EP2566610A1 - Verfahren zur zumischung einer flüssigen chemikalie zu einem prozessstrom und vorrichtung - Google Patents

Verfahren zur zumischung einer flüssigen chemikalie zu einem prozessstrom und vorrichtung

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EP2566610A1
EP2566610A1 EP11715511A EP11715511A EP2566610A1 EP 2566610 A1 EP2566610 A1 EP 2566610A1 EP 11715511 A EP11715511 A EP 11715511A EP 11715511 A EP11715511 A EP 11715511A EP 2566610 A1 EP2566610 A1 EP 2566610A1
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EP
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liquid
mixing
mixing device
flow
stream
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Thomas Jaschinski
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Voith Patent GmbH
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Publication date
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    • B01F25/3142—Injector mixers in conduits or tubes through which the main component flows wherein additional components are introduced at the circumference of the conduit the conduit having a plurality of openings in the axial direction or in the circumferential direction
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    • B01F35/1452—Washing or cleaning mixers not provided for in other groups in this subclass; Inhibiting build-up of material on machine parts using other means using fluids
    • B01F35/1453—Washing or cleaning mixers not provided for in other groups in this subclass; Inhibiting build-up of material on machine parts using other means using fluids by means of jets of fluid, e.g. air
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    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
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    • D21H23/02—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper characterised by the manner in which substances are added
    • D21H23/04—Addition to the pulp; After-treatment of added substances in the pulp
    • D21H23/06—Controlling the addition

Definitions

  • the 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.
  • Dilution medium can be reduced in the treatment of chemicals to a considerable extent.
  • EP-A-2 9 344 a method for admixing a liquid chemical in a process liquid stream in which the chemical and a second liquid are substantially brought into communication with each other when chemical and second liquid are introduced from a mixer nozzle at high speed into a process stream.
  • EP-A-1 064 427 describes a method and an apparatus for the
  • WO-A-2005/32704 discloses a method and apparatus for supplying a chemical into a liquid stream, wherein the chemical is incorporated in the
  • Mixing device in particular the nozzle itself arise.
  • 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.
  • the object of the invention is therefore to avoid the disadvantages of the prior art.
  • this object is achieved in that in a method for mixing a liquid chemical to a process stream by means of a mixing device, a mixing step is provided and a cleaning step, wherein in the mixing step, a liquid chemical is supplied to the process stream and in the cleaning step, the mixing device of the Process stream is separated, such that the mixing device can be cleaned independently of the process stream.
  • a mixing step is provided and a cleaning step, wherein in the mixing step, a liquid chemical is supplied to the process stream and in the cleaning step, the mixing device of the Process stream is separated, such that the mixing device can be cleaned independently of the process stream.
  • Blending device created so that deposits in the supply lines and also in the mixing device can be flushed out even at a standstill of the machine. This makes it even with small cross-sections of the supply lines or the nozzles in the mixing device no longer
  • the chemicals to be metered are, in particular, polymers, for example adhesives, which are used in the papermaking process
  • Process stream are added. Examples of such chemicals or
  • Polymers are polyacrylamide (PAM), polyethylenimine (PEI), polyamidoamine
  • the dosing chemicals may also be microparticles or nanoparticles,
  • the chemicals to be dosed may be starch or a biocide or a dye or an optical brightener.
  • Other possible chemicals are
  • Circulating liquid white water, clear filtrate, turbid filtrate or other suitable non-pure liquid which is obtained in the papermaking process, be.
  • 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.
  • the liquid chemical is provided in a first liquid stream and the second liquid in a second liquid stream in the mixing device.
  • the mixing device from which the first liquid stream and the second liquid stream are derived, may be configured such that the first liquid stream emerges from the mixing device substantially simultaneously and with the second liquid stream.
  • Mixing device is designed such that the first liquid stream emerges from the mixing device substantially before the second liquid stream or the first liquid stream substantially after the second
  • the separation of the mixing device from the process stream which leads to an independent cleaning of the mixing device from the process stream, is achieved, for example, in that the mixing device of a
  • Receiving device is received, wherein the mixing device is arranged in the receiving device in the cleaning step such that a cleaning chamber is formed.
  • the cleaning chamber can
  • Cleaning liquid such as fresh water
  • the supply lines and the nozzles are introduced into the first and the second liquid stream of the mixing device is rinsed.
  • Mixing device and the feeders are cleaned of these deposits and so clogging of the mixing device and the feeders through
  • the mixing chamber simultaneously also represents the cleaning chamber.
  • the mixing device directly above the process stream z. B. are arranged in a receiving device, it is advantageous if the mixing device in the receiving device for the formation of
  • Cleaning chamber is designed to be displaceable. To clean the
  • the mixing device in the receiving device then moved away from the process stream, for example by means of manual, pneumatic, hydraulic or electromotive devices.
  • a cleaning chamber is provided.
  • a sleeve To guide the mixing device in the receiving device may be provided a sleeve.
  • a slide can be integrated in the receiving device, which can be manually, pneumatically, or by electric motor is moved hydraulically in the receiving device. If the slider is spent over the complete cross section of the receiving device, then the
  • the invention also provides an apparatus for adding a liquid chemical to a process stream.
  • the device according to the invention comprises a receiving housing and a first flow channel for supplying the liquid chemical to the process stream.
  • the device is characterized in that the receptacle, in particular the
  • Receiving housing is designed such that a cleaning chamber is provided at least for cleaning a first flow channel.
  • the liquid chemical is supplied to the process stream via the first flow channel.
  • the mixing device preferably also comprises at least one second flow channel for supplying a second liquid to the process stream.
  • the second flow channel through which, for example, fresh water or water from circulation processes in one
  • Paper machine can be fed, preferably flows into the
  • Cleaning chamber and can be separated from the process stream.
  • An embodiment with a third flow channel for guiding a third liquid is possible.
  • 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.
  • the mixing device is designed such that in a mixing step, the first and the second liquid stream in
  • first and from the second flow channel Essentially emerge simultaneously from the first and from the second flow channel.
  • first liquid flow emerges from the first or second flow channel substantially before the second liquid flow.
  • the mixing device may be such that the first liquid flow emerges from the first and second flow channels substantially after the second liquid flow.
  • the mixing device In order, for example, to bring the mixing device very close to the process stream and to move away from it, provision can be made for the mixing device to be displaceable within the receptacle.
  • the invention also sets
  • the chemical feed system is characterized in that the means for feeding the chemicals into the process stream comprise a mixing device according to the invention.
  • the device is connected via a pipe to the Siebwasseritatisstoff to use the white water as a second liquid.
  • a metering nozzle according to the invention in a first embodiment with a receptacle; a further embodiment of a metering nozzle according to the invention with a receptacle; a metering nozzle according to the invention with integrated
  • FIG. 1 shows a mixing device 10 according to the invention, comprising a first flow channel 12, in which, for example, the chemical to be supplied can be introduced, and a second flow channel 14, which surrounds the first flow channel annular and in which a second liquid,
  • the device further comprises a third flow channel.
  • This third flow channel is optional and not necessary.
  • the device would also be the invention
  • the third flow channel in turn surrounds the second flow channel annularly.
  • the mixing device 10 with the first, second and third flow channels is guided, for example displaceably in the axial direction 22 in a receiving device 20.
  • the mixing device 10 may, but need not be arranged axially displaceable or adjustable in the receiving device.
  • the diameters or the dimensions of the line cross-sections d1, d2, d3 of the first, second and third flow channels 12, 14, 16 are chosen such that high flow velocities of the liquid streams conducted in the flow channels occur.
  • the dimensions or the dimensions of the line cross-sections d1, d2, d3 of the first, second and third flow channels 12, 14, 16 are chosen such that high flow velocities of the liquid streams conducted in the flow channels occur.
  • the dimensions or the dimensions of the line cross-sections d1, d2, d3 of the first, second and third flow channels 12, 14, 16 are chosen such that high flow velocities of the liquid streams conducted in the flow channels occur.
  • the dimensions or the dimensions of the line cross-sections d1, d2, d3 of the first, second and third flow channels 12, 14, 16 are chosen such that high flow velocities of the liquid streams conducted in the flow channels occur.
  • Diameter chosen such that the flow rates in the range 0.05 to 20 m / sec, preferably in the range 0.1 to 10 m / sec, most preferably 0.1 to 5 m / sec.
  • Such a conical inlet can also for the first flow channel 12 in the region of the outlet, i. in the area 22, be provided.
  • the opening 40 from which, for example, the chemical to be metered can emerge from the first flow channel it is possible to provide the first flow channel in the side wall with holes 42 from which the chemical exits.
  • the limit of the process flow is denoted by 100.
  • the flow direction of the process stream is indicated by 0.
  • the flow of chemicals is introduced directly into the process stream, as well as the guided through the second flow channel second liquid stream or introduced through the third liquid channel third liquid stream is introduced directly into the process stream.
  • Liquid flow substantially end at the same height, the entry of the second and third liquid flow in the process stream is substantially simultaneously.
  • the supply of the liquid streams from the mixing device 10 in the process stream is substantially transverse to
  • Process stream made.
  • the supply of the chemical stream via the first flow channel and, for example, that of fresh water, the second flow channel, is not mandatory, but merely to be understood as an example.
  • the flow channels can also be occupied differently.
  • FIG. 2 shows a variant of the embodiment according to FIG. 1. Identical components are designated by the same reference numerals. The difference of the embodiment according to FIG. 2 in contrast to the embodiment according to FIG. 1 can be seen in the embodiment of the partition wall of the second supply line or the second flow channel.
  • the second supply line has an upper portion 34, a tapered narrowed central portion 24 and thereafter a
  • End portion 54 which does not taper conically, but is designed so that the supply of the second liquid is carried into the process flow into it.
  • End portion 54 can be varied in its length, so that it can be adjusted whether the second flow channel supplied by the second
  • Flow channel 12 supplied chemical stream or first liquid flow emerges.
  • polymers for example adhesives, which are added to the process stream in the papermaking process can be used as the chemical stream via the first flow channel.
  • chemicals or polymers are polyacrylamide (PAM), polyethylenimine (PEI), polyamidoamine (PAAm), crosslinkable
  • Polyamidoamine resins polydadmac, polyvinylamine (PVAm), polyethylene oxide (PEO).
  • PVAm polyvinylamine
  • PEO polyethylene oxide
  • Chemicals may also be microparticles or nanoparticles, for example bentonide 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.
  • AKD Acrylketendimer
  • ASA alkenylsuccinic anhydride
  • FIGS. 3 and 4 show a device according to the invention, in which a mixing device as shown in FIG. 1 is used again. Identical components in FIGS. 3 and 4 are again assigned the same reference numerals as in FIG.
  • the embodiment according to FIGS. 3 and 4 is a device according to the invention, in which the mixing device 10 is designed to be movable within a receiving housing 20 or a receptacle in the axial direction 22.
  • Receiving device 20 a gate valve 200.
  • the gate valve 200 is designed to be movable in the direction 202.
  • Dosing nozzle is guided in Fig. 3 by the open gate valve. In the embodiment shown in FIG. 3 too, the merging of the second liquid guided through the second flow channel 14 takes place
  • Fig. 5 now shows the introduction of the slider 200 over the entire
  • the closed gate valve 200 is the
  • Mixing device 0 according to the invention separated from the process stream. Between the mixing device 10 and the gate valve, a cleaning chamber 300 is formed.
  • FIG. 6 it is shown how with a separate cleaning chamber 300 the
  • Mixing device or metering can be cleaned independently of the process stream 100. As shown in Fig. 6, for example, in the first
  • fresh water is thus supplied via the first flow channel 12.
  • the fresh water impinges on the shut-off device 200 and is guided into the other two flow channels 4 and 16. This media that are in these flow channels or
  • Feeds are contained by the fresh water or the fluid
  • the nozzles and the feeders, in particular the mixing device can, by such a cleaning step, as shown in Fig. 6, of the chemicals therein, in particular their
  • FIGS. 7a to 71 have in common that, when the mixing device 10 is not designed to be displaceable but fixed in the drawn position, in addition to the cleaning space 300 (not shown) when the gate valve is closed, it is in all cases Cleaning chamber 300 is also simultaneously mixing space and the example of the first flow channel 2 supplied chemical and the second flow channel 14 exiting second liquid in or before this
  • a premixing space 400 is formed within the mixing device 10 in addition to the mixing space, which is at the same time the cleaning space 300.
  • the chemical supplied for example, in the embodiment in FIGS. 7a and 7b through the first flow channel 12, is premixed in the premixing chamber 400 with the second liquid supplied through the second flow channel 14 or with the third through the third flow channel before they enter the cleaning space Enter mixing chamber 300 and finally passed to the process stream 100.
  • gate valve 200 is movably formed. While in the embodiment according to the figures 7a and 7b from the first
  • FIGS. 7c to 7d only the liquid emerging from the second flow channel 14 is premixed with the liquid emerging from the third flow channel 16.
  • the embodiment according to FIGS. 7 e to 7 f is characterized in that the chemical emerging from the first flow channel 12 emerges in front of the second liquid and insofar as a pre-pre-mixing space 500 is formed, in which the chemical mixes with the second liquid, before in Vormischraum 400 the
  • FIGS. 8a and 8b embodiments of the mixing device connected to a process flow line 500 are shown.
  • the device shown in FIG. 8 a comprises a receptacle 20, a mixing device 10 which can be moved inside the receptacle 20 and which is designed as a nozzle, as shown for example in FIGS. 1 to 71.
  • the receptacle 20 is connected to a process flow line 500, in which a process stream is guided.
  • the mixing device is movable in the direction 22, for example by means of cylinder 502. Die
  • Mixing device 10 is connected to three supply lines 512, 514, 516, each terminating in the first flow channel 12, in the second flow channel 14 and in the third flow channel 16 of the mixing device.
  • the gate valve (not shown) is opened and the nozzles or ends of the flow channels of the mixing device protrude into the process stream.
  • FIG. 9a and 9b show schematically a line diagram with supply lines for the chemical stream 1000, the second liquid 1100 and the third Fluid 1300.
  • the second fluid is called the mixed flow
  • the third fluid is the injection flow.
  • Lines 1400, 1410 of the cleaning fluid which is used only when the gate valve is closed.
  • line 1 100 is a control valve 1010, in the line 1000, a control valve 1 1 10 and in the line 1300 a control valve 1330 introduced.
  • the cleaning fluid can be supplied via line 1400 or via line 4 0 of the Chemikalienstromzuschreibtechnisch 1000 and the supply line for the second liquid 1 100.
  • these valves are blocked at points 2000.1 and 2000.2, respectively, as shown in FIG. 9a.
  • the cleaning of the nozzle can be done independently of the running process and nozzle and feeds can be maintained independently of the process and dismantled if necessary.
  • the performance of the nozzle does not change even during prolonged permanent operation of the metering device, in particular, the interference of chemicals in the deteriorated

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zumischung einer flüssigen Chemikalie zu einem Prozessstrom mittels einer Mischvorrichtung, umfassend einen Mischschritt und einen Reinigungsschritt, wobei in dem Mischschritt eine flüssige Chemikalie dem Prozessstrom zugeführt wird. Die Erfindung wird dadurch gekennzeichnet, dass in dem Reinigungsschritt die Mischvorrichtung von dem Prozessstrom getrennt wird, derart, dass die Mischvorrichtung unabhängig vom Prozessstrom gereinigt werden kann.

Description

Verfahren zur Zumischung einer flüssigen Chemikalie zu einem Prozessstrom und Vorrichtung
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 Vorrichtung.
An die Dosierung und nachfolgende Einmischung von Chemikalien, beispielsweise in den Papierherstellungsprozess 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, insbesondere einen Prozessstrom bei der Herstellung einer Faserund/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.
Aus dem Stand der Technik sind eine Reihe von Verfahren und Vorrichtungen zum Einmischen eines Chemikalienstromes zu einem Prozessstrom bekannt geworden. So stellt die EP-A- 2 9 344 ein Verfahren zur Zumischung einer flüssigen Chemikalie in einem Prozessflüssigkeitsstrom zur Verfügung, bei dem die Chemikalie und eine zweite Flüssigkeit im Wesentlichen in Verbindung miteinander gebracht werden, wenn Chemikalie und zweite Flüssigkeit aus einer Mischerdüse mit hoher Geschwindigkeit in einen Prozessstrom eingeleitet werden.
Die EP-A-1 064 427 beschreibt ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur
Mischung eines flüssigen Chemikalienstromes in einen zweiten Flüssigkeitsstrom in einer Mischeinrichtung, bei der der Chemikalienstrom mit dem zweiten
Flüssigkeitsstrom im Wesentlichen gleichzeitig bei der Ausbringung der
Chemikalien in der zweiten Flüssigkeit in einen weiteren vierten Flüssigkeitsstrom, insbesondere einen Prozessstrom, gemischt wird.
Die WO-A-2005/32704 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Zuführung einer Chemikalie in einen Flüssigkeitsstrom, wobei die Chemikalie in den
Mischraum beispielsweise mit Mischwasser oder einer in der Papiermaschine zirkulierenden Flüssigkeit vermischt wird, um eine Zumischflüssigkeit auszubilden, bevor diese in einen Flüssigkeitsstrom, insbesondere einen Prozessstrom, eingebracht wird. Alle vorgenannten Verfahren und Vorrichtungen haben 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.
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. 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.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Nachteile im Stand der Technik zu vermeiden. Insbesondere soll ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Dosierung bzw.
Mischung einer Chemikalie, vorzugsweise in einen Prozessstrom, insbesondere einen Prozessstrom zur Erzeugung einer Faser- oder Fliesstoffbahn, angegeben werden, wobei Stillstände durch Ablagerungen weitgehend vermieden werden. Des Weiteren soll weitgehend die Ablösung von Ablagerungen vermieden werden, die beispielsweise bei einer erneuten Aufnahme des Produktionsprozesses zu Löchern in der Faserstoffbahn führen können. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass bei einem Verfahren zur Zumischung einer flüssigen Chemikalie zu einem Prozessstrom mittels einer Misch Vorrichtung ein Mischschritt vorgesehen ist sowie ein Reinigungsschritt, wobei in den Mischschritt eine flüssige Chemikalie dem Prozessstrom zugeführt wird und in dem Reinigungsschritt die Mischvorrichtung von dem Prozessstrom getrennt wird, derart, dass die Mischvorrichtung unabhängig vom Prozessstrom gereinigt werden kann. Dadurch, dass die Mischvorrichtung vom Prozessstrom getrennt wird, wird eine unabhängige Reinigungsmöglichkeit für die
Mischvorrichtung geschaffen, so dass Ablagerungen in den Zuleitungen und auch in der Mischvorrichtung selbst bei einem Stillstand der Maschine ausgespült werden können. Hierdurch kommt es selbst bei kleinen Querschnitten der Zuleitungen bzw. der Düsen in der Mischvorrichtung nicht mehr zu
Produktionsstillständen aufgrund von Ablagerungen, da durch rechtzeitiges Spülen der Maschine ein ungeplanter Stillstand vermieden werden kann.
Bei den zu dosierenden Chemikalien handelt es sich insbesondere um Polymere, beispielsweise Ädhäsionsmittel, die beim Papierherstellungsprozess dem
Prozessstrom zugegeben werden. Beispiele für derartige Chemikalien bzw.
Polymere sind Polyacrylamid (PAM), Polyethylenimin (PEI), Polyamidoamin
(PAAm), vernetzbare Polyamidamin arze, Polydadmac, Polyvenylamin (PVAm), Polyethylenoxid (PEO). Alternativ zu den zuvor genannten Polymeren können die dosierenden Chemikalien auch Mikropartikel bzw. Nanopartikel sein,
beispielsweise Bentonid 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. Kalziumkarbonat, Titandioxid in Form einer Suspension in eine zweite Flüssigkeit oder den Prozessstrom zu dosieren. Besonders bevorzugt ist es, dass die Zudosierung der Chemikalien nicht aus der Chemikaliendüse direkt in den Prozessstrom erfolgt, sondern wenn die flüssige Chemikalie mit wenigstens einer zweiten Flüssigkeit vermischt wird. Bei der zweiten Flüssigkeit kann es sich um Frischwasser handeln. Alternativ hierzu kann es sich bei der zweiten Flüssigkeit um eine Umlaufflüssigkeit handeln.
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. Bei dem
Prozessstrom handelt es sich bevorzugt um eine zu einer Papiermaschine hinfließenden Faserstoffsuspension, mit der die zugeführte Chemikalie, insbesondere die Retentionschemikalie, reagieren soll.
Bevorzugt wird in der Mischvorrichtung die flüssige Chemikalie in einem ersten Flüssigkeitsstrom und die zweite Flüssigkeit in einem zweiten Flüssigkeitsstrom zur Verfügung gestellt. Die Mischvorrichtung, aus der der erste Flüssigkeitsstrom und der zweite Flüssigkeitsstrom abgeleitet wird, kann derart ausgestaltet sein, dass der erste Flüssigkeitsstrom im Wesentlichen gleichzeitig und mit dem zweiten Flüssigkeitsstrom aus der Mischvorrichtung austritt. Eine derartige
Mischvorrichtung ist beispielsweise in der EP-A-1 319 344 und der
EP-A-1 064 427 angegeben. Alternativ hierzu ist es möglich, dass die
Mischvorrichtung derart ausgebildet ist, dass der erste Flüssigkeitsstrom im Wesentlichen vor dem zweiten Flüssigkeitsstrom aus der Mischvorrichtung austritt oder der erste Flüssigkeitsstrom im Wesentlichen nach dem zweiten
Flüssigkeitsstrom aus der Mischvorrichtung austritt.
Um eine Vermischung des zweiten Flüssigkeitsstroms, beispielsweise des
Frischwasserstroms oder des Umlaufwasserstroms mit der zu dosierenden Chemikalie, die im ersten Flüssigkeitsstrom die Mischvorrichtung verlässt, zu erreichen, kann vorgesehen sein, dass der erste Flüssigkeitsstrom mit dem zweiten Flüssigkeitsstrom in einer Mischkammer vor Zuführung zum Prozessstrom vermischt wird.
Die Trennung der Mischvorrichtung von dem Prozessstrom, die zu einer unabhängigen Reinigung der Mischvorrichtung vom Prozessstrom führt, 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 in die erste und der zweite Flüssigkeitsstrom der Mischvorrichtung eingeführt werden, 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.
Weist die Ausführungsform der Erfindung eine Mischkammer auf, so ist es bevorzugt, wenn die Mischkammer gleichzeitig auch die Reinigungskammer darstellt. Kann die Mischvorrichtung direkt oberhalb des Prozessstromes z. B. in einer Aufnahmeeinrichtung angeordnet werden, so ist es vorteilhaft, wenn die Misch Vorrichtung 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.
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. 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. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst ein Aufnahmegehäuse und einen ersten Strömungskanal zur Zuführung der flüssigen Chemikalie zu dem Prozessstrom. Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung dadurch ausgezeichnet, dass die Aufnahme, insbesondere das
Aufnahmegehäuse, derart ausgebildet ist, dass eine Reinigungskammer wenigstens zur Reinigung eines ersten Strömungskanals zur Verfügung gestellt wird. Bevorzugt wird über den ersten Strömungskanal die flüssige Chemikalie dem Prozessstrom zugeführt. Durch das Zuverfügungstellen einer Reinigungskammer im Aufnahmegehäuse kann wenigstens der erste Strömungskanal, beispielsweise mittels Reinigungsflüssigkeit gespült und sich im ersten Strömungskanal gebildete Ablagerung aus diesem entfernt werden. Die Mischvorrichtung umfasst bevorzugt neben dem ersten Strömungskanal wenigstens auch einen zweiten Strömungskanal zur Zuführung einer zweiten Flüssigkeit zu dem Prozessstrom. Auch der zweite Strömungskanal, durch den beispielsweise Frischwasser oder Wasser aus Umlaufprozessen in einer
Papiermaschine zugeführt werden kann, mündet bevorzugt in die
Reinigungskammer und kann von dem Prozessstrom getrennt werden. Auch eine Ausführung mit einem dritten Strömungskanal zur Führung einer dritten Flüssigkeit ist möglich. 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.
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.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Mischvorrichtung derart ausgebildet ist, dass in einem Mischschritt der erste und der zweite Flüssigkeitsstrom im
Wesentlichen gleichzeitig aus dem ersten bzw. aus dem zweiten Strömungskanal austreten. In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der erste Flüssigkeitsstrom im Wesentlichen vor dem zweiten Flüssigkeitsstrom aus dem ersten bzw. zweiten Strömungskanal austritt. Alternativ kann die Mischvorrichtung so beschaffen sein, dass der erste Flüssigkeitsstrom im Wesentlichen nach dem zweiten Flüssigkeitsstrom aus dem ersten bzw. zweiten Strömungskanal austritt.
Um beispielsweise die Mischvorrichtung sehr nahe an den Prozessstrom zu bringen und von diesem wegzubewegen, kann vorgesehen sein, dass innerhalb der Aufnahme die Mischvorrichtung verschiebbar ausgebildet ist.
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 dem Siebwasserverbindungsmittel verbunden ist, um das Siebwasser als zweite Flüssigkeit zu verwenden. Die Erfindung soll nachfolgend ohne Beschränkung hierauf beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben werden:
Es zeigen: eine erfindungsgemäße Dosierdüse in einer ersten Ausgestaltung mit einer Aufnahme; eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Dosierdüse mit einer Aufnahme; eine erfindungsgemäße Dosierdüse mit integriertem
Absperrschieber, wobei die Dosierdüse bzw. Mischvorrichtung in Mischstellung ist;
Ausführungsform gemäß Fig. 3 in Reinigungsstellung;
Mischvorrichtung in Reinigungsstellung mit geschlossenem Absperrschieber; Fig. 7a-7l Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Mischvorrichtung mit separatem Mischraum;
Fig. 8a-8b konstruktive Ausgestaltung einer Dosierdüse bzw. Mischvorrichtung mit Zuführungen und Versteileinrichtungen; Fig. 9a-9b Flussdiagramm zur Chemikaliendosierung (Fig. 9a) und Reinigungsbetrieb (Fig. 9b).
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Mischvorrichtung 10 gezeigt, umfassend einen ersten Strömungskanal 12, in dem beispielsweise die zuzuführende Chemikalie eingeleitet werden kann sowie einen zweiten Strömungskanal 14, der den ersten Strömungskanal annular umgibt und in dem eine zweite Flüssigkeit,
beispielsweise Frischwasser, geführt werden kann. Die Vorrichtung umfasst des Weiteren einen dritten Strömungskanal. Dieser dritte Strömungskanal ist optional und keinesfalls notwendig. Die Vorrichtung würde auch der Erfindung
entsprechen, wenn wenigstens der erste Strömungskanal 2 und der zweite Strömungskanal 14 verwirklicht würden.
Der dritte Strömungskanal umgibt den zweiten Strömungskanal wiederum annular.
Die Mischvorrichtung 10 mit erstem, zweitem und drittem Strömungskanal wird in einer Aufnahmeeinrichtung 20 beispielsweise verschiebbar in axialer Richtung 22 geführt. Die Mischvorrichtung 10 kann, muss aber nicht in der Aufnahmeeinrichtung axial verschieb- bzw. verstellbar angeordnet sein.
Die Durchmesser bzw. die Abmessungen der Leitungsquerschnitte d1 , d2, d3 von erstem, zweitem und drittem Strömungskanal 12, 14, 16sind so gewählt, dass hohe Strömungsgeschwindigkeiten der in den Strömungskanälen geleiteten Flüssigkeitsströme auftreten. Bevorzugt werden die Abmessungen bzw.
Durchmesser derart gewählt, dass die Strömungsgeschwindigkeiten im Bereich 0,05 bis 20 m/sec, vorzugsweise im Bereich 0,1 bis 10 m/sec, ganz besonders bevorzugt 0,1 bis 5 m/sec liegen. Durch eine Verengung der Abmessungen, beispielsweise beim Austritt im unteren Teil 24 des zweiten Strömungskanals 14 bzw. 26 des dritten Strömungskanals 16 kann die Strömungsgeschwindigkeit im Bereich des Austritts aus der
Mischvorrichtung erheblich gesteigert werden gegenüber der
Strömungsgeschwindigkeit im oberen Bereich 34 des zweiten Strömungskanals bzw. 36 des dritten Strömungskanals 16. Einen derartig konischen Zulauf kann auch für den ersten Strömungskanal 12 im Bereich des Austritts, d.h. im Bereich 22, vorgesehen sein. Neben der Öffnung 40, aus der beispielsweise die zu dosierende Chemikalie aus dem ersten Strömungskanal austreten kann, ist es möglich, den ersten Strömungskanal auch in der Seitenwand mit Bohrungen 42 zu versehen, aus denen die Chemikalie austritt. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Grenze des Prozessstroms mit 100 bezeichnet. Die Fliesrichtung des Prozessstroms ist mit 0 angegeben. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, wird der Chemikalienstrom direkt in den Prozessstrom eingebracht, ebenso wird der durch den zweiten Strömungskanal geführte zweite Flüssigkeitsstrom bzw. der durch den dritten Flüssigkeitskanal geführte dritte Flüssigkeitsstrom direkt in den Prozessstrom eingeleitet. In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform tritt der Chemikalienstrom, d.h. der erste Flüssigkeitsstrom, zeitlich vor dem zweiten Flüssigkeitsstrom in den
Prozessstrom ein.
Dadurch, dass die Strömungskanäle für den zweiten und den dritten
Flüssigkeitsstrom im Wesentlichen auf gleicher Höhe enden, ist der Eintritt von zweitem und drittem Flüssigkeitsstrom in den Prozessstrom im Wesentlichen gleichzeitig. In jedem Fall wird die Zuführung der Flüssigkeitsströme aus der Mischvorrichtung 10 in den Prozessstrom im Wesentlichen quer zum
Prozessstrom vorgenommen. Die Zuführung des Chemikalienstroms über den ersten Strömungskanal und beispielsweise den von Frischwasser, den zweiten Strömungskanal, ist nicht zwingend, sondern lediglich beispielhaft zu verstehen. Selbstverständlich können die Strömungskanäle auch unterschiedlich belegt sein.
Fig. 2 stellt eine Variante der Ausführungsform gemäß Fig. 1 dar. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Der Unterschied der Ausführungsform gemäß Fig. 2 im Gegensatz zur Ausgestaltung gemäß Fig. 1 ist in der Ausführung der Trennwand der zweiten Zuführleitung bzw. des zweiten Strömungskanales zu erkennen. Die zweite Zuführleitung weist einen oberen Abschnitt 34, einen konisch zulaufenden verengten Mittelabschnitt 24 sowie daran anschließend einen
Endabschnitt 54, der sich nicht konisch verjüngt, aber so ausgestaltet ist, dass die Zuführung der zweiten Flüssigkeit in den Prozessstrom hinein erfolgt. Der
Endabschnitt 54 kann in seiner Länge variiert werden, so dass eingestellt werden kann, ob der durch den zweiten Strömungskanal zugeführte zweite
Flüssigkeitsstrom gleichzeitig, vor oder nach dem über den ersten
Strömungskanal 12 zugeführten Chemikalienstrom bzw. ersten Flüssigkeitsstrom austritt. Als Chemikalienstrom über den ersten Strömungskanal können als dosierende Chemikalien insbesondere Polymere, beispielsweise Ädhäsionsmittel, die beim Papierherstellungsprozess dem Prozessstrom zugegeben werden, verwandt 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 Bentonid 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.
Kalziumkarbonat, Titandioxid in Form einer Suspension in eine zweite Flüssigkeit oder den Prozessstrom zu dosieren. In den Figuren 3 und 4 ist eine erfindungsgemäße Einrichtung gezeigt, bei der wiederum eine Mischvorrichtung, wie in Fig. 1 dargestellt, eingesetzt wird. Gleiche Bauteile in den Figuren 3 und 4 sind wiederum mit denselben Bezugsziffern wie in Fig. 1 belegt. Bei der Ausgestaltung gemäß Fig. 3 und 4 handelt es sich um eine erfindungsgemäße Einrichtung, bei der die Mischvorrichtung 10 innerhalb eines Aufnahmegehäuses 20 bzw. einer Aufnahme in axialer Richtung 22 beweglich ausgestaltet ist.
Zusätzlich zu der in Fig. 1 dargestellten Ausgestaltung umfasst die
Aufnahmeeinrichtung 20 einen Absperrschieber 200. Der Absperrschieber 200 ist in der Richtung 202 beweglich ausgestaltet. Die Mischvorrichtung 10 bzw.
Dosierdüse wird in Fig. 3 durch den geöffneten Absperrschieber geführt. Auch bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform erfolgt die Zusammenführung der durch den zweiten Strömungskanal 14 geleiteten zweiten Flüssigkeit bzw. den
Mischstrom und dem durch den ersten Strömungskanal 2 geleiteten
Chemikalienstrom in den Prozessstrom 100. Ein Teil der Düse sowie der erste Strömungskanal ragt in den Prozessstrom 00 hinein.
In Fig. 4 ist die Mischvorrichtung 10 innerhalb der Aufnahme bzw. des
Aufnahmegehäuses in Richtung 22 aus dem Prozessstrom bei geöffnetem
Schieber 200 aktiv, z. B. pneumatisch, hydraulisch oder elektromotorisch herausgezogen.
Fig. 5 zeigt nun das Einbringen des Schiebers 200 über den gesamten
Querschnitt der Aufnahmevorrichtung 20 bei einer Stellung der Mischvorrichtung 10 gemäß Fig. 4. Durch den geschlossenen Absperrschieber 200 wird die
Mischvorrichtung 0 erfindungsgemäß von dem Prozessstrom getrennt. Zwischen der Mischvorrichtung 10 und dem Absperrschieber wird ein Reinigungsraum 300 ausgebildet.
In Fig. 6 ist dargestellt, wie bei abgetrenntem Reinigungsraum 300 die
Mischvorrichtung bzw. Dosierdüse unabhängig vom Prozessstrom 100 gereinigt werden kann. Wie in Fig. 6 dargestellt, kann beispielsweise in den ersten
Strömungskanal 2 anstatt eines Chemikalienstromes Frischwasser zugeführt werden. Selbstverständlich wäre die Zuführung auch über den zweiten
Strömungskanal oder den dritten Strömungskanal möglich, ohne dass dies hier gezeigt ist.
In dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel wird somit über den ersten Strömungskanal 12 Frischwasser zugeführt. Das Frischwasser prallt auf die Absperreinrichtung 200 und wird in die beiden anderen Strömungskanäle 4 und 16 geführt. Dabei werden Medien, die in diesen Strömungskanälen bzw.
Zuführungen enthalten sind, durch das Frischwasser bzw. das fluide
Reinigungsmedium verdrängt. Die Düsen und die Zuführungen, insbesondere die Mischvorrichtung, können durch einen derartigen Reinigungsschritt, wie in Fig. 6 dargestellt, von den darin befindlichen Chemikalien, insbesondere deren
Ablagerungen, gereinigt werden. So wird ein Verstopfen der Mischvorrichtung und der Zuführungen durch Ablagerungen bei Stillständen unabhängig vom
Prozessstrom aktiv entgegengewirkt.
In den Figuren 7a bis 71 sind alternative Ausführungsformen der Erfindung gezeigt, bei denen insbesondere die Mischvorrichtungen 10 unterschiedlich ausgebildet sind. Gleiche Bauteile wie in den vorangegangenen Figuren 1 bis 6 sind in den Figuren 7a bis 71 mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet. Allen
Ausführungsbeispielen in den Figuren 7a bis 71 ist gemeinsam, dass, wenn die Mischvorrichtung 10 nicht verschiebbar, sondern fixiert in der eingezeichneten Stellung ausgebildet wird, neben den bei geschlossenem Absperrschieber (nicht dargestellt) ausgebildetem Reinigungsraum 300 in allen Fällen dieser Reinigungsraum 300 auch gleichzeitig Mischraum ist und die beispielsweise aus dem ersten Strömungskanal 2 zugeführte Chemikalie und die aus dem zweitem Strömungskanal 14 austretende zweite Flüssigkeit sich in oder vor diesen
Mischraum, in jedem Fall aber vor Zuführung zum Prozessstrom 100 mischen. Bei der Ausführungsform gemäß den Figuren 7a bis 7b und 7e bis 7f wird zusätzlich zu dem Mischraum, der gleichzeitig Reinigungsraum 300 ist, ein Vormischraum 400 innerhalb der Mischvorrichtung 10 ausgebildet. Die beispielsweise in der Ausführungsform in den Figuren 7a und 7b durch den ersten Strömungskanal 12 zugeführte Chemikalie wird im Vormischraum 400 mit der zweiten durch den zweiten Strömungskanal 14 bzw. mit der dritten durch den dritten Strömungskanal zugeführten Flüssigkeit vorvermischt, bevor sie in den als Reinigungsraum fungierenden Mischraum 300 eintreten und schließlich zum Prozessstrom 100 geleitet werden. Wiederum ist, um eine Reinigung der Mischvorrichtung 10 zu ermöglichen, Absperrschieber 200 beweglich ausgebildet. Während bei der Ausführungsform gemäß der Figuren 7a und 7b die aus dem ersten
Strömungskanal 12 austretende Flüssigkeit in den Vormischraum 400 eingeleitet werden, wird bei Ausführungsform gemäß den Figuren 7c bis 7d lediglich die aus dem zweiten Strömungskanal 14 austretende Flüssigkeit mit der aus dem dritten Strömungskanal 16 austretenden Flüssigkeit vorvermischt. Die Ausführungsform gemäß den Figuren 7e bis 7f zeichnet sich dadurch aus, dass die aus dem ersten Strömungskanal 12 austretende Chemikalie vor der zweiten Flüssigkeit austritt und insoweit ein Vor-Vor-Mischraum 500 ausgebildet wird, bei dem die Chemikalie sich mit der zweiten Flüssigkeit vermischt, bevor im Vormischraum 400 die
Chemikalie mit der zweiten Flüssigkeit gemischt mit der aus dem dritten
Strömungskanal 16 austretenden dritten Flüssigkeit vermischt wird.
In den Figuren 7g und 7h tritt die dritte Flüssigkeit aus dem dritten
Strömungskanal 16 vor der zweiten und die zweite vor der Chemikalie aus dem ersten Strömungskanal 12 in den Mischraum 300 ein, der allerdings nicht mehr deckungsgleich mit dem Reinigungsraum 300 ist. In den Figuren 7i und 7j wird ein zeitgleicher Eintritt der im ersten Strömungskanal 2 geführten Chemikalie und der zweiten Flüssigkeit in den Mischraum erreicht.
Bei den Ausführungsformen gemäß den Figuren 7k bis 71 tritt zunächst die im dritten Strömungskanal 16 eingeführte dritte Flüssigkeit vor der im zweiten
Strömungskanal 14 geführten zweiten Flüssigkeit und der im ersten
Strömungskanal 2 geführten Chemikalie in den Mischraum 300 ein.
In den Figuren 8a und 8b sind Ausgestaltungen der Mischvorrichtung gezeigt, die an eine Prozessstromleitung 500 angeschlossen ist. Die in Fig. 8a gezeigte Vorrichtung umfasst eine Aufnahme 20, eine innerhalb der Aufnahme 20 bewegbare Mischvorrichtung 10, die als Düse ausgebildet ist, wie beispielsweise in den Figuren 1 bis 71 gezeigt. Die Aufnahme 20 ist an eine Prozessstromleitung 500 angeschlossen, in der ein Prozessstrom geführt wird. Die Mischvorrichtung ist in Richtung 22 beweglich, beispielsweise mittels Zylinder 502. Die
Mischvorrichtung 10 ist an drei Zuleitungen 512, 514, 516 angeschlossen, die jeweils in dem ersten Strömungskanal 12, in dem zweiten Strömungskanal 14 und in dem dritten Strömungskanal 16 der Mischvorrichtung enden. In der in Fig. 8a dargestellten Betriebsposition ist der Absperrschieber (nicht gezeigt) geöffnet und die Düsen bzw. Enden der Strömungskanäle der Mischvorrichtung ragen in den Prozessstrom hinein.
In Fig. 8b ist die Ausgestaltung der Vorrichtung gemäß Fig. 8a in der
Reinigungsposition dargestellt, d.h. mit geschlossenem Absperrschieber 200. Gleiche Bauteile wie in Fig. 8a sind mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet. Durch den Absperrschieber 200 wird ein Reinigungsraum 300 ausgebildet und die Mischvorrichtung, insbesondere deren Düsen, von dem Prozessstrom in der Prozessstromleitung 500 getrennt. Die Figuren 9a und 9b zeigen schematisch ein Leitungsdiagramm mit Zuleitungen für den Chemikalienstrom 1000, die zweite Flüssigkeit 1100 und die dritte Flüssigkeit 1300. Die zweite Flüssigkeit wird als Mischstrom bezeichnet, und die dritte Flüssigkeit als Injektionsstrom. Des Weiteren eingezeichnet sind die
Leitungen 1400, 1410 des Reinigungsfluids, das lediglich bei geschlossenem Absperrschieber zum Einsatz gelangt. In die Leitung 1 100 ist ein Regelventil 1010, in die Leitung 1000 ein Regelventil 1 1 10 und in die Leitung 1300 ein Regelventil 1330 eingebracht. Das Reinigungsfluid kann über Leitung 1400 bzw. über Leitung 4 0 der Chemikalienstromzuführleitung 1000 bzw. der Zuführleitung für die zweite Flüssigkeit 1 100 zugeführt werden. Bei Einmischung der Chemikalie in den Prozessstrom sind diese Ventile, wie in Fig. 9a gezeigt, an der Stelle 2000.1 bzw. 2000.2 gesperrt.
Auch die Zudosierung von Reinigungsflüssigkeit in den dritten Flüssigkeitsstrom 1300 über Leitung 1410 ist vorgesehen, jedoch ist im Falle in Fig. 9a auch diese Leitung an der Stelle 2000.3 gesperrt.
Wird nunmehr der Reinigungsbetrieb gefahren, so wird, wie in Fig. 9b gezeigt, die Sperre an den Stellen 2000.1 , 2000.2 sowie 2000.3 aufgehoben und stattdessen die Leitung 1 100 an der Stelle 3000.2, Leitung 1000 an der Stelle 3000.1 und Leitung 300 an der Stelle 3000.3 gesperrt.
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird neben der eigentlichen
Dosierfunktion eine notwendige und effektive Reinigungsmöglichkeit zur
Verfügung gestellt. Dadurch werden die Nachteile des Standes der Technik, insbesondere ein Verstopfen der Düse, Ablagerungen in den Zuleitungen,
Polymerklümpchen im Prozess und Störung bei der Papierherstellung vermieden. Bei Stillständen der Papiermaschine können die Chemikalien bzw. Prozessfluide vollständig aus dem gesamten Dosiersystem, den Zuleitungen und der Düse entfernt werden. Der Bildung von Ablagerungen in den Zuleitungen und der Düse kann mittels eines sehr effizienten Spülvorganges effektiv vorgebeugt werden. Des Weiteren ist es im Vergleich zum Stand der Technik möglich, kleinere
Leitungsquerschnitte zu verwenden und damit die Strömungsgeschwindigkeiten, insbesondere der Chemikalien, entsprechend hoch einzustellen. Des Weiteren kann die Reinigung der Düse unabhängig vom laufenden Prozess erfolgen und Düse und Zuführungen können unabhängig vom Prozess gewartet und gegebenenfalls demontiert werden. Die Performance der Düse ändert sich auch während eines längeren permanenten Betriebes der Dosiereinrichtung nicht, insbesondere verschlechtert sich die Einmischung von Chemikalien im
Prozessstrom über die Laufzeit nicht. Alles in allem wird die Prozesssicherheit durch die Reinigungsfunktion erhöht und aufgrund der Reduzierung der
Stillstandszeiten können höhere Laufzeitwirkungsgrade erreicht werden.
Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung und der integrierten Reinigungsfunktion kann somit im Vergleich zum Stand der Technik eine Produktionssteigerung erreicht werden, des Weiteren ist es möglich, das Gesamtsystem mit der Dosier- und der Reinigungsfunktion vollständig in ein Prozessleitsystem zu integieren.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Zumischung einer flüssigen Chemikalie zu einem
Prozessstrom mittels einer Mischvorrichtung, umfassend einen Mischschritt und einen Reinigungsschritt, wobei in dem Mischschritt eine flüssige Chemikalie dem Prozessstrom zugeführt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
in dem Reinigungsschritt die Mischvorrichtung von dem Prozessstrom getrennt wird, derart, dass die Mischvorrichtung unabhängig vom
Prozessstrom gereinigt werden kann.
Verfahren nach Anspruch ,
dadurch gekennzeichnet, dass
in dem Mischschritt die flüssige Chemikalie mit wenigstens einer zweiten Flüssigkeit vermischt wird.
Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
aus der flüssigen Chemikalie in der Mischvorrichtung ein erster
Flüssigkeitsstrom und aus der zweiten Flüssigkeit wenigstens ein zweiter Flüssigkeitsstrom gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
in dem Mischschritt die Vermischung von erstem und zweitem
Flüssigkeitsstrom auf eine der nachfolgenden Arten erfolgt:
der erste Flüssigkeitsstrom tritt im Wesentlichen gleichzeitig mit dem zweiten Flüssigkeitsstrom aus der Mischvorrichtung aus; der erste Flüssigkeitsstrom tritt im Wesentlichen vor dem zweiten
Flüssigkeitsstrom aus der Misch Vorrichtung aus;
der erste Flüssigkeitsstrom tritt im Wesentlichen nach dem zweiten Flüssigkeitsstrom aus der Mischvorrichtung aus.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Mischvorrichtung von einer Aufnahmeeinrichtung aufgenommen wird, wobei die Mischvorrichtung in der Aufnahme im Reinigungsschritt derart angeordnet ist, dass eine Reinigungskammer ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Mischvorrichtung in der Aufnahmeeinrichtung zur Ausbildung der Reinigungskammer verschiebbar ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Mischschritt die flüssige Chemikalie mit wenigstens der zweiten Flüssigkeit in einer Mischkammer vermischt wird.
Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Mischkammer und die Reinigungskammer im Wesentlichen übereinstimmen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
in dem Reinigungsschritt die Mischvorrichtung mit einer
Reinigungsflüssigkeit beaufschlagt wird, bevorzugt derart, dass Medien, d in der Mischvorrichtung enthalten sind, durch die Reinigungsflüssigkeit verdrängt werden und dadurch die Mischvorrichtung von darin befindlichen Chemikalien gereinigt wird.
10.Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Mischvorrichtung derart ausgestaltet ist, dass der erste und/oder zweite Flüssigkeitsstrom mit einer Strömungsgeschwindigkeit im Bereich 0,05 bis 20 m/sec, vorzugsweise im Bereich 0,1 bis 10 m/sec, ganz besonders bevorzugt 0,1 bis 5 m/sec aus der Mischvorrichtung austritt, derart, dass keine Ablagerungen an oder in der Mischvorrichtung ausgebildet werden.
1 1 .Vorrichtung zur Zumischung einer flüssigen Chemikalie zu einem
Prozessstrom, umfassend wenigstens eine Aufnahme, insbesondere ein Aufnahmegehäuse in einem ersten Strömungskanal zur Zuführung der flüssigen Chemikalie zu dem Prozessstrom,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Aufnahme, insbesondere das Aufnahmegehäuse, derart ausgebildet ist, dass eine Reinigungskammer mit wenigstens zur Reinigung des ersten Strömungskanals zur Verfügung gestellt wird.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Aufnahmegehäuse eine Absperrvorrichtung, insbesondere einen Absperrschieber, umfasst, mit dem die Reinigungskammer in der
Aufnahme, insbesondere dem Aufnahmegehäuse, ausgebildet wird.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorrichtung des Weiteren einen zweiten Strömungskanal zur Zuführung einer zweiten Flüssigkeit zu dem Prozessstrom umfasst.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Vorrichtung eine Mischvorrichtung, umfassend den ersten und den zweiten Strömungskanal, aufweist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste und der zweite Strömungskanal einen derartigen Querschnitt aufweist, dass der aus dem ersten und/oder dem zweiten Strömungskanal austretende erste und/oder zweite Flüssigkeitsstrom mit einer
Strömungsgeschwindigkeit im Bereich 0,05 bis 20 m/sec, vorzugsweise im Bereich 0,1 bis 10 m/sec, ganz besonders bevorzugt 0,1 bis 5 m/sec aus dem ersten und/oder dem zweiten Strömungskanal austreten.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, dass
in einem Mischschritt die Vermischung eines ersten und eines zweiten Flüssigkeitsstroms, die aus dem ersten und dem zweiten Strömungskanal austreten, auf eine der nachfolgenden Arten erfolgt:
- der erste Flüssigkeitsstrom tritt im Wesentlichen gleichzeitig mit dem zweiten Flüssigkeitsstrom aus dem ersten bzw. zweiten
Flüssigkeitskanal aus;
- der erste Flüssigkeitsstrom tritt im Wesentlichen vor dem zweiten
Flüssigkeitsstrom aus dem ersten bzw. zweiten Flüssigkeitskanal aus;
- der erste Flüssigkeitsstrom tritt im Wesentlichen nach dem zweiten Flüssigkeitsstrom aus dem ersten bzw. zweiten Flüssigkeitskanal aus.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 1 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, dass die Misch Vorrichtung, umfassend den ersten und den zweiten
Strömungskanal innerhalb der Aufnahme, insbesondere des
Aufnahmegehäuses, verschiebbar ausgebildet ist. 18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 1 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, dass
in der Aufnahmeeinrichtung ein Mischraum ausgebildet wird.
19. Chemikalieneinspeissystem für den Einsatz in einem Papiermaschinen- Zulaufsystem,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Mittel zur Einspeisung der Chemikalien in dem Prozessstrom eine Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 1 bis 18 umfasst. 20. Chemikalieneinspeissystem nach Anspruch 19, wobei die Vorrichtung über ein Rohr mit den Siebwasser-Rückgewinnungsmitteln verbunden ist, um das Siebwasser als die zweite Flüssigkeit zu verwenden.
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