CN100420502C - 向加压管线中供给固体物料的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种允许向加压管线中加入固体物料的设备系统，其中所述的固体物料以使其便于被所述管线中的液体溶解的方式输送。所述的系统包括用于将固体物料转运至加压管线入口处的固体物料转运装置，其使来自工艺管线的液体不经过固体物料进料器中的固体物料。已经发现该设备系统尤其适用于含刃天青的团粒的进料。

Description

向加压管线中供给固体物料的系统
技术领域
本发明主要涉及向管线中加入固体物料的设备系统及使用其的方法。
背景技术
向加压管线中加入物料的不同类型的设备在物料处理领域是已知的。这些设备中的一些已经商品化，而该类型的其它设备仅仅存在于实验室和试验性运行中。
参见美国专利第3,353,723号，其说明并主张了一种在内压下向容器中分批并装入松散物料的转动阀，例如粒状、切碎或者否则粉碎的物质。
另外参见美国专利第4,828,145号，其说明并主张了一种使得人们有可能对由难以处理的微粒组成的粒状物质加以分配的转动型计量装置。该计量装置由在包括进料孔和排出孔的外壳内部，围绕水平轴转动的球形芯组成。
另外参见美国专利第4,687,381号，其说明并主张了一种向流化床聚合反应器中引入具有催化活性的粉末的装置和方法。
当加压液体是压缩空气时，参考文献美国专利第4,058,240号说明了一种自动排水系统，其说明了一种用于压缩空气系统、空气干燥器、二次冷却器、分离器和类似装置的自动排水系统，它消除了压缩空气的损失，并且不会被积聚的液体或浆液中的沉积物所堵塞。
人们可能希望有这样一种设备系统，它用于向管线中加入固体物料，还提供固体物料与管线中液体的最佳接触，而且还容许向加压管线中加入固体物料。
发明内容
当前主张的发明的第一个方面是允许向加压管线中加入固体物料的设备系统，其中所述的固体物料以使其便于被所述管线中的液体溶解的方式输送，其包括：
(a)与固体物料进料器连接的固体物料贮藏容器；
(b)将所述固体物料从所述固体物料进料器输送至固体物料转运装置的固体物料进料管；
(c)用于将所述固体物料从所述固体物料进料管转运至工艺管线入口处的固体物料转运装置，其使来自工艺管线的液体不经过固体物料进料器中的固体物料；和
(d)将所述固体物料在原处保留足够长时间以使得所述工艺管线中的液体能够接触并溶解工艺管线入口处下游所述固体物料的装置。
当前主张的发明的第二个方面是一种团粒，其包含：
a)大约1wt.％至大约40wt.％的刃天青；
b)大约0wt.％至大约30wt.％的无水硫酸钠；
c)大约15wt.％至大约60wt.％的1-羟基亚乙基二膦酸，四钠盐；和
d)大约0.0wt.％至大约4.0wt.％的硬脂酸盐；
附图说明
图1是整个团粒进料系统和管线的视图，其显示了系统所有元件的一种可能的配置。
图2是将所述固体物料保留在原处的装置元件的第一个实施方式的剖视图。
图3是将所述固体物料保留在原处的装置元件的第二个实施方式的剖视图。
图4是固体物料转运装置的剖视图，其显示了准备从顶部进入装置的固体物料。
图5是固体物料转运装置的剖视图，其显示了转动分配球末端处的固体物料，其中该转动分配球的开口端方向向上，朝着固体物料进料管。
图6是固体物料转运装置的剖视图，其显示了转动分配球末端处的固体物料，其中该转动分配球的开口端方向向下，朝着工艺管线中的入口处。
图7是离开固体物料转运装置进入工艺管线中的入口处的固体物料的剖视图。
具体实施方式
当前主张的发明是允许向加压管线中加入固体物料的设备系统，其中所述的固体物料以使其容易地被所述管线中的液体溶解的方式输送，其包括：
(a)与固体物料进料器连接的固体物料贮藏容器；
(b)将所述固体物料从所述固体物料进料器输送至固体物料转运装置的固体物料进料管；
(c)用于将所述固体物料从所述固体物料进料管转运至工艺管线入口处的固体物料转运装置，并使来自工艺管线的液体不经过固体物料进料器中的固体物料；和
(d)将所述固体物料在原处保留足够长时间以使得所述工艺管线中的液体能够接触并溶解工艺管线中入口处下游的所述固体物料的装置。
已经发现向加压管线中供给固体物料的设备系统10对于处理大多数类型为圆形而得到的固体物料，而不是颗粒或粉末形式的固体物料是有用的，它的一个实施方式如图1所示。为了本专利申请的目的，词语“团粒”和短语“固体物料”应当理解为指相同的事物。团粒可以具有多种形状，尽管它们经常为圆形或球形的，或者使用圆形和直线几何形状的某些组合，例如具有圆形端的圆柱。在使用该设备系统时，团粒可以是，但是并非必须是圆形或球形或具有圆形端的圆柱形。涉及向水中加入刃天青的应用的优选团粒具有圆柱体和圆形端。团粒36的直径可以为大约1/16英寸(约0.2cm)至大约5英寸(约13cm)的任意值，优选的团粒直径为大约7/16英寸(约1cm)。
用于所述系统的管道可以由任何适当的用于工业管道的工程材料制成，其可以从刚性金属或塑料管道到柔性塑料或橡胶软管。优选的构造是刚性金属或塑料管道。适当的金属管包括由不锈钢、黄铜、铜、铝、钢、镀锌管和非镀锌管制成的管道。适当的塑料管包括EPDM(三元乙丙橡胶，ethylene-propylene-diene-methylene)共聚物、PVC(聚氯乙烯)、CPVC(氯化聚氯乙稀)、聚丙烯、PVDF(聚偏二氟乙烯)、TFE(四氟乙烯)和TFE PFA(四氟乙烯全氟烷氧基)。用于该设备体系的优选的管道材料是PVC。PVC管可以从多个不同来源购得，包括Ryan-Herco Inc.，1155Frontenac Rd.，Naperville IL 60563，(630)369-1141。
固体物料贮藏容器12可以是任何市售的能够满足保留和分配所选固体物料的需求的容器。它还可以由可得到的材料制成，例如如下的PVC管，其在管子的一段固定有顶盖并且具有向连接在管子底端的固体物料团粒进料器输送团粒的装置。一种适当的将团粒36输送至固体物料进料器22，并从那里输送至固体物料进料管24的装置是其中具有孔的转动板(未显示)，其中该板每次响应于人工传达或者使用某种机械或电子控制器传递的指令而使若干个孔转动。该板可以位于固体物料贮藏容器12的底端，可以将其排列成使得每一团粒36可以穿过透明出口管21而落下，其轮廓及可视端如图1所示。
当固体物料36对湿气敏感时已经发现可以使用的适当的固体物料贮藏容器12具有以下性能：
颜色：灰色外壳，透明的聚碳酸酯透明套
材料：具有聚碳酸酯套的PVC
耐腐蚀性：H2O，盐水，“盐雾”
UV耐受性：可抵抗暴露于直接日晒
干燥剂固定器：内藏用以夹持一个或多个靠近固体物料的干燥剂包。干燥剂固定器由适当的工程材料，例如不锈钢制成，并放置在固体物料贮藏容器12套内。可以将市售的标准干燥剂包嵌入到固定器中，以从加料斗中团粒周围的气氛中除去湿气。干燥剂固定器的使用是任选的，但是推荐其用于对湿气敏感的团粒。
环境操作温度：大约4℃至大约49℃(大约40°F至大约120°F)
湿度：5-100％非冷凝
要求等于地球行星上标准重力的重力。
适当的固体物料贮藏容器可以自供应商得到，例如Ryan-Herco Inc.，1155Frontenac Rd.，Naperville IL 60563，(630)369-1141和United StatesPlastic Corporation，1390Neubrecht Road，Lima，OH 45801-3196，(800)854-5498。
使用任何标准的固定技术将固体物料进料器22附加在固体物料贮藏容器12上。一个具有独立的固体物料进料器的备选方案是使用作为固体物料贮藏容器12底界面的固体物料进料器。
固体物料进料器22的功能是它必须能够在其去往固体物料转运装置26的途中，控制使固体物料36从固体物料贮藏容器12传至固体物料进料管24中的速度。对固体物料容器和进料器的讨论，以及帮助本领域普通技术人员选择并安装固体物料贮藏容器和固体物料进料器的资料，参见Perry的Chemical Engineering Handbook，第7版，McGrawHill。
团粒36离开固体物料进料器22，进入将每个团粒36输送至固体物料转运装置26的固体物料进料管24。适用于固体物料进料管24的管子是任何市售的管子。上文已经包括了适当的管子的列表。优选的管子是PVC schedule 80管，在可能的地方进行溶剂焊接，能够耐受最大75psi@140°F(60℃)和100psi@100°F(38℃)的压力。
位于固体物料进料管24上，在固体物料进料器22底部与固体物料转运装置26顶部之间某处，是水平排放管38(也称为“水平三通管”或“溢流三通管”或“溢流软管”或者仅称为“软管”)。将水平排放管38设置成如果有任何流体32从加压工艺管线30穿过固体物料转运装置26进入到固体物料进料管24中，它会在抵达固体物料进料器22之前通过水平排放管38排出。
适当的用于水平排放管38的材料是任何刚性或软性的管子。优选的用于水平排放管38的管子是刚性PVC管。三通管的一侧焊接有5″长的3/4″管。具有3/4″NPT(美国标准管螺纹，national pipe thread)的90度弯管上连有用于连接排放管的1/2″软管转换头。
在一个实施方式中，固体物料进料管24的顶部上有23/4″长的具Schedule 40透明PVC接头(非焊接)的3/4″管。这一任何附图中并未显示的透明PVC管是任选的。它的存在便于出口管21的检查和保养。
团粒36沿固体物料进料管24移动，直至它们进入固体物料转运装置26。图4、图5、图6和图7中显示了固体物料转运装置26的一个实施方式的剖视图。
在图4、图5、图6和图7中，电动机外壳52覆盖住齿轮电动机50，齿轮电动机50用于操纵作用为使转动分配球62翻转的连接轴54。位置感应器56用于使转动分配球62定向。
将固体物料贮藏容器12和固体物料进料器22以如下方式配制和运行，其确保基于“命令输入”供给正确量的团粒。命令输入可以是固体物料进料器的人工的机械操作(按下按钮，落下一个团粒)，或者它可以是复杂操作，例如从监控工业用水系统所有方面的控制器接收电子信号，包括向加压管线中加入更多固体物料的需要。
在固体物料贮藏容器12的底部或者固体物料进料器22的顶部是使具有一个或多个孔的板转动的电动转子(任何图中均未显示)，该板的作用是选择一个通过出口管21输送的团粒。出口管21必须是透明的，因为通过出口管21移动的团粒的活动中断了出口管21一侧由适当的光源，例如发光二极管71发出的光的通路。这一光路的中断由任何适当的检测器，例如光电二极管73在出口管21的另一侧检测。发光二极管71和光电二极管73均位于固体物料进料器22中，如图1所示。当光电二极管73检测到光路的中断时，它等待一段预定的时间，然后向固体物料转运装置26发送信号，使转动分配球62翻转。
在图4中，团粒36在位于转动分配球62顶部60的非加压入口61处进入固体物料注射装置26。
在图5中，团粒36显示在转动分配球62的末端处。当固体物料注射装置26接收到来自光电二极管73的信号时，它便翻转阀室64中的转动分配球62。
在图6中，团粒36显示在转动分配球62的末端处，在此使转动分配球62翻转而令开口向下通往加压出口66。
在图7中，显示在加压出口66的底部离开固体物料转运装置26的团粒36。
固体物料转运装置26的使用使得人们可以在没有泄露的情况下向加压线中供给团粒36。固体物料转运装置26可以使任何具有以下特征的转运装置；
能够在没有泄露的情况下向加压线中供给固体。
在固定的外壳或外皮内部具有转动收集/分配球，其中该球可以通过电动机操纵。该电动机被手动开动，或者由检测每个团粒下落的光电二极管收到的信号所开动。
入口和出口开口是圆形的并且在直径上相对。
开口直径优选与球中的孔径相同。
装料和卸空作用使用重力。
垫圈在转动分配球和开口周围进行密封。
适当的外壳可以自Hayward Industrial Products，Inc.，One HaywardIndustrial Drive，Clemmons，North Carolina 27012，1-888-429-4635得到。固体物料转运装置的其它元件可以使用商业的机械车间定制。
将固体物料在原处保留足够长时间以使得所述工艺管线中的液体能够接触并溶解工艺管线中入口处下游的所述固体物料的装置，在图1中示为Y型过滤器34。图2和图3中显示了Y型过滤器34的两个不同的实施方式。
在图2中，第一种Y型过滤器40具有使液体32流过而阻止特定直径的固体的滤网篮70。由于液体32在Y型过滤器40中的流动形式，第一种Y型容器40的底部滤网46是团粒36的集中之处。在图2中，显示团粒36在它们被液流32溶解时位于底部滤网46上。下游液体44在它向前穿过接于第一种Y型过滤器40下游的工艺管线31时含有溶解的固体物料。可以通过拆开底板74并拿去滤网篮70来清洗第一种Y型过滤器40。
在图3中，第二种Y型过滤器42具有使液体32流过而阻止特定直径的固体的滤网篮70。第二种Y型过滤器42具有安置在滤网篮70中央的杆72。杆72附在底板74上。由于液体32在第二种Y型过滤器42中的流动形式，杆72的顶端48是团粒36的集中之处。液体32将团粒36溶解之后，它作为液体44向前穿过接于第二种Y型过滤器42下游的工艺管线31。
在一个有效的实施方式中，Y型过滤器42长6″，内径为3/4″。滤网篮70长4″，内径为3/4″。Y的最长边长43/8″，内径为11/4″，并具有#20目的滤网。杆72直径为1/2″，长37/8″。
图1、图2和图3中所示的Y型过滤器是用角度向下的Y型过滤器表示的。已经发现使用任何取向的Y型过滤器时本发明均可起作用，但是，当前主张的发明的一个实施方式的优选取向是没有杆72的Y型过滤器40的Y角度向上。适用于当前主张的发明的Y型过滤器是由透明PVC制造的，具有20目的滤网和连接装置。Y型过滤器可以通过McMaster-Carr Supply Company，P.O.Box 4355，Chicago，IL60680-4355，(630)833-0300购得。
优选将在此说明并主张的设备系统连接到背面板上，以便于安装、进入、保养和拆除。在当前主张的发明的一个实施方式中，背面板是厚3/8″的2ft×2ft PVC背面板，其具有2个机械加工的PVC硬件进料器底座，和3个用不锈钢硬件提供管道的PVC底座。
该系统的任选部分包括篮式过滤器68，如果存在的话，它位于团粒36进入工艺管线30之处的点28的上游。当存在篮式过滤器68时，篮式过滤器68中滤网中孔的大小选取得小于Y型过滤器中滤网中的孔。
已经发现当前主张的发明尤其适用于实施美国专利第6,329,165号，MEASUREMENT AND CONTROL OF SES SILE ANDPLANKTONIC MICROBIOLOGICAL ACTIVITY IN INDUSTRIALWATER SYSTEMS(工业用水系统中固着和浮游微生物活性的测量和控制)中说明并主张的方法，在此引入其全部内容作为参考。
当固体物料是刃天青时，这是实施美国专利第6,329,165号方法的优选的荧光试剂，优选使用本领域公知的造粒成分将刃天青配制成团粒。团粒中除了刃天青之外，其它的造粒成分可以选自无水硫酸钠、HEDP(1-羟基亚乙基二膦酸，四钠盐)和任何合适的、市售的硬脂酸盐材料，其包括但不限于硬脂酸镁、硬脂酸锂和硬脂酸钙。该团粒中的所有成分均可从已知的化学品供应公司购得。
适用于当前主张的发明的设备系统的刃天青团粒包含
a)大约1wt.％至大约40wt.％的刃天青；
b)大约0wt.％至大约30wt.％的无水硫酸钠；
c)大约l5wt.％至大约60wt.％的1-羟基亚乙基二膦酸，四钠盐；和
d)大约0.0wt.％至大约4.0wt.％的硬脂酸盐。
当前优选的刃天青团粒包含：
a)大约15wt.％至大约25wt.％的刃天青；
b)大约20wt.％至大约30wt.％的无水硫酸钠；
c)大约50wt.％至大约60wt.％的1-羟基亚乙基二膦酸，四钠盐；和
d)大约0.3wt.％至大约0.7wt.％的硬脂酸盐。
当前最优选的刃天青团粒包含：
a)大约20wt.％的刃天青；
b)大约25wt.％的无水硫酸钠；
c)大约54.5wt.％的1-羟基亚乙基二膦酸，四钠盐；和
d)大约0.5wt.％的硬脂酸盐，其为硬脂酸镁。
当配制这些团粒时，必须考虑到刃天青在作为原料使用时典型地并非可以得到100％的活性形式。更典型的是可以得到大约75％至大约85％的活性形式的刃天青。所有这些配方中给出的刃天青的重量百分含量均为“活性”刃天青。
以直径近似为7/16″的圆形形式提供刃天青团粒。目前，优选的刃天青团粒的形状为具有圆形端的圆柱。刃天青团粒质地的触感是光滑的。可以采用任何标准的造粒方法制作团粒。
在说明并主张的设备系统与刃天青团粒的使用中，目前已经确定在合理的时间段内溶解团粒的流速为每分钟至少约1加仑至每分钟至多约200加仑，优选为每分钟至少约2加仑至每分钟至多约50加仑，最优选为每分钟约5加仑至每分钟至多约10加仑。
尽管上文结合优选的或说明性的实施方式对本发明进行说明，这些实施方式并非是穷举性的或者对本发明进行限定。相反，本发明要涵盖所有包括在其主旨和范围之内的替代物、修改和等价物，如所附权利要求所定义。

Claims (6)

1. 一种允许向加压管线中加入固体物料的设备系统，其中所述的固体物料以使其便于被所述管线中的液体溶解的方式输送，其特征在于所述设备系统包括：
(a)与固体物料进料器连接的固体物料贮藏容器；
(b)将所述固体物料从所述固体物料进料器输送至固体物料转运装置的固体物料进料管；
(c)用于将所述固体物料从所述固体物料进料管转运至工艺管线入口处的固体物料转运装置，其使来自工艺管线的液体不经过固体物料进料器中的固体物料；和
(d)将所述固体物料在工艺管线入口处下游保留足够长时间以使得所述工艺管线中的液体能够接触并溶解工艺管线入口处下游的所述固体物料的装置。
2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于保留所述固体物料的所述装置是Y型过滤器。
3. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述的固体物料是包含刃天青的团粒。
4. 根据权利要求3所述的系统，其特征在于所述的刃天青团粒包含
a)1-40wt.％的刃天青；
b)0-30wt.％的无水硫酸钠；
c)15-60wt.％的1-羟基亚乙基二膦酸，四钠盐；和
d)0.0-4.0wt.％的硬脂酸盐。
5. 根据权利要求4所述的系统，其特征在于所述的刃天青团粒包含：
a)15-25wt.％的刃天青；
b)20-30wt.％的无水硫酸钠；
c)50-60wt.％的1-羟基亚乙基二膦酸，四钠盐；和
d)0.3-0.7wt.％的硬脂酸盐。
6. 根据权利要求4所述的系统，其特征在于所述的刃天青团粒包含：
a)20wt.％的刃天青；
b)25wt.％的无水硫酸钠；
c)54.5wt.％的1-羟基亚乙基二膦酸，四钠盐；和
d)0.5wt.％的硬脂酸盐，其为硬脂酸镁。
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