ES2209308T3 - Procedimiento para el secado de las tortas de filtracion formadas en camaras de filtracion de un filtro-prensa, asi como filtro-prensa para llevar a cabo el procedimiento. - Google Patents

Abstract

Procedimiento de secado de las tortas de filtro formadas en el curso de un proceso de filtrado en las cámaras (4) del filtro de un filtro-prensa, constituido por elementos (1) de filtro de membrana y elementos (10) calentadores, cuyas tortas de filtro se someten, a continuación del proceso de filtrado o de un proceso de lavado posterior para disminuir el líquido de la torta de filtro, primero a una fase mecánica de reprensado por medio de una membrana (6), donde la torta de filtro se calienta para el secado y se evacua adicionalmente la cámara (4) del filtro, caracterizado porque las tortas de filtro se calientan exclusivamente por la cara opuesta a la membrana (6), donde la temperatura se ajusta, teniendo en cuenta el punto de ebullición del líquido del filtro rebajado por influencia del vacío, tan elevadamente que se forme una capa de vapor, que penetre en la torta de filtro y que oprima el líquido residual de la torta de filtro hacia la superficie de drenaje de la membrana (6) sin calentar, y donde el calentamiento tiene lugar sobre la superficie de la torta de filtro tan uniformemente que la zona de transición de la fase de vapor a la fase líquida discurra nivelada y uniformemente a través de la torta de filtro, sin que se produzcan irrupciones de vapor.

Description

Procedimiento para el secado de las tortas de filtración formadas en cámaras de filtración de un filtro-prensa, así como filtro-prensa para llevar a cabo el procedimiento.

El invento se refiere a un procedimiento para el secado de las tortas de filtro, formadas, en el curso de un proceso de filtrado, en las cámaras de filtro de un filtro-prensa compuesto de elementos del filtro de membrana y de elementos calentadores, cuyas tortas de filtro someten primero, a continuación del proceso de filtrado o de un proceso de lavado posterior para disminuir el líquido de la torta de filtro, a una fase mecánica de reprensado por medio de una membrana, donde la torta de filtro se calienta para el secado y adicionalmente se hace el vacío en la cámara de filtro. El invento se refiere además a un filtro-prensa para realizar el procedimiento.

A partir del documento EP 0 676 225 y de los principios, se conocen filtros-prensa de varias cámaras, que permiten la realización de semejante procedimiento. La práctica muestra, sin embargo, que la humedad residual de la torta de filtro, que se puede obtener con consumos de energía y tiempo prefijados, es aún relativamente elevada. Con tal motivo, se necesita, con frecuencia, una instalación de secado separada para conseguir el contenido necesario de pulpa seca de la torta de filtro.

Se le plantea al invento mejorar el procedimiento del género mencionado al principio así como un filtro-prensa para llevar a cabo dicho procedimiento, apuntando a que se consiga un grado de secado claramente superior de la torta de filtro, sin que sea necesario un gasto suplementario respectivo en lo que se refiere a costes más elevados de energía o fabricación. Pueden suprimirse materiales caros resistentes a las altas temperaturas.

Este problema se resuelve, en cuanto al procedimiento, de modo que las tortas de filtro se calienten exclusivamente desde la cara opuesta a la membrana, ajustándose la temperatura, teniendo en cuenta el punto de ebullición del líquido de la torta de filtro rebajado por la acción del vacío, de forma tan elevada que se forme una capa de vapor, que penetre a través de la torta de filtro y comprima el líquido residual de la torta de filtro hacia la superficie de drenaje de la membrana sin calentar, y realizándose el calentamiento de la superficie de la torta de filtro de forma tan uniforme que la zona de transición de la fase de vapor a la líquida discurra nivelada y homogéneamente a través de la torta de filtro, sin que se presenten irrupciones locales de vapor.

La ventaja conseguida con el invento consiste básicamente en que la humedad residual existente en la torta de filtro es expulsada en alto grado cuantitativo por la fase de vapor, donde, debido a la utilización simultánea de vacío, se ayuda, por un lado, a la eliminación de la humedad y, por otro lado, se rebaja tanto la temperatura de ebullición que no se han de aplicar, en cada caso, materiales caros y estables a altas temperaturas en la zona de los elementos de filtro de membrana. Habitualmente, la humedad residual consiste además en agua, pudiéndose aplicar, no obstante, el procedimiento igualmente con disolventes, aceites u otros líquidos.

En una forma de procedimiento ventajosa, se aplica ya el vacío en la fase de reprensado para un drenaje más rápido, con lo cual se puede seguir acelerando el proceso de secado. Se puede mostrar también como ventajoso en el marco del invento, si se aplica el vacío de forma no constante, sino intermitente según el modelo de tiempo a elegir en caso particular. En el sentido de más arriba, puede seguir siendo de mucha ayuda, si el calentamiento de la torta de filtro ya se comienza asimismo en la fase de reprensado.

Para conseguir una transición de calor especialmente buena y, por consiguiente, un calentamiento óptimo, se recomienda que la torta de filtro quede directamente adosada a la superficie de un elemento calentador.

Se ha manifestado además como necesario en el marco del invento que la torta de filtro permanezca bajo la presión de reprensado de la membrana durante el secado, habiéndose ajustado la presión de reprensado mayor que la presión de vapor del líquido de la torta de filtro. Gracias a ello, se estabiliza la torta de filtro en la cámara de filtro o bien se equilibra la contracción del volumen por la eliminación de líquido, de modo que se evite un derrumbamiento de la torta de filtro o una formación de grietas y, por consiguiente, una descarga de vapor que aminore esencialmente el rendimiento.

Para optimizar adicionalmente el procedimiento, el invento prevé la posibilidad de que el medio de presión de la membrana para ajustar diferencias de temperaturas elevadas o para adecuar a las exigencias técnicas de procedimiento se pueda refrigerar o calentar en una amplitud limitada.

Habitualmente, el vacío se aplica en la descarga del filtrado o en el acceso de la pulpa. Otra elevación más del rendimiento en el desecado se puede conseguir por que el vacío se aplique en la descarga del filtrado y en el acceso de la pulpa.

En lo que se refiere al dispositivo, el invento presentará en un filtro-prensa, que se compone de varios elementos de filtro de membrana provistos de una pared de apoyo, que están acoplados conjuntamente por los bordes de forma estanca a un medio fluido, y además de un bastidor de placas adosado a la pared de apoyo, formando entre sí los elementos de filtro de membrana unas cámaras de filtro con entradas, que desembocan en ellas, para la suspensión a filtrar, y llevando por uno o ambos lados una membrana unida de forma estanca por los bordes con la pared de apoyo o el bastidor de placas, por lo demás móvil hacia delante por un medio de presión en la cámara de filtro, que presenta en su superficie de pared orientada hacia las respectivas cámaras de filtro unos resaltos perfilados cubiertos con un paño de filtro, que forman debajo del paño de filtro un sistema de acanaladuras para el filtrado unido a una descarga de filtrado, resuelto por que, entre cada dos elementos de filtro de membrana, se haya dispuesto un elemento calentador inmediatamente a continuación, y por que se hayan previsto perforaciones de descarga de filtrado distribuidas regularmente sobre todo el contorno de la superficie de filtro.

Para garantizar secciones transversales de descarga suficientemente grandes, en especial, también en cuanto a la aplicación de vacío, es conveniente que los canales de descarga del filtrado, dispuestos en la zona de las esquinas de los elementos de filtro de membrana, presenten una configuración optimizada en superficie, preferiblemente una configuración triangular.

Además, resulta ventajoso con vistas a un elevado rendimiento, si el bastidor de placas está provisto de una obturación por los bordes estanca al vacío, habiéndose previsto dentro de la obturación de los bordes una empaquetadura de paños de filtro integrada.

Para conseguir propiedades favorables en la transmisión de calor para la torta de filtro, prevé el invento que los elementos calentadores estén compuestos de un material de elevada conductibilidad del calor y/o de elevada resistencia química.

La configuración de los elementos calentadores puede realizarse de acuerdo con las respectivas exigencias. Se recomienda en general, en este caso, que los elementos calentadores estén formados, por su cara orientada hacia los elementos de filtro de membrana, según la aplicación de tecnología de procedimiento, planos o con una cámara para la torta, estando configurada la superficie preferiblemente sin superficies de drenaje. No obstante, básicamente existe también la posibilidad de proveer las superficies de los elementos calentadores, que entran en contacto con la torta de filtro, de un perfilado superficial de tal modo que la superficie de contacto se amplíe para conseguir una mayor transmisión de calor, sin que sean mayores las fuerzas de adherencia - notables en todo caso - que dificultan una liberación de la torta de filtro.

Para facilitar, a continuación del secado, la liberación de la torta de filtro de los elementos calentadores, se ha provisto, por conveniencia, la superficie de los elementos calentadores, al menos en la zona de las superficies de la torta de filtro, de un revestimiento antiadherente, preferiblemente de PTFE (politetrafluoretileno). No obstante, en ciertas circunstancias, puede ser suficiente con dotar a la superficie de un pulido abrillantado.

Según la configuración individual y la construcción específica, los elementos calentadores pueden estar configurados de una o varias piezas. Además, resulta favorable si los elementos calentadores, en el caso de configuración en varias piezas, están encolados, soldados o atornillados con utilización adicional de juntas de estanqueidad.

Existe además en el marco del invento la posibilidad de que los elementos calentadores estén provistos de canales redondos y/o avalados y/o rectangulares, donde básicamente también son imaginables otras configuraciones de la sección transversal. La fabricación de los elementos calentadores se puede realizar por tratamiento con arranque de virutas o por vaciado en molde. En vez de ello, los elementos calentadores pueden estar también equipados con conductores de calentamiento, existiendo entonces también la posibilidad de instalar correspondientes chapas de calentamiento y, dado el caso, también en forma de tejidos metálicos.

Se ha demostrado como favorable, en lo que se refiere a una emisión de calor homogénea, si los canales de calentamiento se disponen en forma de meandros.

Finalmente, existe aún la posibilidad de que los elementos calentadores se configuren aislantes al calor en la zona marginal del bastidor. Además, se puede prever, de forma muy general, material aislante del calor para evitar radiación de calor incrementada en todas las superficies, que no entran en contacto con la torta de filtro.

A continuación, se explica más detalladamente el invento en el ejemplo de realización representado en el dibujo; donde las figuras muestran:

Figura 1 la estructura de un filtro-prensa en representación esquemática en sección transversal,

Figura 2 una sección transversal a través de una parte del filtro-prensa, según la figura 1, durante la fase de filtración,

Figura 3 una sección transversal a través de una parte del filtro-prensa, según la figura 1, durante las fases de reprensado y secado,

Figura 4 un elemento de filtro de membrana en vista en planta desde arriba,

Figura 5 una sección a lo largo de la línea V - V de la figura 4,

Figura 6 una sección a lo largo de la línea VI - VI de la figura 4,

Figura 7 una sección a lo largo de la línea VII - VII de la figura 4,

Figura 8 una sección a lo largo de la línea VII - VIII de la figura 4,

Figura 9 una sección transversal a través del elemento de calentamiento,

Figura 10 una sección a lo largo de la línea X - X de la figura 9, y

Figura 11 diversas formas de realización posibles de elementos de calentamiento en sección transversal en las figuras parciales a) a e).

El filtro-prensa, representado en el dibujo, se compone de varios elementos 1 de filtro de membrana provistos de una pared 2 de apoyo, que están acoplados conjuntamente por los bordes de forma estanca a un medio fluido. Presentan, para ello, un bastidor 3 de placas adosado a la pared 2 de apoyo. Los elementos 1 de filtro de membrana forman entre ellos cámaras 4 de filtro con entradas, que desembocan dentro de ellas, para la suspensión a filtrar. En la forma de realización representada en la figura 1, cada elemento 1 de filtro de membrana lleva, a ambos lados, una membrana 6 unida de forma estanca por los bordes con la pared 2 de apoyo o bien con el bastidor 3 de placas, por lo demás móvil hacia adelante mediante un medio de presión en la cámara 4 de filtro. La membrana 6 presenta en su superficie de pared, orientada hacia la correspondiente cámara 4 de filtro, unos resaltos 8 perfilados cubiertos con un paño 7 de filtro, que forman bajo el paño 7 de filtro un sistema de acanaladuras, para el filtrado, conectado a una descarga 9 de filtrado. En la figura 2, se ha representado una sección transversal a través de una parte del filtro-prensa, según la figura 1, durante la fase de filtrado, mientras que la figura 3 la reproduce según las fases de reprensado y secado.

Entre dos elementos 1 de filtro de membrana se dispone, en cada caso, un elemento 10 calentador adosado inmediatamente a ellos. Esos elementos 10 calentadores se componen, por conveniencia, de un material de alta conductibilidad calorífica, ofreciéndose para ello, en especial, un metal. Puesto que los elementos 10 calentadores limitan la cámara 4 de filtro, la torta de filtra entra directamente en contacto con ellos, de modo que se garantiza una transmisión óptima del calor hacia la torta de filtro.

Además, se puede aplicar vacío a través de la descarga 16 del filtrado o bien del acceso 17 de la pulpa - indicadas con flechas en la figura 1 -, por lo cual, no sólo se acelera la aspiración de la humedad, sino que también se baja la temperatura de ebullición.

Para conseguir un rendimiento lo más alto posible y una distribución regular del vacío, se han previsto perforaciones para la descarga del filtrado, distribuidas regularmente por todo el contorno de la superficie del filtro. Adicionalmente, los canales 11 de descarga del filtrado, dispuestos en la zona de las esquinas del elemento 1 de filtro de membrana, presentan - como se puede observar, en especial, en la figura 4 - una configuración triangular, por lo cual se aumenta la sección transversal de la descarga y se favorece adicionalmente la acción del vacío. Las distintas representaciones de las secciones según la figura 4 se reproducen en las figuras 5 a 8.

Para excluir, con seguridad, las pérdidas de presión en el interior del filtro-prensa, se ha provisto el bastidor 3 de placas de una obturación 12 marginal estanca al vacío, no debiendo sobresalir el paño 7 de filtro más allá, de modo que dentro de la obturación 12 de los bordes se prevea una empaquetadura 13 de paños de filtro integrada, como se desprende, en detalle, de la figura 5. El paño 7 de filtro está sujeto además en una ranura de sujeción del paño por medio de un perfil anular de sujeción.

Los elementos 10 calentadores se configuran por su cara orientada hacia los elementos 1 de filtro de membrana según la aplicación de tecnología de procedimiento. Pueden además - como se ha representado en el dibujo - ser planos o también estar provistos de una cámara para la torta, estando configurada la superficie preferiblemente sin superficies de drenaje.

Para evitar un pegado de la torta de filtro secada al elemento 10 calentador, está provista la superficie de los elementos 10 calentadores, al menos en la zona de las superficies de la torta de filtro, de un revestimiento antiadherente, preferiblemente de PTFE (politetrafluoretileno).

Los elementos 10 calentadores pueden hacerse de una o varias piezas, donde, en el caso de varias piezas, pueden pegarse, soldarse o atornillarse utilizando adicionalmente juntas de estanqueidad.

Como resulta, en especial, de la figura 11, los elementos 10 calentadores pueden estar provistos de canales 14 de calentamiento redondos y/o ovalados y/o rectangulares. Para una distribución del calor uniforme, se ha valorado una disposición en forma de meandros de los canales 14 de calentamiento - como se ha representado en la figura 9 -.

Finalmente existe la posibilidad de configurar los elementos 10 calentadores aislantes del calor en la zona de los bordes, para lo cual se pueden ver en las figuras 11 c) y (e unos ejemplos de realización. Allí, el bastidor 15 está compuesto de material aislante del calor.

Con el filtro-prensa descrito precedentemente se puede llevar a cabo un procedimiento de secado de una torta de filtro, formada en el curso de un proceso de filtrado, en las cámaras 4 de filtro de un filtro-prensa constituido por elementos 1 de filtro de membrana. Para ello, primero se someten las tortas de filtro, a continuación del proceso de filtrado o de un proceso de lavado pospuesto para desecado, a una fase mecánica de reprensado, calentándose la torta de filtro para el secado y evacuándose adicionalmente la cámara 4 de filtro. Las tortas de filtro se calientan exclusivamente desde las caras opuestas a la membrana 6, debiéndose ajustar la temperatura de forma tan alta que, teniendo en cuenta el punto de ebullición rebajado por la acción del vacío, se formen frentes de vapor, que atraviesen la torta de filtro y empujen el líquido residual de la torta de filtro hacia la superficie de drenaje de la membrana 6 sin calentar. El calentamiento tiene lugar, al mismo tiempo, sobre la superficie de la torta de filtro de forma tan uniforme que la zona de transición de vapor a líquido residual discurra nivelada y homogénea a través de la torta de filtro, sin que se presenten irrupciones de vapor.

Para un drenaje más rápido así como para la aceleración del proceso de secado, se puede aplicar el vacío ya en la fase de reprensado. Por conveniencia, se comienza también con el calentamiento de la torta de filtro ya en la fase de reprensado.

Para evitar un derrumbamiento de la torta de filtro o una formación de grietas y, por consiguiente, evitar un golpe de vapor limitado localmente, que aminore esencialmente el rendimiento, se mantiene la torta de filtro durante el secado bajo la presión de reprensado de la membrana 6, donde la presión de reprensado se ajusta mayor que la presión de vapor del líquido de la torta de filtro. Gracias a ello, se estabiliza la torta de filtro en la cámara 4 de filtro o bien se equilibra la contracción del volumen por medio del secado.

Además, el medio de presión de la membrana puede ser refrigerable o calentable en amplitud limitada para ajustar diferencias elevadas de temperatura o para adecuar a las exigencias de la tecnología de procedimiento, cosa que no resulta más detallada en el dibujo, por lo cual la conducción del proceso puede adaptarse a un entorno adicional.

Finalmente, en el marco del procedimiento, se puede aplicar el vacío ya sea alternativamente o también simultáneamente en la descarga 16 del filtrado y en la entrada 17 de la pulpa.

Claims (19)

1. Procedimiento de secado de las tortas de filtro formadas en el curso de un proceso de filtrado en las cámaras (4) del filtro de un filtro-prensa, constituido por elementos (1) de filtro de membrana y elementos (10) calentadores, cuyas tortas de filtro se someten, a continuación del proceso de filtrado o de un proceso de lavado posterior para disminuir el líquido de la torta de filtro, primero a una fase mecánica de reprensado por medio de una membrana (6), donde la torta de filtro se calienta para el secado y se evacua adicionalmente la cámara (4) del filtro, caracterizado porque las tortas de filtro se calientan exclusivamente por la cara opuesta a la membrana (6), donde la temperatura se ajusta, teniendo en cuenta el punto de ebullición del líquido del filtro rebajado por influencia del vacío, tan elevadamente que se forme una capa de vapor, que penetre en la torta de filtro y que oprima el líquido residual de la torta de filtro hacia la superficie de drenaje de la membrana (6) sin calentar, y donde el calentamiento tiene lugar sobre la superficie de la torta de filtro tan uniformemente que la zona de transición de la fase de vapor a la fase líquida discurra nivelada y uniformemente a través de la torta de filtro, sin que se produzcan irrupciones de vapor.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el drenaje se aplica ya en la fase de reprensado para un drenaje más rápido.

3. Procedimiento según la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque el calentamiento de la torta de filtro se comienza ya en la fase de reprensado.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la torta de filtro queda en contacto directamente con la superficie de un elemento (10) calentador.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la torta de filtro permanece a la presión de reprensado de la membrana (6) durante el secado, ajustándose la presión de reprensado más elevada que la presión de vapor del líquido de la torta de filtro.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el medio de presión de la membrana para el ajuste de diferencias de temperatura incrementadas o para la adecuación a las exigencias de tecnología de procedimiento es refrigerable o calentable en una amplitud limitada.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el vacío se aplica en la descarga(16) del filtrado y/o en la alimentación (17) de la pulpa.

8. Filtro-prensa para llevar a cabo el procedimiento según las reivindicaciones 1 a 7, compuesto de varios elementos (1) de filtro de membrana provistos de una pared (2) de apoyo, los cuales están acoplados por los bordes de forma estanca a los medios fluidos y que presentan, a tal efecto, un bastidor (3) de placas junto a la pared (2) de apoyo, donde los elementos (1) de filtro de membrana forman entre ellos cámaras (4) de filtro con entradas (5), que desembocan en ellas, para la suspensión a filtrar y llevan por un lado o por ambos lados una membrana (6) unida de forma estanca por los bordes con la pared (2) de apoyo o el bastidor (3) de placas, por lo demás móvil hacia adelante en la cámara (4) de filtro por un medio de presión, membrana (6) que presenta en su superficie de pared, que da hacia la respectiva cámara (4) de filtro, unos resaltos (8) perfilados cubiertos por un paño (7) de filtro, que forman bajo el paño (7) de filtro un sistema de canales para el filtrado unido a una descarga (9) de filtrado, caracterizado porque entre dos elementos (1) de filtro de membrana se ha dispuesto, en cada caso, un elemento (10) calentador directamente adosado, y porque por todo el contorno de la superficie del filtro se han previsto perforaciones de descarga de filtrado distribuidas uniformemente.

9. Filtro prensa según la reivindicación 8, caracterizado porque los canales (11) de descarga de filtrado, dispuestos en la zona de las esquinas de los elementos (1) del filtro de membrana, presentan una configuración de superficie optimizada, preferiblemente una configuración triangular.

10. Filtro-prensa según la reivindicación 8 ó 9, caracterizado porque el bastidor (3) de placas está provisto de una obturación (12) por los bordes estanca al vacío, donde dentro de la obturación (12) marginal se ha previsto una empaquetadura (13) de paños de filtro integrada.

11. Filtro-prensa según una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque los elementos (10) calentadores se componen de un material de elevada conductibilidad del calor y/o elevada resistencia química.

12. Filtro-prensa según una de las reivindicaciones 8 a 11, caracterizado porque los elementos (10) calentadores están configurados, por su cara orientada hacia los elementos (1) del filtro de membrana, según la aplicación de la tecnología de procedimiento, planos o con una cámara para la torta, donde la superficie se ha configurado preferiblemente sin superficies de drenaje.

13. Filtro-prensa según una de las reivindicaciones 8 a 12, caracterizado porque la superficie del elemento (19) calentador está provista, en la zona de las superficies de la torta de filtro, de un revestimiento antiadherente, preferiblemente de PTFE (politetrafluoretrileno).

14. Filtro-prensa según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque los elementos (10) calentadores se han configurado de una o varias piezas.

15. Filtro-prensa según la reivindicación 14, caracterizado porque los elementos (10) calentadores, en el caso de ser de varias piezas, están encolados, soldados o atornillados utilizando adicionalmente juntas de estanqueidad.

16. Filtro-prensa según una de las reivindicaciones 8 a 15, caracterizado porque los elementos (10) calentadores están provistos de canales (14) de calentamiento redondos y/o ovalados y/o rectangulares.

17. Filtro-prensa según la reivindicación 14, caracterizado porque los canales (14) de calentamiento se han dispuesto en forma de meandros.

18. Filtro-prensa según una de las reivindicaciones 8 a 17, caracterizado porque los elementos (10) calentadores se han configurado aislantes del calor en la zona de los bordes del bastidor (15).

19. Filtro-prensa según una de las reivindicaciones 8 a 18, caracterizado porque los elementos (10) calentadores están equipados con conductores eléctricos de calentamiento.