DE1222020B

DE1222020B - Vorrichtung zur elektrischen Trennung von Wasser-in-OEl-Emulsionen

Info

Publication number: DE1222020B
Application number: DEP16736A
Authority: DE
Inventors: Logan C Waterman
Original assignee: Petrolite Corp
Current assignee: Baker Petrolite LLC
Priority date: 1956-07-31
Filing date: 1956-07-31
Publication date: 1966-08-04

Description

Vorrichtung zur elektrischen Trennung von Wasser-in-Ol-Emulsionen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektrischen Behandlung von Wasser-in-Ol-Emulsionen, um diese zu brechen, wobei die disperse wäßrige Phase auch eine Elektrolytlösung (wäßrige Alkali-oder Säurelösung) sein kann.
Es ist bekannt, daß die dispersen Partikel vieler Dispersionen oder Emulsionen mit Öl als kontinuierlicher Phase zu Masseteilchen genügender Größe koaguliert werden können, die aus dem Öl nach unten sinken, wenn die Dispersion oder Emulsion dem Einfluß eines elektrischen Hochspannungsfeldes unterworfen wird. Die koagulierte Phase kann durch Schwerkraft abgetrennt werden, wobei das behandelte Öl nur noch wenig der ursprünglich vorhandenen dispersen Phase enthält. Diese elektrische Behandlung wurde bereits zur Entwässerung von Rohöl-Emulsionen, zum Entsalzen von Raffinerie-Beschikkungsmaterial und zur chemischen Reinigung gewisser Destillate benutzt.
Manchmal muß die Emulsion zweimal elektrisch behandelt werden. Im allgemeinen unterwirft man das behandelte Öl einer Zwischenbehandlung. Beispielsweise kann dem behandelten Öl der ersten Stufe Wasser vor der zweiten Behandlung zugemischt werden.
Gegenstand der Erfindung ist eine elektrische Trennvorrichtung, in der eine zweistufige elektrische Behandlung einer Wasser-in-Öl-Emulsion durchgeführt werden kann. In der Vorrichtung sind zwei elektrische Behandlungseinheiten kombiniert, wodurch Zeitgewinne, Einsparungen von Konstruktions- und Betriebsunkosten und eine bessere Wärmebilanz erzielt werden.
Die Erfindung bezieht sich auf eine zylindrische, senkrecht angeordnete Vorrichtung zur elektrischen Trennung von Wasser-in-Öl-Emulsionen mit mehreren voneinander getrennten Behandlungskammern, die miteinander durch Rohrleitungen verbunden und mit an sich bekannten Elektroden ausgestattet sind sowie getrennte Zu- und Abläufe für die Behandlungsflüssigkeit und die Produkte aufweisen. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Ölabnahme (41) der einen Kammer über eine Ölpumpe (157) mit dem in der anderen Behandlungskammer angeordneten Verteiler (90) in Verbindung steht, wobei die Ölabnahmeleitung (126) im oberen Teil und der Wasserauslauf (116) am Boden dieser anderen Kammer angeordnet sind, während davon getrennt für den Wasserablauf aus der erstgenannten Kammer die Leitung (20) und für die Emulsionszufuhr in diese erstgenannte Kammer die Leitung (75) mit Verteiler (70) vorgesehen sind.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der beanspruchten Vorrichtung sind die Elektroden in den betreffenden Kammern an gesonderte Spannungsquellen angeschlossen, es ist ferner ein verstellbarer Elektrodenhänger für die untere Elektrode des unteren Elektrodensatzes mit Stopfbüchse und Stellmutter vorgesehen. Ferner ist das Mittelteil dieser unteren Elektrode vorteilhaft durch einen sich nach oben durch die Mittelöffnung der oberen Elektrode dieses unteren Elektrodensatzes erstreckenden Isolator gesichert.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung wird an Hand der Zeichnung des näheren erläutert.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der Vorrichtung, F i g. 2 einen senkrechten Schnitt der elektrischen Behandlungseinrichtung der Fig. 1, und F i g. 3 eine vergrößerte Einzeldarstellung der Halterung für den unteren Elektrodensatz der F i g. 2.
Gemäß Fig.2 besteht die Behandlungsvorrichtung aus einem aufrechten zylindrischen Behälter 10, der von oberen und unteren Hauben 11 bzw. 12 abgeschlossen wird. Trennwand 14 teilt den Behälter in obere und untere Kammern 15 und 16, die nur über äußere Rohrverbindungen in Verbindung stehen. In diesen Kammern sind der obere und untere Elektrodensatz 17 bzw. 18 untergebracht.
Die konische Trennwand fördert halbfeste Substanzen zu Rohr 20.
In Trennwand 14 ist Öffnung 23 (Fig. 3), durch die ein senkrechtes Rohr 25 geht, das oben Stopfbuchse 26 (F i g. 2) trägt. Ein Elektrodenhänger 28 erstreckt sich nach unten axial zum Behälter 10 durch Stopfbuchse 26.
Oben erstreckt sich Hänger 28 durch Verteiler 30, der mit nach unten geneigten Röhren 31 mit seitlichen Löchern ausgestattet ist. Die Röhren 31 und Verteiler 30 bilden den Auslaß für das obere Ende der Kammer 1S, durch die behandeltes öl geht. An Verteiler 30 schließt sich oben Gehäuse 36 mit Platte 37 und Stopfbuchse 38 an, durch die der Hänger 28 gleitbar hindurchragt, Das obere Ende des Hängers 28 hat ein Gewinde und wird im Halteglied 39 von einer Stellmutter 40 getragen, durch die er gehoben oder gesenkt werden kann. Behandeltes Öl, das in die Rohre 31 tritt, bewegt sich zu dem Sammler 30 und von dort in das Innere des Gehäuses 36, aus dem es durch Rohr 41 abfließt.
Drei in gleichem Abstand voneinander angeordnete Gehäuse 44 werden von entsprechenden Nippeln 45 auf der oberen Haube 11 getragen und enthalten Stabisolatoren 48, von denen jeder einstellbar von einer Mutter 49 und einer Spinne (Armstern) 50 getragen wird, wobei die Mutter von oben gestellt werden kann. An jedem Stabilisator 48 hängt ein Hänger 54, der mit einer Hochspannungsleitung 55 verbunden ist.
Der obere an dem Hänger 54 befestigte Elektrodensatz 17 besteht in bekannter Weise aus einem Rahmen 61 und aus konzentrischen zylindrischen Elektroden 62. Dagegen versetzte konzentrische zylindrische Elektroden 63 werden von Rahmen 64 getragen. Bei dieser Anordnung sind die unteren Elektroden mit dem Behälter 10 leitend verbunden.
Die Elektroden 62 und 63 greifen ineinander, so daß ihre überlappenden Teile eine Mehrzahl von offenen Behandlungsräumen 68 bilden, deren äußerster zwischen der äußersten Elektrode 62 und dem Behälter 10 liegt. Diese Behandlungsräume erstrecken sich über die ganze Horizontalzone des Behälters und sind gleich breit. Wird eine Hochspannung an die oberen Elektroden 62 gelegt, so werden in bekannter Weise elektrische Felder von im wesentlichen gleichen Spannungsgefälle in jedem der Behandlungsräume erzeugt.
Die zu behandelnde Emulsion gelangt in die obere Kammer 15 als aufsteigende Säule gleicher Geschwindigkeit vermittels Röhren 70, Verteiler 71 und Rohr 75.
Die Lochungen der Verteilerrohre vergrößern sich gegen die Peripherie zu.
Der langsam aufsteigende Strom wird von den zylindrischen Elektroden 63 und 62 in viele konzentrische Ströme geteilt, die nach oben durch die Behandlungsräume 68 fließen.
Die koagulierte disperse Phase sinkt gegen den aufsteigenden Emulsionsstrom und setzt sich in Kammer 15 über der konischen Trennwand 14 ab.
Sie kann durch Rohr 20 ständig oder schubweise abgelassen werden.
F i g. 2 zeigt eine horizontale Hilfselektrode 80 mit Rahmen 81 und Haltern. 82 sowie konzentrische Ringe 84 mit dem Potential der oberen Elektroden 62. Die Hilfselektrode 80 wirkt der Schlammbildung im unteren Teil der Kammer 15 entgegen.
Es kann auch noch eine zweite Hilfselektrode 85 verwendet werden.
Elektroden 80 und 85 haben eine ausrichtende Wirkung auf den aufsteigenden Strom und dämpfen jede Turbulenz oder horizontale Bewegung.
Ein Teil des Abflusses aus den Kammern 15 und 16 fließt durch die andere Kammer zur weiteren elektrischen Behandlung Das behandelte öl aus Kammer 15 gelangt zu Verteiler 96 der unteren Kammer 16, der mit gelochten Röhren versehen ist, durch Rohr 41 und steigt in der unteren Kammer 16 zu Behandlungsraum 93 zwischen den oberen und unteren Elektroden 94 und 95 des unteren Elektrodensatzes 18 auf.
Elektrode 95 wird von Hänger 28 getragen, dessen unteres Ende mit Isolator 100 umkleidet ist. Elektrode 95 ist so von Hänger 28 durch Röhrenisolator 100 isoliert. Der Isolator wird in bekannter Weise aus Polytetrafluoräthylen oder Polytrifiuorchloräthylen hergestellt. Elektrode 95 kann durch Drehen der Mutter 40 am Oberteil des Behälters gehoben oder gesenkt werden, wodurch die Breite der Behandlungsräume 93 verändert werden kann.
Das elektrische Feld in Behandlungstaum 93 koalesziert die disperse Phase, die nach unten zu dem unteren Teil der Kammer 16 sinkt und durch ein mit Ventil 117 ig. 1) versehenes Rohr 116 abgezogen wird.
Das von der dispersen Phase befreite Öl steigt in der unteren Kammer 16 auf und wird durch Sammler 121, 123 und Ablauf 126 abgelassen, der an der Trennwand 14 befestigt ist. Das zweimaI behandelte Ö1 tritt in Sammelraum 125 (F i g. 3) und fließt von dort aus durch Rohr 126 ab.
Ein Wärmeisolierungs-Behandlungsbehälter verhindert thermische Strömungen.
Die beanspruchte Vorrichtung kann zur Behandlung beliebiger Wasser-in-Öl-Emulsionen benutzt werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Zylindrische, senkrecht angeordnete Vorrichtung zur elektrischen Trennung von Wasserin-Öl-Emulsionen mit mehreren voneinander getrennten Behandlungskammern, die miteinander durch Rohrleitungen verbunden und mit an sich bekannten Elektroden ausgestattet sind, sowie getrennte Zu- und Abläufe für die Behandlungsflüssigkeit und die Produkte aufweisen, d a -durch gekennzeiChnet, daß eine Ölabnahme (41) der einen Kammer über eine Ölpumpe (157) mit dem in der anderen Behandlungskammer angeordneten Verteiler (90) in Verbindung steht, wobei die Ölabnahmeleitung (126) im oberen Teil und der Wasserauslauf (1163 am Boden dieser anderen Kammer angeordnet sind, während davon getrennt für den Wasserablauf aus der erstgenannten Kammer die Leitung (20) und für die Emulsionszufuhr in diese erstgenannte Kammer die Leitung (75) mit Verteiler (70) vorgesehen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (17, 18) in den betreffenden Kammern an gesonderte Spannungsquellen angeschlossen sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch einen senkrecht verstellbaren Elektrodenhänger (28) für die untere Elektrode (95) des unteren Elektrodensatzes, eine 5topfbüchse (38) und eine Steilmutter (40).
4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der eine Elektrodensatz (18) eine obere Elektrode (94) und eine untere Elektrode (95) aufweist, deren Mittelteil durch einen sich nach oben durch die Mittelöffnung der oberen Elektrode (94) dieses unteren Elektrodensatzes erstreckenden Isolator (100) gesichert ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 724 396; USA.-Patentschriften Nr. 1 826 276, 1 838 922, 1591472, 2 041 954, 2 038 479, 2 027 615,2 072 918, 2 400 975, 1544528, 2 033 152; französische Patentschriften Nr. 770 677, 1059804; britische Patentschrift Nr. 737916.