NO138126B - Fremgangsmaate for fjerning av olje fra en olje-i-vann-emulsjon - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører fjerning av olje fra

en olje-i-vann-emulsjon.

I henhold til foreliggende oppfinnelse har vi tilveie-

brakt en fremgangsmåte for fjerning av olje fra en olje-i-vann-emulsjon som omfatter å føre emulsjonen gjennom en fibrøs struktur soin omfatter fibre som har findelte partikler som fremviser oleofi-

le og hydrofobe egenskaper og som gjennomtrenger deres ytre overflater, og å fjerne de således dannede små koalescerte oljedråper.

Fibrene,-."f.eks. kontinuerlige filamenter av stapelfibre,

kan være homofibre hvortil partiklene er blitt bevirket til å vedheftes og gjennomtrenge deres overflater ved å utsette homofibrene

for overflate-varme og/eller mykner-behandling(er). Alternativt

kari fibrene være homofibre hvorpå det er et ikke-fiberdannende har-piksaktig eller polymer-belegg, og belegget, som har påførte partikler, er siik at partiklene kan trenge gjennom og bli fastklebet når belegget blir utsatt for. varme og/eller mykner-behandling(er).

- tien det er mest ønsket at fibrene er konjugerte fibre.

Med uttrykket "konjugert fiber" menes en spunnet, spesielt smelte-spunnet fiber (d.v.s. et kontinuerlig filament eller en stapel-

fiber) sammensatt av minst to fiberdannende polymere komponenter som er anbrakt i atskilte soner tvers over tverrsnittet av fiberen og vesentlig kontinuerlig langs lengden av denne, og hvor en av komponentene har et smeltepunkt som er betydelig lavere enn smeltepunktet til de andre komponenter og ér anbrakt slik at den danner

i det minste en del av den perifere overflate av fiberen.

Ved en foretrukket utførelse av oppfinnelsen benyttes det derfor en fibrøs struktur som x>mfatter orienterte, konjugerte fibre (som definert foran), hvor komponenten med lavere smeltepunkt har findelte partikler som fremviser, oleofile og hydrofobe egenskaper og som gjennomtrenger dens ytre flate.

Det foretrekkes- konjugerte fibre som har to komponenter.

Den mest foretrukne type av bikomponent-fiber er en hvor en komponent med lavt smeltepunkt danner en hinne rundt en annen kompo-

nent som tjener som kjerne, selv om det også kan anvendes en bikomponent- fiber hvor en komponent med lavt smeltepunkt er en av to komponenter som er anbrakt side ved side.

Det polymere materiale i komponenten med lavt smelte-

punkt har et smeltepunkt som er minst 10°C, fortrinnsvis minst 20°C, lavere enn smeltepunktet til den annen komponent i fiberen.

Den fibrøse struktur kan være i form av et strikket tekstil, et vevd tekstil eller et ikke-vevd tekstil, og det sistnevnte er foretrukket. Fibrøse strukturer som er spesielt ønskelige, er smeltede tekstiler fremstilt fra stapelfibre eller orienterte, d.v.s. trukne, hinne/kjerne heterofilamenter. Slike smeltede tekstiler kan enten være punkt-bundet eller flate-bundet. Enhver fibrøs struktur kan omfatte mer enn ett tekstilsjikt.

De findelte partikler som anvendes ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen, er silan-belagte silisiumdioksyd-

partikler. Den gjennomsnitt-

lige partikkelstørrelse er fortrinnsvis minst 0,1 mikron. Den "gjennomsnittlige partikkelstørrelse" angir den største tverrsnitt-dimensjon til en partikkel, f.eks. diameteren når det dreier seg om en kuleformet partikkel.. Det er mest foretrukket at partiklene har en gjennomsnittsstørrelse på én mikron eller mindre.

Graden av hydrofobisitet i fibrene bør være slik at fiberstrukturen gir en vannkontakt-vinkel på minst 110° og fortrinnsvis mer enn 140°. Størrelsen på kontaktvinkelen er i stor grad avhengig av den type med hydrofobe partikler som blir anvendt og konsentrasjonen pr. enhetsflate på overflaten av hver fiber. Den oleofile natur til partiklene som blottstilles på fibrene, er

slik at oljen kommer i kontakt med, og midlertidig vedheftes til, partiklene, og de små oljedråper koalescerer så og føres gjennom den fibrøse struktur. Det menes at prosessen blir påskyndet av overflateujevnheten til fibrene som skyldes nærværet av partiklene.

Porøsiteten til den fibrøse struktur er valgt slik at

.muligheten for oljepartiklene til å komme i kontakt med fibrene,

er så stor som mulig uten å skape et for høyt trykkfall tvers gjennom den fibrøse struktur. Av de foretrukne fibrøse strukturer har punktbundne, smeltede tekstiler, som er tettere pakket, et mye høyere trykkfall enn flate-bundne, smeltede tekstiler. Med både

punktbundne og flatebundne smeltede tekstiler er trykkfallet van-ligvis mindre enn 50 cm vann ved en hydraulisk strøm på opp til 16 m 3 pr. time pr. m 2.tekstil.. Men trykkfallet vil øke over dette tall når den hydrauliske strøm og/eller olje-gjennomgangen blir øket.

Ved "punkt-bundet, smeltet tekstil" mener vi et tekstil hvor fibrene har små atskiite områder i hvilke fibrene er sterkt adhesivt bundet til hverandre, hvilke områder er skilt fra hverandre ved mindre sterkt bundne, eller endog ubundne, områder.

Med "flate-bundet, smeltet tekstil" menes et tekstil hvor fibrene er adhesivt bundet til hverandre ved vesentlig alle tvers-over-punkter.gjennom .hele tykkelsen og over hele flaten av materi-alet.

Spesielt effektive fibrøse strukturer er slike som omfatter to eller flere flatebundne, smeltede tekstiler ovenpå hverandre fulgt av ett eller flere punktbundne, smeltede tekstiler. Med en fibrøs struktur som omfatter tre flatebundne, smeltede tekstiler ovenpå hverandre fulgt av et punktbundet smeltet tekstil ovenpå der er det mulig å oppnå over 97%, og noen ganger over 99%, reduksjon i oljekonsentrasjon, etter en tilstrekkelig tid, f.eks.

4 til 8 minutter, til gravimetrisk separering av de koalescerte små

oljedråper, ved en enkel gjennomgang gjennom den fibrøse struktur med en hydraulisk strøm på o opp til 9,2 m 3 pr. time pr. m 2 tekstil.

Med andre fibrøse strukturer, f.eks. to flatebundne, smeltede tekstiler ovenpå hverandre fulgt av et punktbundet, smeltet tekstil eller to flatebundne tekstiler ovenpå der, er effekti-viteten ikke så høy. Mén ikke desto mindre kan disse være foretrukket når det er nødvendig med høyere belastninger, siden trykkfallet gjennom -slike fibrøse strukturer vil være lavere.

For at de her beskrevne fibrøse strukturer kan virke med maksimal effekt, er det ønskelig- at strømmen av olje-i-vann-emulsjonen skal være vesentlig jevn.over hele strukturen. Dette kan bekvemt oppnås ved å føre emulsjonen gjennom et egnet formet og di-mensjonert ark eller en blokk av sTcumplast-materiale med åpne celler som er anbrakt umiddelbart i oppoverstrømmen ved den fibrøse struktur .

Bortsett fra å "tjene til å fordele strømmen tvers over hele den fibrøse struktur, tjener nærværet av skumplast-materi-

alet på oppstrømsiden ved den fibrøse struktur til å hindre at uvedkommende stoff, for eksempel faste partikler og store oljedråper, kommer inn og forårsaker blokkering i den fibrøse struktur.

Et spesielt ønsket skumplast-materiale for dette for-mål er et hydrofilt plastmateriale, f.eks. et hydrofilt polyuretan-skum.

Den fibrøse struktur som blir anvendt i henhold til oppfinnelsen, kan ha hvilken som helst egnet form. Selv om den fib-røse struktur kan være i form av et ark eller en blokk med vesentlig flat form, kan den fibrøse struktur også være rørformet, i det sistnevnte tilfelle kan olje-i-vann-emulsjonen enten føres fra innsiden til utsiden eller fra utsiden til innsiden av den fibrøse struktur. Men i praksis finner vi det mest bekvemt, når den fib-røse struktur er i form av et rør, å føre olje-i-vann-emulsjonen inn i røret og så la den strømme gjennom veggen av røret. Vi har funnet at ved å anta denne metode vil olje/vann-blandingen etter å være ført gjennom den fibrøse struktur ha lett for å tilegne seg en lineær strømning, og dette ansporer de små koalescerte oljedråper til på gravimetrisk måte å skilles fra vannet.

Fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse kan anvendes med enten vegetabilske eller mineralolje-emulsjoner. Fremgangsmåten har vist seg å være spesielt effektiv for å oppnå koalescering av en rekke med både vegetabilske og mineralolje-emuls joner, f.eks. emulsjoner fra rensing av tankskip eller lag-ringskar som er anvendt til å transportere mineral- og vegetabilske oljer, ballast-vann i urensede olje-tankskip og oljeholdige kjøle-midler.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet ved henvisning til de følgende eksempler.

Eksempel 1

Et punktbundet-, smeltet tekstil som veier 137 g pr. m<2 >og som er fremstilt fra stapelfibre av orienterte, d.v.s. trukne, hinne/kjerne-heterofilamenter hvor kjernen (5p vekt% av samlet vekt av filamentet) var polyetylentereftalat med smeltepunkt 257°C og hinnen var en kopolymer av polyetylentereftalat og polyetylen-adipat (molforhold 85:15) med smeltepunkt 220°C, ble ført gjennom en 2% dispersjon av silan-belagte silisiumdioksydpartikler ("Silanox loi" fremstilt av cabot Corporation, primærpartikkel-størrelse 7^um, BET-overflateareal 225 m /g) i trikloretylen. Det tørkede tekstil ble holdt med konstant flate i en stift-strekkramme mens det ble oppvarmet ved 217°C i 10 minutter, og ble til slutt skyllet med vann for å fjerne løst tilklebede partikler. Dråper med vann anbrakt på. det tørkede tekstil hadde en gjennomsnittlig kon-taktvinkel på 155°...

Dette tekstil ble betegnet tekstil A.

Et flatebundet, smeltet tekstil med samme oppbygning ble behandlet på lignende måte. Dette tekstil ble betegnet tekstil B.

Et koalesceringsmiddel ble fremstilt ved å danne en fire-komponents sammensetning ved å legge over hverandre et stykke av tekstil A og tre stykker av tekstil B i den rekkefølgen. Den så-

ledes dannede fibrøse struktur var tilstrekkelig sterk til å kunne festes i stilling som en vanlig vegg mellom to reservoarer X og Y, hvor den flatebundne side av strukturen, d.v.s. tekstil B, vender mot reservoar X og den punktbundne side av strukturen, d.v.s. tekstil A, vender mot reservoar Y.

Hvert reservoar var forsynt med en flytéarm-avtaker som kunne justeres slik at all olje som fløt på overflaten av olje/vann-emulsjonen i reservoaret kunne skummes av.

Vann fra ledningsnettet ble med en roterende måler matet

inn i reservoar X. Olje ble matet fra en tønne og direkte inn i vannstrømmen.til reservoaret og det ble dannet en olje-i-vann-emulsjon inneholdende.236 ppm (deler pr. million) med olje. Da reservoar X var oppfylt, ble strømmen.inn i reservoar X justert for å opprettholde en konstant dybde med olje/vann. Emulsjonen strømmet gjennom koalesoerings-midlet inn i reservoar Y inntil det eventuelt var frembrakt en konstant væske.-dybde. Ved dette trinn ble, for. å opprettholde en jevn tilstand, væske ledet bort fra reservoar Y

med samme hastighet som den kom inn i reservoar X. Forskjellen i trykk tvers gjennom koalescerings-midlet var 10,5 cm vann. med en konstant strøm på 9,2 m pr. time pr. m tekstil.

Til å begynne med var koalesceringen av små pljedråpér .

på nedstrømsiden ...av koalesceringsmidlét svært langsom og bestod av svært små oljedråper. Men etter 3 eller 4 timer var koalesceringen mye raskere, og de små oljedråpene som ble dannet var mye større og de fløt mot, og dannet et sjikt på, den frie væske-bverflate i reservoar Y. '-Ved dette trinn ble det tatt prøver av olje/vann-emul-/ ' ~sjonen med intervaller på omkring 30 minutter ved et sted 0 innen reservoar X umiddelbart på oppstrømsiden av koalesceringsmidlét og/ også ved et sted P innen reservoar Y beliggende langt fra nedstrøm-siden av koalsceringsmidlet, etter at -det hadde foregått en "gravi- ' ±

metrisk fraskilling av oljen. Med en hydraulisk strøm på o 9,2 m 3 pr. time pr. m 2 tekstil fikk væsken som kom fra koalesceringsmidlet, avsette seg i 6 minutter før den kom til stedet P. Med denne.hydrauliske strøm ble en gjennomsnittlig olje-konsentrasjon på 236 -ppm (ved sted 0) redusert til gjennomsnittlig 0,9 ppm (ved sted P), kontinuerlig i løpet av en periode på 7 timer.

Effekten til koalesceringsmidlet ble så undersøkt ved forskjellige strømningshastigheter med like gode resultater.

Eksempel 2

,Eksempel 1 ble gjentatt i sin helhet (bortsett fra olje-konsentras jon og strømningshastighet) unntatt at koalescerings-midlet ble fremstilt ved å danne en tre-komponent-sammensetning ved.å legge over hverandre to stykker av tekstil B og ett stykke av tekstil A.

Følgende resultater ble oppnådd: Trykkfallet tvers gjennom koalesceringsmidlet var 26 cm vann. Oljekonsentrasjonen ble redusert fra 690 ppm (ved sted 0) til 17 ppm (ved sted P) i løpet av en periode på 4 timer ved en hydraulisk strøm på 9,8 m 3 pr. time pr. m 2tekstil.

Eksempel 3

Eksempel 1 ble gjentatt i sin helhet (bortsett fra olje-konsentrasjon og strømningshastighet) unntatt at koalescerings-midlet ble fremstilt ved å danne en to-komponent-sammensetning ved å legge over hverandre to stykker av tekstil B. ■

Følgende resultater ble oppnådd:

Trykkfallet tvers gjennom koalesceringsmidlet var 3 cm vann. Oljekonsentrasjonen ble redusert fra 684 ppm (ved sted 0) til 43 ppm

(ved sted P) i løpet av en periode på 4 timer ved en hydraulisk strøm på o 8 m 3 pr. time pr. m 2 tekstil.

Eksempel 4 Eksempel 1 ble gjentatt i sin helhet (bortsett fra olje-konsentrasjon og strømningshastighet) unntatt at koalescerings-midlet var et enkelt stykke med tekstil A.

.Følgende resultater ble oppnådd:

Trykkfallet tvers gjennom koalesceringsmidlet var 10 cm vann.

01jekonsentrasjonen ble redusert fra 289 ppm (ved sted 0) til 36 ppm (ved sted P) i løpet av en periode på 4 timer ved en hydraulisk strøm på 10,5 m 3 pr. time pr. m 2tekstil.

Dette viser at fibrøse strukturer som omfatter to eller

flere flatebundne, smeltede tekstiler som er lagt over hverandre

fulgt av et eller flere punktbundne, smeltede tekstiler, som her beskrevet, er spesielt effektive koalesceringsmidler.

Eksempel 5

Til sammenligning ble eksempel 1 gjentatt, bortsett fra

at koalesceringsmidlet ble fremstilt ved å danne en fire-komponent-sammensetning ved å legge over hverandre tre stykker av tekstil A

(før det var blitt behandlet med silanbelagte silisiumdioksydpartikler som beskrevet i eksempel 1) og ett stykke av tekstil b (før det var blitt behandlet med silanbelagte silisiumdioksydpartikler som beskrevet i eksempel 1).

Trykkrallet tvers gjennom koalesceringsmidlet var nå

14,5 cm vann. 01jekonsentrasjonen ble redusert fra 232 ppm ( ved sted 0) til 38 ppm (ved sted P) i løpet av en periode på 4 timer ved en hydraulisk strøm på 11,6 m 3 pr. time pr. m 2tekstil.

Dette viser at koalesceringsmidlet anvendt i eksempel 1,

er mye mer effektivt enn koalesceringsmidlet anvendt i nærværende eksempel.

Eksempel 6

Det ble fremstilt et koalésceringsmiddel ved å legge over hverandre to stykker av tekstil B. Hidlet ble festet i stilling som en vanlig vegg mellom.reservoarer X og Y.

Avløpsvæske fra rensing av tankvogner som ble anvendt ved transport av mineraloljer og vegetabilske oljer, med rensemidler basert på damp og paraffin, Jble ført inn i reservoar X. Væske ble ført ut fra reservoar Y med den samme hastighet som den kom inn i reservoar X. Trykkforskjellen tvers gjennom koalesceringsmidlet var maksimalt på 20 cm vann ved en konstant strøm på 16 m"<*> pr. time pr. m 2 tekstil.-Det ble med regelmessige intervaller tatt prøver av "olje"/vann-emulsjonen ved et sted 0 inne i reservoar X, umiddel-

bart på oppstrømsiden av koalesceringsmidlet, og også ved et sted P inne i reservoar Y, beliggende langt fra nedstrømsidøi av koalesceringsmidlet, etter at det hadde foregått en gravimetrisk fraskilling av "oljen".

Resultater ved den oppnådde fraskilling er gitt i tabell-en nedenfor.

Etter langvarig anvendelse ble koalesceringsmidlet med hell renset med en stråle av damp/varmt vann, og det ble anvendt på nytt etter rensingen.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte for fjerning av olje fra en olje-i-vann-emulsjon ved at emulsjonen føres gjennom en fiberstruktur og de koalescerte oljedråper som således er dannet, fjernes, karakterisert ved at det anvendes en fiberstruktur som omfatter fibre som er belagt med findelte partikler av silan-belagt silisiumdioksyd.