專利名稱：分離裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種監(jiān)測系統(tǒng)，和一種借助于該監(jiān)測系統(tǒng)對液態(tài)流體混合物或所述混合物中的至少一種成分進行定性分析的方法，以及它在各種應(yīng)用領(lǐng)域中的使用。
背景技術(shù)：
分離方法例如離心分離和過濾已使用很久。通常當(dāng)用于濃縮液-固混合物或在進一步使用或處理之前從液-固混合物中除去多余顆粒時，離心分離是一種合適的方法。為了避免不希望的環(huán)境問題或火災(zāi)也會進行分離操作。
US3152078揭示了一種用于分離各相的有固定側(cè)壁的離心機，尤其用于從原油中除去水和/或砂子。這種離心機可提供高容量的生產(chǎn)能力，因此停留時間很短。但是，US3152078無法監(jiān)測生產(chǎn)過程，及從中提取出樣品用于后續(xù)分析。
過濾尤其用于從紙張配料中分離木質(zhì)纖維和填料。但是，因為相近的顆粒尺寸，它不能從膠質(zhì)成分中分離填料和纖維細(xì)屑。此外，已證明膠質(zhì)成分易于停留在過濾器上形成的纖維團(塊)中。通常過濾設(shè)備也易出故障和需要定期清潔。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種方便價廉的系統(tǒng)，用以監(jiān)測液態(tài)流體混合物，該混合物可以是例如從一種生產(chǎn)過程中、從包含例如紙漿懸浮物的儲槽中或其他類似物中提取出的工藝流，或者該系統(tǒng)監(jiān)測液態(tài)流體混合物中的至少一種成分，而可避免現(xiàn)有技術(shù)中的缺點。特別是，本發(fā)明試圖提供一種系統(tǒng)，用以監(jiān)測一種生產(chǎn)工藝，例如一種造紙工藝。本發(fā)明進一步的目的包括提供一種已處理樣品，在基本不存在分離干擾物質(zhì)的情況下對該樣品進行精確地定性分析和測量，其中干擾物質(zhì)會使測量的精確性變差。本發(fā)明還包括一種可使生產(chǎn)工藝，特別是一種造紙工藝最佳運行的方法。
本發(fā)明涉及一種監(jiān)測液態(tài)流體混合物或其中至少一種成分的方法，該方法包括向液態(tài)流體混合物加壓并將其供送至一個分離裝置，所述分離裝置包括至少兩個轉(zhuǎn)盤，在轉(zhuǎn)盤之間限定了至少一個空間，以及用于從轉(zhuǎn)盤的周邊提取出液態(tài)流體混合物中重組分(fraction)的裝置。所述轉(zhuǎn)盤被設(shè)置在一根轉(zhuǎn)軸上，在該轉(zhuǎn)軸中限定了至少一個與所述至少一個空間流體連通的開孔，所述至少一個開孔具有至少一個用于取出液態(tài)流體混合物中輕組分的出口；通過旋轉(zhuǎn)所述轉(zhuǎn)盤，使得增壓液態(tài)流體混合物被供給至所述裝置，并且利用所述轉(zhuǎn)盤在所述至少一個空間中經(jīng)受離心力的作用，以致于液態(tài)流體混合物中的輕組分被壓向所述開孔，用于從其中被去除，而液態(tài)流體混合物中的重組分會被壓向轉(zhuǎn)盤的周邊，用于從其中提取出來；將所述提取出來的輕組分導(dǎo)向一個分析儀，用于對該組分或其中的至少一種成分進行定性分析。
本發(fā)明還涉及一種監(jiān)測系統(tǒng)，包括一個包括至少兩個轉(zhuǎn)盤的分離裝置，在所述轉(zhuǎn)盤之間限定了至少一個空間，用于向液態(tài)流體混合物加壓并將其提供至分離裝置的裝置，用于從轉(zhuǎn)盤的周邊提取出液態(tài)流體混合物中重組分的裝置，所述轉(zhuǎn)盤設(shè)置于一根轉(zhuǎn)軸上，在該轉(zhuǎn)軸中限定了至少一個與所述至少一個空間流體連通的開孔，所述至少一個開孔具有至少一個用于提取出液態(tài)流體混合物中輕組分的出口；所述系統(tǒng)還包括一個連接于所述分離裝置上的分析儀，用于將所述輕組分從所述出口導(dǎo)向該分析儀，來對該輕組分或其中的至少一種成分進行定性分析。
對組成所分析的液態(tài)流體混合物的輕組分或其中成分的定性分析可包括，例如對性能的測定，比如顆粒尺寸、電荷(例如表面電荷)顆粒尺寸分布、特定成分的濃度、pH值、電荷或組分的其它參數(shù)。
其上設(shè)置有轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)軸可由任何設(shè)備驅(qū)動，例如馬達(dá)。
術(shù)語“開孔”的意思是包括任何一種能夠引導(dǎo)流體沿著轉(zhuǎn)軸內(nèi)部流動的孔、洞、或通道，其中開孔位于轉(zhuǎn)軸內(nèi)。
“液態(tài)流體混合物”或“流體”的意思是包括可流動的或可泵送的液態(tài)物質(zhì)，例如包括固體、膠體、溶解的和/或夾帶氣體的，例如空氣在內(nèi)的溶液，例如膠體溶液、液體混合物、包括溶解的或分散了的固體的溶液、懸浮液、例如泥漿或可泵送的沉淀物類的漿液、乳狀液、泡沫、可泵送的凝膠類物質(zhì)、搖溶類物質(zhì)(搖動時是流體但靜置時是膠體)以及它們的混合物。
從轉(zhuǎn)盤的周邊獲得的液態(tài)流體混合物中的重組分，例如液-固混合物中的稠化進料，優(yōu)選地，可重復(fù)循環(huán)進入分離裝置中以進一步分級。
當(dāng)待分級分級的流體到達(dá)轉(zhuǎn)盤之間的空間時，它通過剪切力經(jīng)受離心力的作用。這些作用力形成在轉(zhuǎn)盤之間。所述剪切力在轉(zhuǎn)盤表面產(chǎn)生，該剪切力會導(dǎo)致旋流場產(chǎn)生離心力，而該離心力將流體壓向轉(zhuǎn)盤的周邊。如果轉(zhuǎn)盤之間存在的流體中的邊界層擴張很快，轉(zhuǎn)盤之間的流體的角速度將會近似為轉(zhuǎn)盤的角速度。從而在旋流場中會產(chǎn)生離心力。作用在一個流體單元上的離心力(Fc)大致是與轉(zhuǎn)盤的角速度(ω)的平方與半徑(r)的乘積成正比，記為Fc∝rω2。
在轉(zhuǎn)盤之間的流體中產(chǎn)生的力的離心力場會從每個轉(zhuǎn)盤的周邊到開孔出口橫過每個轉(zhuǎn)盤產(chǎn)生徑向的壓降ΔP，該壓降是必須被克服的，以便流體中的輕組分可被壓向所述出口并從那里被提取出。因此，提供給裝置的流體的壓力，此處稱為P主體，(參見附圖2中的附圖標(biāo)記11)，通常能夠增至與周邊的壓力基本相等，必須大于橫過轉(zhuǎn)盤和開孔出口產(chǎn)生的徑向壓降ΔP，也就是P主體＞ΔP，其中ΔP＝P周邊-P開孔出口，而P周邊(參見附圖2中的附圖標(biāo)記4)和P開孔出口(參見附圖2中的附圖標(biāo)記10)分別是位于周邊和開孔出口處的流體壓力。優(yōu)選地，P主體的范圍為大約1μPa至大約10Mpa，更優(yōu)選為從大約1Pa至大約10Mpa，最為優(yōu)選的是從大約1kPa至大約0.5Mpa，只要滿足P主體＞ΔP。P主體的取值必須基于許多參數(shù)，例如待分離的液體混合物的類型，產(chǎn)生的ΔP等，其中ΔP是隨著特別是轉(zhuǎn)盤直徑和轉(zhuǎn)盤的角速度而變化的。P主體的大小會影響待分級樣品的停留時間。如果P主體值太高，在裝置中的停留時間將會很短，以致于不能進行所希望的分級過程。如果P主體值太高也可能出現(xiàn)氣穴現(xiàn)象，導(dǎo)致削弱分級過程。相反，如果施加的P主體值很低，但仍大于ΔP時，停留時間會不合需要地變長，且只能收集一小部分組分。但是，用于分級含有敏感成分的液態(tài)流體混合物時，P主體的取值優(yōu)選稍微大于ΔP，因為P主體值太高，敏感成分易于分裂。通過促使流體流過產(chǎn)生的力場，連續(xù)的離心分離才得以完成。
當(dāng)轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)時，為了促使流體流過開孔的出口，優(yōu)選提供一裝置以便能夠供給和加壓轉(zhuǎn)盤內(nèi)部和/或周圍的液態(tài)流體混合物。這種裝置可為一分離部件，該部件可布置在外部，也就是分離裝置的周邊和/或殼體的外面，或者是分離裝置的一整體的組成部分，設(shè)置成被例如一驅(qū)動轉(zhuǎn)軸的馬達(dá)來驅(qū)動，或是其它裝置。用于供給和加壓液態(tài)流體混合物的優(yōu)選裝置包括，舉例來說為一泵體，例如離心泵、或單螺桿泵，優(yōu)選布置在沿著與分離裝置相連的進給路線的外部。根據(jù)一實施例，通過將裝置放置在一槽或類似容器中，舉例來說如一大型儲槽，其中在槽中由靜態(tài)流體壓力獲得需要的P主體。其它裝置可以包括將分離裝置放置在管體或任何其它合適的加壓結(jié)構(gòu)中。施加在流體上的壓力可進行控制，例如利用一個設(shè)置在用于流體重組分的出口的下游的閥門。
分離裝置可通過一個合適的殼體進行開關(guān)。但是，如果使用一殼體，例如為一轉(zhuǎn)筒時，殼體優(yōu)選是固定的，且本身不會使物質(zhì)受到離心力作用。根據(jù)一個實施例，分離裝置具有一個包圍殼體，該殼體包括一個流體供給入口和一個用于重組分流體的出口，例如用于一個稠化流體組分，該出口被設(shè)置在這樣一個位置，此處轉(zhuǎn)盤中紊亂或不連續(xù)的流動狀態(tài)已被降至最低。優(yōu)選地，在每對轉(zhuǎn)盤的周邊提供至少一個出口，用于有效地提取出重組分流體。萬一裝置是打開的，轉(zhuǎn)盤的周邊也可限定它的外邊界。在這一實施例中，打開的轉(zhuǎn)盤的周邊也可起到如用于提取出流體中重組分的裝置的作用。
分離裝置優(yōu)選為一個離心機，更為優(yōu)選的是一個連續(xù)離心機，其中流體可圍繞轉(zhuǎn)軸以單位時間很高轉(zhuǎn)數(shù)進行旋轉(zhuǎn)，以便流體組分的視重量會升至一個點，此時組分試圖聚集在多層中，這與基于相對密度的引力導(dǎo)致的分離類似。
在每對轉(zhuǎn)盤之間，優(yōu)選提供一個允許流體被開孔出口提取出的裝置。優(yōu)選地，流體中的輕組分由相鄰轉(zhuǎn)盤之間的空間處被提取出，此處具有至少一個可確保轉(zhuǎn)盤之間的空間與轉(zhuǎn)軸中的開孔之間能夠流體連通的開口。
但是，根據(jù)一個實施例，也可以在轉(zhuǎn)盤中提供一個通過位于轉(zhuǎn)盤中的空穴與轉(zhuǎn)軸中的開孔流體連通的開口。轉(zhuǎn)盤上提供的開口可位于距轉(zhuǎn)軸不同距離處，以便從轉(zhuǎn)軸經(jīng)由轉(zhuǎn)盤中的空穴引導(dǎo)流體流向開孔，從而進行提取。
優(yōu)選地，可從生產(chǎn)過程，例如從一個槽、一個工藝流或類似物中提取出液態(tài)流體混合物體積的大約0.0000001％至大約25％，更優(yōu)選為從大約0.000005％至大約10％，最為優(yōu)選的是從大約0.05％至大約5％，并提供給監(jiān)測系統(tǒng)。液態(tài)流體混合物，通常為一種工藝流，可從例如造紙過程中的紙漿懸浮物中獲得。
優(yōu)選地，供給監(jiān)測系統(tǒng)的液流體積的大約0.1％至大約15％，更優(yōu)選為從大約1％至大約10％，最為優(yōu)選的是從大約1％至大約5％，可從分離裝置的中心出口提取，用以進一步地任選處理，或被直接導(dǎo)向分析儀。這一比率，也就是按體積從分離裝置提取出的輕組分流/供給分離裝置的工藝流×100％，是通常已知的可接受比率。沒有由開孔的中心出口提取出的殘余部分在轉(zhuǎn)盤周邊處從監(jiān)測系統(tǒng)中被去除。優(yōu)選地，這一包括重組分在內(nèi)的部分最好進行再循環(huán)成為工業(yè)介質(zhì)，進入分離裝置的工藝流從中被提取出。這樣，由于監(jiān)測系統(tǒng)的存在，生產(chǎn)過程就只會最小限度地被影響。
優(yōu)選地，從分離裝置中提取出的樣品應(yīng)進行進一步處理(furtherworked-up)，以減少任何可能干擾分析儀中進行的隨后測量的物質(zhì)的數(shù)量。
根據(jù)一個實施例，為了獲得液體樣品的特定密度組分，我們是從沿著轉(zhuǎn)盤的大量離散定位處連續(xù)收集液體組分的。每一種組分具有不同的密度，隨后為了別的目的將對其進行分析或利用。
根據(jù)一個實施例，在轉(zhuǎn)軸中可提供多個至少兩個分離開的開孔，其中所述至少兩個開孔是相互之間不流體連通的。每一開孔是經(jīng)由位于轉(zhuǎn)軸中的開口與相鄰的具有不同直徑的轉(zhuǎn)盤之間的空間流體連通的。轉(zhuǎn)盤直徑的差異可用于密度不同的液體組分之間的分離，從而通過分離的開孔提取出各液體組分。其中相對較重的液態(tài)流體混合物組分可由具有較小直徑的轉(zhuǎn)盤之間的空間提取出，反之較輕的液態(tài)流體混合物可由直徑逐漸變大的轉(zhuǎn)盤之間的空間提取出。因此，這一實施例也可用于提取出特定密度組分。根據(jù)一個實施例，另一種可能獲得不同密度組分的方法是將幾個分離裝置串聯(lián)連接，其中串聯(lián)分離裝置中的后來的裝置的轉(zhuǎn)盤直徑越小。根據(jù)一實施例，又一種可能獲得不同密度組分的方法還是幾個分離裝置串聯(lián)連接，其中每一后來的裝置的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速都低于在前裝置的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速。
確定轉(zhuǎn)盤之間的最佳距離最好依據(jù)包括流體的粘滯性、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)盤直徑和樣品種類等在內(nèi)的主要操作條件，以平衡抵抗流體滑移的剪切力。轉(zhuǎn)盤優(yōu)選被設(shè)置成是基本平行的。只要流體的流動條件不受到不利的影響，相鄰轉(zhuǎn)盤之間的距離可以發(fā)生變化。優(yōu)選地，兩個相鄰轉(zhuǎn)盤表面之間的角β(參見附圖1)可由0°至大約45°，更優(yōu)選為從0°至大約15°，最為優(yōu)選的是從0°至大約5°。優(yōu)選地，轉(zhuǎn)盤和轉(zhuǎn)軸之間的角α(參見附圖1c)可由大約30°至大約120°，更優(yōu)選為從大約60°至大約100°，最為優(yōu)選的是從大約80°至大約95°。因此，轉(zhuǎn)盤也可被設(shè)置成例如相對于所述轉(zhuǎn)軸呈圓錐形。
根據(jù)一個實施例，轉(zhuǎn)盤是同軸的、排成一行的且平衡以使振動減至最小的。優(yōu)選地，可在轉(zhuǎn)軸上布置2-100個轉(zhuǎn)盤，更優(yōu)選地是布置2-10個轉(zhuǎn)盤。轉(zhuǎn)盤數(shù)量的選擇首先應(yīng)能獲得適當(dāng)?shù)漠a(chǎn)量，并且因應(yīng)用的不同而有差異。優(yōu)選地，轉(zhuǎn)盤以相同方向進行旋轉(zhuǎn)以避免產(chǎn)生紊流，紊流會導(dǎo)致流體樣品的混合，以致于破壞離心分離。因此，為了進行更好的分離，層流條件優(yōu)選發(fā)生在轉(zhuǎn)盤內(nèi)部和周圍。如果轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)地太快，也會發(fā)生紊流。優(yōu)選地，供給所述裝置的流體的流動也是層流。優(yōu)選地，轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速為大約500rpm至大約10000rpm，更優(yōu)選地是從大約1000rpm至大約5000rpm。
優(yōu)選地，轉(zhuǎn)盤是盡可能平坦和光滑的。因此，轉(zhuǎn)盤優(yōu)選不具有尖的邊緣，且轉(zhuǎn)盤的所有外邊緣優(yōu)選是經(jīng)圓整的。開孔的出口優(yōu)選也是光滑的。
轉(zhuǎn)盤用不同的材料制成，舉例來說如鋁、不銹鋼、玻璃及例如聚碳酸酯、PTFE、PEEK及其混合物的塑料。其它適當(dāng)?shù)牟牧习ɡ缣沾傻暮铣晌锖退鼈兊幕旌衔铩?br> 根據(jù)一個實施例，可設(shè)置光學(xué)傳感器用于測量分離效率和顆粒尺寸分布。這可沿徑向橫過轉(zhuǎn)盤進行監(jiān)測，以連續(xù)獲得流體樣品的密度分析。
本發(fā)明還涉及用于進行分離的分離裝置的使用，特別是在大規(guī)模的工業(yè)分離單元中，所述工業(yè)分離反應(yīng)處理油-水混合物，和諸如紙漿、白水和廢水這樣的工藝用水；及用于例如從血漿中分離紅血球等的生物流體和其它分析樣品的操作應(yīng)用的小型化系統(tǒng)。優(yōu)選地，分離裝置用于待分級的液-固混合物。
已發(fā)現(xiàn)這里描述的裝置特別適用于紙漿和紙張懸浮液的分離，因為紙張配料(paper furnish)中纖維、填料和溶解的及膠質(zhì)物質(zhì)(DSC)之間存在相對大的密度差。該方法能夠進行例如樣品的定性分析，樣品例如為從開孔的出口提取出的膠質(zhì)物質(zhì)，如基本不含影響分析結(jié)果的附加纖維和填料的脂類(pitch)或粘性物質(zhì)(stickies)。當(dāng)能夠去除纖維和填充材料時，可由開孔提取出脂類和粘性物質(zhì)。脂類和粘性物質(zhì)不利于造紙機的運行，因此它的含量必須進行精確地監(jiān)測。可對離心分離后的樣品進行濁度和總有機碳(TOC)的測量。因為濁度分析儀測量散射光的量，所以存在的溶解物質(zhì)不會影響脂類和粘性物質(zhì)的測量。但是TOC分析儀是測量所有物質(zhì)中的含碳量，它包括存在的溶解物質(zhì)中的含碳量。為了測定脂類和粘性物質(zhì)的含量，經(jīng)離心分離后的樣品必須進行進一步的過濾以去除脂類和粘性物質(zhì)，以便測定溶解物質(zhì)中的含碳量。這一過程優(yōu)選通過使經(jīng)離心分離后的樣品通過一濾膜過濾而完成，該濾膜的截止尺寸(cutoff)小于0.1μm，優(yōu)選小于0.01μm。然后可通過從經(jīng)離心分離后的樣品中的總碳量減去過濾后的離心分離后的樣品中的碳量來測定脂類和粘性物質(zhì)的量。
無論如何，依據(jù)獲得的經(jīng)離心分離后的樣品類型的不同，也可使用其它的任何分析技術(shù)。這些技術(shù)包括特別是分光光度分析(包括UV、拉曼光譜、可見光、IR、NIR和熒光)，滴定，電化學(xué)技術(shù)(pH、傳導(dǎo)率)，離子選擇電極，脂滴計數(shù)或任何用于樣品定性的光學(xué)法(例如攝像和圖像分析)，液相色譜法，氣相色譜法，粒度分析器(例如小角激光散射)和/或與例如過濾、蒸餾和液-液萃取等更多的在線樣品操作技術(shù)相結(jié)合的技術(shù)。
無論如何，裝置和上述分析技術(shù)也可用于任一流體中任意組分的分離和分析。


附圖1a-1d示出了監(jiān)測系統(tǒng)的不同實施例。附圖2示出了流體向一分離裝置流動的示意圖。附圖3和4示出了濁度和稠度測量的結(jié)果。
具體實施例方式
附圖1a-1d示出的實施例中的一個或多個分離裝置包括轉(zhuǎn)盤6，相鄰轉(zhuǎn)盤之間限定有空間6a，安排轉(zhuǎn)軸7上具有至少一個開孔8、8a-8c，及確保流體在空間6a和開孔8、8a-8c之間流通的開口9。開孔8、8a-8c包括一個出口10，供給到裝置16的液態(tài)流體混合物中的輕組分可經(jīng)由此出口被提取出。附圖1a示出了轉(zhuǎn)盤6與轉(zhuǎn)軸7形成角度α?xí)r的轉(zhuǎn)盤布置。附圖1b示出了轉(zhuǎn)盤6垂直于轉(zhuǎn)軸7時的類似布置。附圖1c示出傾斜的轉(zhuǎn)盤表面與相鄰轉(zhuǎn)盤的表面之間形成了角度β。附圖1d示出了具有漸增直徑的轉(zhuǎn)盤6。為了從分離空間6a中提取出分離后的密度組分，空間6a是與分離開孔8a-8c流體連通的。
附圖2示出了向泵2供給液態(tài)流體混合物1，通過該泵可向1加壓以獲得一種提供給分離裝置16的增壓液態(tài)流體混合物3。液態(tài)流體混合物3通過殼體5被提供給裝置16。3直接流入位于轉(zhuǎn)盤6之間的空間6a中。當(dāng)轉(zhuǎn)盤6隨著軸7旋轉(zhuǎn)時，在裝置16中產(chǎn)生一個離心力場，該力場會將3中的重組分拉進周邊11那里。3中的輕組分被壓入裝置16的中心部分?？臻g6a通過開口9與開孔8流體連通，以便經(jīng)由出口10提取出3中的輕組分，反之3中的重組分可在周邊4經(jīng)由區(qū)域11中的出口(未示出)被提取出。然后3中的重組分可與供給1重新混合或者用于其它用途。一個壓力傳感器12可控制在裝置16中保持一個恒定的壓力。閥13，被加壓的外部空氣15和調(diào)節(jié)器14被用來調(diào)節(jié)分離裝置16中存在的壓力。
顯然同樣的裝置在許多方面會有變化，因此本發(fā)明會進行描述。這樣的變化不會被認(rèn)為是脫離了本發(fā)明的本質(zhì)和范圍，且所有這些對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是很顯然的修改被認(rèn)為是包括在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)的。下面的例子將進一步說明如何在不限制本發(fā)明范圍的前提下實現(xiàn)描述的發(fā)明。
示例1試驗裝置如附圖2所示。本系統(tǒng)是在一個生產(chǎn)有涂層的精細(xì)紙張的造紙廠進行在線評估的。樣品從壓頭箱以大約7g/L(總固體量)的稠度連續(xù)給入。本試驗的目的是研究兩個操作參數(shù)，即轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)速度(ω)和轉(zhuǎn)盤之間的距離對在點10處去除的離心分離的樣品質(zhì)量的影響(參見附圖2)。為了監(jiān)測離心分離的樣品的“質(zhì)量”，須利用一個連續(xù)在線的濁度計，在點10處測量離心分離的紙漿樣品的濁度。
利用的是下列恒定參數(shù)轉(zhuǎn)盤的個數(shù)2開孔直徑 5cm轉(zhuǎn)盤直徑 20cm轉(zhuǎn)盤材料 表面硬化的聚碳酸酯紙漿(主體)壓力大約3.0巴紙漿(主體)流速大約6.2L/min離心分離的樣品流量200mL/min(入口流量的10％)下列參數(shù)是變化的轉(zhuǎn)盤(馬達(dá))速度500-3000rpm轉(zhuǎn)盤之間的距離15mm，20mm和25mm試驗結(jié)果如附圖3所示。在每一測量點處，裝置運行大約15分鐘，記下此時濁度值的平均數(shù)-就一切情況而論濁度計的讀數(shù)是穩(wěn)定的(變化小于5％)。但是必須認(rèn)識到我們結(jié)果中的一些變化會造成我們無法測量的造紙機器(紙漿供應(yīng)狀況)上的變化。
當(dāng)所有的轉(zhuǎn)盤速度處于500rpm和3000rpm之間且包括這兩點時，我們在獲得的任一樣品組分中都觀察不到木質(zhì)纖維和/或細(xì)屑的存在(在顯微鏡下檢查)。濁度值的變化與獲得的殘余涂層的分布和在點10處通常被稱為“粘性物質(zhì)”和/或“宏觀粘性物質(zhì)”的其它材料有關(guān)。因為這些材料的密度都與水相近，且不一定處于膠質(zhì)穩(wěn)定狀態(tài)，所以可以看出操作參數(shù)會影響這些物質(zhì)的分布。在進一步的研究中，包括使用由離心機(轉(zhuǎn)速至3000rpm，30分鐘)獲得的類似g力的實驗室離心法中，沒有出現(xiàn)影響通常被稱作“脂類(pitch)”的膠態(tài)分散材料分布的情況。
示例2為了測量與有害物質(zhì)存在相關(guān)的過程擾動，使實例1中描述的系統(tǒng)連續(xù)(24小時)運轉(zhuǎn)，且在同一造紙廠在線，所述有害物質(zhì)被稱作“脂類”和“粘性物質(zhì)”。用于測量脂類和粘性物質(zhì)含量變化的裝置是一個如實例1中所使用的在線濁度計，它直接連在位于經(jīng)離心分離的樣品出口上的離心機之后。可使用與實例1中相同的離心機工況，但是要求一個恒定的轉(zhuǎn)盤速度為2500rpm，及恒定的轉(zhuǎn)盤之間的距離為25mm。
附圖4中示出了一個24小時時間段的測量數(shù)據(jù)，連同由一個用于測量細(xì)屑、纖維和填料含量的連續(xù)紙漿稠度測量裝置得到的數(shù)據(jù)。從附圖4中可以看出，離心機樣品的濁度不一定依賴于紙張配料的稠度。附圖4也示出了所有細(xì)屑、纖維和填料被從樣品中去除-否則兩條曲線應(yīng)是完全相同的。為了紙張機器異常(不良運轉(zhuǎn))時排除故障，用于測量脂類和粘性物質(zhì)的這些濁度數(shù)據(jù)的實用性是很有價值的，并且所述濁度數(shù)據(jù)的實用性使得為了解決這種問題能夠控制化學(xué)添加劑的用量。
權(quán)利要求
1.一種監(jiān)測液態(tài)流體混合物的方法，包括向液態(tài)流體混合物加壓并將其供送至一個分離裝置(16)，所述分離裝置(16)包括至少兩個轉(zhuǎn)盤(6)，在轉(zhuǎn)盤之間限定了至少一個空間(6a)，以及用于從轉(zhuǎn)盤(6)的周邊(4)提取出液態(tài)流體混合物中重組分的裝置，所述轉(zhuǎn)盤(6)設(shè)置于一根轉(zhuǎn)軸(7)上，在該轉(zhuǎn)軸中限定了至少一個與所述至少一個空間(6a)流體連通的開孔(8，8a，8b，8c)，所述至少一個開孔(8，8a，8b，8c)具有至少一個用于去除液態(tài)流體混合物中輕組分的出口(10)；通過旋轉(zhuǎn)所述至少兩個轉(zhuǎn)盤(6)，使得所供送的受壓液態(tài)流體混合物在所述至少一個空間(6a)處經(jīng)受離心力的作用，以致于液態(tài)流體混合物中的輕組分被壓向所述至少一個開孔(8，8a，8b，8c)，用于從其中提取出來，而液態(tài)流體混合物中的重組分會被壓向轉(zhuǎn)盤(6)的周邊(4)，用于從其中提取出來；將所述提取出來的輕組分導(dǎo)向一個分析儀，用于對該輕組分或其中的至少一種成分進行定性分析。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其特征在于，從生產(chǎn)工藝中提取出液態(tài)流體混合物體積的大約0.0000001％至大約25％，并供送給所述分離裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中所述的方法，其特征在于，提取出來的輕組分在被導(dǎo)向分析儀之前被進一步攪動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，借助于一個泵(2)來對所供給的液態(tài)流體混合物進行加壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，轉(zhuǎn)速處于使得所述分離裝置中基本上普遍為層流的范圍之內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的方法，其特征在于，轉(zhuǎn)速的范圍為大約500rpm至大約10000rpm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的方法，其特征在于，轉(zhuǎn)速的范圍為大約1000rpm至大約5000rpm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的方法，其特征在于，重組分的提取通過所述轉(zhuǎn)盤的敞開周邊進行。
9.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的方法，其特征在于，所述工藝涉及紙的生產(chǎn)。
10.一種監(jiān)測系統(tǒng)，包括一個包括至少兩個轉(zhuǎn)盤(6)的分離裝置(16)，在所述轉(zhuǎn)盤(6)之間限定了至少一個空間(6a)，用于向液態(tài)流體混合物(2)加壓并將其提供至分離裝置(16)的裝置，用于從轉(zhuǎn)盤(6)的周邊(4)提取出液態(tài)流體混合物中重組分的裝置，所述轉(zhuǎn)盤(6)設(shè)置于一根轉(zhuǎn)軸(7)上，在該轉(zhuǎn)軸中限定了至少一個與所述至少一個空間(6a)流體連通的開孔(8，8a，8b，8c)，所述至少一個開孔(8，8a，8b，8c)具有至少一個用于提取出液態(tài)流體混合物中輕組分的出口(10)；所述系統(tǒng)還包括一個連接于所述分離裝置上的分析儀，用于將所述輕組分從所述出口(10)導(dǎo)向該分析儀。
11.根據(jù)權(quán)利要求10中所述的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括在出口(10)和分析儀之間連接于該系統(tǒng)上的進一步的處理設(shè)備。
12.根據(jù)權(quán)利要求10和11中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述分離裝置不包括殼體。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12中任一項所述的系統(tǒng)的使用，用于監(jiān)測一種含有纖維素纖維的膠質(zhì)溶液中的成分的濃度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種監(jiān)測液態(tài)流體混合物的方法和一種實施該方法的系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及用于監(jiān)測液態(tài)流體混合物的系統(tǒng)的使用。監(jiān)測液態(tài)流體混合物的方法包括向液態(tài)流體混合物加壓并將其供送至一個分離裝置(16)，所述分離裝置(16)包括至少兩個轉(zhuǎn)盤(6)以及用于從轉(zhuǎn)盤(6)的周邊(4)提取液態(tài)流體混合物中重組分的裝置，在轉(zhuǎn)盤之間限定了至少一個空間(6a)，所述轉(zhuǎn)盤(6)設(shè)置于轉(zhuǎn)軸(7)上，在轉(zhuǎn)軸中限定了至少一個與所述至少一個空間(6a)流體連通的開孔(8，8a，8b，8c)，所述至少一個開孔(8，8a，8b，8c)具有至少一個用于去除液態(tài)流體混合物中的輕組分的出口(10)；通過旋轉(zhuǎn)所述至少兩個轉(zhuǎn)盤(6)，使得所供送的受壓液態(tài)流體混合物在所述至少一個空間(6a)處經(jīng)受離心力的作用，以致于液態(tài)流體混合物中的輕組分被壓向所述至少一個開孔(8，8a，8b，8c)，用于從其中提取出來，而液態(tài)流體混合物中的重組分會被壓向轉(zhuǎn)盤(6)的周邊(4)，用于從其中提取出來；將所述提取出來的輕組分導(dǎo)向一個分析儀，用于對該輕組分或其中的至少一種成分進行定性分析。
文檔編號B04B11/02GK1878617SQ200480033143
公開日2006年12月13日 申請日期2004年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月14日
發(fā)明者M·賴斯, H·威克 申請人:阿克佐諾貝爾公司