinnelig radiell avstand

fra rotasjonsaksen, fordi ringdemningen 35 kan gjøres utskiftbar på samme måte

som ringdemningen 50. Det vil også forstås at det er mulig, avhengig av utførelsen og konstruksjonen av skålen 10, å oppnå den ønskede beliggenhet av den periferiske grenseflate «e» ved bare å velge en ringdemning 35 med passende radius «a».

Når man så antar at den radielle beliggenhet av den indre kant av ringdemningen 35 er fastlagt, som f. eks. angitt ovenfor, velges en ringdemning 50 med en slik radius «b»» at den periferiske grenseflate «e» antar en valgt opprinnelig radiell stilling, som ofte, men ikke nødvendigvis, ligger utenfor den ytre periferi av platestabelen 14, men radielt innover fra ut-strømningsender av rørene 47, fordi den bestemmende faktor i separeringen utgjø-res av den endelige radielle stilling av «e»-linjen innstilt om nødvendig i henhold til oppfinnelsen og utgjøres ikke av linjens opprinnelige radielle beliggenhet, definert som angitt ovenfor.

Når alle andre faktorer forblir kon-stante, kan man selvsagt oppnå en passende opprinnelig beliggenhet av «e»-lin-jen ved bare å prøve forskjellige ringdemninger med forskjellige indre radier inntil man får den ønskede opprinnelige beliggenhet av «e»-linjen, i hvilket tilfelle man som rettesnor kan bruke en sammen-ligning av de separeringsresultater som oppnås ved foreliggende oppfinnelse. En dyktig sentrifuge-ingeniør vil på den annen side begrense seg til enkle beregninger, et eksempel på hvilke angis i det føl-gende : La oss anta at en resterende brensels-olje skal sentrifugeres ved 91° C ved hvilken temperatur den har en spesifikk vekt av f. eks. 0,936, og at disponibelt vann ved samme temperatur har en spesifikk vekt av f. eks. 0,965. La oss også anta at platestabelen i sentrifugeskålen har en ytre diameter på 28 cm, hvorved dens ytre radius fra rotasjonsaksen er 14 cm. La oss også anta at man opprinnelig velger en 15 cm-radius for beliggenheten av «e»-linjen. Sistnevnte radius vil bli betegnet med r(1. La oss også anta at den indre diameter av platestabelen er 10,8 cm, hvorved dens indre radius er 5,4 cm. For å til-late en fri strømning av den klarnete olje oppover innenfor de indre kanter av platene, la oss anta at man velger en ringdemning 35 som er 1,27 cm mindre i sin indre diameter enn den indre diameter av platene, hvilket gjør radien «a» til 4,7 cm.

Den indre radius «b» av ringdemningen 50 får man nå ved hjelp av formelen:

Ved å sette i denne formel tall, får vi:

og ved å løse ligningen for «b», får vi:

b = 5,1 cm.

Hvis man hadde opprinnelig valgt en 17,8 cm-radius for beliggenheten av «e»-linjen, ville man få følgende resultat:

og ved å løse ligningen for «b», får vi:

b = 5,22 cm.

Av ovennevnte beregninger kan man se at hvis alle andre faktorer forblir kon-stante, vil den periferiske grenseflate «e» bevege seg radielt utover med økningen i differansen mellom dimensjonene «a» og «b» (dvs. når «b» minus «a» øker), og omvendt.

I disse beregninger antar man at hj el-pevæsken har den samme temperatur som oljen, fordi under disse omstendigheter er temperaturen av den i skålen innførte hjelpevæske og temperaturen av hjelpevæsken i skålen, etter at den er blandet med det fra oljen separerte vann, den samme, hvilket tillater å forenkle bereg-ningene.

Fagfolk vil selvfølgelig forstå at da den. opprinnelige radielle beliggenhet av «e»-linjen for praktiske formål er en teoretisk beliggenhet ved utførelsen av oppfinnelsen, kan man ved disse beregninger for tettheten av hjelpevæsken i skålen anta at den har en forskjellig temperatur enn oljen. Da også denne opprinnelige radielle beliggenhet er en teoretisk beJiggenhet be-høver den ikke å falle innenfor de indre grenser av skålen, men kan faktisk ligge utenfor skålen. Årsaken for dette er al «es>-linjen ved oppfinnelsen beveger seg radielt innover med økningen av tettheten av hjelpevæsken i skålen, og omvendt, og at beliggenheten av «e»-linjen derfor bestemmes ved å regulere tettheten av hjelpevæsken.

Et viktig trekk ved oppfinnelsen er at den radielle beliggenhet av «e»-linjen under driften er meget følsom mot endrin-gene i tettheten av hjelpevæsken i skålen, som dette lett kan sees ved å sette andre tall i formelen for den spesifikke vekt av vannet, mens tettheten av den gjennom skålen strømmende olje er forholdsvis lite følsom mot temperaturendringene av hjelpevæsken i skålen, selv om sistnevnte skulle ha en helt forskjellig temperatur enn oljen. Årsaken for dette er ikke helt klar, men der antas at det skyldes den kjennsgjer-ning at den store oljemengde som strøm-mer gjennom skålen ikke kommer i be-røring med hjelpevæsken på grenseflaten, og at berøringstiden for den del som kommer i berøring er så liten, på grunn av den uavbrudte strømning av olje at dette ikke vesentlig endrer dens temperatur.

Man kan benytte seg av forskjellige midler for å endre tettheten av hjelpevæsken i skålen, f. eks. endre temperaturen av væsken og/eller bruke et tilsetningsmiddel som er oppløselig i hjelpevæsken. Når f. eks. hjelpevæsken består av vann, kan dens tetthet økes ved å oppløse i væsken et salt med større tetthet, f. eks. et natriumsalt, slik som natriumsulfat eller et magnesiumsalt slik som magnesiumsul-fat. For å minske tettheten av hjelpevæsken, når den består av vann, kan man til-sette en vannoppløselig væske med lavere

tetthet enn vann, f. eks. en alkohol som

metyl-, etyl-, propyl-, butyl- og amylalko-hol samt deres isomere. Selv om oljene er

til en viss grad oppløselige i alkoholer, blir

denne oppløselighet sterkt nedsatt ved nær-vær av vann, og tatt i betraktning den meget korte tid av begrenset kontakt mellom oljen og hjelpevæsken, er den mengde av olje som oppløses i hjelpevæsken meget liten. I hvert tilfelle er denne oppløse-lighet meget begrenset, og ved å bruke på-ny hjelpevæsken som strømmer ut av skålen og ved å resirkulere den til skålen, hindrer man oljetap på grunn av oppløs-ning av olje i hjelpevæsken.

Ved utførelsen av oppfinnelsen, beveges «e»-linjen radielt innover ved å øke tettheten av hjelpevæsken og den beveges radielt utover ved å minske tettheten av hjelpevæsken. Når man holder tettheten av hjelpevæsken konstant, forblir den radielle stilling av «e»-linjen fastlagt i den valgte stilling.

Når man bruker en platestabel som mates ved dens ytre kanter, som den på tegningene viste stabel, anbringer man vanligvis grenseflaten mellom oljen og hjelpevæsken minst i en kort avstand radielt utover fra platestabelen for å bevirke en uhemmet strømning av væske oppover rundt om periferien av platestabelen, slik at væsken kan fritt trenge inn i mellomrom mellom alle plater. Den radielle stilling av grenseflaten bør på den annen side ikke overlappe endene av rør 47, da oljen i et slikt tilfelle ville strømme ut av skålen bakover gjennom rørene 47 og boringene 46 og over ringdemningen 50, istedenfor å strømme, som ønsket, over ringdemningen 35, da dimensjonen «b» er større enn dimensjonen «a». Et slikt resultat kalles for «forsegslingstap».

For å rette på forseglingstapet øker man tettheten av hjelpevæsken slik at grenseflaten mellom oljen og hjelpevæsken beveger seg radielt innover, og for å øke sentrifugalkraften som virker på emulsjonen som samler seg opp ved grenseflaten, nedsetter man tettheten av hjelpevæsken slik at grenseflaten beveger seg radielt utover, men ikke i en slik grad at dette resulterer i forseglingstap. Den nøy-aktige stilling av grenseflaten eller «e»-linjen holdes således under positiv kontroll av operatøren av sentrifugen ved å regulere tettheten av hjelpevæsken i skålen.

Oppfinnelsen kan brukes for en stor rekke av separeringer hvor stillingen av grenseflaten eller «e»-linjen er en faktor som innvirker på effektiviteten av separeringen, deriblant for prosesser i hvilke skjer en separering. I det følgende beskri-ves eksempelvis en slik prosess som viser hvordan oppfinnelsen kan anvendes for å vaske olje, og/eller for å separere vann fra oljen.

På fig. 4 betegner 80 en oljekilde, hvis temperatur reguleres under strømningen av oljen gjennom varmeutveksleren 81. Oljen strømmer deretter gjennom ledningen 82 til blanderen 83. Et av emulgerings-middel eller en emulsjonsbryter, f. eks. et materiale som er kjent under varemerket Tretolite tilsettes oljen fra en kilde 84 gjennom ledningen 85 mens oljen strøm-mer gjennom ledningen 82. Et behandlingsmiddel, f. eks. vann, tilsettes fra en kilde

86 oljen i blanderen 83, idet temperaturen

av behandlingsmidlet reguleres mens mid-let strømmer gjennom varmeutveksleren 87. Blandingen av olje, av-emulgeringsmid-del og vann strømmer fra blanderen 83 til sentrifugen 88 som er forsynt med en skål av den i fig. 1—3 viste type. Den fraskilte olje forlater sentrifugen 88 gjennom en tut 91 og samles opp i beholderen 92. Den periferiske utstrømning fra sentrifugeskålen forlater sentrifugen 88 gjennom ledningen 93 og samles opp i avsettinsgbe-holderen 94.

Den i beholderen 92 oppsamlede olje blir, som vist, igjen sentrifugert for å fjer-ne resterende behandlingsmiddel. For å oppnå dette, forlater oljen beholderen 92 gjennom ledningen 95 og innføres i sentrifugen 96 som er forsynt med en skål av samme type som sentrifugen 88. Den i sentrifugen 96 fraskilte olje strømmer gjennom tuten 9 i beholderen 98, fra hvilken den ledes til et hvilket som helst ikke vist sted. Den periferiske utstrømning fra skålen i sentrifugen 96 strømmer gjennom ledningen 101 i en avsettingsbeholder 94.

I avsettingsbeholderen 94 setter seg av alle faste stoffer, f. eks. slam, ved bunnen og eventuell olje som ble ført sammen med behandlingsmidlet flyter opp til toppen, idet nivået av væsken i beholderen 94 reguleres f. eks. ved hjelp av en med 102 betegnet grenledning.

Beholderen 94 er forsynt med en over-løpsplate 103, som fører til et kammer 104, idet høyden av platen 103 er valgt slik at all olje som flyter på toppen av behandlingsmidlet i beholderen 94 kan skummes av og samles opp i kammeret 104, fra hvilket den ledes til et hvilket som helst passende sted, f. eks. tilbake til den opprinnelige oljekilde, dvs. til kilden 80.

Behandlingsmidlet som samles opp i avsettingsbeholderen 94 brukes fortrinnsvis som hjelpevæske ved driften av sentrifuger 88 og 96. Behandlingsmidlet fra beholderen 94 strømmer, som vist, gjennom ledningen 105, ledningen 106, ventilen 107, varmeutveksleren 108 og ledningene 111 og 112 til innføringsdyser for hjelpevæsken i sentrifugene 88 og henholdsvis 96, idet eventuelt overskudd av hjelpevæske som ikke opptas av sentrifugene løper nedover og oppsamles på hvilken som helst passende og ikke vist måte.

Stillingen av «e»-linjen i skålene av de respektive sentrifuger 88 og 96 innstilles ved å regulere temperaturen av hjelpevæsken, f. eks. vann, innført i skålene, idet tethetsendringen av hjelpevæsken på grunn av temperaturendringen er helt tilstrekkelig for formålet, når man en gang for skålene har valgt passende øvre og nedre ringdemninger, som beskrevet ovenfor. Temperaturen av hjelpevæsken reguleres ved hjelp av varmeutveksleren 108.

Det er overraskende funnet at selv om temperaturforskjellen mellom oljen og hjelpevæsken som innføres i skålen er forholdsvis stor, f. eks. 38° C eller 65° C, har temperaturen av hjelpevæsken meget liten innvirkning på temperaturen av oljen. Årsaken for dette er ikke helt klar, men det skyldes antagelig, iallfall til en viss grad, den kjensgjerning at hjelpevæsken befinner seg i skålen i form av et sjikt som ikke blander seg i større grad sammen med oljen mens denne strømmer gjennom skålen. Da olj estrømningen er uavbrudt, er dessuten den tid i hvilken en del av oljen kan forbli i berøring med hjelpevæsken, meget kort.

Temperaturen av vaskevæsken fraskilt fra oljen i sentrifugen er selvfølgelig den samme som temperaturen av oljen, og da den separerte vaskevæske er oppløselig i hjelpevæsken, forandrer seg temperaturen av hjelpevæsken i skålen på grunn av denne sammenblanding. Dette er ikke i praksis en ulempe, for det første fordi man vanligvis tilsetter vaskevæske i blanderen 83 i et jevnt forhold til oljen, hvilket resulterer i en ensartet temperaturforandring av hjelpevæsken i skålen, og for det an-net fordi man fortrinnsvis bruker meget mere hjelpevæske enn vaskevæske, f. eks. 5—15 deler hjelpevæske på en del av vaskevæske, hvilket vesentlig minsker effek-ten av temperaturforskjellen. Innføring av hjelpevæske med forholdsvis stor hastig-het i skålen gjør det også mulig å an-vende større utstrømningsdyser med resulterende minsket fare for tilstop-ping. I andre kilder av olje og vann-blandinger, er forholdet mellom vann og olje vanligvis mere eller mindre konstant, i den forstand at variasjonene er ikke hurtige og kan kompenseres ved innstilling av tettheten av hjelpevæsken under driften.

Mens en minskning av tettheten av oljen eller en økning av tettheten av hjelpevæsken under sentrifugeringen bevirker at «e»-linjen beveger seg radielt innover, forårsaker en økning av tettheten av oljen eller en minskning av tettheten av hjelpevæsken at «e»-linjen beveger seg radielt utover. For å oppveie virkningen på «e»-linjen av en minskning i tettheten av oljen under sentrifugeringen minsker man også tettheten av hjelpevæsken, f. eks. ved

å øke dens temperatur. Og da en økning i tettheten av oljen bevirker at «e»-linjen beveger seg radielt utover, kan denne effekt oppveies ved å øke tettheten av hjelpevæsken, f. eks. ved å senke dens temperatur.

Den omtrentlige og den optimale beliggenhet av «e»-linjen kan lett bestemmes av fagfolk ved å bruke de erholdte resultater som kriterium. Hvis man bringer «e»-linjen for langt radielt innover i området av platene, resulterer dette i en merkbar minskning av klaringseffektivite-ten av oljen, mens hvis man bringer «e»-linjen for langt radielt utover, slik at den overlapper utløpene av rør 47, resulterer dette i forseglingstap. Beliggenheten av «e»-linjen holdes mellom disse to ytterlig-heter for å oppnå de ønskede resultater. Hvis man skulle møte en av disse to eks-treme betingelser kan man rette på situa-sjonen ved passende å endre tettheten av hjelpevæsken.

Som angitt ovenfor kan man variere tettheten av hjelpevæsken av andre midler eller i kombinasjon med temperaturfor-andringen.

Regulering av tettheten av hjelpevæsken ved å bruke et tilsetningsmiddel vises også i fig. 4, hvor ved å lukke ventilen 107 bringes hjelpevæsken til å strømme gjennom ledningen 113, ventilen 114, blanderen 115 og ledningen 116, tilbake til ledningen 106 og deretter gjennom varmeutveksleren 108. Tilsetningsmidlet tilsettes fra en kilde 117 i regulert mengde til hjelpevæsken, og forholdet reguleres ved hjelp av passende midler, f. eks . ved hjelp av ventilen 118. Da overskudd av hjelpevæske kontinuerlig fjernes ved 102, idet denne mengde kontinuerlig erstattes med fraskilt behandlingsmiddel, er strømningen av tilsetningsmidlet fra kilden 117 i blanderen 115 kontinuerlig og i ønsket forhold, slik at man får den ønskede tetthet for hjelpevæsken. Selv om ventilen 107 normalt er lukket når ventilen 114 er åpen, for å bevirke at hele hjelpevæsken passerer gjennom blanderen 115 og at den blir godt sam-menblandet, kan man om ønsket, oppdele denne strømning mellom ventilene 107 og 114. Temperaturen av den resulterende oppløsning er regulert i varmeutveksleren 108.

Tettheten av hjelpevæsken kan således reguleres ved å regulere dens temperatur, idet mengden av tilsetningsmidlet holdes konstant, eller ved å regulere mengden av tilsetningsmidlet, idet temperaturen holdes konstant, eller på begge måter, hvorved man får et meget vidt område for tett-hetsreguleringen.

Hvis formålet med behandlingen av olje er bare å separere den, eller å klarne

den uten vasking, kan man sløyfe elemen-

ter 83—87, eller for det tilfelle at man bru-

ker det samme utstyr, kan man sette ut

av drift elementene 84—87. I sistnevnte til-

felle er det også mulig å skaffe en omfø-ringsledning rundt blanderen 83, hvis dette ønskes.

Selv om man har vist og beskrevet

bruk av to sentrifuger i serie, kan man,

om ønsket, anordne sentrifugene parallelt eller man kan sløyfe en sentrifuge, eller man kan bruke ytterligere sentrifuger i serie og/eller parallelt, avhengig av de ønskede resultater, som dette lett vil for-

stås av fagfolk.

Det vil forstås at fordi den anvendte separeringsmekanisme har en fysikalsk ka-

rakter, kan oppfinnelsen anvendes til rens-

ning av en hvilken som helst væske, uan-

sett dens karakter, kilde eller sammenset-

ning, idet oljen er bare angitt som eksem-

pel, og uansett av arten og mengden av det materiale som skal separeres fra væs-

ken, og at også hjelpevæsken kan ha en hvilken som helst karakter, kilde eller sammensetning, forutsatt at den er uoppløse-

lig eller forholdsvis uoppløselig i først-

nevnte væske og er forholdsvis kjemisk inert, eller iallfall fortrinnsvis inert i for-

hold til væsken under separeringsbetingel-

sene. Enn videre kan materialet, og med dette menes også dets blandinger, som skal separeres under rensningen av en væske,

være flytende eller fast eller en kombina-

sjon av disse to tilstander, forutsatt at nevnte materiale enten er oppløselig i hjelpevæsken, eller hvis det er ikke opp-

løselig eller i den utstrekning i hvilken det ikke er oppløselig, må det ha en like stor eller større tetthet enn hjelpevæske, slik at de uoppløste stoffer som skal separeres samler seg opp ved den indre periferi av skålen og fjernes derved fra sentrifuge-

skålen sammen med hjelpevæsken. Sist-

nevnte gjelder i første rekke faste stoffer,

men gjelder også, som det vil klart forstås,

væsker som ikke er oppløselige i hjelpevæsken.

For enkelthets skyld forstås med ut-

trykket «istand til å sedimentere i den andre væske» brukt i påstandene, en opp-løselighetstilstand av materialet i nevnte væske likegyldig om det har en høyere eller lavere tetthet, og ikke oppløselighet i væs-

ken, likegyldig om materialet har en like stor eller høyere tetthet enn nevnte væske.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte for kontinuerlig separering av en væske som mates inn i en sentrifuge, hvor innmatningsvæsken består av en lett komponent og en tyngre komponent, hvor den tyngre komponent består av en væske og/eller faste stoffer som er blandet med, men ikke opløst i den lette komponent og hvor det nær sentifugens periferi tilføres en hjelpevæske som har større tetthet enn den lette komponent og er blandbar med den tyngre komponent, hvorved det danner seg en grenseflate mellom den lette komponent på den ene side og den tyngre komponent samt hjelpe-

væske på den annen side, og hvorved den lette komponent ledes radielt innover fra grenseflaten og den tyngre komponent ledes radielt utover fra grenseflaten og fø-res ut sammen med hjelpevæsken ved sentrifugens periferi, karakterisert ved at grenseflatens radielle stilling ved endringer i innmatningsvæskens sammensetning holdes konstant ved at hjelpevæskens egenvekt reguleres, og at tilførselsinnløpet for hjelpevæsken anordnes i en på rotoren valgt stilling som radielt sett ligger utenfor utløpet for den lette komponent.

2. Fremgangsmåte som angitt i påstand 1, karakterisert ved at egenvekten av hjelpevæsken reguleres ved,regulering av dens temperatur.

3. Fremgangsmåte som angitt i påstand 1 eller 2, karakterisert ved at egenvekten av hjelpevæsken reguleres ved en endring i sammensetningen, f. eks. ved tilsetning av et oppløsningsmiddel med forskjellig egenvekt.

4. Fremgangsmåte som angitt i hvilken som helst av foregående påstander, karakterisert ved at væsken som ledes ut ved sentrifugens periferi på i og for seg kjent måte anvendes som hjelpevæske.

5. Sentrifuge til utførelse av fremgangsmåten i henhold til påstand 1—4, av typen med et separeringskammer med en roterbar skål samt anordninger for å inn-mate blandingen som skal separeres i separeringskammeret, karakterisert ved at det er anordnet en ringformet demning (35) ved toppen av skålen (10) for å lede ut den lette komponent fra skålen, og et flertall med innbyrdes avstand langs omkretsen anordnete kanaler (46, 47) som fører fra en annen ringdemning (50) ved bunnen av skålen til det ytre området av separeringskammeret, hvilken annen ringdemning (50) har en større indre radius enn den første ringdemning (35), og at det er anordnet innretninger (40) for å mate en hjelpevæske til skålen (10) over den andre ringdemningen (50) ved den indre kanten av den andre ringdemningen, samt anordninger (30) for å lede ut den tyngre komponent og hjelpevæske fra skålen, hvilke anordninger (30) befinner seg radielt utenfor den andre ringdemning (50).

6. Sentrifuge som angitt i påstand 5, karakterisert ved at det i separeringskammeret på kjent måte er anbrakt en stabel av kj eglestumpformete plater, samt at skålen er forsynt med en sentrisk innmatningskanal for innføring av blandingen i separeringskammeret, hvilken innmatningskanal leder til den ytre periferien av platestabelen nær de nederste platene.