DE2507271C2

DE2507271C2 - Verfahren zur Aufbereitung von Öl-Wasser-Feststoff-Gemischen

Info

Publication number: DE2507271C2
Application number: DE19752507271
Authority: DE
Inventors: Fritz 4630 Bochum Busch
Original assignee: Fried Krupp Huettenwerke AG
Current assignee: Fried Krupp Huettenwerke AG
Filing date: 1975-02-20
Publication date: 1976-07-15

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Öl-Wasser-Feststoff-Gemisches, wie sie als Schwimmöl in Wasserkreislauf systemen anfallen.

In das Kühl- und Spritzwasser von Walzwerksanlagen gelangt in unterschiedlichen Ausmaß Schmieröl, und in der Sinterrinne., spätestens im Sinterbrunnen, kommt es zu einer innigen Vermischung von öl, Wasser und Feststoffen, wobei sich stabile Emulsionen und Suspensionen bilden. Das öl-Wasser-Feststoff-Gemisch wird in Klärbecken geleitet, in denen das kolloiclisperse Gemisch aus Öl Wasser und Feststoffen aufschwimmt umlaufend abgerahmt wird, damit die Filteranlagen für die Wasserreinigung nut diesen Verunreinigungen nicht hrfastet und dadurch vorzeitig undurchlässig werden. DaT abgerahmte Öl-Wasser-Feststoff-Gemisch ist hochviskos und besteht typischerwejse aus 40 bis 60% ÖL 60 bis 40% Wasser und — unter Abzug der Anteile von den beiden anderen Bestandteilen - 1 bis 5% Feststof fea Die Beseitigung dieses ölreichen Gemisches auf eine die Umwelt nicht belastende Weise ist nrobleroiatisch, und die einzige bisher praktisch angewandte Lösung besteht in der Verbrennung des Gemisches. Sinnvoller und wirtschaftlicher wäre es iedoch, das öl aus dem Gemisch in einem Zustand zurückzugewinnen, der seine Wiederverwendung als Schmieröl erlaubt .

Es sind nun bereits Verfahren zur Aufbereitung von Abwässern bekannt, die auf der Ausflockung von Verunreinigungen mit Kufe von hydrolysierbaren Schwermetallsalzen, insbesondere Aluminium- und Eisen(IH)-chlorid, sowie polymeren organischen Flokkungsmitteln beruhen. Verfahren dieser Art werden beispielsweise in dem Aufsatz von J. Reuter, »Einsatz synthetischer Flockungsmittel bei der Wasseraufbereitung, Abwasserreinigung und Schlammentwässerung in der metallerzeugenden und metallverarbeitenden Industrie« (Wasser, Luft und Betrieb, Bd. 13, Nr. 4, S. 129 bis 133,1969) beschrieben. In diesem Aufsatz wird darauf hingewiesen, daß Sinterwasser vor der Flockung mit polymeren Flockungsmitteln weitgehend von öl und Fett befreit sein muß, da sonst die Flocken sich an die öl- oder Fetttröpfchen ansetzen und dann nicht sedimentieren. Zum Brechen der in den eingangs beschriebenen öl-Wasser-Feststoff-Gemischen vorliegenden Emulsionen und Suspensionen haben sich die polymeren Flockungsmittel als nicht geeignet erwiesen. Auch würden sie die Qualität des abgetrennten Öls beeinträchtigen, so daß seine Wiederverwendung in Frage gestellt wäre.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das es ermöglicht die in einem stark wasserhaltigen Öl-Wasser-Feststoff-Gemisch enthaltenen öle so aufzubereiten, daß sie erneut verwendet werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß man in einer ersten Aufbereitungsstufe den Wassergehalt des Gemisches auf etwa 45 bis 80% einstellt das Gemisch in an sich bekannter Weise (DT-PS 1 13 849) auf die Siedetemperatur des Wassers erhitzt und vor dem Erhitzen oder vorzugsweise während des Erhitzens beim Überschreiten einer Temperatur von 8O⁰C eine Alkalisilicatlösung (d=\£5 bis 1,45 g/cm³) in einer Menge von etwa 0,5 bis 23% des Gemisches zugibt, das Gemisch mindestens I¹/2 bis 2'/2 Stunden sieden und es dann bei einer Temperatur unterhalb der Siedetemperatur abstehen läßt die abgeschiedene ölige Phase von der schlammhaltigen wäßrigen Phase trennt die ölige Phase in einer zweiten Aufbereitungsstufe vor, bei oder vorzugsweise nach dem Erwärmen auf 60 bis 90⁰C mit einem öllöslichen Metallsalz der Dinonylnaphthalinsulfonsäure in einer Menge von 0,01 bis 1% des Gemisches versetzt das Gemisch bei einer Temperatur oberhalb 6O⁰C abstehen läßt und dann die abgeschiedene Reinöl-Phase von der wäßrigen Phase abtrennt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Zur Ausführung der Behandlung in technischem Maßstab füllt man jeweils etwa 2 m? des abgerahmten Schwiromölgemisches in einen mit einem Rührwerk ausgestatteten Behalter von 4 bis 5 m³ Fassungsvermögen mit schrägem oder konischem Boden und einem Ablaßventil im Boden und erwärmt das Gemisch, nachdem man es auf einen Wassergehalt von etwa 45 bis 80%, vorzugsweise etwa 50 bis 60%, eingestellt hat, indirekt mit Dampf. Während des Erwärmens, z»reckmäßigerweise jedoch erst nach dem Oberschreiten einer Temperatur von 80"C, setzt man dem Gemisch eine Alkaüsuicatlösung in einer Menge von 0,5 bis 2£% des ölgemisches zu. Als Alkafisilicatlösungen eignen sich die als Wasserglas bekannten Lösungen mit einer Dichte von J=* 1,25 bis 1,45 g/cm³, und zwar sowohl Natronwasserglas als auch Kaliwasserglas. Da Kaliwasserglas jedoch erheblich teurer als Natronwasserglas ist, wird man es nur in Ausnahmefällen in Betracht ziehen. Gute Ergebnisse erhält man mit Natronwasserglas mit einer Dichte von 37 bis 40° Be (d-134 bis 138 g/cm³), das in einer Menge von 1 bis 1,5% des ölgemisches dem ölgemisch zugesetzt wird. Unter gründlichem Durchmischen wird das Gemisch bis zum Sieden erhitzt und etwa 11/2 bis 2» /2 Stunden, vorzugsweise etwa 2 Stunden, auf Siedetemperatur gehalten. Danach läßt man das Gemisch abkühlen und bei einer Temperatur unterhalb der Siedetemperatur abstehen. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, beim Abstehenlassen eine Temperatur von mindestens etwa 60⁰C einzuhalten, doch kann man das Gemisch auch auf Raumtemperatur abkühlen lassen. Nach etwa 16 Stunden ruhigen Stehens hat sich das Gemisch in eine obere ölige Phase und eine untere schlammhaltige Phase getrennt Der Schlamm und die wäßrige Phase werden abgelassen, und die wasser- und feststoffarme ölige Phase wird der zweiten Aufbereitungsstufe zugeführt

In dieser zweiten Aufbereitungsstufe wird zweckmäßigerweise eine ölmenge von etwa 2 m³ verarbeitet, die in einen mit einem Rührwerk ausgestatteten Behälter von etwa 4 bis 5 m³ Fassungsvermögen mit schrägem oder konischem Boden und Ablaßventil im Boden gegeben wird. In diesem Behälter wird das öl auf etwa 60 bis 90⁰C vorzugsweise etwa 70 bis 90⁰C, erwärmt Vor dem Erwärmen, im Verlauf des Erwärmens oder zweckmäßigerweise erst nach dem Erreichen einer Temperatur von etwa 80⁰C wird dem öl als Trennmittel ein öllösliches Metallsalz der Dinonylnaphthalinsulfonsäure beigemischt Die besten Ergebnisse werden mit Bariumdinonylnapthalinsulfonat, basischem Bariumdinonylnaphthalinsulfonat und Bleidinonylnaphthalinsulfonat erhalten, die in Form 50%iger öliger Lösungen im Handel sind und folgende Formeln haben:

Bariumdinonylnaphthalinsulfonat:

C₉H₁₉

Ba

Basisches Bariumdinonylnaphthalinsulfat:

V/v/

SO₃

C₉H₁₉

BaOH

Bleidinonylnaphthalinsulfonat:

Pb

Von einer derartigen 50%igen öligen Lösung der

to Trennmittel wird dem aufzubereitenden öl eine Menge von 0,02 bis 2% der ölmenge zugesetzt, so daß die zugesetzte Menge an aktivem Wirkstoff 0,01 bis 1% beträgt Um mit wirtschaftlichem Aufwand ein gutes Ergebnis zu erhalten, hat es sich als zweckmäßig

erwiesen, dem öl eine Treiinmittehnenge von 0,05 bis 0,15% der ölmenge in Form der 50%igen öligen Lösung der obengenannten Metallsalze der Dinonylnaphthalin sulfonsäure beizumischen.

Das mit dem Trennmittel vermischte öl wird

zweckmäßigerweise etwa 3 Stunden auf einer Temperatur in dem angegebenen Bereich, vorzugsweise auf einer Temperatur im Bereich von 70 bis 90⁰C, gehalten und dann abstehen gelassen. Obwohl das ölgemisch während des Abstehens nicht unbedingt weiter erwärmt

zu werden braucht, empfiehlt es sich doch, die

Temperatur während der Abstehzeit auf 60 bis 80⁰C zu

halten. Nach etwa 16 Stunden hat sich das Gemisch in

■- eine obere Reinöl-Phase und eine untere wäßrige Phase geschieden, die auch noch etwas Schlamm enthalten

kann. Die obere Reinöl-Phase wird abgetrennt, zur Entfernung letzter Reste feiner Feststoffteilchen durch ein Zellstoff-Filter laufen gelassen und durch Abschleudern in einer Zentrifuge geklärt _f Die schlammhaltige wäßrige Phase aus der ersten Aufbereitungsstufe kann gesammelt und einer erneuten Aufbereitung nach dem Verfahren der Erfindung unterworfen werden. Zu diesem Zweck läßt man das schlammhaltige Gemisch abstehen, bis sich das Restöl als oben schwimmende Schicht abgeschieden hat Diese ölschicht wird abgerahmt und dem Ausgangsmaterial des Verfahrens beigegeben.

An Hand eines Ausführungsbeispiels wird das Verfahren veranschaulicht Das aus dem Wasserkreislauf eines Walzwerks abgerahmte Schwimmöl wurde in einem Absetzbehälter gesammelt Die abgeschiedene Wasserphase wurde in den Wasserkreislauf zurückgeführt; die ölphase für die Aufbereitung vorgesehen. Sie hatte folgende Zusammensetzung:

Mineralöl, %	383
Wasser, %	59,2
Feststoffe, %	23
Viskosität bei 50° CcSt	nicht meßbar

Von dem öl-Wasser-Feststoff-Gemisch wurden 2 m³ in einem Behälter von 4 m³ Fassungsvermögen mit Rührwerk, konischem Boden sowie Ablaßventil im Boden gefüllt und durch indirekte Dampfbeheizung erhitzt Beim Erreichen einer Temperatur von 8O⁰C wurden dem Gemisch 201 Natronwasserglas von 37 bis 40° Be zugesetzt und eingemischt Sodann wurde das Gemisch zum Sieden erhitzt und 2 Stunden auf Siedetemperatur gehalten. Danach wurde die Temperatur auf 80⁰C gesenkt und das Gemisch abstehen gelassen. Nach etwa 16 Stunden hatte sich das Gemisch in eine oben schwimmende ölige Phase und eine darunter befindliche schlammhaltige wäßrige Phase geschieden. Die schlammhaltige wäßrige Phase wurde

abgelassen und die abgetrennte ölige Phase in einen anderen Rohrwerksbehälter von 4 m³ Fassungsvermögen übergeführt.

Mit anderen Chargen von in der vorstehend beschriebenen Weise vorbehandeltem öl wurde die in dem Rühwerksüehälter befindliche ölmenge auf 2 m³ aufgefüllt und auf 8O⁰C erwärmt Sodann wurde dem vorbehandelten öl 31 einer 50%igen öligen Lösung von Bariumdinonymaphthalinsulfonat beigemischt Unter fortgesetztem Erwärmen auf 80⁰C wurde das Gemisch abstehen gelassen. Nach etwa 16 Stunden hatte sich das Gemisch in eine oben schwimmende Reinöl-Phase und eine darunter befindliche wäßrige Phase getrennt, die eine kleine Menge Schlamm enthielt Die Reinöl-Phase wurde von der wäßrigen Phase getrennt, durch ein ZeUstoff-Füter laufen gelassen und abschließend durch Schleudern in einer Zentrifuge geklärt Das so erhaltene öl hatte die in der folgenden Tabelle angegebenen Eigenschaften. Die Egenschaftswerte eines neuen Öls sied zum Vergleich danebengesetzt:

Neues öl

Aufbereitetes Öl

Viskosität bei 50° C cSt 174,8 168,4

Dichte bei 15° C, g/cm³ 0,896 0,899

Feststoffe, mg/1 <50 99

Demulgiervermögen bei

82°C 41/39/0(25) 41/39/0(50)

Korrosionsgrad 0 0

Claims

Patentansprüche?

1. Verfahren zur Aufberehmng von Öl-Wasser-Feststoff-Gemischen, wie sie als Schwimmöl in Wasserkreislaufsystemen anfaöijn, dadurch gekennzeichnet, daß man in einer ersten Aufbereitungsstufe den Wassergehalt des Gemisches auf etwa 45 bis 80% einstellt, das Gemisch auf ■ die Siedetemperatur des Wassers erhitzt und vor dem Erhitzen oder vorzugsweise während des Erhitzern beim Überschreiten einer Temperatur von ,, 80° C eine Alkalisilicatlösung jitf« 1,25 bis 1,45 g/cin*)

in einer Menge von etwa 0J5 bis:USVa des Gemisches zugibt das Gemisch mindestens 1 >/2 bis 2'/2 Stunden ι s sieden und es dann bei einer Temperatur unterhalb der Siedetemperatur abstehen If(St, die abgeschiedene ölige Phase von der schlammhaltigen wäßrigen Phase trennt die ölige Phase in einer zweiten Aufbereitungsstufe vor, bei oder vorzugsweise nach dem Erwärmen auf 60 bis 90⁰C mit einem öllöslichen Metallsalz der Dinonylnapltithalinsulfonsäure in einer Menge von 0,01 bis 1% des Gemisches versetzt das Gemisch vonmigsweise bei einer Temperatur oberhalb 6O⁰C abstehen läßt und dann die abgeschiedene Rcinöl-Phaae abtrennt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der Wassergehalt des Öl-Wasser-Feststoff-Gemisch« in der ersten Aufbereitungsstufe auf etwa 50 bis 60% eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet dafl Natronwasserglas von 37 bis 40° Be in einer Menge von 1 bis 13% des Ausgangsgemisches zugegeben wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet diiß in der zweiten Aufbereitungsstufe dem vorbehandelten öl 0,05 bis 0,15% eines Metallsalzes der Oinonylnaphthalinsulfonsäure zugesetzt und das Gemisch auf eine Temperatur im Beireich von etwa 70 bis 90⁰C erwärmt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß in der zweiten Aufbereitungsstufe Bariumdnnonylnaphthalinsulfonat basisches Bariumdincnylnaphthalinsulfonat und/oder Bleidinonylnaphthalinsulfonat zugesetzt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß das aufbereitete öl der zweiten Aufbereitungsstufe zur Entfernung letzter Reste feiner Feststoffteilchen durch ein Zellstoff-Filter laufen gelassen und dann in einer Zentrifuge abgeschleudert wird.