NO132489B - - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører en framgangsmåte for kontinuerlig behandling av

en første væske med en annen væske som

ikke er blandbar med samme.

Det er alminnelig praksis å behandle

en væske med en annen væske som ikke

er blandbar med samme ved å dispergere

den ene væske i den annen. De to væsker

separeres deretter så godt som mulig. Be-handlings væsken vil ofte etter separasjonen

fremdeles inneholde en mindre mengde av

den væske som skal behandles i dispergert

form. Hvis denne behandlingsvæske derpå

kasseres tapes den dispergerte væske som

skal behandles. Hvis fullstendig fjernelse

av den behandlede væske fra behandlingsvæsken ønskes har der vært benyttet kostbare separatorer, f. eks. slamseparatorer

(coalescers), men selv ved bruken av dette

utstyr er dispersjonen ofte meget vanske-lig å fjerne. Det er også mulig at den behandlede væske fremdeles inneholder mindre mengder av behandlingsvæsken i dispergert form. For å fjerne den behandlede

væske fra behandlingsvæsken kan væskene

påny føres gjennom en slamseparator.

Under hensyntagen til de ufullkom-menheter sam vanligvis er forbundet med

bruken av slike separatorer for fullstendig

separasjon av de to væsker har der vært

foreslått forskjellige framgangsmåter for å

hindre behandlingsvæsken fra å bli fint

dispergert i den behandlede væske.

En framgangsmåte har f. eks. vært foreslått i engelsk patent nr. 786 430 hvori

behandlingen utføres i det minste i to

trinn. I hvert trinn blandes kullstoffvæs-

ken intimt med behandlingsvæsken for å danne en dispersjon. I det siste trinn er kullvannstoffvæsken som undergår behandling tilstede i en mindre mengde enn den vandige behandlingsvæske, og i det foregående trinn er behandlingsvæsken tilstede i en mindre mengde enn kullvannstoffvæsken som undergår behandling. Etter at blandingen har fått henstå noen tid fåes et klart kullvannstofflag og et grumset vandig lag i det siste trinn. Grumset-heten av det vandige lag forårsakes av spor av kullvannstoffer fra den behandlede væske. Det vandige lag kan føres tilbake for behandling av videre mengder av kullvannstoffer.

Det har også vært foreslått å føre to ikke blandbare væsker, en kullvannstoffolje og en vandig oppløsning av alkalime-tallhydroksyd, oppad gjennom et kontaktskikt av fast, inert materiale med en strøm-hastighet av kullvannstoffoljen i området fra 0,1—3 dm/sek. I denne kjente framgangsmåte, som er beskrevet i engelsk patent nr. 759 560, brukes kontaktskiktet, som har en hydrofil overflate, som et middel for intim blanding av de to væsker for å oppnå en fin dispersjon av kullstoff ol jen i den vandige oppløsning av alkalimetall-hydroksyd. Behandlingsvæsken og kullvannstoffoljen tilføres kontaktskiktet i et volumforhold på mindre enn 1. I den jevne tilstand er volumforholdet i kontaktskiktet mellom behandlingsvæsken og kullvannstoffoljen betydelig større enn det forhold i hvilket de to væsker tilføres kontaktskiktet. Ved utstrømning fra kontaktskiktet danner blandingen to væskelag som er ad-skilt. Kullvannstoffoljelaget vil ikke inneholde noen absorberte spor av den vandige oppløsning av alkalimetalloksyd. Sistnevnte oppløsning som vil inneholde en mindre mengde kullvannstoffolje i en dispergert tilstand føres derpå igjen inn i prosessen. En meget nærliggende framgangsmåte er beskrevet noe mindre detaljert i amerikansk patent nr. 2 176 806. Det skal bemerkes at både ved framgangsmåten ifølge det engelske patent nr. 759 560 og ifølge det amerikanske patent nr. 2 176 806 er den spesifike vekt av behandlingsvæsken høye-re enn av væsken som skal behandles og i begge tilfelle føres de to væsker gjennom kontaktskiktet i en oppadgående retning.

I disse kjente framgangsmåter vil behandlingsvæsken og under tiden også den behandlede væske (konf. U.S. patent nr. 2 176 806) inneholde spor av den annen væske i en fint dispergert form.

Det er nu funnet at de ovennevnte ulemper kan unngåes ved å anvende et kontaktskikt som fortrinnsvis er fuktet med behandlingsvæske, ikke som et middel for å dispergere de to ikke blandbare væsker, men som et middel til å holde tilbake behandlingsvæsken på dets overflate i form av en forholdsvis tynn film så der skaffes en stor kontaktflate for den gjensidige på-virkning mellom behandlingsvæsken og den annen væske. Som i den ovenfor beskrevne kontaktskikt-framgangsmåte føres væsken som skal behandles og behandlingsvæsken gjennom kontaktskiktet i parallell strøm, og volumforholdet av behandlingsvæsken til væsken som skal behandles og som er tilført kontaktskiktet er mindre enn 1.

Oppfinnelsen vedrører således en framgangsmåte for kontinuerlig behandling av en første væske med en annen væske som ikke er blandbar med samme og er karakterisert ved at væskene føres i medstrøm gjennom et kontaktskikt, som består av fast, inert materiale, som fortrinnsvis er fuktet med behandlingsvæske, med et mengdeforhold av behandlingsvæske til den første væske som tilføres kontaktskiktet mindre enn 1 og med strømningsret-ningen regulert ved de relative spesifike vekter av de to væsker slik at de to væsker strømmer nedad gjennom kontaktskiktet når den spesifikke vekt av behandlingsvæsken er størst og strømmer oppad når den spesifikke vekt av behandlingsvæsken er mindre enn av den første væske, og begge væsker forlater kontaktskiktet som kontinuerlige faser.

Framgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan brukes hvis komponentene som er til-

stede i den ene væske, vanligvis i mindre forhold, skal ekstraheres fra samme ved

den annen væske. Ved bruk av framgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan således komponenter gå fra den væske som undergår behandling til behandlingsvæsken, eller fra behandlingsvæsken til den væske som undergår behandling f. eks. kan fenoler der opptrer som forurensninger i spillvann fjernes fra dette ifølge oppfinnelsen ved hjelp av et ekstraksjonsmiddel f. eks. n-butyl-acetat. En slik ekstraksjon kan følges av en kjemisk reaksjon, slik at framgangsmåten ifølge oppfinnelsen også egner seg til bruk for å utføre reaksjoner i et hete-rogent væskemedium. Ifølge oppfinnelsen kan f. eks. organiske basiske nitrogenfor-bindelser fjernes fra kullvannstof f blandin-ger, f. eks. bensin, ved hjelp av svovelsyre fortrinnsvis svovelsyre med et H^SCU — innhold over 65 %. Oppfinnelsen kan også brukes til å fjerne tiofenoler og alkylfenoler fra kullvannstoffblandinger, f. eks. bensin, ved hjelp av en vandig oppløsning av et alkalimetalloksyd. Framgangsmåten iføl-ge oppfinnelsen kan også brukes f. eks. ved polymerisas joner eller kondensasjoner hvori 'behandlingsvæsken har en katalytisk virkning på væsken som skal behandles eller komponentene som er tilstede i denne.

Ved framgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan det indre mengdeforhold av behandlingsvæsken til væsken som skal behandles være større, lik eller mindre enn 1. Uttrykket «indre forhold» angir mengde-forholdene av de to væsker som i den jevne tilstand er tilstede i kontaktskiktet. Dette forhold ligger fortrinnsvis mellom 1,0 og 0,2. I den mest foretrukne utførelse er det indre forhold mellom 0,5 og 0,2 da i dette område bare små mengder av behandlingsvæsken er tilstede i kontaktskiktet og gjør megen plass tilgjengelig for væsken som undergår behandling. Den nød-vendige innstallas jon kan derfor være mindre enn den som kreves hvor kontaktskiktet først og fremst brukes som et middel for en intim blanding av de to væsker for å bevirke en dispersjon av den ene i den annen. Væskene kan føres nedad eller oppad gjennom kontaktskiktet avhengig av de relative spesifikke vekter av de to væsker.

Hvis den spesifikke vekt av behandlingsvæsken er høyere enn av væsken som behandles føres de to væsker nedad gjennom kontaktskiktet. Skulle de to væsker som har dette forhold mellom de spesifikke vekter bli ført oppad gjennom kontaktskiktet ville behandlingsvæsken, som har en høyere spesifikk vekt enn væsken som skal behandles, ha en tendens til å samle seg i det nedre parti av kontaktskiktet og dette befordrer i betydelig grad tendensen til dannelsen av dispersjoner. I virkelighe-ten er dette tilstander som hersker i fram-gangsmåtene ifølge engelsk patent nr. 759 560 og amerikansk patent nr. 2 176 806.

Hvis den spesifikke vekt av behandlingsvæsken er lavere enn av den væske som undergår behandling føres de to væsker oppad gjennom kontaktskiktet. Hvis i dette tilfelle de to væsker skulle bli ført nedad gjennom kontaktskiktet ville behandlingsvæsken, som har lavere spesifikk vekt enn væsken som skal behandles, søke å samle seg i den øvre del av kontaktskiktet. Også i dette tilfelle dannes meget lett en dispersjon.

I framgangsmåten ifølge oppfinnelsen kreves det at de to væsker forlater kontaktskiktet som kontinuerlige faser. For dette øyemed er det viktig at de to væsker strømmer gjennom kontaktskiktet som praktisk talt kontinuerlige faser, og dette er tilveiebragt ved at behandlingsvæsken strømmer i form av et sammenhengende lag (film) over overflaten av kontaktpar-tiklene og væsken som undergår behandling strømimer gjennom mellomrommene mellom partiklene som er overtrukket med behandlingsvæske, idet der ikke eller praktisk talt ikke finnes noen dispersjon av en væske i den annen. Som en følge av at de to væsker er tilstede som to kontinuerlige faser i kontaktskiktet vil de fremdeles vise seg som kontinuerlige faser i det øyeblikk de forlater kontaktskiktet. Det er ik-ke før i dette øyeblikk at der vil dannes dråper (vanligvis av behandlingsvæsken i den behandlede væske) og praktisk talt alle de således dannede dråper fra de kontinuerlige faser som befinner seg ved kontaktskiktets utløp har så store diametre at deres fallhastighet er tydelig høyere enn hastigheten av væskeblandingen umiddel-bart etter den har forlatt kontaktskiktet. Denne forskjell i hastigheter tillater en meget hurtig og praktisk talt fullstendig separasjon av de to væsker alene under virkning av gravitasjonskrefter uten bruk av kostbare separatoranordninger og resulterer i to væsker som ved synlig inspeksjon er helt klare og frie for uklarhet og grums.

Ved framgangsmåten ifølge oppfinnelsen er det et viktig trekk at kontaktmaterialet er foretrukket fuktet med behandlingsvæsken.

Valg av materiale for kontaktskiktet avhenger av beskaffenheten av de to væsker som føres gjennom samme. Da disse væsker ikke er blandbare er den ene mere polar enn den annen. Hvis behandlingsvæsken er mere polar enn væsken som skal behandles brukes et kontaktmateriale som har en hydrofil overflate for å sikre den fortrukkede fuktning. Hvis på den annen side behandlingsvæsken er mindre polar enn væsken som skal behandles, brukes et kontaktmateriale med en hydrofob overflate for å sikre foretrukket fuktning med behandlingsvæsken.

Hvis en behandlingsvæske som er mere polar enn væsken som skal behandles føres gjennom et kontaktskikt som har en hydrofob overflate er omdannelsen etc. funnet å være merkbart mindre enn i det til-svarende tilfelle hvori et kontaktskikt fore-trekkes fuktet med behandlingsvæsken. Dessuten er tendensen til dannelsen av en dispersjon mere fremtredende. De samme ulemper er åpenbare når en behandlingsvæske, som er mindre polar enn væsken som skal behandles, føres gjennom et kontaktskikt som har en hydrofil overflate.

Eksempler på et kontaktmateriale som har hydrofil overflate er keramiske mate-rialer såsom sterchamol, koks som er renset ved ekstraksjon med et organisk opp-løsningsmiddel, pimpestein, glass og ionutvekslende harpikser, f. eks. av polystyren-typen. Polyten, polystyren, teflon og galena (PbS) er eksempler på kontaktmaterialer som har en hydrofob overflate. Da i foreliggende tilfelle bare overflaten er av interesse er det selvfølgelig mulig å 'bruke partikler bestående av en hydrofil kjerne og et hydrofobt overflatelag eller av en hydrofob gjerne og et hydrofilt overflatelag og lignende.

Som angitt ovenfor kan kravet om at de to væsker forlater kontaktskiktet som kontinuerlige faser bare tilfredsstilles hvis de befinner seg som kontinuerlige faser i kontaktskiktet og følgelig må dannelsen av dispersjoner av den ene væske i den annen i kontaktskiktet unngåes.

Enskjønt teoretisk mange variabler kan påvirke dannelsen av en dispersjon er det

funnet at bare et begrenset antall variabler er av praktisk betydning i foreliggende forbindelse, idet virkningen av de andre er ganske liten.

Variablene av noen viktighet i denne forbindelse er viskositetene av de to væsker, den gjensidige overflatespenning (in-terfacial tension) imellom de to væsker, størrelsen og formen av kontaktmaterialet, den lineære hastighet av væsken som skal behandles og mengdeforholdet av de to strømmer som mates til kontaktskiktet.

Generelt kan det angis at en økning av den lineære hastighet av væsken som skal behandles og/eller av viskositeten av væsken som skal behandles vil øke tendensen til å skape en dispersjon, mens en økning av den gjensidige overflatespenning mellom de to væsker og/eller av viskositeten av behandlingsvæsken vil minske denne tendens.

Det kan også angis at ved å minske rundheten og/eller ved å øke overflateu-jevnheten av kontaktmaterialet økes tendensen til å skape en dispersjon, og at dette også er tilfelle når den midlere størrelse av mellomrommene i kontaktskiktet min-skes ved valg av et mere fint oppdelt kontaktmateriale (mindre partikkelstørrelse).

Økning av mengdeforholdet av behandlingsvæske og væsken som skal behandles resulterer tilslutt i at kontaktskiktets mellomrom fylles mere eller mindre fullstendig med behandlingsvæske hvilket resulterer i en blokering av disse mellomrom for væsken som skal behandles. Dette medfører at væsken som skal behandles drives imed så høy hastighet gjennom de gjenværende mellomrom som ennu ikke er fylt med behandlingsvæske at en dispersjon skapes. På den annen side resulterer en maksimal minskning av dette forhold i en ufullsten-dig overtrekning av kontaktmaterialet med behandlingsvæske og følgelig reduksjon i tilgjengelig kontaktflate. Det angitte mengdeforhold kan imidlertid vanligvis varieres innen meget vide grenser uten merkbart å innvirke på utførelsen av foreliggende framgangsmåte.

Av det ovennevnte følger at når de begynnende driftsvariabler er galt valgt slik at der forårsakes dispersjon er det mulig å kople over til dispersjonsfri drift ved å ta en eller flere av de følgende forholds-regler:

a) minske den lineære hastighet av væsken som skal behandles. b) minske viskositeten av den væske som skal behandles (f.eks. ved fortynning). c) øke den innbyrdes overflatespenning mellom de to væsker (f. eks. ved å

sikre fravær av overflateaktive midler.

d) ved økning av viskositeten av den behandlende væske (f. eks. i tilfelle kull-vannstoffoljer behandles med svovelsyre ved bruk av en mere konsentrert svovelsyre). e) ved å øke rundheten av kontaktmaterialet (f. eks. ved å erstatte taggede kon-taktpartikler med kuleformede partikler). f) ved minsking av overflatejevnhe-ter av kontaktmaterialet (f. eks. ved å vel-ge et materiale med en glattere overflate). g) ved økning av den midlere størrelse av mellomrommene av kontaktskiktet ved

å utnytte et mindre fint oppdelt kontaktmateriale.

h) ved minskning av mengdeforholdet av behandlingsvæsken til væsken som skal

behandles (forutsatt at dette forhold ikke blir for litet, hvilket vil redusere den til-gjengelige kontaktflate).

Det følger også at det er mulig å forut-si hvorvidt, f. eks., ombytning av en væske A som skal behandles med en væske B som skal behandles vil øke eller minske tendensen henimot skapelsen av en dispersjon. Hvis således en kerosin behandles med svovelsyre under slike forhold at der ikke er noen dispersjon, vil erstatningen av kerosinen med bensin være helt sikker på grunn av den lavere viskositet, mens en erstatning av kerosinen med gassolje godt kan resultere i dannelsen av en dispersjon som følge av den høyere viskositet. I sistnevnte tilfelle vil det være nødvendig å utligne viskositetvirkningen f. eks. ved å redusere den lineære hastighet. Det kan bemerkes at i det nettopp gitte eksempel er virkningen av den innbyrdes overflatespenning meget liten sammenlignet med virkningen av viskositeten fordi bensin, kerosin og gassolje har tilnærmet samme innbyrdes overflatespenning mot svovelsyre.

Det vil være klart at viskositetene og den Innbyrdes overflatespenning mellom de to væsker vanligvis er fastsatt ved beskaffenheten av væskene og av behandlingen som skal utføres og i praksis kan derfor forholdsreglene b, c og d ikke ofte kom-me til anvendelse, enten i det heletatt ikke eller bare i en for begrenset utstrekning. Forholdsreglene a, e, f, g og h kan imidlertid vanligvis tas, og dette gjelder spesielt for a og g.

Ovenfor har virkningen av de forskjellige variabler på tendensen henimot dannelsen av en dispersjon vært diskutert. Imidlertid foreligger, bortsett fra det krav at de to væsker må forlate kontaktskiktet som kontinuerlige faser, det innlysende krav at under forløpet av foreliggende framgangsmåte må der skje en tilstrekke-lig ekstraksjon og mulig omdannelse eller lignende.

Også her er der mange variabler som kan innvirke på graden av ekstraksjon, omdannelse eller lignende, men igjen er det funnet at bare noen få er av noen vesentlig betydning.

Betraktes først de tilfelle hvori der ba-re inntrer ekstraksjon og ingen kjemisk reaksjon er det funnet at i tillegg til opp-løsningsforholdet (mengdeforholdet av den behandlende væske til den væske som skal behandles) som bestemmer likevektsforde-ling av komponenten eller komponentene som skal ekstraheres over de to væsker, er de mest viktige variabler den totale disponible kontaktflate mellom de to væsker, og i en mindre grad, den lineære hastighet av væsken som undergår behandling.

Ekstraksjonen kan bedres ved å øke den samlede disponible innerside, hvilket kan gjøres ganske enkelt ved å øke høyden av kontaktskiktet og/eller ved å tilveiebringe et mere fint oppdelt kontaktmateriale. Dessuten bedres noen ganger ekstraksjonen ved å senke viskositeten av den ene eller begge væsker (enskjønt i visse tilfelle en slik senkning ikke resulterer i noen for-andring i ekstraksjonen). Virkningen av den lineære hastighet er vanligvis ganske liten, forutsatt at denne hastighet ikke blir for høy.

De samme regler gjelder for de tilfelle hvor ekstraksjonen følges av en eller flere kjemiske reaksjoner, hvis minste hastighet er høy i sammenligning med masse-overføringshastigheten som behersker ekstraksjonen.

Situasjonen blir noe forskjellig i de tilfelle hvor ekstraksjon følges av en eller flere kjemiske reaksjoner og hvor reak-sjonshastigheten ikke er høy når den sammenlignes med masseoverføringshastighe-ten. I denne type av tilfelle er kontakttiden den dominerende variabel, og økning av kontakttiden vil resultere i en bedret omvandling. Kontakttiden kan bedres — idet andre variabler blir konstant — ved å minske hastigheten av væsken som undergår behandling, ved å øke mengden av behandlingsvæske pr. romenhet (hvilket kan gjø-res f. eks. ved å tilveiebringe et kontaktmateriale med mindre partikkelstørrelse) eller ganske enkelt ved å øke høyden av kontaktskiktet.

Det vil forståes at for visse variabler kan en viss variasjon være ganglig derved at den resulterer i en reduksjon av tendensen henimot dannelsen av en dispersjon, men den er skadelig derved at den reduse-rer ekstraksjonen, omvandlingen eller lignende. Det primære kriterium er imidlertid at de to væsker må forlate kontaktskiktet som kontinuerlige faser og dette formål må først oppnåes. Selv om dette skulle kreve visse modifikasjoner av drifts-forholdene som vil svekke ekstraksjonen, omvandlingen eller lignende, må disse modifikasjoner utføres, og dette 'kan meget lettere gjøres ved at enhver utilfredsstil-lende ekstrasksjon, omvandling eller lignende ganske enkelt kan korrigeres bare ved å øke høyden av kontaktskiktet, en for-holdsregel som ikke har noen virkning på dispersj onstendensen.

Sammenlignet med framgangsmåten ifølge engelsk patent nr. 759 560 og amerikansk patent nr. 2 176 806 har foreliggende framgangsmåte, på grunn av det spesifikke strømmønster i kontaktskiktet, fordelene av lavere trykkgradienter, mere jevn kon-takttid og en viss grad av avtrining.

I tillegg til den foregående generelle diskusjon med hensyn til virkningen av de forskjellige variabler er den følgende mere spesifikke opplysning av interesse i foreliggende forbindelse.

For det første kan det angis at av prak-tiske grunner vil overflatehastigheten av væsken som undergår behandling (dvs. den hypotetiske lineære hastighet beregnet av gjennomløpet pr. tidsenhet og av kontaktskiktets samlede tverrsnitt) vanligvis (men ikke nødvendigvis alltid) være under 5 cm/sek. selv om den begrensende verdi ved hvilken dispersjon inntrer vil være høy-ere. Hvis denne begrensende verdi skulle ligge under 5 cm/sek. for et bestemt sy-stem under spesielle forhold må den lineære overflatehastighet selvfølgelig være lavere enn den nevnte begrensende verdi.

Videre kan det angis at det utvendige mengdeforhold av behandlingsvæsken til væsken som skal behandles, som tilføres kontaktskiktet, hvilket forhold alltid er mindre enn 1 i framgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse, i praksis vanligvis vil være mindre enn 0,2 og i mange tilfelle endog betydelig mindre. Dette viser at med bruk av framgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan en stor mengde av væsken som skal behandles bringes effektivt i kontakt med en meget liten mengde av behandlingsvæsken. Mengden av behandlingsvæske kan praktisk talt være lik den mengde som teoretisk kreves for ekstraksjonen av komponenter fra den ene væske ved den annen væske og enhver etterfølgende reaksjon. Hittil har det ikke vært mulig å behandle en væske med så små mengder av en annen væske som ikke er blandbar med samme, uten at den ene av væskene tar plass i den annen i dispergert form.

Det er tilrådelig at hele den disponible overflate av kontaktskiktet er fuktet med behandlingsvæsken. For dette øyemed er det best å fukte kontaktskiktet på forhånd med behandlingsvæsken og å spre denne så jevnt som mulig over hele den disponible overflate av kontaktmaterialet under ope-rasjonen, da hvis bare en del av denne overflate er fuktet er kontaktflaten av de to væsker mindre enn hvis hele overflaten av kontaktskiktet var fuktet med behandlingsvæsken. Hvis mengden av frisk behandlingsvæske som tilføres kontaktskiktet pr. tidsenhet skulle bli for liten til å holde kontaktmaterialet fuktet er det selv-følgelig mulig å føre en del av denne væske tilbake til skiktet.

Det er videre observert at som ved andre faste skiktprosesser er det ønskelig å få en fullstendig jevn fordeling av de to strømmer over kontaktskiktets tverrsnitt, og dette kan realiseres på alminnelig måte, f. eks. ved å anordne spesielle fordelingsanordninger og/eller ganske enkelt ved å øke høyden av kontaktskiktet idet det ek-stra kontaktmateriale tjener til å fordele matningsstrømmene jevnt over tverrsnit-tet av resten av kontaktskiktet. Som en følge av bruken av fordelingsanordninger kan der inntre en viss ekstraksjon, omvandling eller lignende før væskene går inn i kontaktskiktet. I foreliggende prosess må der imidlertid inntre i det minste en vesentlig grad av ekstraksjon, omvandling eller lignende i selve kontaktskiktet.

Kontaktskiktet er gjort av partikler av inert materiale, dvs. materialet må ikke reagere i noen vesentlig grad med væskene som skal passere gjennom dette, med komponentene som er tilstede i samme eller med noen av reaksjonsproduktene som dannes ved kontakt av de to væsker. Materialet kan imidlertid vise en katalytisk virkning på en eller flere av reaksjonene som kan foregå i væskefåsene. Kontaktma-terialets partikler kan ha forskjellige for-mer. Kuler (perler) er vanligvis foretrukket men sylindriske partikler, Raschig rin-ger, Berllegemer og lignende kan også brukes. Fiber- og filamentmateriale er meget mindre egnet og kan enndog være ubruke-lig.

Partikkelstørrelsen av kontaktmateriale vil vanligvis ligge i området fra 0,1 til 30 mm.

Det er ønskelig at kontaktflatene for væskene skal være så stor som mulig og av den grunn at den midlere størrelse av materialet skal være så liten som mulig. Hvis imidlertid væskene som skal bringes i kontakt inneholder faste forurensninger eller hvis faste produkter dannes under pas-seringen gjennom kontaktskiktet vil det ikke alltid være mulig å hindre dem i å tilstoppe kontaktskiktet som er bygget opp av meget fine partikler. Et kontaktmateriale som har en partikkelstørrelse fra 0,5 til 10 mm benyttes fortrinnsvis, og partik-kelstørrelser i området fra 0,5 til 6 mm er spesielt foretrukket.

Kontaktskiktet kan bestå av partikler

med tilnærmet lik størrelse eller av partikler med forskjellig størrelse. Det kan imidlertid også bestå av lag av hvilke hvert er dannet av partikler med tilnærmet samme størrelse, men hvori partiklene avviker i størrelse fra lag til lag. Andre arrange-menter er mulige.

Kontaktskiktet vil som regel være un-derstøttet på egnede bæreanordninger, f. eks. en perforert plate eller en grovmasket metalltrådduk og kan også være dekket av en egnet dekkanordning. I foreliggende be-skrivelse og patentpåstander innbefatter uttrykket «kontaktskikt» både kontaktmaterialet og en bære- og/eller dekkanordning.

Framgangsmåten ifølge oppfinnelsen skal nu illustreres under henvisning til vedføvede skjematiske tegning, som gjen-gir et apparat der kan brukes for å utføre framgangsmåten. På denne tegning føres væsken som skal behandles (f. eks. bensin) inn i reaksjonsbeholderen 1 gjennom en ledning 2 som leverer den i den øvre del av beholderen. Under avleveringsåp-ningen er der anordnet en sirkulær plate 2. Væsken strømmer nedad gjennom reaksjonsbeholderen, går gjennom det av partikler bestående kontaktskikt 4, som er understøttet på gitteret 5, og gjennom bunnfellingssonen 6, og forlater beholderen gjennom ledningen 7. Behandlingsvæsken

(f. eks. vandig NaOH oppløsning) går inn i reaksjonsbeholderen 1 gjennom ledningen 8, som ender i fordelingshodet 9 utstyrt med et antall utløpsledninger 10, som tjener til å fordele de utstrømmende behand-lings væskedråper 11 på en fullkommen ensartet måte over den øvre overflate av kontaktskiktet. Behandlingsvæskedråpene 12 som dannes ved utløpet av kontaktskiktet har noe større diameter. Som en følge derav er deres fallhastighet meget høyere enn hastigheten av væsken som er blitt behandlet og dette bringer dråpene til å samle seg i behandlingsvæskelaget 13 iste-det for å tømmes ut sammen med den behandlede væske gjennom ledningen 7. Behandlingsvæsken forlater reaksjonsbeholderen gjennom ledningen 14.

Det på tegningen viste apparat kan brukes i de tilfelle hvor den spesifikke vekt av behandlingsvæsken er høyere enn av væsken som skal behandles. 'Hvis det om-vendte skulle være tilfelle må apparatet endres på riktig måte for å muliggjøre dets bruk for oppstrømmende drift.

Oppfinnelsen skal videre illustreres med henvisning til et antall eksempler.

Eksempel 1 :

Det er kjent å behandle petroleumoljefraksjoner med en vandig kaustisk oppløs-ning for fjernelse av sure bestanddeler.

Foreliggende eksempel gir resultatene av et antall eksperimenter hvori forskjellige petroleumoljefraksjoner og vandige NaOH-oppløsninger ble ført i parallell strøm nedad gjennom et kontaktskikt bestående av glasspartikler (glasset er fortrinnsvis fuktet med den kaustiske oppløs-ning) i et apparat av den type som er illustrert skjematisk på tegningen.

Alle de nevnte eksperimenter i foreliggende eksempel ble utført med et sylin-drisk kontaktskikt med et tverrsnitt på 1 cm<2> og en høyde på 7 cm. Bunnfellingssonen under kontaktskiktet hadde et volum på 5 cm:!.

Den etterfølgende tabell angir drifts-forholdene og også resultatene av kon-taktvirkningen i uttrykk for utseende av de to væsker som forlater apparatet og for medrivning av kaustik oppløsning i kullvannstof f olj ef asen.

For å lette sammenligningene er de i eksperiment 17 erholdte data gjentatt tre ganger i tabellen.

Eksperimenter nr. 17—20 viser klart at tendensen henimot dannelsen av en dispersjon øker hvis overflatehastigheten av væsken som skal behandles økes, og at overflatehastigheten ved disse spesielle omsten-digheter må være omkring 0,07 cm/sek. eller lavere for å sikre at de to væsker forlater kontaktskiktet som kontinuerlige faser.

Eksperimentene nr. 21—24 viser at ved økning av viskositeten av væsken som skal behandles økes tendensen henimot skapelsen av en dispersjon. Ved disse spesielle om-stendigheter må viskositeten være omkring

1,2 sentistoke eller mindre for å sikre drift som er fri for grumsethet.

Eksperimentene nr. 25 og 26 bekrefter at en økning av viskositeten av behandlingsvæsken har en fordelaktig innvirk-ning derved at tendens henimot skapelsen av en dispersjon reduseres sterkt.

Eksperimentene nr. 27 og 17 viser virkningen av formen og rundheten av kontaktmaterialet og viser fordelene med glasskuler i forhold til knuste glasspartikler av samme skiktstørrelse.

Endelig viser eksperimentene nr. 28 og 17 at økning av partikkelstørrelsen reduse-rer tendensen henimot skapelsen av en dispersjon.

Fra tabellen er det klart at eksperimentene nr. 17, 24, 26 ble utført i overensstemmelse med framgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse, mens de øvrige eksperimenter tilfredsstillet ikke fordringene for framgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse.

Eksempel 2: trasjon ført nedad gjennom en vertikal Det er kjent å behandle kerosin med kolonne med et tverrsnitt på 1 cm<2> pakket en vandig kaustisk oppløsning for å fjerne i en lengde av 7 cm med glasskuler med en visse uforønskede komponenter som er til- diameter på tilnærmet 0,4 mm. Den kau-stede i samme i mindre mengder dvs. tio- stiske dossering ble holdt konstant ved fenoler og alkylfenoler. Ifølge oppfinnelsen 39 ml/t med det resultat at kontaktskiktet kan disse stoffer fjernes ved å føre kerosi- ble riktig fuktet. Strømhastigheten av ke-nen og den vandige kaustiske oppløsning rosinen ble variert for å bestemme den gjennom et kontaktskikt som har en hy- maksimale verdi av denne under hvilken drofil over flate. Således ble i foreliggende kerosinen forlater kontaktskiktet i en klar eksperimenter kerosin sammen med en tilstand. Resultatene er summert opp i den vandig KOH-oppløsning av 20 % konsen- følgende tabell.

Ovennevnte viser at med KOH-oppløsnings-dosering på 39 ml/t må overflatehastigheten av kerosinen ikke overstige 0,25 cm/

sek. ved bruk av de spesielle glasskuler som

kontaktmateriale.

Eksempel 3:

Kerosin og en vandig KOH-oppløsning av 20 % konsentrasjon ble igjen ført nedad gjennom kontaktskiktet av glasskuler eller -perler i en kolonne lik den som ble brukt i eksempel 2. Overflatehastigheten av kerosinen ble nu holdt konstant ved 0,25 cm/sek., men forholdet av kerosin til KOH-oppløsning ble variert for å bestemme ved hvilket forhold væsken, som skal behandles, forlater kontaktskiktet når den bare just er klar. Resultatene av eksperimentene er summert opp i den følgende tabell. Det ovennevnte viser at med en overflatehastighet av kerosinen på 0,25 cm/sek. og med bruk av de spesielle glasskuler eller -perler som kontaktmateriale, må forholdet av kerosin til KOH-oppløsning ikke være mindre enn 18 da ellers kerosinet som forlater kontaktskiktet vil bli grumset eller u-klar.

Eksempel 4:

Det er kjent å behandle bensin med en vandig kaustisk oppløsning for å fjerne visse uforønskede stoffer som er tilstede helt klare. Bensinen hadde et alkylfenol-i samme i mindre mengder dvs. tiofenoler innhold på 0,08 g/l og et tiofenolinnhold og alkylfenoler. Ifølge oppfinnelsen kan på 0,1 g/l. Dette er ekvivalent til en fjernel-disse stoffer fjernes ved å fore bensinen og se av alkylfenoler på 76 % av det opprin-den vandige kaustiske oppløsning gjennom nelige innhold og en fjernelse av tiofenoler et kontaktskikt som har en hydrofil over- på 78 % av det opprinnelige innhold,

flate.

En vertikal kolonne med et tverrsnitt Eksempels:

på 1 cm<2> ble pakket i lengde på 7 cm med

glasskuler med en diameter på tilnærmet I en rekke eksperimenter ble en kata-0,4 mm. Bensin som har et alkylfenolinn- lytisk krakket bensin, som inneholder tio-hold på 0,34 g/l og et tiofenolinnhold på fenoler i en mengde svarende til 270 vekt-0,78 g/l ble matet kontinuerlig inn i den deler svovel pr. 10'<1> vektdeler bensin og al-øvre ende av kolonnen med en hastighet kylfenoler i en menge svarende til 500 de-på 700 ml/t. En 6N vandig natriumhydro- ler pr. 10" vektdeler bensin, behandlet iføl-oksydoppløsning ble også matet kontinuer- ge foreliggende oppfinnelse med en vandig lig inn i den øvre ende av kolonnen med kaustisk oppløsning. Den friske kaustiske en hastighet på 1,5 ml/t. De to væsker som oppløsning inneholdt 300 g NaOH pr. liter, ikke er blandbare strømmer nedad gjen- En del av den utstrømmende kaustiske nom kontaktskiktet av glasskuler. Dette oppløsning ble ført igjennom påny. Kon-skikt er på forhånd fuktet av den vandige taktskiktet besto av glasskuler eller -perler, kaustiske oppløsning da det har en hydro- Tabellen nedenfor resymerer forskjel-fil overflate. lige driftsforhold som resultatene oppnådd Begge væsker som forlater skiktet var i den forskjellige eksperimenter.

Disse data viser virkningen av varia-sjonene i visse driftsforhold ved omvandlingen (fjernelse av tiofenoler og alkylfenoler). I alle eksperimenter var begge

væsker som forlot kontaktskiktet klare.

Eksempel 6:

I en videre rekke av eksperimenter ble

igjen en katalytisk kracked bensin av en

litt forskjellig sammensetning behandlet

med vandig kaustisk oppløsning. Bensinen inneholdt tiofenoler i en mengde sva-

rende til 200 vektdeler svovel pr. 10° vektdeler bensin og alkylfenoler i en mengde svarende til 400 vektdeler pr. 10° vektdeler bensin. Den friske kaustiske oppløsning inneholdt 300 g NaOH pr. liter, en del av den avløpende kaustiske oppløsning ble ført tilbake. Kontaktskiktet besto av glasskuler eller -perler og hadde i alle eksperimenter en diameter på 1 mm.

De forskjellige driftsforhold og oppnådde resultater er gitt i nedenstående tabell.

Denne tabell viser virkningen av va- Sammenlignende eksempel ( innført ba-riasjoner i gjennomføringen på omvandlin- re for henvisning søy emed).

gen. Nedenstående tabell gir noen data for en alminnelig to trinns blandebunnfellings-I alle tilfelle ble væskene som forlot operasjon for behandling av bensin med kontaktskiktet igjen helt klare. vandige kaustiske oppløsninger.

Når disse data sammenlignes f. eks. dig kaustisk oppløsning ifølge foreliggende med de som er gitt i eksempel 6 er det framgangsmåte. Kontaktskiktet besto av klart at framgangsmåten ifølge oppfinnel- glasskuler med 1 mm diameter og hadde sen er meget fordelaktigere, som vist ved en diameter på 15 mm, en høyde på 130 mm det meget lavere utstyrsvolum i forhold og et volum på 23,8 cm<3>,

til gjennomføringen, ingen medrivning, , . , , ,.. mindre kaustikk-forbruk og bedret fjernel- Tilførselen inneholdt tiofenoler : en se av alkylfenol mengde svarende til 212 vektdeler svovel pr. 10" vektdeler lys olje, såvel som alkyl-Eksempel 7 • fenoler og andre syrebestanddeler i en mengde svarende til en syreverdi på 270 I et videre eksperiment ble en kata- mS KOH pr. kg.

lytisk cracket lys olje behandlet med van- Behandlingsvæsken var en vandig kau-

stisk oppløsning, inneholdende 200 g NaOH pr. liter.

Gjennomføringen av den lyse olje var 1 l/t, overflatehastigheten 0,16 cm/sek. Do-seringen av frisk kaustisk oppløsning beløp seg til 4,4 ml/t, mens en mengde brukt kaustisk oppløsning på 5,8 volumprosent beregnet etter gjennomføringen av olje ble ført gjennom påny.

Fjernelsen av tiofenol beløp seg til 84 % og fjernelsen av alkylfenoler og andre syrebestanddeler til 78 %.

De to væsker forlot kontaktskiktet i en perfekt klar tilstand.

Eksempel 8:

Det er kjent å behandle bensin med svovelsyre for å fjerne mindre mengder av uforønskede basiske nitrogen bestanddeler som er tilstede i samme. Ved hjelp av denne behandling overføres de basiske nitrogenbestanddeler fra bensinfasen til svovelsyrefasen. I svovelsyrefasen omdannes de basiske nitrogenbestanddeler til de tilsvaren-de sulfater. Ifølge oppfinnelsen kan behandlingen av bensin med svovelsyre utfø-res ved å føre bensinen og svovelsyren gjennom et kontaktskikt som har en hydrofil overflate.

En vertikal kolonne med et tverrsnitt på 1 cm<2> ble fylt i en lengde på 7 cm med glassperler eller -kuler med en diameter på 2,1 mm. Bensinen med et kokeområde på 40° C til 200° C og et innhold av en basisk nitrogenbestanddel på 2,3 m eq/1 ble kontinuerlig tilført den øvre ende av kolonnen med en hastighet på 3500 ml/t etter at glasskulene hadde blitt fuktet med teknisk svovelsyre av 75,3 % konsentrasjon. Svovelsyre av 75 % konsentrasjon ble også kontinuerlig tilført den øvre ende av kolonnen med en hastighet på 3,6 ml/t. De ikke blandbare væsker strømmer nedad gjennom kontaktskiktet som består av glasskulene. Dette skikt er fortrinnsvis fuktet med svovelsyre da det har en hydrofil overflate.

Klar syrefri bensin ble ført ut av kolonnen under kontaktskiktet med en hastighet på 3500 ml/t. Innholdet av basisk nitrogenbestanddel i den utstrømmende bensin var 0,9 m eq pr. liter, hvilket svarer til en fjernelse av basiske nitrogenbestanddeler på 61 % av det opprinnelige innhold av samme. Svovelsyren som inneholder basiske nitrogenbestanddeler i form av sulfater ble tømt ut som en mørkfarvet væske fri for dispergert bensin.

Sammenlignende eksempel ( innført bare for henvisning søy emed).

Resultatene av den ovenfor beskrevne behandling ble meget mere tilfredsstillen-de når glasskulene ble erstattet med polytenkorn. Disse korn som i likhet med glasskulene hadde en diameter på 2,1 mm ble ikke fuktet med svovelsyren men med bensinen. Bensinen som forlot kontaktskiktet ble funnet å inneholde en fint dispergert nitrogenbasesulfatoppløsning, slik at bensinen måtte føres gjennom en slamseparator/(coalescer) for å fjerne denne. Mengden av basiske nitrogenbestanddeler som var fjernet fra bensinen ble også betydelig mindre enn ved bruk av glasskuler. Bensin med et nitrogeninnhold på 1,65 m eq./l ble ført ut av kolonnen under kontaktskiktet av polytenkorn, hvilket svarer til en fjernelse av bare 28 % av mengden av basiske nitrogenbestanddeler som opp-rinnelig var tilstede i bensinen som skulle behandles.

Eksempel 9:

I en videre rekke av eksperimenter med lignende tilførselsmateriale og den samme behandlingsoppløsning ble virkningen av endringen av visse driftforhold undersøkt. Tabellen nedenfor angir de hovedsakelige reaksjonsforhold og de oppnådde resultater. Denne tabell gjentar også dataene for de eksperimenter som er nevnte i eksempel 8 og det etterfølgende sammenlignings-eksempel (eksperimentene nr. 111 og 112).

I alle eksperimenter (unntatt nr. 112) forlot de to væsker kontaktskiktet i en perfekt klar tilstand.

Eksempel 10: I alle ovenfor beskrevne eksperimenter var den spesifikke vekt av behandlingsvæsken høyere enn av væsken som skulle behandles og følgelig ble de to væsker — i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse — ført i nedadgående retning gjennom kontaktskiktet.

I foreliggende eksempel som vedrører fjernelse av fenol ved ekstraksjon fra spillvann ved hjelp av n-butyl acetat er situasjonen omvendt, fordi her er den spesifikke vekt av behandlingsvæsken (n-butyl acetat) lavere enn væsken som skal behandles (spillvann). Dette tilkjennegir at de to væsker — i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse — ble ført oppad gjennom kontaktskiktet.

En videre forskjell ligger i at behandlingsvæsken var mindre polar enn væsken som skal behandles hvilket medførte nød-vendigheten av bruken av et hydrofobt kontaktmateriale for å sikre fortrinnsvis fuktning av behandlingsvæsken.

For å fjerne fenolet ble de to væsker ført kontinuerlig oppad gjennom en kolonne med et tverrsnitt på 1 cm<2> som i en høyde på 50 cm ble fylt med polyten (poly-etylen) partikler som har en partikkelstør-relse i området fra 1 til 2 mm. Spillvannet ble matet til kolonnen med en hastighet på 512 ml/t. Tilførselsmaterialet inneholdt 87 g fenol pr. liter.

n-butyl acetatet ble matet til kolonnen med en hastighet på 51,2 ml/t.

Klart vann med et fenolinnhold på 18,3 g/l ble ført ut fra kolonnens øvre ende og dette svarer til en fenolfjernelse på 79 %. n-butyl acetatet som forlot kolonnen var helt fritt for grumsethet.

Claims (16)

1. Fremgangsmåte for kontinuerlig behandling av en første væske med en annen væske (behandlingsvæske) som ikke er blandbar med samme, karakterisert ved at væskene etter at de er ført sammen føres i medstrøm gjennom et kontaktskikt bestående av fast, inert materiale, som fortrinnsvis er fuktet med behandlingsvæsken, på en slik måte at de begge befinner seg som kontinuerlige faser i kontaktskiktet, med et mengdeforhold av behandlingsvæsken til den første væske som tilføres kontaktskiktet mindre enn 1 og med regulering av strømningsretningen ved de relative spesifikke vekter av de to væsker slik at de to væsker strømmer nedad gjennom kontaktskiktet når den spesifikke vekt av behandlingsvæsken er den største og strømmer oppad når den spesifikke vekt av behandlingsvæsken er mindre enn av den første

væske og slik at begge væsker forlater kontaktskiktet som kontinuerlige faser.

2. Framgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved at behandlingsvæsken er n-butyl-acetat og væsken som skal behandles spillvann.

3. Framgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved at behandlingsvæsken omfatter svovelsyre og væsken som skal behandles er en kullvannstoffblanding, f. eks. bensin.

4. Framgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved at behandlingsvæsken er en vandig oppløsning av et alkalimetall-hydroxyd, og væsken som <1> skal behandles en kullvannstoffblanding, f. eks. bensin.

5. Framgangsmåte Ifølge en av de foregående påstander, karakterisert ved at i det indre av kontaktskiktet er mengdeforholdet av behandlingsvæske til væsken som skal behandles mellom 1 og 0,2.

6. Framgangsmåte ifølge en av på-standene 1, 3, 4 og/eller 5, karakterisert ved at kontaktskiktet består av et kera-misk materiale, renset koks, pimpestein, glass eller en ionutvekslende harpiks.

7. Framgangsmåte ifølge en av på-standene 1, 2 og/eller 5, karakterisert ved at kontaktskiktet består av et plastisk materiale som f. eks. polyten,' polystyren, po-lyfluoroetylen eller av galena (PbS).

8. Framgangsmåte ifølge en av de foregående påstander, karakterisert ved at den lineære overflatehastighet av væsken som undergår behandling er under 5 cm/ sek.

9. Framgangsmåte ifølge en av de foregående påstander, karakterisert ved at mengdeforholdet av behandlingsvæske til den første væske tilført kontaktskiktet er mindre enn 0,2.

10. Framgangsmåte ifølge en av de foregående påstander, karakterisert ved at den hele overflate av kontaktskiktet er fuktet av behandlingsvæsken.

11. Framgangsmåte ifølge en av de foregående påstander, karakterisert ved at kontaktskiktet fuktes med behandlingsvæske før væskene som skal behandles fø-res gjennom kontaktskiktet.

12. Framgangsmåte ifølge en av de foregående påstander, karakterisert ved at en del av den avgående behandlingsvæske føres tilbake i prosessen.

13. Framgangsmåte ifølge en av de foregående påstander, karakterisert ved at kontaktskiktet består av kuler (perler).

14. Framgangsmåte ifølge en av de foregående påstander, karakterisert ved at partikkelstørrelsen av kontaktmaterialet ligger i området fra 0,5 til 10 mm.

15. Framgangsmåte ifølge en av de foregående påstander, karakterisert ved at kontaktskiktet består av partikler av tilnærmet lik størrelse.

16. Framgangsmåte ifølge en av på-standene 1-—14, karakterisert ved at kontaktskiktet består av lag av hvilke hvert er dannet av partikler med tilnærmet lik størrelse, men hvor partiklene differer i størrelse fra lag til lag.