DE1098873B

DE1098873B - Anordnung zum Konstanthalten des Stroemungswiderstandes in einer Zentrifuge

Info

Publication number: DE1098873B
Application number: DEA28829A
Authority: DE
Inventors: Fredrik Teodor Emanu Palmqvist
Original assignee: Separator AB
Current assignee: Alfa Laval Holdings Amsterdam AB
Priority date: 1957-02-28
Filing date: 1958-02-06
Publication date: 1961-02-02
Also published as: FR1203549A; US3085742A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Konstanthalten des Strömungswiderstandes in einer der Durchführung chemischer oder physikalischer Prozesse dienenden Zentrifuge, in welche zwei miteinander nicht mischbare Flüssigkeiten unter Aufrechterhaltung konstanten Druckes eingeleitet und daraus abgezogen werden.

Bei einer bekannten Zentrifugenart wird eine Extraktion im Gleichstrom in einer Stufe durchgeführt. Es sind jedoch auch Zentrifugen bekannt, in denen eine Extraktion in mehreren Stufen und im Gegenstrom durchgeführt wird, wobei das Mischen und Abtrennen in jeder Stufe erfolgt.

Diese Zentrifugen sind zur Verwendung im stetigen Betrieb bestimmt. Für diesen Zweck ist es wünschenswert, daß der Extraktionsvorgang in der Zentrifuge selbsttätig geregelt werden kann, wobei die Veränderungen, welche in den verschiedenen Extraktionsflüssigkeiten während des Extraktionsvorganges stattfinden, für diesen Zweck ausgenutzt werden. Diese Veränderungen machen sich in Form eines veränderten Strömungswiderstandes oder eines Druckabfalles in der Zentrifuge, beispielsweise infolge einer Veränderung der Viskosität oder des spezifischen Gewichtes der Flüssigkeiten, bemerkbar. Eine Veränderung im spezifischen Gewicht verursacht eine Verlagerung der Grenzschicht zwischen den Flüssigkeiten mit einer entsprechenden Veränderung der Durchflußquerschnitte für die Flüssigkeiten. Eine Veränderung in der Viskosität oder im spezifischen Gewicht kann eine unerwünschte Veränderung im Extraktionsvorgang anzeigen.

Als Beispiel kann das Waschen von Seife in einer Zentrifuge mit einer wässerigen Lösung eines Elektrolyten angezogen werden. Unter bestimmten Bedingungen ist die Kurve, die die Abhängigkeit der Viskosität vom Elektrolytgehalt der Seife darstellt, U-förmig. Dies bedeutet, daß in dem einen Fall (der eine Schenkel der Kurve) die Viskosität abnimmt, wenn der Elektrolytgehalt der Seife zunimmt, und in dem anderen Fall (der andere Schenkel der Kurve) die Viskosi- ^ms* tat zunimmt, wenn der Elektrolytgehalt der Seife zunimmt. Eine bestimmte Qualität der Seife entspricht einer bestimmten Viskosität auf einem der Schenkel der Kurve oder einem bestimmten Elektrolytgehalt. Daher muß, wenn eine bestimmte Qualität der die Zentrifuge verlassenden Seife aufrechterhalten werden soll, eine bestimmte Viskosität in der Seife und dementsprechend ein bestimmter Strömungswiderstand oder Druckabfall in der Zentrifuge aufrechterhalten werden. Die Einstellung der jeweiligen Qualität kann daher durch eine Regelung der Konzentration der durch die Zentrifuge fließenden Elektrolytlösung erfolgen.

Anordnung zum Konstanthalten

des Strömungswiderstandes

in einer Zentrifuge

Anmelder:
Aktiebolaget Separator, Stockholm

Vertreter: Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Friedenau,

und Dipl.-Ing. K. Grentzenberg,
München 27, Pienzenauer Str. 2, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
Schweden vom 28. Februar 1957

Fredrik Teodor Emanuel Palmqvist,

Solna (Schweden),
ist als Erfinder genannt worden

Das vorstehend beschriebene Problem wird durch die Erfindung mittels einer der Regelung der Zusammensetzung, der Temperatur oder der Menge der einen Flüssigkeit in Abhängigkeit von dem Druckverlust der anderen Flüssigkeit dienenden Vorrichtung gelöst.

An sich ist es bekannt, die leichte und die schwere Flüssigkeit über Dosierpumpen in eine Zentrifuge zu fördern und an den Auslässen Ventile anzuordnen, die einen konstanten Druck in der Zentrifuge ergeben. Hierbei findet aber keine Regelung der einen Flüssigkeit in Abhängigkeit von der anderen Flüssigkeit statt.

Mit der Anordnung gemäß der Erfindung können außer der Seifenextraktion auch zahlreiche andere Extraktionsvorgänge geregelt werden, z. B. die Extraktion gefärbter Komponenten und überschüssiger Schwefelsäure aus der Sulfosäure zur Herstellung von Reinigungsmitteln, die Entschleimung von Fettöl mit Wasser (Konstanthaltung der Viskosität des Schleimes) und die Raffination von Mineralöl mit Schwefelsäure (Konstanthaltung des spezifischen Gewichts des Schlamms).

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist ein Organ zum Aufrechterhalten eines konstanten Druckes am Auslaß der einen Flüssigkeit aus der Zentrifuge vorgesehen und die Zumeßeinrichtung für diese Flüssigkeit am Einlaß in die Zentrifuge angeordnet.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist ein Organ zum Aufrechterhalten eines konstanten Druckes am Auslaß der zweiten Flüssigkeit aus der

109 508/143

Zentrifuge vorgesehen und die Regelvorrichtung für diese Flüssigkeit am Einlaß in die Zentrifuge angeordnet.

Es ist vorteilhaft, diese beiden Ausführungsformen zu kombinieren. Bei einer derart kombinierten Ausführungsform ist es möglich, eine Regelung der Zusammensetzung der zweiten Flüssigkeit dadurch zu erreichen, daß zwischen der Regelvorrichtung für diese Flüssigkeit und dem Einlaß der Flüssigkeit in der Zentrifuge eine Pumpe vorgesehen ist, die die Aufgabe hat, die Flüssigkeit durch die Zentrifuge in einer konstanten Menge je Zeiteinheit zu fördern, und daß als Regelvorrichtung ein Mischer verwendet wird, der Einlasse für zwei oder mehrere verschiedene Komponenten aufweist, wobei mindestens einer dieser Einlasse in Abhängigkeit von der Druckabfallmeßvorrichtung geregelt wird.

Eines der Organe zum Aufrechterhalten eines konstanten Druckes, oder gegebenenfalls beide, können aus Auslassen aus der Zentrifuge zur Außenluft bestehen. Im allgemeinen ist jedoch vorzuziehen, eines der Organe als Auslaß zur Außenluft zu wählen, während das andere Organ einen konstanten Druck aufrechterhält, der höher als der Außenluftdruck ist. Organe der letztgenannten Art (selbsttätig arbeitende Ventile) sind an sich bekannt.

Die Erfindung ist nachfolgend in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben, die in schematischer Weise verschiedene Ausführungsformen zeigt.

In Fig. 1 ist mit 1 die Zentrifuge bezeichnet, in der zur Vereinfachung der Darstellung nur zwei Flüssigkeitsschichten 2 und 3 gezeigt sind, von denen die eine durch eine frei gelassene Fläche und die andere durch eine schraffierte Fläche dargestellt ist. In Wirklichkeit bilden die Schichten zwei Zylinder, welche zueinander konzentrisch sind, so daß die Zeichnung die eine Hälfte eines axialen Schnittes durch diese Zylinder darstellt, welche in Wirklichkeit etwas konische Flüssigkeitsschichten aufweisen. Für die Zwecke der Beschreibung wird angenommen, daß die Schicht 2 aus der leichten Flüssigkeit und die Schicht 3 aus der schweren Flüssigkeit besteht, obwohl dies auch umgekehrt sein kann. Die leichte Flüssigkeit wird der Zentrifuge unabhängig vom Gegendruck mit einem konstanten Volumen je Zeiteinheit über eine Leitung 4 durch eine Pumpe 5, zweckmäßigerweise eine Pumpe der Verdrängerbauart, z. B. eine Zahnradpumpe oder eine Kolbenpumpe, zugeführt.

Aus der Zentrifuge wird die leichte Flüssigkeit durch eine Leitung 6 gegen einen konstanten Druck herausgeführt, der durch ein Ventil 7 aufrechterhalten wird. Das Ventil 7 kann gegebenenfalls durch einen Auslaß zur Außenluft ersetzt werden, wenn dieser Auslaß in einem entsprechenden radialen Abstand von der Drehachse der Zentrifuge mündet. Die Außenluft stellt ebenfalls ein Medium konstanten Druckes dar.

In der Leitung 4 befindet sich zwischen der Pumpe 5 und der Zentrifuge 1 ein Druckmesser 8, dessen Anzeige über eine Verbindungsleitung 9 eine Regelvorrichtung 10 in der Zuführungsleitung 11 für die schwere Flüssigkeit betätigt.

Da der Austrittdruck für.die leichte Flüssigkeit durch das Ventil 7 konstant gehalten wird, zeigen Veränderungen der Anzeige des Druckmessers 8 Veränderungen im Druckabfall innerhalb der Zentrifuge und damit auch, wie erwähnt, Veränderungen der Viskosität oder des spezifischen Gewichtes der Flüssigkeiten an.

Aus der Zentrifuge tritt die schwere Flüssigkeit durch eine Leitung 12 aus, die in einem bestimmten Abstand von der Drehachse der Zentrifuge über einen Auslaß 13 in die Außenluft mündet, welche auch ein Medium konstanten Druckes darstellt.

Wenn nun in der Zentrifuge eine Störung eintritt, beispielsweise dadurch, daß die Viskosität der leichten Flüssigkeit zunimmt, und dieser Umstand unerwünschte Bedingungen im Extraktionsvorgang herbeiführt, so muß die schwere Flüssigkeit so beeinflußt werden, daß diese ihrerseits den Extraktionsvorgang auf die gewünschte Bedingung zurückführt. Auf diese Weise ist es möglich, die Viskosität der leichten Flüssigkeit wieder auf ihren normalen Wert zu bringen. Die Regelung der Viskosität der leichten Flüssigkeit kann durch eine Übertragung von Wärme von der schweren Flüssigkeit auf die leichte Flüssigkeit durch die Berührungsfläche der beiden Flüssigkeiten erfolgen.

Die Regelvorrichtung 10 kann auch aus einem Strömungsregler bestehen, wenn die Menge der je Zeiteinheit zugeführten schweren Flüssigkeit die Viskosität oder das spezifische Gewicht der leichten Flüssigkeit verändert.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, welche von der in Fig. 1 dargestellten insofern abweicht, als an der Einlaßseite für die schwere Flüssigkeit durch ein Ventil 14 ein konstanter Druck aufrechterhalten wird, und daß der Druckmesser 8 eine Regelvorrichtung 10 in der Austrittleistung 12 für die schwere Flüssigkeit betätigt. Die Regelvorrichtung 10 regelt in diesem Fall die Austrittmenge der schweren Flüssigkeit aus der Zentrifuge durch dieRegelung der Drosselung der Leitung 12, um auf diese Weise, wie bei der vorangehend beschriebenen Ausführungsform, die Viskosität oder das spezifische Gewicht der leichten Flüssigkeit zu beeinflussen. Andererseits ist es bei dieser Ausführungsform nicht möglich, den Zustand der schweren Flüssigkeit vor ihrem Eintritt in die Zentrifuge zu beeinflussen.

Fig. 3 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform, bei welcher die leichte Flüssigkeit der Zentrifuge mit einem konstanten Druck zugeführt wird und mit einer konstanten Menge je Zeiteinheit austritt. Bei dieser Ausführungsform muß der konstante Druck so hoch gehalten werden, daß trotz der Druckabfallveränderungen, die vor der Pumpe 5 auftreten können, ein Druck verbleibt, der ausreichend hoch ist, um zu gewährleisten, daß die Pumpe 5 immer eine bestimmte Menge in der Zeiteinheit fördert. Was die schwere Flüssigkeit betrifft, so sind die Bedingungen in diesem Fall die gleichen wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 in der Weise, daß der Druckmesser 8 die Regelvorrichtung 10 entsprechend dem Druck der Auslaßseite für die leichte Flüssigkeit betätigt.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher die Einrichtung bezüglich der leichten Flüssigkeit die gleiche ist wie bei der Anordnung nach Fig. 3, während die Einrichtung für die schwere Flüssigkeit die gleiche ist wie in Fig. 2, obwohl hier der Druckmesser 8 die Regelvorrichtung 10 entsprechend dem Druck an der Auslaßseite für die leichte Flüssigkeit betätigt.

Fig. S zeigt eine Ausführungsform, die auf dem gleichen Prinzip beruht wie die Ausführungsform nach Fig. 1, mit der Abänderung, daß durch die Regelvorrichtung 10 die Zusammensetzung oder Konzentration der schweren Flüssigkeit geregelt wird. In diesem Fall ist angenommen, daß die schwere Flüssigkeit eine wässerige Salzlösung ist Die Regelung geschieht in der Weise, daß in der Zuführungsleitung 11 eine Pumpe 15 angeordnet ist, welche in der Zeiteinheit

Claims

eine konstante Menge Flüssigkeit zuführt. Die Pumpe wird mit einer Salzlösung von bestimmter Konzentration über eine Leitung 16 mit einer Menge beliefert, welche durch die Regelvorrichtung 10 geregelt wird. Über eine Leitung 17 wird die Pumpe 15 unbehindert mit einer Wassermenge beliefert, die dem Unterschied zwischen dem Durchsatz durch die Pumpe 15 und der Menge der über die Leitung 16 zugeführten Salzlösung entspricht. Zum besseren Verständnis der Wirkungsweise der Ausführungsform nach Fig. S sei angenommen, daß eine Seifenmasse über die Leitung 4 aus der Verseifungsstufe einer stetig arbeitenden Seifengewinnungsanlage mit einer gleichbleibenden Menge je Zeiteinheit zugeführt wird. Es sei angenommen, daß sich die Seifenmasse in einem Zustand befindet, bei welchem eine Erhöhung ihrer Viskosität eine Gegenwirkung durch die Erhöhung des Salzgehaltes in einer wässerigen Lösung erfahren muß, mit der die Seife in der Zentrifuge gewaschen wird. Die Seife, welche in diesem Fall die leichtere Phase bildet, entspricht der Flüssigkeitsschicht 2, während die Salzlösung die schwerere Phase bildet und der Flüssigkeitsschicht 3 entspricht. Wenn nun die Viskosität der Seife zunimmt, zeigt der Druckmesser 8 einen erhöhten Druckabfall an und gibt an die Regelvorrichtung 10 einen Impuls ab, der eine Erhöhung der Zufuhr der Salzlösung zur Pumpe 15 bewirkt. Dies hat zur Folge, daß die der Pumpe 15 über die Leitung 17 zugeführte Wassermenge abnimmt. Die durch die Pumpe 15 in die Zentrifuge geförderte Salzlösung hat daher einen höheren Salzgehalt. Bei einer ausreichenden Erhöhung des Salzgehalts nimmt die Viskosität der Seife auf den gewünschten Wert al), so daß das beabsichtigte Gleichgewicht während des Wasch- oder Extraktionsvorganges erreicht wird. P Λ T l£ N Γ A N S P R V C H E :

1. Anordnung zum Konstanthalten des Strömungswiderstandes in einer der Durchführung chemischer oder physikalischer Prozesse dienenden Zentrifuge, in welche zwei miteinander nicht mischbare Flüssigkeiten unter Aufrechterhaltung konstanten Druckes eingeleitet und daraus abgezogen werden, gekennzekhjiet durch eine der Regelung der Zusammensetzung, der Temperatur oder der Menge der einen Flüssigkeit in Abhängigkeit von dem Druckverlust der anderen Flüssigkeit dienenden Vorrichtung.

2. Anordnung nach Anspruch 1 mit einem Organ zum Aufrechterhalten eines konstanten Druckes am Auslaß der einen Flüssigkeit aus der Zentrifuge, gekennzeichnet durch eine am Einlaß dieser Flüssigkeit in die Zentrifuge angeordnete Zündvorrichtung, die diese Flüssigkeit in einer konstanten Menge je Zeiteinheit fördert.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2 mit einem Organ zum Aufrechterhalten eines konstanten Druckes am Auslaß der zweiten Flüssigkeit aus der Zentrifuge, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regelvorrichtung (10) am Einlaß dieser Flüssigkeit in der Zentrifuge angeordnet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eines der beiden oder beide Organe zum Aufrechterhalten eines konstanten Druckes aus Auslassen der Zentrifuge zur Außenluft bestehen.

5. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Organ zum Aufrechterhalten eines konstanten Druckes aus einem Auslaß (13) aus der Zentrifuge (1) zur Außenluft besteht und daß das andere Organ einen konstanten Druck aufrechterhält, der höher als der Außenluftdruck ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Regelvorrichtung (10) für die zweite Flüssigkeit und dem Einlaß dieser Flüssigkeit in die Zentrifuge (1) eine Pumpe (15) zum Fördern dieser Flüssigkeit durch die Zentrifuge in einer konstanten Menge je Zeiteinheit angeordnet ist und daß die Regelvorrichtung aus einem Mischer mit Einlassen (16,17) für zwei oder mehrere verschiedene Komponenten besteht, wobei mindestens der eine Einlaß (16) in Abhängigkeit von der Druckabfallmeßvorrichtung regelbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Uli mann, Enzyklopädie der technischen Chemie, 1951, Bd. I, S. 425.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen