DE2321749A1 - Verfahren zum spalten von emulsionen und anlage zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zum spalten von emulsionen und anlage zur durchfuehrung des verfahrens

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DE2321749A1 DE19732321749 DE2321749A DE2321749A1 DE 2321749 A1 DE2321749 A1 DE 2321749A1 DE 19732321749 DE19732321749 DE 19732321749 DE 2321749 A DE2321749 A DE 2321749A DE 2321749 A1 DE2321749 A1 DE 2321749A1
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G33/00Dewatering or demulsification of hydrocarbon oils

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Colloid Chemistry (AREA)
  • Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)

Description

  • Verfahren zum Spalten von Emulsionen und Anlage zur Durchführung des Verfahrens In der Metallindustrie werden zum Kühlen und Schmieren der Werkzeuge und Werkstücke bei der spanlosen und spangebenden Bearbeitung sowie als Korrosions schutzmittel Öl-in-Wasser-Emulsionen verwendet. Auch in anderen Industriezweigen fallen als Abfall vielerlei Ölemulsionen an. Alle diese Flüssigkeiten dürfen, wenn sie verbraucht sind, nur dann als Abwasser in die Kanalisation oder in den Vorfluter abgelassen werden, wenn vorher das darin enthaltene Öl bis auf Spuren entfernt worden ist.
  • Zahlreiche Verfahren, physikalische, chemische und auch kombiniert physikalisch-chemische, sind bekannt geworden, mit denen die geforderte Entölung der Emulsionen durchgeführt werden kann.
  • Ein häufig benutztes Trennverfahren beruht auf der Verwendung von hydrophoben Ads orbtionsmitteln.
  • Die meisten Emulsionen können damit ohne größeren apparativen Aufwand ausreichend entölt werden.
  • Die Adsorbtionsmittel werden in die Emulsion eingerührt, was mitunter etwas schwierig ist. In einer Reaktionszeit von nur einigen Minuten wird das Öl adsorbiert und kann dann zusammen mit dem Adsorbtionsmittel aus dem Wasser abfiltriert werden. Da die hierfür geeigneten Adsorbtionsmittel sehr teuer sind, verbietet sich die Anwendung dieses Trennverfahrens wegen zu hoher Kosten, wenn größere Emulsionsmengen mit einem hohen 4 Ölgehalt aufbereitet werden müssen. Außerdem können sehr beständige Emulsionen mit diesem Verfahren nur unvollständig entölt werden.
  • Bekannt ist auch das Aus flocken des Öles mit Metallsalzen, beispielsweise Aluminiumsulfat, Magnesiumchlorid u. a.
  • Das Verfahren gelangt in mehreren Varianten zur Anwendung.
  • Dabei fallen je nach den zum einwandfreien Spalten erforderlichen Salzmengen größere Mengen Metallhydroxyde - an die das Öl adsorbtiv gebunden ist - als Schlamm aus. Durch Sedimentation kann der Schlamm mit einem Wassergehalt von über 95 % von dem klaren Spaltwasser abgetrennt werden. Die Beseitigung dieses Schlammes ist meist mit erheblichen Kosten verbunden.
  • Es wäre deswegen zweckmäßig, den Wassergehalt des Schlammes und damit auch die Schlammenge durch filtern einzuengen.
  • Die Filtrierbarkeit solchen mit viel Öl belasteten Schlammes ist aber meistens sehr schlecht.
  • Zum Stand der Technik gehören auch chemische Spaltverfahren, bei denen die Emulsion, durch Zugabe von Säuren und Erhitzen auf nahezu 1000 C, gebrochen wird. Das Öl kann danach in Trennsäulen oder Separatoren von dem Spaltwasser abgetrennt werden. Da das bei diesem Verfahren anfallende Altöl meist stark sauer ist, kann es bei der späteren Verarbeitung Korrosionsschäden verursachen.
  • Außerdem muß nach der Ausscheidung des Öles das Wasser neutralisiert und im allgemeinen zum Klären auch noch filtriert werden.
  • Alle chemischen Spaltverfahren haben den Nachteil, daß bei wechselnden Emulsionstypen von Fall zu Fall Vorversuche gemacht werden müssen, um sicherzustellen, daß die richtigen Chemikalien in der erforderlichen Menge zudosiert werden. Außerdem darf nicht übersehen werden, daß das Abwasser zusätzlich mit Chemikalien belastet wird.
  • Es sind auch Verfahren entwickelt worden, bei denen die Spaltung durch Verdampfen der Emulsionen erreicht wird, ohne daß dabei Chemikalien verwendet werden.
  • Dazu sind umfangreiche Verdampfungsanlagen erforderlich, die mit sehr hohen Energiekosten arbeiten. Das ~Aufarbeiten von Emulsionen durch Verdampfen ist deswegen sehr kostspielig.
  • Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, das Spalten von Öl-in-Wasser-Emulsionen mit einem geringeren I(ostenaufwand und ohne Verwendung von Chemikalien durchzuführen. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die zur Bildung einer beständigen Emulsion aus Öl und Wasser erforderlichen Emulgatoren bei höheren Temperaturen unwirksam werden. Das neue Verfahren sieht deshalb vor, daß die zu spaltende Emulsion auf eine oberhalb 1000 C liegende, die Zerstörung der darin enthaltenen Emulgatoren bewirkende Temperatur gebracht wird, wobei das Verdampfen des Wassers durch Anwendung eines der Temperatur angepaßten Druckes verhindert wird, und daß anschließend die gebrochene Emulsion abgekühlt und getrennt wird.
  • Besonders vorteilhaft ist die Spaltung der Emulsion in kontinuierlichem Betrieb, indem die zu spaltende Emulsion zunächst in einem druckfesten Wärmeaustauscher im Gegenstrom mit bereits gebrochener, also heißer, abzukühlender Emulsion aufgeheizt und anschließend durch einen Spitzenerhitzer weiter auf die zur Zerstörung der in ihr enthaltenen Emulgatoren erforderliche Temperatur erhitzt wird. Bei Anwendung des kontinuierlich arbeitenden Verfahrens braucht jeweils nur so viel Wärme in dem durch Fremdenergie beheizten Spitzenerhitzer zugeführt werden, daß sich ein ausreichendes Temperaturgefälle zwischen der dem Wärmeaustauscher zum Spalten zugeführten Emulsion und den ablaufenden Bestandteilen der gebrochenen Emulsion einstellt und die Wärmeverluste des Systems ersetzt werden. Es hat sich gezeigt, daß zur Zerstörung der Emulgatoren im allgemeinen eine Erhitzung auf etwa 2500 C bei einem Druck von etwa 4 MPa. ausreicht.
  • Bei leicht spaltbaren Emulsionen kann aber auch schon eine tiefere Temperatur ausreichen, ebenso wie bei extrem schwer spaltbaren Emulsionen unter Umständen noch höhere Temperaturen erforderlich sein können. Es ist ein wesentliches Merkmal des Verfahrens, daß der Druck mindestens so hoch ist, daß keine Verdampfung des Wassers eintritt.
  • Es kann aber auch chargenweise gearbeitet werden, wenn nur kleine Emulsionsmengen zu spalten sind. Dann erfolgt die Erhitzung bis auf die erforderliche Reaktionstemperatur in einem beheizten Hochdruckbehälter, in dem auch die Abkühlung nach der Reaktion bis unter 1000 C eventuell unter Zuhilfenahme von Kühlwasser erfolgt. Die weitere Abkühlung bis auf die zum Ablassen des gereinigten Wassers in die Kanalisation erforderliche Temperatur kann außerhalb des Druckbehälters eventuell in einem Wärmetauscher unter Vorwärmung der nächsten Charge erfolgen. Der chargenweise Betrieb ist naturgemäß mit einem erheblich höheren Energieaufwand verbunden, als die kontinuierliche Arbeitsweise, der aber immer noch geringer ist als beim Spalten durch Verdampfung.
  • In den Zeichnungen sind zwei Anlagen zur kontinuierlichen Spaltung von Öl-in-Wasser-Emulsionen dargestellt.
  • Gemäß Fig. 1 wird die zum Spalten anfallende Emulsion in einem Behälter 1 gesammelt und mittels einer Pumpe 2 in einen Gegenstrom-Wärmeaustauscher 3 gefördert, in dem die Erhitzung unter Druck auf beispielsweise 2300 C erfolgt. Von dort gelangt die aufgeheizte Emulsion zu einem Spitzenerhitzer 4, in dem sie mittels Fremdenergie auf die erforderliche Reaktionstemperatur von beispielsweise 2500 C erhitzt wird. Mit dieser Temperatur fließt die nunmehr gebrochene Emulsion wieder durch den Wärmeaustauscher 3 zurück, wobei sie unter Abkühlung auf beispielsweise 300 C als Heizmedium dient. Über ein Druckreduzierventil 5 zum Entspannen des abgekühlten Spaltwassers von dem Druck im Erhitzersystem - das ist im gewählten Beispiel bei 2500 C mindestens 4 MPa -auf den Druck im freien Raum, gelangt die gebrochene und abgekühlte Emulsion schließlich in einen Trennbehälter 6, in dem sich bei ausreichender Beruhigung der strömenden Medien das Öl durch Aufschwimmen vom Wasser trennt.
  • Mittels einer Pumpe 11 wird das Öl abgesaugt und in einen Sammelbehälter 12 geleitet.
  • Wenn es aus räumlichen Gründen oder wegen zu großer Menge der zu spaltenden Emulsion nicht möglich ist oder zu aufwendig wäre, einen Ölabscheidebehälter der erforderlichen Größe aufzustellen, dann kann das Trennen des Öles vom Wasser auch mit einem Separator durchgeführt werden. In diesem Fall wird dem Wärmeaustauscher 3 auf der Auslaufseite anstelle des Trennbehälters 6 ein Separator 7 nachgeschaltet.
  • Da sich aber in einem Separator das Öl besser bei erhöhter Temperatur vom Wasser trennen läßt, wird bei dieser Anlage die gespaltene Emulsion im Wärmeaustauscher 3 nur so weit abgekühlt, daß sie im Druckminderventil 5 ohne zu verdampfen auf den Druck der freien Atmosphäre entspannt werden kann, beispielsweise auf 900 C, und mit dieser Temperatur dem Separator 7 zugeführt. Von dort gelangt das entölte Wasser in einen zweiten Wärmeaustauscher 8, in dem es auf die Endtemperatur von beispielsweise 300 C abgekühlt wird, und in dem dabei eine Vorwärmung der zu spaltenden Emulsion von Raumtemperatur auf beispielsweise 650 C stattfindet. Das abgespaltene Öl fließt vom Separator 7 in einen Sammelbehälter 12.
  • Es kann der Fall eintreten, daß das Spaltwasser durch Schwebestoffe aus der Emulsion oder durch Crackprodukte, die bei der hohen Erhitzung aus Bestandteilen der Emulsion entstanden sein können, getrübt ist. Um einwandfrei klares Abwasser zu erhalten, kann in diesem Fall das Wasser vor dem Ablassen in die Kanalisation über ein Filter 9 gefiltert werden.
  • Bei extrem schwierig zu spaltenden Emulsionen kann es auch vorkommen, daß das entölte Spaltwasser einen geringfügig zu hohen Restölgehalt aufweist. Es besteht dann die Möglichkeit, in einem Mischbehälter 10 durch Zudosieren bekannter Flockungsmittel oder Ads orbtions mittel den kleinen Restölgehalt dem Wasser zu entziehen. Das in dem Mischbehälter nachbehandelte Spaltwasser muß dann zum Ausfiltern des Flockungsmittels bzw. des Adsorbtionsmittels mit dem Öl über das Filter 9 geleitet werden.
  • Patentansprüche

Claims (4)

  1. 4 Patentansprüche: 1. Verfahren zum Spalten von Öl-in-Wasser-Emulsionen, dadurch gekennzeichnet, daß die Emulsion auf eine oberhalb 1000 C liegende, das Unwirksamwerden der Emulgatoren bewirkende Temperatur gebracht wird, wobei zip die Anwendung eines der Temperatur angepaßten Druckes das Verdampfen des Wassers verhindert und daß anschließend die gebrochene Emulsion abgekühlt und getrennt wird.
  2. 2. Verfahren zum Spalten einer Öl-in-Wasser-Emulsion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu spaltende Emulsion zunächst in einem druckfesten Wärmeaustauscher im Gegenstrom mit bereits gebrochener, abzukühlender Emulsion aufgeheizt und anschließend durch einen Spitzenerhitzer weiter auf die zum Unwirksamwerden der in ihr enthaltenen Emulgatoren erforderliche Temperatur erhitzt wird.
  3. 3. Verfahren zum Spalten einer Öl-in-Wasser-Emulsion nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gebrochene, abzukühlende Emulsion in einem ersten Gegenstrom-Wärmeaustauscher auf eine dicht unter dem Verdampfungspunkt des Wassers liegende Temperatur abgekühlt und mit dieser Temperatur einem Ölabscheider zugeführt wird und daß anschließend das entölte Wasser in einem zweiten Gegenstrom-Wärmeaustauscher weiter abgekühlt wird.
  4. Leerseite
DE19732321749 1973-04-30 Verfahren zum Spalten von Emulsionen und Anlage zur Durchführung des Verfahrens Expired DE2321749C3 (de)

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DE2321749A1 true DE2321749A1 (de) 1974-11-21
DE2321749B2 DE2321749B2 (de) 1975-08-28
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0414424A2 (de) * 1989-08-24 1991-02-27 The British Petroleum Company p.l.c. Verfahren zum Brechen von Emulsionen
WO1991003041A1 (en) * 1989-08-21 1991-03-07 Battelle Memorial Institute Treatment method for emulsified petroleum wastes
DE102007017508B4 (de) * 2007-04-13 2012-08-09 Audi Ag Verfahren zur Reinigung und/oder Aufbereitung von Öl-Emulsionen, insbesondere von Kühlschmierstoffen

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DE102007017508B4 (de) * 2007-04-13 2012-08-09 Audi Ag Verfahren zur Reinigung und/oder Aufbereitung von Öl-Emulsionen, insbesondere von Kühlschmierstoffen

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