DE2104869B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Mischungskonzentrationen definierter Endwerte aus zwei flüssigen Komponenten von bekannter Anfangskonzentration - Google Patents

Description

Die Krfindiing bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Mischtingskonzentrationen definierter Endwerte aus zwei flüssigen Komponenten von bekannter Anfangskonzentration bei tieren Vermischen Wärme frei wird.

Bei Mischungen flüssiger Komponenten — auch wenn dabei Warme frei wird — ist es bisher üblich, das bekannte Titrierverfahren anzuwenden, um festzustellen, in welchem Stadium sich die Mischflüssigkeit befindet. Da/u ist notwendig, einzelne Proben zu entnehmen, so daß eine kontinuierliche Kontrolle ties Mischungsergebnisses nicht erhalten wird.

Ferner ist es bekannt, mittels Eeitfähigkeiismessungen den Mischungsgrad einer Mischflüssigkeit laufend /u überwachen. Leitfähigkeitsmeßapparaturcn sind jedoch kostspielig und werden beispielsweise bei Verwendung von verdünnten oder konzentrierten Säuren und Laugen angegriffen und in relativ kurzer Zeit unbrauchbar. Daneben sind Lcitfähi'ikeitsmessungen in hohem Maße von der Temperatur der zu messenden Flüssigkeit abhängig, wodurch die Meßgenauigkeit beeinträchtigt wird.

Der Erfindung lieg! daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur kontinuierlichen Überwachung und Regelung des Mischungsablaufs bereitzustellen, das einfach und wirtschaftlich durchführbar ist. Daneben wird eine weitgehend wartungsarme Vorrichtung zur großtechnischen Durchführung des Verfahrens angestrebt, die mit geringem Kostenaufwand herstellbar ist und bei der dennoch verschleißunempfindliche, im Mischungssystem angeondnete Geräte verwendbar sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst. daß die frei werdende Wärmcmcngc gemessen und das Meßcrgcbiiis zur Regelung der Menge einer der flüssigen Komponenten benutzt wird.

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<>s Bei solchen exothermen Mischungsabläulen ist die Größe der jeweils frei werdenden charakteristischen Wärmemenge genau berechenbar bzw. experimentell bestimmbar und diese Wärmemenge ist proportional dem Konzentrationsgefälle der flüssigen Komponenten vor dem Mischungsablauf und der Konzentration der erhaltenen Mischflüssigkeit. Eine einfache chemischphysikalische Gesetzmäßigkeit wird damit zur Überwachung und Regelung eines Mischungsablaufs vorteilhaft nutzbar.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung /ur Durchführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch ein mit einer Temperaturmeßeinrichtung und einem Auslauf versehenes Mischgefäß, in das eine mit einer Temperalurmeßeinrichiung und einem Mengenregelventil versehene erste Zulaufleitung und eine mit einer Temperalurmeßeinrichtung, einem Druckmesser, einem Durchflußnicsser sowie einem MengenregcK entii versehene /v. eite Zulaufleiiiing einmünden.

Mit der vorstehend genannten Vorrichtung kann die Mischung der beireffenden flüssigen Komponenten auf einfache Weise hinreichend genau durchgeführt werden, auch wenn große Mengen von Mischllüssigkeü benötigt werden.

In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Zulaiifleitungen vor Einmündung in das Mischgefäß in einem Wärmetauscher zusammengeführt und durch eine vom Temperaturanstieg im Mischgefäß gesteuerte Kontroll- und Regeleinrichtung isi zumindest ein Mengenregelventil in einer der Einfülleitiingen gesteuert. Dadurch ist ein halbautomatischer Ablauf des Mischungsvorgangs gewährleistet.

In den Fig. 1 und 2 sind zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine Mischvorrichtung für flüssige Komponenten, wobei die Mengenregiilierung von Hand einstellbar ist.

F i g. 2 eine halbautomatische Mischvorrichtung für flüssige Komponenten.

Eine Ausführung der erfindungsgemäßen Mischungsvorrichtung besteht, wie Fig. I zeigt, im wesentlichen aus einem Mischgefäß 1 mit darin einmündenden Zulauflcitungen 2 und 3 und einer Auslaiifleiüing 4. In den Einfülleitiingen 2 und 3 sind Thermometer 5 und 6 sowie in der Zulaufleitung 3 außerdem ein Druckmesser 7 und ein Durchflußmesser 8 in den Flüssigkeitsstrom eingeschaltet. Mittels ebenfalls im Zuge der Zulaufleitungen 2 und 3 angeordneten handbetätigten Ventilen 9 und 10 ist die benötigte Menge jeder der flüssigen Komponenten einstellbar. Die im Mischgefäß 1 auftretende Temperaturerhöhung wird mittels eines Gerätes 11 gemessen, angezeigt und registriert.

F i g. 2 zeigt eine gegenüber F i g. 1 verbesserte halbautomatisch arbeitende Mischvorrichtung. Die gleichen Einzelteile wie in F" i g. I sind mit denselben Be/ugszahlcn versehen. Im Unterschied zur Vorrichtung der F i g. I sind die Einfülleitiingen 2 und 3 vor dem Mischgefäß 1 in einem Wärmetauscher 12 geführt. Dadurch wird der Temperaturausgleich zwischen den flüssigen Komponenten gewährleistet, so daß außer einem hinter dem Wärmetauscher -.mgeordneten Temperaturfühler 13 weitere Temperaiurmcßgcräte in den Einfiilleitungcn 2 und 3 entbehrlich werden. Ein zweiter Temperaturfühler 14 dient zur Messung der Wärmecrhöhung iin Mischgefäß I. Ein Gerät 15, das Meß-, Kontroll- und Rcgclungsaufgabcn hai, steht außer mit den Tempera-

iiirfühlern M urul 14 mil einem in der Ziilaufleitung * hcfirullichcn Membranventil lh in Wirkverbindung. LInmilielbar vor dem Mischgefäß I sind in den Zulaufleiiungen 2 und 3 Ventile 17 und 18 ungeordnet, die den Durchlauf der Komponenten in dem Muße gestatten, s (.laß der Temperaturausgleich /wischen den Komponenten sichergesiellt ist. D;is Mischgefäß I besteht aus einem der üblichen korrosionsfesten, beispielsweise im Innern mit Polyester verkleideten Glasbehälter.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung wird im folgenilen beschrieben. Zur [£inregulierung eines vorgegebenen Mengenbedurfi, der in die Zulaufleitungen 2 und 3 einzufüllenden flüssigen Komponenten A und B werden das für die gewünschte Endkonzentration notwendige Mischungsverhältnis und die Temperaturerhöhung berechnet bzw. experimentell bestimmt. Vorteilhaft für eine einfache Berechnung sind gleiche Temperaturen der Komponenlen A und B, die von den Thermometern 5 und 6 angezeigt werden. Bei der Vorrichtung gemäß F i g. I wird das Ventil 10 von Hand geöffnet und mittels des DurchfluBmessers 8 die durch die Zuliiufleitung hindurchtrelende Menge der Komponente A ^messen und angezeigt. Der Druckmesser 7 dient zur Kontrolle des Flüssigkeitsdrucks, dessen Konstanz zur genauen Λη/eige am Durchflußmesser 8 benötigt wird. Nach- :^ dem die berechnete Menge der Komponente A über Ventil 10 das Mischgefäß 1 durchlauft, wird das Ventil 4 zum Zufluß der Komponente B geöffnet. Wenn die berechnete bzw. experimentell bestimmte Temperaturerhöhung erreicht ist, was am Thermometer 11 abzulesen ist. wird das Ventil 9 so einreguliert, daß der Zufluß der Komponente B und damit auch die Temperaturerhöhung konstant bleiben. Die Mischflüssigkeit der Komponenten A und B ist ansch'ießend aus der Auslaufleitung 4 entnehmbar. In der Vorrichtung nach F i g. 2 dient, wie schon erwähnt, der Wärmetauscher 12 zum automatischen Wärmeausgleich der in die Zulaufleitungen 2 und 3 eingegebenen Komponenten A und B. In diesem Beispiel wird die Komponente A durch Öffnung des Ventils 10 von Hand in die Zulaufleitung 3 und in 4η den Wärmetauscher 12 eingefüllt. Die zugeführte Menge ist beliebig groß; sie ist letztlich von der Größe des Mischgefäßes I und dem Mengenbedarf an Mischflüssigkeit abhängig. Danach wird das Ventil 9 ebenfalls von (land geöffnet und Komponente Ii — entsprechend der anzusteuernden Temperaturerhöhung — grob einregulien. .Am Gerät 15 ist der jeweilige von der gewünschten Endkonzentration der aus den Komponenten A und B bestehenden Menge an Mischflüssigkeit abhängige Wert der Soll-Differenziemperaiur einstellbar. Das Gerät 15 steuert die Öffnung des Membranventil!. 16 für den Einfüllvorgang der Komponente A. Wenn die Ist-Differenztemperatiir gemessen mittels der Temperaturfühler 13 und 14 mit der Soll-Diffi-renztemperatur übereinstimmt, regelt das Gerät 15 das Ventil 16, so daß der Zufluß der Komponente A konstant bleibt. Die Mischflüssigkeil tritt aus dem Auslauf 4 des Mischgefäßes 1 zum Verbraucher.

Es ist zweckmäßig, die Mischungsvorrichtung beispielsweise durch Titration zu eichen, so daß die Mischung mit der gelorderten Genauigkeit erfolgt. Die einmal für verschiedene Komponer. -npaure und Konzentrationen berechneten Werte sowie · ventuelle Korrekturlaktoren können zur Bedienungsvereinfachung in Tabellen erfaßt werden.

Die beschriebenen Vorrichtungen erlauben es. auf einfache Weise die Mischung zweier flüssiger Komponenten auf eine vorgegebene lindkonzentration im Hinblick auf charakteristische, durch Wärmeuiriung gekennzeichnete Eigenschaften der Mischflüssigkeit durchzuführen. Die Komponente A und R der Beschreibung sind beispielsweise konzentrierte Schwefelsäure und Wasser, jedoch ist die Vorrichtung gleich vorteilhaft für die Verdünnung von Laugen \erwendbar. Die Temperaturerhöhung bei der Flüssigkeitsmischling beruht auf dem Freiwerden der Verdünniingsenthalpic. Diese Temperaturerhöhung muß. um einen wirtschaftlichen und genauen Mischlingsablauf /.u gewährleisten, gerade noch ohne besonderen Ar'wand meßbar sein.

Die Vorrichtung wurde großtechnisch erprobt und gewährleistet geringe Kon/cntrationstolcranzen in der Endkonzentration der Mischflüssigkeit bei geringem Bau- und Bedienungsaiifwand.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Mischungskon-/entrationen definierter Endwerie aus zwei ilüssi- .s gen Komponenten von bekannter Anfangskon/en trillion, bei deren Vermischen Wärme frei wird, dadurch gekennzeichnet, daß die frei werdende Wärmemenge gemessen und das Meßergebnis zur Regelung der Menge einer der flüssigen Komponenten benutzt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I, gekennzeichnet durch ein mit einer Temperaturmeßeinrichtung (II) und einem Auslauf (4) versehenen Mischgefäß (I), in das eine mit einer Temperaturmeßcinrichtung (5) und einem Mengenregelventil (9) versehene erste ZulauHei· lung (2) und eine mit einer Temperaiunneßeinrichlung (β), einem Di .ickmesser (7). einem Durchfluß messer (8) sowie einem MengenregeKcniil (10) \er- ;o sehene zweite Zulaiil'leitung (3) einmünden.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ziilaufleitiingen (2.3) vor Einmündung in das Mischgefäß (1) in einem Wärmetauscher '12) /usammen- 2s geführt sind und durch eine muh Temperaturanstieg im Mischgefäß (1) gesteuerte Koiitroll- und Regeleinrichtung (15) zumindest ein Mengenregelventil (16) in einer der ZrJaufk'itungen (3) gesteuert ist.

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