NL1016971C2

NL1016971C2 - Method for separating a surfactant from a liquid.

Info

Publication number: NL1016971C2
Application number: NL1016971A
Authority: NL
Inventors: Annemieke Wilhelmina Char Berg; Sander Lems
Original assignee: Univ Delft Tech
Priority date: 2000-12-22
Filing date: 2000-12-22
Publication date: 2002-06-25
Also published as: WO2002051754A1

Description

Werkwijze voor het afscheiden van een oppervlakteactieve stof uit een vloeistofMethod for separating a surfactant from a liquid

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het afscheiden van een oppervlakteactieve stof uit een vloeistof waarbij de temperatuur van de vloeistof wordt verlaagd tot beneden de Krafft temperatuur van de op-5 pervlakteactieve stof voor de vorming van kristallijne deeltjes van de oppervlakteactieve stof.The present invention relates to a method for separating a surfactant from a liquid wherein the temperature of the liquid is lowered below the Krafft temperature of the surfactant to form crystalline particles of the surfactant.

Een dergelijke werkwijze is in het vak bekend.Such a method is known in the art.

Sinds 1895 is bekend dat zeep bij lage temperatuur een vaste fase vormt (Krafft T., Ber. Dtsch. Chem. Ges. 28, blz. 2566, 10 1895) . Sinds jaren is bekend dat het hierbij om kristallisa tie gaat (Lawrence A.S.C., Trans. Faraday Soc. 31, blz. 206, 1935).Since 1895, it has been known that low temperature soap forms a solid phase (Krafft T., Ber. Dtsch. Chem. Ges. 28, p. 2566, 10 1895). It has been known for years that this is crystallization (Lawrence A.S.C., Trans. Faraday Soc. 31, pp. 206, 1935).

De onderhavige uitvinding heeft tot doel een werk-wijze te verschaffen van de in de aanhef genoemde soort, 15 waarbij het afscheiden van de oppervlakteactieve stof doelmatig kan worden uitgevoerd.The present invention has for its object to provide a method of the type mentioned in the preamble, wherein the separation of the surfactant can be carried out efficiently.

Hiertoe wordt de uitvinding gekenmerkt doordat de door verlaging van de temperatuur van de vloeistof ontstane kristallijne deeltjes door middel van centrifugale krachten 20 worden afgescheiden onder oplevering van een aan de oppervlakteactieve stofverarmde vloeistof.To this end, the invention is characterized in that the crystalline particles produced by lowering the temperature of the liquid are separated by means of centrifugal forces, yielding a liquid depleted of the surfactant.

Bij verscheidene industriële toepassingen, waaronder de industriële reiniging van textiel, worden hoge concentraties oppervlakteactieve stoffen gebruikt. Deze moeten om 25 uiteenlopende redenen vaak weer worden verwijderd uit de vloeistof waar ze in zitten. Hierbij is in het verleden geprobeerd dit te bereiken met indampen, coagulatie, adsorptie, extractie met oplosmiddelen en ultrafiltratie. Al deze technieken hebben een of meer nadelen die een praktische, econo-30 misch aantrekkelijke toepassing ervan in de weg staan. De werkwijze volgens de onderhavige uitvinding maakt op doeltreffende wijze gebruik van het optreden van kristallisatie bij verlaagde temperatuur, waarbij micellen oplossen ten gunste van de vorming van kristallijne oppervlakteactieve stof. 35 In tegenstelling tot micellen laten de kristallen zich wel ‘ 1 Ü y 7 1 m 2 onder invloed van relatief geringe centrifugale krachten afscheiden. De oppervlakteactieve stof zal in de praktijk een ionogene oppervlakteactieve stof zijn. De werkwijze volgens de uitvinding kan worden toegepast voor 5 - het reinigen van een oppervlakteactieve stoffen houdende afvalstroom - het (terug)winnen van een commercieel aantrekkelijke oppervlakteactieve stof; en - het bevorderen van een reactie waarbij een oppervlakteac-10 tieve stof wordt gevormd. Hierbij wordt tevens gedacht aan het winnen van een verbinding uit een vloeistof, waarbij een oppervlakteactieve stof wordt gevormd na reactie van de verbinding met een reagens, de gevormde oppervlakteactieve stof wordt afgescheiden met de werkwijze volgens de uitvinding, en 15 de verbinding uit de oppervlakteactieve stof wordt vrijgemaakt .In various industrial applications, including the industrial cleaning of textiles, high concentrations of surfactants are used. For 25 different reasons, these often have to be removed from the liquid in which they are contained. This has been attempted in the past with evaporation, coagulation, adsorption, solvent extraction and ultrafiltration. All of these techniques have one or more disadvantages that stand in the way of their practical, economically attractive application. The method of the present invention effectively utilizes the occurrence of crystallization at a reduced temperature, with micelles dissolving in favor of crystalline surfactant formation. In contrast to micelles, the crystals can be separated by 1 y y 7 1 m 2 under the influence of relatively small centrifugal forces. The surfactant will in practice be an ionic surfactant. The method according to the invention can be used for - cleaning a waste stream containing surfactants - (recovering) a commercially attractive surfactant; and - promoting a reaction in which a surfactant is formed. In this context, consideration is also given to recovering a compound from a liquid, wherein a surfactant is formed after reaction of the compound with a reagent, the surfactant formed is separated by the method according to the invention, and the compound from the surfactant is released.

Bij voorkeur wordt de vloeistof na het verlagen tot beneden de Kraff temperatuur ten minste 5 minuut en bij voorkeur ten minste 10 minuten op die temperatuur gehouden.Preferably, after lowering to below the Kraff temperature, the liquid is maintained at that temperature for at least 5 minutes and preferably for at least 10 minutes.

20 Dit is voor veel toepassingen toereikend voor het in vergaande mate doen oplossen van micellen.This is sufficient for many applications to cause micelles to dissolve to a large extent.

De werkwijze is verder geschikt voor continu bedrijf, en wordt dan ook bij voorkeur zo toegepast.The method is furthermore suitable for continuous operation, and is therefore preferably used in this way.

Volgens een belangrijke uitvoeringsvorm wordt de 25 vloeistof toegevoerd aan een kristallisatievat dat een overmaat van een tot beneden de Krafft temperatuur afgekoelde vloeistof bevat waarmee de continu toegevoerde vloeistof wordt gemengd.According to an important embodiment, the liquid is supplied to a crystallization vessel which contains an excess of a liquid cooled below the Krafft temperature with which the continuously supplied liquid is mixed.

Hierdoor kan worden bereikt dat de vloeistof in 30 contact wordt gebracht met kristallijn materiaal dat als ent-materiaal fungeert. Deze aanpak draagt er mede toe bij dat er geen problemen ontstaan als gevolg van neerslag van vaste oppervlakteactieve stof tijdens het afkoelen van de vloeistof. De toevoer van vloeistof geschiedt bij voorkeur continu.As a result, it can be achieved that the liquid is brought into contact with crystalline material that functions as a seed material. This approach helps to ensure that no problems arise as a result of precipitation of solid surfactant during cooling of the liquid. The supply of liquid is preferably continuous.

35 Bij voorkeur wordt door middel van centrifugale krachten afgescheiden kristallijne oppervlakteactieve stof teruggevoerd naar tot beneden de Krafft temperatuur afgekoel-de oppervlakteactieve stofbevattende vloeistof in een kris- 3 tallisatievat om als entkristallen te fungeren voor de vorming van gemakkelijk af te scheiden kristallijne oppervlakte-actieve stof.Preferably, crystalline surfactant separated by centrifugal forces is returned to liquid cooled down to Krafft temperature in a crystallization vessel to act as seed crystals for the formation of easily separable crystalline surfactant. .

Aldus kan gemakkelijker, en bedrijfszekerder, een 5 doelmatige afscheiding van oppervlakteactieve stof worden bereikt .Thus, an easier, and more reliable, effective separation of surfactant can be achieved.

Bij voorkeur omvat het door middel van centrifugale krachten afscheiden twee stappen, waarbij in een eerste stap onder invloed van relatief geringe centrifugale krachten een 10 eerste stroom met grote kristallijne deeltjes en een tweede stroom met kleine 'kristallijne deeltjes worden gegenereerd, waarbij de tweede stroom met kleine kristallijne deeltjes als entmateriaal wordt gebruikt, en in een tweede stap de eerste stroom met grote kristallijne deeltjes onder invloed van re-15 latief grote centrifugale krachten wordt gescheiden in een kristallijne deeltjesbevattende derde stroom en een in hoofdzaak van oppervlakteactieve stof ontdane vierde stroom.Preferably the separation by means of centrifugal forces comprises two steps, wherein in a first step under the influence of relatively small centrifugal forces a first stream with large crystalline particles and a second stream with small crystalline particles are generated, the second stream with small crystalline particles are used as seeding material, and in a second step the first stream of large crystalline particles is separated under the influence of relatively large centrifugal forces into a crystalline particle-containing third stream and a substantially stream-depleted fourth-active surfactant.

Enerzijds wordt met deze aanpak een stroom kleine deeltjes gegenereerd die als entkristallen voor de kristalli-20 satie kunnen fungeren, terwijl anderzijds kleine deeltjes die toch in de tweede stap terechtkomen nogmaals een kans hebben te worden verwijderd.On the one hand, this approach generates a stream of small particles that can act as seed crystals for the crystallization, while on the other hand small particles that still end up in the second step have a chance to be removed again.

Bij voorkeur is na het kristallisatievat een rij-pingsvat geplaatst waaraan vloeistof uit het kristallisatie-25 vat wordt toegevoerd.Preferably, a ripening vessel is placed after the crystallization vessel to which liquid is supplied from the crystallization vessel.

Hierin kan de concentratie oppervlakteactieve stof aanwezig in micellen verder afnemen, en kan kristalgroei optreden, ook ten koste van kleine kristallen.Herein, the concentration of surfactant present in micelles can further decrease, and crystal growth can occur, also at the expense of small crystals.

Ofschoon het mogelijk is kristallijne oppervlakte-30 actieve stof uit het kristallisatievat te winnen, wordt bij voorkeur een kristallijne oppervlakteactieve stofhoudende vloeistof uit het rijpingsvat afgevoerd en aan centrifugale krachten onderworpen.Although it is possible to recover crystalline surfactant from the crystallization vessel, a crystalline surfactant-containing liquid is preferably withdrawn from the maturing vessel and subjected to centrifugal forces.

Aldus zijn het met name de grote, gemakkelijker af 35 te scheiden kristallen aan de centrifugale krachten worden onderworpen. Deze centrifugale krachten hoeven dan ook niet heel groot te zijn.Thus, it is in particular the large, easier-to-separate crystals that are subjected to centrifugal forces. These centrifugal forces do not therefore have to be very large.

44

Dit maakt het met groot economisch voordeel mogelijk de centrifugale krachten op te wekken in een hydrocy-cloon.This makes it possible with great economic advantage to generate the centrifugal forces in a hydrocyclone.

Een hydrocycloon is, bijvoorbeeld in vergelijking 5 met een centrifuge, relatief goedkoop, uitstekend continu te bedrijven en weinig storings- en onderhoudsgevoelig.A hydrocyclone is, for example in comparison with a centrifuge, relatively inexpensive, excellent continuous operation and little susceptible to malfunction and maintenance.

Indien de van oppervlakteactieve stofbevattende vloeistof vuildeeltjes bevat, waarvan niet wordt gewenst dat deze in de afgescheiden oppervlakteactieve stof terechtkomen, 10 kan de oppervlakteactieve stofbevattende vloeistof, voorafgaande aan het afkoelen ervan, worden onderworpen aan centrifugale krachten.If the surfactant-containing liquid contains dirt particles which are not desired to end up in the separated surfactant, the surfactant-containing liquid can be subjected to centrifugal forces prior to cooling.

Een belangrijke toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding is die waarbij als de oppervlakteactieve stof-15 bevattende vloeistof een afvalwaterstroom van een industriële wasserij wordt gebruikt.An important application of the method according to the invention is that in which as the surfactant-containing liquid a waste water stream from an industrial laundry is used.

Niet alleen wordt het met de werkwijze volgens de uitvinding op economisch aantrekkelijkere wijze mogelijk aan de voortschrijdende milieueisen te voldoen, maar ook maakt de 20 uitvinding hergebruik van de oppervlakteactieve stof mogelijk. Daarenboven maakt de grote doelmatigheid van de werkwijze het mogelijk dat met hogere zeepconcentraties wordt gewassen, waardoor het wasproces sneller verloopt. Aldus krijgt een bestaande inrichting een grotere wascapaciteit.Not only does the method according to the invention make it possible to meet the progressive environmental requirements in an economically attractive manner, but the invention also makes it possible to reuse the surfactant. In addition, the high efficiency of the method makes it possible to wash with higher soap concentrations, so that the washing process proceeds faster. An existing device thus has a greater washing capacity.

25 Indien schuimvorming geen probleem is, kan de vloeistof worden gekoeld en gemengd door middel van doorblazen van een koud gas.If foaming is not a problem, the liquid can be cooled and mixed by blowing through a cold gas.

Aldus wordt met een handeling voor koelen en mengen gezorgd, terwijl verder de kans op de vorming van een neer-30 slag op een koud oppervlak, met als gevolg slechtere "koude"-overdracht, wordt beperkt.Cooling and mixing are thus ensured, while furthermore the chance of the formation of a deposit on a cold surface, resulting in poorer "cold" transfer, is limited.

De uitvinding wordt thans toegelicht aan de hand van de tekening waarin de enige figuur schematisch een inrichting geschikt voor het uitvoeren van de werkwijze volgens 35 de uitvinding weergeeft.The invention will now be explained with reference to the drawing, in which the only figure schematically represents a device suitable for carrying out the method according to the invention.

In de figuur is een inrichting weergegeven geschikt voor het afscheiden van een oppervlakteactieve stof, zoals natriummyristaat (Krafft temperatuur 32°C, kritische micel- 5 concentratie (CMC) 0,07 g/1). Een vloeistof A die de opper-vlakteactieve stof bevat wordt aan een kristallisatievat 1 toegevoerd. Het kristallisatievat 1 wordt geroerd met een roerinrichting 2 en gekoeld middels een koelinrichting, hier 5 een warmtewisselaar 3. Het kristallisatievat 1 wordt op een temperatuur beneden de Krafft temperatuur gehouden, bijvoorbeeld 5 graden daaronder. Kristallijne oppervlakteactieve stofhoudende vloeistof wordt via een leiding 4 naar een rij -pingsvat 5 gevoerd, dat eveneens wordt geroerd, met een roer-10 der 6. In het rijpingsvat 5 treedt kristalgroei op ten koste van de concentratie oppervlakteactieve stof aanwezig in de vorm van micellen, en ook ten koste van kleine kristallen.The figure shows a device suitable for separating a surfactant, such as sodium myristate (Krafft temperature 32 ° C, critical micelle concentration (CMC) 0.07 g / l). A liquid A containing the surfactant is supplied to a crystallization vessel 1. The crystallization vessel 1 is stirred with a stirrer 2 and cooled by means of a cooling device, here a heat exchanger 3. The crystallization vessel 1 is kept at a temperature below the Krafft temperature, for example 5 degrees below. Crystalline surfactant-containing liquid is fed via a line 4 to a ripening vessel 5, which is also stirred, with a stirrer 6. In the ripening vessel 5, crystal growth occurs at the expense of the concentration of surfactant present in the form of micelles. and also at the expense of small crystals.

Via een leiding 7 gaat kristallijne oppervlakteactieve stof-bevattende vloeistof naar een eerste hydrocycloon 8, alwaar 15 een tweetal stromen wordt gevormd. Onder invloed van in de hydrocycloon 8 optredende centrifugale krachten komen grote kristallijne deeltjes terecht in een eerste stroom die via een leiding 9 naar een tweede hydrocycloon 10 worden gevoerd. Verder komt er uit de eerste hydrocycloon 8 een tweede stroom 20 met kleine kristallijne deeltjes die via een leiding 11 naar het kristallisatievat 1 worden gevoerd, om daar te fungeren als entkristallen.Crystalline surfactant-containing liquid passes through a line 7 to a first hydrocyclone 8, where two streams are formed. Under the influence of centrifugal forces occurring in the hydrocyclone 8, large crystalline particles end up in a first stream which are fed via a line 9 to a second hydrocyclone 10. Furthermore, a second stream 20 with small crystalline particles is supplied from the first hydrocyclone 8, which stream is fed via a conduit 11 to the crystallization vessel 1, in order to function there as seed crystals.

De via leiding 9 naar de tweede hydrocycloon 10 gevoerde stroom wordt daar onder relatief grote centrifugale 25 krachten, in vergelijking met die welke in de eerste hydrocycloon 8 optreden, gescheiden in een de oppervlakteactieve stofbevattende derde stroom B die via leiding 12 wordt afge-voerd. De in de derde stroom B aanwezige oppervlakteactieve stof kan eventueel direct worden teruggevoerd naar een indu-30 strieel wasproces, of verder worden bewerkt, bijvoorbeeld ingedampt. Uit de hydrocycloon 10 komt verder een in vergaande mate aan oppervlakteactieve stof ontdane stroom C, die via leiding 13 wordt afgevoerd.The stream fed via line 9 to the second hydrocyclone 10 is separated there under relatively large centrifugal forces, compared to those occurring in the first hydrocyclone 8, into a third stream B containing the surfactant, which is discharged via line 12. The surfactant present in the third stream B can optionally be directly returned to an industrial washing process, or further processed, for example evaporated. From the hydrocyclone 10 a stream C, which is largely stripped of surfactant, also comes out, which is discharged via line 13.

Claims

A method for separating a surfactant from a liquid wherein the temperature of the liquid is lowered below the Krafft temperature of the surfactant to form crystalline particles of the surfactant, characterized in that: that the crystalline particles formed by lowering the temperature of the liquid are separated by means of centrifugal forces, yielding a liquid depleted of the surfactant.

Method according to claim 1, characterized in that after lowering to below the Krafft temperature, the liquid is held at that temperature for at least 5 minutes and preferably for at least 10 minutes.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the method is carried out continuously.

4. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the liquid is supplied to a crystallization vessel which contains an excess of a liquid cooled to below the Krafft temperature with which the continuously supplied liquid is mixed.

5. Method as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that crystalline surfactant separated by centrifugal forces is returned to liquid cooled down to below Krafft temperature in a crystallization vessel to act as seed crystals for the formation of easily finished crystalline surfactant to be separated.

6. Method as claimed in claim 5, characterized in that the separation by means of centrifugal forces comprises two steps, wherein in a first step under the influence of relatively small centrifugal forces a first stream with large crystalline particles and a second stream with small crystalline particles particles are generated, the second stream of small crystalline particles being used as the seed material, and in a second step the first stream of large crystalline particles is separated into a crystalline particle-containing third stream under the influence of relatively large centrifugal forces and a substantially surfactant depleted fourth stream.

Method according to one of claims 4 to 6, characterized in that a ripening vessel is placed after the crystallization vessel to which liquid is supplied from the crystallization vessel.

Method according to claim 7, characterized in that a crystalline liquid containing surfactants is withdrawn from the maturing vessel and subjected to centrifugal forces.

9. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the centrifugal forces are generated in a hydrocyclone.

10. Method as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that prior to cooling the liquid containing surfactant it is subjected to centrifugal forces.

A method according to any one of the preceding claims, characterized in that a waste water stream from an industrial laundry is used as the surfactant-containing liquid.

A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the liquid is cooled and mixed by blowing through a cold gas. 10? ">> 1 m