Un sistema (10) para tratar una aportación de una suspensión espesa para separar líquidos de sólidos que incluye,

en combinación: (a) un aparato (32) de filtrado a presión que comprende al menos una placa superior (36) con una cavidad interna, al menos una placa inferior (38) con una cavidad interna, y un medio (42) de filtración, estando adaptadas las referidas placas superior e inferior para cerrarse y sellarse entre sí emparejándose las referidas cavidades internas para formar una cámara (40) de filtración susceptibles de cierre y presurización con dicho medio de filtración entre las referidas placas selladas, un medio para controlar la temperatura y la presión dentro de la referida cámara formada de filtración presurizable, un medio (46) para abrir y cerrar la referida cámara de filtración moviendo las referidas placas entre sí, un medio (48) para mover el referido medio de filtración en la cámara de filtración formada cuando las referidas placas se abren, un medio (56) para introducir una aportación de una suspensión espesa, fluidos y gases a la referida cámara de filtración presurizada cuando las referidas placas están cerradas, un medio (44) para extraer fluidos y gases de la referida cámara a través del referido medio de filtración y retener los sólidos como una torta de filtro sobre el referido medio de filtración dentro de las referidas cavidades internas de la referida cámara de filtración; (b) una fuente (12) de una suspensión espesa que debe ser filtrada, un medio que conecte la referida fuente de una suspensión espesa con el referido medio para la introducción de fluidos en la referida cámara de filtración y la introducción de una aportación de la referida suspensión espesa para llenar la referida cámara de filtración; (c) una pluralidad de medios (18, 20, 22, 24, 26, 29) para llevar a cabo procedimientos de tratamiento previo en la referida suspensión espesa antes de la introducción de la referida aportación de la suspensión espesa a la referida cámara de filtración; (d) un medio (14) para analizar características de la referida suspensión espesa que incluyen, al menos, la temperatura, las características químicas y la viscosidad; (e) un medio para detectar la temperatura (62) y la presión (64) dentro de la referida cámara de filtración cuando las referidas placas están cerradas y cuando se ha introducido la referida aportación de una suspensión espesa; (f) un medio controlador (16) para recibir información que representa las características analizadas referidas, incluyendo el referido controlador: i) un medio para controlar el referido medio para llevar a cabo procedimientos de tratamiento previo en la referida suspensión espesa, ii)un medio para controlar la apertura y el cierre de las referidas placas, iii) un medio para mover el referido medio de filtración, y iv) un medio para controlar el referido medio para la introducción de fluidos y gases y para la extracción de fluidos de la referida aportación de una suspensión espesa en forma de filtrado y la formación de una torta de filtro dentro de la referida cámara de filtración; (g) comprendiendo la referida pluralidad de medios para llevar a cabo procedimientos de tratamiento previo en la referida suspensión espesa antes de la introducción de la referida aportación de la suspensión espesa en la referida cámara de filtración: i) una fuente (18) de calor para controlar la referida temperatura de la suspensión espesa, ii)una fuente y medios (20) para ajustar las características químicas de la referida suspensión espesa, incluyendo un medio para ajustar el pH de la referida suspensión espesa, iii) una fuente y un medio (22) para introducir materiales coagulantes en la referida suspensión espesa, iv) al menos una fuente y un medio (24, 26) para introducir materiales poliméricos en la referida suspensión espesa, y v) al menos un medio (30) de mezclado para la mezcla de la referida suspensión espesa y de las referidas fuentes después de llevar a cabo los referidos procedimientos de tratamiento previo para producir una suspensión espesa tratada y acondicionada para su introducción en la referida cámara de filtración; y (h) siendo controlados cado una de la referida pluralidad de fuentes y de medios y el referido medio de mezclado por el referido controlador (16)

La presente invención versa acerca de sistemas de filtración, más en particular acerca de la combinación de un aparato de filtrado y equipo periférico para analizar las características de una suspensión espesa, el tratamiento previo de la suspensión espesa con anterioridad a su introducción en la cámara de filtración; el tratamiento de la suspensión espesa durante su estancia dentro de la cámara de filtración, y la extracción de los líquidos y los sólidos separados de la suspensión espesa durante la operación del aparato de filtración.

Las suspensiones espesas de sólidos y líquidos producidas en muchos procesos de fabricación requieren la separación de los líquidos y los sólidos para producir un producto o productos deseados; el producto puede ser o bien la parte líquida o la sólida, o ambas, de la suspensión espesa. La eficiencia en la consecución de la separación y la calidad del líquido o del sólido separado con la menor cantidad de maquinaria es el objeto de muchos sistemas de separación. La eficiencia en el sistema de separación depende del tiempo que lleva lograr la separación, así como de la cantidad de servicios y de espacios necesarios para el sistema y de la necesidad de múltiples instrumentos para lograr la separación y la calidad del producto separado. La presente invención está dirigía a un sistema para la separación eficiente de los líquidos de los sólidos en una corriente de una suspensión espesa con un mínimo de maquinaria y con el uso de una cantidad limitada de espacio y de servicios a la vez que se produce el producto final deseado de un producto líquido y/o sólido.

La presente invención versa acerca de un sistema y un procedimiento de filtración de una suspensión espesa, mientras que el documento WO-A-98/05402, por ejemplo, versa acerca de un aparato para la purificación de líquidos, en particular de agua. Según esta técnica anterior, se saca un lecho filtrante de material granular del filtro para su regeneración. La presente invención implica el tratamiento previo de una suspensión espesa, introduciendo la suspensión espesa en un aparato de filtración en el que la suspensión espesa se separa en líquidos y sólidos, fluyendo el líquido a través de la cámara de filtro y quedan retenidos los sólidos en un medio de filtro como una torta de filtro.

Los sistemas separadores de la técnica anterior han usado mecanismos centrífugos para separar líquidos y sólidos, seguidos por secadores giratorios, de destellos, de lecho fluidificado o de correa para producir un producto. Otros han usado filtros de membrana diafragmática que sacan líquidos por presión de los sólidos, seguidos por procedimientos de secado para la desecación de los sólidos. Otros filtros diseñados por el presente inventor usan un filtro de presión que incluye una cámara de filtro que distribuye una suspensión espesa dentro de la cámara y sigue el llenado con aportaciones de líquidos o fluidos a la cámara para forzar la separación de los líquidos de la cámara para dejar una torta de filtro de una forma determinada con materiales sólidos.

La presente invención es un sistema que usa el aparato de filtro dado a conocer previamente por el presente inventor junto con elementos periféricos para acondicionar la suspensión espesa con anterioridad a su introducción en el aparato de filtro y el control de la introducción de fluidos y líquidos en el aparato de filtro para producir un producto de la calidad deseada. El sistema incluye un controlador para controlar la operación del equipo periférico, para la introducción de la suspensión espesa tratada o acondicionada en el aparato de filtro, y el control de maquinaria periférica adicional para el tratamiento de la suspensión espesa dentro de la cámara para la producción tanto de líquidos como de sólidos deseados a partir del aparato de filtro en una forma deseada para los procedimientos implicados.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La FIG 1 es una ilustración de un diagrama de bloques de una porción del aparato que muestra elementos del sistema para el tratamiento previo de una corriente de una suspensión espesa, y la interconexión de esos elementos y la relación de esos elementos con los elementos de la FIG 2.

La FIG. 2 es una ilustración de un diagrama de bloques de porciones adicionales del aparato que muestra los elementos del sistema para la operación del aparato de filtro durante un procedimiento de filtrado y la relación de esos elementos con los elementos de la FIG 1.

La FIG 3 ilustra el aparato de medición de la temperatura y de la presión asociado con una cámara de filtro.

La FIG 4 ilustra la disposición de la presente invención para su uso con una cámara de filtro que incluye un diafragma para exprimir fluidos de una suspensión espesa.

La FIG 5 es un sistema alternativo de introducción para un filtro que usa un diafragma.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LOS DIBUJOS

Las FIGURAS 1 y 2 adjuntas ilustran en conjunto un sistema 10 en forma de diagrama de bloque; el sistema de la presente invención incluye un aparato de filtro y el aparato periférico usados para llevar a cabo el procedimiento del sistema. Todas las partes, o las seleccionadas, del aparato periférico pueden usarse según la presente invención. La FIG. 1 ilustra en 12 una suspensión espesa de entrada seguida por el equipo analítico 14 para medir características seleccionadas de la corriente de una suspensión espesa. En una aplicación típica de filtración de una corriente de una suspensión espesa, un análisis inicial previo o un procedimiento de evaluación técnica pueden haber determinado las características seleccionadas; sin embargo, en algunas aplicaciones pueden ocurrir variaciones en esas características. En una aplicación tal, puede usarse el equipo analítico para proporcionar datos analíticos continuos. El resultado del análisis de las características, o análisis previo, de la corriente de una suspensión espesa se pasa a un controlador 16, en el que ha de controlarse un control central de varios instrumentos periféricos. Acto seguido, puede hacerse pasar a la corriente de una suspensión espesa a una fuente 18 de calor, en la que la temperatura de la suspensión espesa se mantiene y/o se controla de acuerdo a una especificación preprogramada para el sistema. La fuente 18 de calor puede no ser necesaria en todas las aplicaciones. Acto seguido, la suspensión espesa pasa a un aparato 20 de medición y ajuste del pH, en el que se mide y se ajusta esa característica de la suspensión espesa de una manera conocida, en caso necesario, bajo el control del controlador 16. Para los fines que serán expuestos más adelante, la corriente de la suspensión espesa es combinada, a continuación, con coagulantes procedentes de una fuente 22 de coagulantes, polímeros de una fuente A 24 de polímeros y/o de la fuente B 26 de polímeros o de fuentes adicionales de aditivos 29 según se requiera. Una versión simplificada puede requerir solamente la introducción de un único aditivo (como un coagulante, un floculante o un polímero) corriente arriba del filtro. A continuación, la corriente de la suspensión espesa con aditivos mezclados puede hacerse pasar a una etapa 28 acondicionadora de la suspensión espesa que incluye un mezclador 30 para la preparación de la suspensión espesa para su suministro a un aparato 32 de filtro, tal como se muestra en la Fig. 2.

El aparato de filtro y su maquinaria periférica del sistema 10 se ilustran de manera adicional en el diagrama de bloques de la Fig. 2. El aparato 32 de filtro incluye una vía 34 de acceso de entrada de una suspensión espesa, una placa superior 36 que tiene una cavidad interna, una placa inferior 38 que tiene una cavidad interna que, juntas, forman una cámara 40 mediante el emparejamiento de las placas y de sus cavidades internas, y un medio 42 de filtro entre las placas superior e inferior. El medio de filtro es una correa porosa de filtro que es estacionaria y que está apoyada en una superficie adecuada 43 cuando se cierran las placas y que discurre por la cámara cuando las placas se separan. El medio de filtro recoge los sólidos de la suspensión espesa 33 de entrada preparada cuando se opera el filtro con las placas cerradas, y saca de la cámara la torta de filtro recogida cuando las placas se separan. Los fluidos y los gases de lavado que pasan por la suspensión espesa y los líquidos separados de la suspensión espesa como filtrado pasan a través de la superficie 43 y salen por la vía 44 de acceso de salida del filtrado situada en la placa inferior 38, para llevar...

1. Un sistema (10) para tratar una aportación de una suspensión espesa para separar líquidos de sólidos que incluye, en combinación:

(a) un aparato (32) de filtrado a presión que comprende al menos una placa superior (36) con una cavidad interna, al menos una placa inferior (38) con una cavidad interna, y un medio (42) de filtración, estando adaptadas las referidas placas superior e inferior para cerrarse y sellarse entre sí emparejándose las referidas cavidades internas para formar una cámara (40) de filtración susceptibles de cierre y presurización con dicho medio de filtración entre las referidas placas selladas, un medio para controlar la temperatura y la presión dentro de la referida cámara formada de filtración presurizable, un medio (46) para abrir y cerrar la referida cámara de filtración moviendo las referidas placas entre sí, un medio (48) para mover el referido medio de filtración en la cámara de filtración formada cuando las referidas placas se abren, un medio (56) para introducir una aportación de una suspensión espesa, fluidos y gases a la referida cámara de filtración presurizada cuando las referidas placas están cerradas, un medio (44) para extraer fluidos y gases de la referida cámara a través del referido medio de filtración y retener los sólidos como una torta de filtro sobre el referido medio de filtración dentro de las referidas cavidades internas de la referida cámara de filtración;

(b) una fuente (12) de una suspensión espesa que debe ser filtrada, un medio que conecte la referida fuente de una suspensión espesa con el referido medio para la introducción de fluidos en la referida cámara de filtración y la introducción de una aportación de la referida suspensión espesa para llenar la referida cámara de filtración;

(c) una pluralidad de medios (18, 20, 22, 24, 26, 29) para llevar a cabo procedimientos de tratamiento previo en la referida suspensión espesa antes de la introducción de la referida aportación de la suspensión espesa a la referida cámara de filtración;

(d) un medio (14) para analizar características de la referida suspensión espesa que incluyen, al menos, la temperatura, las características químicas y la viscosidad;

(e) un medio para detectar la temperatura (62) y la presión (64) dentro de la referida cámara de filtración cuando las referidas placas están cerradas y cuando se ha introducido la referida aportación de una suspensión espesa;

(f) un medio controlador (16) para recibir información que representa las características analizadas referidas, incluyendo el referido controlador: i) un medio para controlar el referido medio para llevar a cabo

procedimientos de tratamiento previo en la referida suspensión espesa, ii)un medio para controlar la apertura y el cierre de las referidas placas, iii) un medio para mover el referido medio de filtración, y iv) un medio para controlar el referido medio para la introducción de

fluidos y gases y para la extracción de fluidos de la referida aportación de una suspensión espesa en forma de filtrado y la formación de una torta de filtro dentro de la referida cámara de filtración;

(g) comprendiendo la referida pluralidad de medios para llevar a cabo procedimientos de tratamiento previo en la referida suspensión espesa antes de la introducción de la referida aportación de la suspensión espesa en la referida cámara de filtración:

i) una fuente (18) de calor para controlar la referida temperatura de la suspensión espesa,

ii)una fuente y medios (20) para ajustar las características químicas de la referida suspensión espesa, incluyendo un medio para ajustar el pH de la referida suspensión espesa,

iii) una fuente y un medio (22) para introducir materiales coagulantes en la referida suspensión espesa, iv) al menos una fuente y un medio (24, 26) para introducir materiales poliméricos en la referida suspensión espesa, y

v) al menos un medio (30) de mezclado para la mezcla de la referida suspensión espesa y de las referidas fuentes después de llevar a cabo los referidos procedimientos de tratamiento previo para producir una suspensión espesa tratada y acondicionada para su introducción en la referida cámara de filtración; y

(h) siendo controlados cado una de la referida pluralidad de fuentes y de medios y el referido medio de mezclado por el referido controlador (16).

2. Un sistema según la reivindicación 1 en el que el referido medio (50, 52, 54) para la introducción de fluidos y gases y para la extracción de fluidos en la referida cámara de filtración incluye una fuente de gas y de fluido conectada al referido aparato de filtrado a presión para introducir fluidos de lavado, un gas para aclarar líquidos o para formar una

torta, vapor o gas secante o acondicionador para la referida cámara cuando las referidas placas están cerradas.

3. Un sistema según la reivindicación 2 en el que cada una de las referidas fuentes para la introducción de fluidos y gases está bajo el control del referido controlador (16) y cada una de las referidas fuentes incluye medios para producir información de retorno al referido controlador.

4. Un sistema según la reivindicación 1 que incluye un medio (62, 64) dentro de la referida cámara de filtración para detectar las características de la referida torta de filtro formada dentro de la referida cámara de filtración.

5. Un sistema según la reivindicación 2 en el que las fluentes (50) de fluidos y gases para aclarar líquidos o para formar una torta incluyen fluidos presurizados controlados para aclarar inicialmente líquido libre de la referida suspensión espesa al interior de la referida cámara de filtración para formar la referida torta de filtro de sólidos provenientes de la referida suspensión espesa y forzar a los referidos líquidos libres a salir de la referida cámara de filtración.

6. Un sistema según la reivindicación 2 en el que la referida fuente de vapor incluye un generador (52) de vapor para producir vapor seco supercalentado a una presión y una temperatura controladas por encima de la fase gas/líquido del referido vapor para introducir vapor seco en la referida cámara de filtración para extraer líquidos de la referida suspensión espesa y para formar la referida torta de filtro en la referida cámara de filtración.

7. Un sistema según la reivindicación 2 en el que la referida fuente (54) de gas desecante o acondicionante incluye gas a una temperatura y una presión para el secado adicional de la referida torta de filtro y/o para controlar la temperatura de la referida torta de filtro.

8. Un sistema según la reivindicación 2 que incluye un medio (56) bajo el control del referido controlador (16) para airear la referida cámara de filtración para reducir la presión dentro de la referida cámara de filtración después de que se hayan introducido los referidos fluidos de lavado, el gas para aclarar líquidos o para formar una torta, o el gas secante o acondicionador en la referida cámara de filtración.

9. Un sistema según la reivindicación 1 en el que el referido medio (46) de desplazamiento de las placas de filtrado para abrir y cerrar las referidas placas causa la liberación de la presión dentro de la referida cámara cuando las referidas placas se separan y para lograr la estanqueidad de las referidas placas cuando las referidas placas

se cierran para formar la referida cámara de filtración sellable y presurizable para permitir que se mantenga una presión elevada dentro de la referida cámara de filtración.

10.Un sistema según la reivindicación 1 que incluye un medio para reciclar el calor procedente de las referidas fuentes para la introducción de fluidos y gases, incluyendo fuentes externas a la referida fuente de calor dentro del referido sistema.

11.Un sistema según la reivindicación 1 que incluye un medio para reciclar los fluidos extraídos del filtrado de una suspensión espesa a partir de la referida suspensión espesa desde la referida cámara de filtración a la referida fuente de la suspensión espesa.

12.Un sistema según la reivindicación 1 que incluye un medio (27a, 27b, 27c, 27d) de mezcla asociado con cada uno de los referidos medios y fuentes para llevar a cabo procedimientos para mezclar las referidas fuentes con la referida corriente de una suspensión espesa.

13.Un sistema según la reivindicación 1 en el que la referida fuente de materiales coagulantes incluye un material para aglomerar selectivamente los sólidos suspendidos dentro de la referida suspensión espesa para contribuir a la formación de intersticios en la referida torta de filtro formada en la referida cámara de filtración.

14.Un sistema según la reivindicación 1 en el que la referida fuente de materiales poliméricos incluye materiales para aglomerar selectivamente los sólidos suspendidos dentro de la referida suspensión espesa para contribuir a la extracción selectiva de fluidos de la referida suspensión espesa como filtrado y a la formación de una torta de filtro de sólidos retenidos de la suspensión espesa.

15.Un procedimiento para operar un sistema según la reivindicación 1 para la separación de los líquidos de los sólidos en una corriente de una suspensión espesa que comprende:

(a) analizar las características de la referida suspensión espesa,

(b) controlar la temperatura, las características químicas y la viscosidad de la referida suspensión espesa,

(c) pretratar la referida suspensión espesa añadiendo materiales a la referida suspensión espesa y mezclándolos para coagular, flocular o precipitar materiales sólidos en la referida suspensión espesa y producir una suspensión espesa tratada,

(d) introducir una aportación de la referida suspensión espesa tratada en una cámara de filtración cerrada, sellada y presurizable en el referido aparato de filtrado a presión, incluyendo la referida cámara de filtración medios para detectar la temperatura y la presión dentro de la referida cámara de filtración, un medio de filtro y

un medio poroso de soporte adaptado para dejar pasar líquidos de la referida suspensión espesa mientras que retiene sólidos de la referida suspensión espesa en el referido medio de filtro,

(e) introducir fluidos y gases de tratamiento de suspensiones espesas en la referida cámara de filtración para presurizar la referida cámara de filtración, incluyendo los referidos fluidos y gases de tratamiento fluidos de lavado, gases para aclarar líquidos o para formar una torta, vapor o gas secante o acondicionador para iniciar la separación de líquidos de la referida suspensión espesa y formar una torta de filtro de sólidos sobre el referido medio de filtro,

(f) controlar la referida presión dentro de la referida cámara de filtración para facilitar el paso de los referidos fluidos y gases introducidos a través de la referida torta de filtro,

(g) controlar la presión dentro de la referida cámara de filtración como preparación para una aireación o abertura reiteradas de la referida cámara de filtración,

(h) abrir la referida cámara de filtración para permitir que el referido medio de filtro porte la referida torta de filtro desde la referida cámara de filtración, y

(i) cerrar la referida cámara de filtración y repetir (a) a (h) para tratar de manera reiterada aportaciones adicionales de la referida corriente de la suspensión espesa.

16.Un procedimiento según la reivindicación 15 en el que cada una de las operaciones (a) a (h) se lleva a cabo bajo el control de un controlador que tiene programados procedimientos operativos e información de retorno procedente de cada una de las referidas operaciones, estando adaptado el referido controlador para controlar el referido tratamiento previo de la suspensión espesa y la referida introducción de fluidos y gases de tratamiento de suspensiones espesas para tratar la referida suspensión espesa dentro de la referida cámara de filtración presurizada.

17.Un procedimiento según la reivindicación 15 en el que el referido calentamiento de la referida corriente de una suspensión espesa se logra con claro de reciclado procedente del referido sistema para la recompresión de gases o fluidos usados en el referido procedimiento, y/o a partir de fuentes externas asociadas con el aparato y el sistema de filtrado referidos.

18.Un procedimiento según la reivindicación 15 en el que el referido vapor introducido es controlado en presión y en temperatura para mantener el referido vapor en estado gaseoso dentro de la referida cámara de filtración para la extracción de líquidos de la referida torta formada, y para reducir después la presión o la temperatura del referido vapor para bajar la temperatura dentro de la referida cámara de filtración antes de que se abra la referida cámara de filtración.

19.Un procedimiento según la reivindicación 15 en el que está controlada la temperatura de la referida cámara de filtración del aparato y el sistema de filtrado referidos con anterioridad a la introducción de la referida suspensión espesa para permitir el tratamiento de la referida suspensión espesa para la separación de líquidos sin provocar daños a la referida torta formada, e incrementar a continuación la referida presión para extraer más líquidos de la referida torta formada, reduciendo acto seguido la referida

10 presión para provocar la formación de fisuras dentro de la referida torta formada para permitir la extracción de líquidos adicionales de la referida torta formada bajo la presión de un gas. 20.Un procedimiento según la reivindicación 15 en el que se añade un diafragma dentro de la referida cámara de filtración cerrada para contener la referida suspensión espesa introducida entre el referido medio de filtro y el referido medio de soporte, y un medio para comprimir el referido diafragma contra el referido medio de filtro para formar la referida torta.