DE4426683A1 - Anlage zum Abscheiden von Leichtflüssigkeiten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Abscheiden von Leichtflüssigkeiten, insbesondere von Öl aus einem Öl/Wasser-Gemisch, welches zumindest eine Kammer eines Ölabscheiders durchströmt, wobei in dieser Kammer strukturierte Materialien als Abscheidehilfen angeordnet sind.

Ölabscheidevorrichtungen werden insbesondere überall dort eingesetzt, wo Öle, Benzine und andere leichte Kohlenwasserstoffe nicht in das öffentliche Gewässernetz eingeleitet werden dürfen. Entsprechende Vorschriften enthält das Gesetz zur Ordnung des Wasserhaushaltes (Wasserhaushaltsgesetz - WHG).

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Abscheiden von Leichtflüssigkeiten, wobei diese Abscheideanlagen die Trennung der Leichtflüssigkeit beispielsweise von Wasser allein durch die Schwerkraft bewirken und entsprechend DIN 1999 ausgelegt und gebaut sein müssen. Leichtflüssigkeiten im Sinne dieser Norm sind Flüssigkeiten mit einer geringeren Dichte als Wasser, die in Wasser nicht oder nur gering löslich und unverseifbar sind (Benzine, Diesel- und Heizöle, andere Öle mineralischen Ursprungs).

Bei der Schwerkraftabscheidung wird die Dispersion, d. h., beispielsweise das Gemisch aus Öl und Wasser aufgrund des Dichteunterschiedes zwischen den Phasen aufgetrennt. Dabei ist zwischen Schwerkraftabscheidern ohne Abscheidehilfe und Schwerkraftabscheidern mit Abscheidehilfe zu unterscheiden. Bei den Schwerkraftabscheidern ohne Abscheidehilfe wird das Gemisch in beispielsweise einen vertikalen Schwerkraftabscheider eingebracht, in dem dann die leichte Phase nach oben schwimmt, während sich die feste Phase im unteren Bereich des Behälters ansammelt. Die leichte Phase kann oben, die schwere Phase kann unten abgezogen werden. Dazwischen gibt es die sog. prinzipielle Phasengrenze (Koaleszenzfront).

Bei horizontalen Abscheidern strömen Dispersion und getrennte klare Flüssigkeiten in gleicher Richtung durch den Apparat. Ist die Tropfenflüssigkeit die leichte Phase, so steigen die Tropfen in der Dispersion auf. Im oberen Apparateteil bildet sich durch Zusammenfließen von Tropfen eine in Strömungsrichtung immer mehr anwachsende Schicht kohärenter Tropfenflüssigkeit. Im unteren Apparateteil verbleibt eine wegen der Verarmung an Tropfen ebenfalls anwachsende Schicht der kontinuierlichen schweren Flüssigkeit. Der so entstehende Dispersionskeil sollte vor der Ausflußseite des Abscheiders enden, um klare Phasen zu erzielen.

Es versteht sich von alleine, daß eine Koaleszenz bei derartigen Schwerkraftabscheidern ohne Abscheidehilfe in den meisten Fällen sehr viel Zeit in Anspruch nimmt. Um diese Zeit zu verkürzen, werden in diesen Abscheidern Abscheidehilfen eingebaut. Als Abscheidehilfe (Koaleszer) können Füllkörper, Drahtgestricke, Platten, Faserpackungen, poröse Medien od. dgl. in Frage kommen. In der DD 2 02 810 sind beispielsweise als Abscheidehilfe Streckmetallbleche vorgesehen, die in einem bestimmten Verhältnis zur Strömung angestellt sind. In der Praxis hat sich aber gezeigt, daß diese Abscheidehilfen nur unzureichend wirksam sind und deshalb einer Verbesserung bedürfen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage der o.g. Art zu entwickeln, bei welcher der Abscheidevorgang von Leichtflüssigkeit aus einem entsprechenden Gemisch wesentlich verbessert und beschleunigt ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß den strukturierten Materialien als Abscheidehilfe im Abscheider PTFE-Späne-Pakete, Draht-Plast-Gestricke, Füllkörper oder Plastgranulate als Koaleszenzabscheider zugeordnet sind.

In Versuchsanlage hat sich gezeigt, daß gerade der Einsatz der strukturierten Materialien auf Kunststoff oder mit Kunststoffbeschichtung zu einer ganz erheblichen Erhöhung des Abscheidegrades deutlich über 99% führt. Damit werden die von der DIN 1999 Teil 3 gestellten Anforderungen von 97% weit überschritten.

In einem weiteren Gedanken der vorliegenden Erfindung geht es vor allem um das Abscheiden von schwerem Heizöl, welches aufgrund der hohen Dichte und Viskosität erhebliche Schwierigkeiten mit sich bringt. Hier hat sich der Einsatz eines Heizregisters in dem Abscheider als sehr wirkungsvoll erwiesen. Bei einer entsprechenden Temperatur in dem Abscheider kommt es zwischen den beiden Phasen des zu trennenden Gemisches zur Dichtespreizung und somit zur Herausbildung einer Triebkraft für die Trennung der beiden Phasen. Dies führt dazu, daß die Ölphase aufschwimmen kann und ohne weiteres abgeführt wird.

Insbesondere bei Einsatz von schwerem Heizöl mit Temperaturerhöhung auf bis zu 80°C ist zur günstigen Wärmeverteilung in der gesamten Abscheidekammer der Einsatz von strukturiertem Material optimal.

Sowohl für Leichtflüssigkeiten als auch gerade für schweres Heizöl ist es erforderlich, dem Abscheider einen Schlammfang vorzuschalten, um absetzbare Stoffe zurückzuhalten.

In Versuchen hat sich im übrigen erwiesen, daß die strukturierten Materialien zusammen mit den PTFE-Späne-Paketen oder anderen Koaleszenzmaterialien sowohl in einem Einkammer- als auch in einem Zweikammersystem angeordnet werden können. Die guten Auswirkungen auf den Abscheidegrad sind ähnlich.

Die vorliegende Erfindung umfaßt aber auch den grundsätzlichen Gedanken der Verwendung von strukturierten Materialien, ggfs. zusammen mit den PTFE-Späne-Paketen zum Abscheiden von Leichtflüssigkeit aus einem Gemisch, insbesondere von Öl aus einem Öl/Wasser-Gemisch.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in

Fig. 1 einen schematisch dargestellten Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Ölabscheider;

Fig. 2 eine blockschaltbildliche Darstellung einer Anlage zum Trennen von schwerem Heizöl aus Wasser teilweise mit im Längsschnitt schematisch dargestellten Einzelelemente.

Gemäß Fig. 1 wird in einen erfindungsgemäßen Ölabscheider R1 über einen Zulaufstutzen 1 ein Gemisch 2, welches eine Leichtflüssigkeit beinhaltet, eingebracht, die mit einem Pfeil 2 gekennzeichnet ist.

Leichtflüssigkeiten im Sinne der DIN 1999 sind Flüssigkeiten mit einer geringeren Dichte als Wasser, die im Wasser nicht oder nur gering löslich und unverseifbar sind (Benzine, Diesel- und Heizöle, andere Öle mineralischen Ursprungs).

Aus dem Zuluftstutzen 1 trifft das Gemisch 2 auf eine Prallplatte 3, von der ab das Gemisch 2 seitlich in ein Paket 4, bevorzugt aus strukturiertem Material, ab- und eingeleitet wird.

Dieses Paket 4 aus strukturiertem Material besteht im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus übereinander angeordnetem, gekantetem und mit Kunststoff beschichtetem Streckmetall 5, an denen sich Leichtflüssigkeit (Öltröpfchen) aus dem Gemisch 2 abscheiden können, wobei Tröpfchen 6 durch entsprechende Öffnungen im Material Streckmetall 5 nach oben wandern können. Der sich an Stegen des Streckmetall 5 bildende Ölfilm steigt nach oben, bis sich so große Tropfen gebildet haben, die abreißen und durch Schlitze des Streckmetalls 5 nach oben wandern.

Dabei wirkt sowohl die Tropfen-Tropfen-Koaleszenz als auch die Oberflächen-Tropfenkoaleszenz. Durch die Koaleszer findet eine Verringerung der Trennzeit einer Dispersion (im vorliegenden Fall Leichtflüssigkeit) statt.

Die Öltröpfchen 6 gelangen in eine Ölrinne 7, die an einem Wehr 8 befestigt ist und nach oben und unten an einen Ölspiegel 9 angepaßt werden kann. Sie werden aus der Ölrinne 7 zu einem nicht näher gezeigten Ölauffangbehälter abgeführt.

Das Wehr 8 bildet zusammen mit einem Boden 10 des Ölabscheiders R₁ einen Durchlaß 11 für die mit schwarzen Pfeilen 12 gekennzeichneten übrigen Bestandteile eines Gemisches. Dies kann Wasser sein.

Aber eine Auslaufabtauchung 13 und einen Auslaufstutzen 14 erfolgt der kontinuierliche Abfluß der übrigen Bestandteile des Gemisches 12, in den meisten Fällen Wasser.

Das Streckmetall wird im übrigen nur als Beispiel für eine Abscheidehilfe genannt. Im Rahmen der Erfindung können alle möglichen strukturierten Materialien Anwendung finden. Bevorzugt bestehen diese strukturierten Materialien allerdings aus horizontal (oder in einem Winkel dazu) und vertikal (oder in einem Winkel dazu) angeordneten und verbundenen Stege, die insbesondere bei Streckmetall in der zweiten Ebene geneigt sind, und aus dazwischenliegenden Schlitzen. Bevorzugt soll dieses strukturierte Material entweder aus Kunststoff bestehen oder aber aus einem kunststoffbeschichteten Metall. Auch dies hat sehr positive Auswirkungen auf den Erfolg der Abscheidung.

In Fig. 2 ist eine Anlage zur Leichtflüssigkeitsabschei­ dung bei Einsatz von schwerem Heizöl angedeutet. Dieses Problem tritt vor allem bei Kraftwerken auf, die schweres Heizöl als Energieträger einsetzen. An Entladestationen für Kesselwagen kommt es zwangläufig zu Leckagen. Dabei bildet sich ein Gemisch aus schwerem Heizöl und Wasser. Dieses Gemisch wird Ölabscheidern zugeleitet. Oftmals sind diese Ölabscheider dem Trennproblem nicht gewachsen. Aufgrund der hohen Dichte (< 0,95 gr/cm³) und Viskosität ist eine Trennung mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden und nicht selten werden die erforderlichen Grenzwerte nicht erreicht.

Um dieses Problem zu lösen ist gemäß Fig. 2 einem Abscheider R₂ ein Schlammfang S vorgeschaltet. Der Abscheider R₂ kann wie zu der Fig. 1 beschrieben, beschaffen sein.

In dem Schlammfang S gelangt über einen Zulauf 22 das Wasser-Öl-Gemisch, fließt dort gegen eine Prallplatte 4a und wird nach dieser Prallplatte 4a in dem Schlammfang S beheizt. Hierzu ist ein Heizregister 23 vorgesehen. Bei entsprechender Temperatur kommt es zwischen den beiden Phasen des Gemisches zur Dichtespreizung und somit zur Herausbildung einer Triebkraft für die Trennung der beiden Phasen. Die Ölphase kann aufschwimmen und wird über eine Ölrinne 24 abgeführt.

Das übrige Gemisch gelangt über einen mit einem Ventil 25 versehenen Verbindungskanal 26 in den Abscheider R₂. Eine erste Kammer 17 des Abscheiders R₂ besitzt ebenfalls ein Heizregister 27, so daß es hier nochmals zu der oben erwähnten Dichtespreizung und dem Aufschwimmen der Ölphase kommt. Diese wird wieder über die Ölrinne 7 in einen nicht näher gezeigten Sammelbehälter abgeführt.

Nachfolgend durchschwimmt das Gemisch eine zweite Kammer 15 des Abscheiders R₂, welche als Koaleszenz-Abscheidekammer ausgebildet ist.

Einem entsprechenden Auslaufstutzen 21 folgt, über ein weiteres Absperrventil 28 getrennt, ein Probeentnahmeschacht 29 nach, an den eine Leitung 30 zum Einleiten der gereinigten Phase anschließt.

Der für die Erwärmung in den Heizregistern 23 und 27 erforderliche Dampf wird bevorzugt einem Niederdruckdampf­ netz entnommen.

Claims (8)

1. Anlage zum Abscheiden von Leichtflüssigkeiten, insbesondere von Öl aus einem Öl/Wasser-Gemisch (2), welches zumindest eine Kammer (15, 17) eines Ölabscheiders (R₁, R₂) durchströmt, wobei in dieser Kammer (15, 17) strukturierte Materialien (5) als Abscheidehilfen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß den strukturierten Materialien (5) als Abscheidehilfe im Abscheider PTFE-Späne-Pakete, Draht-Plast-Gestricke, Füllkörper oder Plastgranulate als Koaleszenzabscheider zugeordnet sind.

2. Anlage zum Abscheiden von Leichtflüssigkeiten, insbesondere von Öl aus einem Öl/Wasser-Gemisch (2), welches zumindest eine Kammer (15, 17) eines Ölabscheiders (R₁, R₂) durchströmt, wobei in dieser Kammer (15, 17) strukturierte Materialien (5) als Abscheidehilfen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die strukturierten Materialien (5) aus Kunststoff bestehen oder mit Kunststoff beschichtet sind.

3. Anlage zum Abscheiden von Leichtflüssigkeiten, insbesondere von Öl aus einem Öl/Wasser-Gemisch (2), welches zumindest eine Kammer (15, 17) eines Ölabscheiders (R₁, R₂) durchströmt, wobei in dieser Kammer (15, 17) strukturierte Materialien (5) als Abscheidehilfen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Kammer (15, 17) ein Heizregister (23) zugeordnet ist.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die strukturierten Materialien (5) zusammen mit den Koaleszenzabscheider in einer Kammer (15) angeordnet sind.

5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine Kammer (17) mit strukturierten Materialien (5) eine Kammer (15) mit Koaleszenzabscheider folgt.

6. Anlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Abscheider (R₂) ein Schlammfang (S) vorgeschaltet ist und diesem ein Heizregister (23) zugeordnet ist.

7. Verwendung von strukturierten Materialien zum Abscheiden von Leichtflüssigkeiten aus einem Gemisch, insbesondere von Öl aus einem Öl/Wasser-Gemisch.

8. Verwendung von strukturierten Materialien zusammen mit bzw. vorgeschaltet zu Koaleszenzabscheider, insbesondere PTFE-Späne-Pakete, zum Abscheiden von Leichtflüssigkeiten, insbesondere von Öl aus einem Öl/Wasser-Gemisch (2), welches zumindest eine Kammer (15, (7) eines Ölabscheiders (R₁, R₂) durchströmt, wobei in dieser Kammer (15, 17) strukturierte Materialien (5) als Abscheidehilfen angeordnet sind.