DE2321749B2 - Verfahren zum Spalten von Emulsionen und Anlage zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zum Spalten von Emulsionen und Anlage zur Durchführung des VerfahrensInfo
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING 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
- C10G33/00—Dewatering or demulsification of hydrocarbon oils
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Description
3S
In der Metallindustrie werden zum Kühlen und
Schmieren der Werkzeuge und Werkstücke bei der spanlosen und spangebenden Bearbeitung sowie als
Korrosionsschutzmittel 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 bekanntgeworden,
mit denen die geforderte Entölung der Emulsion durchgeführt werden kann.
Ein häufig benutztes Trennverfahren beruht auf der Verwendung von hydrophoben Adsorptionsmitteln.
Die meisten Emulsionen können damit ohne größeren apparativen Aufwand ausreichend entölt werden. Die
Adsorptionsmittel werden in die Emulsion eingerührt, was mitunter etwas schwierig ist. In einer Reaktionszeit
von nur einigen Minuten wird das öl adsorbiert und kann aan.i zusammen mit dem Adsorptionsmittel aus
dem Wasser abfiltriert werden. Da die hierfür geeigneten Adsorptionsmittel sehr teuer sind, verbietet sich die
Anwendung dieses Trennverfahrens wegen zu hoher Kosten, wenn größere Emulsionsmengen mit einem hohen
ölgehalt aufbereitet werden müssen. Außerdem können sehr beständige Emulsionen mit diesem Verfahren
nur unvollständig entölt werden.
Bekannt ist auch das Ausflocken des Öles mit Metall- ft5
salzen, 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 adsorptiv
eebunden ist - als Schlamm aus. Durch Sedimentation kann der Schlamm mit einem Wassergehalt von über
95% von dem klaren Spaltwassef 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 1000C, 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 de» spateren Verarbeitung Korrosions
schaden verursachen. Außerdem muß nach der Ausscheidung des Öles das Wassers 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 sicherzustel
len daß die richtigen Chemikalien in der erforderlichen
Menge zudosiert werden. Außerdem darf nicht übersc hen werden, daß das Abwasser zusätzlich mit Chemika
lien belastet wird.
Es sind auch Verfahren entwickelt worden, bei denen
die Spaltung durch Verdampfen der Emulsionen er reicht wird, ohne daß dabei Chemikalien verwendet
werden. Dazu sind umfangsreiche Verdampfungsanla gen erforderlich, die mit sehr hohen Energiekosten arbeiten.
Das Aufarbeiten von Emulsionen durch Vor dampfen ist deswegen sehr kostspielig.
Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, das Spalten
von öl-in Wasser-Emulsionen mit einem geringeren
Kostenaufwand 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 1000C 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 behetzten
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 2500C bei einem Druck von etwa 4 MPa. aus-
reicht 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 Verfah- s rens, 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 oem auch die Abkühlung nach der Reaktion bis unter 1000C 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 Wärmeaustauscher
unter Vorwärmung der nächsten Charge erfolgen. Der cha· gen weise Betrieb ist naturgemäß mit einem erheblich
höheren Energieaufwand verbunden, dls die kontinuierliche
Arbeitsweise, der aber immer noch geringer ist als beim Spalten durch Verdampfung.
In den Zeichnungen (F i g. 1 und 2) sind zwei Anlagen zur kontinuierlichen Spaltung von Öl-in-Wasser-Emulsionen
dargestellt. Gemäß F i g. 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 2300C erfolgt. Von dort gelangt die aufgeheizte Emulsion zu einem Spitzenerhitzer
4, in dem sie mittels Fremdenergie aut die* erforderliche Reaktionstemperatur von beispielsweise
2500C erhitzt wird. Mit dieser Temperatur fließt die nunmehr gebrochene Emulsion wieder durch den Wärmeaustauscher
3 zurück, wobei sie unter Abkühlung auf beispielsweise 300C als Heizmedium dient. Über ein
Druckreduzierventil 5 zum Entspannen des abgekühlten Spaltwassers von dem Druck im Erhitzersystem —
das ist im gewählten Beispiel bei 2500C 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 von Wasser trennt. Mittels einer Pumpe 11
wird das öl abgesaugt und in einen Sammelbehälter !2 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 an Stelle 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 90°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 30°C
abgekühlt wird, und in dem dabei eine Vorwärmung der zu spaltenden Emulsion von Raumtemperatur auf
beispielsweise 65°C stattfindet. Das abgespaltene öl fließt vom Separator 7 in einen Sammelbehälter 12.
Es kar*n 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 Adsorptionsmittel den kleinen Restölgehalt dem Wasser zu
entziehen. Das in dem Mischbehälter nachbehandelte Spaltwasser muß dann zum Ausfiltern des Flockungsmittels
bzw. des Adsorptionsmittels mit dem öl über das Filter 9 geleitet werden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Verfahren zum Spalten von Öl-in-Wasser-Emulsionen, dadurch gekennzeichnet, s
daß die Emulsion auf eine oberhalb 100" C liegende, das Unwirksamwerden der Emulgatoren bewirkende
Temperatur gebracht wird, wobei die Anwendung eines der Temperatur angepaßten Druckes
das Verdampfen des Wassers verhindert und daß ίο anschließend die gebrochene Emulsion abgekühlt
und getrennt wird.
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 erforderliehe Temperatur erhitzt wird.
3. Verfahren zum Spalten einer Öl-in-Wasser-Emulsion nach den Ansprüchen 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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19732321749 DE2321749C3 (de) | 1973-04-30 | Verfahren zum Spalten von Emulsionen und Anlage zur Durchführung des Verfahrens |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19732321749 DE2321749C3 (de) | 1973-04-30 | Verfahren zum Spalten von Emulsionen und Anlage zur Durchführung des Verfahrens |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2321749A1 DE2321749A1 (de) | 1974-11-21 |
DE2321749B2 true DE2321749B2 (de) | 1975-08-28 |
DE2321749C3 DE2321749C3 (de) | 1976-05-06 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10163340A1 (de) * | 2001-12-21 | 2003-07-10 | Ludwig E Betz Gmbh Druckmaschi | Verfahren und Anlage zum Wiederaufbereiten von bei der Reinigung von Druckmaschinen verschmutztem Reinigungsmittel, sowie Verwendung eines Emulsionsspalters bei einer solchen Wiederaufbereitung |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10163340A1 (de) * | 2001-12-21 | 2003-07-10 | Ludwig E Betz Gmbh Druckmaschi | Verfahren und Anlage zum Wiederaufbereiten von bei der Reinigung von Druckmaschinen verschmutztem Reinigungsmittel, sowie Verwendung eines Emulsionsspalters bei einer solchen Wiederaufbereitung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2321749A1 (de) | 1974-11-21 |
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Legal Events
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---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |