DE2556347A1

DE2556347A1 - Verfahren und vorrichtung zum trennen von emulsionen

Info

Publication number: DE2556347A1
Application number: DE19752556347
Authority: DE
Inventors: Karl-Oskar Dipl Ing Wikholm
Original assignee: WIKHOLM KARL OSKAR DIPL ING
Current assignee: WIKHOLM KARL OSKAR DIPL ING
Priority date: 1974-12-16
Filing date: 1975-12-13
Publication date: 1976-06-24
Also published as: FI753530A7; NO754261L; NO143099B; SE387054B; JPS5186077A; NO143099C; DK568375A; US4022688A; GB1526839A; SE7415795L

Description

Patentanwalt

D'p!.-&j3.Vtaitor jacSdsch

7 Stuttgart N. Menzelstraße 4Q

Karl Oskar Wikholm ' A 35 066

Bergtorpsvägen 62

183 64 Täby (Schweden) 12, UQl, 1975

Verfahren und Vorrichtung zum Trennen von

Emulsionen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher bezeichneten Art sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Die derzeit bekannten Verfahren zur Trennung von Emulsionen in einer mehr oder weniger gesteuerten Weise beruhen auf einem Erwärmen, einem chemischen Abbau, einer Behandlung in Zentrifugen oder keramischen Filtern oder, was am häufigsten ist, auf einer Kombination der genannten Maßnahmen. Im Verhältnis zu ihrer Kapazität sind die für die Durchführung dieser Verfahren erforderlichen Vorrichtungen sehr teuer und verursachen hohe Betriebskosten.

Im Gegensatz zu den vorgenannten Verfahren beruht das erfindungsgemäße Verfahren auf dem Umstand, daß Emulsionen aus Wasser und Petroleum in ihre Bestandteile auseinanderfallen, sobald die Emulsion gebildet ist? diese Erscheinung soll nachstehend als "selbständige Trennung" bezeich-

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net werden.

Das grundlegende Problem, mit dem die Erfindung befaßt ist, besteht darin, den Ablauf von fein verteilten Petroleumerzeugnissen in Abwässersysteme zu vermeiden, welche in Kläranlagen enden. Es hat sich gezeigt, daß Petroleum einen schädlichen Einfluß auf den biologischen Teil einer Kläranlage besitzt, so daß im Verlauf der Entwicklung von Kläranlagen diesem Problem eine ständig steigende Beachtung geschenkt wurde*

Emulsionshaltige Petroleumerzeugnisse werden besonders ausgiebig in Industrieanlagen, Tankstellen und Motorreparaturwerkstätten verwendet. Um Öl, Pett, Asphalt, Politurmittel oder ähnliche Erzeugnisse von Fahrzeugen, Motoren bzw. Maschinen, polierten, rostfreien Teilen usw. zu entfernen, verwendet man üblicherweise Eeinigungsflüssigkeiten aus Spiritus mit hohen Bestandteilen an beigemischten aromatischen Kohlenwasserstoffen und Emulgie rungs st offen. Nach dem Abwaschen mit Wasser bildet sich eine Emulsion mit einer Dichte, die in der Nähe der Dichte von Wasser liegt, so daß eine derartige Emulsion nicht mit herkömmlichen Öl-Trennvorrichtungen abgetrennt werden kann. Wenn die Emulsion durch eine Öl-Trennvorrichtung abgelassen wird, die zuvor abgesondertes Öl enthält, wird dieses Öl eaulgiert und folgt dem Wasser über den Auslaß.

Die Behörden sind auf dieses Problem bereits aufmerksam

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geworden und bemühen sich zur Zeit, Yorschriften bezüglich derartiger emulsionsbildender Reinigungsflüssigkeiten zu erstellen. Bs v/urde bereits vorgeschlagen, nur solche Reinigungsflüssigkeiten zuzulassen, die sich beim Mischen mit vorgeschriebenen Mengen an Politurmitteln, Schmierölen, Anti-Rostmitteln usw. und beim Emulgieren in Wasser spontan nach einer vorgeschriebenen Zeitdauer so-.weit trennen, daß der verbleibende Petroleumanteil unter einen bestimmten Grenzwert fällt, beispielsweise 100 ppm, welcher gleichzeitig der maximal zulässige Wert zum Einleiten in die zu Kläranlagen führenden Abwässersysteme ist.

Die Schwierigkeit besteht jedoch darin, daß bis dato kein Verfahren gefunden wurde, welches die selbständige Trennung einer Emulsion in großen Mengen ermöglicht und das ausreichend einfach, zuverlässig im Betrieb und billig in Tankstellen, Motorreparaturwerkstätten und kleineren Industrieanlagen angewandt werden könnte.

Bei herkömmlichen Öl-Trennvorrichtungen und ähnlichen Vorrichtungen (GB-PS 252 077 und ÜS-PS 3 804 242) ist es bekannt, ein zu trennendes S¹IUssigkeitsgemisch mit laminarer Strömung in wenigstens eine Trennkainmer einzuspeisen, die zuvor abgetrenntes Wasser und eine darauf schwimmende Schicht aus zuvor abgetrenntem Petroleum enthält, worauf sich das Flüssigkeitsgemisch unter Schwerkrafteinwirkung

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serbständig trennt, so daß sich die leichteren Bestandteile an der Petroleumschient ansammeln, deren oberster Teil vorzugsweise mittels eines Überströmauslaufes sukzessiv entfernt wird, während sich der Wassertestandteil mit dem zuvor abgetrennten Wasser mischt und sukzessiv über . die Auslaßöffnung am Boden der Trennkammer abgelassen wird.

Die bekannte Öl-Trennvorrichtung ist indessen für die Trennung von Flüssigkeitsgeaischen in Form von Emulsionen praktisch ungeeignet, da der Vorgang der selbständigen Trennung zu lange dauern würde. Und zwar würde sich die Emulsion sofort mit der Gesamtmenge des zuvor abgetrennten Wassers vermischen, so daß die abzutrennenden leichteren Petroleumerzeugnisse von sämtlichen Teilen der Trennkammer unterhalb der Petroleumschicht und damit auch vom Bodenabschnitt der Trennkammer nach oben steigen müßten. Ein derartiger Vorgang benötigt einen langen Zeitraum, der sich nach den kleinsten Tröpfchen richten müßte. Je kleiner ein Emulsionströpfchen ist, desto kleiner ist dessen Auftrieb, wodurch sich die Störung der Aufwärtsbewegung durch andere Strömungen in der Flüssigkeit entsprechend vergrößern würde. Der Vorgang der selbsttätigen Trennung erfolgt daher am. schnellsten, wenn die Emulsion stillsteht; doch seibat unter diesen optimalen Bedingungen ist die Trennzeit im wesentlichen proportional der maximalen Anstiegshöhe der Tröpfchen. Die Bedeutung einer stillstehenden Flüssigkeit ist besonders dann offenkundig, wenn man sich vor Augen

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hält, daß die Anstiegszeit des kleinsten Tröpfchens entscheidend ist für die zur Einhaltung der vorgeschriebenen Höchstmenge an Petroleumbestandteilen in dem Abwasser erforderlichen Trenndauer.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art sowie eine Vorrichtung zu schaffen, das bzw. die eine wesentliche Verringerung der Trenndauer einer aus Wasser, einem Emulgierungsstoff, Petroleumprodukten und gegebenenfalls Verunreinigungen bestehenden
Emulsion ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merlanale gelöst.

Der durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielte technische Fortschritt besteht darin, daß die Dauer zum Abtrennen von Petroleumerzeugnissen aus Emulsionen wesentlich
geringer ist als bei bekannten Verfahren, so daß ein Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Abwässervorreinigung in Tankstellen, Autoreparaturwerkstätten, Industrieanlagen und dergleichen nach wirtschaftlichen Gesiehtspunkten möglich ist. Im Ergebnis wird damit eine Verunreinigung des biologischen Teils von Kläranlagen durch Petroleumbestandteile in Industrieabwässern vermieden oder zumindest erheblich verringert.

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Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens nach Anspruch 1 sind in'den Ansprüchen 2 "bis 11 gekennzeichnet.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht aus den Merkmalen des Anspruchs 12.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Vorrichtung nach Anspruch 12 sind in den Ansprüchen 13 bis 28 gekennzeichnet.

Die für das erf in dungs gemäße Verfahren wichtige Tempera— turdifferenz zwischen der Emulsion und dem zuvor abgetrennten Wasser wird vorzugsweise durch Aufheizen der Emulsion vor deren Einspeisen in die Trennkammer erzielt. Die Temperaturdifferenz führt zu keiner entsprechenden Dichtedifferenz, so daß die Emulsionsschicht mühelos auf dem Wasser schwimmt, ohne sich mit diesem zu vermischen.

Zur Vermeidung von Turbulenz- und Vermischungserscheinungen ist es günstig, die Emulsion über einen Einlaßdurchtritt einzuspeisen, dessen öffnung bezüglich der Einlaßströmung vorsteht oder horizontal und seitlich geteilt ist. 5¹Ur diesen Zweck ist es ferner günstig, die Einspeisung der Emulsion in die Trennkammer vorher oder dann zu unterbrechen, wenn die Emulsionsschicht die nächst liegende Gegenwand der Trennkammer erreicht, worauf die Emulsionsschicht während einer Stillstandsperiode einer selbständigen Trennung überlassen wird. Zur Erzielung einer noch schnelleren Trennung größer Emulsionsmengen ist es vorteil-

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haft, mehrere, vorzugsweise kastenförmige Irennkammern von geringer Höhe übereinander anzuordnen, um auf diese Weise eine Vorrichtungseinheit mit einer großen Kapazität im Vergleich zu deren Volumen zu schaffen.

Die Erfindung wird mit ihren weiteren Einzelheiten und Vorteilen anhand der Zeichnungen näher erläutert, welche beispielhaft eine Ausführungsform einer Emulsions-Trennvorrichtung nach der Erfindung veranschaulichen. Im einzelnen zeigen

1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit mehreren, übereinander angeordneten Irenneinheiten;

2 eine Draufsicht auf eine der Trenneinheiten nach Pig. 1 und

fig. 3 bis 6 Vertikalschnitte längs der Schnittlinien III-III, IV-IV, V-V bzw. VI-VI in Pig. 2.

Die in Pig. 1 veranschaulichte Vorrichtung umfaßt eine Eisengestellkonstruktion und ein kastenförmiges Gehäuse 10 mit einer Höhe von etwa 2 m, einer Breite von etwa 1 m und einer Länge von etwa 2 m. Das Gehäuse 10 besteht aus thermisch isolierendem Material, das an seiner Außenseite mit Metallblech bedeckt ist. Der größere 2eil des kastenförmigen Raums innerhalb des Gehäuses 10 umschließt mehrere übereinander angeordnete, identische Trenneinheiten 11, von denen jede aus einem kastenförmigen Metallbehälter besteht,

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der an seiner Oberseite (vgl. Fign. 2 und 3) offen ist und eine Höhe von etwa 12,5 cm, eine Breite von etwa 1 m und eine Länge von etwa 1,5 m aufweist. Die Metallbehälter werden von dem Gestellaufbau getragen.

Jede Trenneinheit 11 besitzt.an einer ihrer Stirnwände eine Einlaßöffnung 12 und drei Überströmauslässe 13, 14 und 15, die später noch im einzelnen erläutert werden, sollen. Die Einlaßöffnungen 12 sind einzeln mit entsprechenden, im wesentlich vertikalen Speiseleitungen 16 verbunden, die zwischen den betreffenden Einlaßöffnungen und einem Speisebehälter 17 angeordnet sind. Der Speisebehälter 17 ist an der Oberseite der Vorrichtung derart angebracht, daß er den Raum oberhalb der Trenne inhe it en innerhalb des Gehäuses praktisch vollständig ausfüllt. Die Überströmauslässe 13 j 14 und 15 sind an drei Sammelleitungen 18, 19 und 20 angeschlossen, die vertikal vor den Überströmauslässen 13, H und 15 angeordnet sind und mit Auslaßöffnungen 21, 22 bzw. 23 an ihren unteren Abschnitten versehen sind.

Die oberen Abschnitte der Speiseleitungen 16 verlaufen durch die Stirnwand 24 des Speisebehälters 17, wobei eich deren obere offene 2±iden 25 innerhalb des Speisebehälters 17 befinden und im wesentlichen auf dem gleichen Niveau liegen. Innerhalb des Speisebehälters 17 befindet sich ferner eine Heizeinrichtung in Form einer Gruppe von Heiß-

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wasserelementen (schematise!! mit dem Bezugs zeichen. 26 angedeutet), welche über Speise- und Rückleitungen 27 bzw. 28 an eine nicht dargestellte Heißwasserquelle, z.B. ein Heizboiler angeschlossen sind.

Die Strömung durch die Gruppe der Heißwasserelemente wird mittels eines Magnetventils 29 eingestellt, das von einem schematisch mit dem Bezugszeichen 30 angedeuteten Temperaturfühler gesteuert wird. Der Temperaturfühler 30 ist etwas unterhalb des Niveausder oberen offenen Enden 25 der Speiseleitungen 16 angebracht. Das Magnetventil und der Temperaturfühler 30 bilden einen Thermostaten, der mittels eines nicht dargestellten, vorzugsweise außerhalb des Gehäuses 10 an der Stelle 29 angebrachten Steuerorgans einstellbar ist, so daß die Temperatur innerhalb des Speisebehälters 17 innerhalb eines eng begrenzten Temperaturbereichs oberhalb der Umgebungstemperatur, z.B. zwischen 40⁰G und 43°0 gehalten werden kann.

Eine schematisch mit dem Bezugszeiehen 32 angedeutete Speisepumpe liegt im Zuge einer Leitung 31, die mit einem nicht dargestellten Schwalltank verbunden ist. Auf der Druckseite der Pumpe 32 'ist die Leitung 31 durch das Gehäuse der Vorrichtung und die Speisebehälterwand hindurchgezogen, wobei ihr offenes Ende innerhalb des unteren Abschnitts des Speisebehälters 17 neben dem die Plüssigkeits-

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strömung in den Behälter 17 andeutenden Pfeil 33 liegt. Die Pumpe 32 wird einerseits von dein. Temperaturfühler 30 gesteuert, welcher einen Betrieb der Pumpe nur dann zulaßt, wenn die Temperatur innerhalb des Speisebehälters 17 innerhalb des gewählten Temperaturbereichs liegt, und andererseits mittels eines einstellbaren Zeitgliedes 34 gesteuert, das für einen intermittierenden Betrieb der Pumpe 32 sorgt, so daß diese mit konstanter Leistung über eine steuerbare Speiseperiode arbeitet und während einer nachfolgenden, gleichermaßen einstellbaren Ruhe- oder Stillstandsperiode außer Betrieb bleibt. ■

Der Zweck des nicht dargestellten Schwalltanks besteht darin, die zu trennende Emulsion zu sammeln und gegebenenfalls schwerere flüssig- und Pestbestandteile abzutrennen, welche sich im Gefolge der Emulsion befinden, jedoch nicht zu dieser gehören. Von dem Schwalltank wird die Emulsion in Richtung des Pfeils 33 in den unteren Abschnitt des Spei3ebehält,era 17 gepumpt, so daß der Flüssigkeita&piegel ' über die oberen offenen Enden 25 der Speiseleitungen 16 ansteigt. Während der Speiseperiode, die beispielsweise 1 bis 5 Minuten, im betrachteten Beispielsfalle vorzugsweise^ etwa 3 Minuten dauert, fließt die Emulsion in gleich großen Mengen von jeweils etwa 10 -15 Litern frei durch die Speiseleitungen 16 und die zugeordneten Einlaßöffnungen 12 der Trenneinheiten. T7ie nachstehend noch näher erläutert werden soll, fließt die Emulsion in eine !Brennkammer jeder

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Trenneinheit 11. Die brennkammer enthält zuvor abgetrenntes Wasser und eine darauf schwimmende Schicht aus Petroleumerzeugnissen. Beim sehr langsamen Eintritt in die Kammer breitet sich die Emulsion in Form einer zwischen der Petroleumschicht und dem zuvor abgetrennten Wasser schwimmenden Schicht aus. Am Ende der Speiseperiode wird durch Abschalten der Pumpe ■ 32 das Einspeisen der Emulsion unterbrochen? es schließt sich daran eine Euheperiode an, bei .der die Strömung in ;jeder Trennkammer rasch zum Stillstand kommt und Innerhalb der sich die dünne Emulsionsschicht spontan trennt, wobei die leichteren Emulsionsbestandteile in der Petroleumschicht aufgehen und der Wasserbestandteil der Emulsion sich mit dem zuvor abgetrennten Wasser vermischt. Dieser Vorgang wird zyklisch wiederholt, wobei wähx*end 3eder Speiseperiode die Petroleumschicht und das abgetrennte Wasser in jeder Trenneinheit über die Überströmauslässe 13 bzw. 14 abgelassen werden*

Auf diese Weise· strömt abgetrenntes Petroleum durch die Sammelleitung 18 über die Auslaßöffnung 21 in einen nicht dargestellten externen Behälter oder vorzugsweise in einen schematisch mit 35 bezeichneten Speiehertank, der sich am Boden der Vorrichtung befindet. Der Speiehertank wird regelmäßig in einen Tankwagen oder dergleichen entleert, um dessen Bestandteile, welche nicht in das örtliche Abwässersystem entleert werden können, wegzuschaffen. Der Speicher-

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tank kann gegebenenfalls mit einem Höhenstandsanzeiger, z.B. einem sichtbaren Überströmrohr versehen werden, um eine Über?/achung der Vorrichtung zu ermöglichen. Es ist ferner günstig, einen automatischen Überströiafühler vor-. zusehen, der die Speisepumpe in der Weise steuert, daß er sie stillsetzt, wenn der Speichertank vollständig gefüllt ist und ein Alarmsignal zur Anzeige dieses Zustandes erzeugt . .

Das abgetrennte Wasser wird über die Überströmauslässe 14 und 15 entleert. Das von den AuiLässen 14 abgelassene Wasser kann aufgrund des nachstehend noch im einzelnen erläuterten Aufbaues der Trenneinheiten einen größeren Prozentsatz an nictrtxfemulgierter Emulsion als das von den Auslassen 15 abgelassene Wasser enthalten. Die möglicherweise unvollständig demulgierte Flüssigkeit aus den Auslassen 14 fließt in die Sammelleitung 19 und kann entweder in den Schwalltank zur Einspeisung in den Behälter 17 rückgespeist oder in einem speziellen !Dank zur Wiederverwendung der Flüssigkeit, beispielsweise zum Waschen der mit einer emulgierten Reinigungsflüssigkeit gereinigten Teile (vgl. die einleitenden Ausführungen) gesammelt werden. Das gereinigte Wasser aus den Auslassen 15 enthält dagegen einen so geringen Prozentsatz an Petroleum, daß. es unmittelbar über den Auslaß 23 der Sammelleitung 20 in ein örtliches Abvvässersystem entleert werden kann.

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Die Schmalseite der in Pig. 1 dargestellten kastenförmigen Vorrichtung weist vorzugsweise anstelle des Gehäuses eine nicht dargestellte Abschluß-Stirnwand auf, welche aus der normalerweise geschlossenen Stellung wie eine Türe oder ein Tor geäffnet werden kann. Die wichtigsten Teile der Vorrichtung sind anderweitig mittels des Gehäuses 10 geschützt, an dessen Außenseite sich lediglich, ein durch die Decke der Vorrichtung verlaufender Entlüftungsstutzen (zum Entfernen der in der Vorrichtung sich u.U. bildenden leicht entflammbaren Gase), das mittels Thermostat gesteuerte Magnetventil 29 und dessen zugeordnetes Steuerorgan, das in gleicher Weise einstellbare Zeitglied 34, die Speisepumpe 32 und die verschiedenen Leitungen befinden.

Weitere Einzelheiten des Aufbaues und der Wirkungsweise der einzelnen Trenneinheiten 11 sollen nachstehend anhand der ]?ign. 2 bis 6 erläutert werden.

Wie vorstehend bereits erwähnt ist, besteht jede Trenneinheit 11 aus einem Metallbehälter mit größeren horizontalen als vertikalen Abmessungen. Die Trennkammer 37 wird durch den Boden 38 des Behälters, die linke Stirnwand '39 (vgl. Fign. 1 und 2), die Seitenwände 40, 41 und, wie auf der rechten Seite der Pign. 1 und 2 ersichtlich ist, eine Trennwand aus gebogenem Metallblech 42 begrenzt, wobei letzteres eine im wesentlichen geschlossene Verteilerkam-

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mer 40 bildet, die sich über die Breite des Metallbehälters erstreckt. Das gebogene Metallblech. 42 ist dichtend mit den Seitenwänden 40 und 41 verbunden und enthält einen hinteren, vertikalen Abschnitt 44 (Fig. 4)» der von dem Niveau der oberen Kanten der äußeren Seitenwände 39 bis 41 bis zu einem Niveau etwas oberhalb des Bodens 38 verläuft; ferner einen unteren, horizontalen Abschnitt 45* der sich an den hinteren, vertikalen Abschnitt 44 anschließt j ferner einen vorderen, vertikalen Abschnitt 46» der sich an den horizontalen Abschnitt 45 anschließt j und schließlich einen sich daran anschließenden oberen, horizontalen Abschnitt 47» der etwas unterhalb der Oberkante des hinteren Abschnitts 44 verläuft und in einer geringen Entfernung von dem hinteren Abschnitt 44 endet, so daß dazwischen ein schlitzförmiger Durchtritt 48 gebildet ist*

Ein gelochtes Metallblech 51 ist am linken Ende (Fig* 1 und 2) der brennkammer etwa in der gleichen Höhe wie der obere Abschnitt 47 des gebogenen Blechs 42 angeordnet.

Die vorstehend erwähnte Einlaßöffnung 12 der Trenneinheit wird gebildet durch einen Endabschnitt 49 der Speiseleitung 16, welcher durch die rechte Stirnwand 50 des Metallbehälters (Pig. 2 und 3) und durch den hinteren Abschnitt 44 des gebogenen Blechs 42 bis in die Verteilerkammer 43 verläuft.

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Der rechte Endabschnitt der Trennkammer 11 umfaßt eine Hilfatrennkammer 52, die durch die rechte Stirnwand 50 des Metallbehälters, den hinteren, vertikalen Abschnitt 44 des gebogenen Blechs 42, eine der Seitenwände 41 und eine Trennwand 53 umgrenzt wird, wobei letztere parallel zu den Seitenwänden (rechts unten in Fig. 2) verläuft.

Zwischen der Seitenwand 41 und der Trennwand 53 sind in der Hilfstrennkammer 52 zwei vertikale Ablenkplatten 54 und 55 angeordnet. Eine (54) dieser Ablenkplatten verläuft von dem Boden 38 in einer gewissen horizontalen Entfernung von dem hinteren Abschnitt 44 > wohingegen die andere Ablenkplatte 55 durch den oberen Abschnitt der Kammer in einiger Entfernung von der Stirnwand 50 verläuft. Diese zweite Ablenkplatte 55 endet etwas oberhalb des Bodens 33, so daß ein unterer Durchtritt 56 zwischen dem Boden 38 und der Unterkante der Ablenkplatte 55 gebildet ist.

Die Hilfstrennkammer 52 ist mit zwei Überströmausläsaen, nämlich den vorstehend erwähnten Auslassen 14 und 15 für abgetrenntes Wasser versehen. Der Auslaß 14 (vgl. Jlgn. 2 und 5) erstreckt sich von dem zwischen den Ablenkplatten 54 und 55 liegenden oberen Teil der Hilfstrennkammer 52, wohingegen sich der Auslaß 15 (vgl. Fign. 2 und 4) von dem unteren Abschnitt der Hilfstrennkammer 52 über den unteren Durchtritt 56 erstreckt.

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Der obere Abschnitt der Trennkammer 37 verläuft an einer Ecke der Trennkammer (der unteren rechten Ecke in Pig. 2) bis zu der Stirnwand 50 (vgl. Fig. 6} wo der vorstehend erwähnte Überströmauslaß 13 für abgetrenntes Petroleum angeordnet ist.

Wie vorstehend erläutert ist, wird die Emulsion durch die Einlaßöffnung 12 während der Speiseperiode und damit durch den Endabschnitt 49 der Speiseleitung 16 in die Verteilerkamiaer 43 (vgl. Fign. 2 und 3) eingespeist. Hier wird die Emulsion seitlich abgelenkt und füllt die Verteilerkammer 43 vollständig aus, bevor sie langsam nach oben durch den schlitzförmigen Durchtritt 48 in den oberen Abschnitt der Trennkammer 37 strömt, wo zuvor abgetrenntes Petroleum als ununterbrochene Schicht P (auf einem durch den Überströmauslaß 13 definierten Uiveau) auf dem zuvor abgetrennten Wasser schwimmt. Dieses Einströmen von Emulsion in die Kammer 37 erfolgt sehr langsam, wodurch sich die Emulsion horizontal ausbreitet und eine dünne Schicht E zwischen der Petroleumschicht P und dem Wasser bildet. Die Bildung einer derartigen Schicht wird durch die Führungsfunktion des horizontalen Blechabschnittes 47 neben den Einlaßdurchtritt 48 begünstigt. Zusätzlich besitzt die in die Kammer eingespeiste Emulsion eine etwas höhere Temperatur als die Flüssigkeit, die zuvor eingespeist wurde und daher kühler geworden ist als die nunmehr von dem Speisebehälter eingespeiste Emulsion. Die Temperaturdifferenz führt zu einer

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entsprechenden Vergrößerung des Dichteunterschiedes (Dichte = spezifisches Gewicht), so daß die Emulsion nach oben steigt und auf dem zuvor abgetrennten Wasser schwimmt.

Während der stetigen, langsamen Einspeisung und der vorstehend erwähnten Maßnahmen zur Begünstigung der Ausbildung einer Emulsionsschicht wird diese während der gesamten Speiseperiode zusammengehalten. Darüberhinaus wird der Einspeisevorgang derart eingestellt, daß die Einspeisung unterbrochen wird, bevor das vordere Ende der Emulsionsschicht E die Stirnwand 39 erreicht. Selbstverständlich besitzt die Emulsionsschicht E eine gewisse Irägheit aufgrund ihrer Vorwärtsbewegung, so daß sich die Ausbreitung nur nach und nach bis zum Stillstand verringert. Das horizontale, gelochte Metallblech 51 neben der Stirnwand wirkt der Tendenz der Emulsionsschicht entgegen, nach unten zu wandern, falls das Vorderende der Schicht trota des gesteuerten Einspeisevorgangs die Stirnwand 39 mit einer gewissen, obgleich ziemlich geringen Geschwindigkeit erreicht. Die öffnungen in dem Metallblech 51 gestatten den Abfluß des zuvor abgetrennten Wassers, das von der Emulsionsschicht vor sich hergeschoben wird.

Während der nachfolgenden Pause der Stillstandsperiode erhöht sich die Strömung in der iDrennkammer 37 mehr, und mehr,

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so daß sich, die dünne, im wesentlichen ununterbrochene Emulsionsschicht S selbständig während einer verhältnismäßig kurzen Dauer von etwa 20 Minuten trennt, da die Steighöhe innerhalb der Schicht sehr gering ist (vgl. hierzu auch die Ausführungen in der Beschreibungseinleitung). Auf diese Weise werden die leichteren Emulsionsbestandteile in der Petroleumschicht P eingeschlossen, während sich der Wasserbestandteil mit dem zuvor abgetrennten Wasser vermischt.

Jedesmal, wenn eine rteue Emulsionsmenge durch den Durchtritt 48 angeliefert wird, wird der obere leil der Petroleumschicht P über den Überströmauslaß 13 entfernt, während das abgetrennte Wasser über den schlitzförmigen Durchtritt 57 zwischen dem Behälterboden 38 und dem Boden 45 der Verteil erkammer 52 entleert wird. Der Durchtritt 57 verläuft im wesentlichen parallel zu dem Einspeisedurchtritt 48, woraus eine gleichmäßige Strömung resultiert.

In der Hilfstrennkammer 52 erfolgt eine weitere !rennung in der Flüssigkeit, welche noch einen Eestanteil von Emulsion in dem Wasser enthält. Das über den Auslaß 15 entfernte Wasser enthält daher weniger Petroleum als das über den Auslaß 14 entfernte Wasser. Eine derartige differenzierte Entfernung kann günstig sein, falls die angelieferte Emulsion einen unerwartet großen Petroleumanteil enthält und nicht ausreichend in der !Brennkammer 37 während der

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•vorgegebenen Stillstandsperiode abgetrennt v/erden kann.

Es hat sich herausgestellt, daß eine gewisse zweite Trennung in denjenigen Smulsionsteilen stattfindet, die trotz der vorstehend erwähnten Maßnahmen von der Schicht E abgelöst werden und sich mit dem zuvor abgetrennten 7/asser während der Speiseperiode mischen. Daher wird das einen etwas größeren Petroleumanteil enthaltende Wasser in einem keilförmigen Bereich E^f (der im Querschnitt in Fig. 5 dargestellt ist) behandelt, wo die Flüssigkeit sowohl während der Speiseperiode als auch während der Stillstand speriode praktisch stillsteht. Das Wasser unterhalb des keilförmigen Bereichs E¹ gibt einen Teil seines restlichen Petroleumbestandteils in diesen Bereich E^f frei, bevor es über den Durchtritt 57 abgelassen wird. Gleichzeitig wird emulgiertes Petroleum sukzessive von dem dem, Speisedurchtritt 48 benachbarten Abschnitt des Bereichs S¹ emittiert und zumindest teilweise der in den Behälter fließenden Emulsionsschicht E einverleibt.

Es versteht sich, daß der Erfindungsgedanke, wie er aus den Ansprüchen hervorgeht, in zahlreichen Ausgestaltungen und Abwandlungen-verwirklicht werden kann.

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Claims

^ Patentanwalt

j ft!?³' ^lV2"^or h

^StuttSari N. Men_Zeist_raa_e4q

Earl Oskar Wikholm Δ 35 066

Bergtorpsvägen 62

64 2äby (Schweden) *2. Dez 1975

Patentansprüche

λ Verfahren zum Trennen von Emulsionen, "bestehend aus Wasser, einem Emulgierungsstoff, Petroleumprodukten und gegebenenfalls Verunreinigungen, "bei dem die Emul- ., sion mit gesteuerter, laminarer Strömung in wenigstens eine Brennkammer eingespeist wird, welche zuvor abgetrenntes Wasser und eine darauf schwimmende Schicht aus zuvor abgetrennten Petroleumprodukten enthält, bei dem sich anschließend das flüssige Gemisch unter Schwerkraftwirkung selbständig trennt, derart, daß sich die leichteren Bestandteile an der mit ihrem obersten Teil sukzessiv entfernten Petroleumschicht ansammeln, wohingegen sich der Wasseranteil mit dem zuvor abgetrennten Wasser vermischt, das sukzessiv über eine Auslaßöffnung am Bodenabschnitt der Irennkammer abgelassen wird, d adurch gekennzeichnet, daß die Emulsion mit laminarer Strömung durch den Zammereinlaß in die Trennkararaer unmittelbar unterhalb der Petroleumschicht eingespeist wird, wobei die Temperatur der auf diese Weise in die Kammer fließenden Emulsion oberhalb

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der Temperatur des zuvor abgetrennten Wassers gehalten wird, so daß sich die Emulsion ungehindert und in horizontaler Richtung unter Ausbildung einer dünnen, ununterbrochenen Emulsionsschicht zwischen der Petroleumschicht und dem zuvor abgetrennten Wasser ausbreitet, worauf die praktisch zum Stillstand gekommene Emulsionsschicht einer selbständigen !Trennung überlassen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß die Emulsion in die Trennkammer über einen Einlaßdurchtritt eingespeist wird, dessen öffnung bezüglich der Einlaßströmung vorsteht oder horizontal und seitlich geteilt ist.
3« Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Einspeisung der Emulsion in die Trennkammer spätestens dann unterbrochen wird, wenn die Emulsionsschicht die nächstliegende Gegenwand der Trennkammer erreicht, worauf die Emulsionsschicht während einer Stillstandsperiode einer selbständigen Trennung überlassen wird*
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, wobei die Emulsion gleichzeitig in eine Vielzahl von übereinander angeordneten Trennkammern eingespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß in jede Trennkammer über getrennte Speiseleitungen

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eine im wesentlichen gleiche Emulsionsmenge eingespeist wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch g e. kennzeichnet , daß die Emulsion über die getrennten Speiseleitungen von einem gemeinsamen, oberhalb der !Brennkammern angeordneten Speisebehälter eingespeist wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Emulsion in dem Speisebehälter erwärmt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch g e -

k e η η ζ ei c h η e t , daß die Temperatur der Emulsion in dem Speisebehälter mittels einer !Ehermostatregelung innerhalb eines derartigen Temperaturbereichs gehalten wird, daß die Differenz zwischen den Grenztemperaturen dieses Bereiches geringer ist als der Abfall der Emulsionstemperatur zwischen der Einspeisung der Emulsion und deren selbständiger Trennung in der brennkammer.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Emulsion in die Trennkammer(n) programmgesteuert eingespeist wird, wobei jede einstellbar vorgegebene Einspeiseperiode von einer einstellbar vorgegebenen Euheperiode abgelöst v/ird.

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9» Verfahren nach Anspruch 2 und einem oder mehreren der Ansprüche 3 his 8, dadurch gekennzeichnet , daß das abgetrennte Wasser aus der Trennkammer über einen unterhalb des Einlaßdurchtritts angeordneten Auslaßdurchtritt abgelassen wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet , daß das abgetrennte Wasser über den Auslaßdurchtritt in eine Hilfstrennkammer abgelassen wird, von wo das an der Oberfläche und am Boden befindliche Wasser über getrennte tJberströmauslässe entleert wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß das an der Oberfläche befindliche Wasser in der Hilfstrennkammer rückgespeist und mit der in die Trennkammer (n) einzuspeisenden Emulsion gemischt wird.
12. Vorrichtung zur Durchführung ties Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit wenigstens einer Trennkammer, die einen Einlaß'zum Einspeisen einer aus Wasser, Emulgierungssfoff, Petroleumprodukten und gegebenenfalls

aufweist,

Verunreinigungen bestehenden Emulsion /mit einer Einrichtung zur sukzessiven Entfernung des obersten Teils einer auf abgetrenntem Wasser schwimmenden, die bei der Trennung der Emulsion unter Schwerkraftwirkung entstehen-

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den leichteren Eraulsionsbe standteile enthaltenden Petro*- leumschicht und mit einer Auslaßöffnung am Bodenabschnitt der Trennkammer zur sukzessiven Entfernung des abgetrennten 7/asaers,' dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (48) der Trennkammer (37) unmittelbar unterhalb des Eiveausder Einrichtung (13) zur sukzessiven Entfernung des obersten Teils der Petroleumschicht (P) angeordnet ist, daß der Innenraum der Trennkammer (37) in der Höhe des Einlasses (43) im wesentlichen frei ist und daß eine Heizeinrichtung (26) vorgesehen ist zum Erwärmen der in die Trennkammer (37) einzuspeisenden Emulsion, wobei sich die in die Trennkammer (37) fließende Emulsion horizontal unter Bildung einer dünnen, ununterbrochenen, zwischen der Petroleumschicht (P) und dem zuvor abgetrennten Wasser schwimmenden Schicht ausdehnt, worauf die praktisch zum Stillstand gekommene Emulsionsschicht (P) einer selbständigen Trennung überlas 3 en wird.
13· "Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß eine Verteilerkammer (43) in der ITähe des Einlasses der Trennkammer (37) vorgesehen ist, die eine den Einlaß (48) bildende Durchtrittsöffnung aufweist, welche bezüglich der Einlaßströmungsrichtung vorsteht oder horizontal und seitlich geteilt ist.

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14. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 13, dadurch gekennzeichnet , daß etwas unterhalt» des Niveaus des Einlasses (43) in der Nähe zumindest eines die !Brennkammer (37) begrenzenden Wandabschnittes, vorzugsweise in der Nähe eines gegenüber dem Einlaß (48) liegenden landabschnittes wenigstens eine gelochte Platte (51) horizontal angeordnet ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12-14, · dadurch gekennzeichnet, daß die brennkammer (37) iß wesentlichen parallelepipedföraiig ist und ein größeres Ausmaß in horizontaler als in vertikaler Richtung besitzt.
16. Vorrichtung nach Anspruch 13 und 15, dadurch gekennzeichnet , daß die Verteilerkanmier (43) in der Nähe einer (44) der Seitenwände der Trennkammer (37) angeordnet ist und sich längs dieser erstreckt.
17. Vorrichtung nach Anspruch 13 und 16, dadurch gekennzeichnet , daß der Einlaßdurchtritt (48) an dem oberen Abschnitt der Verteilerkammer (43) angeordnet ist und als Schlitz ausgebildet ist, der parallel zu der und über die gesamte(n) Länge der Seitenwand (44) verläuft.

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18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet , daß die Auslaßöffnung der Trennkammer (37) für abgetrenntes Wasser durch einen schlitzförmigen Durchtritt (57) unterhalb des Bodens (45) der Verteilerkammer (43) gebildet ist, wobei der Auslaßdurchtritt (57) vorzugsweise parallel zu der und im wesentlichen über die gesamte(n) Länge der Seitenwand (44) verläuft.
19. "Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnung (57) der Brennkammer mit einer Hilfstrennkammer (52) in Verbindung steht.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch. gekennzeichnet ,. daß die Hilfstrennkammer (52) einen Überströmauslaß (14) aufweist, der etwas unterhalb des Hiveaus des Oberströmauslasses (13) der' ^Brennkammer angeordnet ist, daß der Überströmauslaß (14) der Hilfstrennkammer zum Ablassen der Oberflächenschicht in der Hilfstrennkammer und gegebenenfalls zur Rückspeisung dieser Oberflächenschicht in die 2rennkammer (37) vorgesehen ist und daß die Hilfstrennkammer mit einer tieferen Auslaßöffnung (56) für das in zwei Verfahrens schritten abgetrennte Wasser versehen ist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch ge -

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kennzeichnet , daß die tiefere Auslaßöffnung (5S) der Hilf Brennkammer (52) ebenfalls mit einem Überströmauslaß (15) in Verbindung steht, der auf demselben ITiveau wie der Überströmauslaß (14) der Hilfstrennkammer angeordnet ist.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von brennkammern (37) gegebenenfalls mit zugehörigen Verteilerkammern (43) und/oder Hilfstrennkammsrn (52) als kastenförmige Trenneinheiten (11) übereinander angeordnet , wobei 3ede Trenneinheit (11) eine getrennte Speiseleitung (16) und getrennte Überströmauslässe (14, 15 bzw. 13) für abgetrenntes Wasser bzw. abgetrenntes Petroleum aufweist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet , daß die getrennt en Speiseleitungen (16) mit einem gemeinsamen Speisebehäiter (17) verbunden sind, der oberhalb der kastenförmigen Trenneinheiten (11) angeordnet ist und die zu trennende Emulsion enthält.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet , daß sich die Enden (25) der Speiseleitungen (16) auf gleichem ITiveau in dem Speisebehälter (Ti^ befinden und daß eine zeitgesteuerte (34)

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Pumpe (32) vorgesehen ist, um zum einen die Emulsion in den Speisebehälter (17) während einer einstellbar vorgegebenen Speiseperiode derart zu pumpen, daß der Flüssigkeitsspiegel der Emulsion über das Uiveau der Enden (25) steigt und die Emulsion über die Speiseleitungen (16) in jede Trenneinheit fließt, sowie zum ande~ ren das Pumpen im Anschluß daran solange zu unterbrechen, bis eine einstellbar vorgegebene Ruheperiode abgelaufen ist, welche im wesentlichen dem zur selbständigen Trennung der betreffenden Emulsionsschichten erforderlichen Zeitintervall entspricht.
25. Vorrichtung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet , daß eine Heizeinrichtung. (z.B. in jPorm einer G-ruppe)(26) von Heißwasserelementen, in dem Speisebehälter (17) vorgesehen ist.
26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet , daß die Heizeinrichtung, mittels Thermostat (30, 29) in Abhängigkeit von der Emulsionstemperatur des Speisebehälters (17) steuerbar ist und daß ein Temperaturfühler (30) etwas unterhalb des Niveaus der offenen, oberen Enden (25) der Speiseleitungen (16) angeordnet ist.
27. Vorrichtung nach Anspruch 24 und 26, dadurch

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gekennzeichnet , daß die Pumpe (32) nittels Thermostat derart steuerbar ist, daß sie nur dann in Betrieb ist, wenn die Emulsionstemperatur innerhalb eines einstellbar vorgegebenen Temperaturbereichs absinkt.
28. Vorrichtung nach Anspruch 26 und 27, dadurch gekennzeichnet , daß die mittels Thermostat (29, 30) gesteuerte Heizeinrichtung (26) derart ausgebildet ist, daß sie die Emulsionstemperatur in dem Speisebehälter (17) innerhalb eines derartigen Temperaturbereichs hält, daß die Differenz zwischen den G-renztemperaturen dieses Bereichs geringer ist als der G-esamtabfall der Emulsionstemperatur zwischen der Einspeisung der Emulsion und deren selbständiger Trennung in der Trennkammer.

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