專利名稱：制備聚合物濃溶液的方法和設(shè)備的制作方法
制備聚^l濃溶液的方法和設(shè)備
本發(fā)明涉及由粒狀聚合物，特別是高分子合成聚合物制備水溶性聚合物溶液的 方法以及用于實施該方法的設(shè)備。
水溶性聚合物常常具有差的溶解行為，特別是當它們具有高分子量時。例如， 聚丙烯醐安，代表了一大類水溶性聚合物。丙烯,安聚合物主要以高分子(平均分子
量>105)、陰離子型、陽離子型或兩性共聚物的形式用于許多固液分離領(lǐng)域。除城市
廢水處理廠和紙工fe外，采礦業(yè)是絮凝齊啲另一個重要用戶。
所述聚合物以7jC溶剩頓，聚合物的濃度大約是0.5重 %。當制備該7jC溶液時， 將所需量的聚合物攪拌下加入水中，并在溶液中分散。固體丙烯醐安聚合物在與水接 觸時由于傾向于形成團塊即聚結(jié)，而妨礙了它們在水中的分散。在將聚合物粉末加入 到水中之后，通過不溶解的固體包封在7K濕聚合物的外層包膜延緩了7JC進一步滲入固
體顆粒，從而直接形成固體聚合物團±央。這種聚結(jié)尤其是由聚合物粉末的細粉部分低 于200iom而引起的。
在連續(xù)趟的攪拌下，完全溶解聚合物需要1一2小時的熟化時間。為了制備活 性物質(zhì)溶液，已知的有包括熟化罐和儲罐的雙罐系統(tǒng)，齡罐具有3—10m3的容量， 取決于制造商或想要的容量。熟^^后，將制備的聚合物溶液裝回至U儲罐中，在儲罐 中連續(xù)攪拌，從其中連續(xù)移除，直到變空。同時，在熟化罐中新制備的聚合物溶液被 泵抽到空的儲罐中。
由于高裝填體積和長的熟化、等待、再充i真和排空時間，有時聚合物溶液在使 用之前，要在罐中停留好幾天。因此，由生物降解和剪切誘導降解過程可能降低聚合 物溶液的效力。
為了確保聚合物溶液的半連續(xù)供應(yīng)，使用所謂的三腔溶解系統(tǒng)。在三腔溶解系 統(tǒng)中，由切向水流潤濕的粒料SA第一腔室，并通過攪拌器系 行均化和溶解。第 一腔室液面上升導致液體溢出，溶液從而i4A至lJ第二腔室中，在第二腔室中同樣有攪 拌器實現(xiàn)均化和溶解。當?shù)诙皇业囊后w達到溢流標記時，溶液流入到第三腔室中， 在其中通過攪拌器再次實現(xiàn)均化和溶解。在第三腔室中存在一個具有最低接觸(開始 腔室1濕潤過程)和最高接觸(停止腔室1濕潤過程)的液面計，根據(jù)液位開始或停戰(zhàn)
一腔室的潤濕過程。這樣溶解的粒半祐約30-60併中的劍七時間后，育g夠用于生產(chǎn)工 藝。
此外，熟化時間后，聚合物7jC溶、液中仍然存在部分包含不、溶解聚合物的 疑膠。 凝膠含量不僅會導致聚合物溶液作用的喪失，而且會由于堵塞篩孔引起技術(shù)問題，或 者在^氏中導，氏面的不平整。
濃度多至約0.5重量％的溶液仍可以緩和地^^抽，以致于在泵抽過程中沒有發(fā) 生顯著的剪切糊 。加壓錢高濃度溶液完全是可能的，但總是會導致部分聚合物降 解。在工業(yè)規(guī)模上限制為低濃度的聚合物溶液，需要安裝大的、笨重的和昂貴的溶解
立占c
為了獲得盡可能無凝膠的聚合物，在現(xiàn)有技術(shù)已公知各種剪切系統(tǒng)，然而，它 們在減低凝膠量的同時，也弓胞不希望的聚合物溶液粘度的降低。粘度下降是由于聚 合物分子量的降低，并導致效力的下降。
因此，在WO 95/20 431中描述了一種方法，其中包含聚合物溶液的水 ll交在壓 力下穿過篩孔寬度逐漸降低的線內(nèi)濾器。
在EP0 050 312A1中，描述了一種用于分散聚合物粉末，隨后將其溶解在溶劑 紊流中的裝置和方法。在這種情況下，發(fā)JJM聚合物粉末的顆粒大小剤艮大的依賴性。 分散在裝置中發(fā)生，戶脫裝置基本上由具有用于聚合物粉斜徹向液體進料的裝料口 的漏斗、具有環(huán)狀噴嘴和噴射泵的排放管會賊。在這種情況下，由于聚合物粉末粒徑 >800,的未溶的溶脹體弓胞的效力喪失變得非常明顯。而包含的高度分散的聚合物 粉末導M大的溶液粘度，和裝置的堵塞。
在EP 0 051 264 Al中，描述了一種在紊流中溶解聚丙烯 ^窮 ^粒的方法。 在這種情況下，在溶解步馬fe前，用多價鹽溶淑寸聚合物顆茅雄行皿20^H中的處 理。由此形成的聚合物溶脹體通過由溶解罐和管道系統(tǒng)會賊的流動型裝置再循環(huán)，直 到該溶脹體被破壞。所述流動，描述于DE-OS-28 07 709中。由于鹽的添加，由該 方法制備的聚合物溶液在用作絮凝劑時顯示出下降的效力。
DE-OS 26 27 367描述了一種用于混合聚合物聚電解質(zhì)粉末和水的方法和裝置， 其中所述粉末由風力SA管道，并用其中的液體噴灑，隨后夾帶液體:1A^有攪拌裝 置的溶解罐中。建議所述粉末輸送管道由透明塑料材料制成，從而可會彌定由聚合物 粉末聚結(jié)弓胞的堵塞的位置。
GB 2 067 908公開了一種裝置和方法，其中粉末由風力m垂直的圓,柱并
被潤濕以形成均勻溶液。所述柱具有噴嘴，M31戶腿噴嘴加入歸U。然而，該方法不 能卩l(xiāng)ih很小和極小 繊粒的形成。
DE 102 10 511 Al公開了一種溶解裝置，其中通過渦旋吸杯向混合罐^f共液體或 粉末狀聚合物和7jC。通過混合罐的混合擋扳，由意欲引起聚合物粉末溶解的循環(huán)或紊 流產(chǎn)生兩區(qū)段再循環(huán)混合。由溶解裝置的底部取出即用聚合物溶液。聚合物降解是由 其中的強紊、13t成的，并損害聚合物溶液的效力。在實踐中，由于包含不需要的 不能完，免的事實粉末聚合物的溶解呈現(xiàn)出了問題。^ffi該裝置不能4^濃度明顯 超過1重*%的成批聚合物。
DE 32 43 671描述了一種用于連續(xù)混合粉狀物質(zhì)與液體的裝置，其中卩腿粉狀固 體通過中心進料管被吸A^回轉(zhuǎn)泵和具有散置齒環(huán)的葉輪的環(huán)形混合室。將液體流 以切線方向弓l入到該混合室。夾帶的粉末與液相離心進入轉(zhuǎn)子-定子齒環(huán)迷宮，并在 該強制輸送中膠態(tài)溶解或分散。然后艦固定篩取出該分散體。
DE 35 17 879 Al描述了通過7乂久^A的多盤環(huán)改進的該溶解系統(tǒng)的發(fā)展。盡管 相對精細的混合技術(shù)，但該系統(tǒng)還是不適于制備完全無凝膠的聚電解質(zhì)粉末溶液。另 外，京敘寸剪切比較敏感的產(chǎn)品，比如高肝水溶性絮凝劑聚合物而言，分子量降低， 并因此導致效力的喪失。
DE 197 17 161描述了一種用液體連續(xù)破碎可潤濕'f瞎的粉狀物料的裝置，所述
裝置由粉狀物料的管狀加料^e和位于其下游的分散設(shè)備組成，在加料裝置和分散裝
置之間通過壓力注射入液體，以防止與粉末接觸區(qū)域的粘著。就高粘性介質(zhì)而言，該 分散設(shè)備必須在其下游安裝有泵，以確保所述液體遠離該分散設(shè)備安全的輸送。
EP 729 780 A2描述了一種用于分散預(yù)定量液體與預(yù)定*^狀固體的裝置，其中
所述預(yù)定量的液體m混合設(shè)備由強力攪拌供給罐再循環(huán)多次，并從而每次都富^i頁
外的固體。沒有討論溶解可溶性固體粉末的問題。
DE 196 22 191 Al描述了一種從粉末供應(yīng)容器無污染計量和輸送固體粉末3SA 分散或溶解所述粉末的分散或溶解罐中的方法和裝置。將無粉塵粉末itM入漏斗，并 吸入位于其底部出口的液體噴射泵中，分散并溶解，然后輸送到溶解罐中。該方法能 夠無塵運輸粉末，但溶解的聚合物不是無凝膠的。
WO 92/21 436公開一種用于分散、懸浮或乳化氣體、液體和/或可流動固體的裝 置，其在具有兩錯料口和一個產(chǎn)物出口的分散腔室中，有一個盤狀轉(zhuǎn)子。物料流在 裝有齒或葉片的轉(zhuǎn)盤的邊緣區(qū)域進行物理混合。任選地，該分散裝置用額》卜的定子開動通過其徑附L施加額外的分散和剪切作用。由于在水溶性聚，粒料的分散和溶解 中發(fā)生的強烈的剪切作用，由分子,導致效力喪失。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種用于溶解水溶性、粉狀、并尤其是高分子 量聚合物的方法，M該方法制^^本上無》M的聚合物溶液，從而省去后續(xù)去除所 含凝膠的費用。本發(fā)明的方法不會引起或僅引起輕微的對聚合物效力的損害，即在該 溶解方法中，聚合物分子必須在沒有顯著破壞的情況下被溶解。本發(fā)明的另一個目的 是設(shè)置該聚合物溶液制備方法，使得它會^分f拭短間歇i艦行或連續(xù)進行，并肯^l多 制備濃度^1重*%的溶液。
本發(fā)明的方法還^i共溶解具有高含量250nm以下、尤其是100pm以下的微細聚
合物顆粒的聚合物粉末的可能性，這些粉末通常難于在沒有導致任何與溶液性能相關(guān) 的缺陷的情況下溶解。
本發(fā)明的另一個目的是提供實施所述方法的合適裝置。
該目的通過在分散裝置中物理混合7jC和聚合物顆粒而由水溶性聚合物固體顆粒
制備水性聚合物溶液的過程實現(xiàn)的，其特征在于
-通過在每立方米施力瞎一功率級艦行顆粒在水中的分散，
-所淑K/顆?；旌衔镌陔x開所述分散裝置以后，轉(zhuǎn)移到攪拌罐中，并在攪拌下 基本上溶解在其中，
-該聚合物7jC溶液在該攪拌罐中的停留時間后，在每立方刺頓比第一次分謝氐 的功率級對其進行第二次分t^作。
驚人地發(fā)現(xiàn)，通過兩次分散，其中第二次分散以每立方米較低混合或分散功率
級進行,招艮大禾號上避免勿^量的斷氐的同時制備7K溶性聚合物的無 繊7K溶液是
可能的。
在水/聚合物粉末混合物第一次分散的優(yōu)選實施方案中，該功率級限于
550-1600Wh/m3，更雌100-1000Wh/m3。如果該混合能量太低，則不倉跶到最佳的 分散效果，導致延長在下游攪拌器容器中的停留時間。如果該混合能量太高，則發(fā)生 部分聚合物的好結(jié)構(gòu)的破壞，即分子量顯著斷氏，并伴隨著聚合物作為絮凝劑的效 力下降。
在本發(fā)明方法中，分散裝置i^如WO 92/21436中描述的那樣來iOT。該文件 在這里引入作為參考。所述分散裝置由分散腔室中的盤狀轉(zhuǎn)子組成，并裝有用于聚合 物粉斜詠的兩個進口和一個產(chǎn)物出口 。兩個物料流雌沿軸向在戶腿轉(zhuǎn)子盤的邊緣
區(qū)域進行物理混合，在該點發(fā)生分tfel程。產(chǎn)物出口位于分散腔室的夕卜緣。在分散腔 室的外緣，轉(zhuǎn)子具有帶齒或徑向孔的轉(zhuǎn)子邊。任選地，在該分散裝置中也可提供用于 分散聚合物粉末的裝有徑向孔的定子來與該轉(zhuǎn)子助作。
在第一分散階段結(jié)束后，將其中較細^^粒已部分溶解而粗聚合物顆粒已經(jīng)分 散的聚合物冰混合物轉(zhuǎn)移到攪拌罐中，并通過緩慢旋轉(zhuǎn)的攪拌器進行攪拌。該攪拌 確^S本上所有的聚合物顆粒都被潤濕并進行初步溶解，并防止在余下的溶解過程中 沉淀，同時在這種安排下不發(fā)生由于攪動弓胞的剪切降解?？捎糜诒景l(fā)明方法中的合 適的攪袢器是，例如，直臂槳式攪拌器、葉片攪拌器和錨式攪拌器。已經(jīng)證明，在本
發(fā)明方法的實現(xiàn)中，使用，至多為300ipm的緩漫旋轉(zhuǎn)葉片式攪拌器是有效的。其 它適合的攪拌器也為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知。
聚合物/水混合物在攪拌罐中的停留時間ite為1—15併中，更雌2-10分沐 最雌3—6併中。在連續(xù)方法中，該攪拌罐不斷m新的聚合物冰混合物，在這種 情況下，停留時間可適用作平均停留時間。根據(jù)被分散的聚合物辦中類，該停留時 間是可變的，例如，陽離子型聚合物往往比陰離子型聚合物需要較短的停留時間。
在離開攪拌罐以后，仍然含有部分未溶解的凝膠成分的聚合物水溶液，經(jīng)受第 二次分散過程，在lthil程中，該 繊部分緩漫地轉(zhuǎn)化為溶角糊態(tài)，同時避免聚合物降 角軍。在^t^的實施方案中，混合和分散功率級維持在200—500Wh/m3，更tfc^在250 一400Wh/m3。如果混合能量太低，則 繊部分不能完全溶解，而如果混合能量太高， 則聚合物會發(fā)生剪切降解。
本發(fā)明的方法能夠制備濃度范圍很寬的水溶性聚合物的溶液。該濃度范圍根據(jù) 聚合物分子量可發(fā)生變化。然而就高M量合成聚合物而言，由于強烈的粘度的形成， 大于1%的溶液就應(yīng)該被認為是濃溶液；而對于低分子量聚合物，顯然更高的濃度是 可能的。根據(jù)本發(fā)明制備的高分子量7jC溶性聚合物的濃度范圍雌為大于1重*%， 更雌大于2重*%，最雌大于2.5^1%0
通過本發(fā)明方法有利地溶解的水溶麟合物包括合成類或天然類聚合物。
對于天然聚合物，例如，可以駄衍生自纖維素、淀粉、半乳甘露聚糖、殼聚 糖和黃原膠及特別是它們的水溶性衍生物的水溶性多糖。該衍生化可通過物理過程和 /或化學過程如{頓醚化和酯化齊睞實現(xiàn)，并產(chǎn)生中性、陰離子、非離子和陽離子產(chǎn) 物。合適的化學衍生物主要是羧基、羧基烷基、P攬基類和它們的混合物。作為它們 的實施例，可以駄羧甲基纖維素、甲基纖維素、羥丙基纖維素、羧甲基淀粉、氧化 淀粉、糊化淀粉和陽離子淀粉醚化^t/。
本發(fā)明的方法尤其適于、溶解合成水溶性聚合物，如用作絮;疑劑的那些，其平均
分子量通常大于io5，,大于106。這些聚合物通常是粉末形式的，通過生產(chǎn)工藝 中的篩選，商購粉末顆茅M常具有250—1250nm的粒徑。
用于本發(fā)明目的的合成水溶性聚合物通過自由基聚合由7jC溶,鍵式不飽和單 體形成。根據(jù)單體組分的不同，可以形劇一離子型、陽離子型、陰離子型或兩性聚合 物。
在可以用于本發(fā)明的合成水溶性聚合物中，聚丙烯鵬刻t表優(yōu)選的一類。為了 本專利的目的，術(shù)語"聚丙烯鵬安'是指包含丙烯翻安作為單體組分的水溶性均聚物或 共聚物。
用于聚丙烯,安的統(tǒng)的陰離子共聚單體的實例是，例如(甲萄丙烯酸、乙烯基 磺酸、丙烯翻安基甲基丙烷磺酸、(甲基)烯丙基磺酸、馬來酸、富馬酸和衣康酸。所 有上面列出的酸都可以作為游離酸、鹽或它們的混合物it行聚合。這些單體可以用堿 金屬氫氧化物、堿土金屬氫氧化物、胺、氨基醇和/或氨中和。除這些之外，任何其 它與酸形成水溶性鹽的堿也可以使用，使用不同 行混合中和也是可能的。優(yōu)選的 陰離子共聚單體是丙烯酸、乙烯基磺酸和丙烯醐安基甲基丙烷磺酸和/或它們的鹽。
用于聚丙烯醐安的誠的非離子共聚單體是完全或部分7JC溶性的單體，例如甲
基丙烯腈；N,N-二甲基丙烯翻安；乙烯基吡啶；乙酸乙烯酯；甲基丙烯駒安；可聚合 酸的含羥基酯；丙烯酸和甲基丙烯酸的羥乙基和羥丙基酯；以及可聚合酸的含氨基酯 和胺，例如二烷基氨基酯，如丙烯酸和甲基丙烯酸的二甲基氨基和二乙基氨基酯、如 丙烯酸二甲基氨基乙酯，或例如相應(yīng)的胺，如二甲基 丙基丙烯醐安。部分水溶性 單體僅在其不會損害所得共聚物的7K溶性的范圍內(nèi)使用。
用于陽離子型聚丙烯翻安的合適的共聚單體是，例如，(甲基)丙烯酸的陽離子化 酯，如(甲萄丙烯酸二甲基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸二乙基氨基乙酯、(甲萄丙烯酸二 乙基氨基丙酯、(甲萄丙烯酸二甲基錢丙酯、(甲蜀丙烯酸二乙基氨基丙酯、(甲萄 丙烯酸二甲基氨基丁酯、(甲萄丙烯酸二乙基氨基丁酯；(甲萄丙烯酸的陽離子化酰 胺，如二甲基氨基乙基(甲萄丙烯醐安、二乙基氨基乙基(甲萄丙烯醐安、二乙基氨 基丙教甲萄丙烯醐安、二甲基氨基丙教甲萄丙烯醐安、二乙基氨基丙教甲萄丙烯 醐安、二甲基氨基丁萄甲蜀丙烯醐安、二乙基氨基丁萄甲萄丙烯醐安；具有包含l —6個碳的烷基的陽離子化N-烷基單醐安和二醐安，如N-甲與甲萄丙烯醐安、N,N-二甲基丙烯醐安、N-乙萄甲萄丙烯醐安、N-丙教甲萄丙烯醐安、叔丁對甲萄丙烯 ^tS安；陽離子化N-乙烯基咪唑和取代的N-乙烯基咪唑，如N-乙烯^^2-甲基咪唑、 N-乙烯基4-甲基咪唑、N-乙烯基-5-甲基咪唑、N-乙烯基-2-乙基咪唑；和陽離子化 N-乙烯基咪唑啉，如乙烯基咪唑啉、N-乙烯基-2-甲基咪唑啉和N-乙烯基-2-乙基咪唑 啉。
堿性單體用于用無機酸或有機酸中和或^l刻七，該^l安化優(yōu)選與硫酸二甲酯、 硫酸二乙酯、氯甲烷、氯乙'臓氯化％行。在雌的實施方案中，用氯甲'臓氯化 節(jié)對刻七的單體被^ffi。
用于陽離子型聚丙烯酰胺的優(yōu)選的共聚單體是(甲基)丙烯酸的陽離子化酯和酰 胺，在每種情況下都包含一個^l安化N原子，非常雌i頓對刻七二甲基氨基丙基 丙烯翻安和^f安化丙烯酸二甲氨基乙酯。
本發(fā)明方法的另一個優(yōu)點是其對使用的聚合物粒料的粒徑分布不敏感。實際上， 這些聚合物粉末都被生產(chǎn)成含低于250^m的最小可能的部分， 一方面，為了防止粉 塵的產(chǎn)生，另一方面，為了避免這些細 粒在加入到溶解水中時產(chǎn)生聚結(jié)。而對于 本發(fā)明的方法，可以允許這些細粒狀組分留在產(chǎn)品中，因為它們可以毫無問題地被溶 解。在本發(fā)明方法的一個有利的實施方案中，只4頓粒徑低于200pm，雌低于150pm
的細粒狀聚合物粉末制備該聚合物溶液。至于聚合物粉末顆粒的粒t^i:限，粒徑為 1250^m和更大的粉末可以毫無問膨也溶解。
本發(fā)明的另一個目的是掛共用于根據(jù)權(quán)禾腰求11以分批模式實施本發(fā)明方法的 裝置和根據(jù)權(quán)禾腰求12用于連續(xù)操作的設(shè)備。


圖1顯示的是以分批制備溶液的形式實施本發(fā)明方法的設(shè)備。聚合物粒料通過 氣動輸送器(H0001)從聚合物粒料儲存容器例如大的包或袋子，被輸送到計量裝置 (H0002)的供料斗。戶腐計量裝置(H0002)計量需要量的粒秋取決于所需濃度)進入粉 末供給罐(B歸1)。
或者，該粒料可以通過撓性運輸螺桿直接由聚合物粒料儲存容器輸送至罐 B0001。
罐(B0004)用于供水，并包含一批溶，t^f需的水量。
啟動分批分散裝置(U0001)，部分供水從罐(B0004)中抽出，并啟動容器(B0002) 中的攪拌戮R0001)。
一旦閥門(H0004)到達其終點位置，就打開閥門(H0003)。 M分散裝置(UOOOl)
產(chǎn)生的真空吸Af立料。粒f4l皮水潤濕，隨后I嫁抽入^(B0002)中。分散體(UOOOl) 由盤狀轉(zhuǎn)子組成，并在任選實施方案中可用附加定子操作。 當粒料容，0001)完全空時，閥門(H0003)關(guān)閉。
仍然留在7K槽(B0004)中的殘留7jC經(jīng)由該分散裝置裝滿到容,0002)中，直到液 面計(L00001)切斷分散裝置(U0001)并關(guān)閉水閥(H0004)。
借助攪拌^(R0001)，均化罐(B0002)中的物質(zhì)約1—15分鐘。
在攪拌時間結(jié)束后，借助裝置(UOOOl)，將溶液從罐(B0002)中移出，并輸送至儲 液罐(B0003)中。分散裝置(U0001)用作再i真充泵和分散裝置，并適于剪切，從而溶解 仍然存在的凝膠。以每立方米比初始分t^作低的混合禾吩散功率級驅(qū)動該裝置。液 面計(L00001)終止該填充過程，現(xiàn)在可以重新開始戰(zhàn)禾群。
圖2顯示的是以連續(xù)制備溶液的形式實施本發(fā)明方法的設(shè)備。
聚合物粒料a^氣動輸送^(H0001)從聚合物粒料儲存容器例如大的包或袋，被 輸送到計量驢(H0002)的供料斗。
借助計量裝置(H0002X具有預(yù)定的輸送功率)進行粒料供應(yīng)。或者，裝置H0001 和H0002也可以被撓性螺旋輸送器替代。
在沒有壓力和加料速度的情況下，可在線供給所需的水。
通過開始供水來開始溶液的制備，之后，分散裝置(U0001)的粒料閥門(H0003) 開啟，同時啟動計量裝置(H0002)。現(xiàn)在，通過分散裝置(U0001)產(chǎn)生的真空吸Af立料。 粒料被水潤濕，并被輸送到罐(B0002)中。分散裝置(U0001)由盤狀轉(zhuǎn)子會賊，并在任 選實施方案中可用附加定子操作。
通過攪拌離0001)均化罐(B000刁中的物質(zhì)并防止鄉(xiāng)降。在該罐中的平均停留 時間為1一15併中。離開該罐的溶液，M附加的分散體(U0002)輸送到儲液罐中。 該裝置(U0001)適于剪切，從而溶解仍然存在的凝膠。以每立方米比裝置(U0001)低的 混合和分散功率級操作該裝置(U0002)。 各個部件的描述 B0001粒料供應(yīng)器
只有間歇操作的分散裝置才需要粒料供應(yīng)器，從而可以根據(jù)水的量和要求的濃 度相應(yīng)地提供所需粒料的量。 B0002罐
該罐用于接收分散在水中的聚合物粒料。它裝有液面監(jiān)控器和攪拌器。所述攪 拌器用于在粒料溶解時均化7K/聚合物粒料混合物，并防止分散的聚合物粒料沉降； 鵬可冑,免分散粒料受到剪切影響。
相應(yīng)地，在該階段將，使用緩慢旋轉(zhuǎn)的攪拌器。可以使用的攪拌器的實例是 直臂槳式攪拌器、葉片攪拌器和錨式攪拌器。
在連續(xù)模式操作中，如果將兩個或多個攪拌罐串聯(lián)連接起來，或f頓所謂的連 續(xù)流動腔室系統(tǒng)(所謂的多腔室，)可能是有利的。 B0003罐
這個罐用于儲存無》 、高濃縮絮凝劑溶液。根據(jù)需要的濃度，使用者可以從 該罐中得到儲存溶液(stock solution)或工廠用溶液(service solution)。 H0001真空輸送器
該真空輸送器用于輸送粒料，且總是位于計量螺桿的上方。例如，如果粒料從 一個大包中吸出，貝噘出的粒料隨后落入計量螺桿的供給斗中。 H0002計量螺桿
計量螺桿以所需速率計量粒料?？梢酝ㄟ^改變螺桿傳動的旋,度來調(diào)節(jié)輸送 功率。預(yù)先稱量計量的量，并調(diào)節(jié)到特定的要求。在操作狀態(tài)下，螺桿輸送需要量的 粒料進入粉末接受容戮間鵬作)或成比例的水流中(連續(xù)操作)。通過真空輸送器如 需要填滿計量螺桿的供給斗。另外通過電容近程開關(guān)額外控制給料斗，所述開關(guān)在一 旦〈直〗氐于最低j直時發(fā)出警手艮，并可用于切斷下游系統(tǒng)。 H0003粒料閥門
所述閥門安裝在計量螺桿和分散裝置之間，在潤濕工藝開始后立即打幵。 膽Ol攪拌器系統(tǒng)
該攪拌器用于皿初期溶解的聚合物粉末和在分散裝置中聚集的潤濕聚合物粉 末顆粒的均化和溶解，并防止還沒有完全溶解的粒料沉淀。 U0001和U0002分散裝置
該分散裝置是循環(huán)式均質(zhì)分散器，其包括可調(diào)盤狀轉(zhuǎn)子系統(tǒng)。因為這種設(shè)計， 在分散裝置中流動的液體形成高真空，從而能夠毫無損失地吸入粉*/粒料，且不產(chǎn) 生粉塵。
該循環(huán)式均質(zhì)分散器優(yōu)選裝有適于變換頻率的發(fā)動機。通過離合器提供電機軸 和#^蟲安裝的的機器主軸之間的間距。將兩部件轉(zhuǎn)子安裝在具有兩個雌高度拋光的
轉(zhuǎn)子輪轂禾倆個剝離器混合室(轉(zhuǎn)子輪轂和轉(zhuǎn)子葉片載體)中以防止粘著。i!3l法蘭進
行液體的^A和流出，并容許粉末M偏心裝配在混合室的入口裝置。
該分散裝置由分散腔室中的盤狀轉(zhuǎn)子組成，并裝有兩個用于聚合物粉末和水的 進料口和一個產(chǎn)物出口。兩，料流在該轉(zhuǎn)盤的周邊^(qū)^沿軸向進行物理混合，在該 時間發(fā)生分散過程。產(chǎn)物出口位于潤濕腔室的外緣。在轉(zhuǎn)子的周邊，具有帶齒或徑向 孔的轉(zhuǎn)子邊。
任選地，可以在該分散裝置中安裝用于分散聚合物粉末的帶徑向孔的定子，用 于與轉(zhuǎn)子協(xié)作。
本發(fā)明可以有利地用于所有領(lǐng)域，其中
-絮凝劑被計量作為濃度大于或等于1%的工廠用溶液，
-需要無繊絮凝劑溶液，
-短時間需要大量絮凝劑，并且沒有足夠空間用于大型溶解裝置， -需要制備高鄉(xiāng)原液。
通過本發(fā)明方法制得的高濃縮聚合物溶液特別適于凈化淤漿和從淤渣如廢水處 理廠、挖泥棘礦中的堆積中除去水，尤其是當這些淤^鏈續(xù)大量堆積時。所述聚合
物溶液還特別適于用作造紙工藝中的絮凝齊訴瞎三級石油輸送中的巨涌聚合物(suiBe
polymer)。
實施例
實施例l
使用2重量％的濃度的PmestoM)658BC〈型陽離子聚丙烯翻安溶液作為絮凝劑 用于在箱式壓傲JLh^城市污水污、M行脫水，根據(jù)本發(fā)明的方法在圖1所示裝置中 制備所述溶液。在第一分散階段中，施加900Wh/m3的分散功率級，在第二分散階段 中，分散功率級是300Wh/m3。攪拌罐B0002^緩慢轉(zhuǎn)動的葉片攪拌欷250rpm)。 為了對比，用常規(guī)制備的相同陽離子聚丙烯醐安的0，/。濃度溶液處a^欣污7jC污泥。 總共進行49批i，，每次使用lm3的絮凝劑溶液。根據(jù)本發(fā)明方法的絮凝劑溶液無 凝膠體，且具有突出的絮凝 她。為了獲得固含量約40重 %的濾餅，當^頓所述 0.2%濃度的溶液時，每噸干物質(zhì)需要約4.5kg的絮凝劑，而僅需要3.7kg根據(jù)本發(fā)明 制備的溶液。
#: Praesto膨658 BC-S是由StockhausenGmbH提供的陽離子型聚丙烯酉劃安，具 有的^T量大于106的分子量，degree of cationogenicity為8%，且<315,的粒料含 量為10%， <100pm的粒料含量低于5%。,例2
4頓實施例1的裝置和設(shè)置，臟要由細粒組成的陽離子聚合物粉末制備1%濃
度的聚合物溶液。根據(jù)篩析，該聚合物具有下列纟腿
>1250nm 0.1% >1000 ^ 0.7%
> 800 Mm 5.7%
> 500 pm 7.8%
> 315 pm 3.4%
> 100 Mm 44.7%
> 63 pm 29.4% < 63 pm 8.2%
在通過900Wh/m3的第一分散階段之后，在分散罐中繼續(xù)攪拌5併中，攪拌后， 該7K/顆粒混合物本質(zhì)上變成了溶液，即顆粒都被溶解或至少被水潤濕，并初步溶解 在水中。在iIM拌容器后，進行300Wh/m3的第二分散步驟。
盡管細微顆粒的含獻艮高，但可以毫無問題地制備聚合物溶液，且該溶液只有 低于5ml/L的可忽略的凝膠含量。[M31將1000ml聚合物溶液稀釋至0.1重量％的濃 度，然后傾倒其通過網(wǎng)孔寬度為0.315mm的標準篩并收集》繊體，隨后在量筒中測 定其體積，來測定》繊含量。]制備結(jié)束后，1%濃度溶液的粘度為1500mPas，且在 1小時后沒有發(fā)生變化。
試驗結(jié)果清楚地表明了根據(jù)本發(fā)明方法制備的聚合物溶液的優(yōu)點。與常規(guī)操作 禾旨相比，其為高濃縮的聚合物溶液降低了絮凝劑溶液的體積，并使工廠用成本降低 約90%，絮凝劑量M^、約15%。此外，M節(jié)省攪動和計量，動力供應(yīng)成本降低了 80%。本發(fā)明方法的另一個優(yōu)點是可以由高度分散的聚合物粉末制備聚合物溶液，所 述高度分散的聚合物粉末由于其強烈的聚結(jié)傾向，在常規(guī)的溶解中是不可用的。
權(quán)利要求
1、一種用于制備水溶性聚合物固體顆粒的聚合物水溶液的方法，該方法通過在分散裝置中物理混合水和聚合物顆粒制備所述聚合物水溶液，其特征在于-在每立方米施加第一功率級的同時進行所述顆粒在水中的分散，-所述水/顆粒混合物在離開所述分散裝置以后，被送到攪拌罐中，在攪拌下基本溶解在其中，-所述聚合物水溶液在所述攪拌罐中的停留時間過后，在每立方米使用比第一次分散低的功率級下進行第二次分散操作。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在所述第一分散中，施加550-1600Wh/m3 的混合或分散功率級。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，在所述第二分散中，施加 200-500Wh/m3的混合或分散功率。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1-3之任一項的方法，其特征在于，所述分散的聚合物顆粒在 所述攪拌罐中的停留時間為1-15 5H中。
5、 根據(jù)權(quán)利要求14之任一項的方法，期寺征在于，Mil緩慢轉(zhuǎn)動的攪拌器來 防她述聚合物顆粒在所述攪拌罐中發(fā)生沉淀。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1-5之任一項的方法，其特征在于，第一和第二分散都在分散 裝置中進行，所述分散裝置包括分散腔室，所述分散腔室包^:狀轉(zhuǎn)子，在該轉(zhuǎn)子的 外緣，具有帶齒或徑向孔的轉(zhuǎn)子邊。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1-6之任一項的方法，其特征在于，使用的水溶性聚合物是合 成陰離子型、陽離子型或兩性聚合物。
8、 根據(jù)權(quán)禾腰求卜7之任一項的方法，其特征在于，所述聚合物溶液具有大于 1重量％的濃度。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1-8之任一項方法制得的聚合物水溶液作為絮凝齊啲用途，其 特別是用于凈化淤漿和對從廢水處理廠、采礦廢物或淤泥運輸廠得到的淤漿進行脫 水，以及用于趙氏中涉及的絮凝工藝。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1-8之任一項方法制得的聚合物zK溶液作為第三系石油生產(chǎn)中的輔助劑的用途。
11、 一種用于溶解導電互聯(lián)的水溶性聚合物粉，液體的設(shè)備，其包括 la、供水,0004)，2a、分麟置(UOOOl)， 3a、攪拌罐(B0002)，禾口 4a、儲存罐(B0003)， 其中攪拌罐的產(chǎn)物出口通過分散裝置(U0麵灘向儲存ftKB0003)。
12、 一種用于連續(xù)溶解導電互聯(lián)的7jC溶性聚合物粉^/液體的設(shè)備，其包括 lb、供水器，2b、分散裝置(UOOOl)， 3b、攪拌,0002)， 4b、分散裝置(U0002)，禾口 5b、儲存罐(B0003)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種由聚合物粒料制備聚合物濃溶液的方法，其中所述粒料在第一階段用水進行分散，在第二階段以每立方米更低的混合或分散效率進行再分散。本發(fā)明還涉及實施該方法的設(shè)備。
文檔編號C08J3/05GK101193952SQ200680010165
公開日2008年6月4日 申請日期2006年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月8日
發(fā)明者H·帕維爾, T·布登貝格, W·菲舍爾 申請人:亞什蘭許可和知識產(chǎn)權(quán)有限公司