PROCESO PARA EL SECADO DE MATERIALES ADHESIVOS.

Proceso de secado continuo de materiales adhesivos en un medio de secado giratorio caracterizado por que el proceso comprende las etapas:

a) que la cámara de procesamiento del medio de secado comprende una cantidad de material con un nivel de humedad donde F(t) < f g, siendo f g el límite inferior de la fase de adhesión, y

b) que para esta cantidad M(t) se añade una cantidad de material m i con un contenido de humedad f i, donde f i > f h, donde fh es el límite superior de la fase de adhesión, y

c) que la relación entre mi * fi y M(t) * F(t) se regula de modo que F(t) < fg, y

d) que se establece una mezcla suficientemente rápida de modo que f(X,t) < f g, en el que la mezcla es suficientemente rápida de modo que no pueden observarse gradientes sistemáticos de la humedad en la dirección tangencial

Proceso para el secado de materiales adhesivos.

La presente invención se refiere a un proceso de secado continuo de materiales adhesivos que contienen líquidos.

El secado/deshidratación de materiales pegajosos o adhesivos representa un problema considerable en la tecnología para el secado, y no existen soluciones técnicas dentro de la técnica anterior que resuelvan este problema de forma satisfactoria.

Los materiales típicos que presentan tales características pegajosas son materiales húmedos en el procesamiento animal y vegetal, y diferentes formas de lodos residuales, tales como diferentes formas de lodos industriales, lodos de plantas de tratamiento biológico de los efluentes y lodos de los residuos de columna de la producción del alcohol.

Dentro de ciertos intervalos, que se describen con más detalle a continuación, las sustancias pegajosas o adhesivas presentan durante el secado (deshidratación) la característica de pegar juntas todas las sustancias en el material que ha de secarse a uno o varios grandes aglomerados pastosos, de modo que se reduce la superficie del material que ha de secarse y las fuerzas de cizalla requeridas para romper estos aglomerados de nuevo aumentan. Adicionalmente, tales materiales adhesivos se adherirán a las superficies calefactoras del dispositivo de secado.

Actualmente, existen dispositivos y métodos que pueden usarse para secar tal material, pero la tecnología no es satisfactoria en ningún sentido, y, por lo tanto, un objetivo de la presente invención es proporcionar un proceso en el que el de secado o deshidratación se mejore de forma sustancial.

El documento EP-396 852 describe un método y una instalación para el secado de lodos de aguas residuales. El método comprende varias etapas, incluyendo un pre-tratamiento.

Además, un enfoque para secar tal material pegajoso o adhesivo conocido por la técnica anterior es usar dispositivos de secado giratorios, por ejemplo, el secador rotadisco de Stord Bartz AS y el secador de bobina giratoria, denominada "Multicoil" de Kvaerner. El objetivo de tal movimiento giratorio es generar mayores fuerzas de fricción entre el material que ha de secarse y el propio dispositivo de secado.

Sin embargo, esta tecnología no ha demostrado ser lo suficientemente adecuada y se sabe que hay que usar ya sea un alto grado de recirculación del material que ya está seco o hay que mezclarlo con otros materiales, típicamente materiales fibrosos, de modo que la fracción de material pegajoso se mantenga por debajo de cierto nivel.

Por lo tanto, un objetivo de la presente invención es proporcionar un proceso de secado de tal material pegajoso o adhesivo en el que no sea necesario recircular una fracción del material que ya está seco, y en el que tampoco sea necesario mezclarlo con otro material tales como materiales fibrosos.

Un método alternativo para secar tal material adhesivo es preparar el material de modo que fluya y pueda bombearse fácilmente, distribuirlo en pequeñas gotas y, posteriormente, secarlo rápidamente en una corriente de aire, como se describe en el proceso de secado en el que se usa un secador de pulverización como se describe en el documento GP 589544 de Niro Atomizer AS.

Sin embargo, la desventaja de usar el secador de pulverización mencionado anteriormente para tales materiales es que el uso de la energía-económica de la deshidratación mecánica y térmica, tales como evaporación y espesamiento, no puede optimizarse antes del secado, ya que un secador de pulverización debe trabajar con un material fluido que tenga baja viscosidad. Adicionalmente, la temperatura de secado debe mantenerse baja, lo que tiene un efecto negativo en la economía del calentamiento. El consumo de energía es en gran parte inversamente proporcional a la diferencia entre las temperaturas de entrada y salida del medio de secado y, por tanto, aumentará a la baja temperatura de entrada. Se necesita una temperatura de entrada baja debido al riesgo de incendio.

Una tercera alternativa es usar un secador de tambor o un secador raspador para secar tal material adhesivo, por ejemplo, del tipo descrito en la patente GB 1085191 de Goudsche Machf NV. Sin embargo, tales secadores se han encontrado inadecuados para el funcionamiento automático, y no pueden construirse dentro de instalaciones de gran capacidad. Por lo tanto, el resultado es que se debe tener muchos de tales secadores de tambor y una mano de obra numerosa, lo que no es compatible con las demandas actuales para la automatización.

La presente invención describe un secador por fricción. El documento NO 176.006 describe un secador por fricción de tipo molino de martillo para secar diversos tipos de lodos. El líquido en el material fangoso se retira en forma de gotas finamente distribuidas, como una neblina, mientras el material se expone a un campo gravitatorio artificial. Se inducen fuerzas de vibración en el campo gravitatorio lo que es adecuado para dividir el líquido y formar la neblina. El medio que se describe se caracteriza por que usa álabes oscilantes, y por que la cámara de procesamiento se dispone con aletas orientadas axialmente.

Adicionalmente, el documento NO 155832 describe un proceso en el que es posible obtener una evaporación a una temperatura más baja que la temperatura de evaporación normal porque las fuerzas capilares que unen las fracciones individuales en los poros del lodo se descomponen en un evaporador por fricción. Adicionalmente, el proceso se caracteriza por que el vapor que viene del evaporador por fricción se condensa mediante un condensado refrigerado. El medio que se describe es un molino de martillo típico con martillos del rotor que pueden oscilar y aletas longitudinales en el estator.

La desventaja con estas soluciones es que el material fangoso que ha de secarse, se tritura en partículas finamente distribuidas y da lugar a que más material particulado se arrastre junto con la corriente de gases de escape. Un objetivo de la presente invención es proporcionar un proceso en el que el material fangoso se someta a un proceso de molienda reducido o ninguna molienda en lo absoluto.

Adicionalmente, se proporciona con la presente invención, como se ha mencionado anteriormente, un nuevo proceso de secado de materiales adhesivos. El secado de tales materiales no se conoce por el secador por fricción mencionado anteriormente, y los procesos de secado de tales materiales adhesivos que se conocen en la técnica anterior son los secadores que se han mencionado y después, preferiblemente, los secadores indirectos, es decir, aquellos que usan superficies calientes y un medio calefactor.

Por tanto, es evidente que las técnicas disponibles actualmente no proporcionan soluciones satisfactorias sobre cómo pueden secarse eficazmente tales materiales adhesivos que contienen líquido. A continuación, para tener una mejor comprensión, se proporciona una descripción de tal material adhesivo.

Como se ha mencionado anteriormente, durante el proceso de secado se forma una zona denominada zona de adhesión y es en esta zona donde surgen los problemas. En la Figura 1 se han descrito las diferentes fases de un proceso de secado general de un material adhesivo. En términos generales, existen tres fases o zonas diferentes, en concreto una zona húmeda, una zona de adhesión y finalmente una zona seca. Los procesos técnicos y físicos de calentamiento que participan se indican a lo largo del eje-y como fuerzas de cizalla y números de transferencias de calor respectivamente. Puede observarse claramente que en la zona de adhesión las fuerzas de cizalla deben de ser sustanciales, mientras que al mismo tiempo los valores de transferencia de calor son bajos.

En el proceso de deshidratación preliminar (a la izquierda en el eje-x), descrito como "zona húmeda", domina el contenido de agua y otros posibles líquidos, por ejemplos grasas. El contenido considerable de líquido domina las características físicas del material en esta zona y esto se representa por una buena transferencia de calor (es decir, la deshidratación y el secado), mientras que al mismo tiempo las fuerzas de cizalla necesarias son relativamente bajas. En esta fase la concentración del material pegajoso relacionado con el material total está limitada, y por debajo de un valor donde las propiedades de adhesión representan un problema técnico para el secado.

Cuando se retira una cantidad suficiente de líquido durante el proceso de secado, comienza la fase que se ha denominado "zona de adhesión" en la Figura 1. En esta fase, el efecto...

1. Proceso de secado continuo de materiales adhesivos en un medio de secado giratorio caracterizado por que el proceso comprende las etapas:

a) que la cámara de procesamiento del medio de secado comprende una cantidad de material con un nivel de humedad donde F(t) < f_g, siendo f_g el límite inferior de la fase de adhesión, y

b) que para esta cantidad M(t) se añade una cantidad de material m_i con un contenido de humedad f_i, donde f_i > f_h, donde f_h es el límite superior de la fase de adhesión, y

c) que la relación entre m_i * f_i y M(t) * F(t) se regula de modo que F(t) < f_g, y

d) que se establece una mezcla suficientemente rápida de modo que f(X,t) < f_g, en el que la mezcla es suficientemente rápida de modo que no pueden observarse gradientes sistemáticos de la humedad en la dirección tangencial.

2. Proceso de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la ecuación f_u< f_g se cumple por que a=m_if_i - m_uf_u, es decir, de forma que la evaporación compensa el suministro neto de humedad.

3. Proceso de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el contenido de humedad del material total, F(t), se regula para que F(t) < f_g regulando la cantidad suministrada de m_i.

4. Proceso de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la evaporación se obtiene mediante álabes (16) dispuestos en el medio (10) y por que estos álabes entran en contacto con el material, estableciéndose fuerzas de colisión, contacto y fricción suficientes para evaporar la humedad suministrada.

5. Proceso de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el material en la cámara de procesamiento tiene una temperatura por encima de la temperatura de evaporación a la presión real para hacer más eficaz la evaporación del agua.

6. Proceso de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el secado tiene lugar a una presión reducida.

7. Proceso de acuerdo con la reivindicación 1, se caracteriza por que la velocidad de evaporación aumenta por el calor suministrado a través de las paredes de la cámara de procesamiento o por vehículos calefactores en forma de gas caliente que se suministran directamente dentro de la cámara de procesamiento.

8. Proceso de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el suministro ocurre sobre toda la longitud del secador, es decir, con varias entradas para el suministro (18).

9. Proceso de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que se disponen medios para controlar el material en la cámara de procesamiento, de modo que si el material se mueve hacia la fase de adhesión, entonces esto se comunicará a un dispositivo de control que controla el suministro del nuevo material m_i.

10. Proceso de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado por que estos medios comprenden un sensor que indica el nivel de humedad del material, F(t).

11. Proceso de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado por que estos medios comprenden dispositivos que miden las fuerzas de colisión, contacto y fricción que deben provocarse.

12. Proceso de acuerdo con una de las reivindicaciones 1-11, caracterizado por que el proceso se usa en combinación con otros procesos de secado convencionales.

13. Proceso de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado por que el material que ha de tratarse primero se seca en un secador indirecto convencional hasta que el material tenga un contenido de humedad cerca del límite superior de la fase de adhesión, y después el material se seca con un proceso como el descrito en cualquiera de las reivindicaciones 1-11.

14. Proceso de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado por que una sub-corriente de material se seca con un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-11, y por que el material seco resultante se recircula con material no tratado hasta lograr una consistencia que puede tratarse en un secador indirecto convencional.