DE3538843C2 - Vorrichtung zur kontinuierlichen Trennung von flüssigen Gemischen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur konti­ nuierlichen Trennung von Komponenten mit unterschiedlichen Dichten eines flüssigen Gemisches, bestehend im wesentlichen aus einem Behälter mit einem Trennraum; einem Einlaß zur Einführung des zu trennenden flüssigen Gemisches in den Trennraum; einer oberen Wandung, die den oberen Teil des Trennraumes abgrenzt und die gegenüber der horizontalen Ebene geneigt ist, und die dazu dient, eine leichtere Phase des flüssigen Gemisches und leicht abtrenn­ bare Teilchen abzufangen und diese Teilchen und diese leichte Phase zu einem Leicht-Phasen-Auslaß zu leiten, der am oberen Ende der geneigten oberen Wandung angeordnet ist; und einem Lamellen- Separator, der im Trennraum im Fließweg der schwereren Phase angeordnet ist, der zum Schwer-Phasen-Auslaß führt, der auf niedrigerem Niveau gegenüber dem Leicht-Phasen-Auslaß angeordnet ist, wobei die Vorrichtung weiterhin aufweist eine Trennwand, die den Trennraum trennt in eine erste Trennkammer zur Vor-Abtrennung der groben Teilchen zusammen mit einer leichteren Phase über den ersten Leicht-Phasen-Auslaß und in eine zweite Trennkammer zur Nach-Abtrennung der leichteren flüssigen Phase und von feineren Teilchen der Flüssigkeit, die in die zweite Trennkammer durch den Auslaß der ersten Trennkammer mit Hilfe des Lamellen-Separators fließt, der in der zweiten Trennkammer angeordnet ist.

Eine derartige Vorrichtung ist in der DE-AS 20 26 236 beschreiben.

Darüber hinaus ist in der DE 27 06 642 B2 (siehe insbesondere Fig. 1) eine Vorrichtung dieser Art gezeigt, bei der die Vortrenn­ abteilung und die Feintrennabteilung nebeneinander angeordnet sind.

Ferner sind Vorrichtungen dieser Art auch aus der schwedischen Patentanmeldung SE-A-8204346-4 bekannt und geeignet zur Abtrennung solcher Komponenten, die leichter oder schwerer sind als die flüssige Phase, in der diese Komponenten vorliegen. Die Vorrich­ tung ist hoch wirksam zur Abtrennung von flüssigen Ölschichten von Schneidemulsionen und Entfettungsbädern, und um Wasserteilchen von Öl zu befreien. Die Vorrichtung ist auch wirksam zur Abtrennung und Entfernung von Schaum aus Flotationsanlagen.

Beim Trennen der Komponenten von Schneidemulsionen oder ähnlichen flüssigen Suspensionen, die mit festen Teilchen verunreinigt sind und Öl enthalten, mit Hilfe der Vorrichtung, die in Fig. 3 der vorstehend erwähnten Patentanmeldung dargestellt ist, wurde fest­ gestellt, daß die Lamellen-Einrichtung dazu neigt, durch große mit Öl beladene feste Teilchen verstopft zu werden. Solche Ver­ stopfungen sind gefährlich und gefährden die gesamte Funktions­ tüchtigkeit des Separators.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diesen Nachteil zu be­ seitigen.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Vorrichtung, die durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 enthaltenen Merkmale gekennzeichnet ist.

Diese Anordnung erlaubt es, die Komponenten eines flüssigen Ge­ misches in zwei Stufen zu trennen, wobei in der ersten Stufe die gröberen Teilchen an der geneigten oberen Wandung abgefangen und zusammen mit der leichteren Phase vorgetrennt und durch den ersten Auslaß abgeführt werden; anschließend werden die Komponenten der flüssigen Mischung in einer zweiten Stufe in der zweiten Trenn­ kammer mit Hilfe des Lamellen-Separators einer Nachtrennung unter­ worfen, wobei die restliche Leicht-Phasen-Flüssigkeit in dem Lamellen-Separator abgefangen wird und aufwärts zu einem zweiten Auslaß aufsteigt, während kleinere Teilchen, die in die zweite Trennkammer gelangten, auch von dem Lamellen-Separator abgefangen wer­ den und entweder mit der leichten Phase zum zweiten Aus­ gang geführt werden, oder sie sammeln sich auf den Plat­ ten des Lamellen-Separators und fallen dann auf den Boden des Trennraumes. Die Trennwand ist hierbei vorgesehen, um zu verhüten, daß grobe Teilchen direkt in den Lamellen- Separator herunterfallen.

Gemäß einer geeigneten Ausführungsform der Erfindung ist ein Wandelement in dem Trennraum angeordnet, um sowohl das flüssige Gemisch vom Einlaß in die erste Trennkammer zu leiten, als auch die Flüssigkeit, die in der ersten Trennkammer vorgereinigt wurde, in die zweite Trennkammer zu leiten.

Zwecks Erleichterung der Zirkulation der Flüssigkeit und um die nicht-abgetrennten großen Teilchen zur ersten Trenn­ kammer zurückzuführen, bildet das vorstehend genannte Wand­ element in der Nähe des Endes des Aufstromes eine Verbin­ dungsöffnung zwischen der zweiten Trennkammer und der Flüs­ sigkeitseinlaßleitung, wodurch eine gewisse Menge an Flüs­ sigkeit aus der ersten Trennkammer zurückgeführt wird zu­ sammen mit irgendwelchen Feststoffen, die in der Flüssig­ keit vorliegen, bedingt durch die Ejektorwirkung, die durch die Verbindungsöffnung in dem Wandelement erhalten wird.

Ein Vorteil ist auch gegeben, wenn der Lamellen-Separator im Auslaßbereich der zweiten Trennkammer angeordnet ist; eine solche Anordnung ergibt den Trenneffekt in der zwei­ ten Trennkammer.

Ein weiterer Vorteil ist gegeben, wenn die Abmessungen der Trennwand so sind, daß die obere Seite davon die erste Trennkammer so abgrenzt, daß sich diese Kammer nach oben zum ersten Auslaß hin verjüngt, d. h. enger wird, und gleichzeitig die untere Seite der Trennwand die leichtere Phase, die feinere Teilchen enthält, abfängt und sie zum zweiten Leicht-Phasen-Auslaß leitet.

Um das Abfangen der großen festen Teilchen an der oberen geneigten Trennwand zu erleichtern, bringt man Luft in die Einlaßleitung, durch die das flüssige Gemisch in den Behälter eingebracht wird. Durch die Einführung von Luft in das flüssige Gemisch vor dem Eintritt dieses Gemisches in die erste Trennkammer werden diese groben Teilchen ge­ flotet oder es bilden sich Luftblasen, wenn die Flüssig­ keit in die erste Trennkammer fließt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung fungiert die geneigte obere Wandung als gemeinsame Trenn­ wand zwischen erster Trennkammer und einer Schwer-Phasen- Sammelkammer, wobei die Abmessungen der Sammelkammer so gewählt sind, daß sich günstige ruhige Strömungsbedingun­ gen ergeben.

Um die voneinander abhängigen Niveaus der flüssigen Phasen in den Trennkammern und in der Schwer-Phasen-Sammelkammer zu regeln bzw. zu steuern, steht der Auslaß von der Sammel­ kammer mit einem vertikalen einstellbaren Abflußkanal in Verbindung.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Er­ findung ist die Mehrzahl der Wandbereiche, die die erste und zweite Trennkammer begrenzen, in üblicher Weise so miteinander verbunden, daß sie zusammen mit dem Lamellen- Separator aus dem Behälter herausgehoben werden können, um die Demontage der Vorrichtung und ihrer Einrichtungen für Instandhaltungsarbeiten zu erleichtern.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Fig. 1 und 2 weiterhin erläutert, ohne sie jedoch darauf einzuschrän­ ken.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Quer­ schnitt durch eine erste Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung, und

Fig. 2 zeigt in schematische Darstellung einen Quer­ schnitt durch eine zweite bevorzugte Ausführungs­ form der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In Fig. 1 ist eine Trennvorrichtung gemäß der vorliegen­ den Erfindung dargestellt, bestehend im wesentlichen aus dem Behälter 1, der einen Trennraum für das (verunreinigte) zu trennende flüssige Gemisch enthält, z. B. eine Schneid­ flüssigkeit, bestehend im wesentlichen aus einer Mischung aus Öl und festen Teilchen in Suspension. Das flüssige Gemisch wird durch die Zuführungsleitung 2 in eine erste Trennkammer 3 eingeführt, welche oben durch eine obere geneigte Wandung 4 abgegrenzt ist. Ein Wandelement 5 ist darin angeordnet, um den Fluß des Flüssigkeitsgemisches nach oben gegen die Dachwandung 4 zu leiten, so daß die bereits abgetrennten gröberen Teilchen in bekannter Weise abgefangen werden, während die leichtere flüssige Phase (das Öl) zum ersten Auslaß 6 geleitet wird, der sich am oberen Ende der oberen Wandung 4 befindet. Der Boden der ersten Trennkammer 3 wird von dem Wandelement 7 gebildet, das gleichzeitig als Trennwand zwischen der ersten Trennkam­ mer 3 und einer zweiten Trennkammer 8 fungiert. Das Wand­ element 7 und das Wandelement 5 begrenzen einen Auslaß 9, der von der Trennkammer 3 zur zweiten Trennkammer 8 führt.

Das Wandelement 5 weist an seinem unteren Ende eine Öffnung 10 auf, wo sich ein Unterdruckbereich bildet, wenn die flüssige Suspension von der Einführungsleitung 2 in die erste Trennkammer 3 fließt. Durch diese Ejektorwir­ kung werden die gröberen Teilchen, welche sich infolge ih­ rer Größe während des ersten Durchganges der flüssigen Sus­ pension in die Trennkammer 3 nicht an der geneigten oberen Wandung 4 abgeschieden haben, in die Kammer zurückgeführt und dann an der geneigten oberen Wandung 4 abgefangen.

Die leichtere flüssige Phase (Öl) steigt entlang der obe­ ren Wandung 4 in der ersten Trennkammer 3 bis auf ein Niveau H1 am ersten Auslaß 6 für die leichte Phase. Diese leichte Phase läuft dann über die obere Seite der oberen Wandung 4 ab und fließt dann durch die Auslaßleitung 11, die aus dem Behälter 1 herausragt, ab. Die so vorgesäuberte und teilweise getrennte flüssige Suspension, die aus dem Auslaß 9 der Trennkammer 3 kommt, fließt zu dem Einlaßteil 12 der zweiten Trennkammer 8 und dann weiter - mit Ausnahme des Teils, der durch die Öffnung 10 zurückgeführt wird - aufwärts entlang dem Einlaß 13 eines Lamellen-Separators 14, der in bekannter Weise aus einer Vielzahl von zueinander parallel und dicht angeordneter Platten 15 besteht, die im großen Winkel gegenüber der Horizontale geneigt sind.

Es versteht sich, daß die Trennwand 7 verhütet, daß die grö­ beren Teilchen direkt in den Lamellen-Separator 14 fallen, und daß die Trennwand 7 bewirkt, daß die Flüssigkeit ent­ lang eines im wesentlichen S-förmigen Pfades fließt, so daß das flüssige Gemisch gesäubert und die Komponenten da­ von in zwei Stufen abgetrennt werden, d. h. teilweise in einer ersten Trennkammer 3 und in einer zweiten Trennkam­ mer 8.

Die flüssige Suspension, die möglicherweise noch eine leichte Phase und feine verunreinigende Teilchen enthält, fließt in die zweite Trennkammer 8 und unterliegt dort einem zweiten Trennprozeß, auch Nachtrennprozeß genannt, bei dem die leichtere Phase wieder nach oben zum zweiten Auslaß 16 entlang der unteren Seite der Trennwand 7 auf­ steigt. Diese leichtere Phase steigt bis zum Niveau H1 am Auslaß 16 entweder direkt oder entlang der geneigten Unterseite der Trennwand 7, oder von dem Lamellen-Separa­ tor an den Platten 15, an denen die restliche leichte Phase und feine Teilchen abgefangen werden, so daß die leichte Phase entlang den Platten von dort zu dem zwei­ ten Auslaß 16 aufsteigen können. Die Teilchen, die auf den Lamellenplatten 15 zurückbleiben, bilden große Agglo­ merate, die dann auf den Boden des Behälters 1 fallen, von wo aus sie durch den Schlammauslaß 17 entfernt wer­ den können.

Die Flüssigkeit (Wasser), die die schwere Phase der flüssi­ gen Suspension darstellt und von dem Lamellen-Separator 14 kommt, steigt auf ein Niveau H2 in einer Sammelkammer 18, deren oberer Teil von einem vertikalen, verstellbaren Ab­ flußkanal gebildet ist, über den die schwere Phase zum Auslaß 20 läuft, durch den die schwere Phase dann aus dem Behälter 1 gelangt. Die Grenzschicht H3 zwischen der leichten und der schweren Phase in den Trennkammern 3 und 8 läßt sich durch Verstellung des Niveaus H2 mittels des Abflußkanals 19 verändern. Die Lage der Grenzschicht H3 beeinflußt die Reinheit der Phasen an ihren Auslässen hin­ sichtlich des Gehalts der zweiten Phase. Das Ausmaß, in welchem die schwere flüssige Phase, die via Abflußkanal 19 überläuft, von der leichten Phase am besten gesäubert ist, ist wenn der Abflußkanal 19 so eingestellt ist, daß nur eine geringe Spur der schweren Phase in der leichten Phase, die die ersten Auslässe 6, 16 verläßt, aufgefunden wird. Dies tritt ein, wenn die Grenzschicht H3 der Phasen mit dem freien Niveau H1 der leichten Phase genau oder im wesentlichen zusammentrifft. Dementsprechend enthält die leichte Phase die geringste Menge an schwerer Phase, d. h. sie ist am saubersten, wenn die leichte Phase kaum wahrnehmbar in der schweren Phase ist, die das Niveau H2 verläßt. Dies letztere tritt ein, wenn die Grenzschicht H3 zwischen den Phasen im wesentlichen in der Höhe des Auslasses (der Unterseite) des Lamellen-Separators 14 liegt.

Fig. 2 zeigt eine alternative, bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Teile, die identisch mit den Teilen der Vorrichtung gemäß Fig. 1 sind oder denen entsprechen, haben die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1.

Bei der Vorrichtung, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, wird das flüssige Gemisch, das in die leichte und die schwere Phase zu trennen ist, durch die Einlaßleitung 2 in den Trennraum des Behälters 1 eingeführt. Die Einlaß­ leitung 2 ragt von oben in den Behälter 1 hinein und weist unten die Einlaßöffnung 2a auf. Mit der Einlaßleitung 2 ist eine Leitung 21 verbunden, durch die Luft in die in der Einlaßleitung 2 befindliche Flüssigkeit eingebracht wird. Die Menge der eingebrachten Luft kann mittels eines Ventils 22 geregelt werden. Die Luft kann in die Einlaß­ leitung 2 durch einen Injektoreffekt oder durch Druck eingebracht werden. Die in das Flüssigkeitsgemisch einge­ brachte Luft bildet Blasen darin, an die sich große Fest­ teilchen in der flüssigen Suspension versuchen anzuhängen, wenn die Flüssigkeit aufwärts in Richtung auf die geneigte obere Wandung 4 fließt. Die auf diese Weise flotierte leichtere Phase wird durch die obere Wandung 4 weiter­ geleitet und steigt zu dem Niveau H1 am Auslaß 6 der er­ sten Trennkammer 3 auf. Das Ausmaß, in dem feste große Teilchen von der schweren Phase abgetrennt werden, ist gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung größer als bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform.

Ähnlich wie bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung fließt die teilweise getrennte Flüssigkeit aus der Kam­ mer 3 durch den Auslaß 9 in den unteren Einlaßteil 12 der zweiten Trennkammer 8, wo infolge einer Ejektorwir­ kung bewirkt wird, daß etwas Flüssigkeit in die erste Trennkammer durch die Öffnung 10 zurückfließt, wodurch jegliche restlichen gröberen Teilchen in der ersten Trenn­ kammer 3 abgetrennt werden.

Die teilweise getrennte Flüssigkeit steigt dann in der zweiten Trennkammer 8 entlang der Unterseite der Trenn­ wand 7 zu dem zweiten Auslaß 16 für die leichte Phase auf, wobei eine weitere Trennung an den Platten 15 des Lamellen- Separators 14 stattfindet.

Die schwere Phase, die von dem Lamellen-Separator 14 ab­ fließt, steigt auf in die Sammelkammer 18, die bei dieser Ausführungsform der Vorrichtung eine beträchtliche hori­ zontale Ausdehnung hat, wodurch günstige, glatte Fließ­ bedingungen erreicht werden. Diese größere Ausdehnung der Sammelkammer 18 kann mit der gleichen Behälterbreite wie bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1 erreicht werden, da die obere Wandung 4 nicht alleine als Begrenzungswand der er­ sten Trennkammer 3, sondern auch als Begrenzungswand der Sammelkammer 18 dient.

Die gereinigte schwere Phase fließt aus der Sammelkammer 18 durch die obere Auslaßöffnung des Abflußrohres 23. Das Niveau H2 der schweren Phase und damit die Grenzschicht H3 zwischen den Phasen in den Trennkammern 3 und 8, kann mit Hilfe eines Verbindungsrohres 24, das teleskopartig mit dem Ausflußrohr 23 verbunden ist, eingestellt werden.

Der Hauptteil der Wandbereiche, die die Trennkammern 3 und 8 abgrenzen, und der Lamellen-Separator 14 können bei beiden Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung so miteinander verbunden sein, daß sie bei Bedarf zusammen aus dem Gehäuse des Behälters 1 herausgehoben werden können, z. B. bei Instandhaltungsarbeiten.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Trennung von Kompo­ nenten mit unterschiedlichen Dichten eines flüssigen Gemisches, bestehend aus einem Behälter (1) mit einem Trennraum; einem Einlaß zur Einführung des zu trennenden flüssigen Gemisches in den Trennraum; einer oberen Wandung (4), die den oberen Teil des Trennraumes abgrenzt und die gegenüber der horizontalen Ebene geneigt ist, und die dazu dient, eine leichtere Phase des flüssigen Gemisches und leicht abtrennbare Teilchen abzufangen und diese Teilchen und diese leichte Phase zu einem Leicht-Phasen-Auslaß zu leiten, der am oberen Ende der geneigten oberen Wandung (4) angeordnet ist; und einem Lamellen-Separator (14), der im Trennraum im Fließweg der schwereren Phase angeordnet ist, der zum Schwer-Phasen-Auslaß (19, 24) führt, der auf niedrigem Niveau (H2) gegen­ über dem Leicht-Phasen-Auslaß angeordnet ist, wobei die Vorrichtung weiterhin aufweist eine Trennwand (7), die den Trennraum trennt in eine erste Trennkammer (3) zur Vor-Abtrennung der groben Teilchen zusammen mit einer leichteren Phase über den ersten Leicht-Phasen-Auslaß (6) und in eine zweite Trennkammer (8) zur Nach-Abtrennung der leichteren flüssigen Phase und von feineren Teilchen der Flüssigkeit, die in die zweite Trennkammer (8) durch den Auslaß (9) der ersten Trennkammer (3) mit Hilfe des Lamellen-Separtors (14) fließt, der in der zweiten Trennkammer (8) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Trennkammer (3) am unteren Ende der Trennwand (7) mit der zweiten Trennkammer (8) in Ver­ bindung steht, und daß die zweite Trennkammer (8) einen zweiten Auslaß (16) für die leichte Phase, die in der zweiten Trennkammer (8) abgetrennt wird, aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Trennkammer (8) einen Einlaß (10) auf­ weist, der unterhalb des Einlasses (13) des Lamellen- Separators angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende der Trennwand (7) eine Trennwand so­ wohl für den ersten als auch für den zweiten Leicht- Phasen-Auslaß (6, 16) darstellt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Trennraum ein Wandelement (5) angeordnet ist, das bewirkt, daß sowohl das flüssige Gemisch von dem Einlaß in die erste Trennkammer (3) als auch die darin zuerst gereinigte Flüssigkeit in die zweite Trennkammer (8) geleitet wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Wandelement (5) eine Verbindungsöffnung (10) zwischen der zweiten Trennkammer (8) und dem Flüssigkeits­ einlaß bildet, wobei die Geschwindigkeit, mit der die Flüssigkeit durch den Einlaß (2) injiziert wird, eine Zirkulation dieser Flüssigkeit von der zweiten Trennkammer (8) in die erste Trennkammer (3) bewirkt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitseinlaß eine Einrichtung (21) aufweist, um Luft in das Flüssigkeitsgemisch vor der Injektion dieses Gemisches in die erste Trennkammer (3) einzubringen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die geneigte Trennwand (7) eine gemeinsame Grenze zwischen der ersten Trennkammer (3) und der Sammelkammer (8) für die schwere Phase bildet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwer-Phasen-Auslaß die Form eines vertikal verstellbaren Abflußkanals (19, 24) aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandbereiche, die die erste Trennkammer (3) und die zweite Trennkammer (8) bilden, so miteinander verbunden sind, daß sie eine Einheit bilden, die aus dem Behälter herausgehoben werden kann.