DE2637553A1

DE2637553A1 - Oelemulsionsbearbeitung

Info

Publication number: DE2637553A1
Application number: DE19762637553
Authority: DE
Inventors: Robert Kenneth Ames; Hans Herman Peters
Original assignee: READING BATES PROD DEV; El Paso Southern Co; Boeing Environmental Products Inc
Current assignee: READING BATES PROD DEV; El Paso Southern Co; Boeing Environmental Products Inc
Priority date: 1975-09-18
Filing date: 1976-08-19
Publication date: 1977-06-23
Also published as: DE2637553C3; SE7609511L; BE845582A; DE2637553B2; US4002562A; NL7609647A; AU497251B2; JPS52131984A; AU1732476A; GB1497525A; CA1070593A; FR2324340A1; JPS5540042B2

Description

PATENTANWÄLTE £ V vJ / O O >J

Dr.-Ins. HANS RUSCHKE _R

Dipl.-Ine. OLAF RUSCHKE

Dipl.-lng. HANS E. RUSCHKE „ J" -

Auguste-Viktoria-Straße 65

1000 Berlin 33

Reading & Bates Product Development Company,
Tulsa Oklahoma, V.St.A.

El Paso Southern Company and Boeing Enviromental Products, Inc.,

El Paso, Texas, V.St.A.,

DBA Resources Conservation Company, Seattle, Washington, V.St.A.

Ölemulsionsbearbeitung

Die Erfindung bezieht sich auf das Abtrennen von öligem und
festem Material aus Öl-Wasser-Emulsionen. Unter Öl-Wasser-Emulsionen sind Emulsionen zu verstehen, die Wasser und ölige
Materialien enthalten, zu denen Öle, Fette, Schmierfette, fettige Materialien und dergleichen aus tierischen oder pflanzlichen Quellen oder aus Petroleumquellen gehören. Öl-in-Wasser- und
Wasser-in-Öl-Emulsionen werden davon erfaßt.

Bei vielen industriellen und landwirtschaftlichen Verfahren
werden Öl-Wasser-Emulsionen gebildet, die zahlreiche Abfall—
materialien enthalten, wie z.B. Öle, Schmierfette, Fette, unlösliche organische und anorganische feste Substanzen und wasserlösliche Salze. In vielen Fällen bleiben diese Materialien, die von erheblichem Wert sein können, ungenutzt, und zwar aufgrund

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der Tatsache, daß sie entweder nicht zurückgewinnbar sind oder es vom wirtschaftlichen Standpunkt aus ungeeignet ist, eine Rückgewinnung vorzunehmen. Beispielhaft für einige dieser Öl-Wasser-Emulsionen sind Wasser-Öl-Emulsionen, die als unerwünschte Nebenprodukte beim Raffinieren von Petroleum anfallen, und Abfallemulsionen, die tierische oder pflanzliche Fette, Schmierfett, öle und/oder andere verwandte ölige Substanzen enthalten, wie z.B. Abfallemulsionen aus Verpackungsfabriken, bei der Fischverarbeitung anfallende Abfallemulsionen, Abfallemulsionen von Stahlwerken und Wollentschweißungsemulsionen.

Die Kosten zur Behandlung von Ölemulsionen nach bekannten Verfahren, wie z.B. solchen, die auf der Behandlung mit Säuren oder Basen oder auf der Extraktion mit Lösungsmitteln basieren, sind ziemlich hoch, und eine derartige Behandlung hat sich im allgemeinen nicht als wirtschaftlich attraktiv erwiesen. Das Verwerfen von wertvollen und verwertbaren Materialien, die häufig in diesen Ölemulsionen anzutreffen sind, ist jedoch eine bedauerliche Verschwendung, und in den meisten Fällen ist das Zuführen der Emulsionen zu Abwassersystemen und/oder Strömen und Flüssen ohne eine gewisse Behandlung, wie z.B. durch Unterwerfen der Emulsionen dem Bioabbau für längere Zeitspannen in Sammellagunen, vom Umweltstandpunkt aus ungeeignet.

Ein spezielles Beispiel für eine derartige Situation ist das Problem der Beseitigung von Ölemulsionen, die beim Wollentschweißungsvorgang anfallen. Eine Wollentschweißungsemulsion

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enthält eine erhebliche Menge Wollfett sowie auch andere Verunreinigungen, wie z.B. Wollschweiß, Dung, Erde, Sand und so weiter. Die Wollentschweißungsemulsion wird im allgemeinen durch Waschen der Wolle in entweder einem kalten Wasserbad zur Entfernung löslicher Verunreinigungen oder einem heißen Viasserbad, das grenzflächenaktives Mittel enthält, das das Wollfett emulgiert und entfernt, erhalten. Diese Wollentschweißungsemulsion enthält im allgemeinen 1 bis 8 % Wollfett, das hauptsächlich aus Lanolin besteht. Bei einem Gewinnungsverfahren mittels Zentrifugen, das vor der Erfindung angewendet worden ist, werden nur bis zu etwa 50 Gew.-$& des Wollfetts der Emulsion und im allgemeinen 25 bis A-Q % gewonnen.

Ein anderes Verfahren zur Gewinnung von Wollfett aus Wollentschweißungsemulsionen ist als Säurekrackprozess bekannt, bei dem der pH-Wert zwischen etwa 2 und 4 eingestellt wird, um die Wollfettemulsion zu entstabilisieren, und dann anschließend das Wollfett als Schlammaterial gesammelt wird. Bei Anwendung dieses Verfahrens wird eine typische Wollfettausbeute von etwa 65 Gew.-^ erzielt, doch wirkt sich diese Behandlung in den meisten Fällen ungünstig auf das Gemisch von Alkohol-, Säure- und Esterverbindungen, aus denen das Lanolin besteht, aus und besitzt daher j den Nachteil, daß Lanolin geringer Qualität gewonnen wird. i

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In einigen Fällen wird die Wollentschweißungsemulsion durch eine: Kombination der oben angegebenen Hauptverfahren sowie auch ande-· rer Behandlungen, wie z.B. einer Extraktion mit Hexan,durchge- ; führt, doch ist festgestellt worden, daß, obwohl die Wollfett-

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ausbeute erhöht wird, Kombinationen von diesen Verfahren zunehmend teurer werden.

Es gibt noch viele andere Fälle, in denen Öl-Wasser-Emulsionen ein wirtschaftlich verwertbares Material enthalten, dessen Ablassen in die Abwassersysteme unerwünscht ist und dessen Entfernung nach den bekannten Verfahren wirtschaftlich untragbar ist.

Ein Verfahren zum Entwässern von Schlämmen unter Verwendung eines Amins oder eines Gemische von Aminen mit einem inversen kritischen Löaangspunkt ist aus einigen der früheren Entwicklungen der Anmelderin bekannt. Es ist nun gefunden worden, daß die Amine dieser Verfahren ein neues und wirtschaftliches Verfahren zur Bearbeitung vielfältiger Öl-Wasser-Emulsionen ergeben, welche unlösliche feste Substanzen enthalten oder nicht enthalten können, die aber öliges oder anderes hydrophobes Material mit wesentlicher Löslichkeit in dem Amin oder Amingemisch enthalten.

Die Erfindung schlägt ein Verfahren zum Brechen von Öl-Wasser-Emulsionen vor, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein Gemisch von der Emulsion mit einem flüssigen Amin, in dem das Öl der Emulsion löslich ist und das einen inversen kritischen Lösungspunkt mit Wasser hat, bei einer Temperatur unter der Phasentrennungstemperatur von dem Amin und Wasser unter Bildung einer einzigen flüssigen Phase aus Amin, Öl und Wasser herstellt,; dann die Temperatur dieser einzigen flüssigen Phase über die

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kritische Lösungstemperatur erhöht unter Erzielung einer Trennung der flüssigen Phase, wobei eine Aminphase, die im wesentlichen das gesamte ölige Material der Emulsion enthält, und eine Wasserphase, die im wesentlichen kein öliges Material enthält, gebildet werden, und man die beiden flüssigen Phasen voneinander abtrennt.

Das Verfahren der Erfindung ist besonders für die Bearbeitung von Wollentschweißungsemulsionen zur wirtschaftlichen Entfernung des Wollfetts aus diesen Emulsionen geeignet, obwohl das Verfahren nicht auf diese Ausführungsform beschränkt ist.

Das bevorzugte flüssige Amin für die Verwendung bei der Erfindung besteht aus sekundären oder tertiären Aminen oder Gemischen davon, die die oben angegebene inverse kritische Lösungstemperatur zeigen. Die am meisten bevorzugten Amine sind solche, die einen inversen kritischen Lösungspunkt bei oder nahe dem Atmosphärendruck und herrschenden Umgebungstemperaturen zeigen. Unter dem inversen kritischen Lösungspunkt sind das Wasser und das Amin. in allen Anteilen vollständig mischbar. Über dem inversen kritischen Lösungspunkt trennen sich diese Amine und Wasser in zwei gesonderte Phasen, von denen die eine Phase hauptsächlich aus Amin und einer kleinen Wassermenge in Lösung damit besteht und die andere Phase hauptsächlich aus Wasser mit einer kleinen darin gelösten Aminmenge besteht.

Im spezielleren bestehen die bevorzugten Amine aus einem Bestandteil oder einem Gemisch von Bestandteilen der Gruppe von Aminen

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-jo.

der Formel

W - R,.

^R?

worin R^, Wasserstoff oder Alkyl sein kann, Rp und R^ unabhängig voneinander Alkylgruppen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder Alkenylgruppen mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen sein können, wobei die Gesamtanzahl der Kohlenstoffatome in dem Aminmolekül in dem Bereich von 3 bis einschließlich 7 liegt, und wobei ferner das Amin eine inverse Lösungstemperatur in einem Zweiphasensystem mit Wasser zeigt. Beispiele für solche Amine sind Triäthylamin und Diisopropylamin, wobei Triäthylamin am meisten bevorzugt ist, Triäthylamin ist das am meisten bevorzugte Amin der oben angegebenen Klasse von Aminen wegen seiner geringen Kosten und des Fehlens von polarer Lösungsmittelanziehungskraft. Ein Zweiphasensystem aus diesem Amin und Wasser ist durch eine inverse kritische Lösungstemperatur bei einem Druck von 760 mm Hg von ungefähr 18,7 °^c ausgezeichnet.

Die inverse kritische Lösungstemperatur von einem gegebenen Gemisch von Amin und Wasser kann durch das Vorhandensein wasserlöslicher Salze, in dem Amin löslicher öliger Bestandteile und von unlöslichem feinteiligem oder festem Material geringfügig beeinflußt werden. Für ein gegebenes System innerhalb des Bereichs der Erfindung ist jedoch eine vorbestimmbare Temperatur gegeben, unter der das Wasser und das Amin vollständig mischbar

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Die Öl-Wasser-Emulsion, insbesondere in dem Jail von Wollentschweißungsemulsionen und anderer unlösliche feste Substanzen enthaltender öliger Emulsionen, wird vorzugsweise vor dem Vermischen mit dem Amin mit einem Filtrierhilfsmittel, wie z.B. Dicalcit, behandelt, um das Entfernen von festem Material zu unterstützen.

Außerdem werden die Öl-Wasser-Emulsionen von dem Wollentschweißungsprozeß vorzugsweise mit Kalk behandelt, und zwar vor dem Vermischen mit dem Amin, um das Filtrieren zu verbessern.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen in Verbindung mit den dazugehörigen Zeichnungen noch besser verstanden werden. In den Zeichnungen ist die ;

Fig.. 1 ein Phasendiagramm eines Zweiphasensystems aus Triäthylamin und Wasser, wobei der schraffierte Teil die Bedingungen zeigt, unter denen ein einphasiges Flüssigkeitssystem, gebildet werden kann, und die

Fig. 2 ein Fließdiagramm, das eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung bei der Bearbeitung einer Wollentschweißungsemulsion wiedergibt.

Wie oben angegeben ist, findet das Verfahren der Erfindung Verwendung bei einer Bearbeitung eines breiten Bereichs von Ö.1-

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Wasser-Emulsionen, die z.B. von industriellen und landwirtschaftlichen Verfahren herstammen, und hat sich die Erfindung im speziellen "bei der Bearbeitung einer Wollentschweißungsemulsion, die ein Nebenprodukt der Wollproduktion ist, als wertvoll erwiesen. Obwohl die bevorzugte Ausführungsform unter Bezugnahme auf dieses spezielle Material beschrieben werden wird, ist selbstverständlich, daß die Anwendung des Verfahrens der Erfindung auf eine Wollentschweißungsemulsion nur beispielhaft und typisch für die allgemeine Brauchbarkeit der Erfindung zum Brechen von Emulsionen ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung soll nun in Verbindung mit dem Fließschema der Fig. 2 beschrieben werden. Die Wollentschweißungsemulsion wird zunächst einer Vorbehandlung mit einem Filtrierhilfsmittel, wie z.B. Dicabit (diatomeenartige Kieselsäure), und mit einem alkalischen Mittel, wie z.B. Kalk (Calciumhydroxid), unterworfen. Diese Vorbehandlung ist nicht unbedingt bei der Erfindung erforderlich, führt aber zu einem viel wirksameren Entfernen von festem Material aus dem nachfolgenden Einphasengemisch, das nach Zugabe von Amin zu der Wollentschweißungsemulsion erhalten wird. Die zugegebene Kalkmenge kann in dem Bereich von etwa 0,1 bis 1,0 Gew.-^& oder höher liegen, bezogen auf Gew.-^ Oa(OH)₂ des Gewichts der Emulsion. Größere Kalkmengen können verwendet werden, bringen aber keinen Vorteil. Überraschenderweise ist Kalk oder Calciumhydroxid für diesen Zweck viel besser als andere alkalischen Verbindungen. Andere Filtrierhilfsmittel können jedoch anstelle des Dicalcits verwendet werden. Solche diatomeenartigen Filtrierhilfsmittel

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sind "bekannt und brauchen hier nicht weiter beschrieben zu werden.

Nach der vorstehend erörterten Vorbehandlung wird die behandelte Wollentschweißungsemulsion mit einer Triäthylaminmenge vermischt, die ausreichend ist, um praktisch das gesarate Öl in der Emulsion vollständig mit dem Amin bei einer Temperatur unter dem inversen kritischen Lösungspunkt (GSP) zu vermischen. In dem Fall von Triäthylamin bei einem Druck von 7&O mm Hg ist dieses eine Temperatur von ungefähr 18,7 G.

Die inverse kritische Lösungstemperatur kann durch das in der zu behandelnden Wollemulsion vorhandene Material, wie z.B. in dem Amin oder in dem Wasser lösliche Materialien sowie auch vorhandenes unlösliches feinteiliges festes Material, geringfügig beeinflußt werden. Der Einphasentemperaturbereich oder erste Temperaturbereich des Verfahrens der Erfindung entspricht den Temperaturen, bei denen das Wasser und das Amin vollständig mischbar sind. Es ist vorteilhaft, wenn die Temperatur während des Vermischens des Amins mit der Emulsion und während des Abtrennens von festen Substanzen aus dem Einphasenflüssigkeitsgemisch bei weniger als etwa 1,7 °G unter der kritischen Lösungstemperatur gehalten wird. Gute Ergebnisse werden erhalten, wenn das Gemisch zwischen etwa 4-,4- und I5,5 ^ gehalten wird, doch können gewünschtenfalls niedrigere Temperaturen gewählt werden, wobei die geeignetste Temperatur von dem Fachmann leicht ermittelt werden kann. Die Emulsion und/oder das Amin

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kann bzw. können vor dem Vermischen vorgekühlt v/erden um sicherzustellen, daß die I¹ e nip er a tür unter der inversen kritischen Lösungstemperatur bleibt und die Auswirkungen von Lösungswärme unterdrückt werden, z.B. kann die Emulsion auf etwa 11 bis 14- 0 unter der inversen kritischen Lösungstemperatur vorgekühlt werden.

Obwohl eine typische zu verwendende Menge von dem. Amin etwa das 4-fache Gewicht der Menge der ölemulsion hat, ist festgestellt worden, daß etwa das 1- bis 7fache der Menge der ülemulsion gut geeignet ist. Ks soll jedoch betont werden, daß das Verfahren der Erfindung die Zugabe irgendeiner Menge von dem Amin erfaßt, mit der praktisch eine vollständige Mischbarkeit mit der Emulsion unter der inversen kritischen Lösungstemperatur gegeben ist.

Obwohl bevorzugt wird, daß die Temperatur der ül-Wasser-Emulsion und auch die Temperatur des Amins unter der kritischen Lösungstemperatur zum Zeitpunkt des Vermischens liegen, können die beiden Komponenten bei irgendeiner gewünschten Temperatur vermischt werden und kann die Temperatur des Gemische dann auf eine Temperatur innerhalb des Temperaturbereichs unter der inversen kritischen Lösungstemperatur eingestellt werden.

Nach Bildung der einzigen kontinuierlichen Phase aus Amin, öl und Wasser kann das Gemisch filtriert werden oder festes Material durch andere geeignete Mittel abgetrennt werden, während die Temperatur unter der inversen kritischen Lösungstemperatur gehal-

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ten wird. Im allgemeinen ist eine Vakuumfiltration geeignet, ■jedoch können auch andere bekannte Methoden zur Abtrennung von festem Material angewendet werden. Obwohl ein Abtrennen von festem Material im allgemeinen erwünscht ist, ist ein solches Abtrennen für das Verfahren der Erfindung nicht unbedingt erforderlich. Das Brechen der Emulsion und das Abtrennen von öligem Material durch das Amin kann mit oder ohne Abfiltrieren von irgendwelchem vorhandenen festen Material stattfinden.

Hoch dem Abfiltrieren von festen Substanzen wird die Temperatur des Einphasenflüssigkeitsgemischs auf eine Temperatur innerhalb eines zweiten Temperaturbereichs erhöht, der Temperaturen bei oder über der inversen kritischen Lösungstemperatur des speziellen verwendeten Amins erfaßt. Diese Temperatur wird ebenfalls durch die Bedingungen der Extraktion beeinflußt und soll darum als die Temperatur definiert werden, bei der eine praktisch vollständige Trennung in zwei gesonderte Phasen stattfindet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform, bei der Triäthylamin (TEA) zur Bearbeitung einer Wollentschweißungsemulsion verwendet wird, soll die Temperatur des Gemische auf wenigstens 18,8 G und vorzugsweise auf etwa 37,7 bis 71»1 "0 erhöht werden. Nach Trennung des Gemischs in eine Phase aus Amin und öligem Material und eine Phase aus Wasser und hydrophilem Material werden die beiden Phasen dann durch Dekantieren oder auf eine andere geeignete Weise voneinander abgetrennt. Bei einer Trennungstemperatur von etwa 60 ^ und unter Anwendung einer Vorbehandlung mit Calciumhydroxid erreicht das in der

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Wasserphase nach, dem Abtreiben mit Wasserdampf zurückgebliebene Restamin einen Wert in der Größenordnung von etwa 0,004-

Es ist festgestellt worden, daß, wenn praktisch das gesamte Amin von der wässrigen Phase des Gemische abgetrennt worden ist,
öliges haterial, das eine wesentliche Löslichkeit in dem Amin hat und fast keine Löslichkeit in Wasser besitzt, ebenfalls
praktisch vollständig aus der wässrigen Phase des Gemischs entfernt worden ist. Dieses trifft, wie festgestellt worden ist, auf Wollfett bei der Bearbeitung einer Wollentschweißungsemulsion zu. In diesem Pail enthält die abgetrennte Aminphase das meiste des Lanolins und anderer öliger Substanzen, die in der ursprünglichen Emulsion vorhanden waren.

Die Verfahrensstufe des Abtrennens der Aminphase von der
wässrigen Wasserphase kann nach irgendeiner der herkömmlichen Trennmethoden vorgenommen werden. Bei einem kleinen Ansatz wird dieses durch Dekantieren oder durch Verwendung eines Scheidetrichters vorgenommen.

Nach dem Abtrennen der beiden flüssigen Phasen kann gewünschtenfalls Jede Phase weiter bearbeitet werden. Die wässrige Phase kann nach bekannten chemischen Methoden bearbeitet werden, um verschiedene Salze oder andere Materialien, die darin gelöst sein können, zu entfernen, oder kann andererseits direkt als
Abwasser abgeführt werden und ergibt im Hinblick auf die Entfernung von praktisch allen hydrophoben Substanzen keine Schwierigkeiten beim Bioabbau.

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Die Triäthylaminphase (TEA-Phase) wird auf einfache Weise nach "bekannten Methoden bearbeitet, um die aus der Öl-Wasser-Emulsion extrahierten öligen Materialien zu entfernen, und dann zum Vermischen mit weiterer Emulsion zurückgeführt. Dieses kann z.B. durch Destillation des Triäthy1amins bei niedriger Temperatur vorgenommen werden, wobei das meiste der konzentrierten hydrophoben Materialien zurückbleibt und in üblicher Weise weiter gereinigt werden kann. Das destillierte Triäthylamin wird dann zur Behandlung von weiterer Emulsion zurückgeführt. Das Triäthylamin kann andererseits mehrere Male ohne Entfernung von öligen Materialien zurückgeführt werden, so daß sich eine höhere Konzentration von den letzteren bildet und ein höherer Wirkungsgrad der eventuellen Trennung von dem Triäthylamin und öligen Material gefördert wird.

Die Erfindung soll ferner unter Bezugnahme auf die IFig. 1 der Zeichnung erläutert werden, die ein Phasendiagramm für ein Zweiphasenflüssigkeitssystem aus Triäthylamin und Wasser ist. Der inverse kritische Lösungspunkt (CSP) ist bei einer Konzentration von etwa 25 % Triäthylamin und 75 % Wasser und bei einer Temperatur von etwa 18,7 ⁰C Unter der Kurve in dem schraffierten Bereich sind das Triäthylamin und Wasser praktisch vollständig mischbar. Das Verfahren der Erfindung kann mit Amin-Wasser-Anteilen und bei Temperaturen in dem schraffierten Bereich unter der Kurve zwischen Konzentration von etwa 20 : 80 Gewichtsteilen Amin zu Wasser und 90 : 10 Gewichtsteilen Amin zu Wasser durchgeführt werden, wobei eine Konzentration von 1 bis 7 Teilen

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Amin zu 1 Teil Wasser am meisten bevorzugt ist. Gemische von dem Amin mit der Emulsion unter solchen Bedingungen bewirken ein Brechen der Emulsion und die Bildung einer einzigen Flüssigkeitsphase. Obwohl die inverse kritische Lösungstemperatur geringfügig durch Materialien des Gemischs beeinflußt werden kann, ist für ein bestimmtes unter das Verfahren der Erfindung fallendes System aus Triäthylamin und Öl-Wasser-Emulsion ein vorbestimmter Temperaturbereich gegeben, in dem das Gemisch vollständig mischbar ist.

Beispiele

Nachfolgend werden spezielle Beispiele des Verfahrens der Erfindung angegeben, wobei dieses zur Bearbeitung von Wollentschweißungsemulsion und zur Bearbeitung einer Stahlwerkemulsion angewendet wird. Diese Beispiele stellen keine Beschränkung der Erfindung dar, sondern sollen nur die beste Ausführungsform der vorgeschlagenen Erfindung erläutern.

Beispiel 1

Fünf 100-ml-Proben von einer Wollentschweißungsemulsion aus einem Heißwasserentschweißungsprozeß, die Wollfett und übliche und unlösliche Verunreinigungen der Wolle enthielt, wurden bearbeitet. Vier dieser Proben wurden den verschiedenen Vorbehandlungen durch Vermischen mit alkalischem Material und/oder FiI-trierhilfsmittel unterworfen, wie unter den Beispielen 1, 2, 4- und 6 in der nachfolgenden Tabelle 1 angegeben wird.

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Das Beispiel Nr* 3 wurde nicht vorbehandelt. Nach der Vorbehandlung wurde jede 100-ml-Probe von der Wollentschweißungsemulsion auf 7 0 unter Rühren abgekühlt, und es wurden 400 ml frisches Triäthylamin zu jeder Probe gegeben. Die Emulsion brach während des Rührens, und die Flüssigkeiten bildeten eine einzige Phase. Die Temperatur erhöhte sich während des Vermischens etwas, und das Gemisch wurde dann auf 4 ⁰C abgekühlt und in einem 10,2-cm-Buchner-Trichter, der mit einem Filterpapier Whatman Nr. 1 ausgekleidet war, filtriert. Nach dem Filtrieren wurden die in der Tabelle 1 tabellarisch angegebenen Ergebnisse erhalten.

Tabelle 1

Beispiel Vorbehandlung Bemerkung

1 5 ml von 5$igem Kalk klares Filtrat, pastöser Kuchen

2 2 ml von 40#igem kein Kuchen - Ätznatron zerlegt NaOH die festen Bestandteile

3 keine trübes Filtrat _:.

4 Dicalciti 0,5 g trockner Kuchen, trübes Filtrat

5 Dicalcit, 0,5 g trockner Kuchen, klares Filtrat 5. ml von 5#igein Kalk

Das Beispiel Hr. 5, bei dem 0,5 g Dicalcit und 5 ml von Kalk verwendet wurden, war am besten geeignet und ergab einen trocknen Kuchen aus abfiltriertem Material und ein klares Filtrat. Das Beispiel Nr. 1, bei dem Kalk ohne Filtrierhilfs-

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mittel verwendet wurde, ergab ebenfalls ein befriedigendes klares Jfiltrat, aber unter langsameren Filtrieren. Die Beispiele 3 und 4 waren weniger befriedigend, und das Beispiel 2, bei dem eine Ä'tznatroniösung verwendet wurde, ist nur geeignet, wenn durch das Zerlegen der festen Substanzen gebildete Verunreinigungen hingenommen werden können.

Das Einphasenflüssigkeitsfiltrat aus Triäthylamin-Öl-Wasser des Beispiels 5 wurde auf eine Temperatur von 60 ⁰G erwärmt, und es trat eine Trennung in zwei gesonderte Phasen auf. Die Abtrennung der beiden Phasen des Beispiels 5 voneinander wurde mit einem Scheidetrichter vorgenommen, und die Analyse der von dem Filtrat abgetrennten Wasserfraktion ergab, daß keine Öle vorhanden waren. Die bei diesem Beispiel erhaltene Aminfraktion wurde einem Verdampfen unterworfen, um das Amin abzutreiben, und ließ eine fettige Substanz zurück, die hauptsächlich aus sekundärem Lanolin bestand.

Beispiel 6

Die Bedingungen des Beispiels 5 wurden wiederholt, wobei 2850 ml Wollentschweißungsemulsion verwendet wurden, die mit 150 ml von 5%igem Kalk und 15 g diatomeenartiger Kieselsäure (Dicalcit 4200) vorbehandelt worden waren. Dieses Gemisch wurde auf 45 ⁰G unter Rühren abgekühlt, und 9 Liter von gebrauchtem Triäthylamin, das teilweise bei den vorhergehenden Beispielen wiedergewonnen worden war, wurden auf -2 ⁰G abgekühlt und zu der Wollentschweißungs-

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emulsion unter Rühren gegeben. Die Temperatur des Gemischs betrug 16,6 ⁰O. Das Gemisch wurde auf 4,4 ⁰G abgekühlt, wobei sich eine einzige kontinuierliche Phase bildete, die in einem 30,5-cm-Buchner-^Trichter filtriert wurde, der mit einem Filterpapier Whatman Nr. 1 ausgekleidet war. Die 12 Liter Lösung wurden in etwa 19 Minuten filtriert, und ein trockner Filterkuchen setzte sich auf dem Filterpapier ab, während das Filtrat klar war.

Nach dem Trocknen in einem Ofen bei 115 ⁰G für 24 Stunden wurde der Filterkuchen auf Restamin hin analysiert, und es wurde festgestellt, daß dieses weniger als 0,0007 Gew.-% ausmachte.

Die Temperatur des einphasigen klaren Filtrats wurde auf 60 °0 erhöht, und es wurde eine Abtrennung der erhaltenen Lösungsmittel- und Wasserphasen voneinander vorgenommen. Wie in den vorstehenden Beispielen ergab die Analyse der Wasserfraktion, daß keine Öle vorhanden waren, und nach dem Abtrennen von Triäthylamin durch Destillation und Verdampfen des vorhandenen restlichen Lösungsmittels wurde ein Rückstand von sekundärem Lanolin erhalten.

Beispiel 7 Bearbeitung einer Stahlwerkemulsion

Eine bestimmte Menge von einer schwierigen Emulsion, die während des Kaltwalzens von Stahlplatten zum Kühlen und Schmieren verwendet worden war, wurde von einem Stahlwerk zum Testen erhalten.

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Das Werk war nicht in der Lage, die Emulsion zu brechen und das Öl zurückzugewinnen. Die normalerweise verwendete Emulsion enthält Wasser und Mineralöl mit zugesetztem tierischem Fett plus einem Emulgiermittel. Das Werk hatte zufällig zwei verschiedene Emulgiermittel zugesetzt, wodurch eine Emulsion erhalten wurde, die einer Phasentrennung nach der üblichen Polymerisatzusatzmethode des Werks nicht zugänglich war.

Proben von diesem Material, einer milchig weißen Flüssigkeit, wurden zuerst nach zwei Standardmethoden zum Brechen von Öl-Wasser-Emulsionen behandelt, und zwar durch Zugabe von Hexan und Trichlortrifluoräthan (Freon). Keines dieser Lösungsmittel bewirkte beim Vermischen mit der Emulsion eine Phasentrennung.

Eine Probe von der Emulsion wurde dann mit Triäthylamin gemäß der Erfindung wie folgt behandelt Runter Anwendung der Standardverfahren zur extraktiven Schlammbehandlung mit Basen (Basic Extractive Sludge Treatment-Verfahren = B.E.S.T.-Verfahren) wie folgt (Tests A & B von angefügten lab-Werten^Z:

(a) Eine Kontrollprobe wurde durch Zugabe von 4-00 ml destilliertem Wasser zu 100 ml der Emulsion behandelt. Das Gemisch wurde durch ein Tuch aus modifiziertem Acrylpolymerisat (mod-acrylic-cloth) unter Benutzung eines Vakuumkolbens und eines Buchner-Trichters in 5 Sekunden filtriert. Das erhaltene Filtrat war milchig und entsprach im wesentlichen dem Ausgangsgemisch.

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(b) Eine 100-ml-Probe der Emulsion wurde mit 400 ml kaltem Triäthylamin (TEA) vermischt. Die Temperatur des Gemischs nach dem anfänglichen Vermischen war 12,7 G. Das TEA-Emulsions-Gemisch wurde dann auf 4,4 ⁰G abgekühlt und wie unter (a) in 7 Sekunden filtriert. Das Filtrat hatte eine gelbe Farbe und war leicht trübe. Nach dem Trennen der Lösungsmittelphase und der Wasserphase durch Erwärmen wurde jede Phase zur Trockne gebracht, und ein öliger Rückstand aus 0,7564 g wurde von der TEA-Fraktion erhalten, während ein .Rückstand von 0,2194 g von der Wasserfraktion erhalten wurde, d.h. die Emulsion war. gebrochen worden und etwa 78 % des Öls und Fetts wurden aus der Lösungsmittelphase gewonnen.

Die Erfindung ist anhand bevorzugter Ausführungsformen beschrieben worden. Der Fachmann ist in der Lage, im Rahmen der Erfindung zahlreiche Änderungen vorzunehmen und anstelle der angegebenen Materialien äquivalente Materialien zu verwenden.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Brechen von Öl-Wasser-Emulsionen, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Gemisch von der Emulsion mit einem flüssigen Amin, in dem das Öl der Emulsion löslich ist und das einen inversen kritischen Lösungspunkt mit Wasser hat, bei einer Temperatur unter der Phasentrennungstemperatur von dem Amin und Wasser unter Bildung einer einzigen flüssigen Phase aus Amin, Öl und Wasser herstellt, dann die Temperatur dieser einzigen flüssigen Phase über die kritische Lösungstemperatur erhöht unter Erzielung einer Trennung der flüssigen Phase, wobei eine Aminphase, die im wesentlichen das gesamte ölige Material der Emulsion enthält, und eine Wasserphase, die im wesentlichen kein öliges Material enthält, gebildet werden, und man die beiden flüssigen Phasen voneinander abtrennt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man irgendwelches festes Material in dem besagten Gemisch mechanisch abtrennt, während sich dieses in einer einzigen kontinuierlichen Phase befindet.

3- Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Amin aus einem Bestandteil oder einem Gemisch von Bestandteilen der aus sekundären und tertiären Aminen bestehenden Gruppe besteht.

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26J7bbJ

Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Amin aus einem Bestandteil oder einem Gemisch von Bestandteilen der Gruppe von Aminen der lOrmel

N-R₀

besteht, worin R. Wasserstoff oder Alkyl ist, Rp und R^ Alkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder Alkenyl mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen sind und die Gesamtanzahl der Kohlenstoffatome in dem Molekül 3 bis einschließlich 7 beträgt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man die 'üemperatur der Emulsion und des Amins unter der inversen kritischen Lösungstemperatur während des Vermischens hält.

6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Amin Triäthylamin ist und man die Temperatur unter etwa 18,8 ⁰G während der Bildung der einzigen flüssigen Phase hält.

7· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Öl-Wasser-Emulsion eine von einem Wollentschweißungsprozeß herstammende Emulsion ist.

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B. Verfahren zur Gewinnung von öligem Material aus einer WoIlentschweißungsemulsion, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Gemisch von der Wollentschweißungsemulsion mit einem flüssigen Amin, in dem der ölige Bestandteil der Emulsion löslich ist und das einen inνersen kritischen Lösungspunkt mit Wasser hat, "bei einer 'Temperatur unter der Phasentrennungstemperatur von dem Amin und Wasser unter Bildung einer einzigen flüssigen Phase aus Amin, Öl und Wasser herstellt, das einphasige Flüssigkeitsgemisch zur Entfernung von irgendwelchem vorhandenem festen Material filtriert, die Temperatur des Gemisehs über die inverse kritische Lösungstemperatur einstellt und dadurch eine Aminphase, die im wesentlichen das gesamte ölige Material der Emulsion enthält, und eine Wasserphase, die im wesentlichen kein öliges Material enthält, "bildet und die das ölige Material enthaltende Aminphase von der Wasserphase abtrennt und das ölige Material aus der Aminphase- gewinnt.

9. "Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man das Amin nach dem Abtrennen des öligen Materials zum In- _kontaktbringen mit weiteren Mengen von Wollentschweißungsemulsion zurückführt.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, daß das Amin Triäthylamin ist und man die Temperatur des einphasigen Flüssigkeitsgemischs in dem ungefähren Bereich von 4-,A- bis 15,5 °C vor und während des Abfiltrierens des

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festen Materials hält.

11. Terfaliren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß -die Anteile von dem Amin zu der Ölemulsion in dem Bereich von 1 bis 7 Gewichtsteilen Amin auf 1 Gewichtsteil Ölemulsion liegen.

12. Verfahren zur Entfernung von Wollfett aus einer Wollentschweißungsemulsion, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Gemisch "bildet, das die Wollentschweißungsemulsion, ein Filtrierhilfsmittel, eine kleine Menge Kalk und Triäthylamin in einer Menge von etwa 1 bis 7 Gewichtsteilen auf einen Teil der Emulsion enthält, man die Temperatur des Gemische unter etwa 18,8 ⁰G hält und dabei eine einzige flüssige Phase aus Amin, Wollfett und Wasser bildet, das Gemisch zur Entfernung von festem Material filtriert, die Temperatur des einphasigen Flüssigkeitsgemischs auf über etwa 18,8 0 einstellt und dadurch eine Triäthylaminphase, die im wesentlichen das gesamte Wollfett enthält, und eine Wasserphase, die im wesentlichen kein Wollfett enthält,, bildet, man die Triäthylaminphase und die Wasserphase voneinander abtrennt und das Wollfett aus dem Amin gewinnt.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalkmenge etwa 0,1 bis 1,0 #, bezogen auf das Gewicht von Ca(OH)^ ^{zu dem der Emuls}i°ⁿi beträgt.

R 1244
Dr.Ve/He

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