Procedimiento de deshidratación mecánica térmicamente asistida.

Procedimiento de deshidratación mecánica térmicamente asistida en el que un producto que ha de deshidratarse seintroduce en un dispositivo de filtración y/o de compresión,

en el que se realiza un aporte de calor, y que comprende unaprimera etapa a una primera presión inferior a 7 bares durante la cual el producto que ha de deshidratarse se calienta auna temperatura inferior a la temperatura de evaporación del líquido que ha de eliminarse y el líquido que ha deeliminarse se recupera poco a poco,

caracterizado porque esta primera etapa tiene una duración comprendida entre 5 minutos y varias horas, y porque aesta primera etapa a una primera presión sigue una segunda etapa a una segunda presión, siendo superior estasegunda presión a la primera presión e inferior a 30 bares.

Procedimiento de deshidratación mecánica térmicamente asistida La presente invención se refiere a un procedimiento de deshidratación mecánica térmicamente asistida con el objetivo de realizar la separación sólido/líquido de un producto que contiene por una parte una fase líquida y por otra parte una 5 fase sólida.

La separación de una fase continua (líquida) y una fase dispersa (sólida) inicialmente mezcladas se puede hacer de varias maneras: decantación, centrifugación, filtración, compresión, separación magnética, .... Una de las técnicas de deshidratación mecánica aplicadas convencionalmente en la industria es el acoplamiento en serie de una filtración a presión constante y de una compresión mecánica.

La filtración se aplica a suspensiones, concentradas o diluidas, de partículas gruesas que presentan eventualmente una distribución granulométrica escalonada similar a las suspensiones coloidales. La separación se realiza con ayuda de un medio filtrante permeable esencialmente en la fase líquida de la mezcla a separar. El líquido separado se denomina filtrado, efluente, o incluso permeado.

En el caso de una filtración sobre soporte, una suspensión a filtrar se alimenta a caudal constante o, con mayor

frecuencia, a presión de alimentación constante en una cámara cerrada por un soporte poroso (medio filtrante) . Bajo el efecto de la presión aplicada, la suspensión migra hacia el medio filtrante, sobre el que se depositan las partículas sólidas y forman una torta de filtración, mientras que el filtrado se recupera bajo el soporte poroso. Al igual que en otros procesos de separación, la separación de fases nunca es completa: la torta presenta una humedad residual y el filtrado a menudo contiene algunos sólidos. Cuando las tortas de filtración que se forman son compresibles, la separación puede ser procesada por compresión. El aumento de la presión reduce el volumen de la torta al expulsar el exceso de líquido contenido en los poros, lo que conduce a una disminución de la humedad residual de la torta. Para sólidos húmedos divididos, sólo se lleva a cabo la fase de compresión.

Para las suspensiones, la separación sólido/líquido comienza normalmente con una etapa de espesamiento del producto seguida de una etapa de deshidratación mecánica durante lal cual el líquido contenido en el producto se 25 separa en forma líquida sin aporte de calor. Durante esta operación, la cantidad de líquido, generalmente agua, se puede reducir de 95 a 70% en peso. Estas cifras varían según los productos deshidratados y se proporcionan aquí únicamente a título meramente informativo. El rendimiento de la separación mecánica es sin embargo bastante mediocre para las suspensiones coloidales o los productos pastosos, tales como lodos de aguas residuales. La principal ventaja de estas operaciones es su bajo consumo energético. Para un espesamiento por gravedad, un consumo comprendido entre 0, 001 y 0, 01 kWh es necesario por metro cúbico de agua eliminado. En una operación de deshidratación mecánica, el consumo de energía es del orden de 1 a 10 kW por metro cúbico de agua eliminada.

Cuando es necesaria una reducción mayor del contenido de agua, puede utilizarse el secado térmico, que consiste en evaporar o vaporizar el agua contenida en el producto húmedo. El costo energético de esta operación es aquí del orden de 1.000 kWh por metro cúbico de agua extraída. El coste de esta operación es a menudo prohibitivo, especialmente cuando la operación se realiza en subproductos o residuos. Además, el contenido de humedad final de los productos secos es generalmente menor que 5%, aunque un contenido tan bajo el agua no sea siempre indispensable para la recuperación de los residuos.

Se sabe realizar un aporte de calor en una deshidratación mecánica. Se habla entonces de deshidratación mecánica térmicamente asistida. El par presión/calor puede considerarse diferentes maneras: por una parte según el modo de aporte de este calor (conducción, convección...) y por otra parte según el momento en que se aporta (antes etapa de filtración, durante la compresión a lo largo de la deshidratación) .

Muy a menudo, las presiones utilizadas son relativamente elevadas y los aportes de calor son tales que permiten una vaporización de la fase líquida.

En el documento US 4380496 se da a conocer un procedimiento de deshidratación mecánica térmicamente asistida que 45 comprende las características del preámbulo de la reivindicación 1.

Estos diversos procedimientos presentan todos el inconveniente de tener un rendimiento energético relativamente mediocre. Además, a veces se nota una adherencia del material en las paredes calientes de la prensa.

La presente invención tiene entonces por objeto proporcionar un procedimiento de deshidratación mecánica térmicamente asistida con un balance de energía optimizado. Preferiblemente, este procedimiento permitirá evitar los 50 problemas de adherencia encontrados en determinados procedimientos de la técnica anterior.

A este efecto, la presente invención propone un procedimiento de deshidratación mecánica térmicamente asistida en el que un producto que va a deshidratarse se introduce en un dispositivo de filtración y/o de compresión y en el que se realiza un aporte de calor.

Según la presente invención, este procedimiento comprende una primera etapa a una primera presión inferior a 7 bares durante la cual el producto que ha de deshidratarse se calienta a una temperatura inferior a la temperatura de evaporación del líquido que ha de eliminarse y el líquido que ha de eliminarse se recupera poco a poco, teniendo esta primera etapa una duración comprendida entre 5 minutos y varias horas.

Se propone aquí realizar un primer tratamiento (compresión y/o filtración) a presión poco elevada y a baja temperatura durante un largo tiempo. Este enfoque original permite una buena separación de la fase líquida fuera del producto a deshidratar reduciendo al mínimo el consumo de energía para realizar la deshidratación correspondiente. El líquido que se elimina que se elimina poco a poco, no se calienta innecesariamente, lo que permite limitar el consumo de energía durante la realización del proceso.

Según una realización preferida del procedimiento según la presente invención, la primera presión está comprendida entre 1, 5 y 4 bares, preferentemente alrededor de 3 bares para la mayoría de los productos para los que se ha probado el procedimiento.

Una realización de la presente invención prevé que el dispositivo de filtración y/o compresión comprende una cámara que presenta una pared una de cuyas partes al menos se calienta, y el producto que se ha de deshidratar se calienta 15 por conducción a partir de la parte calentada de pared. La parte de la pared de la cámara que se calienta puede ser fija o móvil. Si la presión es producida por un pistón, bandejas u otros elementos, se puede prever los medios que permiten ejercer una presión sobre el producto que ha de deshidratarse se calientan. La calefacción se puede realizar por cualquier medio: resistencia eléctrica, fluido refrigerante, radiación, etc..

Para aumentar la cantidad de líquido separado del producto que ha de deshidratarse, el procedimiento según la invención prevé que la primera etapa a baja presión viene seguida por una segunda etapa a una segunda presión, siendo esta segunda presión superior a la primera presión e inferior a 30 bares. Se realiza así una separación complementaria que permite aumentar el rendimiento del proceso. Con algunos productos, como por ejemplo la bentonita, este aumento de rendimiento es sensible, pero se ha observado con algunos otros productos que la segunda etapa a presión más elevada no permitía extraer más que relativamente poco líquido. En esta segunda etapa, la temperatura permanece preferentemente por debajo de la temperatura de vaporización del líquido a extraer. Una variante preferida prevé que en la segunda etapa la parte calentada de la pared se mantiene a una temperatura sustancialmente constante, correspondiendo esta temperatura a la temperatura de dicha parte calentada de la pared en el dispositivo de filtración y/o de compresión al final de la primera etapa.

En un procedimiento según la invención en el que el dispositivo que se ha de deshidratar está colocado en una cámara cuya parte de la pared se calienta, a continuación, en la segunda etapa de dicho procedimiento, la porción calentada de la pared permanece preferentemente a temperatura sensiblemente constante, correspondiendo esta temperatura a la temperatura de dicha parte calentada de la pared del dispositivo de filtración y/o de compresión al final de la primera... [Seguir leyendo]

La presente invención no se limita a las realizaciones descritas anteriormente a modo de ejemplos no limitativos y a las variantes mencionadas. Se refiere asimismo a otras variantes y aplicaciones al alcance de los expertos en la materia en el marco de las reivindicaciones siguientes.

1. Procedimiento de deshidratación mecánica térmicamente asistida en el que un producto que ha de deshidratarse se introduce en un dispositivo de filtración y/o de compresión, en el que se realiza un aporte de calor, y que comprende una primera etapa a una primera presión inferior a 7 bares durante la cual el producto que ha de deshidratarse se calienta a una temperatura inferior a la temperatura de evaporación del líquido que ha de eliminarse y el líquido que ha de eliminarse se recupera poco a poco,

caracterizado porque esta primera etapa tiene una duración comprendida entre 5 minutos y varias horas, y porque a esta primera etapa a una primera presión sigue una segunda etapa a una segunda presión, siendo superior esta segunda presión a la primera presión e inferior a 30 bares.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la primera presión está comprendida entre 1, 5 bares y 4 bares.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque el dispositivo de filtración y/o compresión comprende una cámara (2, 4) que tiene una pared cuya parte al menos está calentada, y porque el producto a deshidratar se calienta por conducción desde la parte calentada de la pared.

4. Procedimiento según las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la segunda etapa se realiza a temperatura inferior a la temperatura de evaporación del líquido a extraer.

5. Procedimiento según las reivindicaciones 3 y 4, caracterizado porque en la segunda etapa la parte calentada de la pared permanece a una temperatura sensiblemente constante, correspondiendo esta temperatura de dicha parte calentada de la pared en el dispositivo de filtración y/o compresión al fin de la primera etapa de compresión.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 3 o 5, caracterizado porque el líquido a eliminar contiene en su mayor parte agua, y porque la parte calentada de la pared se lleva a una temperatura comprendida entre 40ºC y 90ºC en la primera etapa.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque antes de la primera etapa comprende una etapa de deshidratación a temperatura ambiente, sin aporte de calor, a una presión correspondiente a la primera 25 presión y durante la cual el líquido a eliminar se recupera poco a poco.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque en el pretratamiento se aplica una biomasa húmeda, excepto madera.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque la biomasa húmeda experimenta una etapa final de secado térmico en el secador, porque el secador está provisto de un intercambiador de calor a la salida, y porque la

energía de los vapores recuperados en el intercambiador de calor se utiliza al menos parcialmente para realizar un calentamiento durante las etapas anteriores del procedimiento.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque se aplica a la deshidratación de desechos líquidos o pastosos, con excepción de los lodos residuales urbanos y de los lodos de agua potable.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque se aplica a la extracción del jugo verde 35 a partir de una biomasa húmeda, con excepción de la madera.

12. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado porque la temperatura de la pared calentada permanece inferior a 60ºC.