DE1203735B

DE1203735B - Device for breaking emulsions and separating solids suspended in liquids in an electric field

Info

Publication number: DE1203735B
Application number: DEL32458A
Authority: DE
Inventors: Kenneth Darby; Harry Burton
Original assignee: Lodge Cottrell Ltd
Current assignee: Lodge Cottrell Ltd
Priority date: 1959-02-14
Filing date: 1959-02-14
Publication date: 1965-10-28

Description

Vorrichtung zum Brechen von Emulsionen und zum Abscheiden von in Flüssigkeiten suspendierten Feststoffen im elektrischen Feld Bei dem Brechen von Emulsionen und bei der Abscheidung von Feststoffen ist die Anwendung des elektrischen Feldes bekannt. Hierfür bekannte Vorrichtungen besitzen Elektroden mit verschiedenartigen Formen. So ist bekannt, Elektroden glockenartig auszugestalten oder eine konisch gestaltete rohrförmige Elektrode vorzusehen, die in axialer Richtung durchflossen wird, wobei in der Mitte eine sogenannte Zentralelektrode angeordnet sein kann. Dabei sind Leitflächen vorgesehen, wodurch z. B. die Strömungsrichtung rechtwinklig verändert wird und die Strömungsgeschwindigkeit sich verlangsamt, wodurch der Absetzvorgang erleichtert werden soll. Weiter ist auch bekannt, in der Mitte eines zylindrischen Behälters angeordnete plattenförmige Elektroden in Umfangsrichtung umfließen zu lassen. Bei einer anderen Vorrichtung sind paarweise übereinanderstehende Elektrodengruppen vorgesehen, die aus koaxialen, in Strömungsrichtung angeordneten Zylinderelektroden bestehen, wobei die Elektrodengruppen eines Paares zur Bildung ringförmiger Durchflußbereiche ineinandergeschachtelt sind. Die Elektrodengruppen sind dabei so geschaltet, daß jede übernächste Elektrodengruppe auf gleichem Potential, also die Gruppen eines Paares auf unterschiedlichem Potential liegen.Device for breaking emulsions and separating them into liquids suspended solids in the electric field When breaking emulsions and The application of the electric field is known for the separation of solids. Devices known for this purpose have electrodes of various shapes. It is known to design electrodes like a bell or a conical one to provide tubular electrode through which the flow passes in the axial direction, wherein a so-called central electrode can be arranged in the middle. There are guide surfaces provided, whereby z. B. the direction of flow is changed at right angles and the flow rate slows down, which facilitates the settling process shall be. It is also known in the middle of a cylindrical container arranged plate-shaped electrodes to flow around in the circumferential direction. at Another device are pairs of electrodes standing on top of one another provided, consisting of coaxial cylinder electrodes arranged in the direction of flow exist, the electrode groups of a pair to form annular flow areas are nested. The electrode groups are connected so that every electrode group but one at the same potential, i.e. the groups of one Pair are at different potentials.

Diesen genannten Vorrichtungen ist gemeinsam, daß die Flüssigeit im wesentlichen parallel zu den Elektrodenflächen fließt. Es ist aber auch bekannt, perforierte Elektroden vorzusehen, so daß die Flüssigkeit durch die Elektroden hindurchfließen kann. Eine solche bekannte Vorrichtung besitzt perforierte Elektroden in Form vertikaler Zylinder, wobei zwischen der äußeren Zylinderelektrode und der Gefäßwandung ein zusätzliches Feld besteht. Es ist auch bekannt, mehrere durchbrochene Elektroden mit unterschiedlichem Potential übereinander anzuordnen. Die großen Isolationsschwierigkeiten wurden bei diesen Vorrichtungen als nicht vermeidbares Übel in Kauf genommen. What these devices have in common is that the liquid flows essentially parallel to the electrode surfaces. But it is also known to provide perforated electrodes so that the liquid flows through the electrodes can. Such a known device has perforated electrodes in the form of vertical ones Cylinder, between the outer cylinder electrode and the vessel wall there is an additional field. It is also known to have multiple perforated electrodes to be arranged one above the other with different potential. The great isolation difficulties were accepted as an unavoidable evil in these devices.

Es wurde gefunden, daß bei einer Vorrichtung zum Brechen von Emulsionen und zum Abscheiden von in Flüssigkeit suspendierten Feststoffen, bei der die Flüssigkeit durch ein zwischen einem geerdeten Metallbehälter und einer von dem Behälter isolierten Innenelektrode erzeugtes elektrisches Feld geleitet wird, in einem wesentlichen Ausmaß der Stromverbrauch gesenkt, die Leistung der Vorrichtung gesteigert und die Reinheit der Flüssigkeit erhöht werden kann, wenn erfindungsgemäß die Innenelektrode aus mehreren waagerecht in Abständen übereinander angeordneten, leitend miteinander verbundenen, flüssigkeitsdurchlässigen, ebenen Schichten besteht, etwa senkrecht zu diesen Schichten von der Flüssigkeit durchströmt und an ein hohes Gleichstrompotential angeschlossen ist. It has been found that in an apparatus for breaking emulsions and for separating solids suspended in liquid, in which the liquid by one isolated between a grounded metal container and one from the container Internal electrode generated electric field is conducted in a substantial Reduced the extent of power consumption, increased the performance of the device and the The purity of the liquid can be increased if, according to the invention, the inner electrode of several horizontally spaced one above the other and conductively with one another connected, liquid-permeable, flat layers, roughly perpendicular to these layers the liquid flows through and a high direct current potential connected.

Der Betrieb einer solchen Vorrichtung läßt sich dadurch vervollkommnen, daß die Elektroden zwischen geerdeten Gittern angeordnet sind. Es werden dadurch innerhalb der Behandlungskammer von dem Elektrodenbereich getrennte Ruhezonen gebildet, in welchen keine Turbulenz der Flüssigkeitsströmung auftritt. Ein erheblicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt darin, daß ein sofort verkaufsfähiges Produkt gewonnen wird und keine großen Vorratsbehälter zum Absetzenlassen benötigt werden. The operation of such a device can be perfected by that the electrodes are arranged between earthed grids. It will be through it Quiet zones separated from the electrode area within the treatment chamber, in which there is no turbulence of the liquid flow. A significant advantage the device according to the invention is that an immediately salable product is obtained and no large storage containers are needed to settle.

Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist darin zu sehen, daß die Anzahl der Elektroden ohne praktische Schwierigkeit sehr groß gewählt werden kann, um den Wirkungsgrad zu steigern; insbesondere bestehen keine Schwierigkeiten hinsichtlich der Isolierung, da die Elektroden gleiches Potential besitzen. The particular advantage of the device according to the invention is therein to see that the number of electrodes is very large without any practical difficulty can be chosen to increase efficiency; in particular there are none Difficulties in terms of insulation because the electrodes are at the same potential own.

Zur näheren Erläuterung der Vorrichtung wird auf die Zeichnung Bezug genommen; darin zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt, Fig. 2 einen Querschnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 1; F i g. 3 und 4 sind gleiche Schnitte einer etwas abgeänderten Ausführungsform. For a more detailed explanation of the device, reference is made to the drawing taken; therein shows F i g. 1 shows a longitudinal section, FIG. 2 shows a cross section through the device of Figure 1; F i g. 3 and 4 are the same cuts a slightly modified embodiment.

In F i g. 1 wird die aufzubereitende Flüssigkeit durch ein Rohrl2, das über die volle Länge des Elektrodensystems verläuft und mit einer Reihe von Öffnungen 13, die eine gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit auf die Länge des Gefäßes gewährleisten, versehen ist, in die Kammer 11 eingeleitet. Die Flüssigkeit strömt durch ein waagerechtes, geerdetes Gitter 14, dann über eine Anzahl von ebenen Elektroden 15, die mit Zwischenräumen parallel zueinander angeordnet und mit einer hohen Gleichspannung geladen sind und dann durch ein zweites paralleles geerdetes Gitter 16 nach oben. Die von suspendierten Feststoffen freie Flüssigkeit gelangt durch Öffnungen 17 in das Auslaßrohr, das ähnlich dem Einlaßrohr 12 ist, jedoch einen größeren Durchmesser hat. In Fig. 1 the liquid to be treated is fed through a pipe which runs the full length of the electrode system and has a number of Openings 13, which ensure an even distribution of the liquid over the length of the Ensure vessel is provided, introduced into the chamber 11. The liquid flows through a horizontal, grounded grid 14, then over a number of planes Electrodes 15, which are arranged parallel to each other with spaces and with a high DC voltage are charged and then grounded by a second parallel Grid 16 upwards. The liquid, free of suspended solids, arrives through openings 17 in the outlet tube which is similar to inlet tube 12, however has a larger diameter.

Diese Anordnung von Einlaß- und Auslaßrohren sorgt dafür, daß die Strömung der Flüssigkeit senkrecht zu den Elektroden verläuft und über das Gefäß 11 gleichmäßig verteilt ist. Geerdete Gitter 20 begrenzen die Aufbereitungszone der Vorrichtung und können, wenn gewünscht, von den Abschlußwänden der Kammer gebildet werden. Die Abscheidung der in der Flüssigkeit suspendierten Feststoffe geschieht zwischen den in gleichem Abstand voneinander befindlichen parallelen ebenen Elektroden 15, die alle gleiches Gleichspannungspotential besitzen. Die Wirksamkeit der Reinigung beruht darauf, daß alle Tropfen fremder Flüssigkeiten, die in der aufzubereitenden Flüssigkeit suspendiert sind, koagulieren und, wenn sie eine geeignete Größe erreicht haben, unter dem Einfluß der Schwerkraft auf den Boden der Kammer fallen. Zusätzlich wirkt sich die turbulente Strömung der Flüssigkeit zwischen den Elektroden 15 vorteilhaft aus. This arrangement of inlet and outlet pipes ensures that the Flow of the liquid is perpendicular to the electrodes and across the vessel 11 is evenly distributed. Grounded grids 20 delimit the processing zone of the device and can, if desired, be formed by the end walls of the chamber will. The solids suspended in the liquid are separated out between the equally spaced parallel planar electrodes 15, all of which have the same DC voltage potential. The effectiveness of cleaning is based on the fact that all drops of foreign liquids in the Liquid are suspended, and coagulate when it reaches a suitable size have to fall under the influence of gravity to the bottom of the chamber. Additionally the turbulent flow of the liquid between the electrodes 15 has an advantageous effect the end.

Die Elektroden 15 sollen im wesentlichen eben sein und möglichst genau parallel zueinander angeordnet sein; Vorsprünge sollen vermieden werden. Die Elektroden können aus Drahtgeflecht, Gittern, perforierten Platten od. dgl. bestehen. Das Material der Elektroden sollte mit Rücksicht auf die korrodierenden Eigenschaften der aufzubereitenden Flüssigkeit gewählt sein. The electrodes 15 should be essentially flat and if possible be arranged exactly parallel to each other; Projections should be avoided. the Electrodes can be made of wire mesh, grids, perforated plates or the like. The material of the electrodes should be made with regard to the corrosive properties the liquid to be processed must be selected.

Die Anzahl der Elektroden 15 innerhalb der Kammer wird im wesentlichen durch den geforderten Reinheitsgrad und die aufzubereitende Flüssigkeitsmenge bestimmt; als Minimum sind zwei Elektroden vorzusehen. The number of electrodes 15 within the chamber becomes substantially determined by the required degree of purity and the amount of liquid to be treated; as a minimum, two electrodes are to be provided.

Das Potential der Elektroden 15 hängt von deren gegenseitigem Abstand ab; für jeden Abstand gibt es einen optimalen Spannungsbereich. Der Zwischenraum zwischen den Elektroden 15 und gegenüber den in der Nähe befindlichen geerdeten Körpern wird von der Betriebsspannung bestimmt und sollte gerade ausreichend sein, um eine Bogenentladung durch die Flüssigkeit zu geerdeten Teilen der Vorrichtung zu verhindern. Bei zu großem Zwischenraum kann Flüssigkeit ohne ausreichende Einwirkung am Elektro den system vorbeifließen. The potential of the electrodes 15 depends on their mutual distance away; there is an optimal voltage range for each distance. The gap between the electrodes 15 and opposite those grounded in the vicinity Body is determined by the operating voltage and should be just sufficient, to cause an arc discharge through the liquid to earthed parts of the device to prevent. If the gap is too large, liquid can enter without sufficient influence flow past the electrical system.

Die Elektroden 15 erhalten ihre Gleichspannung von einer Hochspannungsquelle. Die Spannung hängt von dem aufzubereitenden Material, dem Abstand der Elektroden usw. ab und liegt vorzugsweise im Bereich von 5 bis 50 kV. The electrodes 15 receive their DC voltage from a high voltage source. The voltage depends on the material to be processed and the distance between the electrodes etc., and is preferably in the range of 5 to 50 kV.

Das geerdete Gitter 14 ist kein notwendiger Teil der Vorrichtung, da der Koagulierungsprozeß nur von den Hochspannungselektroden 15 verursacht wird und auch ohne Gitter 14 vonstatten geht. Das Gitter erfüllt jedoch eine wesentliche Aufgabe dadurch, daß unterhalb des Gitters eine elektrisch tote Zone 22 entsteht, in der vom elektrischen Feld der Elektroden 15 keine Bewegung der Flüssigkeit hervorgerufen wird. Hierdurch wird das Absetzen der abgeschiedenen Feststoffe unterstützt, und es wird verhindert, daß die abgeschiedenen Feststoffe sich wieder mit der aufzubereitenden Flüssigkeit vermischen. The grounded grid 14 is not a necessary part of the device, because the coagulation process only caused by the high voltage electrodes 15 and also takes place without a grid 14. However, the grid fulfills an essential Task in that an electrically dead zone 22 is created below the grille, in which the electric field of the electrodes 15 does not cause any movement of the liquid will. This supports the settling of the separated solids, and it is prevented that the separated solids are again with the to be processed Mix the liquid.

Das geerdete Gitter 16 hat ebenfalls mit dem Koagulierungsprozeß nichts zu tun, sondern erfüllt eine ähnliche Aufgabe wie das Gitterl4, indem es eine elektrisch tote Zone 23 oberhalb der Elektroden erzeugt. Diese tote Zone 23 verhindert die Überführung großer koagulierter Tropfen in das Auslaßrohr, was durch die turbulente Strömung in der Flüssigkeit verursacht werden könnte. The grounded grid 16 also has to do with the coagulation process doing nothing, but fulfills a similar task as the grid14 in that it an electrically dead zone 23 is generated above the electrodes. This dead zone 23 prevents the transfer of large coagulated droplets into the outlet tube, which is caused by which could cause turbulent flow in the liquid.

Der Abstand der geerdeten Gitter 14 und 16 von den Hochspannungselektroden 15 wird von dem Potential dieser Elektroden bestimmt und soll gerade ausreichen, um Funkenbildung zu verhindern. Beide Gitter 14 und 16 können aus ähnlichem Material wie die Hochspannungselektroden 15 hergestellt sein und sollten praktisch frei von Vorsprüngen auf den den Elektroden zugewandten Seiten sein. The distance of the grounded grids 14 and 16 from the high voltage electrodes 15 is determined by the potential of these electrodes and should be sufficient to prevent sparking. Both grids 14 and 16 can be made of similar material as the high voltage electrodes 15 are made and should be practically free of Be projections on the sides facing the electrodes.

Die Ausführungsform der Vorrichtung nach F i g. 3 und 4 ist im wesentlichen gleich der bereits beschriebenen Vorrichtung. In diesem Fall ist jedoch der Aufbereitungsraum mittels geerdeter Längs- und Querplatten 24 und 25 in eine Anzahl von Teilkammern aufgeteilt. Jede Teilkammer enthält eine Gruppe von parallelen Elektroden 15' und bildet somit eine vollständige Einheit. Alle diese Einheiten liegen parallel zueinander. Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß die Elektroden 15' eine vergleichsweise kleine Fläche haben; es ist deshalb einfacher, die erforderliche Steifigkeit zu gewährleisten. Es gibt eine Mindestgröße für diese Einheiten, wenn eine optimale Wirksamkeit erreicht werden soll. The embodiment of the device according to FIG. 3 and 4 is essentially same as the device already described. In this case, however, is the reprocessing room by means of grounded longitudinal and transverse plates 24 and 25 into a number of sub-chambers divided up. Each sub-chamber contains a group of parallel electrodes 15 'and thus forms a complete unit. All of these units are parallel to each other. The advantage of this embodiment is that the electrodes 15 'are comparatively have a small area; it is therefore easier to obtain the required rigidity guarantee. There is a minimum size for these units, though an optimal one Effectiveness is to be achieved.

Die geerdeten Gitter 14' und 16' und die Bleche 20' sind entsprechend F i g. 1 ausgebildet und angeordnet.The grounded grids 14 'and 16' and the metal sheets 20 'are corresponding F i g. 1 formed and arranged.

In einer Vorrichtung der beschriebenen Art können viele Flüssigkeiten, besonders Kohlenwasserstoff-Öle, bei normaler Temperatur behandelt werden; bei sehr zähen Flüssigkeiten wird es jedoch erforderlich sein, die Temperatur etwas zu erhöhen, um die Viskosität herunterzusetzen. In a device of the type described, many liquids, especially hydrocarbon oils, to be treated at normal temperature; at very viscous liquids, however, it will be necessary to increase the temperature slightly, to lower the viscosity.

Die Vorrichtungen können auch für die Abscheidung suspendierter Feststoffe, deren spezifisches Gewicht höher ist als derjenige der Flüssigkeit, verwendet werden. Hat der suspendierte Feststoff ein kleineres spezifisches Gewicht als die Flüssigkeit, ist es erforderlich, das ganze Gefäß und die Strömungsrichtung umzukehren. The devices can also be used for the separation of suspended solids, whose specific gravity is higher than that of the liquid can be used. If the suspended solid has a lower specific weight than the liquid, it is necessary to reverse the entire vessel and the direction of flow.

Claims

Claims: 1. Device for breaking emulsions and for Separation of solids suspended in liquid, in which the liquid by one isolated between a grounded metal container and one from the container Internal electrode generated electric field is conducted, d a - characterized by, that the inner electrode consists of several horizontally spaced one above the other, Conductively interconnected, liquid-permeable, planes layers (15) consists of the liquid flowing through approximately perpendicular to these layers (15) and is connected to a high DC potential.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the layers (15) are arranged between grounded grids (14, 16).

Publications considered: German Auslegeschriften No. 1,014,076, 1,036,435; German patent application H 9850 IVc / l2d (published on 15.5. 1952); U.S. Patent Nos. 1,838,376, 1,838,912, 1,838,932, 1,838,934.