Proceso e instalación para el tratamiento continuo de materiales fibrosos sólidos a granel.

Un proceso para el tratamiento continuo de materiales fibrosos sólidos a granel, que comprende: acondicionamiento previo para descomponer y abrir los materiales fibrosos sólidos para facilitar la homogeneidad del tratamiento y el transporte fluidizado de los mismos en el interior de una corriente de aire;

una operación de preparación previa de licuado de las sustancias de tratamiento originalmente sólidas y / o líquidas antes de su dosificación, que consiste en la preparación de una solución, una emulsión, una dispersión o una fusión;

la incorporación a un flujo de materiales fibrosos sólidos fluidizados en el interior de dicha corriente de aire de otro flujo de dichas sustancias de tratamiento, realizándose dicha mezcla en el interior de una turbina

(1) que fluidiza, mezcla de manera homogénea y transporta los materiales fibrosos sólidos; y en el que dichas sustancias de tratamiento se incorporan al proceso de tratamiento en una forma finamente dividida, tal como líquido pulverizado, polvo o gas;

caracterizado por que este comprende:

- la recirculación de la corriente de aire que se usa para la incorporación de las sustancias de tratamiento a los materiales fibrosos sólidos, permitiendo dicha recirculación minimizar el uso de calor y de energía cinética, optimizar la eficiencia de las sustancias de tratamiento y minimizar el impacto ambiental del proceso;

- un tiempo de reposo controlable de cero hasta un máximo de 60 minutos de los materiales fibrosos sólidos una vez que las sustancias de tratamiento se han incorporado lo que permite completar la difusión y / o la reacción mejorando la homogeneidad del tratamiento realizado;

- las superficies exteriores de las piezas de equipo en contacto con la corriente de aire y / o el material fibroso están provistas con un traceado eléctrico de calentamiento lo que permite mantener las mismas a una temperatura controlada mayor que la temperatura ambiente lo que evita las condensaciones y la consiguiente formación de incrustaciones.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E10380039.

Solicitante: RECUPERACIÓN DE MATERIALES TEXTILES, S.A.

Inventor/es: IGLESIAS VIVES,JOAN, IGLESIAS VIVES, JORDI.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION D — TEXTILES; PAPEL > TRATAMIENTO DE TEXTILES O SIMILARES; LAVANDERIA;... > TRATAMIENTO DE MATERIAS TEXTILES MEDIANTE LIQUIDOS,... > Aplicación de líquidos, gases o vapores a las materias... > D06B1/02 (por pulverización o proyección (D06B 1/08 tiene prioridad; pulverización en general B05))
  • SECCION D — TEXTILES; PAPEL > TRATAMIENTO DE TEXTILES O SIMILARES; LAVANDERIA;... > TRATAMIENTO DE MATERIAS TEXTILES MEDIANTE LIQUIDOS,... > Operaciones para forzar a los líquidos, gases o... > D06B5/14 (para atravesar fibras, bandas o mechones)

PDF original: ES-2472427_T3.pdf

 

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Proceso e instalación para el tratamiento continuo de materiales fibrosos sólidos a granel.

Fragmento de la descripción:

Proceso e instalación para el tratamiento continuo de materiales fibrosos sólidos a granel

Campo de la invención La presente invención se refiere a un proceso e instalación para el tratamiento continuo de materiales fibrosos sólidos a granel por medio de la adición de sustancias de tratamiento concentradas finamente molidas a un flujo fluidizado de material fibroso sólido en el interior de una turbina. La turbina tiene múltiples funciones debido a que esta realiza de manera simultánea un mezclado homogéneo de la sustancia de tratamiento con el material fibroso sólido y sirve como un sistema de fluidización y de transporte del material fibroso sólido que genera la necesaria corriente de aire.

Las sustancias de tratamiento incorporadas pueden ser sustancias líquidas, gaseosas o en polvo sólidas.

Antecedentes de la invención Los tratamientos de materiales fibrosos a escala industrial se realizan habitualmente en baños en los que se diluyen las sustancias de tratamiento. Posteriormente, el material fibroso se somete a escurrido por torsión mecánica y finalmente un secado ha de realizarse para eliminar el agua en exceso absorbida en el material fibroso.

Para el fin de evitar la dilución en exceso que suponen los tratamientos que se mencionan, hay tratamientos tópicos de fibras que usan pulverización en el estado de la técnica, y las siguientes patentes se mencionan a modo de ejemplo: US2004006826, sobre un material textil y GB630666 con pulverización en el interior de una cámara cerrada.

La patente EP1428922 describe un proceso para el tratamiento de fibras que consiste en varios tambores rotarios y /

u oscilantes en los que las fibras se impregnan con diferentes formulaciones de líquidos para conferir diferentes efectos en cada caso. Esta patente EP1428922 no especifica que la incorporación del líquido de tratamiento sea mediante pulverización.

La patente GB1002361 divulga un método para tratar fibras de amianto sobre la base de la pulverización de soluciones de silicato de sodio líquidas sobre fibra de amianto sometida a aireación en el interior de una desfibradora (molino de martillos que rompe la roca de amianto para dar fibras) .

La patente GB763823 divulga otro método para tratar fibras por medio de un equipo especialmente diseñado en el que se tratan fibras fluidizadas húmedas con aire y con la adición de líquido pulverizado.

La presente invención mejora sustancialmente las últimas tres patentes mencionadas que se considera que son las más cercanas a la presente invención.

La patente EP1428922 requiere escurrir por torsión la fibra, unos tiempos de contacto más altos, un secado posterior y genera agregados que han de abrirse. La presente invención no requiere escurrido por torsión alguno, el tiempo de impregnación de los líquidos de tratamiento es comparativamente instantáneo, no se generan agregados de fibra y no hay necesidad alguna de secado. En el caso de que se elija la variante que lo permite, el contenido de humedad que ha de eliminarse es comparativamente mucho más bajo. Una fibra escurrida por torsión puede tener unos valores de contenido de humedad sobre fibra seca del orden de un 50 % en peso mientras que en las fibras tratadas con la presente invención, se obtienen unos contenidos de humedad de menos de un 20 %, preferiblemente de menos de un 10 %, los que representa una gran ventaja técnica debido a que esta permite omitir el secado en muchos casos.

Otro inconveniente de la patente EP1428922 es que la humedad después de escurrir por torsión la fibra quiere decir

que las sustancias solubles migran durante la operación de secado hacia la superficie exterior de los aglomerados que se formaron, dando lugar a eflorescencias sólidas. Las eflorescencias sólidas se separan con facilidad de la fibra en operaciones posteriores, dando lugar a una pérdida no deseada de efectividad y homogeneidad del tratamiento.

La patente británica GB1289631 describe un proceso y aparato para tratar materiales a granel tal como fibras textiles.

En dicho proceso las fibras se transportan por una corriente de aire que se está tratando con un líquido atomizado en la tubería de entrada de una turbina facilitando una impregnación uniforme.

La patente de los Estados Unidos US3729290 describe un método e instalación para fibras de teñido. Este método es ideal, en particular, para tratar fibras previstas para fabricar alfombras y sábanas. El método consiste esencialmente en una primera etapa de abrir las fibras seguida por otra etapa de impregnar las fibras con el baño de colorante líquido. El baño de colorante se impregna mediante pulverización del baño de colorante líquido en forma de gotitas diminutas cerca de la entrada de una turbina que transporta la fibra que va a tratarse. Posteriormente, el colorante se vaporiza en un recipiente adecuado para fijar el mismo a la fibra.

La realización práctica de las enseñanzas de las patentes GB1289631 y US3729290 es propensa a inconvenientes significativos en términos de factibilidad que han evitado su uso industrial. El principal inconveniente de usar una turbina para impregnar fibra con un líquido pulverizado es que la fibra tratada y la sustancia de tratamiento líquida se adherirán a las superficies interiores de la turbina, los álabes de la turbina, el cuerpo interior de la turbina, el

conducto de salida de la turbina y sobre la totalidad de la superficie perimetral interior del conducto para transportar la fibra tratada. La capa de material adherido constituida de fibra con un exceso de productos de tratamiento aumenta su espesor son rapidez, dando lugar a los siguientes problemas:

Desequilibrio mecánico de la turbina que da lugar a vibraciones y roturas en el sistema de cojinetes del eje de accionamiento debido a las desviaciones del centro del momento de inercia con respecto a la posición del eje de accionamiento.

Excesiva separación de fracciones de fibra húmeda, lo que crea graves problemas de calidad en fibra tratada debido a la presencia de grumos de fibras sobretratadas, y finalmente bloquea mecánicamente la turbina debido a la falta de espacio suficiente para permitir el paso del flujo de aire con fibra.

La tendencia a la adhesión de material aumenta de manera drástica: a una proporción más alta del peso de líquido con respecto al peso de fibra, a una longitud de fibra más corta, a una elasticidad de fibra más baja, a un diámetro de fibra más bajo, con la presencia de impurezas de pequeño tamaño en la fibra (tal como polvo) y finalmente con una mayor cohesividad intrínseca del material de tratamiento.

La patente US3729290 previó calentar la fibra impregnada con solución de colorante líquida por lotes por medio del uso de vapor en un recipiente cerrado al que posteriormente se aplica un vacío. La presencia de este tratamiento no continuo posterior quiere decir que la eficiencia en términos de la productividad del proceso de impregnación continuo inicial se ve completamente comprometida.

Además, el uso de vacío no garantiza el secado de la fibra debido a que la cantidad de agua que se añade con el colorante líquido no puede retirarse mediante la aplicación de vacío.

La patente de los Estados Unidos US2568499 describe un método y aparato para aplicar de manera uniforme líquidos a fibras textiles.

El método consiste en, en primer lugar, abrir las fibras por lo menos parcialmente, transportando las mismas a través de un conducto de aire a una velocidad suficiente para mantenerlas suspendidas en la corriente, esta corriente de aire y fibra se lleva hasta un pasaje estrecho. A la salida de este pasaje estrecho, un flujo de gotitas de líquido de tratamiento pulverizadas finas se incorpora... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un proceso para el tratamiento continuo de materiales fibrosos sólidos a granel, que comprende:

acondicionamiento previo para descomponer y abrir los materiales fibrosos sólidos para facilitar la homogeneidad del tratamiento y el transporte fluidizado de los mismos en el interior de una corriente de aire;

una operación de preparación previa de licuado de las sustancias de tratamiento originalmente sólidas y /

o líquidas antes de su dosificación, que consiste en la preparación de una solución, una emulsión, una dispersión o una fusión;

la incorporación a un flujo de materiales fibrosos sólidos fluidizados en el interior de dicha corriente de aire de otro flujo de dichas sustancias de tratamiento, realizándose dicha mezcla en el interior de una turbina (1) que fluidiza, mezcla de manera homogénea y transporta los materiales fibrosos sólidos; y en el que dichas sustancias de tratamiento se incorporan al proceso de tratamiento en una forma finamente dividida, tal como líquido pulverizado, polvo o gas;

caracterizado por que este comprende:

-la recirculación de la corriente de aire que se usa para la incorporación de las sustancias de tratamiento a los materiales fibrosos sólidos, permitiendo dicha recirculación minimizar el uso de calor y de energía cinética, optimizar la eficiencia de las sustancias de tratamiento y minimizar el impacto ambiental del proceso;

-un tiempo de reposo controlable de cero hasta un máximo de 60 minutos de los materiales

fibrosos sólidos una vez que las sustancias de tratamiento se han incorporado lo que permite completar la difusión y / o la reacción mejorando la homogeneidad del tratamiento realizado;

-las superficies exteriores de las piezas de equipo en contacto con la corriente de aire y / o el material fibroso están provistas con un traceado eléctrico de calentamiento lo que permite mantener las mismas a una temperatura controlada mayor que la temperatura ambiente lo que

evita las condensaciones y la consiguiente formación de incrustaciones.

2. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que este comprende la adición de varias sustancias de tratamiento de forma independiente en una y la misma turbina (1a) o en varias turbinas (1a, 1b, 1c) que funcionan en línea usando el mismo aire de fluidización.

3. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que este comprende un secado de los

materiales fibrosos sólidos una vez que las sustancias de tratamiento se han incorporado para el fin de eliminar, donde sea apropiado, una humedad restante excesiva presente en el material fibroso tratado.

4. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que las superficies exteriores de las piezas de equipo en contacto con la corriente de aire y / o el material fibroso están provistas con un aislamiento térmico que minimiza las pérdidas de calor del proceso.

5. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que este comprende un enfriamiento con aire de los materiales fibrosos sólidos una vez que las sustancias de tratamiento se han incorporado a los materiales fibrosos sólidos.

6. Una instalación para el tratamiento continuo de materiales fibrosos sólidos a granel, que comprende:

-por lo menos una turbina (1) con una entrada (11) para los materiales fibrosos sólidos y una salida (12)

para dichos materiales tratados, por lo menos un dispositivo de dosificación (2) para dosificar las sustancias de tratamiento, en forma de líquido pulverizado, sólido fluidizado o gas, estando en asociación con la cubierta (16) o caja de dicha turbina (1) ;

-un elemento de acondicionamiento del material fibroso sólido que va a introducirse en la turbina (1) ; comprendiendo dicho elemento de acondicionamiento: un alimentador medidor (31) para material fibroso

sólido; caracterizada por que:

-comprendiendo dicho elemento de acondicionamiento: un elemento de apertura de fibras (32) y una válvula rotatoria (33) o sistema de bloqueo equivalente;

-la turbina (1) comprende un rodete (13) configurado mediante un disco con álabes (15) soldados en su cara frontal y que, en su cara posterior, tiene un eje axial (14) para la conexión con el motor;

-la turbina (1) tiene las superficies exteriores en contacto con la corriente formada por aire y material fibroso revestido con un traceado eléctrico de calentamiento, lo que permite mantener las mismas a una temperatura controlada mayor que la temperatura ambiente evitando las condensaciones y la consiguiente formación de incrustaciones;

-hay un revestimiento de aislamiento térmico sobre dicho traceado eléctrico de calentamiento;

-esta comprende un ciclón (41) que separa la corriente de aire de fluidización con respecto al flujo de

material fibroso tratado y permite, donde sea apropiado, un reciclado completo del aire de fluidización que minimiza el uso de calor y de energía cinética, que optimiza la eficiencia de las sustancias de tratamiento y que minimiza el impacto ambiental del proceso y;

-después del ciclón (41) esta está provista con una unidad de reposo (42) para los materiales fibrosos sólidos tratados lo que permite completar la difusión y / o la reacción de las sustancias de tratamiento,

mejorando la homogeneidad del tratamiento lo que permite regular el tiempo de retención entre cero y 60 minutos.

7. La instalación de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizada por que el dispositivo de dosificación (2) , en el caso de que la sustancia de tratamiento sea un líquido o un gas, se hace por medio de una boquilla de pulverización.

8. La instalación de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizada por que la boquilla de pulverización para sustancias de tratamiento líquidas está ayudada por vapor presurizado o aire comprimido, para el fin de conseguir unos tamaños de gota más pequeños.

9. La instalación de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizada por que el dispositivo de dosificación (2)

es el punto de adición del sólido de tratamiento fluidizado en el interior de una corriente de aire que proviene de un tubo de Venturi (27) , en el caso de que la sustancia de tratamiento sea un sólido incorporado como tal.

10. La instalación de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizada por que dicho rodete (13) tiene entre 4 y 10 álabes (15) .

11. La instalación de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizada por que esta comprende varias turbinas

(1a, 1b, 1c) , dispuestas en serie para llevar a cabo la incorporación de varias sustancias de tratamiento de forma independiente en varias etapas.

12. La instalación de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizada por que en una turbina (1) esta comprende múltiples dispositivos de dosificación (2) para dosificar similares o diferentes sustancias de tratamiento.

13. La instalación de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizada por que después de la unidad de reposo

(42) está dispuesta una secadora (43) que permite eliminar, donde sea apropiado, una humedad restante excesiva presente en el material fibroso tratado.

14. La instalación de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6 y 13, caracterizada por que en la salida de la unidad de reposo (42) y / o de la secadora (43) esta comprende un refrigerador opcional (44) que permite, por medio de la adición de una corriente de aire, enfriar los materiales fibrosos sólidos tratados.

15. La instalación de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6, 13 y 14, caracterizada por que las etapas de reposar, de secar y de enfriar se llevan a cabo en una y la misma unidad de forma sucesiva.