DD301096A7 - Verfahren zur thermischen trennung von oel-wasser-emulsionen und einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und entsprechende Einrichtung zur Trennung von Öl-Wasser-Emulsionen, vorzugsweise verbrauchter Bohr- und Schneidemulsionen durch Verdampfung der Wasseranteile. Erfindungsgemäß wird bei dem thermischen Trennverfahren im Kreislauf nur eine einzige Heizenergiequelle eingesetzt und die zu trennende Altemulsion dabei durch den Brüdendampf des Fallfilmverdampfers vorgeheizt bzw. der Brüdendampf dabei vorkondensiert. Das erfolgt in einem zwischen dem Kopfproduktstutzen des Fallfilmverdampfers und dem Kondensator angeordneten Doppelrohr-Wärmeübertrager. Der Heizkreislauf für den Fallfilmverdampfer - vorzugsweise als Abwärmenutzung - ist zur Begrenzung der Heizleistung mit einer Drucksicherung ausgerüstet. Figur

Description

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Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Trennung von Öl-Wasser-Emulsionen, vorzugsweise zur Trennung von verbrauchten Bohr· und Schneidemulsionen, in wiederverwendbares Öl und Wasser durch Verdampfung der Wasseranteile in einer mehrstufigen Anlage, sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Für die thermische Trennung von Öl-Wasser-Emulsionen, die hauptsächlich aus verbrauchten Bohr- und Schneidemulsionen bestehen, ist eine mehrstufige Verdampfungsanlage bekannt, bei der die dritte Verdampferstufe fremddampfbeheizt ist. Der Brüdendampf dieser dritten Verdampferstufe heizt die zweite Verdampferstufe, mit deren Brüdendampf dann die erste Verdampferstufe beheizt wird. Für diese Anlage ist es erforderlich, daß die aus dem Sammelbehälter der thermischen Trennung zuzuführende Öl-Wasser-Emulsion vor der ersten Stufe in einem Wärmetauscher vorgewärmt wird. Der hierfür eingesetzte Plattenwärmetauscher muß dabei durch einen weiteren Fremdwärmeträger beheizt werden. (DE-AS 2313044) Nachteilig bei dieser Anlage ist es, daß für ihren Retrieb mindestens zwei getrennte Fremdwärmeträger für die Heizung eingesetzt werden müssen, um die vorgesehene Trennung der Öl-Wasser-Emulsion vornehmen zu können. Hinzu kommt infolge der Vielstuf igkeit der Anlage der hohe Einsatz an Elektroenergie für den Antrieb der Vielzahl der erforderlichen Pumpen. Weiterhin ist eine Anlage zum Trennen von Öl-Wasser-Emulsionen bekannt, bei der die Altemulsion nach mechanischer Reinigung einem Trennapparat zugeführt wird. Dieser Trennapparat besteht aus einem geschlossenen Behälter, in dem ein Verdampferteil mit darüber angeordnetem Abscheideteil und einem wiederum darüber angeordneten Kondensatorteil vorgesehen sind. Dabei sind der Abscheideteil und der Kondensatorteil durch ein als weitere Schwerkraftabscheidestrecke wirkendes und in den Kondensatorteil hineinragendes Rohr miteinander verbunden.

Dieser Trennapparat wird zur Vermeidung stärkerer Verkrustungen am Verdampferteil zur Senkung des Temperaturniveaus unter Vakuum betrieben. (DD-PS 111516)

Diese Erfindung hat aber den Nachteil, daß infolge des Vakuums im Trennapparat ohne weitere zusätzliche Ausrüstungen kein kontinuierlicher Abzug des abgetrennten Öls aus dem Verdampferteil realisiert werden kann. In der Praxis erfolgt darum zum Zwecke des Ölablassens eine Unterbrechung der Vakuumerzeugung und eine Belüftung des Trennapparates bis zum Druckausgleich mit der Atmosphäre. Danach kann eine vollständige Entleerung des Apparates erfolgen. Anschließend wird auf Grund dieser Technologie eine Neubefüllung des Trennapparates mit der Menge an Altemulsion vorgenommen, die bis zum nächsten Ölablaßerforderlich ist und erneut ein Vakuum erzeugt.

Diese Trennanlage für Öl-Wasser-Emulsionen kann auf Grund ihres technologischen Aufbaus nur diskontinuierlich betrieben werden, so daß sich der Bedicnaufwand über das angestrebte Maß hinaus - trotz scheinbar bedienarmen Betriebes - erhöht, wozu durch die periodische Vernichtung des Vakuums und zu seiner späteren Wiedererzeugung ein zusätzlicher Energieeinsatz erforderlich ist.

Bekannt ist weiterhin ein Verfahren mit entsprechender Anlage zur Trennung der Bestandteile von „Öl in Wasser"-Altemulsionen, bei der durch direkte Einleitung der Verbrennungsabgase eines Tauchbrenners in die Altemulsion diese sehr stark aufgeheizt wird und dabei die Abgase auf Siedetemperatur des Bades abgekühlt werden. Das entstehende Abgas-Wasser- und Öldampfgemisch wird dann in einem Abgaswäscher mit Altemulsion gewaschen, um Öldampf zu kondensieren. Anschließend wird das gewaschene Abgas-Wasserdampfgeinisch zur Vorwärmung der Altemulsion eingesetzt. (CH-PS 516323)

Nachteilig bei dieser Anlage ist es, daß die erzeugten Abgase des Tauchbrenners hohe Verbrennungstemperaturen mit großen Schwankungen aufweisen, die weit über der Verkokungstemperatur des Ölanteiles der Altemulsion liegen. Weiterhin verdampft bei dieser Art des Wärmeeintrages ein erheblicher Ölanteil aus der Altemulsion, der in einem Abgaswäscher erst wieder abgeschieden werden imß. Dabei fallen im Abgaswäscher auch zusätzlich Salze aus, die abzufiltern sind. Hinzu kommt, daß dieses Verfahren eine erhebliche Umweltbelastung wegen der ölverkokung und -verdampfung in Verbindung mit der direkten Aufheizung durch Verbrennungsabgase über dem Siedepunkt der Altemulsion darstellt.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur thermischen Trennung von Öl-Wasser-Emulsionen vorzugsweise zur Trennung von verbrauchten Bohr- und Schneidemulsionen - einschließlich einer dazu erforderlichen mehrstufigen Einrichtung - zu schaffen, das bei bedienarmem Betrieb energieökonomisch betreibbar ist und dabei eine umweltfreundliche Wiedergewinnung des eingesetzten Öls ermöglicht.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, ein Verfahren einschließlich einer entsprechenden mehrstufigen Einrichtung zur thermischen Trennung von Ö'-Wasser-Emulsionen durch Emulsionsvorwärmung, Wasserverdampfung und anschließender Kondensation des Wasserdampfes zu entwickeln, das mit geringstem Wärmeenergiebedarf in kontinuierlicher Fahrweise betreibbar ist. Dnbei steht bei der Einrichtung'weiterhin die Aufgabe, einen einfachen und bedienarmen Aufbau zu erreichen.

Erfindungsgemäß wird das Verfahren dadurch realisiert, daß c'i* Heizenergieversorgung des Kiuislaufes der gesamten Anlage nur durch eine Heizenergiequelle, vorzugsweise Abwärme, vorgenommen und eine Vorwärmung der zu trennenden Öl-Wasser-Emulsion durch den Brüdendampf des Verdampfers durchgeführt wird.

Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens wird erfindungsgemäß dadurch realisiert, daß der Fallfilmverdampfer mit seinem Kopfproduktstutzen über einen als Doppelrohr ausgebildeten und zur Vorkondensation eingesetzten Wärmeübertrager mit dem Kondensator und der Emulsions-Sammelbehälter zur Vorwärmung der Öl-Wasser-Emulsion über den zweiten Weg des Doppelrohres des Wärmeübertragers mit dem Verteiler des Fallfilmverdampfers verbunden ist, wobei eine konstante Heizleistungseinstellung durch eine Drucksicherung für den unter dem Siedepunkt des Wärmeträgers arbeitenden Heizkreislauf des Fallfilmverdampfers, vorzugsweise Abwärme, vorgesehen ist.

Die hauptsächlichen Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung sind darin zu sehen, daß bei dem Verfahren durch den Einsatz der Vorwärm- bzw. Vorkondensationsstufe und der Verwendung nur eines Verdampfers und eines Kondensators eine Mehrstufigkeit gegeben ist, die von einem Abwärmeträger mäßigen Temperaturniveaus betreibbar ist. Anlagenmäßig ergibt sich durch die thermische Kopplung von Vorwärmung und Vorkondensation in einem Apparat ein überaus einfacher apparativer Aufbau der Einrichtung, de' noch durch die Gestaltung des Heizkreislaufes in seiner Wirksamkeit für die Verdampfung unterstützt wird. Auf Grund des Vorhandenseins eines separaten Heizkreislaufes ist es prinzipiell möglich, Wärmeenergie unterschiedlichster Herkunft, vorzugsweise Abwärme, einzukoppeln.

Als weiterer Vorteil ergibt sich, daß die Veränderung des Druckniveaus im Heizkreislauf eine Anpassungsmöglichkeit der Heizleistung an die Erfordernisse dei zu trennenden Öl-Wasser-Emulsionsarten gegeben ist.

Ausführungsbeispiel Nachstehend soll die Erfindung anhand eines Ausführunflsbeispieles näher erläutert werden. . Die zugehörige Zeichnung zeigt den Prinzipaufbau einer wf indungsgemäßen Einrichtung zur thermischen Trennung von Öl-Wasser-Emulsionen durch Wasserverdampfung und Kondensation des Wasserdampfes. Ein Emulsionssammelbehälter 10 ist über eine Pumpe 1 mit dem Außenrohr des Doppelrohres eines Wärmeübertragers 4

verbunden, dessen Ausgang auf dem nicht dargestellten Verteiler eines Fallfilmverdampfers 2 mündet. Der Fallfilmverdampfer 2 ist mit Fallrohren 13 ausgerüstet. Der Kopfproduktstutzen des Fallfilmverdampfers 2 ist mit dem Innenrohr des Doppelrohres des Wärmeübertragers 4 verbunden, an den sich am Ausgang der Kondensator 3 anschließt.

Mit Hilfe eines Schwanenhalses 9 ist im Kondensator 3 das Kondensat anstaubar. An den Schwanenhals 9 schließt sich eine Ablaufleitung 6 an. Der Sumpf 5 des Fellfilmverdampfers 2 ist mit einer Ablaßleitung 7 versehen, die in den Emulsiona-Sammelbehälter 10 mündet. Oberhalb des Sumpfes 5 ist der Fallfilmverdampfer 2 mit einem Ölablaufrohr 14 versehen, das in einen Ölbehälter 11 mündet. Zur Beheizung der Fallrohre 13 des Fallfilmverdampfers 2 ist ein Heizkreislauf 8 vorgesehen, der mit Abwärme beheizt wird und

in dem eine Drucksicherung 12 vorgesehen ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur thermischen Trennung von Cl-Wasser-Emulsionen, vornehmlich zur Trennung von

verbrauchten Bohr- und Schneidemulsionen, läuft folgendermaßen ab:

Aus dem Emulsions-Sammelbehälter 10 für die verbrauchte Altemulsion wird bei Normaldruck mittels der Pumpe 1 und

entsprechender Einstellarmaturen eine konstante Menge der Altemulsion dem Außenrohr des Doppelrohres des

Wärmeübertragers4zudosiert und darin vom Brüdendampf des Fallfilmverdampfers 2 vorgeheizt. Diese Menge der zugeführten Altemulsion ist kleiner oder gleich der Auslegungsmenge fü: den Fallfilmverdampfer 2. Im Außenrohr des Wärmeübertragers 4

wird die Altemulsion durch den Brüdendampf des Fallfilmverdampfers 2 vorgewärmt und gelangt anschließend zum Verteiler im Fallfilmverdampfer 2. Durch den Verteiler wird die Altemulsion als Film auf die Innenseite der Fallrohre 13 aufgegeben und rieselt in den Fallrohren 13 nach unten. Die Fallrohre 13 werden außen vom Wärmeträger des Heizkreislaufes 8 beheizt, wodurch

der Wasseranteil der Altemulsion verdampft, in den Kopf des Fallfilmverdampfers 2 aufsteigt und sich dort als Brüdendampf sammelt. Über den Kopfproduktstutzen des FaIIf 'Imverdampfers 2 gelangt der Brüdendampf in das Innenrohr des Wärmeübertragers 4. Dort gibt er einen Teil seiner Wärme an die im Außenrohr strömende Altemulsion zu deren Vorheizung ab, wodurch eine Abkühlung mit gleichzeitiger Vorkondensation des Brüdendampfes eintritt. Im nachgeschalteten Kondensator 3 wird der Brüdendampf vollständig in das später abzugebende Kondensat überführt.

Mit Hilfe des Schwanenhalses 9 wird das Kondensat auf dem Boden des Kondensators 3 gestaut, so daß kein Dampfaustritt erfolgen kann. Über die Ablauf leitung 6 wird das Kondensat aus der Einrichtung abgeführt.

Der sich im Sumpf 5 des Fallfilmverdampfers 2 sammelnde Ölanteil der Altemulsion wird oberhalb des Sumpfbodens gestaut und mittels des Ölablaufrohree 14 in den ölbehälter 11 abgeführt und kann der weiteren Verwendung zugeführt werden. Das Ülablaufrohr 14 ist in soiner Höhenanordnung so bemessen, daß sich auf dem BoJ. ι immer eine ausreichende Standhöhe des Öles einstellt. Durch die im Boden des Sumpfes 5 angeordnete Ablaßleitung 7 ist eine Drainage des sich gegebenenfalls sammelnden Restwassers oder eine Rückführung des Sumpfinhaltes, analog wie eine entsprechende Anordnung am Kondensator 3, in dem Emulsions-Sammelbehälter 10 möglich.

uie Beheizung des Heizkreislaufes 8 erfolgt mittels Abwärme, die beispielsweise durch Anschluß an einen Rauchgasstrom, an einen Abdampf- oder Heizwasserstrom erfolgt. Durch die Drucksicherung 12 ist dabei garantiert, daß eine konstante Temperatur im Heizkreislauf 8 von beispielsweise 140⁰C eingehalten wird.

Für die Anfahrphase des Kreisjaufes, für Störfälle oder Regimeuntersuchungen können sowohl die Ablaufleitung 6 des Kondensators 3 wie auch das Ölablaufrohr 14 des Fallfilmverdampfers in nicht gezeigter Weise mit dem Emulsions-Sammelbehälter 10 verbunden sein, um so den nicht vorgesehenen Atistritt von ungetrennten Altemulsionsanteilen mit dem Kondensat oder dom Öl zu vermeiden.

Claims (2)

1. Verfahren zur thermischen Trennung von Öl-Wasser-Emulsionen durch Emulsionsvorwärmung, Wasserverdampfung und Kondensation des Wassordampfes in einor mehrstufigen Anlage mit kontinuierlichem Betrieb bei Normaldruck, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizenergieversorgung des Kreislaufes der gesamten Anlage nur durch eine Heizenergiequelle, vorzugsweise Abwärme, bei Einsatz einer aufbereiteten, temperaturkonstanten Energiequelle, vorgenommen und die Vorwärmung der zu trennenden Öl-Wasser-Emulsion durch den Brüdendampf des Verdampfers durchgeführt wird.

2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Fallfilmverdampfer, einem Kondensator und Behältern für die zu trennende Öl-Wasser-Emulsion und das gewonnene Öl, die über Verbindungsleitungen mit Meß- und Bedienelementen miteinander verbunden sind, dadurch gel· ~>nnzeichnet, daß der Fallfilmverdampfer (2) mit seinem Kopfproduktstutzen über einen als Doppolrohr ausgebildeten und zur Vorkondensation eingesetzten Wärmeübertrager (4) mit dem Kondensator (3) und der Emulsionssammelbehälter (10) zur Vorwärmung der Öl-Wasser-Emulsion über den zweiten Weg des Doppelrohres des Wärmeübertragers (4) mit dem Verteiler des Fallfilmverdampfers (2) verbunden sind.