Statische mengtechniek

Premix statische menger

Wanneer een voormengtrap met een statische menger je dosering gelijkmatiger maakt, hoe zo’n opstelling werkt en wanneer je hem niet nodig hebt.

Zo werkt statisch mengen

Vier stappen die zich in elk mengelement herhalen.

Splitsen

Mengelementen verdelen de stroom in kleinere deelstromen.

Omleiden

De deelstromen worden omgeleid en er ontstaan schuifkrachten.

Samenvoegen

De deelstromen komen weer samen, element na element.

Homogeen

Zonder bewegende delen, met energie uit de drukval.

Het korte antwoord

Een premix statische menger is een eerste mengtrap die een component, zoals een geconcentreerd additief, voormengt of verdunt voordat die de hoofdstroom in gaat. Daardoor wordt de verhouding in de hoofdleiding minder extreem en verloopt de uiteindelijke menging sneller en gelijkmatiger. Hij werkt zonder bewegende delen en haalt zijn energie uit de drukval in de leiding.

In één oogopslag

Wat een premix statische menger is en waar hij in het proces zit

Een premix statische menger is een eerste mengtrap die een component voormengt voordat die de hoofdstroom in gaat. In plaats van een geconcentreerd additief rechtstreeks in een grote leiding te injecteren, breng je het eerst samen met een kleinere stroom, bijvoorbeeld verdunningswater of een deelstroom uit de hoofdleiding. Die kleine stroom wordt in een eigen statische menger homogeen gemaakt. Pas daarna gaat het voormengsel de hoofdleiding in, waar een tweede menger zorgt voor de uiteindelijke verdeling.

Het idee is eenvoudig, en je kent het waarschijnlijk uit de keuken. Wie een klein beetje bloem in een pan saus strooit, krijgt klontjes. Wie de bloem eerst met een scheutje vocht aanroert en dat mengsel daarna toevoegt, krijgt een gladde saus. In een procesinstallatie werkt het op dezelfde manier, alleen gaat het om doseerpompen, leidingdiameters en viscositeiten in plaats van een garde.

Bij Dutch Valve Vision zijn wij de exclusieve agent van STRIKO voor Nederland, België en Luxemburg. STRIKO bouwt statische mengers zonder bewegende delen, met een specialisatie in (hoog)viskeuze media. Een voormengtrap is geen apart productprogramma, maar een manier om die mengers in te zetten. We willen daar eerlijk over zijn: op deze pagina beschrijven we het principe en de afwegingen, zonder te doen alsof er één standaardoplossing is die in elk proces past.

Het woord premix komt uit het Engels en betekent letterlijk voormengsel. In specificaties en P&ID’s zie je ook termen als voormenger, voormengtrap of pre-dilution. Ze wijzen allemaal op hetzelfde idee: een component wordt eerst in een kleinere, beter beheersbare stroom op de juiste concentratie of samenstelling gebracht. De eigenlijke menging in de hoofdstroom is daarna een tweede, eenvoudigere stap. Welke naam er ook op de tekening staat, voor de selectie telt alleen wat de premix statische menger moet bereiken: welke component, in welke verhouding, met welke stroom en tot welke mengkwaliteit. Die vier gegevens vormen het vertrekpunt van elk advies dat wij geven.

Waarom voormengen soms beter werkt dan direct doseren

Direct doseren in de hoofdstroom is de eenvoudigste opzet, en in veel processen werkt het prima. Er zijn echter drie situaties waarin het lastig wordt, en in alle drie kan een premix statische menger het verschil maken.

De eerste situatie is een extreme volumeverhouding. Als een heel klein debiet additief in een heel groot debiet moet worden verdeeld, moet een menger in de hoofdleiding die kleine hoeveelheid over een enorme doorsnede uitsmeren. Dat vraagt veel mengwerk, en dus veel elementen en veel drukval. Door het additief eerst te verdunnen, wordt het debiet dat de hoofdleiding in gaat groter en de verhouding minder scheef. De menger in de hoofdleiding heeft dan een eenvoudigere taak.

De tweede situatie is een groot verschil in viscositeit. Een stroperig additief dat in een dunne stroom wordt geïnjecteerd, heeft de neiging om als een streng of als druppels door de leiding te gaan, omdat de dunne vloeistof er als het ware omheen stroomt. Door het additief eerst met een deel van de dunne stroom voor te mengen, ontstaat een voormengsel met een viscositeit die dichter bij die van de hoofdstroom ligt. Dat mengt in de tweede trap veel makkelijker.

De derde situatie heeft met chemie te maken. Een geconcentreerd middel dat plaatselijk in hoge concentratie met de hoofdstroom in aanraking komt, kan daar reacties veroorzaken die je niet wilt, zoals een neerslag of een plaatselijke pH-piek. Een voorverdund middel komt in een lagere concentratie binnen en verdeelt zich sneller, zodat zulke plaatselijke effecten kleiner worden.

Er is nog een vierde, meer praktische overweging: het injectiepunt zelf. Bij een grote hoofdleiding komt een dun injectiestraaltje vaak niet verder dan de wand of het midden, afhankelijk van hoe de injectie is uitgevoerd. De menger stroomafwaarts moet dan eerst dat ongelijke startpunt corrigeren. Een voormengsel met een groter debiet laat zich beter over de doorsnede verdelen bij het binnenkomen, zodat de hoofdmenger vanaf een gunstiger uitgangspositie begint.

Drie situaties waarin een premix statische menger zijn waarde bewijst

Een geconcentreerd additief verdunnen

Neem een waterbehandelingsinstallatie die een geconcentreerd behandelingsmiddel doseert. Het middel komt in kleine hoeveelheden uit een doseerpomp, terwijl de hoofdleiding een groot debiet water voert. Wordt het middel direct geïnjecteerd, dan moet de menger in de hoofdleiding het over dat hele debiet verdelen. Met een premix statische menger wordt het middel eerst verdund met een stroom verdunningswater. Het voormengsel komt in een groter volume en een lagere concentratie in de hoofdleiding, en de verdeling daar gaat sneller. Voor dit soort toepassingen in water en chemische dosering zijn kunststof uitvoeringen in PVC, PE of PVDF een gangbare keuze.

Een viskeus additief voorbereiden op een dunne hoofdstroom

In de voedingsmiddelen- en chemische industrie komt het voor dat een stroperige component, zoals een geconcentreerde siroop of een viskeus hulpmiddel, in een dunne hoofdstroom moet worden gemengd. Het verschil in viscositeit maakt dat lastig. In een eerste trap wordt de stroperige component gemengd met een deelstroom van de dunne vloeistof, zodat een voormengsel ontstaat dat makkelijker te verdelen is. Omdat STRIKO gespecialiseerd is in mengers voor (hoog)viskeuze media, is dit precies het terrein waar hun ervaring telt. Voor dikke en stroperige vloeistoffen heeft STRIKO de STX-serie.

Twee componenten eerst samenbrengen

Soms bestaat een toevoeging zelf uit twee componenten die eerst goed gemengd moeten zijn voordat ze het proces in gaan. Worden ze apart in de hoofdstroom gedoseerd, dan is niet gegarandeerd dat ze elkaar in de juiste verhouding tegenkomen. Een premix statische menger brengt ze eerst samen in een kleine leiding, zodat ze als één homogeen voormengsel de hoofdstroom in gaan. De tweede trap hoeft dan alleen nog dat voormengsel te verdelen.

In één oogopslag

Selectie begint bij vier gegevens

Met deze gegevens kiezen wij serie, diameter en aantal elementen.

Viscositeit

Van de hoofdstroom en van het bijgemengde component.

Volumestromen

Hoofdstroom en dosering, ook bij deellast.

Temperatuur en druk

Bepalen materiaal en toelaatbare drukval.

Mengkwaliteit

Hoe homogeen het product na de menger moet zijn.

Zo is een opstelling met een premix statische menger opgebouwd

Een opstelling met voormengen bestaat in de basis uit twee trappen. In de eerste trap komen de component en de verdunningsstroom samen in een kleine leiding met een eigen statische menger. De verdunningsstroom kan uit een aparte bron komen, zoals proceswater, of als deelstroom uit de hoofdleiding worden afgetakt. Na de eerste menger is het voormengsel homogeen.

In de tweede trap wordt het voormengsel in de hoofdleiding geïnjecteerd, kort voor een tweede statische menger die de uiteindelijke verdeling over het hele debiet verzorgt. Beide mengers werken op hetzelfde principe: de stroming wordt gesplitst, omgeleid en weer samengevoegd, en de energie komt uit de drukval. Er zijn geen bewegende delen en geen motoren nodig.

Wat zo’n opstelling vraagt, is een goede balans tussen de stromen. De verhouding tussen component en verdunningsstroom moet stabiel zijn, want een statische menger mengt vooral over de doorsnede van de leiding en vlakt schommelingen in de tijd nauwelijks uit. Betrouwbare doseerpompen, een debietmeting en een regeling die de verhoudingen bewaakt, horen daarom bij het ontwerp. Wij kijken bij zo’n opstelling mee naar de integratie met kleppen, meetinstrumentatie en procesautomatisering, zodat beide trappen als één geheel werken. Ook de drukken moeten kloppen. Het voormengsel moet met voldoende druk in de hoofdleiding kunnen worden geïnjecteerd, en beide mengers voegen een eigen drukval toe.

Stel je een engineer voor die in de ontwerpfase een P&ID tekent voor zo’n tweetrapsopstelling. Op de tekening staan een doseerpomp voor het geconcentreerde middel, een aftakking of aanvoer voor de verdunningsstroom met een eigen debietmeting, een kleine menger in de doseerleiding, een injectiepunt op de hoofdleiding en direct daarna de hoofdmenger. Stroomafwaarts volgt een meetpunt dat de mengkwaliteit of de concentratie controleert. Bij elk van die onderdelen hoort een vraag. Hoeveel verdunning is nodig? Waar komt de injectie precies? Hoeveel druk is er over? Het antwoord op die vragen bepaalt of de opstelling in de praktijk doet wat de tekening belooft.

Specificatie klaar? Wij maken een gerichte offerte.

Stuur medium, druk, temperatuur en aansluiting. U krijgt een passend voorstel van onze specialisten in Monster.

Materiaal en uitvoering van een premix statische menger

De eerste trap werkt vaak met een geconcentreerd middel, en dat stelt eisen aan het materiaal. Roestvast staal in uitvoeringen als SS316, 1.4404 of 1.4571 is de meest gebruikte basis. Voor water en chemische dosering zijn kunststoffen zoals PVC, PE of PVDF mogelijk, en bij zeer agressieve media denken we mee over speciale coatings of bekledingen. Voor minder veeleisende media kan koolstofstaal volstaan. Het is niet ongebruikelijk dat de premix statische menger een ander materiaal krijgt dan de menger in de hoofdleiding, omdat de concentratie in de eerste trap veel hoger is.

Let bij kunststof uitvoeringen op de temperatuur en de druk. Kunststoffen zijn goed bestand tegen veel chemicaliën, maar hebben lagere temperatuur- en drukgrenzen dan metaal. Voor een doseerleiding bij omgevingstemperatuur is dat zelden een probleem. Als de verdunningsstroom warm is of als de doseerpomp met hoge druk injecteert, kijken we zorgvuldig of de gekozen kunststof daar binnen blijft.

Qua afmetingen is de eerste trap meestal kleiner, omdat het debiet van de component en de verdunningsstroom kleiner is dan dat van de hoofdstroom. De STRIKO-mengers zijn flexibel te configureren in diameter, lengte en interne mengelementen, zodat beide trappen op hun eigen debiet en viscositeit kunnen worden afgestemd. Voor reiniging en inspectie laten ze zich eenvoudig demonteren, en waar hygiëne telt zijn sterilisatie en stoomreiniging inline mogelijk. In voedingsprocessen is de EREstat daarbij de serie die op hygiënische eisen is ontworpen.

Wanneer je geen premix statische menger nodig hebt

Een extra trap betekent extra leidingwerk, een extra menger, extra drukval en een extra stroom die moet worden geregeld. Dat is alleen zinvol als het een probleem oplost. Als de volumeverhouding niet extreem is, de viscositeiten dicht bij elkaar liggen en de chemie geen plaatselijke effecten veroorzaakt, volstaat vaak één goed gekozen statische menger direct na het doseerpunt.

Ook de beschikbaarheid van een verdunningsstroom speelt mee. Als die er niet is, of als extra water in het proces ongewenst is, ligt voormengen minder voor de hand. In dat geval kan het slimmer zijn om de ene menger in de hoofdleiding zwaarder uit te voeren, met meer elementen of een andere diameter, in plaats van een tweede trap toe te voegen.

Wij beginnen daarom altijd met de vraag of een voormengtrap echt nodig is. Een eerlijke analyse laat soms zien dat het probleem niet in het mengen zit, maar in de positie van het injectiepunt of in een schommelende dosering. Dan lossen we dat eerst op, voordat we een extra menger voorstellen.

Een voorbeeld maakt dat concreet. Een installatie heeft last van een schommelende meetwaarde na het doseerpunt, en de eerste gedachte is dat de menging tekortschiet. Bij nader onderzoek blijkt dat de doseerpomp met korte stoten levert en dat het injectiepunt ver voor de menger zit. In dat geval helpt een voormengtrap weinig, want de schommeling zit in de dosering zelf. Een rustigere dosering en een injectiepunt direct voor de bestaande menger lossen het probleem vaak eenvoudiger op.

Een premix statische menger laten dimensioneren

Voor de dimensionering hebben we gegevens van beide stromen nodig. Van de component die je wilt voormengen: de volumestroom, de viscositeit, de concentratie, de temperatuur en de samenstelling. Van de hoofdstroom: dezelfde gegevens, plus de druk in de leiding. Daarnaast willen we weten welke verdunningsstroom beschikbaar is, welke mengkwaliteit je in de hoofdleiding wilt halen en hoeveel drukval de installatie kan hebben.

Met die gegevens bepalen we of een voormengtrap zinvol is, welke verhouding in de eerste trap verstandig is en welke STRIKO-uitvoering bij beide trappen past. De EREstat is ontworpen voor voedingsmiddelen, de Helical is de universele menger, de STV is geoptimaliseerd voor gassen en de STX is bedoeld voor viskeuze vloeistoffen. Na installatie horen een druktest, lekdetectie en meetpunten voor de mengkwaliteit bij de validatie.

Bij een tweetrapsopstelling adviseren we om op twee plekken te kunnen meten: na de eerste trap, om te controleren of het voormengsel homogeen is en de juiste concentratie heeft, en na de tweede trap, om de verdeling in de hoofdstroom te bevestigen. Zo is bij een afwijking direct duidelijk in welke trap de oorzaak zit. Waar nodig kunnen simulaties van stroomsnelheden en homogeniteit vooraf extra zekerheid geven.

Dutch Valve Vision werkt volgens een ISO 9001-gecertificeerd kwaliteitsmanagementsysteem, gecertificeerd door KIWA. Stuur je procesgegevens naar sales@dutchvalvevision.com of bel +31 (0)70-2210560 op werkdagen tussen 09:00 en 17:00. Wij geven je een onderbouwd advies over de vraag of een premix statische menger in jouw proces meerwaarde heeft.

Veelgestelde vragen

Veelgestelde vragen over premix statische menger

Wat is het verschil tussen een premix statische menger en een gewone statische menger?

Technisch gezien is er geen verschil in het mengprincipe. Beide mengen zonder bewegende delen door de stroming te splitsen, om te leiden en samen te voegen. Het verschil zit in de plaats in het proces en in de taak. Een gewone statische menger mengt de componenten direct in de hoofdstroom. Een premix statische menger maakt eerst in een kleinere leiding een voormengsel. Dat voormengsel gaat daarna de hoofdstroom in, waar een tweede menger de uiteindelijke verdeling verzorgt. De premix trap is dus een extra stap die de hoofdmenging vereenvoudigt. Of die stap nodig is, hangt af van je proces.

Wanneer is voormengen zinvol?

Voormengen is vooral zinvol bij een extreme volumeverhouding tussen additief en hoofdstroom. Ook bij een groot verschil in viscositeit kan het helpen. Een stroperig additief laat zich makkelijker verdelen als het eerst met een deel van de dunne stroom is gemengd. Daarnaast speelt chemie een rol. Een geconcentreerd middel kan plaatselijk ongewenste reacties veroorzaken als het direct in de hoofdstroom komt. Een voorverdund middel verdeelt zich sneller en in een lagere concentratie. Als geen van deze situaties speelt, volstaat vaak één menger. Wij beoordelen dat per proces.

Waar komt de verdunningsstroom vandaan?

De verdunningsstroom kan uit een aparte bron komen, zoals proceswater of een ander oplosmiddel. Hij kan ook als deelstroom uit de hoofdleiding worden afgetakt. De keuze hangt af van wat in het proces beschikbaar en toegestaan is. Extra water toevoegen is niet in elk proces gewenst. Een deelstroom uit de hoofdleiding voegt niets nieuws toe, maar vraagt wel een aftakking en voldoende druk. In beide gevallen moet de verhouding tussen component en verdunningsstroom stabiel zijn. Een statische menger vlakt schommelingen in de tijd namelijk nauwelijks uit. Wij denken mee over de meest praktische opzet.

Heeft een voormengtrap invloed op de drukval?

Ja, elke statische menger voegt drukval toe, want daaruit haalt hij zijn mengenergie. Een opstelling met voormengen heeft dus twee plekken met drukval: in de eerste trap en in de hoofdleiding. De menger in de hoofdleiding kan daarentegen vaak lichter worden uitgevoerd, omdat zijn taak eenvoudiger is. Per saldo kan de totale drukval in de hoofdleiding daardoor zelfs lager uitvallen. Het voormengsel moet wel met voldoende druk in de hoofdleiding kunnen worden geïnjecteerd. Dat vraagt aandacht bij de keuze van de doseerpomp. Wij rekenen beide trappen door op basis van je procesgegevens. Geef daarom de beschikbare druk in beide leidingen door.

Welk materiaal kies ik voor de voormengtrap?

Het materiaal van de voormengtrap volgt uit het medium, de concentratie en de temperatuur. Omdat de eerste trap vaak met een geconcentreerd middel werkt, zijn de eisen aan de chemische bestendigheid hoger. Roestvast staal zoals SS316, 1.4404 of 1.4571 is de meest gebruikte basis. Voor water en chemische dosering zijn kunststoffen zoals PVC, PE of PVDF mogelijk. Voor zeer agressieve middelen kan een coating of bekleding uitkomst bieden. De voormengtrap kan dus een ander materiaal krijgen dan de menger in de hoofdleiding. De bestendigheid tegen het geconcentreerde middel weegt daarbij het zwaarst. Geef bij je aanvraag de samenstelling en concentratie van het middel door.

Werkt voormengen ook bij stroperige media?

Ja, juist bij stroperige media kan voormengen veel opleveren. Een viskeus additief in een dunne stroom heeft de neiging als streng of druppels door de leiding te gaan. Door het additief eerst met een deel van de dunne stroom te mengen, ontstaat een voormengsel dat makkelijker te verdelen is. STRIKO is gespecialiseerd in statische mengers voor (hoog)viskeuze media. Voor dikke en stroperige vloeistoffen is er de STX-serie. Houd er rekening mee dat stroperige media meer drukval veroorzaken, ook in een kleine eerste trap. Geef daarom de viscositeit op bij de temperatuur waarop het additief wordt gedoseerd. Daarmee bepalen we hoe de eerste trap eruit moet zien.

Kan ik een voormengtrap toevoegen aan een bestaande installatie?

In veel gevallen is dat mogelijk, omdat een statische menger in de kern een leidingdeel is. De eerste trap komt in de doseerleiding, tussen de doseerpomp en het injectiepunt in de hoofdleiding. Er is wel een verdunningsstroom nodig, uit een aparte bron of als deelstroom. Ook moet de doseerpomp voldoende druk kunnen leveren om het voormengsel te injecteren. Soms blijkt dat de bestaande menger in de hoofdleiding dan kan blijven zitten. Wij kijken naar de bestaande leidingen, de ruimte en de drukken ter plaatse. Stuur ons een schets van de huidige opstelling met de belangrijkste maten. Dan beoordelen we of en hoe een voormengtrap past.

Welke gegevens heb je nodig voor advies over voormengen?

We hebben gegevens nodig van zowel de component als de hoofdstroom. Van de component willen we de volumestroom, de viscositeit, de concentratie en de temperatuur weten. Van de hoofdstroom hebben we dezelfde gegevens nodig, plus de druk in de leiding. Vermeld ook welke verdunningsstroom beschikbaar is en of extra water in het proces is toegestaan. Beschrijf de mengkwaliteit die je in de hoofdleiding wilt halen of het probleem dat je nu ziet. Geef ook aan hoeveel drukval de installatie kan hebben. Mail alles naar sales@dutchvalvevision.com of bel +31 (0)70-2210560. Wij beoordelen dan of een voormengtrap in jouw proces zinvol is.

Offerte aanvragen

Voormengtrap laten dimensioneren

Stuur ons de gegevens van zowel de hoofdstroom als de component die je wilt voormengen: volumestromen, viscositeit, temperatuur, druk en de gewenste verhouding. Wij adviseren of een voormengtrap zinvol is en hoe hij eruit moet zien.

Liever direct contact?

Verder lezen

Gerelateerde onderwerpen