多階段精確摻合系統(tǒng)和方法
【專利說明】多階段精確摻合系統(tǒng)和方法
[0001]優(yōu)先權(quán)要求
[0002]本申請要求于2013年4月22日提交的第61/814，647號美國臨時申請的優(yōu)先權(quán)，該申請的內(nèi)容并入本文中作為參考。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本申請大體上涉及液體摻合系統(tǒng)和方法，更具體而言，涉及將兩種或更多種液體精確地摻合在一起使得產(chǎn)生具有期望的成分濃度和/或諸如PH、傳導性、有機構(gòu)成、粘度或光學性能等這樣的其他特性的溶液。
【背景技術(shù)】
[0004]在授予Bellaf1re等人的與本申請共同轉(zhuǎn)讓的第8，271，139號美國專利中示出了現(xiàn)有技術(shù)的多階段精確摻合系統(tǒng)和方法。盡管在實現(xiàn)將兩種或更多種液體摻合在一起以便可以產(chǎn)生具有期望的成分濃度和/或其他特性的溶液的目的和功能方面，第’ 139號專利的系統(tǒng)執(zhí)行良好并且是大致準確的，但是第’ 139號專利的混合循環(huán)(包括循環(huán)中的傳感器)的滯留體積帶來幾個缺點。這些缺點包括以下項:
[0005]1)妨礙了對摻合溶液的快速改變(通過對混合循環(huán)容量的指數(shù)稀釋)，因此延長了使摻合產(chǎn)品達到規(guī)范的時間，并從而通過將產(chǎn)品延伸到廢棄而對系統(tǒng)造成負面影響，
[0006]2)使系統(tǒng)實現(xiàn)在較寬的流范圍中進行的調(diào)整是很困難的/復雜的(妨礙了用戶友好性)，
[0007]3)使傳感器要經(jīng)受高流態(tài)，而較平靜的狀況有益于使用儀器(根據(jù)儀器制造商)且允許較小的流動池從而能減小系統(tǒng)體積，
[0008]4)難以噴射泡沫，泡沫(經(jīng)常)會夾帶在混合循環(huán)中并且同樣經(jīng)受指數(shù)稀釋，
[0009]5)由于除去空氣的高點與排干液體的排干角之間的沖突，難以在啟動時填充混合循環(huán)，
[0010]6)將pH調(diào)和液體(pH tempering liquid)聯(lián)系到混合循環(huán)的高流態(tài)(盡管證明這能很好地用來引入pH調(diào)和液體)需要在滑道出口處具有額外的反壓力以保持pH調(diào)和栗的流通量(由于文丘里效應)，這繼而使得很難啟動在流滑道上包括緩沖栗的栗，
[0011]7)在存在對液體進行脫氣的地方(在摻合有機物時)需要除泡器。在第139號專利的系統(tǒng)中，除泡器將不得不與傳感器一起處于混合循環(huán)中，該傳感器對于除去氣泡無能為力(由于低停留時間)-傳感器應處于在傳感器之前的低流態(tài)，以及
[0012]8)因為缺乏適合的離心栗部件，混合循環(huán)不能按比例縮小成更小的系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0013]圖1是本申請的多階段精確摻合系統(tǒng)的實施例的示意圖。
【具體實施方式】
[0014]圖1中提供了本申請的系統(tǒng)的實施例的示意圖。如圖1中所示，該系統(tǒng)包括剪切摻合器(shear blender) 22。圖1中的系統(tǒng)的剩余部件類似于授予Bellaf1re等人的第8，271，139號美國專利中的部件，該專利的內(nèi)容并入本文中作為參考。
[0015]參考圖1，多階段摻合系統(tǒng)整體用10指示。盡管最初是就產(chǎn)生緩沖物方面討論此系統(tǒng)的，但將理解此系統(tǒng)可用于精確地摻合其他類型的液體成分。此外，盡管圖1中示出了三個進料栗和相應部件，但該系統(tǒng)可以可替換地具有僅僅兩個進料器(所以具有兩個栗、閥或類似裝置)或三個以上的進料器。
[0016]參考圖1，水作為進給液體或第一成分被提供給第一進料栗12的入口。鹽濃縮溶液作為第一調(diào)節(jié)液體或第二成分被提供給第二進料栗14的入口。此外，酸/堿修飾液作為第二調(diào)節(jié)液體或第三成分被提供給第三進料栗16的入口。栗12、14和16優(yōu)選地是可變頻率的驅(qū)動栗，使得它們的栗送速度可以經(jīng)由可編程邏輯控制器18來精確地控制，該可編程邏輯控制器18與系統(tǒng)的栗、閥和傳感器通信。適宜的栗可以從例如加利福尼亞州的ITTJabsco公司購得。
[0017]如圖1中所示，栗12、14和16的排出流會合在接合點20處，并行進到形式為剪切摻合器22的混合裝置。
[0018]提供可調(diào)整流速的自動閥可以替代栗12、14和16中的一部分或全部。實際上，在系統(tǒng)中使用栗還是閥來執(zhí)行計量/配量取決于應用和用戶的設備設置。
[0019]在起始時，控制器18將栗12、14和16激活，使得包含鹽濃縮物和水的溶液以及酸/堿改性溶液被栗送到剪切摻合器22并且在其中混合。清洗閥28和輸送閥32關(guān)閉，而廢料排出閥33打開。結(jié)果，溶液最初通過廢料排出端口 35離開系統(tǒng)，使得溶液可以被傾倒或引導到用于再循環(huán)的容器。
[0020]在剪切摻合器22的下游有導電率傳感器26a和26b以及pH傳感器36。
[0021]離開剪切摻合器的溶液的導電率由導電率傳感器26a和/或26b檢測，系統(tǒng)的總流量由流量變送器39檢測。如圖1中所示，導電率傳感器26 (a)和26 (b)以及流量變送器39與對栗12和14進行控制的系統(tǒng)控制器18通信。栗12由控制器18基于流量變送器39調(diào)節(jié)成期望的系統(tǒng)流速，同時栗14被調(diào)節(jié)成使得將鹽濃縮溶液以按照控制器18控制的可變量連續(xù)傳送到剪切摻合器22。
[0022]如圖1中所示，pH傳感器36還與離開剪切摻合器22的溶液通信，以檢測該溶液的pH。pH傳感器36還與控制器18通信，該控制器18如之前提到的那樣對栗16進行控制。栗16被調(diào)節(jié)成使得將酸/堿改性溶液以按照控制器18控制的那樣的可變量連續(xù)傳送到剪切摻合器22。
[0023]僅僅在達到目標pH和導電率水平時，才經(jīng)由控制器18將傳送閥32打開并將廢料排出閥33關(guān)閉，以通過出口或產(chǎn)品端口 38傳送處理的輸出。流過出口端口 38的液體可以傳送到現(xiàn)有的過程或系統(tǒng)。該系統(tǒng)10可以通過單個管路連接被連接到現(xiàn)有的系統(tǒng)，或者可選地可以以獨立的方式產(chǎn)生自適應控制的液體摻合。
[0024]在圖1的系統(tǒng)中，目標水平可以是預定設定點或是控制器18可以編程為作為對于栗12、14和16的反饋控制來達到的梯度。鹽濃縮溶液和酸/堿改性溶液添加率繼續(xù)是基于來自導電率傳感器26a和/或26b以及pH傳感器36的反饋控制的。
[0025]如果pH傳感器36和/或?qū)щ娐蕚鞲衅?6檢測到離開剪切摻合器22的溶液已經(jīng)超過規(guī)格，則控制器18打開廢料排出閥33，使得溶液通過凈化管35被栗出，使得溶液可以被傾倒或引導到用于再循環(huán)的容器。
[0026]作為另一個非限制性示例，圖1中的系統(tǒng)還可以用于產(chǎn)生更潔凈的溶液。參考1，鹽濃縮溶液作為第一調(diào)節(jié)液體或成分被提供到栗14的進口。酒精作為第二調(diào)節(jié)液體或成分被提供到栗16的進口。此外，水作為進給液體或第三成分被提供到栗12的進口。
[0027]在啟動時，栗12、14和16被控制器激活，使得包含鹽濃縮物的溶液、水和酒精流到剪切摻合器22并在其中被混合起來。清洗閥28和傳送閥32是關(guān)閉的，而廢料排出閥33是打開的。
[0028]如之前提到的，剪切摻合器22的下游有導電率傳感器26a和26b。此外，取代pH傳感器36的是近紅外(NIR)傳感器，在圖1中以136處的虛影表示。
[0029]離開剪切摻合器22的溶液的導電率通過導電率傳感器26 (a)和/或26 (b)檢測。如圖1中所示，導電率傳感器26 (a)和26 (b)以及流量變送器39與對栗12和14進行控制的系統(tǒng)控制器18通信。栗12由控制器18基于流量變送器39調(diào)節(jié)到期望的系統(tǒng)流速，同時栗14被調(diào)節(jié)成使得鹽濃縮溶液被按照控制器18控制的可變數(shù)量連續(xù)地傳送到剪切摻合器22。
[0030]如圖10中所示，近紅外(NIR)傳感器136還與剪切摻合器22通信，以檢測其中的溶液的酒精濃度。NIR傳感器136還與如之前提到的對栗16進行控制的控制器18通信。栗16被調(diào)節(jié)成使得酒精被按照控制器18控制的可變數(shù)量連續(xù)地傳送到剪切摻合器22。
[0031]僅僅在已經(jīng)達到目標導電率和酒精濃度水平時，才經(jīng)由控制器18將傳送閥32打開并將廢料排出閥33關(guān)閉，以通過出口或產(chǎn)品端口 38傳送該過程的輸出。鹽濃縮溶液和酒精