Recipiente de tratamiento para paja u otro material ligero y voluminoso.

Procedimiento para tratar químicamente material celulósico de poco peso pero voluminoso que comprende:

introducir el material en una entrada superior (14) de un recipiente de tratamiento prácticamente vertical(10);

mover el material a través de al menos un anillo anti-compresión (22) sobre una superficie interior (26) delrecipiente (10), a medida que el material se desplaza hacia abajo a través del recipiente (10);

agitar el material en el recipiente (10) cerca del anillo anti-compresión (22) y descargar el material tratadodesde un orificio inferior de descarga (20) del recipiente (10).

Recipiente de tratamiento para paja u otro material ligero y voluminoso ANTECEDENTES

La invención se refiere al procesamiento en una pasta de material de poco peso, celulósico y voluminoso, tal como paja u otro material celulósico no derivado de la madera. La invención se refiere en particular al procesamiento químico de dicho material.

La paja u otro material de poco peso, celulósico y voluminoso se convierten en pasta para su uso en materiales de papel o para la construcción y otros productos basados en pasta. Estos materiales se procesan mediante tratamientos de procesamiento químico y mecánico. El tratamiento químico de estos materiales incluye normalmente productos químicos cáusticos y tiempos de procesamiento cortos.

Los recipientes de tratamiento químico que tratan la paja y otros materiales de poco peso, celulósicos y voluminosos, están adaptados para las duras condiciones químicas y los cortos tiempos de retención relacionados con el procesamiento químico de estos materiales, por ejemplo la hidrólisis. Un recipiente de tratamiento químico clásico incluye una serie de tubos horizontales dispuestos adyacentes, que se denomina digestor Pandia. Los conductos conectan los tubos y proporcionan un recorrido de flujo para el material que fluye desde la salida de un tubo a la entrada del tubo siguiente. La disposición de los tubos requiere un conjunto mecánico relativamente complejo para soportar al digestor Pandia. El material que recibe el tratamiento fluye de un tubo al siguiente.

En los tubos, el material se mantiene a temperaturas de 200°C y presiones de 20 bares (unas 290 libras por pulgada cuadrada (psi) ) , con tiempos de retención de menos de 30 minutos. En el interior de cada tubo, unos tornillos sin fin mueven el material a lo largo de los mismos. Los tornillos tienden a atascarse con el material y requieren mantenimiento.

Los múltiples tubos hacen que el digestor Pandia sea un dispositivo mecánicamente complejo, que posee un gran número de componentes en movimiento, por ejemplo, tornillos.

La patente US 2003/0205343 describe un digestor continuo de pasta que comprende un sistema de tamices y otro equipo para permitir el flujo de líquidos hacia dentro y hacia fuera del digestor. Para limpiar los tamices de extracción, se utilizan cuchillas o deflectores.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

Existe desde hace mucho tiempo la necesidad de recipientes de tratamiento que tengan pocos componentes en movimiento, al menos en comparación con los múltiples transportadores de tornillo de un digestor Pandia. Existe también desde hace mucho tiempo la necesidad de un recipiente de tratamiento químico capaz de procesar grandes volúmenes de material, por ejemplo, 400 toneladas al día, con un tiempo de retención de cuatro minutos en el recipiente.

En consecuencia, el objeto subyacente a la presente invención es proporcionar un procedimiento y tratamiento para tratar químicamente material celulósico de poco peso y voluminoso, teniendo el recipiente una estructura relativamente simple y siendo capaz de procesar grandes volúmenes de paja y otro material celulósico de poco peso y voluminoso, obteniéndose a su vez un movimiento adecuado a través del recipiente de tratamiento.

A fin de alcanzar este objeto, se ha desarrollado un procedimiento para tratar químicamente material celulósico de poco peso y voluminoso que incluye las características de la reivindicación 1. Por otra parte, se ha desarrollado un recipiente de tratamiento para tratar químicamente material celulósico de poco peso y voluminoso, comprendiendo el recipiente las características de la reivindicación 10.

Las características optativas preferidas se indican en las reivindicaciones dependientes correspondientes. Por ejemplo, el material en el recipiente se mantiene preferentemente a una presión de al menos 20 bares y a una temperatura de al menos 200°C, y/o se trata con un líquido de cocción en el recipiente.

De modo preferente, el recipiente es por lo general un cilindro que tiene una cámara interior de tratamiento con una parte superior e inferior selladas para permitir presiones de al menos 20 bares y preferentemente 40 bares, y temperaturas de al menos 100°C y preferentemente 200°C. La cámara de tratamiento es prácticamente vertical, por ejemplo, dentro de los 10 grados de la vertical, y podría tener un diámetro de 1, 5 a 4 metros y una altura de 0, 5 a 20 metros, dependiendo del caudal de flujo volumétrico y el tiempo deseado de retención del material en la cámara.

El material podría introducirse en el recipiente a través de un orificio superior de entrada. Los líquidos de tratamiento (si es necesario estos líquidos son preferentemente productos químicos acídicos para apoyar la hidrólisis, aunque también son adecuados tratamientos con amoníaco) y el agua podrían añadirse para promover el tratamiento del material en la cámara y transportar el material a través de una salida de descarga inferior. En las alturas superiores podrían disponerse anillos anti-compresión de la cámara, así como agitadores próximos a los anillos anticompresión. La salida de descarga inferior de la cámara podría incluir dispositivos para facilitar la descarga del material, tales como transiciones de una dimensión de la pared lateral de la cámara para promover el flujo de material, dispositivos de rotación para mover el material hasta la salida de descarga, y deflectores para permitir la inyección de fluido en el fondo de la cámara que aumenta la relación entre el fluido y el material, a medida que se descarga el material desde la cámara, o combinaciones de los mismos.

RESUMEN DE LOS DIBUJOS

En los dibujos adjuntos se ilustra una realización preferida y el mejor sistema de la invención, describiéndose a continuación:

La FIGURA 1 es un diagrama esquemático de un recipiente de tratamiento para el tratamiento químico, por ejemplo, digestión, de material celulósico de poco peso y voluminoso para producir, por ejemplo, pasta.

La FIGURA 2 es un diagrama en sección transversal de un ejemplo de anillo anti-compresión para el recipiente ilustrado en la Figura 1.

La FIGURA 3 es una vista lateral de una sección de descarga ilustrada en la Figura 1.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

La FIGURA 1 ilustra esquemáticamente un recipiente 10 de tratamiento químico que ha sido desarrollado para tratar materiales celulósicos de poco peso y voluminosos, tales como paja (denominado colectivamente “material celulósico de poco peso”) . Por ejemplo, el material celulósico de poco peso tiene una densidad de 50 a 120 kg/m3 (kilogramos por metro cúbico) , que es menos denso que las virutas de madera habituales. En el ejemplo que se describe en la presente, el recipiente 10 es un reactor vertical que puede procesar 400 toneladas al día del material celulósico de poco peso y que tiene una capacidad volumétrica de 14 metros cúbicos. El recipiente 10 podría ser un recipiente cerrado que tiene un cuerpo cilíndrico con una sección transversal y circular de diámetro constante y el cuerpo posee extremos superior e inferior sellados.

En una realización, el recipiente cilíndrico 10 tiene un diámetro de 1, 5 metros y una altura de 8 metros. En otras realizaciones, el recipiente podría tener un diámetro en el rango de 1 a 10 metros, o un rango más estrecho de 3 a 4 metros. La altura del recipiente podría estar en el rango de 0, 5 a 40 metros. Podrían seleccionarse el diámetro y la altura del recipiente dependiendo del caudal volumétrico deseado del material que fluirá a través del recipiente, y el tiempo de retención del material en el recipiente.

La forma del recipiente podría ser distinta del ejemplo de realización de recipiente cilíndrico descrito en la presente. El recipiente podría tener una forma en sección transversal no circular, y dimensiones distintas que no son constantes, tales como un cuerpo cónico, un cuerpo rectangular o elíptico, y un cuerpo que tenga una forma más compleja que una forma cilíndrica, rectangular o elíptica simples (en sección transversal) . Una característica preferida del recipiente es que sea un único recipiente, en contraste con los múltiples tubos de los recipientes de tratamiento de la técnica anterior.

El recipiente podría ser capaz de operar a al menos una presión de 20 bares y 200°C de temperatura, y preferentemente a una presión de 40 bares (aproximadamente 580 psi) y 300°C de temperatura. Estas... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para tratar químicamente material celulósico de poco peso pero voluminoso que comprende:

introducir el material en una entrada superior (14) de un recipiente de tratamiento prácticamente vertical (10) ; mover el material a través de al menos un anillo anti-compresión (22) sobre una superficie interior (26) del recipiente (10) , a medida que el material se desplaza hacia abajo a través del recipiente (10) ; agitar el material en el recipiente (10) cerca del anillo anti-compresión (22) y descargar el material tratado desde un orificio inferior de descarga (20) del recipiente (10) .

2. Procedimiento según la reivindicación 1, que comprende también mantener el material en el recipiente (10) a una presión de al menos 20 bares y a una temperatura de al menos 100°C, preferentemente a una presión de al menos 20 bares y a una temperatura de al menos 20 bares y a una temperatura de al menos 140°C, y más preferentemente a una presión de al menos 20 bares y a una temperatura de al menos 200°C.

3. Procedimiento según las reivindicaciones 1 o 2, que comprende también tratar el material con un líquido de cocción en el recipiente (10) .

4. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 A 3, que comprende también permitir que tenga lugar auto-hidrólisis en el material dentro del recipiente (10) .

5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el material celulósico de poco peso y voluminoso incluye al menos uno de los siguientes: paja, bagazo, rastrojo de maíz, y vegetales bio-energéticos.

6. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el recipiente (10) es un recipiente de una única cámara para digerir químicamente el material y convertirlo en pasta.

7. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la agitación proviene del anillo anti-compresión (22) .

8. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende también mantener el material en el recipiente (10) durante un período no superior a 30 minutos.

9. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el tratamiento incluye hidrólisis del material.

10. Recipiente de tratamiento (10) para tratar químicamente material celulósico de poco peso y voluminoso, que comprende:

Un recipiente generalmente vertical (10) que tiene una tapa y un fondo sellados y una pared lateral que se extiende desde la tapa al fondo, caracterizado porque el recipiente (10) se acciona a una presión de al menos 20 bares y a una temperatura de al menos 100°C; Un orificio (14) de entrada del material en una sección superior del recipiente (10) , caracterizado porque el orificio de entrada (14) recibe el material celulósico; Una entrada de agua o de líquido en el recipiente (10) o en un sistema de alimentación de material acoplado al orificio (14) de entrada del material; Al menos un anillo anti-compresión (22) sobre una superficie interior (26) de la pared lateral; Un agitador (32) cerca del anillo anti-compresión (22) para agitar el material dentro del recipiente (10) , y Un orificio de descarga (20) en una parte inferior del recipiente (10) .

11. Recipiente de tratamiento (10) según la reivindicación 10, caracterizado porque el recipiente (10) es cilíndrico, y tiene una altura de 0, 5 a 20 metros y un diámetro de 3 a 4 metros.

12. Recipiente de tratamiento (10) según las reivindicaciones 10 u 11, caracterizado porque el agitador (32) aplica un movimiento de agitación a una pared inclinada (30) del anillo anti-compresión (22) .

13. Recipiente de tratamiento (10) según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12 caracterizado porque el recipiente (10) es un recipiente de una sola cámara para digerir químicamente el material y convertirlo en pasta.

14. Recipiente de tratamiento (10) según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, caracterizado porque el anillo anti-compresión (22) se encuentra en la parte superior del recipiente (10) .