DE1098873B

DE1098873B - Arrangement for keeping the flow resistance constant in a centrifuge

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: US3085742A; FR1203549A

Description

DEUTSCHESGERMAN

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.The invention relates to an arrangement for keeping the flow resistance constant in a the implementation of chemical or physical processes serving centrifuge, in which two together Immiscible liquids are introduced while maintaining constant pressure and from it subtracted from.

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.In one known type of centrifuge, extraction is carried out in cocurrent in one stage. However, centrifuges are also known in which extraction is carried out in several stages and in countercurrent is carried out, mixing and separating taking place in each stage.

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. These centrifuges are intended for use in continuous operation. For this purpose it is desirable that the extraction process in the centrifuge can be regulated automatically, whereby the changes, which take place in the various extraction liquids during the extraction process, be exploited for this purpose. These changes take the form of a changed Flow resistance or a pressure drop in the centrifuge, for example as a result of a change the viscosity or the specific gravity of the liquids, noticeable. A change in specific gravity causes a shift in the boundary layer between the liquids with a corresponding change in the flow cross-sections for the liquids. A change in viscosity or specific gravity can indicate an undesirable change in the extraction process.

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. As an example, washing soap in a centrifuge with an aqueous solution of an electrolyte can be attracted. Under certain conditions, the curve showing the dependence of the viscosity on the electrolyte content of the soap is U-shaped. This means that in the one case (the one leg of the curve), the viscosity decreases when the electrolyte content of the soap is increased, and did in the other case (the other limb of the curve), the viscosity ^ms * increases as the electrolyte content of the Soap increases. A certain quality of soap corresponds to a certain viscosity on one of the legs of the curve or a certain electrolyte content. Therefore, if a certain quality of the soap leaving the centrifuge is to be maintained, a certain viscosity in the soap and, accordingly, a certain flow resistance or pressure drop in the centrifuge must be maintained. The respective quality can therefore be set by regulating the concentration of the electrolyte solution flowing through the centrifuge.

Anordnung zum KonstanthaltenArrangement to keep constant

des Strömungswiderstandesthe flow resistance

in einer Zentrifugein a centrifuge

Anmelder:
Aktiebolaget Separator, StockholmApplicant:
Aktiebolaget Separator, Stockholm

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

und Dipl.-Ing. K. Grentzenberg,
München 27, Pienzenauer Str. 2, Patentanwälteand Dipl.-Ing. K. Grentzenberg,
Munich 27, Pienzenauer Str. 2, patent attorneys

Beanspruchte Priorität:
Schweden vom 28. Februar 1957Claimed priority:
Sweden 28 February 1957

Fredrik Teodor Emanuel Palmqvist,Fredrik Teodor Emanuel Palmqvist,

Solna (Schweden),
ist als Erfinder genannt wordenSolna (Sweden),
has been named as the inventor

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.The problem described above is solved by the invention by means of regulating the composition, the temperature or the amount of a liquid depending on the pressure loss of the other liquid serving device solved.

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.It is known per se to feed the light and heavy liquids into a centrifuge via metering pumps promote and to arrange valves at the outlets, which result in a constant pressure in the centrifuge. In this case, however, there is no regulation of one liquid as a function of the other liquid.

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).With the arrangement according to the invention numerous others besides the soap extraction can also be used Extraction processes are regulated, e.g. B. the extraction of colored components and excess Sulfuric acid from the sulfonic acid for the production of cleaning agents, the degumming of fatty oil with Water (keeping the viscosity of the slime constant) and the refining of mineral oil with sulfuric acid (Keeping the specific gravity of the sludge constant).

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.In one embodiment of the invention is a member for maintaining a constant pressure provided at the outlet of one liquid from the centrifuge and the metering device for this liquid placed at the inlet to the centrifuge.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist ein Organ zum Aufrechterhalten eines konstanten Druckes am Auslaß der zweiten Flüssigkeit aus derIn a further embodiment of the invention is an organ for maintaining a constant Pressure at the outlet of the second liquid from the

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Zentrifuge vorgesehen und die Regelvorrichtung für diese Flüssigkeit am Einlaß in die Zentrifuge angeordnet. Centrifuge provided and the control device for this liquid is placed at the inlet to the centrifuge.

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.It is advantageous to combine these two embodiments. In such a combined embodiment it is possible to thereby regulate the composition of the second liquid achieve that between the control device for this liquid and the inlet of the liquid in the centrifuge is provided with a pump that has the task of moving the liquid through the centrifuge into to convey a constant amount per unit of time, and that a mixer is used as the control device, the inlets for two or more different components, at least one of these inlets is controlled depending on the pressure drop measuring device.

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.One of the organs for maintaining a constant pressure, or possibly both, can consist of venting from the centrifuge to outside air. In general, however, one is preferable to choose one of the organs as an outlet to the outside air, while the other organ maintains a constant pressure, which is higher than the outside air pressure. Organs of the latter type (automatically working Valves) are known per se.

Die Erfindung ist nachfolgend in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben, die in schematischer Weise verschiedene Ausführungsformen zeigt.The invention is described in more detail below in connection with the drawing, which is shown in schematic form Way shows different embodiments.

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.In Fig. 1, 1 denotes the centrifuge, in which only two liquid layers to simplify the illustration Figures 2 and 3 are shown, one through an exposed area and the other through a hatched area is shown. In reality the layers form two cylinders which are opposite to each other are concentric so that the drawing is one half of an axial section through these cylinders represents, which in reality have somewhat conical liquid layers. For the purposes of description it is assumed that the layer 2 from the light liquid and the layer 3 from the There is heavy fluid, although the reverse may also be true. The light liquid becomes the Centrifuge independent of the back pressure with a constant volume per unit of time via a line 4 by a pump 5, suitably a positive displacement pump, e.g. B. a gear pump or a piston pump.

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.The light liquid is extracted from the centrifuge through a line 6 against a constant pressure which is maintained by a valve 7. The valve 7 can optionally by a The outlet to the outside air can be replaced when this outlet is at a corresponding radial distance from the axis of rotation of the centrifuge opens. The outside air is also a medium of constant pressure.

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.In the line 4 there is a pressure gauge 8 between the pump 5 and the centrifuge 1, its display Via a connecting line 9, a control device 10 in the supply line 11 for the heavy liquid actuated.

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.As the outlet pressure for the light liquid is kept constant by the valve 7, changes in the display of the pressure gauge 8 show changes in the pressure drop within the centrifuge and thus, as mentioned, changes in viscosity or the specific gravity of the liquids.

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.From the centrifuge, the heavy liquid exits through a line 12, which is in a certain Distance from the axis of rotation of the centrifuge via an outlet 13 opens into the outside air, which also a Medium of constant pressure.

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. If a fault occurs in the centrifuge, for example because the viscosity of the light Liquid increases, and this fact creates undesirable conditions in the extraction process, so the heavy liquid must be influenced so that this in turn the extraction process traces back to the desired condition. In this way it is possible to adjust the viscosity of the light liquid to bring them back to their normal value. Regulation of the viscosity of the light liquid can through a transfer of heat from the heavy liquid to the light liquid the contact surface of the two liquids take place.

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.The control device 10 can also consist of a flow regulator exist when the amount of heavy liquid fed in per unit of time exceeds the viscosity or the specific gravity of the light liquid changed.

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. 2 shows an embodiment which differs from that shown in Fig. 1 in that on the On the inlet side for the heavy liquid a constant pressure is maintained by a valve 14, and that the pressure gauge 8 actuates a control device 10 in the outlet capacity 12 for the heavy liquid. The control device 10 regulates the discharge amount of heavy liquid from the in this case Centrifuge by regulating the throttling of the line 12 in order in this way, as in the previous Embodiment described to influence the viscosity or the specific weight of the light liquid. On the other hand, in this embodiment it is not possible to use the heavy liquid state before entering the centrifuge.

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. 3 shows a further possible embodiment in which the light liquid of the centrifuge is supplied with a constant pressure and exits with a constant amount per unit of time. at In this embodiment, the constant pressure must be kept so high that, despite the pressure drop changes, which can occur in front of the pump 5, a pressure remains that is sufficiently high to ensure that the pump 5 always delivers a certain amount in the unit of time. What the heavy As for liquid, the conditions in this case are the same as in the embodiment of FIG Fig. 1 in such a way that the pressure gauge 8, the control device 10 according to the pressure of the outlet side actuated for the light liquid.

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. 4 shows an embodiment in which the device with respect to the light liquid is the same as in the arrangement of FIG. 3, while the device for the heavy liquid is the same as in Fig. 2, although here the pressure gauge 8, the control device 10 according to the Pressure actuated on the outlet side for the light liquid.

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 ZeiteinheitFig. 5 shows an embodiment based on the same principle as the embodiment according to Fig. 1, with the modification that by the control device 10 the composition or concentration the heavy liquid is regulated. In this case it is assumed that the heavy liquid An aqueous salt solution is The regulation is done in such a way that in the supply line 11 a Pump 15 is arranged, which in the time unit

Claims

supplies a constant amount of liquid. The pump is supplied with a saline solution of a certain concentration via a line 16 in an amount which is regulated by the control device 10. Via a line 17, the pump 15 is supplied unimpeded with an amount of water which corresponds to the difference between the throughput through the pump 15 and the amount of the saline solution supplied via the line 16. For a better understanding of the mode of operation of the embodiment according to FIG. 5, it is assumed that a soap mass is fed via line 4 from the saponification stage to a continuously operating soap production plant with a constant amount per unit of time. It is assumed that the soap mass is in a state in which an increase in its viscosity must be counteracted by an increase in the salt content in an aqueous solution with which the soap is washed in the centrifuge. The soap, which in this case forms the lighter phase, corresponds to the liquid layer 2, while the salt solution forms the heavier phase and corresponds to the liquid layer 3. If the viscosity of the soap now increases, the pressure gauge 8 indicates an increased pressure drop and sends a pulse to the control device 10, which causes an increase in the supply of the salt solution to the pump 15. This has the consequence that the amount of water supplied to the pump 15 via the line 17 decreases. The salt solution conveyed into the centrifuge by the pump 15 therefore has a higher salt content. With a sufficient increase in the salt content, the viscosity of the soap increases to the desired value al), so that the intended equilibrium is achieved during the washing or extraction process. P Λ T l £ N Γ A N S P R V C H E:

1. Arrangement for keeping the flow resistance constant in a centrifuge which is used to carry out chemical or physical processes, into which two immiscible liquids are introduced while maintaining constant pressure and withdrawn from them, characterized by a control of the composition, the temperature or the amount of the one Fluid as a function of the pressure loss of the other fluid-serving device.

2. Arrangement according to claim 1 with an organ for maintaining a constant Pressure at the outlet of one liquid from the centrifuge, characterized by one at the inlet This liquid in the centrifuge arranged ignition device, which this liquid in a constant amount per unit of time promotes.

3. Arrangement according to claim 1 or 2 with an organ for maintaining a constant Pressure at the outlet of the second liquid from the centrifuge, characterized in that a control device (10) is arranged at the inlet of this liquid in the centrifuge.

4. Arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that one of the two or both Means for maintaining constant pressure from venting the centrifuge to outside air exist.

5. Arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that the one organ for maintaining a constant pressure from an outlet (13) from the centrifuge (1) to the outside air and that the other organ maintains a constant pressure higher than the outside air pressure is.

6. Arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that between the Control device (10) for the second liquid and the inlet of this liquid into the centrifuge (1) a pump (15) for pumping this liquid through the centrifuge at a constant rate Quantity per unit of time is arranged and that the control device consists of a mixer with inlets (16,17) for two or more different components, with at least one Inlet (16) can be regulated as a function of the pressure drop measuring device.

Considered publications:
Uli mann, Encyclopedia of Industrial Chemistry, 1951, Vol. I, p. 425.

1 sheet of drawings