DE4240092C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Lösen und Verdünnen polymerer Flockungshilfsmittel - Google Patents

Description

Die Erfindung ist auf ein Verfahren und auf eine Vorrichtung zum Lösen und Verdünnen polymerer Flockungshilfsmittel gerichtet, wobei die in einem Lösungsmittel als wäßriges Gel emulgierten polymeren Flockungs­ hilfsmittel (Emulsionspolymerisate) durch Verdünnung mit Wasser in eine sehr stark verdünnte wäßrige Lösung überführt und dabei die Molekülfä­ den des polymeren Flockungshilfsmittels in eine weitgehend gestreckte Form gebracht werden.

Im Handel befindliche Emulsionspolymerisate mit einem Wirksubstanzanteil zwischen 20 und 50% müssen vor ihrer Anwendung in eine sehr stark verdünnte wäßrige Lösung überführt werden. Gebräuchliche Anwen­ dungskonzentrationen betragen je nach dem Polymerisationsgrad der Flockungshilfsmittel zwischen 0,1 und 0,01 Gew.-%. Das Lösen von in Emulsionsform vorliegenden polymeren Flockungshilfsmitteln ist dabei mit einer Phasenumkehr verbunden, und zwar wird die Wasser-in-Öl-Emulsion, als solche liegen die Emulsionspolymerisate vor, in eine Öl-in-Wasser-Emul­ sion umgekehrt. Hierzu sind gewisse Scherkräfte notwendig, die beispiels­ weise von einem leistungsfähigen Rührwerk erzeugt werden können.

Bei bekannten Verfahren zum Lösen und Verdünnen von Emulsionspolyme­ risaten wird, wie beispielsweise in der DE-Z-Umwelt 1/81, Seiten 27 bis 31, beschrieben wird, in diskontinuierlichen oder kontinuierlichen Lösean­ lagen mittels einer Dosierpumpe das polymere Flockungshilfsmittel zu einer Mischeinrichtung transportiert und dort beispielsweise nach dem Prinzip einer Wasserstrahlpumpe (Injektor) dem Verdünnungswasser zugemischt. Zur Unterstützung des Mischvorgangs ist dem Injektor ein mit Misch- und Lochplatten bestücktes Rohr nachgeschaltet.

Das mit Wasser vermischte polymere Flockungshilfsmittel gelangt von der Mischeinrichtung in einen Behälter, in dem die Flockungshilfsmittellösung vor ihrem Gebrauch noch 30 bis 60 Min. reifen und während dieser Zeit durch ein entsprechendes Rührwerk in leichter Bewegung gehalten werden muß. Während der Reifezeit findet eine weitgehende Streckung der vorher zu einem Knäuel miteinander verschlungenen Molekülfäden statt.

Die Einstellung der für eine optimale Reifung erforderlichen Zeit ist wichtig, da eine zu lange Reifezeit die Wirksamkeit der polymeren Flockungshilfsmit­ tel wieder vermindert und schwierig, da das Erreichen des optimalen Zu­ standes nicht durch äußere Merkmale erkennbar ist.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Lösen und Verdünnen von emulgierten polymeren Flockungshilfsmit­ teln zu schaffen, mit dem bzw. mit der bei reduzierter Reifezeit stets ein optimaler Reifezustand der gelösten und verdünnten polymeren Flockungs­ hilfsmittel erreicht wird.

Die gestellte Aufgabe wird verfahrensmäßig mit den Maßnahmen des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1 und vorrichtungsmäßig mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 5 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Durch die Maßnahmen der Erfindung, die Flockungshilfsmittellösung nach erfolgter Verdünnung mehrmals durch den Mischreaktor mit hoher Ge­ schwindigkeit zu führen, gemäß der Erfindung sind Umlaufzahlen von 3 bis 30 möglich, wird bei einer mittleren Verweilzeit von nur ca. 1 bis 2 Min. in der Lösevorrichtung eine so ideale Reifung erreicht, daß im Vergleich zur bekannten Rührtechnik bis zu 30% weniger Flockungshilfsmittel für glei­ che Sedimentationsgeschwindigkeiten gebraucht werden oder bei gleicher Dosiermenge entsprechend höhere Sedimentationsgeschwindigkeiten er­ reicht werden.

Ein besonders intensives Lösen und Mischen erfolgt, wenn, wie erfin­ dungsgemäß vorgeschlagen wird, als Mischreaktor eine Füllkörpersäule eingesetzt wird, der in einfacher Weise durch entsprechende Wahl von Art und Menge der Füllkörper dem zu lösenden polymeren Flockungshilfsmittel angepaßt werden kann.

Zur weiteren Intensivierung des Misch- und Lösevorgangs können in vor­ teilhafter Weise auch mehrere Mischreaktoren hintereinander geschaltet werden. Bei wechselndem Verbrauch an Flockungshilfsmittellösungen ist es auch möglich, mehrere Mischreaktoren parallel zu schalten. Auf diese Weise wird in vorteilhafter Weise die Dimensionierung des Mischreaktors sowie die Umlaufzahl für die im Kreislauf durch die Löseanlage umlaufende Flockungshilfsmittellösung von der entnommenen Durchsatzmenge unab­ hängig.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung werden an einem An­ wendungsbeispiel anhand einer schematischen Zeichnungsfigur näher er­ läutert.

Die in der Zeichnungsfigur dargestellte beispielhafte Löseanlage gemäß der Erfindung besitzt als Kernanlagenteil einen Mischreaktor (10), beispiels­ weise eine Füllkörpersäule, der über die Leitungen (11, 12) mit einer Pumpe (13) zu einem geschlossenen Umlaufkreis verbunden ist. Das ge­ samte Nutzvolumen dieses Umlaufkreises ist gering. Es beträgt beispiels­ weise nur ca. 2 bis 3 l, wobei die Hälfte, also ca. 1 bis 1,5 l, vom Misch­ reaktor angeboten wird. In diesen Umlaufkreis wird emulgiertes polymeres Flockungshilfsmittel, nach dem es mittels einer Pumpe (18) aus dem Vorlagebehälter (19) kontinuierlich abgezogen worden ist, mit der gleichen Pumpe (18) über das Einlaßventil (16) in die Leitung (12) eingeschleust.

Im geforderten Verdünnungsverhältnis von beispielsweise 1000 : 1 wird über das Einlaßventil (17) das Verdünnungswasser gleichfalls kontinuierlich in die Leitung (12) eingeschleust.

Die auf diese Weise in den Umlaufkreis eingebrachte Gesamtmenge von beispielsweise 100 l/h (Verdünnungswasser plus emulgiertes polymeres Flockungshilfsmittel) entspricht der Gesamtmenge (15), die zum weiteren Gebrauch über das Austragsventil (14) aus dem System entnommen wird, wobei die entnommene Menge (15) als Steuergröße für die einzutragende Menge an Verdünnungswasser plus emulgiertes polymeres Flockungshilfs­ mittel dient.

Mit den Zahlenangaben des angeführten Ausführungsbeispiels ergeben sich beispielsweise für einen 3 l großen Umlaufkreis eine Verweilzeit von

oder für einen 2 l großen Umlaufkreis eine Verweilzeit von

Bei einer 3fachen Umlaufzahl für die im Kreislauf verbleibende Flockungs­ hilfsmittellösung ergibt sich für den Umlaufkreis, insbesondere für den Mischreaktor (10) ein Durchsatz von 300 l/h, bei einer Umlaufzahl von bei­ spielsweise 30 ein entsprechender Durchsatz von 3000 l/h.

Um derart große Durchsatzmengen an Flockungshilfsmittellösung mit ent­ sprechend hoher Geschwindigkeit durch den nur ca. 2 bis 3 l umfassenden Mischreaktor zu fördern, ist ein hoher Druck erforderlich, der im angeführ­ ten Ausführungsbeispiel im Bereich von 3 bis 5 bar liegt und von der Pumpe (13) erzeugt wird.

Aufgrund dieses durch die Pumpe erzeugten hohen Druckes und der hohen Umlaufzahl, wodurch die Flockungshilfsmittellösung durch den Umlaufkreis und durch den Mischreaktor mehrmals mit hoher Geschwindigkeit gefördert wird, gelingt es trotz der insgesamt nur kurzen Verweilzeit, in der sich die Flockungshilfsmiffellösung im Umlaufkreis aufhält, eine homogene Vertei­ lung und ideale Reifung der polymeren Flockungshilfsmittelmoleküle zu er­ reichen.

Claims (5)

1. Verfahren zum Lösen und Verdünnen polymerer Flockungshilfsmittel, wobei die in einem Lösungsmittel als wäßriges Gel emulgierten poly­ meren Flockungshilfsmittel (Emulsionspolymerisate) durch Verdün­ nung mit Wasser in eine sehr stark verdünnte wäßrige Lösung über­ führt und dabei die Molekülfäden des polymeren Flockungshilfsmittel in eine weitgehend gestreckte Form gebracht werden, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das als Emulsion vorliegende polymere Flockungs­ hilfsmittel gemeinsam mit dem Verdünnungswasser mit hohem Ener­ gieeintrag mindestens einmal durch mindestens einen Mischreak­ tor gefördert wird, eine Teilmenge der gebrauchsfertigen Flockungshilfsmittellösung aus dem Mischreaktor zum weiteren Gebrauch entnommen und die Restmenge im geschlossenen Kreislauf zum Mischreaktor zurückgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durch­ satz der im geschlossenen Kreislauf zum Mischreaktor zurückge­ führten Lösungsmenge dem 3- bis 30fachen des Durchsatzes ent­ spricht, der dem Mischreaktor zum weiteren Gebrauch entnommen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Mischreaktoren hintereinander und/oder parallel geschal­ tet sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Mischreaktor eine Füllkörpersäule verwendet wird.

5. Vorrichtung zum Lösen und Verdünnen emulgierter polymerer Flockungshilfsmittel, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekenn­ zeichnet durch

• - einen Mischreaktor (10), der über Leitungen (11, 12) mit einer Pumpe (13) zu einem geschlossenen Umlaufkreis für die Flockungshilfsmittellösung verbunden ist mit in der Lei­ tung (12) angeordnetem Austragsventil (14) für den Abzug der gebrauchsfertigen Flockungshilfsmittellösung, einem Ein­ laßventil (16) für den Eintrag des noch im emulgierten Zu­ stand befindlichen Flockungshilfsmittels und einem Einlaß­ ventil (17) für den Eintrag des Verdünnungswassers und durch
• - eine Pumpe (18), die das emulgierte Flockungshilfsmittel aus dem Vorlagebehälter (19) abzieht und in den Umlaufkreis för­ dert.