Aparato de humectación de material en partículas.

Aparato de formación de una dilución acuosa o una solución acuosa de un material en partículas,

soluble en agua o hinchable en agua, en el que el material es un polímero soluble en agua o hinchable en agua con un tamaño de partícula promediado ponderado no superior a 2000 micrómetros, que comprende:

una unidad de acondicionamiento (18),

una línea de transporte de espiral (6) que comprende un conducto (6A) definido por una pared y un transportador de espiral (6B) dentro del citado conducto, en la que la línea de transporte de espiral tiene una entrada (6D) a través de la cual el material entra y una salida (6C) a través de la cual el material sale de la línea de transporte de espiral y

una línea de transporte de aire (3) que comprende un conducto a través del cual una corriente de aire transporta el material a la unidad de acondicionamiento (18), en la que el material se hidrata o se disuelve para formar una dilución acuosa o una solución acuosa, que se caracteriza porque

la línea de transporte de aire está provista de una presión de aire de al menos 20 mbar, y

porque la línea de transporte de espiral (6) está provista de un medio para asegurar que el material llene sustancialmente el espacio entre el transportador de espiral y la pared del conducto, al menos en el extremo de salida de la línea de transporte,

en el que el medio se selecciona de,

(a) la línea de transporte de espiral (6) o la salida (6C) esté en comunicación con un elemento que restringe el flujo de material desde la salida, y / o

(b) la línea de transporte de espiral (6) esté montada en un gradiente o con una orientación sustancialmente vertical, de tal manera que la salida (6C) esté situada más alta que la entrada (6D).

Aparato de humectación de material en partículas

La presente invención se refiere a un aparato para formar una dilución acuosa o una solución acuosa de un material en partículas soluble en agua o hinchable en agua, como se indica en el preámbulo de la reivindicación adjunta 1 y se desvela en el documento US - A - 5 660 466.

Los materiales en partículas solubles en agua o hlnchables en agua, incluyendo polvo de polielectrólito y otros polvos granulares similares de naturaleza higroscópica, son notoriamente difíciles de añadir al agua con el fin de mezclarlos en soluciones acuosas o diluciones acuosas homogéneas. Los materiales en partículas de estos tipos, si se añaden al agua de forma Incorrecta, se pueden pegar a los equipos de acondicionamiento y / o formar grumos o aglomerados en la dilución o solución acuosa que no se disuelven. Normalmente es Importante que las soluciones o diluciones sean sustanclalmente homogéneas pues de otro modo en diversas aplicaciones de tratamiento químico a las que se aplican estas soluciones o diluciones, el equipo de dosificación se pueden bloquear o los grumos / aglomerados pueden afectar negativamente al proceso en particular.

Típicamente los materiales solubles en agua o hinchables en agua serán polímeros hidrófilos, especialmente polímeros de alto peso molecular de monómeros insaturados edénicamente.

Puesto que el material hidrófilo en partículas absorbe fácilmente el agua y se hace pegajoso, se debe tener cuidado en la transferencia del material y también en la humectación del material y en el equipo de acondicionamiento. Deseablemente las partículas del material deben permanecer como entidades Individuales e hidratarse por separado. Sin embargo, la humectación del material y el equipo de acondicionamiento pueden obstruirse debido a que el material en partículas se hidrata prematuramente. Esto puede suceder si las partículas se adhieren a superficies húmedas. Con frecuencia esto puede suceder en la proximidad del equipo de humectación en el que el agua se combina con el material en partículas, por ejemplo, cuando demasiado material en partículas o material aglomerado es alimentado al interior del equipo de mezcla. Esto a menudo resulta en que esta parte del equipo se bloquea con gel o con capas de concreciones que pueden detener el proceso y / o provocar el derrame del material en partículas. En consecuencia, la operación requerirá un mantenimiento regular.

La mayor parte de los sistemas de acondicionamiento de polvo disponibles comerclalmente utilizan un alimentador de tornillo para medir el polvo en el proceso de mezcla de polvo / agua. Este consiste en un sinfín o espiral de tipo de Tornillo de Arquímedes conectado a un motor de accionamiento como se muestra en la figura 1.

Algunos sistemas alimentan el polvo por una acción de tornillo a una velocidad controlada directamente en un aparato de humectación situado directamente por debajo del tubo de salida del alimentador de tornillo. Este tipo de sistema se desvela en los documentos US 4531673, US 5344619 y US 5660466.

El documento WO 2004/007894 desvela un proceso para hidratar un polímero para formar un gel o lodo de polímero de alta concentración para aplicaciones en pozos de petróleo. El polímero es alimentado por tornillo al Interior de un dispositivo de prehumectación de tipo de ciclón de Venturl y la mezcla de agua y polvo humedecido pasa a través de un mezclador de alto clzallamlento y a continuación a una mezcladora. Este sistema tenderá a producir un gel de polímero de viscosidad muy alta que no está completamente hidratado.

En general, cuando el polvo es alimentado por la acción del tornillo directamente al interior de un aparato de humectación, un flujo controlado de agua Introducida en el aparato de humectación forma remolinos y el polvo cae en el remolino de agua. La mezcla de polvo y agua a continuación cae por gravedad al interior de un recipiente de mezcla. En algunos casos la mezcla de polvo / agua es bombeada desde la salida del aparato al interior de un recipiente de mezcla. Tales sistemas son propensos a bloquearse en el aparato y también son propensos a la acumulación de polvo en el extremo de la espiral. En consecuencia, la solución o dilución acuosa resultante es de mala calidad, ya que puede contener grumos o escamas. Esto conducirá inevitablemente a un uso ineficiente del producto y puede afectar negativamente la eficiencia del proceso en el que se aplica la solución o la dilución. Esto es especialmente así cuando el polvo es un polímero hidrófilo, por ejemplo un floculante utilizado en un proceso de tipo floculación.

El documento US 5344619 desvela un aparato para disolver un polímero en agua, en el que el polímero es alimentado por medio de un alimentador de tornillo desde una tolva de almacenamiento directamente a la entrada de un cono de humectación situado verticalmente debajo de la salida del alimentador de tornillo. Este dispositivo de humectación típicamente es de forma cónica o en forma de cuenco. El agua se alimenta en la parte superior del cono de tal manera que se consigue un efecto de remolino alrededor de las superficies del cono. El polímero cae sobre la superficie del líquido y es transportado a la salida del fondo del cono, desde donde es aspirado a una línea de transporte de líquido por la acción de un Venturi de agua. La mezcla de agua / polímero es transportada por el impulso del agua que se transporta a un tanque de mezcla, en el que se mezcla y madura antes de ser transferida a un tanque de mantenimiento, lista para ser dosificada al proceso.

Con este equipo, la tolva de almacenamiento de polímero y el alimentador de tomillo están en una proximidad muy cercana a la interfaz de agua. El polímero es extremadamente higroscópico, y tales sistemas son propensos a problemas de aglomeración del producto, acumulación de recubrimientos pegajosos en el alimentador, acumulación y bloqueos en el cono de humectación. Esta referencia particular trata de abordar esto por medio de la adición de una línea de aire comprimido dirigido más allá de la salida del alimentador de tornillo para mantener la salida limpia. Puesto que el aire comprimido produce un efecto de enfriamiento, en atmósferas húmedas esto podría facilitar la formación de condensación sobre las superficies metálicas con la consecuencia de que el polímero absorberá el agua y podría producir aglomerados pegajosos.

Algunos sistemas superan los problemas resultantes de la alimentación de polvo higroscópico por tornillo directamente al interior del aparato de humectación mediante la localización alejada del alimentador de tornillo, de manera que el alimentador de tornillo permanece seco. Esto se puede lograr entregando el material en partículas desde el alimentador de tornillo a una línea de transferencia de aire en la que el material en partículas es transportado neumáticamente al dispositivo de humectación. En este caso, el alimentador de tornillo puede ser posicionado por encima de una pequeña tolva intermedia. En un ejemplo, la salida de la tolva conduce a un eductor de Venturi y a la línea de transporte. Un soplador de aire inyecta aire atmosférico a través del Venturi y esto produce una succión en la salida de la tolva. Puesto que el polvo cae en la tolva por la acción de la gravedad, es aspirado en la línea de transporte de aire y es transportado al dispositivo de humectación en el que se hidrata antes de caer en un recipiente agitado. Sin embargo, aunque el uso de un eductor de Venturi con una línea de transporte de aire evita los problemas que se han mencionado con anterioridad asociados con la alimentación por tornillo directamente en el aparato de humectación, existen, sin embargo, desventajas con este tipo de sistema.

El uso de un de Venturi consume mucha energía, y se requieren grandes sopladores de aire para la aplicación.

Tanto el soplador de aire como el Venturi producen un ruido excesivo.

Las distancias de transporte son limitadas debido a la pérdida de energía en el Venturi.

El Venturi también aspira aire atmosférico en la tolva pequeña y esto puede crear un efecto de enfriamiento y en ambientes húmedos hace que la condensación se forme sobre las superficies metálicas, siendo absorbida por el polvo higroscópico produciendo aglomeraciones. Esto puede ocurrir incluso si la tolva se calienta puesto que las aglomeraciones se pueden formar en la espiral.

La abertura del Venturi a través de la cual pasan el aire y el polvo es pequeña y es susceptible a bloqueos por grumos (una acumulación de polvo aglomerado que puede caer de la espiral) o por material residual. Si se produce un bloqueo y no se detecta, puede hacer que el polvo sea soplado hacia atrás desde la tolva... [Seguir leyendo]

1. Aparato de formación de una dilución acuosa o una solución acuosa de un material en partículas, soluble en agua o hinchable en agua, en el que el material es un polímero soluble en agua o hinchable en agua con un tamaño de partícula promediado ponderado no superior a 2000 micrómetros, que comprende:

una unidad de acondicionamiento (18),

una línea de transporte de espiral (6) que comprende un conducto (6A) definido por una pared y un transportador de espiral (6B) dentro del citado conducto, en la que la línea de transporte de espiral tiene una entrada (6D) a través de la cual el material entra y una salida (6C) a través de la cual el material sale de la línea de transporte de espiral y

una línea de transporte de aire (3) que comprende un conducto a través del cual una corriente de aire transporta el material a la unidad de acondicionamiento (18), en la que el material se hidrata o se disuelve para formar una dilución acuosa o una solución acuosa, que se caracteriza porque

la línea de transporte de aire está provista de una presión de aire de al menos 20 mbar, y

porque la línea de transporte de espiral (6) está provista de un medio para asegurar que el material llene sustancialmente el espacio entre el transportador de espiral y la pared del conducto, al menos en el extremo de salida de la línea de transporte,

en el que el medio se selecciona de,

(a) la línea de transporte de espiral (6) o la salida (6C) esté en comunicación con un elemento que restringe el flujo de material desde la salida, y / o

(b) la línea de transporte de espiral (6) esté montada en un gradiente o con una orientación sustancialmente vertical, de tal manera que la salida (6C) esté situada más alta que la entrada (6D).

2. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 1 en el que la salida (6C) de la línea de transporte de espiral se abre a un colector (8) que conecta con la línea de transporte de aire (3), de tal manera que el material que entra en el colector puede fluir hacia abajo y al interior de la línea de transporte de aire (3 ).

3. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 2, en el que un deflector (25) está situado en la base del colector (8) contra la pared del colector opuesta a la dirección del flujo de aire en la línea de transporte de aire (3).

4. Un aparato de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que la salida (6C) está en comunicación con una esclusa (19) sobre la que debe pasar el material, en el que la esclusa está situada opcionalmente en una posición extendida desde el extremo de la línea de transporte de espiral por medio de un elemento de conexión (20).

5. Un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la salida (6C) está en comunicación con un elemento de compresión (21), en el que el citado elemento de compresión cubre sustancialmente la salida y en el que se mantiene el elemento de compresión en su lugar por medio de un miembro de compresión (22), proporcionando el citado miembro de compresión una fuerza suficiente para mantener el elemento de compresión sustancialmente sobre la salida (6C), pero permitiendo un movimiento suficiente del elemento de compresión para permitir el flujo restringido del material desde la salida.

6. Un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la salida (6C) está en comunicación con un elemento flexible (23), en el que el citado elemento flexible cubre sustancialmente la salida y en el que el elemento flexible está montado en el extremo del transportador de espiral (6B) para mantener el elemento flexible sustancialmente sobre la salida (6C), en el que hay un movimiento suficiente del elemento flexible para permitir el flujo restringido del material desde la salida.

7. Un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la salida (6C) está en comunicación con una aleta articulada (24), en el que la citada aleta articulada cubre sustancialmente la salida y se mantiene en posición por la gravedad o por un miembro de compresión que proporciona fuerza suficiente para mantener la aleta articulada sustancialmente sobre la salida (6C), pero permitiendo el movimiento suficiente de la aleta articulada para permitir el flujo restringido del material desde la salida.

8. Un aparato de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que el paso del transportador de espiral (6B) se reduce desde la entrada a la salida.

9. Un aparato de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que la unidad de acondicionamiento comprende un cabezal de humectación (9) del material para poner en contacto el material con agua, y un recipiente de mezcla (14) en el que el material es hidratado o disuelto para formar una dilución acuosa o una solución acuosa uniformes.

10. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 9 en el que el cabezal de humectación (9) del material comprende:

un conducto de humectación sustancialmente vertical (9A) que está abierto en su extremo inferior,

un conducto de entrada que está situado en el extremo superior del conducto de humectación (9A) y es sustancialmente coaxial con el conducto,

en el que el material se suministra a la entrada del conducto de la línea de transporte de aire (3),

orificios de pulverización de agua situados dentro de la parte superior del conducto de humectación radial

mente hacia el exterior de la entrada del conducto y dispuestos para dirigir los chorros de agua hacia abajo en el conducto de humectación para humedecer el material en partículas, y

medios para proporcionar un suministro de agua a los orificios de pulverización de agua.