BRPI0411438B1

BRPI0411438B1 - Sistema para processar uma entrada de uma suspensão para separar líquidos de sólidos, e, método para operação do sistema

Info

Publication number: BRPI0411438B1
Application number: BRPI0411438-8A
Authority: BR
Inventors: Steve C Benesi
Original assignee: Smidth As F L
Priority date: 2003-06-16
Filing date: 2004-06-12
Publication date: 2014-07-08
Also published as: ZA200510020B; ATE481148T1; PL1648587T3; WO2005007270A1; EP1648587A4; BRPI0411438A; AU2004257581A1; DE602004029168D1; ES2350934T3; AU2004257581B2; EP1648587A1; US20060283785A1; US7674386B2; EP1648587B1

Description

“SISTEMA PARA PROCESSAR UMA ENTRADA DE UMA SUSPENSÃO

PARA SEPARAR LÍQUIDOS DE SÓLIDOS, E, MÉTODO PARA OPERAÇÃO DO SISTEMA” [0001] Esta invenção refere-se a sistemas de filtração de suspensão, mais particularmente à combinação de aparelho de filtro e equipamento periférico para analisar características de uma suspensão, ao pré-tratamento da suspensão antes de entrar na câmara de filtração, ao tratamento da suspensão durante a residência no interior da câmara de filtração, e à remoção de líquidos e sólidos separados da suspensão durante a operação do aparelho de filtração. [0002] Suspensões de sólidos e líquidos, produzidas em muitos processos de fabricação, requerem a separação dos líquidos e sólidos para produzir um desejado produto ou produtos; o produto pode ser ou a parte líquida ou a parte sólida da suspensão. A eficiência na realização da separação e a qualidade do líquido ou sólido separado com pelo menos uma quantidade de equipamentos é o objetivo de muitos sistemas de separação. A eficiência no sistema de separação é dependente do tempo levado para realizar a separação bem como da quantidade de utilidades e espaço necessários para o sistema e a necessidade de múltiplas peças de equipamento realizar a separação e da qualidade de produto separado. A presente invenção é dirigida a um sistema para eficientemente separar líquidos de sólidos em uma corrente de suspensão, com um mínimo de equipamentos e com o uso de uma quantidade de espaço limitada e utilidades, enquanto é produzido o produto final desejado de um produto líquido e/ou sólido. [0003] A presente invenção refere-se a um sistema e a um método de filtração de suspensão, enquanto, por exemplo, o pedido de patente WO-A- 98/05402, refere-se a um aparelho para purificação de líquido, em particular para purificação de água. De acordo com esse documento do estado da técnica, um leito de filtro de material granular é retirado do filtro para regeneração. A presente invenção envolve o pré-tratamento de uma suspensão, introduzindo a suspensão em um aparelho de filtração onde a suspensão é separada em líquidos e sólidos com os líquidos fluindo através da câmara de filtro e os sólidos sendo retidos em um meio de filtro como uma torta de filtração. [0004] Sistemas de separação da técnica anterior têm usado mecanismos centrífugos para separar líquidos e sólidos, seguidos por secadores rotativos, rápidos, de leito de fluido, ou de correias, para a produção de um produto. Outros têm usado filtros de membrana de diafragma, os quais pressionam líquidos a partir de sólidos, seguidos por processos de secagem para secar os sólidos. Outros filtros do projeto do presente inventor usam um filtro sob pressão que inclui uma câmara de filtro que distribui uma suspensão no interior da câmara e segue o enchimento com introduções de líquido ou fluido para a câmara para forçar a separação dos líquidos a partir da câmara para deixar uma torta de filtração sólida de uma forma desejada. [0005] A presente invenção é um sistema usando o aparelho de filtro previamente exposto pelo presente inventor, com elementos periféricos para acondicionar a suspensão antes da entrada no aparelho de filtro e o controle de introdução de fluido e líquido no aparelho de filtro para produzir um produto de desejada qualidade. O sistema inclui um controlador para controlar a operação do equipamento periférico, para a introdução da suspensão tratada ou condicionada no aparelho de filtro, e o controle de equipamento periférico adicional para tratamento da suspensão no interior da câmara para a produção tanto dos líquidos quanto dos sólidos desejados a partir do aparelho de filtro, de uma forma desejada para o processo envolvido.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0006] A figura 1 é uma ilustração de diagrama em blocos de uma porção do aparelho mostrando elementos do sistema, para o pré-tratamento de uma corrente de suspensão, e a interconexão daqueles elementos e a relação daqueles elementos com os elementos da figura 2. [0007] A figura 2 é uma ilustração de diagrama em blocos de porções adicionais do aparelho mostrando os elementos do sistema para a operação do aparelho de filtro durante um processo de filtração e a relação daqueles elementos com os elementos da figura 1. [0008] A figura 3 ilustra aparelhos de medição de temperatura e pressão, associados com uma câmara de filtro. [0009] A figura 4 ilustra a disposição da presente invenção para uso com uma câmara de filtro incluindo um diafragma para a espremedura de fluidos a partir de uma suspensão. [00010] A figura 5 é um sistema de entrada alternativo para um filtro usando um diafragma.

DESCRIÇÃO DETALHADA DOS DESENHOS [00011] As figuras 1 e 2 anexas ilustram um sistema total 10 em forma de diagrama em blocos; o sistema da presente invenção inclui um aparelho de filtro e o aparelho periférico usado para executar o método do sistema. Todas as partes ou partes selecionadas do aparelho periférico podem ser usadas de acordo com a presente invenção. A figura 1 ilustra uma corrente de suspensão de entrada em 12, seguida por um equipamento analítico 14 para a medição de características selecionadas da corrente de suspensão. Em uma típica aplicação de filtração de corrente de suspensão, uma análise prévia inicial ou avaliação de engenharia de processo pode ter determinado as características selecionadas; todavia, em algumas aplicações, variações naquelas características podem ocorrer. Em uma tal aplicação, o equipamento analítico pode ser usado para prover dados analíticos contínuos. Os resultados da análise das características, ou análise prévia, da corrente de suspensão são passados para um controlador 16, onde um controle central das várias peças periféricas de equipamento devem deve ser controlado. A corrente de suspensão pode então ser passada para uma fonte de calor 18, onde a temperatura da suspensão é mantida e/ou controlada de acordo com uma especificação previamente programada para o sistema. A fonte de calor 18 pode não ser necessária em todas aplicações. A suspensão então passa para um aparelho de medição e ajuste de pH 20, onde esta característica da suspensão é medida e ajustada de uma maneira conhecida, se necessário, sob controle do controlador 16. Para finalidades que serão discutidas posteriormente, a corrente de suspensão é então combinada com coagulantes a partir da fonte de coagulante 22, polímeros a partir da fonte de polímero A 24 e/ou a partir da fonte de polímero B 26 ou a partir de fontes de aditivos adicionais 29, quando necessário. Uma versão simplificada pode apenas requerer uma única introdução de aditivo (tal como um coagulante, um floculante ou um polímero) a montante do filtro. A corrente de suspensão com aditivos misturados pode então ser passada para um estágio de condicionamento de suspensão 28 incluindo um misturador 30 para preparar a suspensão para a alimentação em um aparelho de filtro 32, como mostrado na figura 2. [00012] O aparelho de filtro e seu equipamento periférico do sistema 10 estão também ilustrados no diagrama em blocos da figura 2. O aparelho de filtro 32 inclui uma porta de entrada de suspensão 34, uma placa superior 36 tendo uma cavidade interna, uma placa inferior 38 tendo uma cavidade interna, as quais, juntas, formam uma câmara de filtro 40 por meio da conjugação das placas e de suas cavidades internas, e um meio de filtro 42, entre as placas superior e inferior. O meio de filtro é uma cinta de filtro porosa, a qual é estacionária e suportada sobre uma adequada superfície 43 quando as placas são fechadas e desloca-se através da câmara quando as placas são separadas. O meio de filtro coleta os sólidos da suspensão de entrada preparada quando o filtro é operado com as placas fechadas, e transporta a torta de filtro coletada para fora da câmara quando as placas são separadas. Fluidos de lavagem, gases, que passam através da suspensão, e líquidos separados da suspensão como filtrados, passam através da superfície 43 e saem através da porta de saída de filtrado 44, fixada com a placa inferior 38, para a condução dos líquidos separados da suspensão para locais selecionados, como será descrito posteriormente. [00013] O aparelho de filtro é controlado, em suas operações, por meio do controlador 16, o qual inclui controles para o aparelho de movimentação de placas 46, tal como um equipamento operado hidraulicamente, empregado na abertura e fechamento das placas 36 e 38, e o aparelho de movimentação de meio de filtro 48 para mover o meio de filtro quando as placas são separadas. O controlador 16 também controla a operação de correntes de entrada de vários líquidos ou fluidos, aqui mostrados como gás de clareamento de líquido ou de formação de torta em 50, vapor em 52, e gás de secagem ou condicionamento em 54. Estas e possivelmente outras fontes de entrada com válvulas adequadas provêm que entrada de fluido ou de gás para a câmara de filtro seja passada para o interior da câmara através de um adequado dispositivo de válvula 56 e para o interior da porta de entrada 58 quando a câmara é fechada. Deve ser entendido que um ou mais de diferentes fluidos ou gases podem servir como uma ou mais de gás de clareamento de líquido ou de formação de torta, vapor ou gás de secagem ou condicionamento. Estas entradas podem ser introduzidas por meio de portas de entradas separadas, similares à porta 58. [00014] Quando as placas são fechadas, a suspensão tratada e condicionada 33 (da figura 1) pode ser introduzida na câmara através de uma única porta de entrada 34 com adequado dispositivo de válvula 57 e distribuída no interior da câmara. [00015] Os detalhes da construção de aparelho de filtro estão mostrados e nas patentes norte-americanas US5059318, US5292434, US5462677, US5477891, US5510025, US5573667, US5615773, US6159359, US6491817 e US6521135. Em certas destas patentes, múltiplos aparelhos de filtro, empilhados um acima o outro, são expostos, bem como a câmara rasa do aparelho de filtro e do aparelho de distribuição de suspensão, que são usados na execução da filtragem de correntes de suspensão, difíceis de serem filtradas. [00016] Um objetivo do sistema da presente invenção é tratar suspensões em um filtro sob pressão para a separação de líquidos e sólidos, a extração de líquido como filtrado e a criação de uma torta de filtro completamente ou substancialmente seca, formada de sólidos. Em alguns processos de tratamento de suspensão, é a extração de líquido ou efluente que é desejada e, em outros, é a torta de filtro que é desejada. Em qualquer caso, é a capacidade do filtro sob pressão e sua operação que controla a produção do desejado produto. É o condicionamento da suspensão e o tratamento da suspensão no interior do filtro para formação de uma torta no interior do filtro que determinam o sucesso da operação de separação. A criação da torta de filtro no interior do filtro pode ser dependente de operações de pré-tratamento da suspensão bem como distribuição e operações no interior do filtro sob pressão. A presente invenção é dirigida para aquelas operações no tratamento de uma corrente de suspensão e operações no interior da câmara de filtro para produzir um desejado resultado. [00017] Embora muitas operações de filtragem sejam praticadas com conhecidas correntes de suspensão, algumas correntes de suspensão podem variar em muitos aspectos durante operações correntes de filtragem. Como uma primeira etapa usada no presente sistema 10, uma corrente de suspensão 12 pode ser primeiramente passada através de uma etapa analítica no equipamento analítico 14 para determinação de tais características da suspensão, como seu pH, temperatura, pressão, viscosidade e similares.

Embora a análise prévia e engenharia de processo possam ter estabelecido uma original análise, a análise no equipamento de análise 14 pode detectar quaisquer alterações na suspensão e aquelas alterações são supridas ao controlador 16. [00018] Com base na análise da corrente de suspensão e no desejado produto final que deve ser produzido, a corrente de suspensão é então sujeita a uma série de processos de tratamento, todos sob o controle do controlador 16.

Um de tais processos é o ajuste do pH no ajustador de pH 20 onde um desejado pH pode ser estabelecido por meio de adição de adequados produtos químicos. [00019] Uma próxima possível etapa de tratamento é a adição de coagulantes na corrente de suspensão a partir da fonte de coagulante 22.

Coagulantes podem ser adicionados à corrente de suspensão para seletivamente preparar certas porções da corrente de suspensão antes de entrar na câmara de filtro. A seleção de um coagulante irá ser seletiva de processo e selecionada para proporcionar uma desejada qualidade na corrente de suspensão. Coagulantes são conhecidos para aglomeração ou coagulação de alguns elementos de uma corrente de suspensão fazendo a separação de líquidos e sólidos mais facilmente. [00020] Uma próxima possível adição à corrente de suspensão é a adição de polímeros que fazem com que a suspensão fique em uma desejada condição para a filtração. No processo mostrado na figura 1, estão mostradas duas fontes de polímeros; o polímero A em 24 e o polímero B em 26.

Polímeros adicionados a uma corrente de suspensão podem seletivamente coletar certos materiais na corrente de suspensão e reter ou ligar aqueles materiais em uma forma que irá ser mais facilmente separada a partir dos líquidos da corrente. [00021] Cada uma das possibilidades de tratamento e de aditivo pode ser realizada sob o controle do controlador 16 que pode ter sido pré- programado para proporcionar uma desejada condição para a corrente de suspensão e/ou pode ser capaz de modificações com base na entrada a partir do equipamento analítico 14. Entre cada um dos estágios de aditivo, misturadores em linha 27a, 27b, 27c, e 27d podem ser providos para assegurar que o tratamento ou aditivo tenha sido adequadamente misturado na corrente de suspensão para proporcionar a desejada condição da corrente de suspensão. A mistura pode também ser efetuada com uma disposição de tubulação e equipamento de tubulação. [00022] O uso de coagulantes e/ou polímeros pode ser eficaz no condicionamento, tratamento ou permeação da torta a ser formada na câmara de filtração. [00023] A corrente de suspensão tratada pode ser então alimentada a um estágio de condicionamento de suspensão 28 na forma de uma adequada tremonha ou recipiente incluindo um misturador 30 para estabelecimento da desejada mistura e condicionamento da corrente de suspensão para o transporte para a câmara de filtro do aparelho de filtro 32, como mostrado na figura 2. A tremonha de condicionamento ou recipiente 28 pode ser eliminado, se a corrente de suspensão para adequadamente misturada durante adições e a corrente de suspensão 33 puder então ser alimentada diretamente no aparelho de filtro 32. [00024] O aparelho de filtro 32 inclui pelo menos um par de placas separáveis, placa superior 36 e placa inferior 38 que têm cavidades conjugadas para a formação de uma câmara de filtro 40 quando as placas são pressionadas e seladas uma contra a outra. A porção superior da câmara 40 é adaptada para aceitar suspensão de entrada na porta de entrada de suspensão 34 e para distribuir a suspensão uniformemente no interior da câmara por meios não mostrados aqui. O tamanho da câmara, em volume, é determinado por meio das características da suspensão sendo tratada e é algumas vezes muito rasa, 1,27 cm a 5,08 cm (1/2 polegada a 2 polegadas), para prover a uniforme distribuição ou pode ter maior dimensão vertical, 15,24 cm a 20,32 cm (6 a 8 polegadas), para suspensões que são facilmente distribuídas. A distribuição da suspensão no interior da câmara e o efeito de distribuição uniforme irão ser descritos ainda mais adiante. Abaixo da câmara 40 e acima da placa inferior 38, um meio de filtro 42 é posicionado para a coleta dos sólidos a partir da suspensão, enquanto os líquidos são passados através do meio de filtro e para o interior da placa inferior para a descarga na porta 44 a partir do aparelho de filtro 32. O meio de filtro 42 é suportado no interior da câmara por meio de adequados dispositivos, tal como a superfície 43, e é selado por meio das bordas das placas superior e inferior quando elas são conjugadas para formar a câmara. A conjugação das placas que formam a câmara e a selagem do meio de filtro é em elevada pressão de modo que o interior da câmara pode ser sujeito a pressões tão elevadas quanto 28,124 kgf/cm2 (400 psi), quando aplicável. As placas e o meio de filtro podem ser construídos de material adequado para ser capaz de ser sujeito a elevadas temperaturas e pressões, quando aplicável, durante a operação do aparelho de filtro. Tal material para as placas pode ser metal, elastômeros ou plásticos, que podem resistir à exposição mantida às temperaturas e pressões aplicadas no aparelho. [00025] Após a câmara ter sido formada e selada e uma quantidade controlada de suspensão ter sido introduzida na câmara formada através da válvula 57 e adequadamente distribuída através de toda a câmara, o interior da câmara é sujeito para a uma série controlada de introduções através da válvula 56 e da adequada porta de entrada 58. A distribuição uniforme da suspensão no interior da câmara é importante para assegurar que qualquer outro tratamento no interior da câmara seja uniforme e através de toda a câmara. A porta de entrada 58 pode ser a mesma porta que a porta de entrada de suspensão 34 com adequado isolamento das válvulas. A porta de entrada 58 transporta gás de clareamento de líquido ou de formação de torta a partir da fonte 50, ou vapor a partir da fonte 52, e gás de secagem ou condicionamento a partir da fonte 54. A sincronização e duração da entrada destes materiais são sob o controle do controlador 16 e de acordo com um programa adequado. [00026] A introdução de gás, vapor ou gás de condicionamento é destinada a extrair os líquidos livres a partir da suspensão como efluente ou filtrado e a câmara de filtro é destinada para que aqueles fluidos extraídos passem através da placa inferior para a porta de saída de filtrado 44. A extração de líquidos a partir da suspensão forma uma torta de sólidos no interior da câmara em um desejado grau de secura quando os líquidos são extraídos como filtrado. Para ulteriormente tratar a torta formada e para elevar sua secura, uma entrada inicial de gás de clareamento de líquido ou de formação de torta, que força uma primeira quantidade dos líquidos a partir da suspensão, este gás pode estar a temperatura ambiente ou a temperatura elevada, de acordo com uma análise da suspensão a ser tratada a uma temperatura que a suspensão pode resistir. O sistema é também adaptado para introduzir vapor na câmara para continuar a extração de líquidos a partir da torta formada. Vapor seco quente pode absorver e extrair líquidos a partir da torta formada no interior da câmara e passar este líquido extraído para a porta de saída 44. A câmara pode também ter gás de secagem ou condicionamento 54 introduzido através da porta 58 para continuar o tratamento da torta antes da retirada da câmara. Tal gás de secagem ou condicionamento pode também ser usado para controlar a temperatura da torta e/ou da câmara para se aproximar a uma temperatura desejada. A pressão de materiais introduzidos na câmara pode ser usada para gerar gás de expansão ou alterações de fase de líquido para gás a partir da torta quando a pressão é abaixada e súbitas alterações de pressão podem ser usadas para criar desejáveis fissuras na torta formada quando os gases se expandem. Cada uma das precedentes etapas e introduções são efetuadas sob o controle do controlador 16 em uma sequencia pré-programada e que pode ser repetida. Os líquidos ou gases que são passados através da porta de saída podem ser separados no instante que eles saem para ser enviados para quaisquer usos desejados, incluindo a reciclagem, seleção de produto ou descarte. [00027] Após o filtrado ter sido extraído e a torta ter sido tratada para atingir a desejada secura ou condição, a câmara é aberta e o aparelho de movimentação de meio de filtro é operado para mover a cinta de meio de filtro para fora da câmara para a descarga da torta para um adequado transportador ou recipiente de processo. O meio de filtro é então limpo para reutilização e preparado para a reentrada na câmara ou em um outro segmento do meio de filtro é transportado para o interior do filtro em alinhamento com as placas superior e inferior. O aparelho de filtro pode também usar um meio descartável bem como o meio de filtro limpável que acabou de ser descrito.

As placas podem então ser fechadas novamente e o processo de tratamento de uma outra entrada de suspensão pode começar. Estes ciclos são continuados em ciclos de repetição. [00028] De acordo com a presente invenção, é revelado um sistema para a preparação da suspensão para a separação em filtrado e sólidos. Foi constatado que a introdução de floculantes, coagulantes e polímeros na suspensão pode assistir na formação de uma torta no interior da câmara de filtro que irá permitir a exposição mais eficaz da torta para a introdução de líquidos de lavagem e outros gases. Este aperfeiçoamento na formação da torta de filtro materialmente assiste na extração de líquidos a partir da torta e na formação de uma torta de filtro resultante mais seca. Os coagulantes assistem na formação de percursos através da torta para a passagem de líquidos e gases no processo de extração. Os polímeros também assistem na formação destes processos de extração. O interior da câmara de filtro inclui elementos de detecção para determinação da pressão, temperatura e secura da torta formada e tratada. [00029] Foi verificado que a introdução de gases, líquidos e vapor assiste na formação de uma desejada torta de filtro. Foi constatado que a introdução de gás quente aumenta a eficiência de extração de líquidos a partir da torta. O gás quente pode ser aquecido a partir de trocadores de calor associados com o aparelho de filtro ou a partir de equipamento periférico em um processo de fabricação, mostrado na figura 1 como reciclo de calor, desta maneira melhorando a eficiência do processo total. Calor criado por meio de recompressão de vapor e gases pode também ser eficientemente usado. [00030] Também foi mostrado que o uso de vapor seco superaquecido assiste na extração de líquidos a partir da torta de filtro, se o vapor puder ser mantido acima de seu ponto de condensação na condição de líquido/vapor do vapor. Vapor enquanto em sua fase gasosa e acima de sua temperatura ou pressão de condensação irá extrair líquido a partir da torta. Visto que a câmara de filtro do presente aparelho de filtro pode ser mantida em elevada pressão e elevada temperatura, o emprego de vapor superaquecido pode ser usado no presente sistema. Vapor seco que passa através da torta de filtro pode absorver e extrair líquidos que existem na torta. [00031] A temperatura da câmara de filtro pode ser variada durante o processo de filtração para proporcionar certos resultados desejados. Por exemplo, quando a torta de filtro é inicialmente formada a partir da suspensão, a introdução de vapor pode inicialmente condensar algum líquido a partir do vapor antes de a torta e/ou a câmara elevar em temperatura para ficar acima da temperatura de condensação. Este líquido condensado então assiste na lavagem da torta e transporta líquidos para fora como filtrado.

Quando a temperatura da torta está acima da temperatura de condensação, o vapor então seca ainda mais a torta quando ele passa através da torta e absorve umidade. Após o uso de vapor a alta temperatura, a câmara pode precisar ser resfriada antes de a torta ser removida, em preparação para o próximo ciclo de filtragem. A introdução de gás de secagem ou condicionamento pode ser usada para esta finalidade. [00032] Deve ser entendido que existirá necessidade de existir um adequado dispositivo de válvula na porta de saída de filtrado 44 para orientar o filtrado desejado desde a câmara para seu destino com fluidos de lavagem, gases, vapor, e o desejado filtrado orientado sob o controle do controlador 16, se o produto desejado a partir do processo de filtração for uma torta de filtro seca, o filtrado pode ser reciclado ou tratado para outros usos e a torta pode ser descarregada para outros processos. Os fluidos extraídos a partir da suspensão como filtrado podem ter vários usos, dependendo das características do fluido sendo extraído. Por exemplo, o primeiro fluido extraído pode ser usado para uma finalidade enquanto o posterior fluido extraído pode ter um uso diferente. Os fluidos extraídos podem ser usados como compensação de fluido na corrente de suspensão que entra no aparelho do presente sistema. [00033] Em virtude do limiar de temperatura mais baixo para operações do aparelho de filtro contra as temperaturas que incorrem no convencional equipamento de secagem aquecido, uma torta de filtro produzida sai do aparelho de filtro substancialmente seca e mais fria. A criação de compostos orgânicos voláteis (VOC) é reduzida ou possivelmente até mesmo eliminada porque ulterior aquecimento não é requerido para secar a torta. [00034] Os métodos para pré-tratamento da suspensão com coagulantes ou polímeros são destinados para preparar a suspensão para a criação de uma inicial formação de suspensão que irá apressar a extração de líquidos a partir da torta quando ela é formada. Os processos de pré-tratamento causam com que a torta tenha mais permeabilidade e tenha interstícios que permitem a passagem de gases de secagem através da torta e, deste modo, assistam na criação de uma torta de filtro mais seca. A redução em tempo e a redução de volume dos líquidos ou gases de tratamento elevam a eficiência do filtro sob pressão e a economia do sistema. A eliminação de equipamento periférico que no passado foi necessário para tratar ou secar ulteriormente a torta de filtro reduz as exigências de espaço para um sistema de filtro e reduz as exigências de utilidade para a operação do sistema. Seja qual for o filtrado ou a torta seca que é o produto a ser derivado a partir do tratamento da suspensão, o presente sistema frequentemente produz tais produtos em menor tempo e com menos custos de operação do que outros conhecidos sistemas disponíveis. Em alguns casos, a secagem parcial é econômica na redução de custos de secagem e de equipamentos quando a secagem completa é menos factível. [00035] A figura 3 ilustra uma possível sonda de medição de temperatura 62 e sonda de medição de pressão 64, associadas ao interior da câmara 40. É também possível derivar medições de temperatura a partir da porta de saída no filtro e a pressão pode ser medida na entrada para a câmara. [00036] A figura 4 ilustra a disposição do presente elementos de sistema em um aparelho de filtro usando um diafragma 72 para pressionar a suspensão ao interior da câmara. O diafragma 72 pode ser provido selado com porta de entrada selada 58a para a introdução de líquidos e gases tratados na porta de entrada 34a para a introdução de suspensão. A introdução de pressão de operação de diafragma pode ser inserida através da porta 74 após as placas terem sido fechadas para formar a câmara 40 e após a suspensão ter sido introduzida através da porta 34a. A suspensão pode ser tratada com líquidos de tratamento antes e após a operação de diafragma, e qualquer torta de filtro produzida após operações do diafragma pode ser ainda mais tratada com gás de clareamento de líquido ou de formação de torta, vapor e gás de secagem ou condicionamento, como descrito com relação à figura 2, para completar a extração de líquidos. Após a operação do equipamento, a câmara pode ser aberta e o meio de filtro pode ser movido para transportar a torta de filtro a partir do aparelho. [00037] A figura 5 é uma forma alternativa para introduzir suspensão e fluidos de tratamento no filtro usando um diafragma para espremer a torta de suspensão. Isto forma uma porta para introduzir suspensão, líquidos e gases de lavagem estão sob o diafragma 72 e entre as placas 36 e 38 e acima do meio de filtro 42. Uma ou mais porta de entradas podem ser usadas, tal como a porta 58 e válvula 56, para entrada de suspensão, e a porta 34 e válvula 57 para outros influentes. [00038] Embora certas formas de realização preferidas da invenção tenham sido especificamente reveladas, deve ser entendido que a invenção não é limitada às mesmas, pois muitas variações serão imediatamente aparentes para aqueles especializados na técnica e à invenção deve ser dada sua interpretação mais ampla possível dentro dos termos das reivindicações que seguem.

Claims

I. Sistema (10) para processar uma entrada de uma suspensão para separar líquidos de sólidos, incluindo em combinação: (a) um aparelho de filtro sob pressão (32) compreendendo pelo menos uma placa superior (36) com uma cavidade interna, pelo menos uma placa inferior (38) com uma cavidade interna, e um meio de filtro (42), as placas superior (36) e inferior (38) adaptadas para fechar e selar uma contra a outra para formar uma câmara de filtração (40) pressurizável com o meio de filtro (42) entre as placas, dispositivos para abrir e fechar a câmara de filtração (40) pelo movimento das placas uma com relação à outra, dispositivos para mover o meio de filtro (42) através da câmara formada quando as placas estão abertas, dispositivos (56) para introduzir fluidos na câmara de filtração (40) quando as placas são fechadas, dispositivos (44) para remover fluidos a partir da câmara de filtração (40) através do meio de filtro (42) e da placa inferior (38); (b) uma fonte (12) de suspensão a ser filtrada, dispositivos que conectam a fonte (12) com os dispositivos (56) para introduzir; (c) uma pluralidade de dispositivos (18, 20, 22, 24, 26, 29) para executar procedimentos de pré-tratamento na suspensão antes da introdução da suspensão na câmara de filtração (40); (d) dispositivos (14) para analisar as características da suspensão, incluindo pelo menos a temperatura, as características químicas e a viscosidade; (e) dispositivos para detectar temperatura (62) e pressão (64) no interior da câmara de filtração (40) quando as placas são fechadas e quando a entrada de suspensão tiver sido fechada; e, (f) um dispositivo controlador (16), para receber informação que representa as características analisadas, incluindo: (i) dispositivos para controlar os dispositivos (18, 20, 22, 24, 26, 29) para executar procedimentos de pré-tratamento na suspensão, (ii) dispositivos para controlar a abertura e o fechamento das placas, (iii) dispositivos para mover o meio de filtro (42), e (iv) dispositivos para controlar os dispositivos (56) para introduzir fluidos e retirar fluidos da câmara de filtração (40), caracterizado pelo fato de que: (g) a pluralidade de dispositivos (18, 20, 22, 24, 26, 29) para executar procedimentos de pré-tratamento compreende: (i) uma fonte de calor (18) para controlar a temperatura de suspensão antes da filtração, (ii) um dispositivo e fonte (20) para ajustar as características químicas da suspensão incluindo um dispositivo para ajuste de pH, (iii) um dispositivo e fonte (22) para introduzir materiais coagulantes na suspensão, (iv) pelo menos um dispositivo e fonte (24, 26) para introduzir materiais de polímero na suspensão, e (v) pelo menos um dispositivo de mistura (30) para misturar a suspensão e as fontes após realizar os procedimentos de pré- tratamento para produzir uma suspensão tratada e condicionada para introdução para dentro da câmara de filtração (40); e, f) cada um da pluralidade de dispositivos e fontes e dos dispositivos de mistura sendo controlados por meio do dispositivo controlador (16).
2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por dispositivos (50, 52, 54) para introdução de fluidos e gases e para retirada de fluidos da câmara de filtração (40) que incluem fontes de gás e fluidos conectadas ao aparelho de filtro sob pressão (32) para introdução de fluidos de lavagem, gás de clareamento de líquido ou de formação de torta, vapor, ou gás de secagem ou condicionamento para a câmara de filtração (40) quando as placas são fechadas.
3. Sistema de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que cada uma das fontes para introdução de fluidos e gases está sob controle do dispositivo controlador (16) e cada uma das fontes inclui dispositivos para realimentar informação ao dispositivo controlador (16).
4. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui dispositivos (62, 64) no interior da câmara de filtração (40) para detectar as características de formação de torta no interior da câmara de filtração (40).
5. Sistema de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que as fontes (50) de gás de clareamento de líquido ou de formação de torta inclui fluidos pressurizados controlados para inicialmente limpar líquido livre a partir da suspensão introduzida na câmara de filtração (40) para formar uma torta de filtração de sólidos a partir da suspensão e para forçar o líquido livre para fora da câmara de filtração (40).
6. Sistema de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a fonte de vapor inclui um gerador de vapor (52) para produzir vapor superaquecido seco em uma pressão e temperatura controladas acima da fase gasosa/líquida do vapor para introduzir vapor seco na câmara de filtração (40) para extrair líquidos a partir de uma torta formada na câmara de filtração (40).
7. Sistema de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a fonte (54) do gás de secagem ou condicionamento inclui gás em uma temperatura e pressão para a ulterior secagem da torta e/ou para controlar a temperatura da torta.
8. Sistema de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que inclui dispositivos (56) sob controle do dispositivo controlador (16) para exaurir a câmara de filtração (40) para reduzir a pressão no interior da câmara de filtração (40) após os fluidos de lavagem, ou gás de clareamento de líquido ou de formação de torta, vapor, ou gás de secagem ou condicionamento, terem sido introduzidos na câmara de filtração (40).
9. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo (46) de movimentação de placa de filtro para abrir e fechar as placas causa o alívio de pressão no interior da câmara de filtração (40) quando as placas são separadas e a selagem das placas quando as placas são fechadas para permitir que uma elevada pressão seja mantida no interior da câmara de filtração (40).
10. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui dispositivos para reciclagem de calor a partir de fontes incluindo fontes externas à fonte de calor dentro do sistema.
11. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui dispositivos para reciclagem de filtrado de suspensão a partir da câmara de filtração (40) de filtro para a fonte de suspensão.
12. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui dispositivos de misturação (27a, 27b, 27c, 27d) associados com cada um dos dispositivos e fontes para misturar a entrada de fonte com a corrente de suspensão.
13. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fonte de coagulante inclui materiais para seletivamente ligar sólidos suspensos no interior da suspensão para assistir na formação de interstícios na torta formada na câmara de filtração (40).
14. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fonte de materiais de polímero inclui materiais para seletivamente ligar sólidos suspensos na suspensão para assistir seletivamente na retirada de fluidos da suspensão como filtrado e formar uma torta de filtro dos sólidos retidos da suspensão.
15. Método para operação do sistema (10) como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 14, para separar líquidos a partir sólidos em uma corrente de suspensão, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: (a) analisar as características da suspensão; (b) controlar a temperatura, as características químicas e a viscosidade da suspensão; (c) pré-tratar a suspensão adicionando e misturando materiais na suspensão para coagular, flocular ou precipitar os materiais sólidos da suspensão, produzindo assim uma suspensão tratada; d) introduzir a suspensão tratada nem uma câmara de filtração (40) fechada, vedada e pressurizável, de um aparelho de filtro sob pressão (32), a câmara de filtração (40) incluindo dispositivos para detectar temperatura (62) e pressão (64) no interior da câmara de filtração (40), um meio de filtro (42) e um meio de suporte poroso, adaptados parar passar líquidos da suspensão enquanto retendo sólidos a partir da suspensão; (e) introduzir fluidos de tratamento de suspensão na câmara de filtração (40) para pressurizar a câmara de filtração (40), os fluidos de tratamento incluindo fluidos de lavagem, gases de limpeza de fluido e de formação de torta, vapor, ou gás de secagem ou condicionamento, para iniciar a separação de líquidos a partir da suspensão e formar uma torta de filtro de sólidos no meio de filtro (42); (f) controlar a pressão no interior da câmara de filtração (40) para facilitar a passagem dos fluidos introduzidos através da torta de filtro; (g) controlar a pressão no interior da câmara de filtração (40) para preparar para repetir a exaustão ou a abertura da câmara de filtração (40), (h) abrir a câmara de filtração (40) para permitir que o meio de filtro (42) transporte a torta de filtro a partir da câmara de filtração (40); e, (i) fechar a câmara de filtração (40) e repetir as etapas de (a) até (h) para o processamento repetido da corrente de suspensão.
16. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que cada uma das etapas (a) a (h) é executada sob controle por meio de um dispositivo controlador (16) tendo procedimentos de operação pré-programados e informação de realimentação a partir de cada uma das etapas de operação, o dispositivo controlador (16) adaptado para controlar as etapas de pré-tratamento de suspensão e as etapas de tratamento de suspensão no interior da câmara de filtração (40) pressurizada.
17. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o aquecimento da corrente de suspensão é realizada com reciclagem de calor a partir do interior do sistema, a partir da recompressão de gases ou fluidos usados no método, e/ou a partir de fontes externas associadas com o aparelho de filtro sob pressão (32) do sistema.
18. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o vapor introduzido é controlado em pressão e temperatura para manter o vapor em um estado gasoso no interior câmara de filtração (40) para remover líquidos a partir a torta formada, e então redução da pressão ou temperatura do vapor para abaixar a temperatura no interior da câmara de filtração (40) antes da câmara de filtração (40) ser aberta.
19. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que se controla a temperatura da câmara de filtração (40) antes da introdução da suspensão para permitir o tratamento da suspensão para separação de líquido sem fazer com que a torta formada seja danificada, e então eleva-se a pressão para a remoção adicional de líquidos a partir da torta formada, e então reduz-se a pressão para causar a formação de fissuras no interior da torta formada, para permitir a remoção de líquidos adicionais a partir da torta formada sob pressão de gás.
20. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que é adicionado um diafragma no interior da câmara de filtração (40) fechada para conter a suspensão introduzida entre o meio de filtro (42) e os meios de suporte, e dispositivos para comprimir o diafragma contra o meio de filtro (42) para formar a torta.