PT1390128E - Aparelho e método para molhar pó - Google Patents

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Description

DESCRIÇÃO APARELHO E MÉTODO PARA MOLHAR PÓ A invenção refere-se a um aparelho e método para molhar material em partículas, especialmente material polimérico pulverizado, de modo a promover subsequente distribuição uniforme do material molhado através de um volume de água. É bem conhecido que pode ser difícil dissolver rapidamente material pulverizado solúvel em água sem formar grânulos de material agregado parcialmente dissolvido, muitas vezes denominados olhos de peixe.
Numerosos dispositivos de mistura têm sido propostos com o fim de converter material em partículas seco, substancialmente friável, numa dispersão uniforme ou solução em água. EP0686060 providencia um aparelho para molhar uniformemente material em partículas solúvel ou expansível em água compreendendo um conduto de molhar substancialmente vertical que é aberto na sua extremidade inferior e que tem na sua extremidade superior uma entrada de conduto que é substancialmente coaxial com o conduto e que é definida por paredes de entrada, e através da qual o material pode ser alimentado para o conduto, meios barreira desenvolvendo-se em torno do cimo das paredes de entrada, e meios para providenciar um fluxo substancialmente contínuo de água sobre os meios barreira e para baixo ao longo substancialmente da completa superfície exposta das paredes de entrada, e orifícios de pulverização de água posicionados substancialmente em torno da entrada de conduto e dispostos para dirigir as pulverizações de água para baixo através do conduto para molhar o material em partículas. 0 aparelho é utilizado de modo descontínuo, e assim quantidades de polímero não podem ser molhadas continuamente. É um objectivo da invenção providenciar um aparelho e método simples para molhar uniformemente material em partículas solúvel em água ou expansível com água de modo a permitir que o material seja dissolvido ou dispersado uniformemente num volume de água de diluição com formação mínima de olhos de peixe, ainda que mantendo um baixo nível de reconstituição de material sólido no aparelho e permitindo que o aparelho seja utilizado em linha, por outras palavras permitindo que o pó molhado seja continuamente removido do aparelho á medida em que ele está sendo molhado.
Este objectivo é atingido de acordo com a invenção pelo aparelho como definido na reivindicação 1 e pelo método como definido na reivindicação 8. Formas de realização da invenção preferidas são o assunto das reivindicações dependentes. 0 aparelho e o método estão descritos mais adiante com referência ao desenho junto. A invenção providencia um aparelho como representado na figura 1, compreendendo um tanque 1 que tem uma saída 2 na sua extremidade inferior e uma entrada 3 na sua extremidade superior, no qual é montado um contentor 4 compreendendo um número de câmaras internas individuais 5 tendo barreiras horizontais 6 tendo cada uma um orifício 7, uma haste de agitação 8 que é substancialmente coaxial com o tanque passa através de cada orifício, e um ou mais impulsor(es) 9 e um ou mais colar(es) 10 estão ligados à haste de agitação acima de 9 cada orifício e o aparelho compreende adicionalmente uma tremonha 11 ligada a um dispositivo de alimentação 12 o qual por sua vez está ligado a um eductor 13 que está acoplado com um abastecimento de água 24 e a entrada.
Preferivelmente o tanque 1 é substancialmente vertical em relação à superfície em que o aparelho está colocado. A parede interior do contentor 4 dentro de cada câmara 5 pode também actuar como uma barreira. 0 contentor 4 e as outras partes do aparelho nele contidas, podem ser facilmente removidos do tanque de modo que o tanque pode ser facilmente substituído por um tanque com um diâmetro e profundidade diferentes. 0 número de câmaras internas individuais 5 pode ser uma ou mais, preferivelmente mais que duas e mais preferivelmente mais que três. Um aparelho contendo três câmaras é de utilização particular. Os impulsores têm um desenho apropriado. 0 colar 10 está preferivelmente ligado à haste de agitação acima do orifício mas abaixo do impulsor. Preferivelmente existe uma folga entre o colar e a barreira, permitindo que a água flua para baixo através do orifício para dentro da câmara interna adjacente. A tremonha tem uma capacidade apropriada, por exemplo na banda de 50 kg a 150 kg. O dispositivo de alimentação pode ser um dispositivo que é apropriado para utilização com material em partículas, tal com um alimentador de parafuso. O dispositivo de alimentação 10 12 pode ser ligado ao eductor 13 via um canal apropriado, tal como um funil 14 e um tubo de ligação 23. 0 fornecimento de água pode ser alimentado para dentro do eductor via um sistema de controlo compreendendo uma válvula de regulação de fluxo 15, uma válvula operada electricamente tal como uma válvula solenoide 16, um medidor apropriado para medir o fluxo de água, tal como um conta rotações 17 e um manómetro de pressão 18. A haste de agitação pode ser rodada por meios apropriados, tal como um motor 19.
Um sistema de eléctrodos de nível 20 pode ser colocado na câmara mais no cimo do contentor 4. Um tal sistema compreende preferivelmente um eléctrodo de nível baixo 21 e um eléctrodo de nível alto 22. As posições dos eléctrodos podem ser alteradas em conformidade dependendo de como o aparelho é operado.
Preferivelmente o aparelho é utilizado para molhar material em partículas, mais preferivelmente é utilizado para molhar material polimérico em partículas. Material em partículas pode incluir pós. O aparelho tem preferivelmente um desenho compacto, de modo que um espaço mínimo é requerido para a sua instalação. O aparelho implica também um muito pequeno envolvimento de operador, e é substancialmente automatizado.
Os materiais em partículas para os quais a invenção é vantajosa são geralmente materiais poliméricos. Eles podem ser polímeros solúveis em água, caso em que as partículas de 11 polímero molhadas serão subsequentemente adicionadas a água para formar uma solução, ou elas podem ser partículas expansíveis em água mas também insolúveis em água caso em que as partículas molhadas formarão uma suspensão uniforme com adição em água.
Os materiais em partículas preferidos são polímeros solúveis em água tendo uma dimensão de partícula com pelo menos 90%, e usualmente pelo menos 99%, em peso na banda de 20 a 1000 μπι (mícron) .
Pelo menos 80 %, e usualmente pelo menos 90 %, em peso do material em partículas tem usualmente uma dimensão de partícula abaixo de 700 μιη (mícron), frequentemente abaixo de 400μιη (mícron) . O material em partículas pode ser um polímero natural tal como um amido ou celulose mas preferivelmente é um polímero sintético feito por polimerização de monómeros solúveis na água, opcionalmente com um agente de ligação cruzada se o polímero é para ser expansível e insolúvel. Os monómeros podem ser tipicamente acrilamida ou outros monómeros não iónicos, acrilato de sódio ou outros monómeros aniónicos, e dialquilaminoalquil(meta) acrilato ou acrilamida de adição ácida ou sais quaternários ou outros monómeros catiónicos. Polímeros tais como os referidos como floculantes na indústria podem ser molhados utilizando o aparelho corrente.
Um aspecto adicional da invenção é um método de molhar uniformemente material em partículas utilizando um aparelho como descrito acima compreendendo alimentar o material em partículas a partir da tremonha 11 para o dispositivo de 12 alimentação 12 depois para a entrada 3 enquanto fornecendo água para dentro do eductor 13 e através da entrada 3. 0 material em partículas é alimentado pelo dispositivo de alimentação 12 com uma velocidade de 0,05 a 0,5kg por minuto, por exemplo 0,2,kg por minuto, enquanto é bombada água através do eductor 3 a uma velocidade de cerca de 40 litros por minuto e a uma pressão de 137,9 a 413,7 kPa (20 a 60 psi) . O vácuo criado pelo fluxo de água através do eductor arrastará o polímero seco através do aparelho para a entrada. O fluxo de água pode ser ajustado para originar um vácuo suficiente, por exemplo cerca de 101,6 kPa (30 polegadas Hg).
As velocidade a que o material em partículas e a água são alimentos para o tanque podem ser alteradas dependendo de como o aparelho é utilizado. A quantidade de água e a quantidade de material em partículas a ser alimentados para dentro do tanque é controlada pelo sistema de eléctrodos de nível, os quais controlam electronicamente a válvula 16 e o dispositivo de alimentação 12. Um sistema de operação preferido está descrito abaixo: A válvula de regulação de fluxo 15 é ajustada para dar um fluxo de água apropriado. Quando o nível de água no tanque 1 cai abaixo do eléctrodo de nível baixo 21 a válvula 16 abre e água é alimentada para o eductor 13. Como a válvula está aberta, pó de polímero é alimentado a partir da tremonha 11 para dentre do cone 14 via dispositivo de alimentação 12 a uma velocidade medida. A água passando através do eductor 13 para dentro do tanque 1 cria um vácuo que arrasta o pó para dentro do eductor 13 e molha-o completamente para dentro do tanque. 13
Quando o nível no tanque atinge o eléctrodo de nível elevado 22 o dispositivo de alimentação 12 pára e após um tempo fixado a válvula 16 fecha. Este tempo fixado pode ser ajustado com vista a providenciar a desejada concentração final da solução. Quando o nível no tanque cai abaixo do eléctrodo de nível baixo o ciclo reinicia-se outra vez. Enquanto a unidade está funcionando, a haste de agitação 8 funciona continuamente e polímero completamente preparado está sempre disponível na saída do tanque.
As concentrações de solução produzidas pelo método corrente podem variar de acordo com o método de operação, por exemplo concentrações de 0,2% a 0,5% podem ser obtidas.
Os seguintes exemplos mais adiante ilustram a invenção.
Exemplo 1
Um floculante aniónico poliacrilamida de elevado peso molecular foi adicionado no tanque de cima via um eductor que era alimentado por alimentador de parafuso a uma velocidade de 200g por minuto. O eductor estava acoplado com um fornecedor de água sendo alimentado a uma velocidade de 2,4m3/hora, originando uma concentração de solução aproximada de 0,5%. A solução floculante foi bombada a partir da saída da unidade a o uma velocidade de 2m /hora. A unidade foi inicialmente cheia com água precisamente até acima do impulsor na câmara de cima e a haste de agitação rodada. Um corante azul foi adicionado à água para dar uma coloração azul carregado. A bomba e a adição de água foram arrancadas e foi anotado o tempo gasto para a água tomar o 14 mesmo matiz de azul que no cimo do tanque. 0 tanque foi depois esvaziado. A unidade foi outra vez cheia com água até precisamente acima do impulsor do tanque de cima e a haste rodada. Floculante seco e água foram adicionados e a bomba arrancada. Uma amostra da solução floculante sendo bombada a partir do fundo do tanque foi tomada para avaliação. Quando a concentração da solução floculante sendo bombada a partir do fundo do tanque foi equivalente à concentração de partida, um corante azul foi adicionado à água para originar uma coloração azul carregado. De novo, foi anotado o tempo gasto para a água tomar o mesmo matiz de azul que no tanque de cima. 0 tanque foi depois esvaziado. 0 tempo gasto para o corante passar completamente através da unidade contendo água foi de quinze minutos. 0 tempo gasto para o corante passar completamente através da unidade contendo solução floculante foi de quarenta minutos.
Três diferentes tipos de solução floculante foram preparados, um tipo preparado por métodos Standard de laboratório, um tipo tomado da saída do aparelho e um tipo extraído do cimo do tanque. Várias soluções floculantes foram preparadas utilizando o aparelho descrito aqui e removendo a solução da saída. Diferentes tempos de amostra (quantidade de tempo em que a solução foi misturada) providenciaram soluções com variadas concentrações em peso seco. A performance de cada solução floculante preparada foi medida por processos Standard utilizando cloreto de sódio argila de porcelana a 4% 2 g/1. Variados níveis de dose forneceram variadas velocidades de sedimentação como se mostra na Tabela 1.
Tabela 1 15
Produto Tempo Amostra (mins) Peso Seco da Solução (%) Nível Dose (mis) Velocidade Sedimentação (cm/min) Floculante Preparado Standard Laboratório - 0, 43 0,25 3,5 0,5 20,1 0, 75 71,1 Floculante -solução tomada na Saída 15 0,07 1 <1 30 0, 14 1 1,7 45 0,23 0, 75 2,9 1 8,6 60 0,28 0, 75 8,7 1 13,4 75 0, 33 0, 75 11,1 1 46,8 90 0, 39 0,5 6,6 0, 75 36,4 105 0, 41 0,5 14,3 0, 75 44,2 120 0, 41 0,5 15,3 0, 75 55,4 135 0, 44 0, 5 16,6 0,75 57, 7 150 0, 44 0,5 18,6 0, 75 60,4 Floculante - solução tomada no cimo de tanque 150 0, 44 0,25 2,2 0,5 15,1 0, 75 53,6
Os resultados da avaliação de velocidade de mistura de corante mostram que o corante se mistura com a água mais que duas vezes mais rápido que corante na solução de polimero. Ambos estes resultados indicam que a mistura dentro da unidade é boa, com a solução de polimero passando bem entre os três tanques de mistura internos.
Os resultados da avaliação da solução floculante indicam que a solução floculante atinge a concentração correcta depois de aproximadamente 135 minutos. 25-05-2007 16

Claims (8)

  1. REIVINDICAÇÕES 1. Um aparelho para molhar material em partículas compreendendo um tanque (1) que tem uma saída (2) na sua extremidade inferior e uma entrada (3) na sua extremidade superior, no interior do qual é montado um contentor (4) compreendendo um número de câmaras internas individuais (5) tendo barreiras horizontais (6) cada uma das quais tem um orifício (7), uma haste de agitação (8) que é substancialmente coaxial com o tanque passa através de cada orifício, e um ou mais impulsor (es) (9) e um ou mais colar (es) (10) estão ligados à haste de agitação acima de cada orifício e o aparelho adicionalmente compreende uma tremonha (11) ligada a um dispositivo de alimentação (12) o qual por sua vez está ligado a um eductor (13) que está acoplado a um fornecedor de água (24) e à entrada.
  2. 2. Um aparelho de acordo com a reivindicação 1 em que o número de câmaras internas individuais (5) é uma ou mais.
  3. 3. Um aparelho de acordo com as reivindicações 1 ou 2 em que o colar (10) está preferivelmente ligado à haste de agitação acima do orifício mas abaixo do impulsor.
  4. 4. Um aparelho de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 3 em que existe uma folga entre o colar e a barreira.
  5. 5. Um aparelho de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 4 em que o fornecimento de água (24) é alimentado para dentro do eductor (13) via um sistema de controlo compreendendo uma válvula de regulação de fluxo (15), uma válvula operada electricamente tal como uma válvula solenoide (16), um medidor apropriado para medir o fluxo de água, tal como um conta-rotações (17) e um manómetro de pressão (18). 1
  6. 6. Um aparelho de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 5 em que um sistema de eléctrodos de nível (20) está colocado na câmara mais de cima do contentor (4), compreendendo um eléctrodo de nível baixo (21) e um eléctrodo de nível alto (22) .
  7. 7. Um aparelho de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 6 em que os materiais em partículas são polímeros solúveis em água tendo uma dimensão de partícula com pelo menos 90 % em peso na banda de 20 a 1000 mícron.
  8. 8. Um método para molhar material em partículas utilizando um aparelho de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 7 compreendendo alimentar o material em partículas a partir da tremonha (11) para o dispositivo de alimentação (12) e depois para a entrada (3) enquanto alimentando água para dentro do eductor (13) e através da entrada (3). 25-05-2007 2
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