DE3222209C2

DE3222209C2 - Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung einer Mischung aus zwei schwer mischbaren Komponenten, vorzugsweise aus Wasser und einer Polyacrylamid-Suspension

Info

Publication number: DE3222209C2
Application number: DE3222209A
Authority: DE
Inventors: Jürgen 7562 Gernsbach Raak
Original assignee: Allied Colloids Manufacturing GmbH
Current assignee: Allied Colloids Manufacturing GmbH
Priority date: 1982-06-12
Filing date: 1982-06-12
Publication date: 1984-06-07
Also published as: DE3222209A1; EP0096746A2; EP0096746A3; DE3376389D1; EP0096746B1; ATE33764T1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Mischungen und In-Line-Dosierungen schwer mischbarer Komponenten, wie z.B. Wasser und Polymere, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß in einer oder mehreren mit je einer Turbine ausgerüsteten Mischzelle/n, der/denen Mischgüter zugeführt werden, unter Vermeidung einer direkten Berührung dieser Mischgüter eine kontaktlose Zusammenführung über ein Gas-, insbesondere ein Luftpolster erfolgt, worauf die endgültige intensive Vermischung in je einem an die Mischzelle/n angeschlossenen Rohrmischer erfolgt.

Description

Die vorliegende Erfindung geht aus von einem Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung einer Mischung aus zwei schwer mischbaren Komponenten, vorzugsweise aus Wasser und einer Polyacrylamid-Suspension, bei dem die Komponenten über je eine Dosierstelle einer geschlossenen, mit einer Turbine versehenen Mischzelle zugeführt werden und dort vermischt werden. Die Erfindung gibt ferner eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens an.

Es sind bereits Misch- und Dosiergeräte zur Herstellung der genannten Mischungen bekanntgeworden, wo-

ίο bei jedoch ausschließlich die Zusammenführung der Mischgüter unmittelbar stattfindet Hierdurch werden, insbesondere in der Ruhestellung der Aggregate, die im allgemeinen diskontinuierlich arbeiten, die Mischgüter in ihrer Original- und noch nicht in veränderter physikalisc^er Form zusammengebracht, wobei nicht mehr auflösbare Verbindungen entstehen. So quellen zum Beispiel bei unmittelbarer Berührung von Polyacrylamid-Suspension und Wasser die Produkte bis zum Vielfachen ihres Volumens auf, was später zu erheblichen Störungen führt, die darin bestehen, daß das Aggregat durch Verstopfen der Dosier-Berührungs-Stelle z.eitweise unbrauchbar wird oder eine Verschlechterung der Lösungsqualität, beispielsweise durch Klumpenbildung, entsteht

Aus der DE-OS 22 02 635 ist eine derartige Vorrichtung, zusammen mit einem Verfahren, zur Herstellung von Dispersionen beschrieben, bei welcher die zwei Stoffe zur Herstellung der Dispersion einem Behälter zugeführt werden, wo sie unmittelbar miteinander vermischt und anschließend einem Rohrmischer zur Herstellung der Dispersion zugeführt werden. Mit einer derartigen Vorrichtung ist aber eine kontinuierliche Herstellung einer Mischung der oben genannten Komponenten nicht möglich, da an der Dosierstelle für die Zugabekomponente eine Verklumpung stattfinden kann, so daß die Zuleitung schließlich verstopfen würde. Außerdem kann auch die Klumpenbildung mit der vorbekannten Vorrichtung bei Verwendung der oben genannten Mischkomponenten nicht verhindert werden.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die oben genannten Nachteile bei der Herstellung von Mischungen nicht auftreten und welches einen kontinuierlichen Betriebsablauf, eine hohe Betriebssicherheit und einen übersichtlichen Betriebsablauf ermöglicht. Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß in der Mischzelle durch Zuführen von Gas über dem Mischgut ein Gaspolster zur Schaffung einer Mischgutoberfläche gebildet wird und daß die eine Komponente im Abstand von der Mischgutoberfläche zugegeben wird, wobei der Abstand durch die Gasmenge einstellbar ist.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist gewährleistet, daß an der Einspeisestelle der Zugabekomponente die Gefahr des Verstopfens nicht besteht, da die erste Komponente die Zugabestelle nicht erreichen kann, was durch ein in der abgeschlossenen Mischzelle erzeugtes Gaspolster bewirkt wird, das eine Mischgut- , oberfläche schafft, wodurch die Einspeisestelle von dem Mischgut getrennt wird.

Zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird im Anspruch 2 eine Vorrichtung angegeben, welche aus einer geschlossenen Mischzelle mit einer ersten Zuleitung in die Mischzelle für die kontinuierliehe Zufuhr der ersten Komponente, vorzugsweise Wasser, mit einer zweiten Zuleitung in die Mischzelle für die kontinuierliche Zufuhr der zweiten Komponente, vorzugsweise Polyacrylamid-Suspension, mit je einer Pum-

pe in den beiden Zuleitungen, mit einem Ausgang aus der Mischzelle für das Mischgut, mit einem Rohrmischer, der mit dem Ausgang verbunden ist, besteht und welche dadurch gekennzeichnet ist, daß ein injektor für Gas, vorzugsweise Luft, zur Erzeugung eines Gaspolsters über der Mischung in der Mischzelle in die erste Zuleitung mündet, daß in der Mischzeile eine Turbine angeordnet ist, die an die erste Zuleitung angeschlossen ist, die durch Druckdifferenz der ersten Komponente angetrieben ist und die im unteren Bereich der Mischzelle angeordnet ist, und daß die Zuleitung in die Mischzelle für die zweite Komponente im oberen Bereich der Mischzelie im Abstand von der Mischgutoberfläche mündet

Eine vorteilhafte Weiterbildung der genannten Vorrichtung gemäß der Erfindung ist im Anspruch 3 beschrieben.

Mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird der wesentliche Vorteil erreicht, daß in einem geschlossenen System infolge der Zusammenführung der Mischgüter über ein Gas- beziehungsweise Luftpolster die Mischgüte? sich niemals unmittelbar, sondern nur über den durch das Polster erzeugten Abstand berühr_Tn können, wodurch die bereits erwähnten erheblichen Störungen bekannter Anlagen ausgeschaltet werden.

Anhand der Zeichnungen sollen am Beispiel einer bevorzugten Ausführungsform das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung näher erläutert werden.

In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 ein Prinzipschema einer Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung.

F i g. 2 zeigt ein Anordnungsschema der Mischzellen und Meßgeräte der Vorrichtung gemäß F i g. 1.

Wie sich aus den Figuren ergibt, besteht die Vorrichtung gemäß der Erfindung im wesentlichen aus zwei Mischzellen 1 und 2, welche einzeln oder gemeinsam, je nach geforderter Durchsatzmenge, betrieben werden können. Die Mischzellen sind über je eine Leitung 3, 4 mit einem Dreiwegeventil 5 zur Richtungswahl verbunden und diene;, der Zuführung eines ersten, flüssigen Mischgutes, vorzugsweise Wasser.

Ferner sind die Mischzellen mit je einer weiteren Zuleitung 6,7 verbunden, die zur Zuführung eines zweiten Mischgutes, vorzugsweise einer Polyacrylamid-Suspension, dient, welche von einer nicht dargestellten Förderpumpe gefördert wird.

Der Ausgang der Mischzellen 1, 2 führt zu je einem Rohrmischer 8, 9, die mit den beiden Eingängen eines Dreiwegeventils 10 verbunden sind, dessen Ausgang über eine Leitung 11 und einen Durchflußmengenmesser 12 zur Ausgangsleitung 13 für die Lösung führt, die beispielsweise mit einem Magnetventil 14 oder einer Dosierpumpe 14' oder einer Reifestation 29 abgeschlossen ist.

Wie sich aus F i g. 2 ergibt, sind die beiden Mischzellen mit je einem Druckmesser 15, 16 versehen, und in der Ausgangsleitung 11 ist ein weiterer Ausgangsdruckmesser 17 angeordnet.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ermöglicht es, ein Gas, zum Beispiel Luft, dem ersten Mischgut zuzudosieren. Zu diesem Zweck ist ein Injektor 18 vorgesehen, dem über einen mit einem Durchflußwächter 19' versehenen Durchflußmengenmesser 19 und einen Eingangsdruckmesser 20 (Fig. 2) über eine Zuleitung 21 Wasser zugeführt wird. Gleichzeitig weist der Injektor 18 einen Einlaß 22 auf, dem über eine Zuleitung 23 ein Gas, beispielsweise Luft, zuj-:führt werden kann, wobei über ein Vakuummetcr 24 der LeisK-ngsgrad des Injektors ständig abgelesen beziehungsweise mittels Durchflußmengenmesser 28 eingestellt werden kann. Der Ausgang des Injektors steht ferner mit dem Eingang des Dreiwegeventils 25 in Verbindung, in dem die Mengen- und Richtungswahl eingestellt werden kann. Der Ausgang dieses Dreiwegeventils 25 steht mit dem Eingang des Dreiwegeventils 5 zur Richtungswahl in Verbindung. Ferner ist das Dreiwegeventil 25 an die Zuführungsleitung 21 für das Wasser direkt angeschlossen.

Zur Durchführung des Mischvorganges wird über die nicht dargestellte Förder- beziehungsweise Dosierpumpe das zweite Mischgut kontinuierlich den Mischaellen 1 und 2 mengenanteilig zum durchfließenden ersten Mischgut zugegeben. Die Bestimmung der jeweiligen Mischzelle kann durch Einstellen des Dreiwegeventils 5 beziehungsweise 10 erfolgen. Zusätzlich zum ersten Mischgut, beispielsweise Wasser, kann Gas, beispielsweise Luft, über den Injektor 18 zudosiert werden. Durch Einstellen des Ventils 25 kann die Anlage mit oder ohne Injektor programmiert wfden. Die Gas-Luft-Ziiführun^ kann auch benutzt v/erc^n um das Miveau in den Mischzellen zu regulieren, d. h. Vergrößerung des Luftpolsters mit dem Effekt, daß das Füllniveau abfällt und so beispielsweise eine günstigere Mischeffektivität zustande kommt.

In der Mischzelle 1 und/oder der Mischzelle 2 werden die jeweiligen Mischgüter über Distanz zugeführt. Die primäre Vermischung oder Dispergierung erfolgt durch Rotation in einer oder beider in den Mischzellen vorgesehenen Turbine/n 26, 27, welche durch Druckdifferenz des ersten Mischgutes, vorzugsweise Wasser, erzeugt wird. Nach Vordispergierung des ersten und zweiten Mischgutes in den Mischzellen wird mittels der statischen Rohrmischer 8, 9 die intensive Vermischung der Mischgüter vervollständigt und über das Dreiwegeventil 10 und die Ausgangsleitung 11 dem Lösungsausgang zugeführt. Mittels des Durchflußwächters 12' am Durchflußmengenmesser 12 wird die vorgegebene Durchflußmenge der Lösung ständig kontolliert. Mittels des Durchflußwächters 19' am Durchflußmengenmesser 19 -.vird die Durchflußmenge des ersten Mischgutes ebenfalls kontrolliert. Bei Abweichungen zum eingestellten Soll-Wert können entsprechende, nicht dargestellte Schaltungsvorgänge zum Beispiel Signalleuchten einschalten.

Schließlich ist noch zu erwähnen, daß die Durchflußmenge des Gases, insbesondere der Luft, über den Durchflußmengenmesser 28 eingestellt werden kann.

Die Antriebsmenge, d. h. der Wasserdurchlauf für den Injektor, kann primär über die Düsengröße im voraus bestimmt beziehungsweise festgelegt werden. Kleine Mengenänderungen sind zusätzlich am Ventil 25 einstellbar.

Zur Durchführung der einzelnen Vorgänge des Mischens können nicht dargestellte elektrische Schaltungsanordnungen vorgesehen sein.

Es ist ferner möglich, an der Ausgangsleitung 13 nach dem Magnetventil 14 oder alternativ hierzu eine Dosierpumpe 14' vorzusehei..

Schließlich kann auch in der Ausgangsleitung 13 eine Reifestation 29 vorgesehen sein. Diese Reifestation ist bei einigen Mischgütern erforderlich, um die volle Wirksamkeit der Lösungen zu erzielen. Dabei erfolgt im Prinzip ein Zwangsumlauf der Lösung, um Reifezeit zu gewinnen. Bei den bishe. bekannten Anlagen waren u. a. rehr große, voluminöse Reifebehälter erforderlich, weshalb ein offenes System mit zusätzlichen, ebenfalls eroß

dimensionierten Dosierpumpen und so weiter hingenommen werden mußte.

Zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung können zur Einhaltung der Lösungskonzentrationen oder Mengenanteile der einzelnen Mischgüter 5 Durchflußwächter 12', 19' mit beispielsweise elektromagnetischer Funktion an den Durchflußmengenmessern
12, 19 installiert werden. Bei Abweichungen vom Soll-Wert werden elektrische Impulse erzeugt, die in nicht ;■;, dargestellten Schaltungsanordnungen elektrische to i:\ Schaltvorgänge herbeiführen, zum Beispiel eine Warn- ψ anlage einschalten. i|

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung einer Mischung aus zwei schwer mischbaren Komponenten, vorzugsweise aus Wasser und einer PoIyacrylamid-Suspension, bei dem die Komponenten über je eine Dosierstelle einer geschlossenen, mit einer Turbine versehenen Mischzelle zugeführt werden und dort vermischt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mischzelle durch Zuführen von Gas über dem Mischgut ein Gaspolster zur Schaffung einer Mischgutoberfläche gebildet wird und daß die eine Komponente im Abstand von der Mischgutoberfläche zugegeben wird, wobei der Abstand durch die Gasmenge einstellbar ist.

2. Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung einer Mischung aus zwei schwer mischbaren Komponenten nach Anpruch 1, vorzugsweise aus Wasser und einer Poljacrylamid-Suspension, mit einer geschlossenen Mischzelle, mit einer ersten Zuleitung in die Mischzelle für die kontinuierliche Zufuhr der ersten Komponente, vorzugsweise Wasser, mit einer zweiten Zuleitung in die Mischzelle für die kontinuierliche Zufuhr der zweiten Komponente, vorzugsweise eine Polyacrylamid-Suspension, mit je einer Pumpe in den beiden Zuleitungen, mit einem Ausgang aus der Mischzelle für das Mischgut, und mit einem Rohrmischer, der mit dem Ausgang verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Injektor für Gas, vorzugsweise Luft, zur Erzeugung eines Gaspolsters über der Mischung in der Mischzelle in die erste Zuleitung mündet, «iaß in c~t Mischzelle eine Turbine angeordnet ist, dit an die erste Zuleitung angeschlossen ist, die durch Druck. Jifferenz der ersten Komponente angetrieben ist und die im unteren Bereich der Mischzelle angeordnet ist, und daß die Zuleitung in die Mischzelle für die zweite Komponente im oberen Bereich der Mischzelle im Abstand von der Mischgutoberfläche mündet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von zwei Mischzellen (1, 2) die Leitungen (3, 4) für die Zuführung des flüssigen Mischgutes, vorzugsweise Wasser, und des Gases, vorzugsweise Luft, mit den beiden Ausgängen eines Dreiwegeventils (5) verbunden sind, dessen Eingang mit dem Ausgang eines weiteren Dreiwegeventils (25) zur Mengen- und Richtungswahl des flüssigen Mischguts verbunden ist, dessen erster Eingang mit dem Injektor (18) zur Dosierung des Gases, vorzugsweise Luft, verbunden ist, wobei die Luft durch einen Durchflußmengenmesser (28) über eine Leitung (23) mit dem Injektor (18) in Verbindung steht, und dessen zweiter Eingang zur Dosierung des ersten Mischguts mit einem Durchflußmengenmesser (19) über eine Leitung (21) verbunden ist und in der Ausgangsleitung (11) des mit den Rohrmischern (8,9) in Verbindung stehenden Dreiwegeventils (10) ein Durchflußmengenmesser (12) angeordnet ist, wobei an den Durchflußmengenmessern (12, 19) Durchflußwächter(12', 19') installiert sind.