Método para secar materia particulada húmeda, en el que la materia particulada secada es un mineral blanco que tiene un brillo Ry de al menos el 65%, a través de secado en un secador de vapor sobrecalentado directo.

Método para secar materia particulada húmeda, en el que la materia particulada secada es un mineral blanco que tiene un brillo Ry de al menos el 65% medido según la norma DIN 53163,

comprendiendo el método las etapas de

a) proporcionar al menos una corriente (1) de alimentación de materia particulada húmeda,

b) proporcionar un circuito de recirculación que comprende al menos una cámara (40) de secado, al menos un ventilador (41) de circulación y al menos un intercambiador (42) de calor, en el que la al menos una cámara (40) de secado comprende un sistema de mezclado y materia particulada mezclada, al menos una entrada para la corriente de alimentación de materia particulada húmeda, al menos una entrada para el vapor sobrecalentado y al menos una salida para el vapor de escape,

c) alimentar, o bien de manera continua o bien discontinua, la al menos una corriente (1) de alimentación de materia particulada húmeda al interior de la materia particulada mezclada en la al menos una cámara (40) de secado por medio de la al menos una entrada para la corriente de alimentación,

d) alimentar vapor (6) sobrecalentado al interior de la al menos una cámara (40) de secado por medio de la al menos una entrada para vapor sobrecalentado,

e) poner en contacto directamente la materia particulada mezclada con vapor sobrecalentado dentro de la al menos una cámara (40) de secado para secar la materia particulada mezclada y dejar escapar dicho vapor por medio de la al menos una salida para el vapor (3) de escape sin separar del vapor (3) de escape ninguna materia particulada transportada,

f) alimentar el vapor (3, 4, 5) de escape que transporta materia particulada al interior del al menos un intercambiador (42) de calor, en el que el vapor de escape que transporta materia particulada se recalienta para proporcionar vapor (6) sobrecalentado, en el que el vapor de escape que transporta materia particulada pasa por el al menos un ventilador (41) de circulación antes o después del al menos un intercambiador (42) de calor y alimentar dicho vapor sobrecalentado de nuevo al interior de la al menos una cámara (40) de secado por medio de la al menos una entrada para vapor sobrecalentado,

g) separar un vapor (7) en exceso de al menos una posición dentro del circuito de recirculación,

h) alimentar el vapor (7) en exceso al interior de al menos un compresor (43) mecánico, en el que el vapor en exceso se comprime para elevar la temperatura saturada del vapor en exceso, usar dicho vapor (8) en exceso comprimido como fuente de calor en el al menos un intercambiador (42) de calor y descargar el vapor en exceso como un condensado (9) líquido, e

i) descargar, o bien de manera continua o bien discontinua, la materia particulada secada como al menos una corriente de producto por medio de al menos una salida para obtener la materia particulada secada.

Método para secar materia particulada húmeda, en el que la materia particulada secada es un mineral blanco que tiene un brillo Ry de al menos el 65%, a través de secado en un secador de vapor sobrecalentado directo.

La presente invención se refiere al campo de procedimientos de secado, y más específicamente a un método para secar materia particulada húmeda usando vapor sobrecalentado.

El secado con vapor sobrecalentado es una tecnología emergente, que utiliza vapor sobrecalentado como medio de secado en contacto directo con el producto húmedo que va a secarse. En comparación con secadores de aire directo o de gas inerte, los secadores de vapor sobrecalentado directo tienen varias ventajas básicas bien conocidas tal como consumo de energía inferior debido a que no se calienta aire ni gas inerte, el vapor en exceso es más adecuado para la recuperación de calor ya que no está mezclado con aire o gas inerte, emisión insignificante de aire contaminado o gas inerte, ningún riesgo de explosión dentro del equipo o baja oxidación de productos que normalmente se oxidarían por el aire.

Se usa a menudo vapor saturado como fuente de energía en procedimientos de secado indirectos, que se basan en un principio de secado que proporciona potencialmente las mismas ventajas básicas que un secador de vapor sobrecalentado directo. Sin embargo, el principio de secado indirecto difiere significativamente del principio de secado directo ya que el calor no es se suministra por medio de contacto directo entre el producto húmedo y el medio de secado. En vez de esto, el calor se suministra por medio de la superficie caliente en contacto con el producto que va a secarse. Además, los secadores indirectos requieren intercambiadores de calor diseñados especialmente para su uso dentro de la cámara de secado, que son complejos y costosos en comparación con intercambiadores de calor convencionales.

The Netherlands Organization for Applied Scientific Research (TNO) publicó en junio de 2004 un informe (R 2004/239), titulado Industrial superheated steam drying, que menciona que hasta ahora se encuentran más de cien instalaciones de secado que utilizan la tecnología de secado con vapor sobrecalentado, en su mayor parte secadores continuos a gran escala para materiales a granel. Sin embargo, los secadores de vapor sobrecalentado conocidos en la técnica padecen todavía el problema de que debido a su construcción mucha de la energía empleada no puede recuperarse. Éste es particularmente el caso cuando un secador de vapor sobrecalentado no está conectado a otros procesos externos o disipadores de calor sino que se usa como sistema autónomo.

El documento WO 03/052336 describe un secador mezclador basado en el principio de secado con vapor sobrecalentado directo, con un ciclón, es decir, un separador de finos/vapor, en el vapor de salida de la cámara de secado y con un sistema de energía tradicional. La necesidad de un ciclón en el circuito de reclrculación provoca un aumento en la caída de presión que necesita compensarse por una presión diferencial superior del ventilador de circulación y, por tanto, da como resultado un consumo de energía del ventilador de circulación significativamente aumentado. Además, el uso de un sistema de energía tradicional significa que la recuperación de energía sólo es posible conectando este secador mezclador a otros procesos externos o disipadores de calor.

La patente estadounidense n.° 5.291.668 describe un procedimiento de secado con vapor sobrecalentado atmosférico que usa un secador de tipo ultrarrápido, en el que el producto seco se separa del vapor a través del uso de un separador de celosía curvilínea. El vapor de agua separado del producto seco se recupera y se recircula como energía de vapor a través del uso de un compresor de vapor mecánico, mientras que el medio de secado o gas portador o vapor sobrecalentado se calienta o bien en Intercambiadores de calor externos o bien en intercambiadores de calor dentro de la cámara de secado o una combinación de estos métodos. Sin embargo, una limitación básica de este procedimiento es que la velocidad de flujo del gas portador o el medio de secado influye en la funcionalidad global del procedimiento de secado y, por tanto, hace inviable la ejecución del sistema de secado descrito a un nivel óptimo de temperatura del sistema de recuperación de energía, sin o bien aumentar el tamaño del secador significativamente en comparación con el tamaño convencional o bien Introducir superficies complejas de ¡ntercamblador de calor dentro de la cámara de secado. Además, un separador de finos y producto es obligatorio en dicho secador ultrarrápido, lo que conduce a una caída de presión adicional que es necesario compensar gastando más energía para el ventilador de circulación.

El documento EP 0058651 se refiere a un secador neumátlco/ultrarrápldo para pienso de ganado, en el que las partículas del producto se transportan simultáneamente en una tubería y se secan en el gas portador o medio de secado o vapor sobrecalentado, en el que el medio de secado se recallenta a través de la tubería de doble pared. Este sistema de secado tiene también la limitación de que la velocidad de flujo del gas portador o el medio de secado Influye en la funcionalidad global del procedimiento de secado y, por tanto, hace inviable la ejecución del sistema de secado descrito a un nivel óptimo de temperatura del sistema de recuperación de energía, sin aumentar el tamaño del secador significativamente en comparación con el tamaño convencional. El sistema requiere también un ciclón u otro tipo de separador, lo que es desfavorable en cuanto a consumo de energía.

La patente estadounidense n.° 4.242.808 describe un procedimiento de secado con vapor sobrecalentado directo específicamente para banda continua de papel en una fábrica de papel. La energía puede recuperarse al menos

parcialmente mediante el uso de un compresor de vapor mecánico. Sin embargo, este sistema requiere una alta temperatura de entrada y tampoco es adecuado para secar materia particulada.

Para mayor precisión, el solicitante desea mencionar las siguientes patentes estadounidenses que se refieren a principios de secado indirecto con recuperación de energía por medio de recompresión mecánica de vapor: US 4.523.388, US 4.223.452, US 2.622.342 y US 4.974.335.

Sigue existiendo una necesidad en la técnica de un método de secado más eficiente energéticamente para materia particulada húmeda.

Por consiguiente, es un objeto de la presente invención proporcionar un método de secado para materia particulada húmeda, que requiera menos consumo de energía. Sería deseable también proporcionar un sistema de secado eficiente energéticamente que no dependa de estar conectado a otros procesos térmicos externos o disipadores de calor. Es deseable también que un sistema de este tipo pueda utilizarse en condiciones industriales.

Es un objeto también de la presente invención proporcionar un método de secado para materia particulada húmeda que utilice un circuito de recirculación de vapor menos complejo que acepte una determinada cantidad de materia particulada transportada. Sería deseable también proporcionar un método de secado que permita el reciclaje integrado de materia particulada transportada en el vapor en exceso con un consumo bajo o insignificante de energía.

Los objetos anteriores y otros se solucionan mediante la provisión de un método para secar materia particulada húmeda, en el que la materia particulada secada es un mineral blanco que tiene un brillo Ry de al menos el 65% medido según la norma DIN 53163, comprendiendo el método las etapas de:

a) proporcionar al menos una corriente (1) de alimentación de materia particulada húmeda,

b) proporcionar un circuito de recirculación que comprende al menos una cámara (40) de secado, al menos un ventilador (41) de circulación y al menos un intercambiador (42) de calor, en el que la al menos una cámara (40) de secado comprende un sistema de mezclado y materia particulada mezclada, al menos una entrada para la al menos una corriente de alimentación de materia particulada húmeda, al menos una entrada para el vapor sobrecalentado y al menos una salida para el vapor de escape.

c) alimentar, o bien de manera continua o bien discontinua, la al menos una corriente (1) de alimentación de materia particulada húmeda al interior de la materia particulada mezclada en la al menos una cámara (40) de secado por medio de la al menos una entrada para la corriente de alimentación,

d) alimentar vapor (6) sobrecalentado al interior de la al menos una cámara (40) de secado por medio de la al menos una entrada para vapor sobrecalentado,

e) poner en contacto... [Seguir leyendo]

Método para secar materia particulada húmeda, en el que la materia particulada secada es un mineral blanco que tiene un brillo Ry de al menos el 65% medido según la norma DIN 53163,

comprendiendo el método las etapas de

a) proporcionar al menos una corriente (1) de alimentación de materia particulada húmeda,

b) proporcionar un circuito de recirculación que comprende al menos una cámara (40) de secado, al menos un ventilador (41) de circulación y al menos un intercambiador (42) de calor, en el que la al menos una cámara (40) de secado comprende un sistema de mezclado y materia particulada mezclada, al menos una entrada para la corriente de alimentación de materia particulada húmeda, al menos una entrada para el vapor sobrecalentado y al menos una salida para el vapor de escape,

c) alimentar, o bien de manera continua o bien discontinua, la al menos una corriente (1) de alimentación de materia particulada húmeda al interior de la materia particulada mezclada en la al menos una cámara (40) de secado por medio de la al menos una entrada para la corriente de alimentación,

d) alimentar vapor (6) sobrecalentado al interior de la al menos una cámara (40) de secado por medio de la al menos una entrada para vapor sobrecalentado,

e) poner en contacto directamente la materia particulada mezclada con vapor sobrecalentado dentro de la al menos una cámara (40) de secado para secar la materia particulada mezclada y dejar escapar dicho vapor por medio de la al menos una salida para el vapor (3) de escape sin separar del vapor (3) de escape ninguna materia particulada transportada,

f) alimentar el vapor (3, 4, 5) de escape que transporta materia particulada al interior del al menos un intercambiador (42) de calor, en el que el vapor de escape que transporta materia particulada se recalienta para proporcionar vapor (6) sobrecalentado, en el que el vapor de escape que transporta materia particulada pasa por el al menos un ventilador (41) de circulación antes o después del al menos un intercambiador (42) de calor y alimentar dicho vapor sobrecalentado de nuevo al interior de la al menos una cámara (40) de secado por medio de la al menos una entrada para vapor sobrecalentado,

g) separar un vapor (7) en exceso de al menos una posición dentro del circuito de recirculación,

h) alimentar el vapor (7) en exceso al interior de al menos un compresor (43) mecánico, en el que el vapor en exceso se comprime para elevar la temperatura saturada del vapor en exceso, usar dicho vapor (8) en exceso comprimido como fuente de calor en el al menos un intercambiador (42) de calor y descargar el vapor en exceso como un condensado (9) líquido, e

i) descargar, o bien de manera continua o bien discontinua, la materia particulada secada como al menos una corriente de producto por medio de al menos una salida para obtener la materia particulada secada.

Método según la reivindicación 1, en el que la al menos una cámara (40) de secado comprende al menos una salida para materia particulada secada y la al menos una corriente de producto se descarga por medio de la al menos una salida para materia particulada secada desde la al menos una cámara de secado y/o el circuito de recirculación restante excluyendo la al menos una cámara de secado comprende al menos una salida para materia particulada secada y la al menos una corriente de producto se descarga por medio de la al menos una salida para materia particulada secada desde el circuito de recirculación excluyendo la al menos una cámara de secado.

Método según la reivindicación 1 ó 2, en el que el sistema de mezclado dentro de la cámara de secado se selecciona de un mezclador de uno, dos o más ejes, o un mezclador combinado de uno, dos o más ejes y un dispositivo de establecimiento de lecho fluidizado mecánico, preferiblemente el sistema de mezclado es un mezclador combinado de dos ejes y un dispositivo de establecimiento de lecho fluidizado mecánico.

Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la presión en la al menos una cámara de secado es de desde 0 hasta 5 bar, preferiblemente desde 0,1 hasta 1,5 bar y lo más preferiblemente desde 0,1 hasta 0,95 bar o desde 1,05 hasta 1,2 bar.

Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el vapor sobrecalentado es vapor de agua sobrecalentado y la caída de presión a través del circuito de recirculación es de desde 500 hasta 3000 Pa, preferiblemente desde 1000 hasta 2000 Pa, a una presión en la al menos una cámara de secado de 0,8 a 1,2 bar.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

16.

Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el vapor (7) en exceso se separa de al menos una posición dentro del circuito de recirculación, en la que la cantidad de materia particulada transportada se encuentra que es la más baja, preferiblemente el vapor (7) en exceso se separa del vapor (3) de escape después de salir de la al menos una cámara (40) de secado y antes de salir del al menos un ventilador (41) de circulación.

Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el al menos un ¡ntercambiador (42) de calor es un ¡ntercambiador de calor de carcasa y tubos.

Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el al menos un compresor mecánico es un compresor centrífugo, un ventilador centrífugo de alta presión o un soplador Roots de desplazamiento positivo, preferiblemente un ventilador centrífugo de alta presión.

Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la temperatura del vapor (6) sobrecalentado y la temperatura del vapor (3) de escape que sale de la al menos una cámara de secado difieren en una diferencia de temperatura ATr, en el que ATR es de desde 5 hasta 100°C, preferiblemente desde 10 hasta 50°C, más preferiblemente desde 15 hasta 30°C, incluso más preferiblemente desde 15 hasta 25°C y lo más preferiblemente de aproximadamente 22°C.

Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la temperatura saturada del vapor (7) en exceso y la temperatura saturada del vapor (8) en exceso comprimido difieren en una diferencia de temperatura ATe, en el que ATe es de desde 6 hasta 130°C, preferiblemente desde 11 hasta 80°C, más preferiblemente desde 15 hasta 60°C y lo más preferiblemente desde 20 hasta 45°C.

Método según la reivindicación 9 ó 10, en el que la diferencia entre ATe y ATr es de desde 1 hasta 30°C, preferiblemente desde 4 hasta 20°C, más preferiblemente desde 6 hasta 15°C y lo más preferiblemente desde 6 hasta 10°C.

Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el vapor (7) en exceso pasa por al menos un separador (44) para retirar cualquier materia particulada trasportada del vapor en exceso antes de alimentarse como vapor (17) en exceso purificado y/o vuelto a someter a ebullición al Interior de al menos un compresor (43) mecánico.

Método según la reivindicación 12, en el que la materia particulada transportada retirada se alimenta como corriente (13) de reciclaje al interior de la al menos una cámara (40) de secado o al interior de la al menos una corriente (1, 2) de alimentación.

Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la al menos una corriente (1) de alimentación se precalienta antes de alimentarse al interior de la al menos una cámara (40) de secado, preferiblemente la corriente (1) de alimentación se precalienta por al menos un intercambiador (46) de calor, en el que se usa el condensado (9, 10) líquido y/o la corriente de descarga del al menos un separador (44) como fuente de calor.

Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la materia particulada secada obtenida contiene menos del 15% en peso de humedad total, preferiblemente menos del 5% en peso, más preferiblemente menos del 2% en peso y lo más preferiblemente menos del 1% en peso, basándose en el peso total de la materia particulada secada.

Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el tiempo de retención promedio de la materia particulada secada dentro del circuito de recirculación es de al menos 10 minutos, al menos 30 minutos o al menos 60 minutos.

17.

18.

Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el mineral blanco se selecciona de un mineral a base de carbonato de calcio o hidróxido de calcio o sulfato de calcio, preferiblemente carbonato de calcio, más preferiblemente carbonato de calcio molido, carbonato de calcio modificado o carbonato de calcio precipitado, o se selecciona de minerales que contienen carbonato de calcio en los que los minerales que contienen carbonato de calcio comprenden preferiblemente dolomía o colas de flotación de carbonato de calcio, o mezclas de los mismos.

Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el mineral blanco es un mineral a base de carbonato de calcio mezclado con arcilla o talco o hidróxido de calcio o sulfato de caldo, o son mezclas de carbonato de calcio-caolín o mezclas de carbonato de calcio y bentonita, o mezclas de carbonato de calcio natural con hidróxido de aluminio, hidróxido de magnesio, mica o con fibras sintéticas o naturales o son estructuras conjuntas de minerales, preferiblemente estructuras conjuntas de talco- carbonato de calcio o talco-dióxido de titanio o carbonato de calcio-dióxido de titanio.

19. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la materia particulada secada obtenida es carbonato de calcio que tiene un contenido en sólidos de más del 95% en peso, basándose en el peso total del carbonato de calcio.

20. Uso del método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19 para fabricar carbonato de calcio que

tiene un contenido en sólidos de más del 95% en peso, basándose en el peso total del carbonato de calcio húmedo, en el que el carbonato de calcio se fabrica preferiblemente sin la presencia de un clasificador.