DE4132066A1

DE4132066A1 - Mischvorrichtung fuer trockene polymere und elektrolyte

Info

Publication number: DE4132066A1
Application number: DE4132066A
Authority: DE
Inventors: Dennis G Pardikes
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-09-27
Filing date: 1991-09-26
Publication date: 1992-04-02
Also published as: ITMI912579A1; GB2248192A; FR2668950A1; US5407975A; FR2668950B1; GB9120554D0; GB2248192B; IT1254059B; ITMI912579A0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Mischen, Verdünnen, Lösen und Aktivieren von trockenen, wasserlöslichen Polymeren in Wasser oder einem anderen Elektrolyten und insbesondere auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Dispergieren, Konditionieren und Umwandeln trockener Formen von wasserlöslichen Polymeren in strukturierte, wäßrige Polymerlösungen.

Der Ausdruck "Aktivierung" wird in weitem Sinn dazu verwendet, eine chemische Umwandlung von Polymeren in eine nutzbare Form zu beschreiben. In letzter Zeit tendiert die Terminologie dahin, sich darauf zu konzentrieren, zu welchem Anteil die Aktivierung stattgefunden hat, wobei gelegentlich argumentiert wird, daß eine 100%ige Aktivierung gegeben sein muß, bevor dieser Ausdruck verwendet werden darf. Da nichts jemals perfekt ist, wird deutlich, daß - wird diese Denkweise auf die Spitze getrieben - nur sehr wenig Polymer jemals zu 100% aktiviert gemacht werden würde. In seiner Anwendung in dieser Anmeldung wird keine solche differenzierte Unterscheidung gemacht. Der Ausdruck "aktiviert" in seinen vielfältigen Formen soll hierbei den Beginn des Prozesses und alles, was danach geschieht, umfassen. Vielleicht wäre der Ausdruck "Umwandlung" besser geeignet, da er ungeachtet der Vollständigkeit des Aktivierungsprozesses zutrifft.

Flüssige oder emulgierte Polymere sind ionisierte organische Moleküle, die in Wasser oder anderen elektrolytischen Flüssigkeiten lösbar sind. Alle diese Flüssigkeiten werden im nachfolgenden der Einfachheit halber als "Wasser" bezeichnet.

Alle Polymere entstehen zwar als Flüssigkeit, sie können jedoch einem thermischen Prozeß unterworfen und in ein trockenes Produkt übergeführt werden, welches anschließend zu Granulatteilchen zerkleinert wird. Diese Granulatteilchen werden im nachfolgenden als "Trockenpolymerpartikel" bezeichnet.

Die Verwendung verschiedener synthetischer und natürlich vorkommender wasserlöslicher Polymere unter Einsatz einer Wasserbehandlung ist bestens bekannt. Wäßrige Lösungen, die gelöste synthetische, organische Polyelektrolyte (d. h. wasserlösliche Polymere) enthalten, sind zum Koagulieren, Ausflocken, Abtrennen, Zurückhalten und Eindicken dort angewendet worden, wo elektrostatisch geladene Partikel in Wasser in Suspension vorliegen. Viele nützliche Polymermischungen und -typen sind entwickelt worden, die durch einzigartige chemische und physikalische Eigenschaften charakterisiert sind.

Von den vielen kommerziell verfügbaren wasserlöslichen Polymeren entstammen einige der gebräuchlichsten Mischungen oder Typen der Polyelektrolytfamilie der Vinyl-, Acryl-Polymere bzw. der Polymere mit heterogenen Ketten. Die Polyacrylamide und ihre Vinyl-Additiv-Derivate umfassen die wasserlöslichen Acrylamid-Acrylsäuren, Acrylamid-Acrylsalze oder Acrylate, Maleinanhydride, Acrylsäurenitrile, Styrene und andere nützliche Vinyl-Additiv-Polymere. Diese wasserlöslichen, synthetischen, organischen Polymere sind detailliert in den US-PS 34 18 237, 32 59 570 und 31 71 805 beschrieben und alle in trockener Form erhältlich.

Polymere vom Polyacrylamidtyp sind auch in Lösung oder in Wasser-in-Öl-Emulsion verfügbar. Letztere sind z. B. detailliert in den US-PS 32 84 393, 36 24 019, 38 26 771, 37 34 873 usw. beschrieben. Die nachfolgende Freisetzung des wasserlöslichen Polymers aus der Wasser-in-Öl-Emulsion durch Inversion ist in den US-PS 38 07 701, 38 52 234, 40 57 223, 42 17 145, 45 22 502, 47 47 691 und vielen anderen beschrieben.

Von den drei Formen von kommerziell verfügbaren Polymeren (d. h. gelöst, emulgiert und trocken) ist die trockene Polymerform die am meisten konzentrierte, kosteneffektivste und die am schwierigsten in ein verwendbares Produkt auf der Basis einer wäßrigen Lösung lösbare Form. Es ist extrem wirtschaftlich, Polymere in einer trockenen Form zu transportieren.

Darüber hinaus ist ein trockenes Polymer ein im wesentlichen zu 100% nutzbares Produkt. Das bedeutet, daß jedes Pfund eines trockenen Polymers wirklich ein Quantum von einem Pfund Polymer enthält, im Gegensatz zu einem flüssigen System, in dem die Flüssigkeit irgendwo im Bereich zwischen 30 und 50% des nutzbaren Polymers vorhanden ist, da das Polymer in ein bestimmtes Volumen von Öl eingemischt ist.

Das trockene Polymer wird ein Produkt, das sehr wirtschaftlich zu verarbeiten und ganz allgemein breiten Anwendungsmöglichkeiten zugänglich ist. Zur Herstellung des trockenen Polymers wird das Wasser aus der ursprünglichen Polymerlösung zum größten Teil ausgetrieben, bis das Polymer beispielsweise bis zu etwa 98% trocken ist. Folglich verbleibt ein Feuchtegehalt von 2 oder 3% in dem trockenen Polymerprodukt zurück. Bisher jedoch ist der Kostenaufwand zum Rückführen des trockenen Polymeres in eine gelöste Form fast dreimal höher gewesen als der Kostenaufwand zum Behandeln des flüssigen Polymers. Die Probleme beim Behandeln von trockenem Polymer lagen im vollständigen Benetzen des Polymers, wenn trockenes Polymer in seine gelöste Form zurückverwandelt wird. Da es vollständig trocken ist, muß das Polymer, auch nachdem die Partikeloberfläche feucht ist, vollständig mit Wasser reagieren, um eingesetzt werden zu können. Bisher mußte das Polymer etwa 30 Minuten bis 1 Stunde gemischt werden und reifen, um in Lösung zu gehen. Typischerweise waren Polymerprodukte, die aus einer Umwandlung eines trockenen Polymeres in eine Lösung entstammen, auf etwa 1 Gewichts-% in der Primärlösungskonzentration begrenzt. Einige trockene Prozesse haben Lösungskonzentrationen in der Höhe von 2 oder 3% erbracht.

Eine Vielzahl von Verfahren und Vorrichtungen wurde entwickelt, um trockenes Polymer in verwendbare, gelöste, klumpenfreie Lösungen von Polymer in Wasser überzuführen, wie dies detailliert in den US-PS 36 07 105, 45 29 794 und 46 88 945 beschrieben ist. Insbesondere ist der nächstkommende Stand der Technik im US-PS 45 29 794 (Sortwell et al.) gezeigt. Diese Patentschrift weist auf viele der Probleme hin, die auftauchen, wenn ein trockenes Polymer vor seiner Aktivierung in einer Flüssigkeit aufgelöst wird. Der in der Sortwell-Patentschrift gezeigte Typ von Mechanismus ist sehr kostenaufwendig und schwierig instandzuhalten. Unter anderem soll mit diesem Mechanismus die Größe der Polymerpartikel reduziert werden, indem ein Flügelrad mit extrem hohen Umdrehungsgeschwindigkeiten betrieben wird, die in dem Patent mit 13 000/min angegeben sind. Die Anwendung einer Einheit zur Partikelreduktion reduziert die Granulatpartikel in ihrer Größe fast zu einem Pulver, das fast augenblicklich gleichmäßig verteilt wird, wenn es mit Wasser vermischt wird. Die Partikelreduktion beeinflußt das Molekulargewicht des Polymers. Man nimmt an, daß die extrem hohen Schereinflüsse zu einer Zersetzung führen, die durch die theoretisch auf das Wasser übergehende Verlustwärme hervorgerufen wird.

Die vorstehend beschriebenen Misch- und Aufbereitungsverfahren und -systeme haben eine Vielzahl von Nachteilen einschließlich einer ungenügenden Befeuchtung und Dispersion der trocken Polymerpartikel. Oftmals geschieht ein Zusammenkleben und Agglomerieren der Partikel zu Klumpen oder Brocken, die nach ihrer Bildung extrem schwierig zu zerkleinern, aufzulösen oder zu zerstören sind. Die Probleme, die beim Handhaben von hohen Feststoffanteilen auftreten, liegen nicht immer darin, die Partikel benetzt zu bekommen. Nachdem die Partikel benutzt worden sind und beginnen zu hydratisieren, geht das Polymer oft sofort in einen nicht mehr verwendbaren Zustand über. Zusätzlich werden bei einigen Verfahren Hochdruckapparate zur Partikelgrößenreduktion oder Mischer, die hohe Scherkräfte ausüben, verwendet, die dazu neigen, Polymerpartikel zu zerkleinern, indem diese exzessiv hohen Scherkräfte und einer thermischen Zersetzung ausgesetzt werden.

Wenn keine Reduzierung der Partikelgröße vorgenommen wird, bestehen zwei Vorteile: Erstens wird das Polymer nicht geschert oder dessen Molekulargewicht reduziert, und zweitens wird es nicht thermisch zersetzt. Hitze baut sich auf, da enge Toleranzen vorhanden sind und die Partikel die Rührblätter treffen, brechen und Hitze freisetzen. Wenn sich genügend Hitze in einer Dispersionseinheit aufgebaut hat, um die Partikelgröße zu reduzieren, brechen die Partikel in einzelne benetzte Gele auf. Wenn die Partikel nicht einzeln benetzt werden, bilden sich große "Fisch-Augen". Diese "Fisch-Augen" bestehen aus vollständig benetzten Polymerpartikeln, die zusammengeklebt sind und zwar vollständig an ihrer Außenseite benetzt werden, jedoch in ihrem Inneren immer noch aus trockenem Pulver bestehen.

Andere Methoden nach dem Stande der Technik sind angewendet worden, wie beispielsweise ein chargenweises Mischen und Verdünnen von trockenem Polymer mit Wasser, um eine wäßrige Polymerlösung herzustellen. Diese chargenweisen Methoden und Vorrichtungen benötigen eine lange Mischzeit in großen Mischtanks und großen Lagertanks, um wesentliche Volumen von verdünnten wasserlöslichen Polymeren aufzubewahren. Es ist anzunehmen, daß keine der in Bezug genommenen bekannten Verfahren und Vorrichtungen erfolgreich darin war, hohe Feststoffkonzentrationen von hochmolekularen Polymeren des Polyacrylamidtyps in Form einer strukturierten wäßrigen Lösung aus einem kommerziell verfügbaren, trockenen, wasserlöslichen Polymer zu vernünftigen Kosten zu produzieren.

Entsprechend besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, neue und verbesserte Vorrichtungen und Verfahren zum Aufbereiten von trockenen, wasserlöslichen Polymeren unter Bildung einer strukturierten, wäßrigen Polymerlösung zu schaffen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zu schaffen, mittels der das Aufbereiten eines trockenen, wasserlöslichen Polymers unter Bildung einer strukturierten, wäßrigen Polymerlösung durchführbar ist.

Einem Aspekt der Erfindung folgend werden diese und andere Aufgaben durch ein Verfahren zum kontinuierlichen Mischen eines trockenen Polymers mit Wasser erfüllt. Die Mischung fällt in das Auge eines Laufrades einer Zentrifugalmischpumpe einer Zentrifugaldispersionseinheit, die mit einer Umdrehungszahl von etwa 3000 bis 6000/min betrieben wird. Das benetzte, trockene Polymer fließt nach unten in die Dispersionseinheit mit einer ziemlichen niedrigen Rate, etwa beispielsweise mit 5 bis 6 Gallonen pro Minute (5 bis 6 gpm 19 bis 23 l/min). Die Pumpe ist Teil eines Ausgabemechanismus mit variabler Geschwindigkeit, der mit einer Umdrehungszahl zwischen 900/min und 9000/min läuft. Der Vorteil ist eine augenblickliche Dispersion der trockenen Partikel, die nach unten fallen und mit Wasser in einem Ausmaß gemischt werden, daß das Material in eine Art von Pseudogelzustand übergeht.

Das Wasser, das in die Zentrifugaldispersionseinheit eingebracht wird, erzeugt eine Lösung, die hydraulisch unter der Kraft der Zentrifugalmischpumpe und der sauggetriebenen Wassereinspeisung in einen Mischkessel übergeführt wird, wo ein großes Volumen von Luft unter niedrigem Druck in die Dispersion eingemischt wird. Polymerhydration und Reifung erfolgen im Mischkessel. Da die Erfindung keine Partikelgrößenreduktion erzeugt, kann vorzugsweise innerhalb des Mischkessels eine zusätzliche Reifezeit erforderlich werden.

Nach dem Reifen im Mischkessel erfolgt ein pneumatisches Überführen des Materials aus dem Mischkessel in ein Lager oder jegliche geeignete Maschine zum Aktivieren des Polymers, wie es erforderlich ist. Eine solche Aktivierungsmaschine ist in der US-Patentanmeldung mit der Serial No. 07/352,689, eingerichtet am 10. Mai 1989, und der US-Patentanmeldung mit der Serial No. 07/540,910, eingerichtet am 20. Juni 1990, jeweils betitelt mit "System for Mixing and Activating Polymers", gezeigt.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beiliegenden Figuren gezeigt. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische bildliche Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 eine Seitenansicht, die schematisch die grundsätzlichen Elemente der Vorrichtung gemäß Fig. 1 zeigt,

Fig. 3 eine Draufsicht, die schematisch einen Trichter zeigt, der dazu verwendet wird, trockenes Polymer einer Ausgabevorrichtung zuzuführen,

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Geraden 4-4 gemäß Fig. 3,

Fig. 5 ein Flußdiagramm, das zeigt, wie die Vorrichtung gemäß den Fig. 1 und 2 arbeitet und

Fig. 6 die Darstellung einer Laborpilotanlage, die dazu verwendet wurde, Tests unter Anwendung der erfindungsgemäßen Prinzipien durchzuführen.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Trockenpolymerbearbeitungsanlage 20 die an einem einzelnen Rahmen befestigt ist. Die Hauptkomponenten dieser Anlage sind eine Steuertafel 22, eine Flüssigkeitshandhabungssektion 24, ein Trockenpolymerbehandlungssystem 26, ein Vorrat für trockenes Polymer in Form eines Silos 30, ein Sensor 31, ein Auslaß 32 für trockenes Polymer, ein Mischbehälter in Form eines Trichters 34 und ein Hochgeschwindigkeitsdispergierer 36. Die volumetrische Einspeiseeinrichtung 30 ist ein kommerzielles Standardprodukt. Während die Zeichnungen den Auslaß 32 für das trockene Polymer offen direkt oberhalb des Trichters 34 zeigen, kann jede geeignete Abdeckung 35 vorgesehen sein, um zu verhindern, daß die trockenen Polymere, wie sie durch die Pfeile 56 in den Fig. 3 und 4 repräsentiert werden, außerhalb des Eintrittbereiches zum Trichter 34 verteilt werden.

Um zu gewährleisten, daß eingespeistes Trockenpolymer zu dem Dispergierer 36 fließt, ist ein berührungslos arbeitender Sensor 31 neben dem volumetrischen Speiseauslaß 40 angeordnet, um eine Zugabe des Trockenpolymers zur entsprechenden Zeit zu überwachen. Der Sensor 31 (Fig. 2) kann ein photoelektronischer Kontrollsensor oder ein kapazitiver Näherungssensor oder dergleichen sein. Die bevorzugte Ausführungsform ist ein Infrarot-Photo-Sender/-Empfänger mit einem gegabelten, faseroptischen Abtaster (Kabel), der für eine zurückreflektierende Betriebsweise ausgelegt ist.

Einfacher ausgedrückt, kann ein Lichtstrahl durch den zu überwachenden Bereich (der unmittelbar unterhalb des volumetrischen Speiseauslasses angeordnet ist) zu einem geeigneten Reflektor gesendet und entlang eines parallelen Weges zu dem Detektor zurückgeführt werden, womit sowohl der Lichtsender, als auch der Empfänger auf der gleichen Seite des zu überwachenden Bereiches angeordnet werden können. Der Strahl wird durch den herausfließenden Strom des Trockenpolymers, der zwischen dem Reflektor und dem Sender/Empfänger hindurchgeht, unterbrochen. Durch eine Überwachung der Strahleigenschaften kann bestimmt werden, ob Polymer entlang des Sensors in den Dispergierer 36 zu einer entsprechenden Zeit fließt.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, umfaßt die Steuertafel 22 einen Mikroprozessor 40 und einen Wechselspannungsfrequenzwandler 38, der lediglich eine geeignete Spannungsquelle für einige der in der Anlage verwendeten Ausrüstungsteile bildet. In erster Linie wandelt er die kommerzielle 60 Hertzspannung in eine Frequenz um, die eine gewünschte Pumpengeschwindigkeit erzeugt. Die Steuertafel 22 liefert die Leistung, die vom Mikroprozessor und den zugeordneten Ausrüstungsteilen benötigt wird. Der Mikroprozessor 40 steuert die gesamte Ausrüstung, die in der Anlage vorhanden ist, in dem er die Relais, die Ventile, die Zeitkreise und dergleichen so steuert, wie es während der Polymerbehandlung erforderlich ist.

Die Flüssigkeitshandhabungsvorrichtung 24 kann die gleiche sein, wie die in der oben bezeichneten US-Patentanmeldung mit der Serial No. 07/540,910 gezeigte. Diese Sektion 24 nimmt die Lösung des mit Wasser vermischten trockenen Polymers auf, die von der Sektion 26 ausgegeben wird. Sobald das trockene Polymer so in eine Lösung gemischt ist, ist es im wesentlichen mit den meisten der flüssigen Polymere vergleichbar, die in mein früheres oder jedes andere geeignete Aktivierungssystem eingeführt werden können.

Die Trockenbehandlungssektion 26 umfaßt eine Dispergiervorrichtung, die eine Zentrifugalmischpumpe 42 mit variabler Geschwindigkeit aufweist, die in der Lage ist, in einem Bereich von etwa 900 bis 9000/min und vorzugsweise bei den bevorzugten Geschwindigkeiten von etwa 3000 bis 6500/min betrieben zu werden. Für einige Polymere kann ein Betreiben bei 6000 bis 9000/min den Feststoffdurchsatz erhöhen, um eine Dispersionsform zu bekommen, die grundsätzlich besser ist als der Durchsatz einer Standardzentrifugalpumpe. Die erfindungsgemäße Anlage hat die Fähigkeiten, Polymerlösungen zu schaffen, die beispielsweise bis zu 4-6% hochgehen. Für die meisten Polymere ist es nicht wünschenswert, deutlich über diese Geschwindigkeit hinauszugehen, da dadurch eine Tendenz zum Mahlen und Reduzieren der Polymerpartikelgröße und zur Erzeugung von Hitze auftritt, die ein Zersetzen des Polymers hervorruft.

Die Konstruktion des Mischbehälters oder der Trichterzuführvorrichtung 34 ist am besten in den Fig. 3 und 4 gezeigt. Grundsätzlich ist ein Trichter mit einer einwärts gerichteten oberen Lippe 44 vorgesehen. Wasser wird durch eine im wesentlichen L-förmige Röhre 46 zugeführt, die ein Auslaßende 48 aufweist, das das Wasser in Umfangsrichtung in eine Äquatorwulst zwischen dem Trichter 34 und der oberen Lippe 44 abgibt. Das Wasser wirbelt an der inneren Trichterwand herum und fällt unter dem Einfluß der Schwerkraft durch die Trichteröffnung 50 in das Pumpenlaufrad. Die Trichteröffnung 50 öffnet sich direkt in das Auge oder den Strudel 52 einer Zentrifugalpumpe 42.

Ein Typ von Trockenpolymerpartikeln fließt unter dem Einfluß der Schwerkraft von dem Silo 30 (Fig. 2) durch eine Auslaßöffnung 32 in einen Bereich, wo es sich mit dem herumwirbelnden Wasser, das aus der Auslaßöffnung 48 austritt, vermischt, wie dies in den Fig. 3 und 4 durch den Pfeil 56 angedeutet ist. Das trockene Polymer fällt in eine Lage von sich schnell bewegendem Wasser, das die innere Oberfläche des Trichters 36 befeuchtet, wodurch verhindert wird, daß sich das trockene Polymer an irgendeinem Punkt der Trichterwandung ansammelt. Da das Wasser in das Auge 52 der Zentrifugalpumpe 42 wirbelt, erhält es eine große Menge von Energie, die von den Wirbelmischflügeln übertragen wird. Diese Energie mischt das Wasser und das Polymer gleichmäßig, wobei die Mischung durch die Auslaßöffnung 54 der Pumpe 42 austritt. An diesem Punkt gleicht die Wasser-Polymer-Mischung näherungsweise einer flüssigen Form des Polymers. Deshalb kann die Mischung in jedem geeigneten System weiterbehandelt werden, wie beispielsweise in dem System gemäß der früheren US-Patentanmeldung mit der Serial No. 07/540,910, wie es hier als Block 24 in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist.

Viele Trockenpolymere ziehen keinen Nutzen daraus, vor dem mechanischen Dispergieren befeuchtet zu werden. Diese Typen von Polymeren reagieren auf das Befeuchten oft mit der Bildung von "Fisch-Augen" oder agglomerierten Partikeln, die sehr schwer aufzubrechen sind, nachdem sie sich einmal gebildet haben.

In diesen Fällen gibt die Erfindung das Trockenpolymer direkt in das Zentrum des Hochgeschwindigkeitsdispergiererauges 52 der Zentrifugalmischpumpe 42 ein, ohne vorher einen Kontakt mit dem Wasser (Pfeil 56) hergestellt zu haben, das die Seite der Trichterwandung hinunterspült. Wenn es einmal in den Dispergierer 36 gelangt ist, werden die trockenen Feststoffpartikel augenblicklich befeuchtet, während sie gleichzeitig durch die Dispersionskammer beschleunigt werden.

Um dies zu erreichen, ist das Dispergiererauge 52 der Pumpe 42 nicht vollständig mit Wasser gefüllt. Der zentrale Abschnitt des rotierenden Laufradelementes bleibt sichtbar. Dies bedeutet, daß das Wasser, das in das Dispergiererauge 52 von der Trichterwandung herkommend eintritt, das Laufrad nicht vollständig bedeckt, was auf eine entsprechende Kombination eines gesteuerten Wasserflusses in den Trichter und die auf das Wasser durch den Dispergierer ausgeübte Zentrifugalkraft erreicht wird. Unter diesen Betriebsbedingungen wird das Dispergiererlaufrad nicht hydraulisch blockiert. Als Konsequenz davon hat das Trockenpolymer einen direkten Weg zu dem Laufrad, was auf die große Summe von eingeführter Luft innerhalb der Dispergiererkammer 36 zurückzuführen ist.

Der Laufraddispergierer 36 hat gewisse Eigenschaften, die entsprechend der Erfindung wichtig ist. Eine erste Eigenschaft ist die axiale Breite, die definiert ist als Breite der Rührblätter entlang der Laufradaxialrichtung. Falls diese Breite zu klein ist, kann das Laufrad überladen werden, was seine Fähigkeit stark beeinträchtigt, die trockenen Partikel aus dem Laufradbereich wegzuführen. In einigen Fällen kann eine Verstopfung erfolgen.

Eng verknüpft mit der Axialbreite ist der Durchmesser des Laufradauges und des Einlasses. Falls der Einlaßdurchmesser zu klein ist, kann eine Überbrückung (d. h. die Bildung eines Stopfens von trockenen Partikeln über den Einlaß) durch das Trockenpolymer an der Einlaßgrenzfläche erfolgen, was die Rate begrenzt, mit der Trockenpolymer in den Dispergierer eingefüllt werden kann. Zusätzlich macht es ein geringer Augendurchmesser schwierig, einen freien Weg in das Laufrad aufrechtzuerhalten, ohne vorher das Polymer wesentlich zu befeuchten.

Deshalb kann eine Beziehung zwischen dem Durchmesser des Laufradeinlasses und dessen Axialbreite entsprechend dem Quotienten der folgenden Gleichung definiert werden:

Einlaßdurchmesser/Axialbreite = I_Φ/AW

wobei I_Φ/AW nicht kleiner als 2,0 bis 2,5 und nicht größer als 7,0 sein sollte.

Weiterhin ist der Gesamtdurchmesser des Laufrades zu betrachten. Wenn sich der Durchmesser des Laufrades erhöht, erhöht sich seine Blattspitzengeschwindigkeit proportional dazu. Wenn sich beispielsweise der Durchmesser des Laufrades verdoppelt, so verdoppelt sich ebenfalls die Blattspitzengeschwindigkeit. Wenn die Blattspitzengeschwindigkeit verdoppelt wird, wird die Energie, die auf die Trockenpolymer/Wasser-Mischung übertragen wird, im wesentlichen vervierfacht.

So kann man schätzen, das beispielsweise eine Verdoppelung der Rotationsgeschwindigkeit des Laufrades unter hydraulischen Sperrbedingungen die Anforderungen an die PS-Zahl um einen Faktor in der Größenordnung von 8 erhöht.

Ein beabsichtigter Zweck des Zentrifugaldispergierers ist es jedoch, druckluftgebunden zu bleiben, so daß die Laufradbelastung keine exzessiven Anforderungen an die PS-Leistung stellt. Dennoch hat der Gesamtdurchmesser des Laufrades einen Einfluß an die PS-Leistungsstärke, wenn die Axialbreite groß genug ist. Deshalb kann die Beziehung zwischen dem Gesamtdurchmesser des Laufrades und dessen Axialbreite wie folgt definiert werden:

Der Quotient der Gleichung

Gesamtdurchmesser/Axialbreite = 0_Φ/AW

sollte nicht kleiner als 1,0 bis 1,3 und nicht größer als 35,0 sein. Ein bevorzugtes Laufrad kann konventionell konstruiert sein, wobei 4 bis 7 Rührblätter verwendet werden. Einige Laufräder können eine Zahl von ungefähr 16 Rührblättern oder sogar nur 2 Rührblätter aufweisen. Das Laufrad kann entweder eine offene oder eine geschlossene Konstruktion sein. Im Gegensatz zu Rotoren von Partikelmühlen, bei denen ungefähr 200 Rührblätter (mit sehr engen Abstandsspalten beispielsweise im Bereich von 0,0048 Zoll zwischen dem Rotor und dem Stator) zum Einsatz kommen, ist der Abstandsspalt zwischen dem Dispergiererlaufrad und der Gehäusewandung etwa 0,25 Zoll oder größer. Diese größeren Abstandsspalten verstopfen normalerweise nicht mit der Polymer/Wasser-Mischung, was sie zuverlässiger macht als die Geräte mit den engeren Abstandsspalten.

Das Flußdiagramm gemäß Fig. 5 zeigt, wie die Anlage gemäß den Fig. 1 bis 4 arbeitet.

Speisewasser wird der Anlage über einen Einlaß 60 zugeführt, wobei ein Sensor 62 einen Alarm 64 ertönen läßt, wenn zu wenig Speisewasser zugeführt wird. Ein Drosselventil 66 ist so eingestellt, daß eine gewisse Menge von Wasser der Anlage zugeführt werden kann. Ein Sensor 68 zur Überwachung einer Mindestdurchflußmenge gibt einen Alarm, falls der Wasserdurchfluß an diesem Punkt unter ein kritisches Niveau fallen sollte.

Ein geeignetes Ventilsystem 70 teilt den Wasserdurchfluß in eine primäre und eine sekundäre Verdünnungsströmung, wobei die primäre Verdünnungsströmung durch einen Druckregler 72 und in den Trichter 34 über eine Röhre 46 (Fig. 4) fließt. Der Druckregler 72 hält eine gleichmäßige Einspeisung von Wasser unter einem spezifischen Druck unabhängig von irgendwelchen Strömungsabschwächungen und Strömungsspitzen aufrecht, die strömungsaufwärts vor diesem Punkt aufgetreten sein könnten. Ein geeigneter Sensor 74 detektiert jegliche Zustände, in denen zu wenig primäres Verdünnungswasser vorhanden ist, und läßt den Alarm 64 zur Anzeige eines zu niedrigen Wasserstandes ertönen, falls dies der Fall ist.

Eine Überlaufleitung 82 ist höher im Trichter 34 angeordnet als der Speiseauslaß 48 für das Primärverdünnungswasser. Falls der Trichter 34 verstopft werden sollte, während die Anlage Wasser einspeist, fließt das überschüssige Wasser anstatt überzufließen durch die Überlaufleitung 82 und wird durch einen Abzugmechanismus 78 als Sicherheitsfaktor aufgefangen. Der Abzug ist ein Venturirohr, das ein Vakuum erzeugt, das jeglichen Überlauf in der Leitung 82 in den Abzug absaugt, um den Überlauf in die wegführende hydraulische Übertragungsleitung 80 einzuspeisen.

Zusätzliches Sekundärverdünnungswasser wird über den Abzug 78 und den Auslaßzweig 80 als Dispersionswasser zugeführt. Der Gesamtausstoß für eine 5-gpm-(19-l/min-)Anlage z. B. könnte durch das Sekundärverdünnungswasser, das in einer Menge von 125 gpm (474 l/min) zugeführt wird, so gesteigert werden, daß der Gesamtausstoß der Maschine bei 130 gpm (493 l/min) Polymer und Wasser liegen könnte. Hinsichtlich weiterer Informationen über die Primär-Sekundär-Verdünnung wird auf die US-Patentanmeldung mit der Serial No. 07/540,910, eingereicht am 20. Mai 1990, verwiesen.

Wenn die Absaugvorrichtung (Venturi) 134 nicht als Überlauf wirkt, zieht diese kontinuierlich Luft. Die durch die Venturiwirkung eingesaugte Luft wird der Luft zugefügt, die bereits in die Polymer/Wasser-Mischung eingebracht wurde, wenn diese den Dispergierer 36 verläßt, um so weiterhin die spezielle Luft/Polymer-Grenzflächenbeziehung zu verbessern. Unter gewissen Umständen kann eine separate Luftquelle zu dem Dispergiermechanismus 36 zugefügt werden, um diesen Effekt zu erhöhen oder eine konstante Menge von Luft in die Polymer/Wasser-Mischung zuzugeben.

Die Sekundärströmung 76 trifft und vermischt sich mit dem Ausstoß der Auslaßöffnung 54 der Zentrifugalpumpe 42. Dies bedeutet, daß das Trockenpolymermischsystem 34, 36 eine Lösung mit einem sehr viel höheren Prozentsatz an Polymer (d. h. weniger Wasser bezogen auf die Menge von Polymer in der Lösung) erzeugen und daß diese Mischung dann mit Wasser aus der Sekundärverdünnungsströmung verdünnt werden kann, um einen größeren Ausstoß bei der hydraulischen Übertragungsleitung 80 zu schaffen. Im Ergebnis kann eine sehr viel kleinere Trockenpolymerbehandlungsanlage 26 dieselbe Arbeit ausführen als ein größeres System, das bisher zum Einsatz kam. Normalerweise sollte kein Überlauf durch die Leitung 82 stattfinden. Falls dies stattfinden sollte, hat dies nur als Auswirkung, daß ein verdünnterer Strom durch die Leitung 80 zu einem Mischkessel 84 übertragen wird. Dort überwacht ein geeigneter Sensor das Niveau der Polymerhydratisierung und steuert den Mischkessel 84, um die Lösung weiter zu behandeln, falls dies erforderlich ist.

Die Flüssigkeit, die von der Dispersionsvorrichtung 36 ausgebracht wird, wird über eine hydraulische Übertragungsleitung 80 zu einem Mischkessel 84 übergeführt. Jegliche geeignete Anzahl solcher Mischkessel 84 kann vorgesehen sein, um sich an Anlagen mit verschiedenen Kapazitäten anzupassen. Im allgemeinen ist jeder Mischkessel ein Duplikat des anderen. Deshalb wird nur ein einziger davon hier beschrieben.

Die Mischung aus dem nunmehr befeuchteten trockenen Polymer und Wasser wird in den Mischkessel 84 eingegeben, wo sie für eine gewisse Zeit verbleibt. Ein Gebläse 86 bläst Luft durch ein geeignetes, automatisch gesteuertes Ventil 88 in den Kessel 84. Das Gebläse rührt das Material im Kessel 84 schnell, indem ein niedriger Druck und ein großes Volumen von Luft angewendet wird. Die Luft perlt über Lufteinblasrohre, die im Mischkessel verteilt sind, nach oben, wodurch das nunmehr befeuchtete trockene Polymer weiter reift. Diese Behandlung verbessert die Mischungsviskosität durch eine vergleichmäßigende Strukturierung des Polymers durch die Luft/Wasser-Grenzfläche. Im allgemeinen beansprucht diese Luftzumischung eine ½ Stunde bis eine Stunde in Abhängigkeit davon, welche Feststoffe verwendet werden. Falls erforderlich kann ein ergänzender, langsam laufender Propeller- oder Turbinenmischer 85 (aus dem Stand der Technik bekannt) zu dem Mischkessel 84 hinzugefügt werden, um die Möglichkeit einer "Kanalbildung" der Luftblasen durch die viskose Polymerlösung hindurch zu reduzieren. Ein geeigneter Sensor 90 detektiert jegliches zu niedrige Luftvolumen und läßt einen Alarm in Abhängigkeit davon ertönen.

Ein geeigneter Sensor 91 ist in dem Mischkessel angeordnet, um dem Mikroprozessor 40 über die aktuelle Lösungsaktivität informiert zu halten. Während jeglicher geeigneter Sensor zur Verwendung kommen kann, wird einer unter dem Warenzeichen "Viscoliner" verkauft, der die US-Patente 37 10 614, 37 12 117, 37 61 429, 38 75 791, 44 88 427, 45 24 610 und 45 66 181 auflistet.

Wenn ein Zyklus, der von dem das Verfahren steuernden Mikroprozessor 40 (Fig. 2) bestimmt ist, durchgeführt ist, geht das System in den Übertragungsmodus über. Im Übertragungsmodus schließt sich das Ventil 93, und der Mischkessel 84 wird mit Luft aus dem Gebläse 86 unter Druck gesetzt. Ein geeignetes Ventil 85 erlaubt es, daß Luft aus dem Mischkessel 84 austritt. Das Produkt wird über ein Ventil 94 entweder zu einem Lagertank 98 für ein späteres Behandeln oder geradewegs durch ein Ventil 100 zu einem Speisesystem für flüssiges Polymer ausgegeben. Zum Beispiel kann ein chargenweises Mischen stattfinden, das durchgeführt wird, wenn die Viskosität des im Kessel 84 lagernden Materials ein vorgegebenes Niveau erreicht. Alternativ dazu kann auch ein kontinuierliches Verfahren mit einer Rate durchgeführt werden, die eine vorbestimmte Viskosität im Kessel 84 aufrechterhält.

Insoweit die Trockenpolymermischanlage 26 betroffen ist, wird das Trockenpolymer gründlich aufgelöst, womit die Mischung geeignet ist, zu jeder geeigneten Stelle zum Weiterbehandeln übertragen zu werden. Deshalb ist eine strichlierte Linie gezeigt, die vom Punkt 96 zu einem beliebigen geeigneten Lagerkessel 98 führt. Dieser Lagerkessel repräsentiert lediglich eine beliebige geeignete Vorrichtung, um einen zukünftigen Gebrauch von der gelösten Polymermischung zu machen. Ausgehend vom Bezugszeichen 96 weist die Anlage auch eine Verbindung zu einem Eingangsventil 100 auf, das den Eingang zu einer Anlage darstellt, die in der US-Patentanmeldung mit der Ser. No. 7/540,910 gezeigt ist.

Ein Sperrventil 102 kann geöffnet werden, so daß ein mit einer Meßskala versehener transparenter Zylinder 104 mit der Flüssigkeit, die aus dem Mischkessel 84 fließt, gefüllt werden kann. Wenn der mit einer Skala versehene Zylinder bis zu einem Niveau gefüllt ist, das durch eine Betrachtung einer Maßeinteilung an der transparenten Röhre ausgewählt wird, wird das Sperrventil 102 in umgekehrter Weise betätigt, wobei die Zeit, die benötigt wird, bis die abgezogene Menge von Polymer den Zylinder 104 verlassen hat und wieder in die Anlage eingetreten ist, ein Maß für die Viskosität und daher für die Qualität des Produktes ist, das aus dem Mischkessel 84 kommt.

Die Symbole, die im unteren Bereich der Fig. 5 gezeigt und als ein "M" umschließende Kreise gezeichnet sind, sind Motoren. Die Symbole, die die Buchstaben "PI" beinhalten, sind Meßelemente.

Eine Einspeisepumpe 106 befördert die Polymerlösung durch ein Rückschlagventil 112 in eine Mischschleife 114. Das eingespeiste Primarverdünnungswasser wird über das Ventil 108 der Pumpe 10 und der Mischschleife 114 zugeführt. Wie in vorstehend erwähnter Patentanmeldung erklärt ist, verursacht der Druckregler 116 einen plötzlichen und abrupten Druckabfall am Ausgang der Mischschleife 114, wodurch das Polymer aufbereitet wird.

Die Anlage arbeitet auf folgende Weise. Das trockene Polymer wird aus dem Silo 30 in den Trichter 34 zudosiert. Das Wasser fließt durch das Einlaßventil 66 und die Leitung 46 in den Trichter 34. Das trockene Polymer und Wasser treffen zusammen und mischen sich im Trichter 34, von dem sie zu der Pumpe 42 übergeführt werden, wo rasch Energie zugeführt wird, um so die Polymerpartikel zu befeuchten. Die hohe Energie, die durch die Pumpe übertragen wird, führt die dispergierte Mischung durch die hydraulische Übertragungsleitung 80 zu dem Mischkessel 84 über, wo die Mischung durch Anwendung eines Gebläses 86 mit niedrigem Druck und großem Volumen gerührt (mit Luft vermischt) wird. Die in den Kessel 84 eingetretenen Polymerpartikel werden gründlich befeuchtet, sind jedoch im wesentlichen noch trocken im Inneren. Deshalb werden sie im Kessel 84 belassen, um zu reifen und Wasser aufzusaugen. Da die im wesentlichen trockenen Polymerpartikel und Wasser in den Mischkessel 84 eintreten, pumpt ein Luftgebläse 86 ein großes Volumen von Luft unter niedrigem Druck in den Mischkessel 84. Etwas sehr wünschenswertes geschieht mit dem Polymer, wenn es mit Luft vermischt wird. Das Polymer gelangt in einen Zustand, der als "strukturiert" bekannt ist. Das heißt, daß an den Wasser/Luft-Grenzflächen zwischen den Blasen und der Flüssigkeit sich die Viskosität der Lösung erhöht und eine höhere Qualität des Produktes, verglichen mit der Qualität eines Produktes, das etwa durch rein mechanische Vorrichtungen produziert ist, erreicht wird.

Wenn das Polymer gründlich eingeweicht ist, wird die Mischung (die nun eine Polymerlösung ist) entweder in ein anlagentechnisch nachgeschaltetes Polymerbehandlungssystem 24 oder durch eine Ausgangsröhre zu einer jeglichen geeigneten Vorrichtung 98 übergeführt.

Beispiel

Eine Pilottestanlage (Fig. 6) wurde im Labor aufgebaut und mit folgenden Resultaten betrieben:

Die Labortesteinheit beinhaltet eine Zentrifugalpumpe mit einem 4,8″-Laufrad, die mit einem Polypropylentrichter gekoppelt ist, der geeignete Einrichtungen zum Zuführen von Wasser aufweist. Weiterhin umfaßt die Labortesteinheit einen Antrieb mit variabler Frequenz, passend zusammengestellte Druckmeßelemente, ein Zentrifugalluftgebläse, ein 150-Gallonen-(569-l-)Polyäthylentank, elektromagnetisch betätigbare Ventile mit hoher Kapazität und eine Abzugsvorrichtung auf.

Die Testanlage wird wie folgt näher identifiziert:

Herstellung der Polymerlösung

4000 g von Drewfloc 260 gering geladenes, anionisches Polymer mit hohem Molekulargewicht wird zu 30 Gallonen (114 l) Wasser gegeben und für eine Stunde und 15 Minuten gemischt, wobei die Pilottesteinheit gemäß Fig. 6, wie sie in der vorstehenden Beschreibung erläutert wurde, zur Anwendung kommt.

Test Nr. 1

Die Wasserdurchflußrate durch den Dispergierer war 6 gpm (23 l/min). Die Laufradgeschwindigkeit wurde mit einem photooptischen Tachometer gemessen und lag bei 6100/min±300/min.

Die resultierende Lösungskonzentration wurde zu 3,5 Gewichts-% berechnet. Nach einer Stunde und 15 Minuten Mischen wurde eine Probe von 600 cm³ gezogen und die sich ergebende Viskosität gemessen. Ein Brookfield-Viskosimeter (Modell LV) unter Verwendung einer Spindel No. 4 bei 0,3/min ergab eine Skalenablesung von 53, die sich auf einen Wert von 1 060 000 cps multipliziert. Die Probe wurde ohne weiteres Rühren stehengelassen und etwa 30 Minuten später noch einmal gemessen. Die Viskosität hat sich auf einen Wert von etwas über 1 130 00 cps erhöht.

Eine Laborkontrollprobe wurde hergestellt, wobei 21 g von Drewfloc 260 verwendet wurden, die in einem Becherglas zu 600 cm³ Wasser gegeben wurden. Die Probe wurde mit einem Laborrührer mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 400/min 10 Minuten lang und anschließend unter einer reduzierten Umdrehungsgeschwindigkeit von 100/min 50 Minuten lang gemischt. Die sich unter Verwendung einer Spindel No. 4 bei 0,6/min ergebende Lösungsviskosität wurde zu 640 000 cps berechnet. Eine weitere Viskositätsmessung wurde (ohne weiteres Rühren) 30 Minuten später durchgeführt, und es wurde gefunden, daß sich die Viskosität auf 725 000 cps erhöht hat.

Test No. 2

Unter Verwendung eines anionischen Polymers der Bezeichnung American Cyanamid Magnifloc 866 wurde ein mit Test No. 1 übereinstimmender Test durchgeführt, wobei die Pilottestanlage gemäß Fig. 6 verwendet wurde. Der einzige Unterschied bestand darin, daß die Lösungskonzentration auf zwei Gewichts-% geändert wurde (2270 g von AmCy 866A unter Zufügung von 30 Gallonen [114 l] Wasser). Die Lösung wurde für 1 Stunde und 15 Minuten gemischt. Eine 600-cm³-Probe wurde auf ihre sich ergebende Viskosität getestet, wobei ein Brookfield-LV-Viskosimeter mit einer Spindel No. 4 bei 0,6/min verwendet wurde. Eine Skalenablesung von 87,0 multiplizierte sich auf 870 000 cps.

Eine Laborkontrollprobe wurde in der gleichen Weise wie beim Test No. 1 hergestellt, wobei 12 g von AmCy 866A zu 600 cm³ Wasser gegeben und 60 Minuten lang gemischt wurden. Die sich ergebende Viskosität wurde unter Verwendung einer Spindel No. 4 bei 0,6/min zu 490 000 cps berechnet.

In jedem dieser Testfälle zeigen die höheren Viskositätswerte der in der Pilottesteinheit gemäß Fig. 6 behandelten Polymerlösungen eine förderliche Strukturierung der Polymermoleküle an der Luft/Wasser-Grenzfläche der luftdurchspülten Mischung. Es gibt keinen Zweifel, daß die Luftrührung unter niedrigen Scherkräften auch ein Faktor beim Maximieren der Lösungsviskositäten ist.

Der Fachmann auf dem vorliegenden Gebiet der Technik wird ohne weiteres erkennen, wie die Erfindung zu modifizieren ist. Die beigefügten Ansprüche sind daher so auszulegen, daß sie alle äquivalenten Konstruktionen umfassen, die unter den wahren Umfang und den Gedanken der Erfindung fallen.

Claims

1. Trockenpolymermischanlage umfassend:

- einen Mischbehälter,
- eine Einrichtung zur Abgabe eines flüssigen Elektrolyten in den Mischbehälter,
- eine Einrichtung zur Ausgabe eines trockenen Polymers in den Mischbehälter,
- eine Zentrifugalmischpumpe zur Aufnahme des Elektrolyten, wobei die Zentrifugalmischpumpe einen zentralen Eingang aufweist, der so angeordnet ist, daß er das Polymer aufnimmt und die diesem eine beträchtliche Energiemenge zuführt, um das Polymer mit dem Elektrolyten gründlich zu befeuchten, wobei die Zentrifugalmischpumpe mit einer Geschwindigkeit arbeitet, die hoch genug ist, um diese beträchtliche Energiemenge zuzuführen, die jedoch niedrig genug ist, um eine wesentliche Reduktion der Polymerpartikelgröße auszuschließen,
- eine Einrichtung zum Überführen der Mischung von der Zentrifugalmischpumpe in einen Mischkessel zum Reifen der Mischung,
- eine Einrichtung zum Eingeben eines Gases unter niedrigem Druck und mit großem Volumen in den Mischkessel, um die Mischungsviskosität durch vergleichmäßigende Strukturierung des Polymers an der Wasser/Gas-Grenzfläche zu verbessern und
- eine Einrichtung zum Abziehen der Mischung aus dem Mischkessel.

2. Anlage nach Anspruch 1, wobei der Mischbehälter eine Wand aufweist, entlang der der Elektrolyt entlangwirbelt, nachdem dieser durch die Elektrolytausgabevorrichtung ausgegeben worden ist und mit einer Einrichtung zur Ausgabe des Trockenpolymers gegen und in den entlang der Wand wirbelnden Elektrolyten.

3. Anlage nach Anspruch 1, wobei die Zentrifugalmischpumpe einen zentralen Eingang aufweist, der hydraulisch nicht durch den Elektrolyten blockiert ist, und wobei Trockenpolymer direkt in den zentralen Eingang im wesentlichen ohne Kontakt mit dem Elektrolyten innerhalb des Mischbehälters eingegeben wird.

4. Anlage nach Anspruch 1, wobei der Zentrifugalmischpumpe mit einer Geschwindigkeit in einem Bereich in der Größenordnung von 3000 bis 6500/min arbeitet.

5. Anlage nach Anspruch 1, wobei der Mischbehälter aufweist ein trichterförmiges Teil, das eine nach innen gerichtete Lippe an seinem oberen Rand aufweist und dem der Auslaß zugeordnet ist, und eine Einrichtung zum Einführen von Wasser in den Trichter in Umfangsrichtung in einen Bereich neben der einwärts gerichteten Lippe, so daß eine Wasserwand in Umfangsrichtung die Wand des Trichters hinunterwirbelt.

6. Anlage nach Anspruch 5 mit einer Einrichtung zum Zuführen einer elektrolytischen Sekundärverdünnungsflüssigkeit zu einem Auslaß von der Pumpe.

7. Anlage nach Anspruch 6 mit einem Venturirohr in der Einrichtung zum Zuführen des Sekundärverdünnungselektrolyten und mit einer Einrichtung zum Verbinden eines Überlaufauslasses am Trichter mit einem Eingang zu dem Venturirohr, wodurch ein vom Venturirohr erzeugtes Vakuum jede überlaufende Flüssigkeit von dem Trichter ab und in den Sekundärverdünnungszweig saugt.

8. Anlage nach Anspruch 7 mit einer Einrichtung zum Saugen von Luft durch das Venturirohr, wenn dieses keinen überlaufenden Elektrolyten ableitet und mit einer Einrichtung zum Zuführen der eingesogenen Luft zu der Luft, die in den Elektrolyten eingebracht wird.

9. Anlage nach Anspruch 6 mit einer Einrichtung zum Einführen der Sekundärverdünnungsflüssigkeit in den Mischkessel.

10. Anlage nach Anspruch 1 mit einer Sensoreinrichtung, die mit der Einrichtung zur Ausgabe des Trockenpolymers verbunden ist, um die Ausgabe des Trockenpolymers in den Mischbehälter zu überwachen.

11. Anlage nach Anspruch 10, wobei die Sensoreinrichtung ein Infrarot-Photo-Sender/-Empfänger mit einem faseroptischen Abtaster ist.

12. Anlage nach Anspruch 1 mit einer Flüssigpolymerbehandlungsanlage, die mit einem Ausgang des Mischkessels gekoppelt ist, wobei die Flüssigpolymerbehandlungsanlage eine Hochdruckmischschleife, die dem Ausgang des Mischkessels Energie auf einem relativ hohen Niveau erteilt, und eine Druckregeleinrichtung an einem Ausgang der Mischschleife umfaßt, um den hohen Druck abrupt zu reduzieren, der dem Flüssigpolymer innerhalb der Mischschleife auferlegt ist.

13. Anlage nach Anspruch 12 mit einer Einrichtung zum Einführen einer Sekundärverdünnungsflüssigkeit in das Flüssigpolymer, nachdem das Flüssigpolymer die Druckregeleinrichtung passiert hat.

14. Anlage nach Anspruch 1 mit einer Vielzahl von Sensoreinrichtungen, die über die Anlage verteilt sind und mit einer Einrichtung, die auf jede der Sensoreinrichtungen anspricht, um in Abhängigkeit einer überwachten Alarmbedingung einen Alarm zu erzeugen.

15. Anlage nach Anspruch 14 mit einer Mikroprozessor-gesteuerten Einrichtung zum automatischen Einstellen der Anlage in Abhängigkeit von den Signalen von den Sensoren.

16. Anlage nach Anspruch 1 mit einer Sensoreinrichtung in dem Mischkessel zum kontinuierlichen Messen der Lösungsaktivität innerhalb des Mischkessels und mit einer Mikroprozessoreinrichtung zum Einstellen der Anlage in Abhängigkeit von der Sensoreinrichtung.

17. Anlage nach Anspruch 16, wobei die Sensoreinrichtung kontinuierlich die Viskosität der Mischung innerhalb des Mischkessels mißt.

18. Anlage nach Anspruch 1, wobei das Laufrad der Zentrifugalmischpumpe nicht kleiner als das doppelte und nicht größer als das siebenfache des Quotienten des Einlaßdurchmessers und der axialen Breite des Laufrades ist.

19. Anlage nach Anspruch 1, wobei das Laufrad der Zentrifugalmischpumpe nicht kleiner als der Quotient des Gesamtdurchmessers und der Axialbreite des Laufrades oder nicht größer als das 35fache dieses Quotienten ist.

20. Anlage nach Anspruch 1, wobei das Laufrad der Zentrifugalmischpumpe Energie abgibt, die im wesentlichen gleich dem Quadrat des Gesamtdurchmessers ist und mit dem Durchmesser des Laufrades variiert.

21. Anlage nach Anspruch 1, wobei das Laufrad der Zentrifugalmischpumpe Energie abgibt, die im wesentlichen gleich ist dem Quadrat der Tangentialgeschwindigkeit am Gesamtdurchmesser und mit der Geschwindigkeit des Laufrades variiert.

22. Anlage nach Anspruch 1, bei der die Mischanlage PS-Anforderungen stellt, die im wesentlichen geringer sind als eine Größenordnung, die im wesentlichen gleich ist der kubischen Potenz des Gesamtdurchmessers und die mit dem Durchmesser des Laufrades variieren.

23. Anlage nach Anspruch 1, bei der die Mischanlage PS-Anforderungen in einer Größenordnung stellt, die im wesentlichen gleich ist der kubischen Potenz der Tangentialgeschwindigkeit am Gesamtdurchmesser und die mit der Geschwindigkeit des Laufrades variiert.

24. Verfahren zum Behandeln eines trockenen Polymers unter Bildung einer strukturierten, wäßrigen Polymerlösung daraus, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfaßt:

- zentrifugales Dispergieren von trockenen Polymerpartikeln in eine Elektrolytflüssigkeit, wobei die zentrifugale Dispersion mit einer solchen Rate stattfindet, bei der das trockene Polymer gründlich mit dem Elektrolyten befeuchtet wird, während jede wesentliche Reduktion der Größe der Polymerpartikel ausgeschlossen ist,
- Überführen der Dispersion in einen Mischkessel zum Reifen,
- Einmischen von Luft in den Mischkessel unter niedrigem Druck und einem großen Volumen, um eine beträchtliche Anzahl von Blasen zu erzeugen, die durch die Dispersion nach oben laufen,
- Reifen der Dispersion, bis das Polymer hydratisiert, und
- Überführen der hydratisierten, wäßrigen Polymerlösung, ausgehend von dem Reifeschritt zu einem Auslaß zum weiteren Behandeln, um die Polymerlösung zu aktivieren.

25. Verfahren nach Anspruch 24, wobei in dem Mischkessel durch kontinuierliches Messen die Lösungsaktivität innerhalb des Mischkessels gemessen und eine Mikroprozessoreinrichtung zur Einstellung des Systems in Abhängigkeit von der Messung betrieben wird.

26. Verfahren nach Anspruch 24, wobei durch die Messung kontinuierlich die Viskosität der Mischung innerhalb des Mischkessels erfaßt wird.

27. Verfahren nach Anspruch 24, wobei der Verfahrensschritt der zentrifugalen Dispersion zusätzlich die Verfahrensschritte umfaßt, daß Wasser eine trichterförmige Wand in Umfangsrichtung hinunterwirbelt, daß trockenes Polymer in Richtung auf die Trichterwand ausgebracht wird und daß die Mischung von befeuchtetem trockenem Polymer und Elektrolyten in den zentralen Eingang einer Zentrifugalmischpumpe zum gründlichen Mischen des Elektrolyten mit dem trockenen Polymer eingebracht wird.

28. Verfahren nach Anspruch 24, wobei der Verfahrensschritt der zentrifugalen Dispersion den zusätzlichen Schritt umfaßt, daß Elektrolyt in Umfangsrichtung entlang einer trichterförmigen Wand hinuntergewirbelt wird, wobei der wirbelnde Elektrolyt einen im wesentlichen zentralen trockenen Strudel im Zentrum des Wirbels läßt, wobei trockenes Polymer in den trockenen Strudel ausgebracht wird und wobei separat das Wasser und Trockenpolymer in den zentralen Eingang einer Zentrifugalmischpumpe zum gründlichen Mischen des Elektrolyten und des trockenen Polymers in deren Laufrad eingebracht werden.

29. Verfahren nach Anspruch 24 mit dem weiteren Verfahrensschritt, daß befeuchtetes Polymer ausgehend von dem Verfahrensschritt der zentrifugalen Dispersion zu dem Verfahrensschritt des Lufteinmischens in Abhängigkeit des Ausstoßes einer Pumpe zur Erzeugung der zentrifugalen Dispersion hydraulisch übergeführt wird.

30. Verfahren nach Anspruch 24 mit dem zusätzlichen Verfahrensschritt, daß die zentrifugale Dispersion zu einem Aufbewahrungs- und Mischkessel übergeführt wird und daß der Verfahrensschritt des Lufteinmischens weiterhin den Verfahrensschritt umfaßt, daß Gas in den Mischkessel mit einem niedrigen Druck und großen Volumen eingeblasen wird, um eine relativ große Menge von Blasen in der Dispersion zu erzeugen.

31. Verfahren nach Anspruch 24, wobei der Verfahrensschritt der zentrifugalen Dispersion die zusätzlichen Verfahrensschritte umfaßt, daß Wasser eine trichterförmige Wand in Umfangsrichtung hinunterwirbelt, daß eine Einrichtung zum Abziehen überlaufenden Wirbelwassers von der Trichterwand vorgesehen ist und daß Luft in den Elektrolyten eingebracht wird, wenn keine übergelaufene Flüssigkeit vorhanden ist.

32. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 31 mit dem weiteren Verfahrensschritt, daß Anlagenbetriebszustände bei einer Vielzahl der Verfahrensschritte während des Verfahrens überwacht werden und mit dem zusätzlichen Verfahrensschritt, daß Alarmbedingungen in Abhängigkeit des Überwachungsschrittes bei jeder der Signalalarmbedingungen signalisiert werden.

33. Verfahren zum Präparieren eines trockenen Polymers, um eine flüssige Lösung zu bilden, die für eine weitere Behandlung des Polymers geeignet ist, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfaßt:

- Ausbringen eines Trockenpolymers mit hohem Feststoffanteil und hohem Molekulargewicht in Wasser,
- Zuführen der Dispersion von trockenem Polymer und Wasser in eine Zentrifugalausgabevorrichtung, der in einem Bereich betrieben wird, der sich von 900/min als untere Grenze zu einer Geschwindigkeit als obere Grenze erstreckt, die unterhalb des Punktes der Partikelgrößenreduktion liegt, bei dem die Polymerpartikel zerbrochen werden,
- hydraulisches Überführen der Mischung von trockenem Polymer und Wasser in eine Lufteinmischkammer,
- Einmischen von Luft in die Mischung, um die Hydration der Polymermoleküle zu fördern, wobei das Lufteinmischen mit einem hohen Volumen und unter geringem Druck der Luft ausgeführt wird, wobei der niedrige Druck niedrig genug ist, um jegliches wesentliche Scheren des Polymers in der Lösung zu vermeiden,
- Fortsetzen des Verfahrensschrittes des Lufteinmischens, bis eine vollständige Hydration der Polymerpartikel vorliegt, und
- pneumatisches Überführen der sich ergebenden, strukturierten, wäßrigen Polymerlösung für eine nachfolgende ("in line") Abgabe in eine weitere Behandlungsanlage.

34. Verfahren nach Anspruch 33, wobei sich das pneumatische Überführen in eine weitere Behandlungsanlage zu einer Anlage zum Behandeln von flüssigen Polymerlösungen erstreckt.

35. Verfahren nach Anspruch 33, wobei sich das pneumatische Überführen zu einer weiteren Behandlungsanlage eine Anlage zum nachfolgenden ("in line") Ausgeben umfaßt und sich zu Behältern zum Präparieren der hydratisierten Polymerlösung für den weiteren Transport hin erstreckt.

36. Verfahren nach Anspruch 33, wobei das Ausbringen des trockenen Polymers mit einer Infrarotsensorsicherung überwacht und ein faseroptischer Sensor bei dem vom Trockenpolymer verfolgten Weg angeordnet wird.