DE4119590C2 - Anlage mit Brüdenverdichtung zur Aufbereitung einer ölhaltigen, insbesondere emulgierten Flüssigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Aufgrund gesetzlicher Vorschriften müssen ölhaltige Abwässer aufbereitet werden. Da eine Kläranlage ölhaltige Abwässer nicht aufbereiten kann, ist es erforderlich, mit einer zusätzlichen Anlage die ölhaltigen Abwässer so aufzubereiten, dass mit einer nachgeschalteten Kläranlage die Abwassergrenzwerte eingehalten werden können. Verdampfungsanlagen haben sich hierfür besonders bewährt, weil mit diesem Anlagentyp ein relativ niedriger CSB-Wert im abzuleitenden Abwasser erzielt werden kann. Der CSB-Wert ist ein in der Abwassertechnik gebräuchlicher Summenparameter, der die organische Verschmutzung der Abwässer bestimmt (CSB-Wert = chemischer Sauerstoffbedarf, mg/l).

Eine Anlage gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs ist aus der DE 34 19 171 A1 bekannt. Bei dieser bekannten Anlage ist zwar ein Separator in Form eines Abscheiders vorgesehen, in dem eine Abtrennung von Kohlenwasserstoffen erfolgt, so dass eine gereinigte wässrige Phase erhalten wird, die dann jedoch keine weitere Behandlung erfährt.

Das Prinzip der Brüdenverdichtung und der Wärmerückgewinnung ist aus "Chemische Produktion" 10/89, Seite 40 bekannt. Dabei werden die aus dem Dampfraum entweichenden Brüden auf einen höheren Druck komprimiert und die dabei freiwerdende Kondensationswärme der Brüden kann als Heizmedium verwendet und dem Verdampfer wieder zugeführt werden.

Aus der DE 28 32 726 C2 ist es ebenfalls bekannt, Flüssigkeiten durch Brüdenverdichtung unter Verdampfung der zu reinigenden Flüssigkeitsanteile im Vakuumbereich zu reinigen. Dieses vorbekannte Verfahren wird dazu angewandt, niedrig siedende oder hoch siedende anorganische oder organische Lösungsmittel zu reinigen. Das gereinigte Lösungsmittel wird nach der Behandlung in einer Brüdenverdampfungsanlage gewonnen, wobei weitere Behandlungsschritte jedoch nicht vorgesehen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Anlage zu schaffen, die sich durch besonders geringen Fremdenergiebedarf auszeichnet.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe besteht in den Merkmalen des Hauptanspruchs, vorteilhafte Ausbildungen beschreiben die Unteransprüche.

Mit dem Einsatz des Brüdenverdichters wird der Vorteil erreicht, daß ein Teil der Verdampfungswärme nicht nutzlos mit Kühlwasser ab­ geführt werden muß, sondern daß der Dampf (Sattdampf) nach Tempera­ turerhöhung um ca. 10°C durch Verdichtung als überhitzter Dampf wieder für die Verdampfung von Wasser, das sich in der zu behan­ delnden Flüssigkeit befindet, eingesetzt wird. Hierbei kondensiert der verdichtete Dampf; das Kondensat wird als Abwasser abgeleitet. Das Öl verdampft infolge seines höheren Siedepunktes nicht und muß als Altölkonzentrat fremdentsorgt werden. Durch den Einsatz eines Brüdenverdichters kann eine Energieeinsparung von ca. 40% erzielt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand der einzigen Zeichnung erläutert.

Die zu behandelnde Flüssigkeit (Altemulsionen und Waschwasser) wird über das Rohrleitungssystem 1 in den Sammelbehälter 2 mit Boden­ räumer 3 geleitet. Mit dem Bodenräumer werden Sedimente, die sich abgelagert haben, in die Schlammtasche 4 gefördert.

Mittels der Pumpe 5 wird die Flüssigkeit der Vorreinigungsstufe 6 (Dekanter, Bandfilter) zugeführt, in der Schmutzstoffe aus­ geschieden und von einer Schlammlore 7 aufgenommen werden. Auf­ schwimmende Öle werden im Sammelbehälter 2 mittels der Skimmölrinne 8 abgeskimmt und in den Separatoren-Vorlagebehälter 9 geleitet. Die so vorgereinigte Flüssigkeit wird nun dem Anlagenvorlagebehälter 10 zugeführt.

Mittels der Pumpe 11 wird die Flüssigkeit durch den Vorwärmer 12 und den Nacherwärmer 13 in den Verdampfer 14 und in den nachge­ schalteten Brüdenabscheider 15 geleitet. Im Vorwärmer 12 wird die Flüssigkeit von 20°C (Raumtemperatur) auf ca. 40°C und im Nacher­ wärmer 13 auf etwa 90°C (nur im Anfahrbetrieb) erwärmt. Als Heiz­ medium dient für den Vorwärmer 12 Kondensat aus dem Verdampfer 14 von ca. 55°C Eintrittstemperatur und ca. 35°C Austrittstemperatur sowie für den Nacherwärmer 13 Warmwasser von ca. 130°C Vorlauftem­ peratur und ca. 90°C Rücklauftemperatur (Leitungen 16 und 17).

Im Verdampfer 14 und im nachgeschalteten Brüdenabscheider 15 ver­ dampft ein Teil Wasser, das sich in der zu behandelnden Flüssigkeit befindet, bei etwa 60 bis 70°C und entsprechendem Vakuum. Das Vakuum wird mit der Vakuumpumpe 18 erzeugt. Die Abluft von der Vakuumpumpe wird über den Aktivkohlefilter 19 in die Atmosphäre geleitet. Im Aktivkohlefilter werden leichtflüchtige Stoffe, die in der Luft enthalten sein können, abgeschieden.

Im Brüdenabscheider 15 erfolgt die Trennung von Dampf und nicht verdampftem Medium. Den Dampf gelangt vom Brüdenabscheider in den Brüdenverdichter 20, wo er so hoch verdichtet wird, daß eine Tempe­ raturerhöhung von ca. 10°C eintritt. Gegebenenfalls müssen mehrere Verdichter in Reihe geschaltet werden. Der verdichtete Dampf strömt vom Brüdenverdichter 20 durch die Dampfleitung 21 als Heizmedium in den Verdampfer 14, wo mit der Energie des Dampfes wieder ein ge­ wisser Anteil Wasser aus der Flüssigkeit verdampft; dabei konden­ siert der Dampf, das Kondensat wird als Abwasser abgeleitet.

Je nach Auslegung des Verdampfers 14 kann nach dem Anfahrbetrieb die Nacherwärmung mit dem Wärmetauscher 13 reduziert bzw. ganz ein­ gestellt werden.

Der Verdampfer 14 ist so ausgelegt, daß eine Emulsion von 5% Ölge­ halt auf ca. 20% Ölgehalt aufkonzentriert wird (ca. 75% Wasser­ verdampfung).

Verdampfer 14 und Brüdenabscheider 15 können auch integriert als eine Einheit ausgeführt werden und mit einem Zwangsumlauf ausge­ stattet sein.

Der nicht verdampfte Teil der zu behandelnden Flüssigkeit mit dem Ölgehalt von ca. 20% gelangt vom Brüdenabscheider 15 mittels der Pumpe 22 in den Separatoren-Vorlagebehälter 9. Dort wird die auf­ konzentrierte Flüssigkeit auf mindestens 98°C erwärmt (mittels Warmwasser 130/90°C, Leitungen 23 und 24). Mittels der Pumpe 25a wird die aufkonzentrierte Flüssigkeit dem selbstentschlammenden Dreiphasenseparator 25 zugeführt (Trennfaktor 6000 bis 8000 g). Mit dem Separator 25 wird dem aufkonzentriertem Produkt das Öl größten­ teils entzogen, so daß ein Öl mit einem Wassergehalt von 5 bis 20% (Leitung 26) und eine wässrige Phase mit einem Ölgehalt bis ca. 5% (Leitung 27) erzielt werden.

Der Separator 25 wird hierbei nur mit max. 1/3 der Effektivleistung gefahren (gedrosselter Zulaufstrom). Gleichzeitig werden mit dem Separator mechanische Verunreinigungen, die in den aufkonzentrier­ ten Emulsionen enthalten sein können, ausgeschieden und als Dünn­ schlamm in den Sammelbehälter 28 geleitet (automatische Entschlam­ mung des Separators). Hiermit wird erreicht, daß der Schmutzstoff­ gehalt im Öl (Leitung 26) begrenzt wird. Der Dünnschlamm kann zur weiteren Entwässerung dem Dekanter 6 mittels der Pumpe 29 zugeführt werden.

Da in der wässrigen Phase im Behälter 30 Inhaltsstoffe enthalten sind, die einen Siedepunktverzug zur Folge haben, wird diese Phase nicht wieder dem Verdampfer 14 zugeführt, sondern einer ein- oder mehrstufigen Verdampfungsanlage ohne Brü­ denverdichter. Grundsätzlich funktioniert eine Verdampfung mit Brü­ denverdichter nur dann, wenn sich Temperatur, Siedepunkt, Druck bzw. Vakuum nicht verändern.

Im folgenden wird eine dreistufige Verdampfungsanlage im Parallel­ betrieb zur Verdampfung mit dem Brüdenverdichter 20 beschrieben:
Mittels der Pumpe 31 wird die wässrige Phase mit einem Restölgehalt von ca. 5% und ca. 90°C Temperatur dem Behälter 30 entnommen und dem Anlagen-Vorlagebehälter 32 zugeführt. Diesem wird das Medium mittels der Pumpe 33 entnommen und dem Wärmetauscher 34 der ersten Verdampfungsstufe I zugeleitet. Im Wärmetauscher 34 wird das Medium auf eine Verdampfungstemperatur von ca. 90°C (bei entsprechendem Vakuum) erwärmt (Heizmittelleitungen 35 und 36) und gelangt an­ schließend in den Brüdenabscheider 37. Das Vakuum wird mit der Vakuumpumpe 38 erzeugt, deren Abluft über den Aktivkohlefilter 39 in die Atmosphäre geleitet wird. Im Brüdenabscheider 37 erfolgt die Trennung von Dampf und nicht verdampftem Medium.

Der Dampf sowie (mittels der Pumpe 40) auch das nicht verdampfte Medium werden in den Wärmetauscher 41 der zweiten Stufe II gelei­ tet. In dieser Verdampfungsstufe II verdampft wieder ein Teil Wasser bei ca. 80°C und entsprechendem Vakuum, wobei der Dampf von der ersten Stufe I kondensiert und als Abwasser abgeleitet wird.

Dieser Vorgang wiederholt sich in der dritten Stufe III, wobei in dieser Stufe die Verdampfung bei etwa 70°C und entsprechendem Vakuum erfolgt. Der Dampf von der Stufe III wird mittels des Kon­ densators 42 kondensiert. Als Kühlmedium wird Kühlturmwasser ein­ gesetzt (Leitungen 43 und 44). Das Kondensat wird wie dasjenige der Stufen I und II als Abwasser abgeleitet, nachdem es als Heizmedium den Vorwärmer 12 durchflossen hat.

In den drei Verdampfungsstufen wird auf ca. 20% Ölgehalt aufkon­ zentriert; das Konzentrat gelangt danach mittels der Pumpe 45 in den Separatoren-Vorlagebehälter 9 und anschließend in den Separator 25. Im Separator erfolgt wieder eine Trennung (wie bereits be­ schrieben) in eine Ölphase und wässrige Phase.

Je nach Konzentration an siedepunktverzögernden Inhaltsstoffen in der wässrigen Phase (Leitung 27) kann bei relativ geringer Konzentration ein Teilstrom über Leitung 46 in den Anlagenbehälter 10 zum Anlagenteil mit Brüdenverdichter 20 zurückgeleitet werden (zusätz­ liche Energieeinsparung).

In gewissen Zeitabständen müssen die Wärmetauscher bzw. Verdampfer von Ablagerungen befreit werden. Hierfür sind die Spülmittelbehäl­ ter 47 und 48 für saure und alkalische Spülflüssigkeit vorgesehen.

Da es sich ferner nicht ganz vermeiden läßt, daß gewisse Ölpartikel thermisch oder mechanisch beim Verdampfungsprozeß in die Dampfphase gelangen können, ist eine Nachbehandlung des Kondensates mit einem Koaleszer 49 zweckmäßig. Hierbei wird der pH-Wert des Kondensates auf etwa pH 4 bis 5 durch Zugabe von Säure (Leitung 50) abgesenkt und danach das Kondensat mit der Pumpe 51 durch den Koaleszer 49 in den Behälter 12 gefördert. Im Koaleszer erfolgt die Abscheidung der Öl­ partikel vom Kondensat, im Behälter 52 durch Zugabe von Lauge (Lei­ tung 53) die Neutralisation des Wassers.

Claims (9)

1. Anlage zur Aufbereitung einer ölhaltigen, insbesondere ölemulgierten Flüssigkeit durch Trennung in Öl und Abwasser mittels Verdampfung umfassend wenigstens einen Verdampfer (14), dem die zu behandelnde Flüssigkeit zugeführt wird, einen diesem nachgeschalteten Brüdenabscheider (15) zur Trennung von Dampf und Flüssigkeit und einen oder mehrere Brüdenverdichter (20), der (die) in einer Dampfleitung zwischen einem Dampfauslaß des Brüdenabscheiders (15) und einem Heizmediumeinlaß des Verdampfers (14) angeordnet ist (sind), wobei ein Separator (25) vorgesehen ist, dem die im Brüdenabscheider (15) aufkonzentrierte Flüssigkeit zugeleitet wird und in dem die Trennung in ein Öl und eine wässrige Phase erzielt wird, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin eine ein- oder mehrstufige Verdampfungsanlage (I, II, III) vorgesehen ist, der über ein Leitungssystem (27) die im Separator (25) erzeugte wässrige Phase zugeführt wird.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese weiterhin einen Vorwärmer (12) für die Flüssigkeit umfaßt, der dem Verdampfer (14) vorgeschaltet ist und dem als Heizmedium Kondensat aus dem Verdampfer (14) zugeführt wird.

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese weiter mindestens einen fremdbeheizten Nacherwärmer (13) für die Flüssigkeit umfaßt, der zwischen Vorwärmer (12) und Verdampfer (14) liegt.

4. Anlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß diese weiterhin einen Koaleszer (49) umfaßt, dem das Kondensat nach Durchströmen des Vorwärmers (12) zur Nachbehandlung zugeführt wird.

5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer (14) auf eine Verdampfungsrate von etwa 75% ausgelegt ist.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß diese weiterhin einen fremdbeheizten Separatoren-Vorlagebehälter (9) umfaßt, der dem Separator (25) vorgeschaltet ist.

7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß diese einen Sammelbehälter (2) mit einer Skimmölrinne (8) umfaßt, die in den Vorlagebehälter (9) liefert, wobei der Sammelbehälter (2) am Flüssigkeitseingang (1) der Anlage liegt.

8. Anlage nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß diese weiterhin ein Leitungssystem umfaßt, das von der bzw. den Verdampfungsstufen der Verdampfungsanlage (I, II, III) zu dem Vorwärmer (12) führt, so daß in der Verdampfungsanlage anfallendes Kondensat über dieses Leitungssystem dem Vorwärmer (12) als Heizmedium zuführbar ist.

9. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Separator (25) ein Dreiphasenseparator ist, mittels dessen mechanische Verunreinigungen ausgeschieden werden können.