NL2022169B1

NL2022169B1 - Werkwijze en inrichting voor het bedrijven van een ultrafiltratie (UF) proces voor het behandelen van een processtroom

Info

Publication number: NL2022169B1
Application number: NL2022169A
Authority: NL
Inventors: Van Dalfsen Harm; Roersma Thomas
Original assignee: Wafilin Systems B V
Priority date: 2018-07-03
Filing date: 2018-12-11
Publication date: 2020-01-08

Abstract

De vinding betreft een werkwijze en inrichting voor het bedrijven van een ultrafiltratie (UF) proces voor het behandelen van een processtroom. De werkwijze volgens de vinding omvat: — het aanvoeren van een processtroom naar een behandelinrichting; — het behandelen van de processtroom in de behandelinrichting; — het reinigen en/of stopzetten van de behandeling van de processtroom; en — het realiseren van een propstroom voor het verwijderen van een in het proces aanwezige hoeveelheid processtroom.

Description

Θ 2022169 ©B1 OCTROOI (2?) Aanvraagnummer: 2022169 (22) Aanvraag ingediend: 11 december 2018 (51) Int. Cl.:

B01D 61/14 (2019.01) B01D 61/22 (2019.01) B01D

61/58 (2019.01) B01D 65/02 (2019.01) (30) Voorrang:

juli 2018 NL 2021234 (T) Aanvraag ingeschreven:

januari 2020 (43) Aanvraag gepubliceerd:

(73) Octrooihouder(s):

Wafilin Systems B.V. te LEEUWARDEN (72) Uitvinder(s):

Harm van Dalfsen te Steenwijk Thomas Roersma te Marrum (74) Gemachtigde:

ir. P.J. Hylarides c.s. te Den Haag

Octrooi verleend:

januari 2020

45) Octrooischrift uitgegeven:

januari 2020

54) Werkwijze en inrichting voor het bedrijven van een ultrafiltratie (UF) proces voor het behandelen van een processtroom

57) De vinding betreft een werkwijze en inrichting voor het bedrijven van een ultrafiltratie (UF) proces voor het behandelen van een processtroom. De werkwijze volgens de vinding omvat:

- het aanvoeren van een processtroom naar een behandelinrichting;

- het behandelen van de processtroom in de behandelinrichting;

- het reinigen en/of stopzetten van de behandeling van de processtroom; en

- het realiseren van een propstroom voor het verwijderen van een in het proces aanwezige hoeveelheid processtroom.

B1 2022169

Dit octrooi is verleend ongeacht het bijgevoegde resultaat van het onderzoek naar de stand van de techniek en schriftelijke opinie. Het octrooischrift komt overeen met de oorspronkelijk ingediende stukken.

Werkwijze en inrichting voor het bedrijven van een ultrafiltratie (UF) proces voor het behandelen van een processtroom

De uitvinding betreft een werkwijze voor het bedrijven van een ultrafiltratie (UF) proces voor het behandelen van een processtroom, bijvoorbeeld een stroom proceswater of zuivel. Meer in het bijzonder heeft de vinding betrekking op het reinigen van een dergelijk proces.

Uit de praktijk is het bekend om een processtroom te behandelen met een UF proces. Dergelijke processen dienen periodiek gereinigd te worden. Ook worden dergelijke processen wel eens stop gezet, bijvoorbeeld voor onderhoud, aanpassing van de procescapaciteit.

Een probleem dat bij reinigen of stoppen van dergelijke processen optreedt is dat de hoeveelheid proces vloeistof die op dat moment in het proces aanwezig is afgevoerd dient te worden. In de praktijk wordt deze hoeveelheid veelal naar het riool afgevoerd. Dit betekent een extra belasting voor bijvoorbeeld een zuiveringsinstallatie. Tevens leidt een dergelijke reiniging op stopzetting tot verlies van inhoudsstoffen, bijvoorbeeld van de in de proces vloeistof aanwezige eiwitten.

De onderhavige vinding heeft als doel bovengenoemde problemen op te heffen dan wel te verminderen.

Dit doel wordt bereikt met de werkwijze volgens de vinding voor het bedrijven van een ultrafiltratie (UF) proces voor het behandelen van een processtroom, de werkwijze omvattende: het aan voeren van een processtroom naar een behandelinrichting;

het behandelen van de processtroom in de behandelinrichting;

het reinigen en/of stopzetten van de behandeling van de processtroom; en het realiseren van een propstroom voor het verwijderen van een in het proces aanwezige hoeveelheid processtroom.

In de behandeling van processtromen worden veelal kostbare producten gefiltreerd/gescheiden in zogeheten concentraat en permeaat stromen. De systemen dienen ook regelmatig te worden gereinigd waarbij er scherpe scheidingen ofwel afgrenzingen gewenst zijn op moment van het verdringen van het concentraat. Deze concentraatstroom is veelal kostbaar en dient te worden opgevangen om daarmee product verlies tegen te gaan vooraf aan de reiniging, anderzijds kan een verdunde concentraatstroom leiden tot extra afvalwater met daarmee gepaard gaande kosten.

Door bij een reiniging van een behandelinrichting, zoals een UF installatie, de nog in de installatie aanwezige hoeveelheid procesvloeistof met een propstroom te verwijderen is het mogelijk deze hoeveelheid zinvol te benutten. Dit wordt bewerkstelligd door de betreffende hoeveelheid procesvloeistof als het ware voorwaarts te stuwen door het toevoeren van een reinigingsvloeistof of andere geschikte vloeistof en daarbij menging te zo veel mogelijk te vermijden. Voor het vermijden van een dergelijke menging worden eventuele recirculatiestappen in het proces vermeden. Hierdoor wordt de opbrengst van de hoeveelheid nog in het proces aanwezige procesvloeistof zo groot mogelijk. Dit beperkt zuiveringskosten door de reductie van het afvoeren van procesvloeistof met daarin nog aanwezige processtoffen, zoals eiwitten. Deze stoffen hoeven dan niet gezuiverd te worden. Bijkomend worden deze processtoffen zinvol gebruikt.

In een voordelige uitvoeringsvorm volgens de vinding wordt een waardevolle eiwit stroom in de (hoofd)leiding op effectieve wijze uitgespoeld. In een momenteel geprefereerde uitvoeringsvorm wordt dit bewerkstelligd door bijvoorbeeld de toevoer stroom van product af te sluiten en de retour leiding naar de hoofdleiding open te laten. Vervolgens wordt en deze uitvoeringsvorm bijvoorbeeld een waterstroom in het filtratie systeem gebracht door de waterklep te openen. Door het water met een hogere druk in het systeem te brengen als de hoofdleiding met product zal alles uit het filtratie systeem in de hoofdleiding worden gedrukt. Hierdoor zal de toevoer flow automatisch omlaag gaan en wordt al het product over de hoofdleiding verdeeld. Door deze manier van verdringen wordt het product in het systeem direct verwerkt en zijn er geen buffertanks nodig en gaat het (waardevolle) product niet naar het riool.

In een verder momenteel geprefereerde uitvoeringsvorm zijn meerdere units voorzien. Hierdoor is het mogelijk dat de overige filtratie systemen door blijven produceren terwijl een system wordt gespoeld. Hierdoor hoeft het proces niet als geheel te worden gestopt maar blijft deze 24/7 operationeel.

In een verdere geprefereerde uitvoeringsvorm volgens de vinding zal tijdens het verdringen de circulatie pomp terug toeren en als booster gaan functioneren voor het verdringingsproces naar de hoofdleiding.

De vinding kan worden toegepast op diverse processtromen. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk de vinding toe te passen bij het behandelen van proceswater uit de aardappelverwerkende industrie, alsook bij het behandelen van een zuivelstroom. Het zal duidelijk zijn dat het ook mogelijk is de vinding toe te passen op nog andere processtromen.

In een voordelige uitvoeringsvorm volgens de vinding omvat de werkwijze de stap van het realiseren van een propstroom het met schakelmiddelen aansturen van één of meer procespompen omvat.

Door het realiseren van een propstroom wordt de procesvloeistof vooruit gestuwd en op gewenste wijze uitgevoerd en kan derhalve nuttig gebruikt worden. De propstroom wordt gerealiseerd door eventuele recirculatiestromen of circulatiestromen te voorkomen ofwel stil te zetten. Hierdoor wordt de hiervoor genoemde menging van procesvloeistof en reinigingsvloeistof vermeden.

Bij voorkeur wordt de hoeveelheid kleppen in het proces geminimaliseerd. Dit heeft als voordeel dat kosten voor de installatie geminimaliseerd worden. Verder wordt door het beperken van het aantal kleppen het risico op vervuiling of contaminatie gereduceerd. Bijkomend wordt door de beperking ook de betrouwbaarheid van de proces vergroot.

In een voordelige voorkeursuitvoeringsvorm volgens de vinding zijn meerdere UF (sub)systemen in serie of parallel gezet, waarbij het mogelijk is om bijvoorbeeld één (sub)-systeem stil te zetten en/of te reinigen, terwijl de overige (sub)-systemen kunnen blijven doordraaien. Hierdoor hoeft de behandeling van de processtroom niet stilgezet te worden, terwijl bijvoorbeeld reiniging mogelijk is. Bij voorkeur wordt de procesinstallatie zodanig gedimensioneerd dat er gedurende ten minste een deel van de periode van het in bedrijf zijn van de installatie een (sub)-systeem stilgezet kan worden zonder de verwerkingscapaciteit substantieel te beïnvloeden.

De vinding heeft tevens betrekking op een inrichting voor het bedrijven van een ultrafiltratie (UF) proces voor het behandelen van een processtroom, de inrichting omvattende:

- een aanvoer voor het aanvoeren van een te behandelen van een processtroom;

- een UF installatie ingericht voor het behandelen van de processtroom;

- een uitvoer voor het afvoeren van de behandelde processtroom; en

- schakelmiddelen voor het schakelen van de inrichting tussen bedrijfstoestand en een reinigingstoestand waarin een propstroom wordt verschaft voor het verwijderen van een in het proces aanwezige hoeveelheid processtroom.

De inrichting verschaft soortgelijke voordelen en/of effecten als beschreven voor de werkwijze.

Verdere voordelen, kenmerken en details van de uitvinding worden toegelicht aan de hand van voorkeursuitvoeringsvormen daarvan, waarbij verwezen wordt naar de bij gevoegde tekeningen, waarin tonen:

figuur 1 een schematische weergave van een proces voor het behandelen van een processtroom; en figuur 2 een schematische weergave van een procesinrichting voor het uitvoeren van het proces uit figuur 1.

Inrichting 10 (figuur 1) is in de getoonde uitvoeringsvorm vereenvoudigd weergegeven met de belangrijkste processtappen volgens de vinding. Buffer 12, welke kan worden gemonitord door middel van sensor 14, wordt voorzien aan ultra-filtratie inrichting 20 door middel van leiding 16. De stroom door leiding 16 kan worden gemonitord door middel van sensor 18. De door leiding 16 aangevoerde stroom wordt in ultra-filtratie inrichting 20 worden gescheiden in een permeaat en een filtraat. De scheiding kan worden gemonitord door middel van sensor 22. Het filtraat wordt uit het proces verwijderd door middel van leiding 24 en kan worden gebruikt voor verdere verwerking. Leiding 26 voorziet omgekeerde osmose inrichting 30 van het permeaat. De aanvoer van het permeaat aan omgekeerde osmose inrichting 30 kan worden gemonitord door middel van sensor 28. Het door leiding 26 aangevoerde permeaat wordt in omgekeerde osmose inrichting 30 gescheiden in een permeaat en een concentraat. De scheiding kan worden gemonitord door middel van sensor 32. Het permaat afkomstig uit de omgekeerde osmose inrichting 30 wordt door middel van leiding 36 afgevoerd en kan worden gebruikt voor verdere verwerking. De afvoer van het permeaat van omgekeerde osmose inrichting 30 kan worden gemonitord door middel van sensor 40. Het concentraat afkomstig uit de omgekeerde osmose inrichting 30 wordt door middel van leiding 34 afgevoerd en kan worden gebruikt voor verdere verwerking. De afvoer van het concentraat van omgekeerde osmose inrichting 30 kan worden gemonitord door middel van sensor 38.

In een uitvoeringsvorm sensoren 14, 22 en 32 zijn ingericht voor het meten van bijvoorbeeld: stroomsnelheid en/of druk en/of hoeveelheid en/of niveau en/of temperatuur en/of viscositeit en/of kleur en/of zuurgraad en/of gewicht en/of elektrische geleidbaarheid en/of chemische samenstelling.

In een uitvoeringsvorm sensoren 18, 28, 38 en 40 zijn ingericht voor het meten van de stoomsnelheid. Voorts kunnen sensoren 18, 28, 38 en 40 zijn ingericht voor het meten van bijvoorbeeld: druk en/of hoeveelheid en/of niveau en/of temperatuur en/of viscositeit en/of kleur en/of zuurgraad en/of gewicht en/of elektrische geleidbaarheid en/of chemische samenstelling.

De vakman zal begrijpen dat sensoren 14, 18, 22, 28, 32, 38 en 40 meerdere sub-sensoren kunnen omvatten, waarbij de sub-sensoren zijn ingericht voor het meten van een enkele parameter. Voorts begrijpt de vakman dat sensoren 14, 18, 22, 28, 32, 38 en 40 op een andere geschikte plaats aangebracht kunnen worden en dat deze optioneel kunnen worden aangebracht.

Ultra-filtratie systeem 50 (figuur 2) omvat buffer 12, met sensor 14 optioneel aangebracht, en ultra-filtratie inrichting 20. Ultra-filtratie inrichting 20 bestaat uit ultra-filtratiemodules 198, 200, 202, 204, 206 en 208 die afzonderlijk van elkaar in ultra-filtratie inrichting 20 kunnen worden aangebracht. Bufler 12 voorziet ultra-filtratie inrichting 20 van een aanvoerstroom via leiding 16 door middel van een pomp, welke niet wordt getoond in de figuur. Distributie element 52 voorziet ultra-filtratiemodule 198 van een aanvoerstroom via leiding 54 en/of voorziet leiding 56 van een aanvoerstroom, waarbij de aanvoerstroom door leiding 56 kan worden gemonitord door middel van sensor 58. De aanvoerstroom wordt ingebracht in ultra-filtratie element 60, waarbij de scheiding kan worden gemonitord door middel van sensor 62. Het verkregen permeaat wordt door leiding 66 afgevoerd naar uitvoer 192. De stroom door leiding 66 kim door sensor 68 worden gemonitord. Het filtraat kan door leiding 64 worden afgevoerd naar distributie element 70. Distributie element 70 voorziet leiding 72 en/of 74 van het filtraat van ultra-filtratiemodule 198, waarbij de stroom door leiding 74 kan worden gemonitord door middel van sensor 76. Doorvoerelement 78 voorziet leiding 80 van een filtraatstroom. Het filtraat van ultra-filtratiemodule 198 kan verder worden bewerkt in ultra-filtratiemodule 200. Het filtraat van ultra-filtratiemodule 198 uit leiding 72 wordt ingebracht in ultra-filtratie element 82, waarbij de scheiding kan worden gemonitord door middel van sensor 84. Het verkregen permeaat wordt door leiding 88 afgevoerd naar leiding 66 via doorvoerelement 92. De stroom door leiding 88 kan door sensor 90 worden gemonitord. Het filtraat kan door leiding 86 worden afgevoerd naar distributie element 94. Distributie element 94 voorziet leiding 96 en/of 98 van het filtraat van ultra-filtratiemodule 200, waarbij de stroom door leiding 98 kan worden gemonitord door middel van sensor 100. Doorvoerelement 102 voorziet leiding 80 en/of 104 van een filtraatstroom. Het filtraat van ultra-filtratiemodule 200 uit leiding 96 kan verder worden bewerkt in ultra-filtratiemodule 204. Het filtraat van ultra-filtratiemodule 200 uit leiding 96 wordt ingebracht in ultra-filtratie element 106, waarbij de scheiding kan worden gemonitord door middel van sensor 108. Het verkregen permeaat wordt door leiding 112 af gevoerd naar leiding 66 via doorvoerelement 116. De stroom door leiding 112 kan door sensor 114 worden gemonitord. Het filtraat kan door leiding 110 worden afgevoerd naar distributie element 118. Distributie element 118 voorziet leiding 120 en/of 122 van het filtraat van ultra-filtratiemodule 202, waarbij de stroom door leiding 122 kan worden gemonitord door middel van sensor 124. Doorvoerelement 126 voorziet leiding 104 en/of 128 van een filtraatstroom. Het filtraat van ultrafiltratiemodule 202 uit leiding 120 kan verder worden bewerkt in ultra-filtratiemodule 206. Het filtraat van ultra-filtratiemodule 204 uit leiding 120 wordt ingebracht in ultra-filtratie element 130, waarbij de scheiding kan worden gemonitord door middel van sensor 132. Het verkregen permeaat wordt door leiding 136 afgevoerd naar leiding 66 via doorvoerelement 140. De stroom door leiding 136 kan door sensor 138 worden gemonitord. Het filtraat kan door leiding 134 worden afgevoerd naar distributie element 142. Distributie element 142 voorziet leiding 144 en/of 146 van het filtraat van ultra-filtratiemodule 204, waarbij de stroom door leiding 146 kan worden gemonitord door middel van sensor 148. Doorvoerelement 150 voorziet leiding 128 en/of 152 van een filtraatstroom. Het filtraat van ultra-filtratiemodule 204 uit leiding 144 kan verder worden bewerkt in ultra-filtratiemodule 208. Het filtraat van ultra-filtratiemodule 204 uit leiding 144 wordt ingebracht in ultra-filtratie element 154, waarbij de scheiding kan worden gemonitord door middel van sensor 156. Het verkregen permeaat wordt door leiding 160 afgevoerd naar leiding 66 via doorvoerelement 164. De stroom door leiding 160 kan door sensor 162 worden gemonitord. Het filtraat kan door leiding 158 worden afgevoerd naar distributie element 166. Distributie element 166 voorziet leiding 168 en/of 170 van het filtraat van ultra-filtratiemodule 206, waarbij de stroom door leiding 170 kan worden gemonitord door middel van sensor 172. Doorvoerelement 172 voorziet leiding 152 en/of 176 van een filtraatstroom. Het filtraat van ultra-filtratiemodule 206 uit leiding 168 wordt ingebracht in ultra-filtratie element 178, waarbij de scheiding kan worden gemonitord door middel van sensor 180. Het verkregen permeaat wordt door leiding 186 afgevoerd naar uitvoer 66 via doorvoerelement 190. De stroom door leiding 186 kan door sensor 188 worden gemonitord. Het fikraat kan door leiding 182 worden afgevoerd naar doorvoerelement 194. Doorvoerelement 194 kan de stroom door leiding 176 en/of 182 aan uitvoer 196 voorzien. De stroom door leiding 182 kan worden gemonitord door middel van sensor 184.

Distributie elementen 52, 70, 94, 118, 142 en 166 zijn ingericht voor het verdelen van de aanvoerstroom. Voorbeelden van uitvoeringsvormen van distributie elementen 52, 70, 94, 118, 142 en 166 zijn: T-stuk, tweewegklep, driewegklep.

Doorvoerelementen 78, 92, 102, 116, 126, 140, 150, 164, 174 en 190 zijn ingericht voor het doorvoeren van de stroom. Voorbeelden van uitvoeringsvormen van doorvoerelementen 78, 92, 102, 116, 126, 140, 150, 164, 174 en 190 zijn: T-stuk, tweewegklep, driewegklep.

Sensoren 58, 68, 76, 90, 100, 114, 124, 138, 148, 162, 172, 180 en 184 zijn ingericht voor heimeten van de stoomsnelheid. Voorts kunnen sensoren 58, 68, 76, 90, 100, 114, 124, 138, 148, 162, 172, 180 en 184 zijn ingericht voor het meten van bijvoorbeeld: druk en/of hoeveelheid en/of niveau en/of temperatuur en/of viscositeit en/of kleur en/of zuurgraad en/of gewicht en/of elektrische geleidbaarheid en/of chemische samenstelling.

Sensoren 62, 84, 108, 132, 156 en 180 zijn ingericht voor het meten van bijvoorbeeld: stroomsnelheid en/of druk en/of hoeveelheid en/of niveau en/of temperatuur en/of viscositeit en/of kleur en/of zuurgraad en/of gewicht en/of elektrische geleidbaarheid en/of chemische samenstelling.

De vakman zal begrijpen dat sensoren 58, 62, 68, 76, 84, 90, 100, 108, 114, 124, 132, 138, 148, 156, 162, 172, 180 en 184 meerdere sub-sensoren kunnen omvatten, waarbij de sub-sensoren zijn ingericht voor het meten van een enkele parameter. Voorts begrijpt de vakman dat sensoren 58, 62, 68, 76, 84, 90, 100, 108, 114, 124, 132, 138, 148, 156, 162, 172, 180 en 184 op een andere geschikte plaats aangebracht kunnen worden en dat deze optioneel kunnen worden aangebracht.

De verschillende ultra-filtratiemodulen kunnen afzonderlijk van elkaar worden gereinigd door deze los zijn te koppelen. Reinigen van ultra-filtratie inrichting 20 gebeurd per module. Het voordeel hiervan is dat de tijd dat het systeem buitengebruik is tot een minimum wordt gereduceerd. Een bijkomend voordeel is dat het systeem continue in bedrijf kan blijven.

Het reinigingsproces omvat de volgende stappen welke niet noodzakelijkerwijs in onderstaande volgorde uitgevoerd hoeven worden:

stand-by ultra-filtratiemodule opstarten;

verdringen ultra-filtratiemodule met koud water;

verdringen ultra-filtratiemodule met warm water; en meten geleidbaarheid permeaat.

In een voorkeur uitvoeringsvorm wordt een circulatie/recirculatie van 800 nr’ per uur gebruikt. Bij verdringen, in geval van reinigen, is er sprake van een propstroom welke 200 m³ per uur is.

De onderhavige vinding is geenszins beperkt tot de bovenbeschreven voorkeursuitvoeringsvormen daarvan. De gevraagde rechten worden bepaald door de navolgende conclusies binnen de strekking waarvan velerlei modificaties denkbaar zijn.

Claims

Conclusies

1. Werkwijze voor het bedrijven van een ultrafiltratie (UF) proces voor het behandelen van een processtroom, de werkwijze omvattende:

het aanvoeren van een processtroom naar een behandelinrichting;

het behandelen van de processtroom in de behandelinrichting;

het reinigen en/of stopzetten van de behandeling van de processtroom; en het realiseren van een propstroom voor het verwijderen van een in het proces aanwezige hoeveelheid processtroom.
2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarin de stap van het realiseren van een propstroom het met schakelmiddelen aansturen van één of meer procespompen omvat.
3. Inrichting voor het bedrijven van een ultrafiltratie (UF) proces voor het behandelen van een processtroom, de inrichting omvattende:

een aanvoer voor het aanvoeren van een te behandelen van een processtroom; een UF installatie ingericht voor het behandelen van de processtroom;

een uitvoer voor het afvoeren van de behandelde processtroom; en schakelmiddelen voor het schakelen van de inrichting tussen bedrijfstoestand en een reinigingstoestand waarin een propstroom wordt verschaft voor het verwijderen van een in het proces aanwezige hoeveelheid processtroom.
4. Inrichting volgens conclusie 3, waarin de schakelmiddelen een regelaar omvatten voor het aansturen van één of meer procespompen.

1/2