DE102010028577A1 - Method for adding a chemical to a process stream - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zumischung einer flüssigen Chemikalie zu einem Prozessstrom mittels einer Mischvorrichtung (10, 200), umfassend ein Gehäuse, insbesondere ein Mischrohr (20), wenigstens eine Fluidzulauföffnung (30), eine Chemikalienzulauföffnung (14), eine Verdünnungsfluidzulauföffnung (18) und wenigstens eine Ablauföffnung (60) zu einem Prozessstrom (70). Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Chemikalienstrom aus der Chemikalienzulauföffnung (14) und ein Verdünnungsfluidstrom aus der Verdünnungsfluidzulauföffnung (18) in einen Fluidstrom zugemischt wird und der Fluidstrom nach Zumischen von Chemikalienstrom und Verdünnungsfluidstrom über eine Ablauföffnung (60), einem Prozessstrom (70), insbesondere durch eine Düse beschleunigt, zugeführt, bevorzugt eingedüst wird.The invention relates to a method for admixing a liquid chemical to a process stream by means of a mixing device (10, 200), comprising a housing, in particular a mixing tube (20), at least one fluid inlet opening (30), a chemical inlet opening (14), a dilution fluid inlet opening (18) ) and at least one drain opening (60) to a process stream (70). The method according to the invention is characterized in that a chemical flow from the chemical inlet opening (14) and a dilution fluid flow from the dilution fluid inlet opening (18) are mixed into a fluid flow and the fluid flow, after the chemical flow and the diluting fluid flow have been mixed in, is a process flow (70) ), in particular accelerated by a nozzle, supplied, preferably injected.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zumischung einer flüssigen Chemikalie zu einem Prozessstrom mittels einer Mischvorrichtung sowie eine Vorrichtung zur Zumischung einer flüssigen Chemikalie zu einem Prozessstrom und ein Chemikalieneinspeissystem, umfassend eine derartige VorrichtungThe invention relates to a method for admixing a liquid chemical to a process stream by means of a mixing device and to a device for admixing a liquid chemical to a process stream and a chemical feed system, comprising such a device
An die Dosierung und nachfolgende Einmischung von Chemikalien, beispielsweise in den Papierherstellungssprozess, werden besondere Anforderungen gestellt, insbesondere mit Blick auf eine effiziente Einmischung und eine bedarfsgerechte Dosierung der Chemikalien. Unter einer bedarfsgerechten Dosierung wird beispielsweise beim Papierherstellungsprozess eine von der Faserstoffmenge abhängige Zugabe an Chemikalien in einen Prozessstrom einer Papiermaschine verstanden. Durch eine derartige Maßnahme können die zugegebenen Mengen an Chemikalien beim Papierherstellungsprozess in erheblichem Umfang reduziert werden. Ein weiterer Grund für einen effizienten Einsatz der Chemikalien sind die hohen Energiemengen, die benötigt werden, um das Frischwasser zu erwärmen für eine Auflösung bzw. Verdünnung der Prozesschemikalien. Eine derartige Erwärmung ist vorteilhaft, um einen thermischen Schock bei der Einmischung der Chemikalien in das Frischwasser zu vermeiden. Durch die Bereitstellung eines effizienten Verfahrens zur Dosierung und Einmischung von Chemikalien in einen Prozessstrom bei der Prozessstrom, insbesondere einen Prozessstrom bei der Herstellung einer Faser- und/oder Fliesstoffbahn, kann der Verbrauch an Prozess- und Funktionschemikalien, aber auch der Einsatz von Frischwasser als Verdünnungsmedium bei der Chemikalienaufbereitung in erheblichem Umfang reduziert werden.Special requirements are placed on the metering and subsequent incorporation of chemicals, for example in the papermaking process, in particular with a view to efficient mixing and on-demand metering of the chemicals. In the case of a papermaking process, demand-oriented metering means, for example, an addition of chemicals to a process stream of a paper machine that depends on the amount of pulp. Such a measure can significantly reduce the added amounts of chemicals in the papermaking process. Another reason for the efficient use of the chemicals is the high amount of energy needed to heat the fresh water for dissolution or dilution of the process chemicals. Such heating is advantageous in order to avoid a thermal shock in the mixing of the chemicals in the fresh water. By providing an efficient method for metering and mixing chemicals into a process stream in the process stream, particularly a process stream in the production of a fiber and / or nonwoven web, the consumption of process and functional chemicals, but also the use of fresh water as a diluent be reduced to a considerable extent in the treatment of chemicals.
Aus dem Stand der Technik sind eine Reihe von Verfahren und Vorrichtungen zum Einmischen eines Chemikalienst5romes zu einem Prozessstrom bekannt geworden. So stellt die
Die
Die
Nachteilig an der Anordnung gemäß der
Aus der
Bei der Ausgestaltung gemäß der
Des Weiteren wurde der Chemikalienstrom und der Verdünnungswasserstrom direkt in den Prozessstrom eingeleitet, nicht jedoch in einen Fluidstrom.Furthermore, the chemical stream and the dilution water stream were introduced directly into the process stream, but not into a fluid stream.
Alle vorgenannten Verfahren und Vorrichtungen haben des Weiteren den Nachteil, dass bei längerem Betrieb Ablagerungen in den Zuleitungen und auch in der Mischvorrichtung, insbesondere der Düse selbst, entstehen. Insbesondere im Bereich der Mischvorrichtung, beispielsweise in Form einer Düse ist die Bildung derartiger Ablagerungen kritisch, da die Querschnitte der Kanäle klein sind und bereits geringe Ablagerungen aufgrund der kleinen Querschnitte die Einmischung der Chemikalie, beispielsweise in einen Prozessstrom, erheblich beeinflussen können.All of the aforementioned methods and devices also have the disadvantage that, during prolonged operation, deposits are formed in the supply lines and also in the mixing device, in particular the nozzle itself. In particular, in the area of the mixing device, for example in the form of a nozzle, the formation of such deposits is critical, since the cross sections of the channels are small and even small deposits due to the small cross sections can significantly influence the interference of the chemical, for example in a process stream.
Auch bei ungeplanten, plötzlichen Produktionsstillständen, bei denen die Chemikalien in den Zuführleitungen und der Mischvorrichtung, insbesondere der Düse, verbleiben, können Ablagerungen auftreten. Ablagerungen können nicht nur den Mischprozess, wie zuvor beschrieben, beeinflussen, sondern sich bei Aufnahme des Produktionsprozesses nach einem Maschinenstillstand ablösen. Sie führen dann beispielsweise zu Löchern in einer Papierbahn bzw. zu Ablagerungen auf Sieben, was wiederum zu einem aufwendigen Reinigungsstillstand der Maschine führt. Diese Probleme werden vor allem bei einer Zudosierung nach einem Sortieraggregat in einer Papiermaschine begünstigt, da ungelöste Chemikalien, insbesondere ungelöste Polymere, nicht aus der Faserstoffsuspension entfernt werden können.Even with unplanned, sudden production stoppages, in which the chemicals remain in the supply lines and the mixing device, in particular the nozzle, deposits can occur. Deposits can not only affect the mixing process, as described above, but also detach upon ingestion of the production process after a machine downtime. They then lead for example, to holes in a paper web or deposits on screens, which in turn leads to a costly cleaning shutdown of the machine. These problems are favored above all in the case of metered addition to a sorting unit in a paper machine, since undissolved chemicals, in particular undissolved polymers, can not be removed from the pulp suspension.
Um zu verhindern, dass Ablagerungen während des laufenden Betriebes erfolgen, kann im Stand der Technik vorgesehen sein, die Leitungsquerschnitte der Zuleitungen und im Bereich der Mischvorrichtung so groß zu wählen, dass derartige Ablagerungen weitgehend vermieden werden. Dies hat dann allerdings zur Folge, dass, um derartigen Ablagerungen vorzubeugen, die Querschnitte der Zuleitungen bzw. Düsen der Mischvorrichtung so dimensioniert werden, dass keine ausreichend hohe Strömungsgeschwindigkeiten erzielt werden. Wird hingegen der Querschnitt vermindert, so können die Folge Verstopfungen und somit Funktionsstörungen der Zumischvorrichtung, insbesondere der Düse, sein, die zu einem Produktionsstillstand führen und zum Ersatz der kompletten Düse oder Zuleitungen.In order to prevent deposits from taking place during ongoing operation, it may be provided in the prior art to select the line cross-sections of the supply lines and in the area of the mixing device so large that such deposits are largely avoided. However, this then has the consequence that, in order to prevent such deposits, the cross sections of the supply lines or nozzles of the mixing device are dimensioned so that no sufficiently high flow velocities are achieved. If, however, the cross section is reduced, the result may be blockages and thus malfunctions of the admixing device, in particular the nozzle, which lead to a production stoppage and to the replacement of the complete nozzle or supply lines.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile im Stand der Technik zu vermeiden.The object of the invention is to avoid the disadvantages of the prior art.
Insbesondere soll ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Dosierung bzw. Mischung eines Fluides bzw. einer Flüssigkeit, insbesondere einer Flüssigkeit enthaltend eine Chemikalie oder auch einer flüssigen Chemikalie selbst, vorzugsweise in einen Prozessstrom, insbesondere einen Prozessstrom zur Erzeugung einer Faser- oder Fliesstoffbahn, angegeben werden, wobei möglichst eine homogen gemischte Chemikalien-Fluid-Faserstoffmischung in einen Prozessstrom eindosiert und mit diesem vermischt werden soll. Des Weiteren sollen auch Stillstände durch Ablagerungen und die Ablösung von Ablagerungen vermieden werden, die beispielsweise bei einer erneuten Aufnahme des Produktionsprozesses zu Löchern in der Faserstoffbahn führen können.In particular, a method and a device for metering or mixing a fluid or a fluid, in particular a fluid containing a chemical or even a liquid chemical itself, preferably in a process stream, in particular a process stream to produce a fiber or nonwoven web, are specified , Where possible, a homogeneously mixed chemical-fluid-fiber mixture is metered into a process stream and mixed with this. Furthermore, shutdowns due to deposits and the detachment of deposits should also be avoided, which can lead to holes in the fibrous web, for example, when the production process is resumed.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass bei einem Verfahren zur Zumischung einer flüssigen Chemikalie zu einem Prozessstrom mittels einer Mischvorrichtung, wobei die Mischvorrichtung wenigstens ein Gehäuse, insbesondere in Form eines Mischrohrs, eine Fluidzulauföffnung, eine Chemikalienzulauföffnung, eine Verdünnungsfluidzulauföffnung und wenigstens eine Ablauföffnung zu einem Prozessstrom aufweist. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Chemikalienstrom aus der Chemikalienzulauföffnung und ein Verdünnungsfluidstrom aus der Verdünnungsfluidzulauföffnung in einen Fluidstrom zugemischt wird und der Fluidstrom nach Zumischen von wenigstens Chemikalienstrom und Verdünnungsfluidstrom über eine Ablauföffnung einem Prozessstrom, insbesondere durch eine Düse beschleunigt zugeführt, insbesondere eingedüst wird.According to the invention this object is achieved in that in a method for admixing a liquid chemical to a process stream by means of a mixing device, wherein the mixing device at least one housing, in particular in the form of a mixing tube, a fluid inlet, a chemical inlet, a dilution fluid inlet and at least one drain opening to a Process stream has. The method is characterized in that a chemical stream from the chemical feed opening and a dilution fluid stream from the dilution fluid inlet opening is mixed into a fluid stream and the fluid stream is fed in, in particular injected, after admixing at least the chemical stream and dilution fluid stream via a drain opening to a process stream, in particular accelerated by a nozzle.
Bei dem Fluidstrom kann es sich um jedes Prozesswasser handeln, das üblicherweise bei der Erzeugung einer Faser- oder Vliesstoffbahn eingesetzt wird beziehungsweise zur Verfügung steht. Insbesondere kann es sich um eine wässrige Faserstoffsuspension handeln, wobei es sich bei dem Faserstoff bevorzugt um Cellulosefasern handelt.The fluid stream may be any process water that is commonly used or is available in the production of a fibrous or nonwoven web. In particular, it may be an aqueous pulp suspension, wherein the pulp is preferably cellulose fibers.
Dadurch, dass eine intensive Vermischung eines Fluidstroms mit dem Verdünnungsfluid und der Chemikalie erfolgt, kann weitgehend eine totale Vermischung mit dem Fluidstrom erreicht werden und eine homogen gemischte Chemikalien-Fluid-Faserstofflösung anschließend über eine Ablauföffnung in einen Prozessstrom eindosiert und dabei mit diesem vermischt werden.The fact that an intensive mixing of a fluid flow with the dilution fluid and the chemical takes place, a total mixing with the fluid flow can be largely achieved and then metered a homogeneous mixed chemical fluid-fiber solution via a drain opening in a process stream and thereby mixed with this.
Bei den zu dosierenden Chemikalien handelt es sich insbesondere um Polymere, beispielsweise Adhäsionsmittel, die beim Papierherstellungsprozess dem Prozessstrom zugegeben werden. Beispiele für derartige Chemikalien bzw. Polymere sind Polyacrylamid (PAM), Polyethylenimin (PEI), Polyamidoamin (PAAm), vernetzbare Polyamidaminharze, Polydadmac, Polyvenylamin (PVAm), Polyethylenoxid (PEO). Alternativ zu den zuvor genannten Polymeren können die dosierenden Chemikalien auch Mikropartikel bzw. Nanopartikel sein, beispielsweise Bentonit oder ein Silikat. Ferner kann es sich bei den zu dosierenden Chemikalien um Stärke oder ein Biozid oder einen Farbstoff oder einen optischen Aufheller handeln. Weitere mögliche Chemikalien sind Neutralleimungsmittel wie z. B. AKD (Acrylketendimer) oder ASA (Alkenylbernsteinsäureanhydrid). Weiter ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren, auch mineralische Stoffe wie z. B. Calziumcarbonat, Titandioxid in Form einer Suspension in eine zweite Flüssigkeit oder den Prozessstrom zu dosieren.The chemicals to be metered are, in particular, polymers, for example adhesives, which are added to the process stream in the papermaking process. Examples of such chemicals or polymers are polyacrylamide (PAM), polyethyleneimine (PEI), polyamidoamine (PAAm), crosslinkable polyamidoamine resins, polydadmac, polyvinylamine (PVAm), polyethylene oxide (PEO). As an alternative to the aforementioned polymers, the dosing chemicals may also be microparticles or nanoparticles, for example bentonite or a silicate. Further, the chemicals to be dosed may be starch or a biocide or a dye or an optical brightener. Other possible chemicals are neutral size such. B. AKD (Acrylketendimer) or ASA (alkenylsuccinic anhydride). Next, it allows the inventive method, and mineral substances such. As calcium carbonate, titanium dioxide in the form of a suspension in a second liquid or the process stream to dose.
Besonders bevorzugt ist es, dass die Zudosierung der Chemikalien nicht aus der Chemikaliendüse direkt in den Prozessstrom erfolgt, sondern nachdem die flüssige Chemikalie mit einer Verdünnungsflussigkeit und einem Fluidstrom vermischt wurde. Bei der Verdünnungsflüssigkeit und/oder dem Fluidstrom kann es sich um Frischwasser handeln. Alternativ hierzu kann es sich bei der zweiten Flüssigkeit um eine Umlaufflüssigkeit handeln. Prinzipiell ist jede Flüssigkeit bzw. Fluid, das im Prozess eingesetzt wird, denkbar. Insbesondere bei einem Herstellprozess für eine Faserstoffbahn kann die Umlaufflüssigkeit Siebwasser, Klarfiltrat, Trübfiltrat oder eine andere geeignete nicht reine Flüssigkeit, die im Papierherstellprozess anfällt, sein. Denkbar sind aber auch Klarwasser aus der Mikroflotation (DAF), oder Klarfiltrat beziehungsweise Superklarfiltrat beispielsweise eines Scheibenfilters. Als Verdünnungsflüssigkeit und/oder Fluid kann auch das Prozesswasser aus einer Abwasserreinigungsanlage, so genanntes Biowasser eingesetzt werden. Bei dem Prozessstrom handelt es sich bevorzugt um eine zu einer Papiermaschine hinfließenden Faserstoffsuspension, mit der die zugeführte Chemikalie, insbesondere die Retentionschemikalie, reagieren soll.It is particularly preferred that the metered addition of the chemicals does not take place from the chemical nozzle directly into the process stream, but after the liquid chemical has been mixed with a dilution liquid and a fluid stream. The dilution liquid and / or the fluid stream may be fresh water. Alternatively, the second liquid may be a circulating liquid. In principle, any liquid or fluid used in the process is conceivable. In particular, in a manufacturing process for a fibrous web, the circulating liquid may be white water, clear filtrate, cloudy filtrate or another suitable non-pure liquid obtained in the papermaking process. Are conceivable but also clear water from the microflotation (DAF), or clear filtrate or super clear filtrate, for example, a disc filter. As a dilution liquid and / or fluid and the process water from a wastewater treatment plant, so-called bio-water can be used. The process stream is preferably a pulp suspension flowing to a paper machine, with which the supplied chemical, in particular the retention chemical, should react.
Bevorzugt wird in der Mischvorrichtung die Flüssigkeit bzw. die flüssige Chemikalie in einem Chemikalienstrom und das Verdünnungsfluid in einem Verdünnungsfluidstrom zur Verfügung gestellt.Preferably, in the mixing device, the liquid or liquid chemical in a stream of chemical and the dilution fluid in a dilution fluid stream are provided.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Verdünnungsfluidstrom, beispielsweise der Frischwasserstrom oder des Umlaufwasserstrom mit der zu dosierenden Chemikalie des Chemikalienstromes vor Zuführung zum Prozessstrom, beispielsweise in einem Mischbereich vermischt wird.According to the invention, it is provided that the dilution fluid stream, for example the fresh water stream or the circulating water stream, is mixed with the chemical to be metered in the chemical stream before being fed to the process stream, for example in a mixing zone.
Insbesondere ist es in einer weitergebildeten Ausführungsform möglich, dass der Chemikalienstrom und der Verdünnungsfluidstrom vor dem Zumischen zum Fluidstrom im Wesentlichen miteinander vermischt ist. Insbesondere ermöglicht es das Verfahren, auch die Chemikalienkonzentration im Fluidstrom durch die Zugabe der Menge an Verdünnungsfluid einzustellen. Hierzu können beispielsweise die Verhältnisse der Rohrinnendurchmesser für den Verdünnungsfluidstrom zum Rohrinnendurchmesser für den Chemikalienstrom variiert werden, bevorzugt im Bereich von 1:1 bis 20:1, vorzugsweise von 5:1 bis 10:1, d. h. der Rohrinnendurchmesser der Zulaufleitung für das Verdünnungsfluid ist im Extremfall 20mal größer als der Rohrinnendurchmesser der Zuführleitung für den Chemikalienstrom.In particular, in a further developed embodiment it is possible for the chemical stream and the dilution fluid stream to be substantially mixed with one another prior to admixing with the fluid stream. In particular, the method also makes it possible to adjust the concentration of chemicals in the fluid stream by adding the amount of diluent fluid. For this purpose, for example, the ratios of the tube internal diameter for the dilution fluid flow to the tube internal diameter for the chemical stream can be varied, preferably in the range from 1: 1 to 20: 1, preferably from 5: 1 to 10: 1, d. H. the tube inner diameter of the feed line for the dilution fluid is in
Bevorzugt erfolgt die Zuführung des Chemikalienstroms und des Verdünnungsstroms sowie etwaiger weiterer Chemikalien oder weitere Fluidströme zu dem Fluidstrom unter einem Winkel zur Gehäusewandung, insbesondere unter einem Winkel gegenüber der Symmetrieachse des Mischrohrs.Preferably, the supply of the chemical stream and the dilution stream and any other chemicals or other fluid streams to the fluid flow at an angle to the housing wall, in particular at an angle relative to the axis of symmetry of the mixing tube.
Der Winkel, unter dem die Zuführung des Chemikalienstroms und/oder des Verdünnungsstroms erfolgt, kann im Bereich von 90° bis 10°, vorzugsweise in einem Winkel von 60° bis 65°, erfolgen. Ein derartiger Winkel garantiert eine intensive Vermischung von Chemikalienstrom und Verdünnungsfluidstrom.The angle at which the supply of the chemical stream and / or the dilution stream takes place can be in the range of 90 ° to 10 °, preferably at an angle of 60 ° to 65 °. Such an angle guarantees intensive mixing of chemical stream and dilution fluid stream.
Besonders bevorzugt ist es, wenn im Bereich des Gehäuses bzw. Mischrohrs Maßnahmen getroffen werden, damit Turbulenzen in der Strömung, die der Prozessströmung zugeführt wird, erzeugt bzw. erhöht wird. Dies kann beispielsweise mit Hilfe von Prallflächen geschehen.It is particularly preferred if measures are taken in the region of the housing or mixing tube so that turbulence in the flow which is supplied to the process flow is generated or increased. This can be done for example by means of baffles.
Alternativ hierzu kann ein Drall erzeugt werden, sodass die Mischung, sobald sie die Düse im Prozessstrom verlässt, in einer Zentrifugalenströmung aus der Düse austritt. Hierdurch wird die Eindringtiefe des Strahles mit zugemischter Chemikalie und Verdünnungsfluid in dem Prozessstrom vergrößert. Des Weiteren ermöglicht das Eindringen von Prallflächen nicht nur eine turbulente Strömung, sondern auch eine Chemikalien- und/oder Verdünnungsfluiddosierung.Alternatively, a swirl may be generated so that the mixture exits the nozzle in a centrifugal flow as soon as it leaves the nozzle in the process stream. As a result, the penetration depth of the jet with admixed chemical and dilution fluid in the process stream is increased. Furthermore, the penetration of baffles not only allows a turbulent flow, but also a chemical and / or dilution fluid dosing.
Besonders bevorzugt ist es, wenn das Verfahren neben einem Mischschritt, bei dem eine flüssige Chemikalie dem Fluidstrom zugeführt wird, einen Reinigungsschritt umfasst. Bei dem Reinigungsschritt wird die Mischvorrichtung von dem Prozessstrom getrennt, derart, dass die Mischvorrichtung unabhängig vom Prozessstrom gereinigt werden kann.It is particularly preferred if, in addition to a mixing step in which a liquid chemical is supplied to the fluid stream, the method comprises a purification step. In the cleaning step, the mixing device is separated from the process stream, such that the mixing device can be cleaned independently of the process stream.
Die Trennung der Mischvorrichtung von dem Prozessstrom, die eine unabhängige Reinigung der Mischvorrichtung vom Prozessstrom ermöglicht, wird beispielsweise dadurch erreicht, dass die Mischvorrichtung von einer Aufnahmeeinrichtung aufgenommen wird, wobei die Mischvorrichtung in der Aufnahmeeinrichtung im Reinigungsschritt derart angeordnet ist, dass eine Reinigungskammer ausgebildet wird. In die Reinigungskammer kann Reinigungsflüssigkeit, beispielsweise Frischwasser, zugeführt werden, mit dem die Zuführleitungen und die Düsen gespült wird. Durch das Spülen der Mischvorrichtung und der Zuführungen werden diese von Ablagerungen gereinigt und so ein Verstopfen der Mischvorrichtung und der Zuführungen durch Ablagerungen weitgehend vermieden.The separation of the mixing device from the process stream, which enables independent cleaning of the mixing device from the process stream, is achieved, for example, by receiving the mixing device from a receiving device, wherein the mixing device is arranged in the receiving device in the cleaning step such that a cleaning chamber is formed. In the cleaning chamber cleaning fluid, such as fresh water, can be supplied, with which the supply lines and the nozzles is rinsed. By rinsing the mixing device and the feeders they are cleaned of deposits and so clogging of the mixing device and the feeders by deposits largely avoided.
Bevorzugt ist es bevorzugt, wenn der Mischbereich gleichzeitig auch die Reinigungskammer bzw. den Reinigungsbereich darstellt. Kann die Mischvorrichtung direkt oberhalb des Prozessstromes z. B. in einer Aufnahmeeinrichtung angeordnet werden, so ist es vorteilhaft, wenn die Mischvorrichtung in der Aufnahmeeinrichtung zur Ausbildung der Reinigungskammer verschiebbar ausgebildet ist. Zur Reinigung der Mischvorrichtung wird die Mischvorrichtung in der Aufnahmeeinrichtung dann vom Prozessstrom weg verschoben, beispielsweise mittels manueller, pneumatischer, hydraulischer oder elektromotorischer Einrichtungen. Durch das Verschieben innerhalb der Aufnahmeeinrichtung weg vom Prozessstrom wird dann eine Reinigungskammer zur Verfügung gestellt.Preferably, it is preferred if the mixing area simultaneously also represents the cleaning chamber or the cleaning area. Can the mixing device directly above the process stream z. B. are arranged in a receiving device, it is advantageous if the mixing device is designed to be displaceable in the receiving device for forming the cleaning chamber. To clean the mixing device, the mixing device in the receiving device is then moved away from the process stream, for example by means of manual, pneumatic, hydraulic or electromotive devices. By moving within the receiving device away from the process stream then a cleaning chamber is provided.
Zur Führung der Mischvorrichtung in der Aufnahmeeinrichtung kann eine Muffe vorgesehen sein. Bevorzugt kann in der Aufnahmeeinrichtung beispielsweise ein Schieber integriert sein, der manuell, pneumatisch, elektromotorisch oder hydraulisch in der Aufnahmeeinrichtung bewegt wird. Ist der Schieber über den vollständigen Querschnitt der Aufnahmeeinrichtung verbracht, so stellt der Schieber die Trenneinrichtung zur Abtrennung des Reinigungsraumes dar.To guide the mixing device in the receiving device may be provided a sleeve. For example, a slide can be integrated in the receiving device, which can be manually, is moved pneumatically, by electric motor or hydraulically in the receiving device. If the slide is spent over the complete cross section of the receiving device, then the slide is the separating device for separating the cleaning chamber.
Neben dem zuvor beschriebenen Verfahren zur Zumischung einer flüssigen Chemikalie zu einem Prozessstrom mittels einer Mischvorrichtung stellt die Erfindung auch eine Vorrichtung zur Zumischung einer flüssigen Chemikalie zu einem Prozessstrom zur Verfügung. Um die Strömungsgeschwindigkeit in der Mischvorrichtung bzw. in den Zuführungseinrichtungen so hoch wählen zu können, dass keine oder nur wenige Ablagerungen sich während des laufenden Betriebes bilden, werden entsprechend kleine Leitungsquerschnitte bei den Zuleitungen der fluiden Chemikalien gewählt, so dass Strömungsgeschwindigkeiten im Bereich von 0,05 bis 20 m/sec, vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 10 m/sec und besonders im Bereich von 0,1 bis 5 m/sec erreicht werden.In addition to the method described above for adding a liquid chemical to a process stream by means of a mixing device, the invention also provides a device for adding a liquid chemical to a process stream. In order to be able to select the flow velocity in the mixing device or in the feed devices so high that no or only a few deposits form during operation, correspondingly small line cross sections are selected at the feed lines of the fluid chemicals, so that flow rates in the range of 0, 05 to 20 m / sec, preferably in the range of 0.1 to 10 m / sec and especially in the range of 0.1 to 5 m / sec can be achieved.
Um Anhaftungen an den Leitungswänden vorzubeugen, werden bei den kleinen Leitungsquerschnitten, die zu den hohen Strömungsgeschwindigkeiten führen, Spülvorgänge durchgeführt. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Vorrichtung derart ausgebildet ist, dass keine Kugelhähne oder andere Absperrvorrichtungen zu den Zuleitungen vorgesehen sind. Damit wird die Möglichkeit der Bildung von Ablagerungen an den Kanten der engen Kontur der Kugelhähne bzw. Absperrvorrichtungen vorgebeugt. Außerdem wird die Fertigung vereinfacht, da derartige Bauteile aufwendig bearbeitet, insbesondere elektropoliert werden müssen.In order to prevent buildup on the duct walls, flushing operations are performed on the small duct cross-sections leading to the high flow rates. It is particularly preferred if the device is designed such that no ball valves or other shut-off devices are provided to the supply lines. Thus, the possibility of the formation of deposits on the edges of the narrow contour of the ball valves or shut-off devices is prevented. In addition, the production is simplified because such components processed consuming, in particular must be electropolished.
Um die Mischvorrichtung an den Prozessstrom zu bringen und von diesem wegzubewegen, kann vorgesehen sein, dass innerhalb der Aufnahme die Mischvorrichtung verschiebbar ausgebildet ist.In order to bring the mixing device to the process stream and to move away from it, provision can be made for the mixing device to be displaceable within the receptacle.
Neben der erfindungsgemäßen Vorrichtung stellt die Erfindung auch ein Chemikalieneinspeissystem für den Einsatz in einer Papiermaschine zur Verfügung, wobei das Chemikalieneinspeissystem dadurch gekennzeichnet ist, dass die Mittel zur Einspeisung der Chemikalien in den Prozessstrom eine Mischvorrichtung gemäß der Erfindung umfassen. In einer fortgebildeten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung über ein Rohr mit Prozesswasser-Rückgewinnungsmitteln verbunden ist, um Prozesswasser als zweite Flüssigkeit und/oder Verdünnungsflüssigkeit zu verwenden.In addition to the device according to the invention, the invention also provides a chemical feed system for use in a paper machine, the chemical feed system being characterized in that the means for feeding the chemicals into the process stream comprise a mixing device according to the invention. In a further developed embodiment it can be provided that the device is connected via a pipe to process water recovery means in order to use process water as second liquid and / or dilution liquid.
Die Erfindung soll nachfolgend ohne Beschränkung hierauf beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben werden:The invention will be described below by way of example with reference to the drawings, in which:
In
Insbesondere wird durch die erfindungsgemäß Anordnung erreicht, dass eine praktisch vollständige Vermischung von Fluidstrom und Chemikalienstrom sowie Verdünnungsstrom erreicht wird, um eine homogen gemischte Chemikalien-Fluid-Faserstoffmischung über die Ablauföffnung
Durch die Ausbildung der Ablauföffnung als Düse kann eine Beschleunigung des Mischstroms erreicht werden und so ein tiefes Eindringen des zugemischten Mischstroms in den Prozessstrom.By forming the drain opening as a nozzle, an acceleration of the mixed flow be reached and so a deep penetration of the mixed stream mixed into the process stream.
Die Ablauföffnung
Bevorzugt ist innerhalb des Mischrohres die Strömungsgeschwindigkeit des Fluidstromes in Abhängigkeit vom Durchmesser d3 bzw. d4 so zu wählen, dass sich vorzugsweise eine turbulente Strömungscharakteristik ausbildet. Der Grad der Turbulenz beziehungsweise die Art der Strömung, d. h. ob eine turbulente oder eine laminare Strömung im Mischrohr vorliegt kann durch die Reynolds-Zahl beschrieben werden. Die Art der Strömung bzw. die Reynolds-Zahl kann insbesondere durch den Volumenstrom des vor Zumischung von Verdünnungsfluid und Chemikalie zugeführten Fluidstromes beeinflusst werden.Within the mixing tube, the flow velocity of the fluid flow is preferably to be selected as a function of the diameter d 3 or d 4 in such a way that preferably a turbulent flow characteristic is formed. The degree of turbulence or the type of flow, ie whether a turbulent or a laminar flow is present in the mixing tube can be described by the Reynolds number. The type of flow or the Reynolds number can be influenced, in particular, by the volume flow of the fluid flow supplied before admixing dilution fluid and chemical.
Weist das Mischrohr einen Stufensprung und keine kontinuierliche Abnahme des Durchmessers wie dargestellt auf, so ist es möglich die Ablauföffnung nicht in der dargestellten Düsenform sondern als einfachen zylinderischen Hohlkörper mit einem Durchmesser d4 auszubilden.If the mixing tube has a step change and no continuous decrease in the diameter as shown, then it is possible to form the drain opening not in the illustrated nozzle shape but as a simple cylindrical hollow body with a diameter d 4 .
Besonders bevorzugt ist es, wenn der Durchmesser d1 des Verdünnungsrohres zum Durchmesser d2 des Chemikalienrohres in einem Verhältnis von 1:1 bis 20:1 steht, vorzugsweise 5:1 bis 10:1. Also d1:d2 im Bereich 1:1 bis 20:1 liegt.It is particularly preferred if the diameter d1 of the dilution tube to the diameter d2 of the chemical tube is in a ratio of 1: 1 to 20: 1, preferably 5: 1 to 10: 1. So d1: d2 is in the range 1: 1 to 20: 1.
Wie in
Des Weiteren zu erkennen ist, dass der Abstand AB zwischen der Zuführöffnung
Wenn die Zuführöffnung für den Verdünnungsfluidstrom und den Chemikalienstrom sehr nahe beieinander liegt, kann das Verdünnungsfluid mit dem Chemikalienstrom vermischt und dann komplett vermischt in den Fluidstrom eingemischt werden. Bei der Ausführungsform in
Durch entsprechende Dimensionierung der Rohrdurchmesser des Verdünnungswasserstroms zum Rohrdurchmessers des Chemikalienstroms können die Mischungsverhältnisse bzw. die Konzentration der Chemikalie eingestellt werden, bevor der gemischte Strom dem Fluidstrom zugemischt und schlussendlich in die Prozessflüssigkeit eingeführt wird. Bevorzugt liegt der Druckunterschied δP des Verdünnungsfluides im Bezug auf den Fluidstrom im Bereich 0,5 bis 5 bar, vorzugsweise im Bereich 1 bis 2 bar und der Druckunterschied zwischen dem Chemikalienstrom in Bezug auf den Fluidstrom im Bereich –0,25 bis 0 bar.By appropriate dimensioning of the pipe diameter of the dilution water stream to the pipe diameter of the chemical stream, the mixing ratios or the concentration of the chemical can be adjusted before the mixed stream is added to the fluid stream and finally introduced into the process liquid. The pressure difference ΔP of the dilution fluid with respect to the fluid flow is preferably in the range from 0.5 to 5 bar, preferably in the range from 1 to 2 bar, and the pressure difference between the chemical flow with respect to the fluid flow in the range from -0.25 to 0 bar.
In
Des Weiteren zeichnet sich die Ausführungsform gemäß
Das Mischrohr
Generell ist auch bei konstantem Querschnitt des Mischrohres möglich durch eine Erhöhung der Volumenströmungsgeschwindigkeit den Turbulenzgrad, beispielsweise durch Volumenerhöhung des der Mischvorrichtung zugeführten Fluidstromes den Turbulenzgrad zu beeinflussen. In general, even with a constant cross-section of the mixing tube, it is possible to influence the degree of turbulence, for example by increasing the volume of the fluid flow supplied to the mixing device, by increasing the volume flow rate to influence the turbulence degree.
In einer alternativen Ausgestaltung einer Mischvorrichtung der Erfindung ist das Mischrohr als Ejektor oder Mehrstufenejektor ausgebildet. in
Des Weiteren kann durch die Prallflächen auch eine Chemikalien- und/oder Verdünnungsfluiddosierung erfolgen. Dies ist insbesondere beim Ausführungsbeispiel gem.
Über die bereits in
Bevor diese Durchmischung vor der Düsenanordnung erreicht durch die Düsenanordnung dieser Mischstrom beschleunigt und in dem Prozessstrom eingedüst werden kann. Die Menge an Verdünnungsfluid bestimmt die Chemikalienkonzentration im Fluidstrom.Before this mixing achieved before the nozzle assembly can be accelerated by the nozzle assembly of this mixed stream and injected into the process stream. The amount of dilution fluid determines the chemical concentration in the fluid stream.
Während in allen Ausführungsbeispielen gemäß den
Durch eine Neigung im Bereich 60° bis 45° kann eine Mischung erfolgen, ohne dass der Strom sehr stark in Richtung der Austrittsöffnung umgelenkt werden muss. Wiederum bezeichnen gleiche Bauteile, wie in
Bei der Ausgestaltung gemäß der
Bei der Ausgestaltung gemäß
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform gemäß
Bei der Ausführungsform gemäß
Zusätzlich zu den in
In
Um den Reinigungsvorgang zu starten, kann der Schieber
Um die Reinigung zu starten, kann beispielsweise in die Chemikalienzuführleitung anstatt eines Chemikalienstromes Frischwasser zugeführt werden. Selbstverständlich wäre die Zuführung auch über die Verdünnungszuführleitung oder die weitere Zuführleitung möglich.To start the cleaning, for example, fresh water can be fed into the chemical supply line instead of a chemical stream. Of course, the feed would also be possible via the dilution feed line or the further feed line.
Das über beispielsweise die Chemikalienzuführleitung zugeführte Frischwasser prallt auf die im Reinigungsschritt auf die geschlossene Absperreinrichtung
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren, wird ein Verfahren und eine Vorrichtung angegeben, mit der eine praktisch vollständige Vermischung eines Chemikalienstroms mit einem Verdünnungsfluidstrom und einem Fluidstrom erreicht wird, der einem Prozessstrom zugeführt wird. Insbesondere wird auch mit Hilfe von Prallflächen ein Drall erzeugt, sodass die Mischströmung, wenn sie in den Prozessstrom eintritt, eine zentrifugale Strömung aufweist und dadurch eine sehr große Eindringtiefe in den Prozessstrom.With the device according to the invention and the method according to the invention, a method and a device is provided, with which a virtually complete mixing of a chemical stream with a dilution fluid flow and a fluid flow is achieved, which is supplied to a process stream. In particular, with the help of baffles, a swirl is generated, so that the mixed flow, when in the process stream occurs, has a centrifugal flow and thereby a very large penetration depth into the process stream.
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