专利名称：润湿粉末的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于润湿粉末材料，尤其是聚合物粉末材料的设备和方法，以促进润湿材料随后在整个水体中均匀分布。
众所周知，把水溶性粉末材料迅速溶解于水中，而不使部分溶解的材料聚结成块(常常叫作鱼眼)是很困难的。
现已有许多混合设备用于把干的、基本上脆的颗粒材料转化成均匀的水分散体或水溶液。
EP0686060提供了一种设备，用于均匀润湿水溶性或水溶胀性颗粒材料，其包括一个基本垂直的润湿管，该润湿管下端开口，其上端的进口与润湿管基本同轴并以进口壁界定，材料经由该口进入润湿管，进口壁上部围有溢流堰，以及使溢过溢流堰的水成基本连续的水流，并且沿着基本上整个进口壁的暴露表面流下的装置，喷水口基本上位于润湿管进口四周，其排列方式使得向下喷水穿过润湿管润湿颗粒材料。该设备只能分批处理，以致量大的聚合物不能连续润湿。
本发明的一个目的是提供一种简单的设备和方法，用以均匀润湿水溶性或水溶胀性颗粒材料，以使材料溶解或均匀分散于稀释水主体中，而形成最少的鱼眼，同时，在设备中保持较低量的固体材料聚结，以使设备在线使用，换句话说，颗粒材料一边被润湿，润湿后一边被连续地从设备中移走。
本发明提供的设备如
图1所示，其中含有一个箱子(1)，在其下端有一个出口(2)，而上端有一个进口(3)，箱内装有一个容器(4)，该容器包括许多具有水平折流板(6)的单个内室(5)，每个折流板都有一个孔(7)，一个与水箱基本上同轴的搅拌棒(8)穿过每个孔，在每个孔的上面搅拌棒装有一个或多个叶轮(9)和一个或多个轴环(10)。设备另外还包括一个连接进料设备(12)的漏斗(11)，进料设备又连接到喷射器(13)上，该喷射器连接着供水源(24)和进口。
箱子(1)优选相对于设备放置的表面基本竖直。每个室(5)内的容器(4)内壁也可以当作一个折流板。
容器(4)和包含在设备之内的其他设备部件可以很容易地从箱子(1)中取走，以使该箱能够很轻松地用不同直径和深度的箱子替换。
单个内室(5)的个数可以是一个或多个，优选超过两个，更优选超过三个。特别有用的是含有三个室的设备。叶轮要适当设计，如设计成A310型叶轮。
装于搅拌棒上的轴环(10)优选高于孔但低于叶轮。优选在轴环和折流板之间存在一定间隙，以使水向下流过孔进入邻近的内室。
漏斗要具有合适的容量，例如50～150kg。
进料设备可以是适合用于颗粒材料的设备，例如螺旋进料器。进料设备(12)可以经过合适的导管，如漏斗(14)和连接管(23)连接到喷射器(13)。
供水源可以经过控制系统进入喷射器，该控制系统含有一个流速调节阀(15)，这种阀门是一种电子控制的阀门，如螺线管阀(16)，该系统还包括一个适用于测定水流量的流量计如转子流量计(17)和一个压力计(18)。
搅拌棒可以通过合适的装置，如马达(19)驱动。
水位电极系统(20)可以放入容器(4)最上面的室中。这种系统优选含有一个低水位电极(21)和一个高水位电极(22)。电极的位置可以根据设备的运行情况作相应的改变。
这种设备优选用于润湿颗粒材料，更优选用于润湿聚合物颗粒材料。颗粒材料可以包括粉末。
设备优选采取紧凑型设计，以便安装时所需空间最小。同时该设备涉及的操作员介入要求极少，基本上是自动化的。
适用于本发明的颗粒材料一般是聚合物材料。其可以是水溶性聚合物，在这种情形下润湿的聚合物颗粒将随后加入水中形成溶液，或者其也可以是水溶胀性的，也可以是不溶于水的颗粒，在这种情形下，将润湿颗粒加入水中时将形成均匀的悬浮体。
颗粒材料优选是其中至少90％，通常至少99％的粒径为20～1000微米的水溶性聚合物。
颗粒材料中至少80重量％，通常是至少90重量％的粒径低于700微米，经常是低于400微米。
颗粒材料可以是天然聚合物如淀粉或纤维素，但是优选是通过水溶性单体聚合而成的合成聚合物，如果聚合物为溶胀性或不可溶的话，任选与交联剂聚合。典型的单体有丙烯酰胺或其他非离子单体，丙烯酸钠或其他阴离子单体，以及(甲基)丙烯酸二烷基氨基烷基酯或-丙烯酰胺酸加成物或季盐或其他阳离子单体。如工业上称为絮凝剂的聚合物也可以使用本设备润湿。
本发明的另一方面是使用上述设备均匀润湿颗粒材料的方法，所述方法包括从漏斗(11)把颗粒材料装入进料设备(12)，然后填入进口(3)，同时把水装入喷射器(13)并穿过进口(3)。
用进料设备(12)装入颗粒材料的进料速度为0.05～0.5kg/min，例如02.kg/min，同时在20～60psi的压力下泵入水的速率为约40L/min。利用穿过喷射器的水流产生真空，以吸入干聚合物经过设备进入进口。可以调节水流速以获得足够的真空度，例如约30英寸Hg柱。
颗粒材料和水进入箱子的速率可以根据设备的使用情况进行调节。装入箱子的水量和颗粒材料量通过阀门(16)和进料设备(12)电控的水位电极系统控制。操作系统优选采用以下描述的系统调节节流阀(15)以获得合适的水流速。当箱(1)内的水位下落低于低水位电极(21)时，阀门(16)打开，水进入喷射器(13)。当阀门打开时，聚合物粉末经过进料设备(12)在计量速率下从漏斗(11)装入锥形管(14)。穿过喷射器(13)进入箱子(1)的水产生真空，把粉末吸入喷射器(13)，润湿后排出到箱子中。
当箱内的水位达到高水位电极(22)时，进料设备(12)停止，在设定的时间之后，阀门(16)关闭。可以调节该设定的时间，以提供所需的最终溶液浓度。当箱内水位回落又低于低水位电极，循环重新开始。当设备运行时，搅拌棒(8)连续运转，在箱子的出口一直可以获得完全熟化的聚合物。
通过本方法生产的溶液浓度可以根据操作方法变化，例如可以得到0.2～0.5％的浓度。
以下实施例更进一步举例说明本发明。
实施例1通过螺旋进料器以2000g/min的速度经过喷射器向上部箱子加入高分子量的阴离子聚丙烯酰胺絮凝剂。喷射器连着的供水源以2.4m3/hr的速度供水，获得的溶液浓度大约为0.5％。絮凝剂溶液以2m3/hr的速度从该装置的出口泵出。
先向该装置中加水，以正好高于上部箱子的叶轮，搅拌棒开始启动。加入蓝色染料以获得深蓝色。泵和水的添加开始启动，记录水变成上部箱子相同的蓝色色调所用的时间。然后排干箱子。
向该装置再加入水，以正好高于上部箱子的叶轮，搅拌开始启动。加入干絮凝剂和水，并启动泵。絮凝剂溶液从箱子底部泵出进行评价。当从箱子底部泵出的絮凝剂溶液浓度等于初始浓度时，向水中加入蓝色染料以获得深蓝色。同时，记录水变成上部箱子相同的蓝色色调所用的时间。然后排干箱子。
染料完全通过盛水装置的时间为15min。染料完全通过盛有絮凝剂溶液的装置的时间为40min。
制备了三种不同类型的絮凝剂溶液，一种是通过标准实验室方法制备，一种是通过设备出口获取，一种是从箱子上部吸取。
利用本文描述的设备制备各种絮凝剂溶液，并从出口移取该溶液。不同取样时间(溶液混合的时间)提供了各种干重浓度的溶液。制备的每种絮凝剂溶液的性能使用4％2g/l的氯化钠陶瓷黏土通过标准程序测定。改变剂量以提供如表1所示的各种沉降速率
表1
染料混合速率评价的结果显示，染料在水中的混合速率是在聚合物溶液中的2倍。这些结果都显示在该装置中混合是很优良的，聚合物溶液在三个内混合箱之间能够良好地穿过。
絮凝剂溶液评价结果显示，在约135min之后絮凝剂溶液达到了标准浓度。
权利要求
1.一种润湿颗粒材料的设备，其包括一个箱子(1)，在箱子(1)下端有一个出口(2)，上端有一个进口(3)，箱内装有一个容器(4)，该容器包括许多具有水平折流板(6)的单个内室(5)，每个折流板都有一个孔(7)，一个与水箱基本上同轴的搅拌棒(8)穿过每个孔，在每个孔的上面搅拌棒装有一个或多个叶轮(9)和一个或多个轴环(10)，设备另外还包括一个连接进料设备(12)的漏斗(11)，进料设备又连接到喷射器(13)上，该喷射器连接供水源(24)和进口。
2.权利要求1的设备，其中单个内室(5)的数为1个或多个。
3.权利要求1或2的设备，其中轴环(10)装在叶轮上的位置优选位于孔的上面而低于叶轮。
4.权利要求1～3任一项的设备，其中在轴环和折流板之间存在一定间隙。
5.权利要求1～4任一项的设备，其中供水源可以经过控制系统进入喷射器，该控制系统含有一个流速调节阀(15)，这种阀门是一种电控阀门，如螺线管阀(16)，该系统还包括一个适用于测定水流量的流量计如转子流量计(17)和一个压力计(18)。
6.权利要求1～5任一项的设备，其中将水位电极系统(20)放入容器(4)最上面的室内，该系统含有一个低水位电极(21)和一个高水位电极(22)。
7.权利要求1～6任一项的设备，其中颗粒材料是至少90％的粒径为20～1000微米的水溶性聚合物。
8.一种使用权利要求1～7任一项的设备来润湿颗粒材料的方法，该方法包括从漏斗(11)把颗粒材料装入进料设备(12)，然后装入进口(3)，同时把水装入喷射器(13)并穿过进口(3)。
全文摘要
本发明涉及一种用于润湿粉末材料的设备和方法，以便随后促进润湿材料在整个水主体中均匀分布。
文档编号B01F7/00GK1531455SQ02809828
公开日2004年9月22日 申请日期2002年4月30日 优先权日2001年5月14日
发明者S·W·威尔逊, S W 威尔逊 申请人:西巴特殊化学水处理有限公司