ES2214247T3 - Deshidratador con compresion mecanica del vapor, instalacion y procedimiento para la depuracion quimica del vapor. - Google Patents

Deshidratador con compresion mecanica del vapor, instalacion y procedimiento para la depuracion quimica del vapor.

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ES2214247T3 ES00900653T ES00900653T ES2214247T3 ES 2214247 T3 ES2214247 T3 ES 2214247T3 ES 00900653 T ES00900653 T ES 00900653T ES 00900653 T ES00900653 T ES 00900653T ES 2214247 T3 ES2214247 T3 ES 2214247T3
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Abstract

Deshidratador con compresión mecánica del vapor equipado de un compresor (3) cuyo recinto de condensación (21) está constituido por un apilamiento de discos huecos horizontales comunicantes (2), soportados por un árbol central tubular (20) rotativo, de eje vertical (ZZ¿), estando este apilamiento instalado en el interior de una cuba (1) que constituye un recinto de evaporación (10), estando la materia a deshidratar esparcida en forma de una capa delgada sobre la cara superior de los discos, caracterizado porque en el interior de cada disco (2) está montado un tabique discoidal horizontal (22) fijado al árbol central (20), y de diámetro inferior el de los discos huecos (2), estando este tabique distanciado con relación a las dos caras horizontales del disco, y constituyendo un laberinto para el avance del vapor

Description

Deshidratador con comprensión mecánica del vapor, instalación y procedimiento para la depuración química del vapor.
La presente invención se refiere a un deshidratador con compresión mecánica del vapor y a un procedimiento de tratamiento del vapor en dicho deshidratador, con el fin de asegurar su depuración química.
La misma se refiere también a una instalación de depuración asociada a dicho deshidratador.
Un deshidratador con compresión mecánica del vapor es un deshidratador que comprende una pared de intercambio térmico una de cuyas caras está adaptada para recibir la materia a deshidratar, la cual se deposita en esta cara en forma de una capa fina.
Esta cara caliente se encuentra en el interior de un recinto denominado de evaporación.
La materia depositada en la cara caliente se deshidrata, evaporándose el agua y las otras sustancias volátiles que contiene en el interior del recinto de evaporación.
El vapor se retiene en este recinto, y se comprime mecánicamente por medio de un compresor, después se introduce en un segundo recinto, denominado de condensación, en el que se encuentra la otra cara de la pared de intercambio térmico.
Gracias a esta disposición, la cantidad de calor que se desprende por la condensación del vapor en la cámara de condensación, se transmite a la materia por conducción a través de la pared de intercambio térmico en la otra cara del disco, y esta cantidad de calor servirá para evaporar un volumen equivalente de líquido que se encuentra en la capa de materia a deshidratar, que está extendida en esta cara.
Así, el calor emitido por la condensación se recupera para la evaporación, lo que permite trabajar con una pequeña aportación de energía, que corresponde aproximadamente a la energía mecánica requerida para comprimir el vapor.
Este tipo de deshidratador se adapta particularmente al tratamiento de purines de ganadería, y especialmente, de purines porcinos; se trabaja entonces a una presión de 1 bar aproximadamente y a una temperatura del orden de 100ºC en el recinto de evaporación, y a una presión de 1,4 bar aproximadamente y una temperatura del orden de 110ºC en el recinto de condensación.
La pared de intercambio térmico es generalmente una pared móvil, de trayectoria cíclica, estando depositada la materia húmeda en la cara caliente en el principio del ciclo, mientras que los residuos secos son retirados de la cara caliente por rascado al final del ciclo.
En un tipo conocido de deshidratador con compresión mecánica del vapor, descrito en el documento nº WO-93/16005 - que corresponde al documento nº US-A-5.810.975 -, las paredes de intercambio térmico son las paredes superiores de un apilamiento de discos huecos horizontales, montados en un árbol tubular coaxial, de eje vertical, que está accionado en rotación, a una velocidad continua y uniforme.
A título indicativo, el número de discos del apilamiento es de treinta por ejemplo; cada disco tiene un diámetro del orden de 2 metros, y gira a una velocidad relativamente lenta, del orden de 0,33 revoluciones por minuto.
El conjunto de discos está dispuesto en el interior de una cuba que constituye el recinto de evaporación; el recinto de condensación está constituido por el espacio interior de los discos y del árbol tubular, el cual comunica con cada uno de los discos.
La presente invención se refiere también a un procedimiento para depurar químicamente el vapor que se produce en el recinto de evaporación de un deshidratador según la invención.
La misma está particularmente adaptada para el tratamiento de purines de ganadería, y especialmente de purines porcinos, tratamiento para el que es necesario operar con un precio de coste extremadamente bajo y, correlativamente, recurrir a unas soluciones en las que el consumo energético es extremadamente bajo.
En efecto, para que el procedimiento de tratamiento de purines sea aceptable comercialmente, la energía de tratamiento tiene que ser inferior a 50 kWh/m^{3} aproximadamente de purines, y preferentemente inferior a 30 kWh/m^{3}.
Para alcanzar este objetivo, es necesario que los mecanismos de condensación del vapor en el recinto de condensación, en el interior de los discos si se trata de un deshidratador del tipo mencionado más arriba, no sean obstaculizados por la presencia de gases no condensables o de sustancias cuya temperatura de condensación es inferior a la del agua.
Con diversas materias a deshidratar, y en particular con purines de cerdos, los productos volátiles que se evaporan al mismo tiempo que el agua durante la deshidratación representan una masa importante, del orden de 15 a 25 kg/m^{3} de purines.
En estos productos se encuentran numerosas sustancias muy diferentes unas de otras, en particular gas carbónico (CO_{2}), amoniaco (NH_{3}), diferentes ácidos grasos volátiles (AGV), de la familia [CH_{3}(CH_{2})_{n}
COOH], que van desde el ácido acético [CH_{3}COOH] hasta el ácido cáprico [CH_{3}(CH_{2})_{8}COOH], fenoles y disolventes tales como el alcohol, éteres, cetonas, aldehídos, etc.
Algunos de estos productos no son condensables en las condiciones de presión (1 bar) y de temperatura (100ºC) que se aplican; es el caso del gas carbónico, del amoniaco, eventualmente del aire, del metano y del hidrógeno si se ha producido fermentación.
Entre los productos volátiles difíciles de condensar, se encuentran los disolventes, los ácidos grasos volátiles (AGV) y los fenoles.
Para obtener un buen funcionamiento del deshidratador, es necesario en primer lugar eliminar lo máximo posible estos productos indeseables, y a continuación proceder de manera que los productos residuales no sean molestos.
Se efectúa por consiguiente una depuración previa de la materia a deshidratar.
Así por ejemplo, la materia a deshidratar pasa previamente por un dispositivo intercambiador-desgasificador, que asegura su precalentamiento a una temperatura del orden de 85ºC por ejemplo.
La materia, tal como purines de cerdos, contiene muy a menudo unos carbonatos de amonio que se disocian a partir de 50ºC en dióxido de carbono (CO_{2}) y en amoniaco (NH_{3}), de modo que durante este precalentamiento en el intercambiador, la materia pierde una gran parte del dióxido de carbono acompañado de vapor de agua y de otros gases parásitos; en cambio, el amoniaco permanece casi enteramente en solución en el producto.
A continuación, se deja reposar ventajosamente la materia durante varias horas en las cubas recalentadas de desgasificación y de desespumado, para llevarlas a una temperatura del orden de 98ºC, justo antes de su esparcimiento sobre la cara caliente del deshidratador.
Así, llegando al deshidratador, la materia ya ha perdido entre el 75 y el 90% de su dióxido de carbono, y este pretratamiento es particularmente interesante en el plano económico.
Un objetivo de la presente invención es impedir la formación de bolsas inertes de no condensables o de vapores parásitos durante la circulación del vapor en el deshidratador.
El deshidratador con compresión mecánica que constituye el objeto de la invención posee un compresor y un recinto de condensación que está constituido por un apilamiento de discos huecos horizontales comunicantes, soportados por un árbol central tubular rotativo, de eje vertical, estando este apilamiento instalado en el interior de una cuba que constituye el recinto de evaporación, estando la materia a deshidratar esparcida en forma de una capa delgada sobre la cara superior de los discos.
Este deshidratador destaca porque en el interior de cada disco está montado un tabique discoidal horizontal fijado al árbol central, y de diámetro inferior al de los discos huecos, estando este tabique distanciado con relación a las dos caras horizontales del disco, y que constituye un laberinto para el avance del vapor.
Por otra parte, según un cierto número de características adicionales posibles de este deshidratador:
-
dicho sistema de recuperación de calor comprende un serpentín que está sumergido en un recipiente de agua dispuesto en el interior del recinto de evaporación, en el que se hace pasar los vapores que transportan los gases no condensables;
-
comprende unos medios para devolver al recipiente el agua de condensación presente en los vapores a la salida de dicho serpentín;
-
comprende un quemador apto para quemar los gases no condensables a su salida.
Otro objetivo de la presente invención es eliminar por depuración química el vapor generado en el recinto de evaporación en el transcurso del tratamiento de deshidratación, con el fin de eliminar todas -o prácticamente todas- las sustancias indeseables mencionadas más arriba, en particular el dióxido de carbono, el amoniaco, los AGV los fenoles y otros disolventes.
Por esta razón, la invención tiene también como objeto una instalación de depuración del vapor asociada a un deshidratador según la invención.
De acuerdo con la invención, esta instalación comprende un conjunto de depuradores montados en serie unos tras otros, unos medios para llevar el vapor a depurar a la entrada de este conjunto, y unos medios para evacuar el vapor tratado hacia el compresor que equipa el deshidratador, adoptando cada uno de los depuradores la forma de un cajón en cuyo interior están dispuestos unos medios aptos para generar, por centrifugación, una lluvia de gotitas de una solución depuradora que el vapor, que ha sido llevado a una temperatura sensiblemente igual a 100ºC, está obligado a atravesar, y siendo una por lo menos de las lluvias agua, conteniendo otra por lo menos un ácido y conteniendo una tercera por lo menos una base.
Preferentemente, dicho conjunto comprende por lo menos tres baterías de varios depuradores asegurando una un tratamiento del vapor con agua, asegurando la otra un tratamiento con ácido, y asegurando la otra un tratamiento básico.
Ventajosamente, cada una de dichas baterías está conectada a una cuba distinta que recoge las soluciones que han servido para el tratamiento.
Por último en el procedimiento según la invención que utiliza el deshidratador o en la instalación según la invención, se extrae el vapor en el recinto de condensación del deshidratador y se le hace pasar sucesivamente, antes de comprimirlo, a una temperatura sensiblemente igual a 100ºC, por una serie de depuradores y se le fuerza a atravesar, en cada uno de estos depuradores, un lluvia que contiene una solución depuradora, siendo por lo menos una de estas lluvias agua, conteniendo otra un ácido, y conteniendo otra una base.
Por otra parte, según otras características posibles del procedimiento:
-
el ácido es una solución que comprende ácido sulfúrico y ácido nítrico;
-
la base es una solución de cal, de potasa y de sosa;
-
se genera la lluvia por medio de un tubo rotativo perforado por una multitud de pequeños orificios en cuyo interior se encuentra la solución, siendo ésta proyectada por centrifugación en forma de finas gotitas en el exterior del tubo.
Otras características y ventajas de la invención se pondrán de manifiesto a partir de la descripción y de los dibujos anexos que representan un modo de realización preferido de la invención.
En estos dibujos:
- la figura 1 es un esquema general de una instalación de acuerdo con la invención, que equipa un deshidratador con discos huecos;
- la figura 2 es una vista esquemática, en sección axial, de uno de los depuradores que compone la instalación;
- las figuras 3 y 4 son unas vistas esquemáticas de este mismo depurador, desde arriba, y respectivamente lateral y en sección, siendo el plano de corte el plano quebrado referenciado como IV-IV en la figura 3;
- la figura 5 es una vista general del depurador.
En la figura 1 se ha designado con la referencia 1 la cuba de un deshidratador con compresión mecánica del vapor, cuyo espacio interior 10 constituye el recinto de evaporación. En el interior de este recinto está montado un apilamiento de discos huecos 2 idénticos, soportados por un árbol tubular central 20, de eje vertical ZZ'.
Los discos huecos 2 presentan una cara superior lisa, plana y horizontal sobre la que la materia a deshidratar está esparcida en forma de una capa delgada, estando simbolizado este esparcimiento por las flechas m.
En la figura, se han representado solamente tres discos, con el fin de no recargarla inútilmente. Evidentemente el número de discos es en realidad superior a tres, por ejemplo es igual a treinta.
El árbol tubular 20 está accionado en rotación alrededor de su propio eje vertical ZZ', a una velocidad uniforme.
En el transcurso de una vuelta, la capa de materia depositada en los discos se deshidrata por el efecto del calor, y el agua así como las otras sustancias volátiles contenidas en la materia se evaporan en el recinto 10, como está simbolizado por las pequeñas flechas E.
Unos medios de rascado no representados retiran los residuos sólidos y secos que se encuentran sobre los discos al final de una vuelta de rotación.
En el interior de cada uno de los discos 2 está dispuesto un tabique discoidal horizontal 22 que está fijado por el borde de su orificio central sobre en el tubo 20.
Cada tabique 22 tiene un diámetro un poco más pequeño que el del disco, y está centrado sensiblemente a media altura de cada disco, de manera que forma un espacio entre este tabique y las paredes superior e inferior del disco.
El deshidratador comprende un compresor 3 cuya salida 31 comunica, por medio de un conducto 100, con la base del árbol tubular 20. Este último comunica en la parte superior con el disco 2 superior, realizándose esta comunicación por encima del tabique 22 que se encuentra en este disco superior.
El conjunto de los espacios interiores de los discos se encuentran en comunicación unos con otros (y con el interior del árbol 21), constituyendo este espacio el recinto de condensación al cual llega el vapor comprimido.
En la base del recinto de condensación se encuentra un receptáculo 11 que recupera el condensado; un conducto 12 permite devolverlo al compresor 3, a través de una compuerta motorizada 120, cuya función se explicará más adelante.
En el interior del recinto de condensación se encuentra una doble tubuladura 14, 15 que comunica con un serpentín tubular 41, el cual está sumergido en el agua contenida en un recipiente 40, situado en el interior del recinto de evaporación 10, que constituye un intercambiador de recuperación de calor 4, cuya función también se explicará más adelante.
Debe observarse que una de las tubuladuras, referenciada como 14, desemboca por encima del tabique del disco superior, mientras que la otra, 15, desemboca por debajo del tabique del disco inferior.
Entre esta doble tubuladura 14, 15 y el serpentín 41 está montada una compuerta 410.
Es conveniente precisar que la figura 1 es muy esquemática; al ser giratorio el conjunto del árbol tubular 20/discos huecos 2, es evidente que su conexión con la conducción 100, la doble tubuladura 14, 15 y el receptáculo 11, que son fijos, y están dispuestos en consecuencia, estando esta adaptación al alcance del experto en la materia.
El serpentín 41 se prolonga, en el exterior de la cuba 1, por un conducto 410, el cual desemboca en un separador de fases gaseosas y líquidas.
En este conducto se encuentra un manómetro 411 y una válvula 412 de regulación de la presión en el serpentín.
El agua que se condensa en el separador 42 es devuelta al recipiente 40 por un conducto de retorno 420, a través de una electroválvula 421, cuyo funcionamiento está pilotado automáticamente en función del nivel de agua presente en el separador 42.
Los gases son evacuados del separador 42 por un conducto 44 en dirección de un quemador 45, que tiene la función de pirolizar estos gases no condensables y los diversos vapores malolientes. A la salida del quemador, los humos producidos, simbolizados por la flecha k, son perfectamente inodoros.
La instalación de depuración según la invención, que lleva la referencia 5, está compuesta por un conjunto de depuradores químicos 50 idénticos, empalmados en serie.
El vapor extraído en el recinto de evaporación 10 es llevado corriente arriba de este depurador 5, por medio de una conducción 101, que se conecta a una tubuladura 500 de entrada en el depurador. La tubuladura de salida del depurador, con la referencia 30, está conectada a la entrada del compresor 3.
El avance de los vapores en el interior del deshidratador y del depurador está simbolizado por unas flechas.
Con referencia a las figuras 2 a 4, se describirá ahora la estructura de un depurador elemental 50.
Éste consiste en un cajón de forma paralelepipédica rectangular, de sección horizontal cuadrada, y cuyos lados mayores constituyen la altura, siendo los lados mayores verticales.
A título indicativo, cada cajón 50 presenta un lado de 120 cm y una altura de 250 cm.
La pared lateral del cajón está referenciada como 53, y su fondo como 54.
En el interior del cajón está montado un sistema de aspersión de una solución química que tiene unas propiedades de depuración del vapor.
Este sistema 6 comprende un tubo cilíndrico vertical 60, que está montado en el centro del cajón. Este tubo está guiado en su base por un cojinete 63 soportado por un soporte fijo 55 solidario del fondo 54. En su parte superior, está guiado por un cojinete 62 soportado por una placa de base 620, cuya zona de reborde reposa contra el borde de una abertura de forma correspondiente prevista en la pared superior 56 del cajón.
El soporte inferior 55 y la placa de base 620 están unidos por unos perfiles verticales 58, por ejemplo en número de cuatro.
La placa de base 620 soporta un motor eléctrico 61, apto para accionar el tubo 60 en rotación alrededor de su eje. A título indicativo, el tubo 60 presenta un diámetro comprendido entre 80 y 200 mm, por ejemplo de 115 mm aproximadamente.
La pared cilíndrica del tubo 60 está perforada por una multitud de pequeños orificios regularmente repartidos en toda su longitud.
A titulo indicativo, están previstos varios centenares de pequeños orificios, cuyo diámetro está comprendido entre 0,5 y 2 mm, por ejemplo del orden de 1mm.
La parte superior del tubo está obturada por un tapón 65.
Su parte inferior está abierta y comprende una pequeña turbina 64.
El soporte inferior 55 presente unas aberturas laterales 56 que permiten el paso de un producto líquido, en este caso una solución de depuración, que ha sido introducida en el cajón, y en el cual se baña la base abierta del tubo 60.
Esta solución S puede penetrar por consiguiente por la abertura inferior del tubo a través de los orificios 56, antes de ser aspirada hacia arriba, en el interior del tubo en rotación, gracias a la turbina 64, como se ha simbolizado por las flechas i.
El producto líquido sube por consiguiente por el interior del tubo, y es expulsado por centrifugación a través de los orificios 600 como está simbolizado por las flechas j, para formar una lluvia de finas gotitas que barren y ocupan todo el espacio interior del cajón.
En la base del sistema aspersor está dispuesto un filtro 57; se trata, en el ejemplo ilustrado, de un par de telas cilíndricas concéntricas, de eje vertical que están puestas sobre el soporte 55, a cada lado de los perfiles 58.
La función de este filtro es impedir que las partículas sólidas presentes en la solución S penetren en el tubo 60, lo que provocaría el riesgo de taponar los orificios 600.
En la parte superior del cajón están previstas, en una de sus caras laterales una embocadura de entrada 500, y en la cara opuesta una embocadura de salida 501 del vapor.
Estas embocaduras presentan una sección rectangular.
En el interior del cajón 50 está montado un tabique vertical 51, que se extiende en diagonal a cada lado del sistema aspersor 6, y está fijado a dos ángulos diametralmente opuestos del cajón.
Como se aprecia en la figura 4, este tabique 51 está fijado el la parte superior de la pared superior 56 del cajón; su altura es sensiblemente más pequeña que la altura del cajón, de modo que su borde inferior se encuentra a una cierta distancia h por encima del nivel de la solución S, practicando un espacio para el paso del vapor, cuya circulación está simbolizada por las flechas G.
Se comprende que, gracias a esta disposición, el vapor que recorre el cajón desde la embocadura 500 hasta la embocadura 501 está obligado a pasar bajo el tabique 51, que desempeña la función de un laberinto; por consiguiente el vapor es forzado a atravesar dos veces la lluvia generada por el sistema aspersor 6, primero atravesándola de arriba hacia abajo, y después de abajo hacia arriba.
El espacio superior del compartimento corriente abajo del cajón (en el lado de la salida con relación al tabique 51) está ocupado por un dispositivo 52, que se denominará convencionalmente "captador de gotas". Se trata de un tapón compuesto por pequeñas virutas en material plástico o en acero inoxidable, cuya función es eliminar del vapor en circulación las partículas sólidas y/o las gotitas relativamente voluminosas, de manera que el vapor sale del cajón en forma de una suspensión compuesta por gotitas extremadamente finas.
Preferentemente, las dimensiones del depurador y el área de las embocaduras de entrada y de salida están determinadas para que la velocidad del vapor en el interior del cajón esté comprendida entre 0,5 y 0,75 m/segundo.
La altura de la solución de depuración en el cajón es de algunas decenas de centímetros.
La velocidad de rotación del tubo aspersor 60 se elige para que los chorros de solución salgan a una velocidad ni demasiado lenta ni demasiado rápida.
A título indicativo esta velocidad es del orden de 1.400 revoluciones por minuto.
Los problemas de cavitación son mucho menos molestos que con las bombas clásicas.
El mantenimiento del depurador es muy fácil puesto que el aspersor se puede sacar en bloque del cajón por la abertura prevista en la pared superior 56.
Los diferentes cajones están montados en serie.
Según una característica importante de la invención, por lo menos uno de los depuradores produce una lluvia de agua, otro produce una lluvia de ácido fuerte, y otro, una lluvia de base fuerte.
Preferentemente, y como se ha ilustrado en la figura 5, está previsto para cada tipo de aspersión una batería de cajones yuxtapuestos.
En esta figura, se ha designado por la referencia N -de "neutro"- los depuradores de aspersión de agua, por la referencia A - de "ácido"- los depuradores de aspersión de ácido y por B - de "base"- los depuradores de aspersión de base.
A cada una de las letras, N, A, o B, está asignada una cifra, que corresponde al orden del depurador en la instalación, teniendo en cuenta el sentido de circulación del vapor en esta última.
Se ha previsto sucesivamente, de corriente abajo a corriente arriba si se considera el sentido de desplazamiento del vapor, una batería de tres aspersores de agua yuxtapuestos N1, N2, N3, una batería de tres aspersores de ácido yuxtapuestos A1, A2, A3, una batería de tres aspersores de base yuxtapuestos B1, B2, B3, así como un cuarto aspersor de agua, N4.
En el seno de una misma batería, la solución pasa de un cajón al otro en sentido inverso al del vapor, gracias a un sistema de "rebosamiento" de tipo conocido, siendo el nivel de la solución contenida en el último recipiente asignado con el índice 3 superior al recipiente central asignado con el índice 2, el cual a su vez es superior al primer recipiente asignado con el índice 1.
Unas conexiones apropiadas están previstas para que la solución del cajón de índice 3 fluya por gravedad hacia el cajón de índice 2, y después en el de índice 1.
Además, también es posible un flujo similar del cajón terminal N4 hacia el cajón N3, a través de una conducción 81.
Se ha designado con la referencia 7 un depósito que contiene ácido sulfúrico, con la referencia 7' un depósito que contiene ácido nítrico, con la referencia 8 un depósito de agua, y con la referencia 9 un depósito de potasa, de cal o de sosa.
Ventajosamente, el agua es el destilado caliente extraído en el receptáculo 11 del deshidratador.
Este agua llega al depurador N4 a través de un conducto 80; el rebosadero se vacía, a través del conducto 81 en el depurador N3, y a continuación sucesivamente en los depuradores N2 y N1.
Los residuos del tratamiento del vapor se evacúan por un conducto 82 en una cuba de almacenamiento 84.
El producto evacuado es una solución de AGV-NH_{4}.
Los ácidos son llevados por medio de bombas 70, 70' desde los depósitos 7 y 7' respectivamente en los depuradores A2 y A3, por medio de electroválvulas apropiadas.
Las bombas 70, 70' son unas bombas dosificadoras, que permiten ajustar los porcentajes de ácido sulfúrico y nítrico.
A título indicativo, el porcentaje del ácido sulfúrico es del orden de 90 a 95% y el porcentaje del ácido nítrico de 5 a 10%.
La presencia del ácido nítrico, incluso en pequeño porcentaje, es útil cuando los componentes que constituyen el depurador (cajones, cubas y tuberías en
particular) son de acero inoxidable.
En efecto, el ácido nítrico permite "fosfatar" este material, para mejorar su resistencia a la corrosión.
Se observará que se inyecta también agua caliente en el depurador ácido A3; esto permite mantener constantes las temperaturas de tratamiento en los depuradores ácidos, y mantener constante el valor de los pH elegido para A1 y A2.
Las temperaturas de equilibrio vapor-solución de los depuradores A dependen de la concentración respectiva de su solución de depuración.
Estas temperaturas pueden ir de 101 a 110ºC según las cantidades de ácido y de sal presentes en los cajones.
A la salida de A1 la solución es neutra, y se almacena a través de una conducción 71 en una cuba 72.
También se ha encontrado sulfato amónico, un poco de nitrato amónico, y unos complejos que contienen fenoles.
Esta solución de final de depuración de final ácido se tratará posteriormente.
Los depuradores básicos B reciben sus aditivos a nivel de los depuradores B2 y B3, a través de una bomba 90 y de unos conductos 91 y 92 respectivamente.
El depurador B3 recibe también agua caliente del depósito 8, a través de una canalización 81 provista de una electroválvula.
La solución básica, por ejemplo una solución de potasa, se traslada desde el depósito 9 a B3 y B2 por medio de una bomba 90.
La regulación de los depuradores básicos, como la de los depuradores ácidos, se efectúa actuando sobre las cantidades de agua y de potasa inyectadas en cada uno de los depuradores B2 y B3 de forma que mantenga constantes las temperaturas elegidas para el tratamiento en estos depuradores, y que mantenga constantes también los valores de los pH elegidos para B1 y B2. A la salida de B1 la solución está parcialmente neutralizada, y se almacena en el depósito 94, a través de una conducción 93.
Los depuradores N, como ya se ha dicho, permiten una combinación entre el amoniaco y los AGV para formar unos acetatos de amonio.
Si, en el vapor a tratar, el amoniaco es excedente, la casi totalidad de los AGV se bloquea en estos depuradores N.
Los depuradores ácidos A bloquearán la totalidad del amoniaco residual y una gran parte de los fenoles.
Los depuradores básicos B bloquearán el dióxido de carbono restante, los AGV restantes, y una parte de los fenoles.
Por último, el depurador neutro N4, que sólo contiene agua renovada lentamente, sirve de protección tampón para el compresor. Bloquea, entre otros, las partículas finas básicas que provienen del depurador B3 y que han franqueada el dispositivo captador de gotas 52 de éste.
Estas partículas finas son unas gotitas de volumen muy pequeño que forman una suspensión no retenida por el captador de gotas, y que correría el riesgo de obstaculizar el funcionamiento del compresor.
Inevitablemente, de todos modos permanecen a la salida del último depurador N4 unas trazas de CO_{2}, de aire, de metano, y de hidrógeno, así como la totalidad de los solventes (alcoholes, éteres, acetona, aldehídos, etc. y varios compuestos muy malolientes).
Estos productos restantes serán eliminados por la purga prevista en el interior del deshidratador.
El conjunto constituido por el deshidratador y la instalación de depuración química funcionan de la siguiente manera:
El vapor depurado es llevado por el compresor 3 hacia el recinto de condensación 21 del deshidratador D.
La presión del compresor tiene que ser ligeramente superior a la presión atmosférica para evitar una entrada de aire parásito.
La compuerta motorizada 120 está pilotada en función de la temperatura de salida del compresor, sirviendo el agua de destilación extraída en el receptáculo 11 para la necesidad de "contrarrestar el sobrecalentamiento", es decir de enfriar el compresor para evitar que suba excesivamente de temperatura. Este agua se encuentra en forma de vapor en el circuito de alimentación del vapor, y se reinyecta por la conducción 100 en el recinto de condensación.
El vapor que llega al disco superior desciende progresivamente hacia abajo, de disco en disco, siguiendo una trayectoria en laberinto, debido a la presencia de los tabiques centrales 22, como ya se ha explicado más arriba. Este modo de circulación del vapor impide la formación bolsas inertes de no condensables o de vapores parásitos, y desempeña un importante papel en el buen funcionamiento del deshidratador.
Empujadas por el vapor, las sustancias no condensables y los vapores parásitos se concentran en el disco inferior. Todos estos no condensables, salvo el hidrógeno (muy raro) tienen una masas molares mucho más grandes que las del vapor de agua, y es por lo que se les hace llegar a los discos por arriba.
Para evitar que el disco inferior presente un porcentaje de no condensables demasiado grande, se purgan estos discos por la tubuladura 15; la otra tubuladura 14 que comunica con el disco superior constituye una seguridad destinada a evitar la acumulación eventual de hidrógeno a este nivel.
Gracias al sistema de recuperación de calor 4, descrito más arriba se recupera la energía de los productos de purga.
Pasando por el serpentín, el vapor de agua cargado de la purga liberará su energía condensándose, lo que tiene como efecto evaporar la misma cantidad de agua del recipiente 40.
Así se reemplaza por el vapor limpio en el recinto 10 la misma cantidad de vapor perdido por la purga. La pérdida de energía resultante es únicamente la que va a consumir el compresor 3 para enviar este vapor a los discos de los que ha salido.
Para un deshidratador con compresión mecánica que presenta un coeficiente de rendimiento de 20 aproximadamente, la pérdida de energía resultante está comprendida entre 0,6 y 3,2 kWh/m^{3} aproximadamente, lo que es relativamente poco y perfectamente aceptable en el plano económico.
Como se ha explicado más arriba, el condensado recuperado en la cuba 42 se reinyecta en el recipiente 40, mientras que las sustancias no condensables malolientes son quemadas por pirólisis por medio del quemador 45.
A medida que la materia se deshidrata mediante los discos 2, los vapores producidos en la cámara de evaporación 10, son evacuados por la conducción 101 en dirección del depurador 5.
En este depurador se produce el tratamiento químico mediante el paso de vapor caliente (a 100ºC) sucesivamente a través de las lluvias de solución de tratamiento neutro, ácido y básico, como ya se ha explicado con detalle más arriba.
La cuba de almacenamiento 84 dispuesta a la salida del depurador N1 se podría reemplazar por un concentrador térmico, que proporcionaría unas soluciones muy concentradas de AGV-NH_{4}, que podría tener otras aplicaciones en particular la extracción del dióxido de carbono y de amoniaco concentrado.
En esta hipótesis de concentración de las soluciones AGV_{2}-NH_{4}, ésta permite reducir el consumo de ácidos, y anular prácticamente el consumo de potasa, que es muy cara.
Con unas heces animales por ejemplo, según el envejecimiento y según ciertos pretratamientos, se pueden obtener unos vapores cuyas proporciones de AGV y NH_{4} están equilibradas; en este caso el consumo de ácidos y de potasa puede ser próxima a cero.
A continuación, con estas soluciones muy concentradas, se puede considerar extraer el amoniaco selectivamente, para otras aplicaciones que lo revaloriza.
La cuba 84 también podría ser reemplazada por un reactor químico cíclico en el que se inyecta cal, como está simbolizado por la flecha 83 en la figura 5; este reactor se adapta así para formar unas sales
(AGV)_{2}Ca, muy estables y poco costosas; al final del ciclo, el contenido del reactor 84 se puede transferir a la cuba 94, como está simbolizado por la conducción 840. En esta hipótesis, en la que se hace reaccionar la solución con cal, el amoniaco se encuentra de nuevo en el circuito, y ya no hay ahorro de ácido. Por el contrario, siendo excedentario el amoniaco en el vapor, los AGV están bloqueados por la cal y el consumo de potasa en los depuradores B disminuye.
Es necesario saber que a igual valencia la cal es quince veces menos costosa que la potasa; desgraciadamente la poca solubilidad de la cal dificulta su utilización en los depuradores B.
Las soluciones de depuración ácidas y básicas son respectivamente almacenadas, como ya se ha dicho, en las cubas 72 y 94. Deshidratando separadamente estas soluciones, se obtienen unos productos secos y almacenables.
En cambio, no es posible mezclarlos y deshidratarlos conjuntamente, puesto que se liberaría una gran parte del amoniaco y de los AGV bloqueados en estas soluciones.
Cuando tales sales están secas, es posible mezclarlas, y a continuación utilizarlas.
Si se toma el ejemplo del tratamiento de purines de cerdos con un deshidratador con treinta discos, una de las soluciones consiste en deshidratar los purines con 28 discos, en secar las soluciones de sulfato y de nitrato de amonio en el disco vigésimo noveno, y en secar los (AGV)_{2}Ca + AGV K + carbonato en el trigésimo disco.
Otra solución consiste en mezclar en una cuba mezcladora X las soluciones de depuración con los purines que provienen de la cuba mezcladora-agitadora normal Y que alimenta con purines el deshidratador D.
Es esta mezcla de purines y de soluciones la que se envía al secador D, representado parcialmente en la parte inferior derecha de la figura 5.
Dado que es imposible de deshidratar conjuntamente las soluciones de depuración ácidas y básicas, se procede entonces de manera secuencial.
Durante la primera secuencia se mezclan los purines que provienen de la mezcladora-agitadora Y con la solución de depuración ácida que proviene de la cuba 72, durante una hora aproximadamente (volumen de 1 m^{3} en total), y se lleva al deshidratador D.
Durante la secuencia siguiente, se introduce en el deshidratador únicamente purines que provienen del mezclador Y.
En una tercera secuencia, se lleva al deshidratador una mezcla de purines y de solución de depuración básica, que proviene de la cuba 94.
Para la cuarta secuencia, se lleva al deshidratador sólo purines.
Esta secuenciación es repetitiva.
A la salida, si el producto sale en forma de granulados, habrá granulados de purines mezclados con uno granulados de sulfato, unos granulados sólo de purines o unos granulados de purines mezclados con un producto AGV Ca o K.
Todos estos granulados, una vez secos, se pueden mezclar sin dificultad, y se encuentran de nuevo bajo otra forma todos los componentes de los purines de partida.
Todas estas secuencias se llevan a cabo por medio de una bomba 900 y de electroválvulas apropiadas 720, 940.
En lugar de utilizar un mezclador separado X, se podría hacer uso de depósitos mezcladores 72, 94; la salida de estos mezcladores, así como la del mezclador Y, serían conmutadas secuencialmente hacia el deshidratador D.
La presente invención se refiere no solamente al tratamiento de las heces, sino al tratamiento de otras materias variadas, en particular unos lodos de estaciones de depuración y unos desechos de instalaciones agroalimentarias.

Claims (11)

1. Deshidratador con compresión mecánica del vapor equipado de un compresor (3) cuyo recinto de condensación (21) está constituido por un apilamiento de discos huecos horizontales comunicantes (2), soportados por un árbol central tubular (20) rotativo, de eje vertical (ZZ'), estando este apilamiento instalado en el interior de una cuba (1) que constituye un recinto de evaporación (10), estando la materia a deshidratar esparcida en forma de una capa delgada sobre la cara superior de los discos, caracterizado porque en el interior de cada disco (2) está montado un tabique discoidal horizontal (22) fijado al árbol central (20), y de diámetro inferior el de los discos huecos (2), estando este tabique distanciado con relación a las dos caras horizontales del disco, y constituyendo un laberinto para el avance del vapor.
2. Deshidratador según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende el sistema de recuperación de calor que presenta un serpentín (41) que está sumergido en un recipiente de agua (40) dispuesto en el interior del recinto de evaporación (10), en el que se hacen pasar los vapores que transportan los gases no condensables.
3. Deshidratador según la reivindicación 2, caracterizado porque comprende unos medios (421, 420) para devolver al recipiente (40) el agua de condensación presente en los vapores a la salida de dicho serpentín (41).
4. Deshidratador según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque comprende un quemador (45) apto para quemar los gases no condensables a su salida.
5. Instalación de depuración del vapor asociado a un deshidratador según una de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende un conjunto (5) de depuradores (50) montados en serie unos tras otros, unos medios (101) para llevar el vapor a depurar a la entrada (500) de este conjunto (5), y unos medios (30) para evacuar el vapor tratado hacia el compresor (3) que equipa el deshidratador, adoptando cada uno de los depuradores (50) la forma de un cajón en cuyo interior están dispuestos unos medios (60, 600) aptos para generar, por centrifugación, una lluvia de gotitas de una disolución depuradora (S) que el vapor, que se ha llevado a una temperatura sensiblemente igual a 100ºC, está obligado a atravesar, y siendo una por lo menos de las lluvias agua, conteniendo otra por lo menos un ácido y conteniendo una tercera por lo menos una base.
6. Instalación según la reivindicación 5, caracterizada porque dicho conjunto (5) comprende por lo menos tres baterías (N, A, B) de varios depuradores (50) asegurando uno (N) un tratamiento del vapor con agua, asegurando el otro (A) un tratamiento con ácido, y asegurando el otro (B) un tratamiento básico.
7. Instalación según la reivindicación 6, caracterizada porque cada una de dichas baterías (N, A, B) está conectada a una cuba distinta (84, 72, 94) que recoge las soluciones que han servido para el tratamiento.
8. Procedimiento de depuración química del vapor en un deshidratador con compresión mecánica del vapor, que utiliza un deshidratador según una de las reivindicaciones 1 a 4, o bien una instalación según una de las reivindicaciones 5 a 7, según el cual se extrae el vapor en el recinto de condensación (10) del deshidratador y se le hace pasar sucesivamente, antes de comprimirlo, a una temperatura sensiblemente igual a 100ºC, por una serie de depuradores (50) y se le fuerza a atravesar, en cada uno de estos depuradores, una lluvia que contiene una solución depuradora (S), siendo por lo menos una de estas lluvias agua, conteniendo otra un ácido, y conteniendo otra una base.
9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque el ácido es una solución que comprende ácido sulfúrico y ácido nítrico.
10. Procedimiento según la reivindicación 8 ó 9, caracterizado porque la base es una solución de cal, de potasa o de sosa.
11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque se genera la lluvia por medio de un tubo rotativo (60) perforado por una multitud de pequeños orificios (600) en cuyo interior se encuentra la solución (S), siendo ésta proyectada por centrifugación en forma de finas gotitas hacia el exterior del tubo.
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