專利名稱：用于純化含雜質液體的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于純化含雜質液體的方法，其中加入吸附劑；以及一種用于實現(xiàn)該方法的裝置。
已知在生產工藝中，必須從液體價值產物中分離出雜質，如染料、磷脂和固體顆粒。例如，DE3123462A1描述了一種用于靜電純化介電液體的裝置，其中將介電液體于一容器中經位于其中的兩個電極體系施加電場，該容器在容器上部具有一個用于污染介電液體的流入口和一個用于純化的介電液體的流出口、以及一個位于下部的雜質出口。在電腐蝕加工過程中進入介電液體的很小顆粒幾乎不可能用機械過濾器進行分離，因為所形成的濾餅滲透性低。靜電純化特別適用于此。
尤其是為了得到或處理動物、植物或海洋生物油，可從DE4210795C1中得知，尤其是用于生產食品的所述液體與固體顆粒形成混合物。這些固體顆粒和雜質尤其是非所需的磷脂、皂殘余物和膠體配合物，而且還有純化時加入的各種吸附劑，如漂白土、活性炭和二氧化硅。為了純化而將這些吸附劑與液體混合，其中所述吸附劑在一個所謂的漂白步驟中尤其與染料，如胡蘿卜素和葉綠素、重金屬、磷脂和皂的殘余物、以及過氧化物進行接觸。通過這種接觸，來自油或脂肪的所述物質會將自身連接到吸附劑上，然后可與后者一起從液體中除去。
載有上述物質的吸附劑可在已知工藝中，在按照預涂型過濾(Anschwemmfiltration)原理工作的壓濾器中與已漂白的油進行分離。關于過濾，例如已知板框式壓濾機、板式過濾器和管式過濾器(Kerzenfilter)、以及橫流過濾法。但壓濾的一個缺點在于所形成的濾餅極大地妨礙了液體的穿流。為此，需要花費許多能量才能抽吸液體。此外，過濾器的輸送能力迅速耗盡，使得必需頻繁更換過濾器或純化過濾器。
相反，從DE 4344828 A1中得知一種用于純化含雜質液體的方法和裝置，其中利用相互絕緣的電極將污染液體暴露于電場，其中同時通過加熱來降低待純化液體的粘度。在這種方法中，盡管可取出一部分純化的液體，但相當量的液體卻保留在渾濁的液體中。其它缺點在于，電極的放置和控制是耗費的。
本發(fā)明的目的是，提供用于純化含雜質的液體，如油和脂肪的方法和裝置，在該方法/裝置中，使用較少設備，在低能量需求下進行分離。
通過開頭提及的方法，所述問題通過以下步驟來解決-向液體中加入能夠吸附雜質的吸附劑，-分別聚集多個其中/其上吸附有雜質的吸附劑顆粒以形成更大的吸附劑顆粒，-將已更大的吸附劑顆粒重新懸浮在液體中，然后-過濾含更大懸浮吸附劑顆粒的液體。
首先，通過常規(guī)方式，較細的吸附劑顆?？晌阶鳛楣腆w顆粒、或染料或其它待除去的物質存在于液體中的雜質。在吸附劑顆粒已或正在吸附雜質時，將細粒吸附劑進行聚集。
優(yōu)選的是，首先將懸浮液暴露于電場一段特定時間，其中負荷的顆粒向電極移動。再此，所述顆粒聚集、沉積、然后在斷開電場的情況下再次懸浮在液體中，其中吸附劑顆粒由于聚集而具有增大的顆粒結構。尤其是，這些顆粒在聚集之后具有多孔的松散結構。
隨后優(yōu)選以壓濾法進行過濾，這可由于增大的顆粒結構而更有效地進行，因為增大顆?？稍谛纬蔀V餅時賦予液體以足夠的滲透性。因此，可按照本發(fā)明進行過濾操作直至達到較高的過濾器面積負載量。
如DE 4344828A1中一樣，如果基本上沒有吸附劑并因此沒有固體顆粒的一部分液體在固體聚集過程中，例如在位于容器上部的出口處被同時取出，那么待分離的一部分液體就已進行純化。這樣，通過重新懸浮通過電場而首先收集并積聚的固體，剩余液體中就出現(xiàn)一種高度濃縮的懸浮液。在隨后的壓濾過程中，由于待純化液體中的聚集顆粒具有多孔結構，因此，例如所用的預涂型過濾器(Anschwemmfilter)的面積明顯降低。
如果本發(fā)明用作逆電流漂白工藝(如，后公開的德國專利申請19620695.2-41所述)中的部分步驟，那么本發(fā)明就特別有效。在逆電流漂白工藝中，未純化油與已部分負載的吸附劑在第一階段進行接觸，然后在第二階段，已在第一階段部分純化的油與新的吸附劑進行接觸。在所述第二階段使用的吸附劑用作在第一階段部分負載的吸附劑。第二階段的最終產物便為高度純化的油。
按照本發(fā)明所得到的濃縮懸浮液目前包含已聚集且已負載的吸附劑顆粒，它現(xiàn)在可作為“部分負載的吸附劑”采用逆電流法進行處理，并與仍未純化的油一起加入第一階段。這種吸附劑聚集顆粒可再次使用以節(jié)約原料。
對于動物、植物或海洋生物油和/或脂肪的純化來說，尤其是在生產食品時，優(yōu)選使用漂白土作為吸附劑。但也可例如使用二氧化硅凝膠或活性炭。
由于所加的漂白土具有高的細粒含量，例如粒徑范圍為5-10微米，因此吸附力會由于細粒漂白土的自由表面積的增加而提高。因此，不再需要使用過量的漂白土。因此，漂白土的消耗量得到有利地降低。例如，在菜油的情況下，漂白土的用量(以絕對值計)可由目前最低的0.6％降低到0.3％。此外，細粒漂白土在可得性上比目前通過預處理結構化的漂白土更有利。目前認為粒徑分布是足夠良好的漂白效果與足夠良好的可分離(通過常規(guī)過濾裝置)性之間的一種平衡。但按照本發(fā)明，由于具有高吸附力的細粒漂白土用作原料且后者可聚集成更大的顆粒，因此該懸浮液具有用于隨后過濾的最佳結構。
如果濃縮懸浮液的固體含量為10-30％，優(yōu)選17-20％，那么可得到特別經濟的壓濾效果。
按照本發(fā)明的方法優(yōu)選間斷進行，其中首先將待純化的一批液體暴露于電場并聚集，任選地將一部分純化的液體取出，然后斷開電場并將吸附劑顆粒懸浮在(剩余的)液體中，然后過濾該濃縮懸浮液。
如果同樣收集濃縮懸浮液且僅在此之后將其加料到壓濾階段，也可經濟地進行壓濾，其中尤其是在達到特定的濾餅負載量時，可在任何時候中斷壓濾以去除濾餅。
如果在兩個或多個單個單元進行聚集，其中所述單元在時間上交錯地向壓濾階段供料，那么可連續(xù)進行總的工藝步驟，盡管聚集是分批進行的。
在進一步的改進中，尤其是為了改進現(xiàn)有的工藝操作，優(yōu)選將包含固體顆粒的部分液流進行聚集，然后重新懸浮，其中將濃縮懸浮液加料到未處理的其它部分液流中，然后與其一起過濾。包含在濃縮懸浮液中的這種增大顆粒結構可在以下的壓濾過程中提高生長濾餅的滲透性。因此，還可利用部分處理來達到更經濟的純化效果。
可通過具有以下特征的裝置來解決問題，即，設有一種具有入口和分別用于分開的組分(澄清液流、濃縮懸浮液)的出口、和一種用于產生聚集，尤其是產生電場的裝置的至少一個聚集器；以及一個具有濃縮懸浮液加料入口和分別用于分開的組分(澄清液流、濾餅)的出口的壓濾器。
待純化的液體在具有用于產生電場的裝置的聚集器中，例如在電極側上被收集并聚集。在所述階段過程中，已純化的液體可通過上出口取出。在斷開電場之后，將聚集顆粒再次懸浮在殘余的液體中，然后作為濃縮懸浮液通過第二出口加料到壓濾器中。在此，純化過的液體通過出口輸出。濾餅可根據(jù)需要從壓濾器的第二出口取出。
優(yōu)選的是，在加料入口中在收集器前設置第一收集容器，這樣在聚集器間斷操作時具有不依賴于收集器的液體供料。
如果真空泵連接到第一收集容器上，可在上述收集容器中設定，例如40-120毫巴的壓力。為了進一步提高所加漂白土的吸附性，還可有利地將容器中的液體加熱至90-130℃。
如果位于聚集器的出口處設置第二收集容器，其出口又通過泵導向壓濾器，則為了純化壓濾器，可以短時間中斷供應濃縮懸浮液，同時聚集器在操作上不會受影響。濃縮懸浮液在第二收集容器中被緩沖。
由于提供了逐級操作的至少兩個并連的聚集器，因此待純化的液體實際上可連續(xù)加料，因為這些并連的聚集器是逐級或交替操作的。在這種情況下，并不需要提供位于聚集器上游的第一收集容器。
本發(fā)明的三個實施方案例可通過附圖進行描述，其中

圖1表示通過按照本發(fā)明的方法用于純化含雜質液體的裝置。
圖2是這種裝置的另一實施方案，和圖3是這種裝置的又一實施方案。
圖1表示在第一實施方案中用于純化含雜質液體的裝置的流程圖。用于待純化懸浮液的加料入口由箭頭1表示。加料管通過加料泵4導向4個并連的聚集器10、10’、10”、10'''。這些聚集器具有相同的結構且按序操作。聚集器10具有一個加料口11，待純化懸浮液的加料口1就通過加料泵4通到加料口11上。在每個聚集器10、10’、10”、10'''的內部，存在用于生產電場的裝置12，它例如可由兩個電極或電極系統(tǒng)組成。在每個聚集器10、10’、10”、10'''上，提供了用于已在聚集器中純化的部分液體，即澄清液流的出口13。所述出口13位于聚集器的上部，這樣可防止雜質進入澄清液流中。在每個聚集器的底部，存在用于濃縮懸浮液的出口14。每個聚集器10、10’、10”、10'''的出口14相通并通過閥21連接到第二收集容器20上。
因此，聚集體或濃縮物或濃縮懸浮液存在于收集容器20中。
從第二收集容器20，用于濃縮懸浮液的出口管22導向壓濾器30的加料入口31。閥35和污泥泵36位于所述連接管路中。污泥泵36將濃縮懸浮液壓到位于壓濾器30中的預涂型過濾器32上，這樣可在此處形成濾餅。流過過濾器32的液體通過壓濾器30的出口33通向由箭頭2表示的流出管，該流出管也連接有聚集器10、10’、10”、10'''的出口13。
因此，濾液通過由箭頭2表示的所述流出管離開了純化體系。
用于膏體(濾餅)出料的出口34位于壓濾器30的底部，它通過閥37導向箭頭所示的流出口3。
在按照圖2的第二實施方案中，對應于按照圖1的實施方案，功能相同的組件標以相同的參考號。在圖2中，漂白階段40-47加在加料入口1處。在預先階段，將吸附劑加料到待純化的液體中。漂白階段包括第一收集容器40，它具有一個用于將待純化液體加料的加料入口41和另一用于新鮮吸附劑的加料入口48。用于在容器中產生減壓的抽吸口42位于收集容器40上，它具有閥43和真空泵44。箭頭47所示的管路在此圖示為真空。具有閥46的出口45位于容器40的底部，它用于排出攜載吸附劑的液體。所述液體通過加料泵4加料到聚集器10的加料入口11。在該實施方案中，只提供了單個聚集器10，因此該裝置必需間斷操作。
用于產生電場的電極排列12位于聚集器10中。聚集器的澄清液流通過位于容器上部的出口13加料到第三收集容器50的加料入口51。具有閥21的濃縮懸浮液出口14位于聚集器10的底部。提供了用于收集濃縮懸浮液的第二收集容器20。第二收集容器20的出口22通過閥35和污泥泵36導向壓濾器30的加料入口31。
壓濾器30包括位于其內部的預涂型過濾器設置32，它可收集濃縮懸浮液的懸浮顆粒。壓濾器30包括用于濾液的出口33，它連接到第三容器50的加料入口52。壓濾器30還包括一個位于其最底部的具有閥35的出口34，它可如箭頭3所示用于去除濾餅。
第三收集容器50包含純化的液體。具有閥54的出口53位于其底部，它可如箭頭2所示用于排出純化液體。
以下參考所示實施方案來描述純化方法。
在按照圖1所示實施方案的操作順序中，載有雜質的液體通過加料泵4基本上連續(xù)地加料到至少一個聚集器10、10’、10”、10'''中。這些聚集器在逐級操作中以間歇方式先后地進行加料。在第一聚集器10填充之后，用待純化的懸浮液填充第二聚集器10’。同時在第一聚集器10中，將液體通過電極12暴露于電場。在所述過程中，固體顆粒被收集在一個電極側并聚集。純化的液體聚積到另一側，然后通過出口13加料到澄清液流中。在所述過程中，第三聚集器10”已填充了待純化的懸浮液，同時在第二聚集器10’中，液體已暴露于電場。在第一聚集器10中斷開電場之后，已收集在電極上的固體顆粒被懸浮在剩余的液體中。這樣可得到濃縮懸浮液。在第四聚集器10'''已填充有待純化的懸浮液的同時，將濃縮懸浮液通過出口14從第一聚集器10中取出。然后，第一聚集器10準備用以接受下一批待純化液體。
濃縮懸浮液暫時儲存在第二收集容器20中，然后根據(jù)需要通過閥35和污泥泵36加料到壓濾器30。打開閥35并操作泵36，直到在位于壓濾器30中的預涂型過濾器32上形成的濾餅達到最大厚度。
由于在聚集器10、10’、10”、10'''中聚集并再次懸浮的顆粒具有增大的結構，因此對于待過濾的液體來說，可長時間充分保持濾餅的滲透性。在壓濾下得到的濾液可與聚集器10、10’、10”、10'''的澄清液流一起作為純化的液體而被提供。
偶爾中斷壓濾，關閉閥35并將在預涂型過濾器上形成的濾餅作為膏體通過出口34和閥37排出。
按照圖2所示實施方案的操作順序基本上是類似的，其中只提供了一個聚集器10，因此這套設備只能間斷操作。此外，如圖2所示，吸附劑通過加料入口48加料到待純化液體中，然后在第一儲存容器40中加熱并保持在減壓下。在所述容器中，所加吸附劑可吸附包含在液體中的雜質。然后，載有吸附劑的液體被加料到已描述的純化過程中。
在此尤其重要的是，包含在液體中的顆粒，尤其是吸附劑應該在吸附階段具有盡可能小的粒徑，這樣可在低吸附劑消耗的情況下產生最佳的吸附效果。顆粒和吸附劑然后在聚集器中聚集并在斷開電場之后再次懸浮，這時可得到結構化顆粒，即具有增大粒徑和多孔松散結構的顆粒。如此所得的濃縮懸浮液由于粒徑的增大而對壓濾來說已被最佳預結構化。
如果圖2所示的該套設備用于漂白植物油，例如脫泥且去酸化的或僅脫泥的，但在任何情況下，都是無水的200升批料菜油放在第一收集容器40中。在此的漂白是在90-130℃的溫度下，在40-120hPa或毫巴的壓力下，在加入0.2-1.5％具有任何粒度的活性漂白土的情況下進行的。
在斷開真空之后，將漂白油作為懸浮液泵送到聚集器10中，它包含0.4米2的電極形式的沉積區(qū)。在聚集器的填充過程中，將20KV的電壓施加到電極上。然后，將電壓升至30-40KV。包含在懸浮液中且載有雜質的漂白土移向正極(沉積區(qū))，并在這時發(fā)生聚集。
將存在于出口13處正極之上的澄清油收集到第三收集容器50中。在約15分鐘之后，沉積區(qū)的容量耗盡，然后關閉加料泵。在斷開電場之后，將聚集在正極上的漂白土顆粒再次懸浮在油中。將聚集器的內容物通入污泥容器20。油和聚集漂白土可產生用于隨后壓濾的具有10-30％漂白土的懸浮液。然后重復所述步驟，直到得到約100升濃縮懸浮液(污泥)。
然后通過污泥泵36將所述濃縮懸浮液通過具有0.2米2過濾面積的改進預涂型過濾器。操作所述過濾器直至達到85kg/m2過濾面積的負載量。同樣將殘余澄清油收集在收集容器50中，同時將濾餅作為膏體向下排出。然后可進行常規(guī)干燥，即用壓縮空氣或蒸汽吹出，直到20-30％的殘余油含量。
按照本發(fā)明的操作方法可使用任何方式結構化的吸附劑，如具有最大細粒含量的漂白土。這可帶來明顯的經濟效益，因為可以使用較廉價的漂白土(因為不存在以前的預結構化)，而且總體上使用更少的量，因為不再需要加入過量的漂白土。此外，以前從裝置成本和養(yǎng)護角度考慮很耗費的過濾裝置(此外總是必須成對使用)現(xiàn)已換成一種緊湊的無需養(yǎng)護的預處理階段(聚集器)，其隨后的壓濾階段具有較小的尺寸，這樣可由于濾餅的多孔結構而減少過濾面積80％。圖3的實施方案表示按照后公開的德國專利申請19620695.2-41的逆電流工藝。此處的參考號附在按照另兩個上述實施方案的功能類似部件上。但其順序有時稍有不同。
在加料入口1，將待純化懸浮液加料到容器20中。通過管路14，將包含污泥的流出物從另一階段，即以下詳細描述的聚集器10加料到所述容器20中。從收集容器20，將帶污泥的和其中包含的高度污染漂白 土的部分純化的懸浮液的混合物或總量加料到兩個壓濾器30中。高度污染的漂白土以及污泥和其它非所需固體部分在壓濾器30中過濾出，然后通過流出口3從工藝裝置中取出。壓濾器30的出口33將殘余物，即現(xiàn)已部分純化的懸浮液通向另一容器(在該容器中向其中補充來自加料入口48的新鮮漂白土)中，然后加料到其中包含一個混合器的第一收集容器40中。所述混合器40將已完全純化且現(xiàn)僅包含較少雜質的液體或懸浮液與仍具顯著純化力的漂白土，即新鮮漂白土進行混合。所述混合物然后通過泵4加料到以上已經提到的聚集器10中。聚集器10隨后以第一實施方案所述的類似方式進行操作，在此可參考第一實施方案。澄清液流通過出13又流出工藝裝置，通過出口14將已部分污染的已用漂白土作為污泥重新加料到第二收集容器20中，其中出口14已在所述實施方案中提到。
另外，聚集器10可按照德國專利申請19620695.2-41所述的方式進行操作。因此，可詳細參考其內容。
收集容器20和40以及中間容器又通過管路47連接到真空上。
參考號的列舉1加料入口(箭頭)2流出口(箭頭)3流出口(箭頭)4加料泵10 聚集器10' 聚集器10'' 聚集器10'''聚集器11 加料入口12 電極裝置13 出口(澄清液流)14 出口(污泥)20 第二收集容器21 閥22 出口30 壓濾器31 加料入口32 預涂型過濾器33 出口34 出口35 閥36 泵40 第一收集容器41 加料入口42 抽吸口43 閥44 真空泵45 出口46 閥47 管路(箭頭)48 加料入口50 第三收集容器51 加料入口52 加料入口53 出口54 閥
權利要求
1.用于純化含雜質液體的方法，它包括以下步驟-向液體中加入能夠吸附雜質的吸附劑，-分別聚集多個其中/其上吸附有雜質的吸附劑顆粒以形成更大的吸附劑顆粒，-將已更大的吸附劑顆粒重新懸浮在液體中，然后-過濾含更大懸浮吸附劑顆粒的液體。
2.根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于，包含更大懸浮吸附劑顆粒的液體在過濾之前作為部分負載的吸附劑與還未純化的液體一起加料到逆電流工藝的第一階段。
3.根據(jù)權利要求1或2的方法，其特征在于，吸附劑顆粒利用電場在至少一個電極上聚集，然后吸附劑的聚集顆粒通過斷開或變化電場而再次懸浮。
4.根據(jù)前述權利要求中任何一項的方法，其特征在于，除了電場之外或替代電場，利用超聲波或利用加入化學或生化物質而進行聚集。
5.根據(jù)前述權利要求中任何一項的方法，其特征在于，在固體的聚集過程中，將基本上無固體顆粒的液體部分取出。
6.根據(jù)前述權利要求中任何一項的方法，其特征在于，采用壓濾法進行過濾。
7.根據(jù)前述權利要求中任何一項的方法，其特征在于，它用于純化動物、植物、海洋生物或礦物油和/或脂肪。
8.根據(jù)前述權利要求中任何一項的方法，其特征在于，使用漂白土、二氧化硅凝膠或活性炭作為吸附劑。
9.根據(jù)權利要求8的方法，其特征在于，所加的吸附劑，尤其是漂白土具有高細粒含量。
10.根據(jù)前述權利要求中任何一項的方法，其特征在于，調節(jié)濃縮懸浮液的固體含量為10-30％。
11.根據(jù)前述權利要求中任何一項的方法，其特征在于間斷操作，其中首先將待純化的一批液體暴露于電場并聚集，任選地將一部分純化的液體取出，然后斷開電場并將固體顆粒懸浮在(剩余的)液體中，然后過濾該濃縮懸浮液。
12.根據(jù)權利要求11的方法，其特征在于，聚集是在兩個或更多單個單元中進行的，其中所述單元在時間上交錯地向壓濾階段供料，以使可連續(xù)進行整個工藝步驟。
13.根據(jù)前述權利要求中任何一項的方法，其特征在于，將包含固體顆粒的一部分液流進行聚集，然后進行重新懸浮，其中所述濃縮懸浮液被加料到未處理的其它部分液流中，然后與其一起過濾。
14.用于實現(xiàn)根據(jù)前述權利要求中任何一項的方法的裝置，其特征在于，設有至少一個聚集器(10)，它具有加料入口(11)、分別用于分開的組分(澄清液流、濃縮懸浮液)的出口(13，14)、和用于產生聚集，尤其是產生電場的裝置(12)；以及一個具有濃縮懸浮液加料入口和分別用于分開的組分(澄清液流、濾餅)的出口(33，34)的壓濾器(30)。
15.根據(jù)權利要求14的裝置，其特征在于，在加料入口(1)中于聚集器(10)之前設置第一收集容器(40)。
16.根據(jù)權利要求15的裝置，其特征在于，真空泵(44)連接到第一收集容器(40)上。
17.根據(jù)權利要求14-16中任何一項的裝置，其特征在于，位于聚集器(10)的出口(14)處設有第二收集容器(20)，該容器的出口(22)通過泵(36)導向壓濾器(30)。
18.根據(jù)權利要求14-17中任何一項的裝置，其特征在于，提供了至少兩個并連的聚集器(10、10’、10”、10''')，它們被逐級操作。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于純化含雜質液體的方法,其中將吸附雜質的吸附劑加入液體中。分別聚集多個其中/其上吸附有雜質的吸附劑顆粒以形成更大的吸附劑顆粒。將已更大的吸附劑顆粒重新懸浮在液體中。然后過濾含更大懸浮吸附劑顆粒的液體。一種相應的裝置包括至少一個聚集器(10),它具有加料入口(11)、分別用于分開的組分(澄清液流、濃縮懸浮液)的出口(13,14)、和用于產生聚集,尤其是產生電場的裝置(12),此外還設有一個具有濃縮懸浮液加料入口和分別用于分開的組分的出口(33,34)的壓濾器(30)。
文檔編號C02F1/48GK1250467SQ98803228
公開日2000年4月12日 申請日期1998年3月18日 優(yōu)先權日1997年3月18日
發(fā)明者P·特蘭斯菲爾德, G·伯奈爾, M·施奈德, R·維特在爾 申請人:Ohmi研究和工程技術有限公司