BR112013009009B1 - Processo para processar um produto por meio de uma separação de fase em ao menos duas fases líquidas - Google Patents

Abstract

processo para a separação de fase de um produto com uma centrífuga. a presente invenção refere-se a um processo para trabalhar um produto por meio de uma separação de fase em pelo menos duas fases líquidas em conexão com uma decantação adicional de substância sólida, em que o processamento do produto se verifica em uma centrífuga de operação contínua, conformada com uma unidade de separação, possuindo um tambor (3) giratório com eixo de giro (d) vertical, em cujo interior está integrado um cilindro de discos separadores com canais ascendentes, e com um tubo alimentador de produto (4) e pleo menos dois elementos de separação (13, 16) para escoar uma face de líquido mais leve e mais pesada do tambor e aberturas de descarga de substância sólida (10) para escoar uma fase de substância sólida do tambor, em que se forma uma zona de separação entre a fase líquida mais leve e mais pesada, (hp, lp) dentro da centrífuga, se destaca pelo fato de que a fase líquida mais leve (lp) é escoado do tambor de modo contínuo e a fase líquida mais pesada (hp) e a fase de substância sólida são escoados de forma descontínua do tambor (1).

Description

[0001] A presente invenção refere-se a um processo para processar um produto com uma separação de fase de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1.

[0002] Em relação aos fundamentos tecnológicos é feita a referência aos documentos DE 10 2005 021 331 A1, DE 697 12 569 T2, WO 94/ 06 565 A1. O documento DE 10 2005 021 331 A1 apresenta uma unidade de separação. Aqui, todavia, verifica-se o escoamento de uma fase de líquido mais pesada através de uma saída para a qual está alocado um conjunto estrangulador e apenas o escoamento de uma fase de líquido mais leve é através de um disco de descascar. O documento WO 94/ 06 565 A1 revela uma unidade de separação, na qual a fase líquida mais leve é processada por meio de um disco de descascar e a outra fase líquida, pesada, por meio de um dispositivo de derivação com túbulo reguláveis obliquamente para com o plano radial, sendo ajustada uma única vez para um raio desejado, de maneira que durante a operação se verifica sempre a derivação desta fase, mas de tal maneira que apenas uma parte dos túbulos mergulha na fase pesada, o que deve manter reduzida a fricção. O Documento DE 697 12 569 T2 revela uma unidade de separação, na qual a fase líquida mais leve é processada por um disco de recalque e a outra fase, pesada, por meio de um elemento de escoamento, o qual - por meio de um dispositivo acionador - é prensado em locais variáveis de uma face de líquido livre, de maneira que durante a operação também se verifica sempre a derivação desta fase, sendo que, na maior extensão possível, a profundidade de submersão nesta fase deve ser mantida em nível constante, visando reduzir o consumo de energia.

[0003] Na operação de separadores apresentam-se problemas com o escoamento contínuo da fase mais pesada, especialmente quando a parcela da fase mais pesada for muito reduzida relativamente a fase mais leve, por exemplo, quando a parcela da fase mais pesada no produto alimentado for inferior a 3%, de preferência inferior a 1%.

[0004] O objeto da invenção reside em solucionar este problema de uma forma simples.

[0005] A invenção soluciona esta tarefa pelo objeto da reivindicação 1, ou seja, com meios simples e com um processo muito simples pelo fato de que a fase líquida mais pesada HP e a fase de substância sólida somente são eliminados de forma descontínua, ao passo que a fase de líquido mais leve LP é escoada continuamente do tambor.

[0006] Desta maneira, durante a operação pode se acumular sempre uma quantidade suficiente da fase mais pesada mais externamente no tambor até que seja possível escoar do tambor esta quantidade de fase mais pesada. Em seguida, o escoamento será interrompido por um determinado espaço de tempo até que tenha se acumulado novamente uma quantidade suficiente de fase líquida mais pesada na parte externa no tambor a fim de fazer o seu escoamento do tambor. Além disso, a fase de substância sólida também - de preferência independentemente de tempo do esvaziamento da fase de líquido mais pesada - pode ser escoada continuamente do tambor, por exemplo, através de aberturas de descarga de substância sólidas que pode ser movidas por um cursor de pistão.

[0007] De uma maneira especialmente vantajosa, o processo da invenção pode ser empregado no processamento de óleos e gorduras vegetais ou animais que apenas apresentam uma parcela relativamente reduzida de fase mais pesada, especialmente inferior a 3%.

[0008] Outras modalidades vantajosas podem ser depreendidas das reivindicações dependentes.

[0009] Em seguida a invenção será descrita mais detalhadamente com base em um exemplo de execução com referência ao desenho. As figuras mostram:

[00010] Figura 1 - vista de corte de um tambor separador apresentado esquematicamente com uma capota; e

[00011] Figura 2 - vista esquemática do giro de um elemento de separação em diferentes diâmetros.

[00012] A Figura 1 apresenta um tambor separador 1 que processa de forma contínua e que apresenta um eixo de giro de alinhamento vertical no raio r0.

[00013] O tambor separador giratório 1 está montado em um fuso giratório 2 que é acionado, por exemplo, diretamente ou através de uma correia e que está montada giravelmente (aqui não mostrado). Na sua área circunferencial superior o fuso giratório 2 pode ser de conformação cônica. O tambor do separador 1 está circundando por uma tampa 3 fixa que não gira com o tambor.

[00014] Além desta forma de construção também são conhecidas construções nas quais um tambor inferior está quase que "suspenso" em um fuso giratório superior. Mas também aqui o tambor será montado de forma pendular e giratório em apenas uma de suas extremidades, ou seja, em conexão de uma de suas extremidades axiais.

[00015] O tambor separador 1 cônico vantajosamente duplo apresenta um tubo de alimentação de produto 4 para um produto P a ser centrifugado e que é seguida de um distribuidor 5 que possui ao menos uma ou varias aberturas de saída 6, pelas quais o material centrifugado alimentado pode ser conduzido para o interior do tambor separador 1 e também por ao menos um canal ascendente 7 do cilindro de discos. Uma linha de alimentação pelo fuso, por exemplo, por baixo também pode ser imaginada.

[00016] Aqui, a construção é escolhida de tal maneira que as aberturas de saída 6 estão situadas abaixo de um canal ascendente 7 em um cilindro de discos 8 composto de discos separadores cônicos (não mostrados).

[00017] Na parte superior o cilindro de discos 8 é fechado por um disco separador 9 que possui diâmetro maior que o cilindro de discos 8.

[00018] Dentro do cilindro de disco separadores, e ali preferencialmente dentro do canal ascendente 7, forma-se na operação, com uma rotação correspondente do tambor, em um determinado raio - a linha de emulsificação ou linha de separação (também chamada linha - E) - uma zona de separação entre uma fase líquida mais leve LP e uma fase líquida mais pesada HP.

[00019] A fase de substância sólida é designada com S. Será escoada descontinuamente por aberturas de descarga de substância sólida 10 que podem ser abertas e fechadas descontinuamente com o auxílio de um cursor de pistão 11.

[00020] A fase líquida mais leve LP (light phase) será conduzida em um raio interno rLP em uma câmara de descascar 12 e em seguida, com o auxílio de um primeiro elemento de separação, de um disco de descascar 13 (também denominado de garra) será escoado do tambor.

[00021] Com o auxílio da pressão de recalque que é formada pela energia rotacional do líquido, o disco de descascar age como uma bomba. O disco de descascar pode ser seguido, por exemplo, fora do separador, no seu escoamento sequencial, de uma válvula (aqui não mostrada) para estrangulamento.

[00022] A entrada 14 no disco de descascar 13 está situada em um diâmetro fixo que não é regulável.

[00023] A fase líquida pesada HP (heavy phase) flui, por sua vez, ao redor da circunferência externa do disco separador 9, passando por canal de escoamento 15 para o interior de uma segunda câmara de descascar 15, na qual está disposto um segundo elemento de separação 16.

[00024] Este elemento de separação é conformado de tal maneira que sua entrada, ou seja, sua abertura de saída 17 são reguláveis dentro da câmara de descascar de forma contínua ou descontínua (vide neste sentido também a Figura 2) de maneira que pode ser alcançado ao menos um primeiro raio interno Ri e um raio externo Ra dentro do tambor.

[00025] Isto pode ser, por exemplo, realizado pelo fato de que o segundo elemento de separação 16 é conformado como tubo de descascar que no corte da Figura 1 é conformado em L e apresenta um primeiro segmento 18 que está radialmente alinhado na câmara de descascar e um segundo segmento 19, alinhado em paralelo para com o eixo de giro D, que é conduzindo em cima para fora do sistema rotacional.

[00026] Sendo que o segmento 19 é girável ao redor do seu eixo longitudinal no raio r19. Um giro do tubo de descascar 18 ao redor deste eixo de giro r19 (vide Figura 2) possibilita girar a entrada 17 entre o raio interno Ri mencionado (apresentação tracejada na Figura 2) e o raio externo Ra (apresentação não tracejada na Figura 2).

[00027] De preferência fora do separador está disposto um dispositivo para girar o tubo de descascar.

[00028] O giro especificamente pode ser feito de diferentes maneiras, assim, por exemplo, através de uma engrenagem de rodas dentadas, o mecanismo de alavanca ou através de um acionamento hidráulico ou pneumático.

[00029] Neste sentido, por exemplo, no diâmetro externo do tubo pode estar conformado um segmento endentado 20 que engranza com uma roda dentada de acionamento 21 de uma engrenagem não apresentada mais detalhadamente e que precedida de um motor elétrico (não mostrado). O acionamento e a conexão da engrenagem para o elemento de separação podem, todavia ser realizados de outra maneira.

[00030] A unidade de separação trifásica acima descrita com o tambor 1 com eixo de rotação vertical adapta-se para separação das mais diversas misturas de líquidos como, por exemplo, para separação de água do óleo.

[00031] Na operação de unidades de separação apresentam-se problemas com o escoamento contínuo da fase mais pesada e especialmente quando estiverem previstas apenas quantidades muito pequenas de correste volumétricas desta fase para serem processadas, por exemplo, quando a parcela da fase mais pesada relativamente a fase mais leve for muito reduzida, por exemplo, quando a parcela da fase mais pesada ano produto alimentado for inferior a 3%, de preferência a 1%, especialmente preferido 0,5%.

[00032] Este problema será solucionado com a ajuda do separador apresentado pelo fato de que a fase líquida HP mais pesada será descarregada apenas descontinuamente.

[00033] Segundo uma variante especialmente vantajosa da invenção isto pode ser concretizado pelo fato de que o segundo elemento de separação 16 regulável, em um primeiro passo i) estiver regulado por um raio Ri tão pequeno ou - quando já não estiver posicionado neste raio interno - que na operação não submerge na fase HP pesada. Desta maneira acumula-se a fase pesada - por exemplo, água na separação de água do óleo - externamente no tambor 1, de maneira que o raio até o qual a fase mais pesada, especialmente a água se estende dentro do tambor 1 não mais aumenta de fora para dentro.

[00034] Ao ser alcançado um raio interno predeterminado, por exemplo, quando a fase líquida HP mais pesada - especialmente a água - alcançar a entrada 17 do elemento de separação 16 (ou, por exemplo, depois de decorrido um intervalo de tempo predeterminado), a entrada 17 do elemento de separação 16 em um passo ii) será de tal modo regulada para um raio maior Ra (ver figura 1 e 2) que mergulha na face líquida mais pesada HP, de maneira que a fase líquida mais pesada HP é escoada do tambor 1. Como é escoado maior volume de fase líquida pesada HP do que o afluxo de produto alimentado no tambor, em virtude da derivação verifica-se um aumento do raio máximo até o qual se estende a fase líquida HP mais pesada no tambor 1, aumentado em sentido radial adicionalmente e com relação ao eixo de giro D para fora. Tão logo uma quantidade suficiente da fase líquida HP mais pesada for colhida, a entrada 17 será novamente girada para um raio Ri preferencialmente interno do passo i) de maneira que novamente, de acordo com o passo i) será interrompido o escoamento da fase mais pesada HP.

[00035] É especialmente vantajoso na operação introduzir inicialmente apenas a fase pesada - por exemplo, água - dentro do tambor 1 e somente quando tiver sido formado um nível de água suficiente, aduzir o efetivo produto a ser processado.

[00036] Desta maneira, também as faces de líquido mais pesado podem ser separados de uma mistura de líquido onde a parcela da face HP mais pesada relativamente a fase LP mais leve é apenas muito reduzida.

[00037] Deve-se mencionar como vantajoso que com a fricção reduzida de acordo com a invenção pode ser conseguido uma economia de energia.

[00038] O momento da retirada da fase pesada pode também ser controlado através de um comando temporizado, verificando-se de modo especialmente simples, por exemplo, a intervalos fixos.

[00039] De modo alternativo e com maior precisão, o momento da retirada do líquido pode ser realizado através de um sensor e/ou medição (seriam vantajosos especialmente: um manômetro de contato, um medidor de vazão, um sensor de água no escoadouro). Listagem de Referência Tambor separador 1 Fuso giratório 2 Capota 3 Tubo adutor de produto 4 Distribuidor 5 Aberturas de escoamento 6 Canal ascendente 7 Cilindro de discos 8 Discos separadores 9 Aberturas de descarga de substância sólida 10 Cursor de pistão 11 Câmara de descascar 12 Disco de descascar 13 Entrada 14 Canal de escoamento 15 Elemento de separação 16 Entrada 17 Primeiro segmento 18 Segundo segmento 19 Segmento endentado 20 Roda dentada de acionamento 21 Alimentação de produto P Fase pesada HP Fase leve LP Fase de substância sólida S Eixo de giro D

Claims (8)

1. Processo para processar um produto por meio de uma separação de fase em ao menos duas fases líquidas em conexão com uma decantação adicional de substâncias sólidas, a. em que o processamento do produto é feito dentro de uma centrífuga de operação contínua e que é conformada como uma unidade de separação que possui um tambor (3) giratório com eixo de giro (D) vertical dentro do qual está integrado um cilindro de disco separadores com canais ascendentes e com um tubo de alimentação de produto (4) e ao menos dois elementos de separação (13, 16) para escoar uma fase de líquido mais leve e mais pesada do tambor e aberturas de descarga de substância sólida (10) para escoar uma fase de substância sólida do tambor, em que é formada uma zona de separação entre a fase líquida mais leve e mais pesada (HP, LP) na centrífuga, b. em que a fase líquida mais leve (LP) é escoada continuamente e a fase líquida mais pesada (HP) e a fase de substância sólida são descarregadas do tambor (1) de forma descontínua, caracterizado pelo fato de que c. para o escoamento descontínuo da fase líquida mais pesada, o elemento de separação (16) para o escoamento da fase mais pesada será movimentado em diferentes raios (Ri, Ra); e d. em que o elemento de separação (16) regulável é regulado em uma primeira etapa i) em um raio de tal modo pequeno ou - quando já não estiver posicionado nesse raio interno - que a sua abertura de entrada (17) durante a operação não mergulhe dentro da fase de líquido mais pesada (HP), de maneira que a fase de líquido mais pesada se acumula externamente dentro do tambor, em que o raio até o qual se estende a fase de líquido mais pesada aumenta dentro do tambor de fora para dentro e, quando a fase de líquido mais pesada tiver subido até um raio interno, por exemplo quando a fase de líquido mais pesada tiver alcançado a entrada (17) do elemento de separação (16), a entrada (17) do elemento de separação em uma etapa ii) for regulada em um raio maior, de maneira que a entrada (17) mergulha na fase líquida mais pesada, com o que a fase líquida mais pesada será escoada do tambor (1).

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que é processado um produto cujo a parcela na fase mais pesada relativamente a fase mais leve é relativamente reduzida.

3. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a fase líquida mais pesada (HP) e a fase de substância sólida são escoados do tambor (1) de forma descontínua e em períodos de tempo diferenciados.

4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que após o escoamento da fase líquida mais pesada, a entrada (17) do elemento de separação (16) móvel será novamente girada para um raio interno de sorte que novamente, de acordo com o passo i), será interrompido o escoamento da fase mais pesada.

5. Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que após o escoamento da fase líquida mais pesada, quando a fase líquida mais pesada tiver alcançado um determinado raio externo, a entrada (17) do elemento de separação (16) móvel será novamente girada para um raio interno, de modo que novamente, de acordo com o passo i), será interrompido o escoamento da fase mais pesada.

6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que após o escoamento da fase de líquido mais pesada, depois de decorrido um espaço de tempo predeterminado, a entrada (17) do elemento de separação (16) móvel será novamente girado para um raio interno de modo que novamente, de acordo com o passo i), será interrompido o escoamento da fase mais pesada.

7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que como produto é processada uma mistura de óleo - água - substância sólida.

8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a parcela da fase mais pesada no produto alimentado é inferior a 3%, de preferência inferior a 1%.

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