DE2046383A1

DE2046383A1 - Binary mixture prepn - with densimeter control of metering values for lower density liquid

Info

Publication number: DE2046383A1
Application number: DE19702046383
Authority: DE
Original assignee: Knapsack AG
Current assignee: Knapsack AG
Priority date: 1970-09-19
Filing date: 1970-09-19
Publication date: 1972-04-20
Also published as: DE2046383B2

Abstract

The concn. of the mixture is automatically adjusted by circulating a liquid of higher density from a tank with a max. and min. level control and by adding the liquid with the lower density in a mixing pipe length through coarse and fine metering valves. A densimeter is supplied with a side stream of the circuit and adjusts the metering valves automatically. Process liquid can be discharged only when the proper concentration has been reached.

Description

Vorrichtung zur automatischen Herstellung binärer Mischungen. Device for the automatic production of binary mixtures.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung binärer Mischungen aus Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte.The present invention relates to an apparatus for manufacturing binary mixtures of liquids of different densities.

Bislang wurden binäre Mischungen von Flüssigkeiten derart hergestellt, daß die eine Komponente in einem Behälter vorgelegt und die andere in kleiner Menge je Zeiteinheit hinzugefügt wurde, wobei der Behälterinhalt mit Hilfe eines Rührwerkes oder durch Einblasen eines Druckgases fortwährend durchmischt wurde. Zur Einstellung einer vorgegebenen Konzentration wurden dem Behälter laufend von Hand Proben entnommen, deren Dichte und Temperatur sofort an Ort und Stelle ermittelt werden mußten. So näherte man sich kontinuierlich der gewünschten Konzentration, nach deren Erreichung der Behälterinhalt zur Weiterverarbeitung freigegeben werden konnte.So far, binary mixtures of liquids have been produced in such a way that that one component is placed in a container and the other in a small amount was added per unit of time, the contents of the container with the help of a stirrer or was continuously mixed by blowing in a pressurized gas. To recruitment Samples of a given concentration were continuously taken by hand from the container, whose density and temperature had to be determined immediately on the spot. So one continuously approached the desired concentration after it was achieved the contents of the container could be released for further processing.

Nachteilig ist bei dieser Art der Herstellung binärer Mischungen, daß die Raum/Zeit-Ausbeute gering ist, da man sich der gewünschten Konzentration nur langsam nähern darf.The disadvantage of this type of production of binary mixtures is that that the space / time yield is low, since you get the desired concentration only allowed to approach slowly.

Darüberhinaus muß sich eine Person während der Herstellung oberhalb des Behälters aufhalten, um laufend Proben aus einem -Behälterstutzen zu schöpfen, wobei sie der über der Flüssigkeit befindlichen Gasphase ausgesetzt ist. Dies ist besonders bei der Verarbeitung von gesundheitsgefährdenden Flüssigkeiten - in Sonderheit, wenn die Mischungswärme in dem betreffenden binären System positiv ist - von großem Nachteil.In addition, a person must stand above during manufacture of the container to continuously draw samples from a container nozzle, whereby it is exposed to the gas phase above the liquid. This is especially when processing liquids that are hazardous to health - in particular, if the heat of the mixture in the binary system concerned is positive is - of great disadvantage.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Herstellung binärer Mischungen aus Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte, der die oben aufgeführten Nachteile nicht anhaften, d.h. eine Vorrichtung, die die Herstellung von binären Mischungen mit hoher Raum/Zeit-Ausbeute automatisch vornimmt, zu schaffen.The invention is based on the object of a device for production binary mixtures of liquids of different densities, of those listed above Disadvantages are not inherent, i.e. a device that allows the production of binary Automatically makes mixtures with high space / time yield.

Die Erfindung sei nunmehr anhand eines Fließschemas erläutert.The invention will now be explained with the aid of a flow chart.

In einen Einlaufbehälter 3, welcher mit einer dichteunabhängigen Höchst- und Niedrigststand-Anzeigeeinrichtung versehen ist, führt eine Zuführungsleitung 1 mit einem automatischen Ventil 2. Der Einlaufbehälter 3 ist mit einer Umwälzpumpe II durch eine Mischstrecke 10 verbunden. In einen Vorratsbehälter 5, der mit einer Höchststandsanzeige versehen ist, führt eine Zulaufleitung 4 mit automatischem Ventil 6. Vom Boden des Vorratsbehälters 5 geht eine verzweigte Leitung 7 ab, die mit je einem automatischen Ventil 8 bzw. 9 versehen ist. Die verzweigte Leitung 7 mündet mit Fahrtbögen strömungsgünstig in die Mischstrecke 10 ein. Druckseitig ist eine Rücklaufleitung 17 an die Umwälzpumpe 11 angeschlossen, wobei sich ein automatisches Regelventil 15 in dieser Rucklaufleitung 17 befindet, welche die Umwälzpumpe 11 mit dem Einlaufbehälter 3 verbindet. Unmittelbar hinter der Umwälzpumpe 11 zweigt von der Rücklaufleitung 17 eine Zulaufleitung 12 ab, die zu einer Dichtewaage 13 führt. Die Dichtewaage 13 ist mit dem Einlaufbehälter 3 über eine Abgangsleitung 14 verbunden, in der sich ein Durchflußmesser 19 befindet. Zwischen der Abzweigungsstelle der Zulaufleitung 12 und dem automatischen Regelventil 15 geht von der RUcklaufleitung 17 eine Entnahmeleitung 18 mit automatischem Ventil 16 ab.In an inlet tank 3, which has a density-independent maximum and the lowest level indicator is provided, a feed line leads 1 with an automatic valve 2. The inlet tank 3 is with a circulation pump II connected by a mixing section 10. In a storage container 5 with a Maximum level indicator is provided, leads a feed line 4 with an automatic valve 6. From the bottom of the reservoir 5, a branched line 7 goes off, each with an automatic valve 8 or 9 is provided. The branched line 7 opens A flow-favorable flow into the mixing section 10 with a moving arcs. On the pressure side is one Return line 17 connected to the circulation pump 11, with an automatic Control valve 15 is located in this return line 17, which controls the circulation pump 11 connects to the inlet tank 3. Immediately after the circulation pump 11 branches off from the return line 17 an inlet line 12 which leads to a density balance 13 leads. The density balance 13 is connected to the inlet container 3 via an outlet line 14 connected, in which a flow meter 19 is located. Between the junction the feed line 12 and the automatic control valve 15 go from the return line 17 a removal line 18 with an automatic valve 16.

Ein Regelschrank 20 ist elektrisch oder pneumatisch verbunden mit der Dichtewaage 13 und dem Durchflußmesser 19 sowie den automatischen Ventilen 8, 9, 15 und 16.A control cabinet 20 is electrically or pneumatically connected to the density balance 13 and the flow meter 19 and the automatic valves 8, 9, 15 and 16.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist im einzelnen gekennzeichnet durch einen Einlaufbehälter 3; eine in diese mündende Zulaufleitung 1 mit automatischem Ventil 2 für die Zuführung der Mischungskomponente höherer Dichte; einen Vorratsbehälter 5; eine zu diesem führende Zulaufleitung 4 mit automatischem Ventil 6 für die Zuführung der Mischungskomponente niederer Dichte; eine den Vorratsbehälter 5 verlassende, verzweigte Leitung 7 mit einem automatischen Grob-Regelventil 8 in {er einen und einem automatischen Fein-Regelventil 9 in der anderen Zweigleitung; eine Mischstrecke 10, welche den Einlaufbehälter 3 mit einer Umwälzpumpe 11 verbindet und in welche die Leitung 7 verzweigt einmündet; eine Rücklaufleitung 17 mit einem automatischen Regelventil 15, welche die Umwälzpumpe 11 mit dem Einlaufbehälter 3 verbindet; eine Entnahmeleitung 18 mit einem automatischen Ventil 16, welche vor dem automatischen Regelventil 15 von der Rücklaufleitung 17 abzweigt; eine Dichtewaage 13 mit einer von der Rü^klaufleitung 17 abzweigenden Zulaufleitung 12 und eier Abgangsleitung 14, welche mit einem Durchflußmesser 19 versehen ist und in das Einlaufgefäß 3 mündet.The device according to the invention is characterized in detail through an inlet tank 3; one in this opening feed line 1 with automatic Valve 2 for the supply of the mixture component of higher density; a storage container 5; a feed line 4 leading to this with an automatic valve 6 for the feed the low density blend component; one leaving the storage container 5, branched line 7 with an automatic coarse control valve 8 in {he one and an automatic fine control valve 9 in the other branch line; a mixing section 10, which connects the inlet tank 3 with a circulation pump 11 and in which the line 7 opens out in a branched manner; a return line 17 with an automatic Control valve 15, which connects the circulation pump 11 to the inlet tank 3; one Sampling line 18 with an automatic valve 16, which is in front of the automatic Control valve 15 branches off from the return line 17; a density balance 13 with a from the return line 17 branching inlet line 12 and an outlet line 14, which is provided with a flow meter 19 and opens into the inlet vessel 3.

Zweckmäßig kann die Vorrichtung gemäß der Erfindung noch eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen: a) Die Zweige der Leitung 7 münden mit in Strömungsrichtung weisenden Fahrtbögen in die Mischstrecke 10 ein.Appropriately, the device according to the invention can or have several of the following features: a) The branches of the line 7 open with arcs pointing in the direction of flow into the mixing section 10.

b) Der Einlaufbehälter 3 ist mit dichteunabhängigen Höchst-und Niedrigst-Standanzeigen versehen, die Stellbefehle an das automatische Ventil 2 geben.b) The inlet container 3 has density-independent maximum and minimum level indicators provide the setting commands to the automatic valve 2.

c) Das automatische Ventil 6 ist auf den Höchststand des Vorratsbehälters 5 verriegelt d) Ein Regelschrank 20 erhält Signale von der Dichtewaage 13 und'vom Durchflußmesser 19 und gibt daraufhin Stellbefehle an die automatischen Ventile 8, 9, 15 und 16.c) The automatic valve 6 is at the maximum level of the reservoir 5 locked d) A control cabinet 20 receives signals from the density scale 13 und'vom flow meter 19 and then gives control commands to the automatic Valves 8, 9, 15 and 16.

e) Bei Uberschreitung des Dichte-Ist-Wertes vom Sollwert werden die automatischen Ventile 8 und 9 geöffnet.e) If the actual density value of the target value is exceeded, the automatic valves 8 and 9 open.

f) Bei nur geringfügiger Uberschreitung des Dichte-Ist-Wertes vom Sollwert wird nur das automatische Feinregelventil 9 geöffnet.f) If the actual density value is only slightly exceeded from Setpoint only the automatic fine control valve 9 is opened.

g) Bei tibereinstimmung des Dichte-Ist-Wertes mit dem Sollwert wird das automatische Regelventil 15 geschlossen und das automatische Ventil 16 geöffnet.g) If the actual density value agrees with the nominal value, the automatic control valve 15 is closed and the automatic valve 16 is opened.

h) Bei Unterschreitung eines vorgegebenen Durchflusses durch den Durchflußmesser 19 wird das automatische Regelventil 15 soweit geschlossen, daß der vorgegebene Durchfluß durch die Zulaufleitung 12, die Dichtewaage 13 und die Abgangsleitung 14 wieder erreicht wird.h) If the flow rate through the flow meter falls below a specified value 19 the automatic control valve 15 is closed so far that the predetermined Flow through the inlet line 12, the density balance 13 and the outlet line 14 is reached again.

i) Der Regelschrank 20 gibt seine Stellbefehle unter Berücksichtigung der Temperaturabhängigkeit der Dichte.i) The control cabinet 20 gives its setting commands taking into account the temperature dependence of the density.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung gestattet es, binäre Mischungen aus Flüssigkeiten verschiedener Dichte herzustellen, ohne oberhalb eines Mischbehälters zwecks Probenahme fortwährend manipulieren zu müssen, vielmehr erfolgt die Herstellung der binären Mischung vollautomatisch.The device according to the invention allows binary mixtures Produce liquids of different densities without above a mixing container To have to continuously manipulate for the purpose of sampling, rather the production takes place the binary mix fully automatically.

Um die vollständige Mischung der beiden Komponenten bereits in der Mischstrecke 10 zu gewährleisten, mündet die Flüssigkeit niederer Dichte über die den Vorratsbehälter 5 verlassende,verzweigte Leitung 7 mit in Strömungsrichtung weisenden Fahrtbögen in diese Mischstrecke 10 ein, wodurch sie an dieser Stelle von der vom Einlaufbehälter 3 kommenden Flüssigkeit höherer Dichte eingesaugt und verwirbelt wird. Nach erreichter Einstellung der gewünschten Konzentration kann solange Mischung über die Entnahmeleitung 18 entnommen werden,bis im EinlaufLehälter 3 die Niedrigst-Standanzeige anspricht. Die hierdurch veranlaßte Öffnung des automatischen Ventils 2 in der Zulaufleitung 1 für die Flüssigkeit höherer Dichte hebt durch deren Zulauf in den Einlaufbehälter 3 alsbald die Übereinstimmung von Dichte-Ist-Wert und Sollwert auf, wodurch das automatische Ventil 16 in der Entnahmeleitung 18 geschlossen wird.To ensure that the two components are fully mixed in the To ensure mixing section 10, the low density liquid flows over the the branched line 7 leaving the reservoir 5 with in the direction of flow pointing arcs in this mixing section 10, making them at this point sucked in by the liquid of higher density coming from the inlet container 3 and is swirled. After the desired concentration has been set, you can as long as mixture can be withdrawn via the extraction line 18 until in the inlet container 3 the lowest level indicator responds. The result caused Opening of the automatic valve 2 in the feed line 1 for the liquid higher Density soon lifts the consistency by its inflow into the inlet tank 3 of density actual value and setpoint value, whereby the automatic valve 16 in the Withdrawal line 18 is closed.

Von Bedeutung ist, daß durch die Dichtewaage 13 die zu jedem Zeitpunkt tatsächlich vorliegende Mischung beider Flüssigkeiten fließt. Da die Dimensionen der Dichtewaage 13 nur einen Bruchteil der umlaufenden Mischung durchzufließen gestatten, besteht die Gefahr, daß schließlich die gesamte umlaufende Mischung durch die einen großen Durchmesser aufweisende Rücklaufleitung 17 fließt. In diesem Fall wird auf Signal des Durchflußmessers 19 das automatische Regelventil 15 in der Rücklaufleitung 17 teilweise geschlossen, wodurch der Durchfluß durch die Rücklaufleitung 17 gedrosselt wird.It is important that the density balance 13 at each point in time actually present mixture of both liquids flows. As the dimensions allow the density balance 13 only a fraction of the circulating mixture to flow through, there is a risk that eventually the entire circulating mixture by one large diameter return line 17 flows. In this case it will be on Signal of the flow meter 19 the automatic control valve 15 in the return line 17 partially closed, whereby the flow through the return line 17 is throttled will.

Die Konzentration einer Mischung zweier Flüssigkeiten ist eine Funktion der Dichte und der Temperatur. Daher ist es erforderlich, daß die Temperatur der die Dichtewaage 13 durchfließenden Flüssigkeit innerhalb dieser ermittelt und zusammen mit der von der Dichtewaage 13 gemessenen Dichte dem Regelschrank 20 als Signal eingegeben wird.The concentration of a mixture of two liquids is a function the density and the temperature. Therefore, it is necessary that the temperature of the the density balance 13 determined liquid flowing through this and together with the density measured by the density scale 13 to the control cabinet 20 as a signal is entered.

Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann z.B, angewendet werden zum Einstellen von Säuren wie Phosphorsäure, Schwefelsäure, Essigsäure usw. oder Alkalien wie Natronlauge, Kalilauge usw<, auf eine bestimmte Konzentration.The device according to the present invention can be applied, for example are used to adjust acids such as phosphoric acid, sulfuric acid, acetic acid, etc. or alkalis such as caustic soda, potassium hydroxide, etc., to a certain concentration.

Claims

Patent claims:

1, device for the automatic production of binary mixtures Liquids of different densities, characterized by an inlet container (3); a feed line (1) opening into this with an automatic valve (2) for the Supply of the mixture component of higher density; a reservoir (5); one to this leading supply line (4) with automatic valve (6) for the supply the low density blend component; one leaving the storage container (5), branched line (7) with an automatic coarse control valve (8) in one and an automatic fine control valve (9) in the other branch line; a mixing section (10), which connects the inlet tank (3) with a circulation pump (11) and in which branches into the line (7); a return line (17) with a automatic control valve (15), which connects the circulation pump (11) to the inlet tank (3) connects; a sampling line (18) with an automatic valve (16), which branches off from the return line (17) in front of the automatic control valve (15); one Density balance (13) with an inlet line branching off from the return line (17) (12) and an outlet line (i4), which is provided with a flow meter (19) is and opens into the inlet vessel (3).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the branches the line (7) with arcs pointing in the direction of flow into the mixing section (10) merge.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the inlet container (3) is provided with density-independent maximum and minimum level indicators, the Issue control commands to the automatic valve (2).

4. Apparatus according to claim 1, characterized in that the automatic Valve (6) is locked to the maximum level of the storage container (5).

5. Apparatus according to claim 1, characterized in that a control cabinet (20) receives signals from the density scale (13) and from the flow meter (19) and then Gives control commands to the automatic valves (8), (9), (ins) and (16).

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that when exceeded of the actual density value above the setpoint value, the automatic valves (8) and (9) are opened will.

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that at minor Exceeding the actual density value above the target value only the automatic fine control valve (9) is opened.

8. Apparatus according to claim 5, characterized in that if they match of the actual density value with the setpoint value, the automatic control valve (15) is closed and the automatic valve (16) is opened.

9. Apparatus according to claim 5, characterized in that when it falls below a predetermined flow through the flow meter (19) the automatic Control valve (15) is closed so far that the predetermined flow through the The inlet line (12), the density scale (13) and the outlet line (14) are reached again will.

10 * Device according to claim 5, characterized in that the control cabinet (20) its setting commands taking into account the temperature dependency of the density gives.

L e r s e i t e