RS64608B1 - Postupak za proizvodnju suvog učvršćivača od glioksiliranog poliakrilamida - Google Patents

Description

Opis

[0001] Predmetni pronalazak se odnosi na postupak za proizvodnju suvog učvršćivača od glioksiliranog poliakrilamida u kome se vodeni rastvor poliakrilamida mešanjem uz pomoć cirkulacione pumpe pomeša sa etandijalom (glioksalom), pri čemu reakcija započinje dodavanjem baze, posebno jake baze, na pH vrednosti većoj od 8 i ostavlja se da reaguje uz mešanje ili cirkulaciju, nakon čega se posle unapred određenog reakcionog vremena reakcija zaustavlja dodavanjem kiseline uz mešanje ili cirkulaciju.

[0002] Postupci za proizvodnju suvog učvršćivača za papirnu industriju su poznati, pri čemu većina postupaka radi kontinuirano. U takvim postupcima se uglavnom vodena reakciona smeša vinilamidnog polimera i celuloznog reaktivnog agensa ostavi da reaguje pri bazičnoj pH vrednosti tokom unapred određenog vremena, pri čemu se pre i tokom formiranja adukta meri mnoštvo faktora kao što su temperatura vode koja ulazi, pH vrednost reakcione smeše, potrošnja reaktivnog celuloznog materijala, koncentracija vinilamidnog polimera, kako bi reakcija mogla da se zaustavi na vreme kada se formira željeni adukt. Kako bi ova reakcija mogla da se zaustavi na vreme, pored velikog broja različitih merenja, posebno su već sprovedena merenja viskoziteta za određivanje stepena reakcije. Većina poznatih postupaka dovodi do proizvoda koji se ne proizvode na licu mesta nego se transportuju cisternama do krajnjeg potrošača i tamo se razblažuju do koncentracije neophodne za reakciju što iznosi oko 3 do 4%. Nedostatak ovih poznatih metoda je što ogromne količine tečnosti moraju da se transportuju, a sa druge strane ti proizvodi trpe tokom transporta uprkos dodatnim stabilizatorima, tako da se smanjuje ukupno vreme skladištenja ili rok trajanja.

[0003] Patent US 7,875,676 opisuje postupak za proizvodnju reaktivnog celuloznog polivinil adukta u kome vodena reakciona smeša vinilamid-polimeta i reaktivnog celuloznog agensa reaguje neprekidno a viskozitet se meri tokom reakcije. Ako viskozitet nije veći od 30cP, na temperaturi od 25°C, reakcija se zaustavlja. Takvi postupci kod kojih je meren viskozitet audkta problematični su zbog toga što ako se predvidi vreme za zaustavljanje reakcije, odnosno ako se viskozitet previše poveća, formira se gel koji nije rastvorljiv u vodi i koji ne može da se upotrebi kao suv učvršćivač. Pored toga, takvi glioksiliovani adukti sadrže značajne količine organskih materijala, odnosno rastvarača, kao što su organska ulja, koja ne samo da su skupa već su i veoma isparljiva što ograničava upotrebu takvih adukata.

[0004] WO 2009/059725 se odnosi na glioksilovane N-vinilamine kod kojih je mešavina akrilamida i didecildimetilamonijum hlorida glioksilovana, pri čemu se reakcija prati isključivo merenjem zamućenosti tako da nije moguće predvideti kada se tačno završava, odnosno kada je došlo do kvantitativne konverzije.

[0005] WO 2013/084062 A2 prikazuje postupak za proizvodnju celulozno aktivnog adukta od polivinilamida u kome se formiranje željenog adukta određuje promenom zamućenosti.

[0006] Pored toga, komercijalno dostupni glioksilovani polivinilamidni adukti imaju nedostatak da im je vrlo kratak rok trajanja od nekoliko nedelja, pri čemu taj period skladištenja zavisi od pH vrednosti, koncentracije i temperature skladištenja, što je problematično u praksi pošto uvek mora da se vodi računa o tome da adukt bude sveže isporučen, odnosno dostupan u svežem obliku.

[0007] Kako bi se takav postupak bar delimično isplatio, isporučuju se proizvodi koji imaju previsoku koncentraciju vinialmidpolimera koji moraju da se razblaže pre upotrebe kako bi se omogućila značajnija primena.

[0008] U većini poznatih postupaka kada se postigne željeni viskozitet, velika količina neimplementiranog glioksala ostaje u proizvodu, što dovodi do toga da takav proizvod ne može da se koristi kao sredstvo za suvo učvršćivanje.

[0009] Upotreba glioksilovanog poliakrilamida kao suvog učvršćivača za ojačavanje papira i kartona, kao i reaktivnih u vodi rastvorljivih vinilamid-kopolimera celuloze modifikovane glioksalom ili reaktivnim celuloznim agensima tako da su termoaktivni, koriste se za učvršćivanje papira i kartona. Zbog upotrebe glioksala kao sredstva za povezivanje, međutim, kod ovih proizvoda postoji problem u pogledu stabilnosti i skladištenja takvih suspenzija koje zbog smanjene stabilnosti imaju rok skladištenja od 3 do 6 nedelja.

[0010] Pronalazak ima za cilj da se obezbedi postupak za proizvodnju sredstva za suvo učvršćivanje koji omogućava kvantitativnu konverziju glioksala u reakcionoj smeši i na taj način da se obezbedi univerzalno sredstvo za suvo učvršćivanje koje može da se koristi odmah nakon proizvodnje i ima produžen period skladištenja. Pronalazak takođe ima za cilj da obezbedi postupak za proizvodnju sredstva za suvo učvršćivanje koji može da se izvede tako precizno da bez ikakve sumnje može da se odredi kvantitativna konverzija glioksala u reakcionoj smesi.

[0011] Kako bi se rešio ovaj problem, postupak koji je otkriven odlikuje se time što se reakcija poliakrilamida sa etandijalom u odnosu 3:1 do 10:1 izvodi za unapred određeno konstantno vreme između 6 i 20 minuta, posebno 12 do 18 minuta, što se postupak odvija kao diskontinuirani postupak u kom se kvantitativna reakcija etandijala sa prekomernom količinom poliakrilamida u vodenom, baznom medijumu bira d) padom pH vrednosti i najmanje još jednim drugim faktorom:

a) Merenje zamućenosti

b) Podešavanje pH vrednosti preko temperature

c) Podešavanje pH vrednosti tokom vremena reakcije

e) Upravljanje i/ili kontrolisanje potrošnje električne energije cirkulacione pumpe

[0012] Kako bi se obezbedila maksimalna moguća iskorišćenost reakcionog postrojenja, postupak prema pronalasku se sprovodi tako da se reakcija poliakrilamida sa etandijalom odvija u unapred određenom konstantnom vremenu između 6 i 20 minuta, a posebno 12 do 8 minuta. Za to unapred određeno vreme između maksimalno 20 minuta i najmanje 6 minuta, kao i za poželjno vreme između 12 i 18 minuta, omogućava se postizanje potpune konverzije poliakrilamida i glioksala na uobičajenim temperaturama. Razlika u vremenu zavisi od toga da li se reakcija odvija na višim ili nižim spoljašnjim temperaturama koje utiču i na temperaturu u hali za proizvodnju, i/ili na višim ili nižim temperaturama vode.

[0013] S obzirom da se postupak sprovodi kao diskontinuirani postupak, kvantitativna reakcija etanedijala sa prekomernom količinom poliakrilamida u vodenom, baznom medijumu može da se kontroliše ili reguliše za bilo koju seriju u zavisnosti od brojnih faktora. Istovremenim merenjem najmanje dva od ovih faktora tokom reakcije, moguće je kod svake serije proizvesti reproduktivni proizvod ili tačno reproduktivni proizvod.

[0014] Ovde se nalaze i pojedinačni faktori od kojih se dva istovremeno koriste kao kontrolne ili regulacione varijable.

a) Merenje zamućenosti

[0015] Ispostavilo se da je promena zamućenosti pokazatelj stepena konverzije reakcije, pri čemu reakciona smesa obično ima početnu zamućenost u opsegu od 5 do 15 NTU (jedinica za merenje zamućenosti tečnosti). Ako je zamućenost tokom reakcije povećana za određenu vrednost, to je pokazatelj da je postignut željeni stepen konverzije i dalja konverzija može da se spreči dodavanjem kiseline. Ako se dodavanjem kiseline ne zaustavi reakcija, zamućenost će nastaviti da se povećava. Poželjno je da se ovde merenje zamućenosti izvodi kao diferencijalno merenje usled čega vrednost početne zamućenosti nije uključena u merenje i uvek se dobija jasan rezultat.

b) Podešavanje pH vrednosti preko temperature

[0016] U principu što se tiče reakcije poliakrilamida sa etanadijalom, reakcija se uvek odvija kada rastvor ima baznu pH vrednost. U tom slučaju se trajanje reakcije menja u zavisnosti od pH vrednosti što zahteva relativno složenu kontrolu ili regulaciju sistema. Iznenađujuće se pokazalo da je vreme reakcije u suštini konstantno, odnosno da može unapred da se podesi, i da je vreme reakcije između 12 i 18 munuta optimalno između vremena reakcije koje predugo traje a kod koga bi kapacitet sistema naglo opao, prekratkog vremena reakcije kod koga može da se primeti povećano formiranje naslaga na zidu rezervoara i u cevovodima sistema.

[0017] Zbog toga je pored pH vrednosti, takođe i temperatura važan faktor za kontrolu brzine reakcije. Pošto je u praksi teško moguće uvek održavati konstantnu temperaturu reakcione smeše, pH vrednost se prema pronalasku podešava preko temperature, odnosno unosi se faktor korekcije temperature iz koga se pH vrednost automatski smanjuje ili povećava iz određene vrednosti po stepenu temperaturne razlike.

Kao polazna vrednost može da se izabere na primer 20°C.

c) Podešavanje pH vrednosti tokom vremena reakcije

[0018] Takođe je moguće korigovati pH vrednost tokom vremena reakcije. U ovom slučaje je postupak u suštini takav da se podesi pH vrednost kojom će u slučaju vremenskog odstupanja biti dostignuta zadata pH vrednost pre nego što se postigne kvantitativna konverzija. Dalje se utvrđuje minimalna pH vrednost za koju u slučaju vremenskih odstupanja koja se javljaju jedno za drugim može da se smanji zadata pH vrednost, kao i maksimalna pH vrednost za koju u slučaju vremenskih odstupanja koja se javljaju jedno za drugim može da se poveća zadata pH vrednost. Na osnovu pronalaska, korekcija pH vrednosti može da se izvrši samo nakon unapred određenog broja prekoračenja, odnosno smanjenja, čime bi se sprečila potreba za trenutnom korekcijom za svako odstupanje. Ako se željeno vreme reakcije premaši ili smanji za određenu vrednost kod neke serije, pri čemu ovde može da se definiše i mrtva zona, odnosno zona koja nije uključena u merenje, biće sačuvano odstupajuće vreme reakcije, a ako se isto odstupanje pojavi u sledećoj seriji korekcija će biti izvršena automatski.

d) Pad pH vrednosti

[0019] Kada glioksilovani poliakrilamid reaguje sa etanadijalom, tokom reakcije se meri pad pH vrednosti. Reakcija može da se kontroliše, odnosno da se reguliše tako da ako se primeti pad pH vrednosti, reakcija se zaustavlja jer se tada odvijala kvantitativno.

e) Potrošnja energije cirkulacione pumpe

[0020] Moguće je kontrolisati, odnosno regulisati, reakciju na osnovu potrošnje energije cirkulacione pumpe koja je integrisana u sistem u kome se odvija reakcija prema pronalasku. Ovde u toku reakcije cirkulaciona pumpa iskazuje potrošnju energije koja se konstantno povećava i koja se na kraju kvantitativne konverzije naglo prilagođava na konstantnu vrednost koja više ne raste, što ukazuje na kraj reakcije. Ova potrošnja energije cirkulacione pumpe koja je prikazana, a po potrebi i snimljena, može da se koristi za upravljanje postupkom.

[0021] Prema pronalasku najmanje dva od ovih parametara se mere, odnosno određuju, kako bi se dobili pouzdani podaci o kraju reakcije, odnosno o kvantitativnoj konverziji etanadijala, odnosno glioksala sa poliakrilamidom. Sa takvim postupkom je sada iznenađujuće moguće proizvesti adukt od poliakrilamida i glioksala koji ima značajno povećanu stabilnost skladištenja u poređenju sa tradicionalnim aduktima uz istovremeno smanjen sadržaj vode u aduktu što može da se pripiše nedostatku ostatka glioksala koji nije odreagovao.

[0022] Posebno pouzdan postupak i pre svega kvantitativna konverzija etandijala se prema pronalasku postiže onda kada se poliakrilamid i etandijal u pogledu količine koriste u odnosu 5:1 do 6:1, što odgovara daljem razvoju pronalaska.

[0023] Posebno ako se pad pH vrednosti koristi kao jedna od varijabli za kontrolu odnosno regulisanje kraja reakcije, što odgovara jednom daljem rešenju prema pronalasku, postupak se vodi tako što se reakcija poliakrilamida i etandijala zaustavlja smanjenjem pH vrednosti reakcione smeše na vrednost između 2 i 6, a posebno između 3,5 i 4,5, dodavanjem kiseline. Čim se primeti pad pH vrednosti od oko 0,3, reakcija se zaustavlja dodavanjem kiseline i pH vrednost sistema se spušta na vrednosti između 2 i 6, a posebno između 3,5 i 4,5. Ovde se mogu dodati bilo koje kiseline kao što su sumporna kiselina, sumporasta kiselina, hlorovodonična kiselina, fluor-vodonična kiselina, sirćetna kiselina, limunska kiselina, fosforna kiselina, adipinska kiselina i oksalna kiselina.

[0024] Ako se prilikom vođenja postupka prema pronalasku kao varijable za kontrolu odnosno regulisanje koriste merenje zamućenosti i/ili pad pH vrednosti, postupak prema pronalasku se vodi tako da dodavanje kiseline počinje nakon pada pH vrednosti reakcione smeše na vrednost od najmanje 0,1 do 1, a posebno 0,3 i/ili nakon povećanja zamućenja reakcione smeše za 4 do 10 NTU, a posebno 6 NTU. Ako se uzmu u obzir oba faktora, naime pad pH vrednosti i povećanje zamućenosti, moguće je precizno odrediti kraj reakcije i zaustaviti reakciju dodavanjem kiseline odmah nakon kvantitativne reakcije poliakrilamida sa etandijalom.

[0025] U skladu sa jednim daljim rešenjem prema pronalasku, ako se pH vrednost podešava preko temperature, postupak je takav da počevši od temperature od 25°C reakcione smeše, sa tendencijom povećanja temperature reakcione smeše, pH vrednost odgovara formuli pH start = baza pH [(temperatura na startu - 20°C).F)] u kojoj baza pH predstavlja unapred izabranu vrednost, pH start proizilazi iz reakcije i predstavlja početnu vrednost za sledeću reakciju, temperatura na startu predstavlja temperaturu na početku reakcije, a F predstavlja množilac između 0,03 i 0,08, Ph vrednost se snižava i sa padom temperature se povećava. Pošto temperatura reakcije ne može 100% da se održava konstantnom tokom vremena, ovakvim postupkom se izbegava da se svaki put kada dođe do blagog odstupanja od temperature postupak odmah stavi pod kontrolu, nego je ovakvim postupkom moguće podesiti ciljanu pH vrednost reakcione smeše sa veoma malim odstupanjima izborom faktora korekcije temperature, kao što je gore opisano.

[0026] Kao što odgovara jednom poželjnom rešenju takvog postupka, potrebno je ovde postupiti tako da se povećanje ili snižavanje pH vrednosti vrši faktorom korekcije temperature koji odgovara množitelju F, koji je izabran između 0,03 i 0,08, a posebno 0,05. Ovde može na primer da se sprovede takav postupak da se polazeći od prethodno određene temperature od na primer 20°C, pH vrednost automatski smanjuje ili povećava za prethodno određenu, vrednost po stepenu temperaturne razlike, koja može da se podesi, ali ne može naknadno da se promeni, pri čemu će biti izabran takav faktor korekcije između 0,03 i 0,08, a posebno 0,05. U skladu sa pronalaskom različiti faktori korekcije temperature mogu unapred da budu izabrani, u zavisnosti od odgovarajućih temperatura reakcije, na primer faktor korekcije temperature HLADNO koji može proizvoljno da se podesi, pošto kod HLADNO temperature reakcije od na primer 10°C zahtevaju veće povećanje pH vrednosti kako bi vreme reakcije bilo konstantno, faktor korekcije temperature TOPLO, koji takođe može proizvoljno da se podesi, na primer da reaguje na visokim temperaturama reakcije kao što je 30°C, kako bi pH vrednost bila što je moguće niža i na kraju faktor korekcije temperature NORMALNO je faktor koji se bira za normalno unapred izabranu temperaturu reakcije. Ovo podešavanje unapred vrši se najčešće u zavisnosti od doba godine ili klimatske zone u kojoj je sistem instaliran pošto je temperatura u hali obično pod jakim uticajem spoljašnje temperature.

[0027] Ako se kontrola reakcije vrši podešavanjem pH vrednosti u zavisnosti od vremena reakcije, postupak prema pronalasku se dalje razvija tako da se kod utvrđenog konstantnog vremena implementacije podešavanje pH vrednosti za 0,1 do 1,0, posebno 0,2 do 0,4, vrši nakon najmanje jednog određivanja odstupanja između 1 i 10 minuta, posebno 2 do 4 minuta pre utvrđenog vremena implementacije. Ovakvim postupkom se izbegava da se podešavanje pH vrednosti ne vrši za svako najmanje odstupanje vremena reakcije od utvrđenog vremena reakcije do završetka reakcije, nego da se meri stvarno odstupanje od navedenog vremena i da se tek tada podešava pH vrednost što omogućava pomeranje vremena reakcije u pravcu utvrđenog vremena reakcije.

[0028] Posebno elegantna mogućnost kontrolisanja postupka za proizvodnju suvog učvršćivača reakcijom poliakrilamida sa glioksalom postiže se tako što se, u skladu sa jednim daljem rešenjem prema pronalasku, sprovodi snižavanje pH vrednosti reakcione smeše kiselinom prilikom dostizanja konstantne potrošnje energije u opsegu od 0,1 A do 1 A, posebno 0,2 A do 0,6 A, u poređenju sa početnom vrednošću cirkulacione pumpe. Takvim postupkom bez sumnje može da se prepozna momenat kada je potrošnja energije cirkulacione pumpe dostigla konstantnu vrednost, pri čemu se neposredno nakon ovog trenutka dodaje kiselina kako bi se zaustavila reakcija. Ovakvom kontrolom takođe se postiže kvantitativno sprovođenje reakcije.

[0029] Posebno pouzdani rezultati kontrole procesa za proizvodnju suvog učvršćivača, koji se dobija reakcijom poliakrilamida sa glioksalom, prema pronalasku se postiže tako što se postupak sprovodi kontrolom i/ili reakcijom postupka praćenjem kombinacije faktora a) i d); a), b), c) i d); a), d) i e); b) i d); c) i d) ili b), d) i e).

[0030] Pronalazak je detaljnije objašnjen u nastavku na osnovu primera izvođenja kao i šematskog prikaza na slikama, u kojima

Slika 1 prikazuje strukturu uređaja za izvođenje postupka za proizvodnju suvog učvršćivača u skladu sa pronalaskom, i

Slika 2 prikazuje grafikon potrošnje energije cirkulacione pumpe, pH vrednost i promenu zamućenosti tokom reakcije.

[0031] Na slici 1 šematski je prikazan tok postupka za proizvodnju suvog učvršćivača koji se sastoji od glioksilovanog poliakrilamida u kome vodeni rastvor poliakrilamida reaguje sa etandijalom (glioksalom) u hemijskom reaktoru. Ovde se glioksal dovodi iz rezervoara 1 u reaktor 3 preko pumpe 2 za doziranje i više ventila. Istovremeno se poliakrilamid dovodi u reaktor 3 iz najmanje jedne cisterne ili poželjno iz dve odvojene cisterne 4, koje mogu da se menjaju, preko pumpe 5 za doziranje i takođe preko više kontrolnih i regulacionih ventila koji nisu detaljno opisani. Dodatno se pored dovođenja glioksala i poliakrilamida uvodi dopunska voda iz rezervoara 6 sveže vode u reaktor 3 putem voda 7 i otvara ventile 8 i 9, posebno pre reaktanata ili istovremeno. Dovođenje vode, glioksala i poliakrilamida vrši se ili ovim redosledom ili istovremeno, pri čemu se pumpe 2 i 5 za doziranje uključuju istovremeno i programiraju tako da doziraju željeni molarni odnos glioksala i poliakrilamida. Istovremeno se uključivanjem pumpi 2 i 5 za doziranje uključuje mešalica 10 koja se nalazi u reaktoru 3 kao i šematski prikazana cirkulaciona pumpa 11 koja bar delimično doprinosi mešanju reaktanata. Nakon što se u vodu doda željena količina glioksala i rastvora poliakrilamida, pumpe 2 i 5 za napajanje se isključuju, ventili 8 i 9 se zatvaraju a dovod reaktanata se zaustavlja. Zaustavljanjem dodavanja reaktanata, pumpa 12 za rastvor počinje istovremeno da dozira rastvor, na primer rastvor natrijum-hidroksida, iz rezervoara 13 za rastvor sve dok se ne postigne željena pH vrednost reakcije, na primer pH vrednost 9. Kako bi precizno mogla da se podesi koncentracija rastvora a posebno pH vrednost, ovde se pored uključivanja pumpe 12 za dovod rastvora, otvaraju ventili 14 i 15 koji kontrolišu odnosno regulišu dovod vode, bilo sveže vode iz cisterne 6 sa svežom vodom ili ponekad vode za ispiranje iz cisterne 16 sa vodom za ispiranje, kako bi se dovoljno razređen rastvor dozirao u reaktor 3 i kako bi se precizno podesila željena pH vrednost. Sa početkom doziranja rastvora a posebno dostizanjem bazne pH vrednosti od npr. 9, implementacija reaktanata u reaktor 3, pri čemu se kontinuirano beleže sledeći faktori, temperatura reakcione smeše, zamućenost reakcione smeše, pH vrednost kao i potrošnja energije cirkulacione pumpe 11. Dostizanjem najmanje jednog od sledećih parametara, naime dostizanjem jedne od unapred određenih vrednosti zamućenosti, dostizanjem konstantne potrošnje energije cirkulacione pumpe ili dostizanjem unapred određenog pada pH vrednosti, reakcija se zaustavlja uključivanjem pumpe 17 za kiselinu i time dodavanjem kiseline, na primer sumporne kiseline, iz rezervoara 18 za skladištenje kiseline u reaktor 3. Kako bi se podesila odgovarajuća koncentracija kiseline koja se dozira, sveža voda se ponovo dovodi iz rezervoara 6 sa svežom vodom u dovodni vod 19 za kiselinu do reaktora 3 tako što se otvara ventil 20. U trenutku doziranja kiseline ventili 8, 9 za dodavanje sveže vode u reaktor radi podešavanja početne koncentracije reaktanata, kao i ventili 14 i 15 koji su namenjeni za podešavanje koncentracije rastvora zatvoreni su. Takođe i odgovarajući ventili koji omogućavaju odvajanje odgovarajućih pojedinačnih rezervoara za skladištenje od njihovih pumpi za doziranje odnosno vodova zatvoreni su, pri čemu ventili za kontrolu odnosno upravljanje koji su prikazani na slici 1 i čija funkcija je sama po sebi razumljiva, radi jasnoće nisu detaljno opisani. Pumpa 17 za kiselinu se ponovo isključuje kada se dostigne pH vrednost od oko 3 do 4 i cirkulaciona pumpa 11 ostaje uključena, pri čemu se otvaraju ventil 21 i ako je potrebno ventil 22 kako bi se u cisternu 23 ispustio proizvod kao i sve količine neposredno prisutnog otpada 24. Iz cisterne 23 se proizvod direktno dovodi u mašinu za papir.

[0032] Na početku postupka svi reaktanti kao i neophodna količina sveže vode ubačeni su u reaktor 3, kao i neophodna količina rastvora kako bi se pokrenula reakcija i pH vrednost podesila na željenu vrednost i startuje se implementacija reaktanata u reaktoru 3. Pokreće se uređaj 10 za mešanje kao i cirkulaciona pumpa 11. Za praćenje reakcije aktivira se najmanje jedno bajpas kolo otvaranjem odgovarajućih ventila kako bi se izmerila najmanje jedna od sledećih vrednosti: pH vrednost reakcione smeše, potrošnja energije cirkulacione pumpe i merenje zamućenosti.

[0033] Za merenje zamućenosti otvara se ventil smešten u bajpas vodu 25, tako da cirkulaciona pumpa 11 stalno cirkuliše reakcionu smešu bar kroz ovo kolo. U ovom kolu uključen je merač 27 zamućenosti koji neprekidno meri zamućenost reakcione smeše. Ventili 28 i 29 predviđeni su za to da nakon završetka implementacije merač zamućenosti može ponovo da se ispere svežom vodom kako bi se osiguralo da su naslage u njemu potpuno uklonjene pre sledećeg merenja.

[0034] Istovremeno ili odvojeno od merenja zamućenosti, drugi bajpas vod 32 može da se oslobodi otvaranjem ventila 30 i 31 u koje su smeštene najmanje dve pH sonde 33 i 34. Što se tiče ciklusa merenja pH vrednosti, treba napomenuti da je to moguće istovremeno sa ciklusom merenja zamućenosti, ili odvojeno od njega. Za čišćenje pH sondi predviđeno je posebno kolo za čišćenje koje sa jedne strane obezbeđuje dovod 35 vazduha do pojedinačnih sondi, kao i kolo 36 za ispiranje za pojedinačne sonde za merenje pH vrednosti, kao i odvod 37. Ovo kolo za ispiranje pokreće se na sledeći način. Nakon završetka reakcije, ventili 30 i 31 se zatvaraju tako da su pH sonde odvojene od ostatka sistema. Prilikom čišćenja pH sondi 33 i 34 otvara se ventil 38 koji je povezan sa odvodom 37 i tečnost se ispušta iz blokiranog dela cirkulacionog voda za merenje pH vrednosti. Svaka pH sonda ima odgovarajući ventil za ispiranje koji dovodi vodu za ispiranje iz kola 36 direktno na odgovarajuću pH sondu 33, 34. Voda za ispiranje se pod pritiskom raspršuje na pH sonde 33 i 34 kako bi se odvojile naslage od reakcije na pH sondama. Za efikasno čišćenje se koristi ciklus kod koga se najpre sonda isprska vodom za ispiranje, a zatim se otvara ventil povezan na dovod vazduha 35 koji pripada toj pH sondi kako bi se voda za ispiranje izbacila iz voda, a zatim se druga pH sonda tretira na isti način kao i prva. Takav ciklus izvodi se nekoliko puta, nakon čega se svi ventili zatvaraju i vazduh se potiskuje iz voda uz pomoć vode za ispiranje i najmanje jedan od ventila 30 ili 31 se ponovo otvara kako bi se izjednačio pritisak u vodu.

[0035] Nakon takve sekvence ispiranja, obezbeđuje se da se svaka pH sonda oslobodi naslaga koje su već nastale reakcijom glioksala i poliakrilamida, tako će za svaku sledeću reakciju reaktanata pH sonda biti na raspolaganju bez naslaga čime se obezbeđuje tačno merenje pH vrednosti.

[0036] Nakon što proizvod reakcije izađe iz reaktora 3 i pre početka novog ciklusa, u onoj meri u kojoj je to moguće otklanjaju se naslage u cevovodu koje su nastale tokom reakcije vode, glioksala i poliakrilamida, kao što je već opisano, kako bi se izbegle greške u merenju i kako bi se održala tačnost merenja sistema. Naslage u rezervoarima i cevima kod takve reakcije ne izazivaju probleme, ali naslage na pH sondama dovode do toga da se smanjuje brzina merenja pH sondi pa samim tim i tačnost merenja, a posebno brzina odgovora usled čega sistem kasni. Kod zakasnele brzine odgovora sistema više nije moguće na vreme i precizno zaustaviti reakciju što dovodi do predugačkog vremena reakcije i gubitka proizvoda i loših proizvoda zbog čega se sprovodi gore opisan ciklus čišćenja pH sondi.

[0037] Na slici 2 prikazan je grafikon koji sadrži nekoliko faktora izmerenih tokom reakcije glioksala i poliakrilamida u vodenom rastvoru.

[0038] Ovde je vreme na apscisi prikazano u minutima. Na slici 2 kriva A prikazuje promenu zamućenosti u protoku reakcije, kriva B prikazuje pH vrednost tokom reakcije glioksala i poliakrilamida u vodenom rastvoru, a kriva C potrošnju energije cirkulacione pumpe tokom reakcije. Ovde jasno može da se vidi da kriva A prikazuje konstantnu vrednost zamućenosti od 3,5 NTU do perioda od oko 40 minuta, da se ova vrednost zamućenosti od 40 minuta do perioda od oko 59 minuta popela na oko 10,9 NTU, a zatim pada vertikalno. Do 59 minuta reakcije je zaustavljena dodavanjem kiseline, što može da se vidi na krivi B. Na krivi B može da se vidi da je u periodu od 37 minuta do 40 minuta glioksalu i poliakrilamidu dodata baza, što se vidi iz povećanja pH vrednosti. Ova pH vrednost polako pada u periodu između 40 i 59 minuta od početne pH vrednosti 9,6 na vrednost od oko 9,3, a onda naglo pada što pokazuje početak dodavanja kiseline u reakcionu smešu iz čega može da se vidi da reakcija na primeru prikazanom na slici 2 traje 19 minuta.

[0039] Na isti način možemo iz grafikona C da vidimo da je potrošnja energije cirkulacione pumpe u suštini konstantna na početnoj vrednosti od oko 9,8 A, da oko 5 minuta nakon završetka dodavanja rastvora počinje linearno da raste i da kada dostigne potrošnju energije cirkulacione pumpe od oko 10,3 A ponovo dostiže konstantnu vrednost. Ovde može da se koristi cirkulaciona pumpa kao što je na primer pumpa F&B Hygia II KYY 65/65/7, 5,2 firme Grundfos Pumpen Vertrieb GmbH. Ova vrednost ostvaruje se kada počne dodavanje kiseline, odnosno kada se reakcija zaustavi dodavanjem kiseline, i kada se spreči dalja reakcija glioksala i poliakrilamida dodavanjem kiseline. Od tog trenutka potrošnja energije cirkulacione pumpe je ponovo konstantna. Ukupan izlaz ovde iznosi između 0,1 A i 1 A, posebno 0,2 A do 0,6 A.

[0040] Kao što može da se primeti iz ove tri krive A, B i C, sve tri krive treba da se koriste za kontrolu odnosno za regulisanje reakcije, posebno ako su prethodno definisane granične vrednosti, kao što su na primer za koliko NTU sme da se poveća zamućenost dok se reakcija ne završi, za koliko jedinica sme da bude snižena pH vrednost tokom reakcije glioksala i poliakrilamida kako bi se dostigla potpuna implementacija.

[0041] Postupak prema pronalasku je dalje objašnjen kroz primere.

Uopšteno sprovođenje postupka

[0042] U tank za mešanje stavlja se unapred proračunata količina vode. Istovremeno ili nakon stavljanja celokupne količine vode, u rezervoar se stavljaju etandijal i poliakrilamid i mešaju se u pomoć uređaja za mešanje i cirkulacione pumpe. Dodavanjem baze pokreće se reakcija pri pH vrednosti od preko 8, nakon čega se reakcija u nastavku i na kraju proverava kroz najmanje dva od sledećih merenja:

a. Merenje zamućenosti

b. Podešavanje pH vrednosti preko temperature

c. Podešavanje pH vrednosti preko vremena reakcije

d. Pad pH vrednosti

e. Protok energije cirkulacione pumpe i

f. Odstupanje zamućenosti od linearnog trenda.

Primer 1

Merenje zamućenosti i korekcije pH vrednosti u zavisnosti od vremena reakcije [0043] U gore opisanoj reakciji zamućenost se tokom reakcije povećava za 6 NTU. Merenje vremena reakcije pokazuje da ona na 18 minuta odstupa za 3 minuta od predviđene ciljne vrednosti od 15 minuta. Zbog toga, tada sledi korekcija pH vrednosti za 0,2 za početnu pH vrednost koja je iznosila 8,5 kako bi se u sledećoj seriji vreme reakcije korigovalo u pravcu ciljanog vremena.

Primer 2

Merenje zamućenosti i merenje potrošnje energije cirkulacione pumpe

[0044] Za vreme reakcije za koju se procenjuje da traje 15 minuta, povećava se zamućenje za 6 NTU, a istovremeno se povećava potrošnja energije cirkulacione pumpe od 0,2 A na 0,6 A, pri čemu se reakcija odmah zaustavlja kiselinom, jer su pre početka implementacije u navedenom roku dostignute promene, tako da je postignut željeni stepen implementacije. Primer 3

Kontrola preko pada pH vrednosti i povećanje zamućenosti

[0045] Tokom reakcije glioksala i poliakrilamida pH vrednost pada za 0,3 jedinice. Nakon što se primeti povećanje zamućenosti za 5 NTU, reakcija se zaustavlja kiselinom. Na sličan način moguća je kontrola preko pada pH vrednosti i potrošnje energije cirkulacione pumpe. U tom slučaju, nakon što se primeti pad pH vrednosti za 0,3 jedinice, proverava se potrošnja energije pumpe i utvrđeno je da se povećala sa uobičajenih 0,2 A na 0,6 A. I u tom slučaju se reakcija odmah zaustavlja dodavanjem kiseline pošto se promene utvrđene pre početka reakcije postižu u navedenom vremenu za obe vrednosti.

Primer 4

Upravljanje preko pada pH vrednosti kod utvrđenog vremena reakcije

[0046] Vreme reakcije glioksala sa poliakrilamidom unapred je utvrđeno na 15 minuta. Izmeren je pad pH vrednosti i utvrđeno je da je pH vrednost već nakon 13 minuta pala za 0,3 što pokazuje da je reakcija završena. Reakcija je zaustavljena dodavanjem kiseline. Ovaj postupak ponavlja se dva puta sa istim rezultatom nakon čega se vrši korekcije pH vrednosti tako što se ona smanjuje za 0,2 jedinice u sledećem postupku čime se povećava vreme reakcije na osnovu niske baze reakcije.

Primer 5

Korekcija pH vrednosti kod utvrđene temperature

[0047] Ulazna temperatura reakcije iznosi 25°C. pH vrednost za početak reakcije prilagođava se stvarnoj situaciji na osnovu sledeće formule: pH osnovna vrednost na 20°C (temperatura ulazne reakcije - 20°C x 0,05) = pH vrednost. U ovom slučaju osnovna pH vrednost na 20°C je 9, tako da se korišćenjem ove formule dobija pH vrednost 9,25, koja u toku reakcije pada za 0,3 jedinice, tako da se pri pH vrednosti od 8,95 može zaustaviti reakcija dodavanjem kiseline pošto se smatra završenom.

Claims (9)

PATENTNI ZAHTEVI

1. Postupak za proizvodnju suvog učvršćivača od glioksilovanog poliakrilamida, u kome se vodeni rastvor poliakrilamida mešanjem uz pomoć cirkulacione pumpe dodaje etandijalu (glioksalu), pokreće se reakcija dodavanjem baze, posebno jake baze, pri pH vrednosti većoj od 8 i ostavlja se da reaguje uz mešanje ili cirkulisanje, pri čemu se nakon što prođe unapred određeno vreme reakcije, reakcija zaustavlja dodavanjem kiseline uz mešanje ili cirkulisanje, naznačen time što se reakcija poliakrilamida sa etandijalom u odnosu količine od 3:1 do 10:1 izvodi tokom unapred određenog vremena između 6 i 20 minuta, posebno 12 do 18 minuta, što se postupak sprovodi kao diskontinuirani postupak u kome se kvantitativna reakcija etandijala sa prekomernom količinom poliakrilamida u vodenom, baznom medijumu kontroliše i/ili reguliše d) padom pH vrednosti i najmanje još jednim faktorom, izabranim od:

a) merenja zamućenosti,

b) podešavanja pH vrednosti preko temperature,

c) podešavanja pH vrednosti preko vremena reakcije,

e) potrošnje energije cirkulacione pumpe.

2. Postupak prema zahtevu 1, naznačen time što se poliakrilamid i etandijal koriste u srazmeri od 5:1 do 6:1.

3. Postupak prema zahtevu 1 ili 2, naznačen time što se reakcija poliakrilamida i etandijala zaustavlja snižavanjem pH vrednosti reakcione smeše na vrednost između 2 i 6, posebno 3,5 i 4,5, kiselinom.

4. Postupak prema zahtevu 3, naznačen time što se dodavanje kiseline sprovodi nakon što pH vrednost reakcione smeše počne da pada za vrednost od najmanje 0,1 do 1, posebno 0,3 i/ili nakon povećanja zamućenosti reakcione smeše za 4 do 10 NTU, posebno 6 NTU.

5. Postupak prema zahtevu 1, 2 ili 3, naznačen time što počevši od temperature reakcione smeše od 25°C, sa povećanjem temperature reakcione smeše pH vrednost se smanjuje, a sa padom temperature se povećava, u skladu sa formulom pH početak = baza pH [(temperatura na početku - 20°C).F], pri čemu baza pH predstavlja unapred izabranu vrednost, pH početak proizilazi iz reakcije i predstavlja početnu vrednost za sledeću reakciju, temperatura na početku predstavlja temperaturu na ulazu/početku reakcije, a F je množilac između 0,03 i 0,08.

6. Postupak prema zahtevu 5, naznačen time što se pH vrednost povećava ili snižava u skladu faktorom korekcije temperature koji odgovara množiocu F, između 0,03 i 0,08, posebno 0,05.

7. Postupak prema zahtevu 5, ili 6 naznačen time što se pri utvrđenom konstantnom vremenu reakcije, podešavanje pH vrednosti za 0,1 do 1,0, posebno 0,2 do 0,4, vrši nakon što je najmanje jednom utvrđeno odstupanje između 1 i 10 minuta, posebno 2 i 4 minuta, od utvrđenog vremena reakcije.

8. Postupak u prema zahtevu 1, 2 ili 3, naznačen time što se pH vrednost reakcione smeše snižava kiselinom pri dostizanju konstantne potrošnje energije cirkulacione pumpe u opsegu od 0,1 A do 1 A, posebno 0,2 A do 06 A, u odnosu na početnu vrednost.

9. Postupak prema bilo kom od zahteva 1 do 8, naznačen time što se kontrola i/ili regulisanje postupka vrši praćenjem kombinacije faktora a) i d); a), b), c) i d); a), d) i e); b) i d); b), c) i d) ili b); d) i e).