ES2240551T3 - Dispositivo para purificar y/o descontaminar poliesteres. - Google Patents
Dispositivo para purificar y/o descontaminar poliesteres.Info
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Abstract
Dispositivo para purificar y/o descontaminar poliésteres, con un horno tubular giratorio (1) calentado como mínimo parcialmente que se alimenta con una mezcla (64) de poliéster y un material alcalino para llevar a cabo una reacción de saponificación en la mezcla (64), estando dispuesto dentro del horno tubular giratorio (1) un dispositivo de contención (22) que cierra como mínimo parcialmente la parte interior (5) del horno tubular giratorio (1), presentando el horno tubular giratorio (1) en su superficie interior como mínimo una regleta (60) orientada axialmente, caracterizado porque la regleta (60) presenta vertientes de techo (200, 204) configuradas como techo cerrado.
Description
Dispositivo para purificar y/o descontaminar
poliésteres.
La presente invención se refiere a un dispositivo
para purificar y/o descontaminar poliésteres, en particular
tereftalato de polietileno (denominado en lo sucesivo PET). El PET
es uno de los poliésteres más utilizados. Tiene múltiples
aplicaciones, pero se utiliza sobre todo en la industria de las
bebidas como material para botellas de bebidas.
Principalmente en el caso de las botellas de
bebidas, para poder volver a emplear el PET utilizado, también
después del uso y/o la contaminación de las botellas, en la técnica
actual se han desarrollado procedimientos que posibilitan el
reciclaje de poliésteres. Después de dicho reciclaje, el poliéster
o PET purificado o descontaminado se puede volver a utilizar, por
ejemplo, para producir botellas de bebidas.
Por ejemplo, el documento PCT/US99/23206 da a
conocer procedimientos de este tipo. En estos procedimientos
conocidos, el PET a reprocesar, primero se desmenuza en copos
pequeños. A continuación, el PET desmenuzado se echa en agua para
poder separar del PET los materiales más ligeros, como papel y
similares, quitándolos de la superficie del agua. Acto seguido, el
PET se seca mediante aplicación de calor. Después del secado, el
PET se mezcla con un material alcalino. Esta mezcla también se seca
mediante aplicación de calor. En el paso de reacción central que
tiene lugar a continuación, el PET mezclado con material alcalino y
secado del modo indicado, se saponifica parcialmente bajo secado
continuo mediante aplicación de calor. A continuación se separan los
productos de reacción formados por la saponificación, con lo que
también se obtiene PET purificado.
Para obtener un rendimiento satisfactorio de PET
reciclado mediante el procedimiento arriba descrito, es necesario
que el paso de reacción central tenga lugar en un entorno
esencialmente libre de agua. Sin embargo, los hornos giratorios
conocidos en el estado actual de la técnica y utilizados para este
paso de reacción central, como por ejemplo el Rotary Calciner de la
firma Heyl & Patterson Inc., sólo pueden ofrecer este tipo de
condiciones de forma limitada.
El documento US 4,439,141 describe un dispositivo
configurado para calentar un material granulado fluido a una
temperatura elevada y volver a enfriar el material a una
temperatura determinada. Esto se logra mediante un dispositivo
consistente en dos cilindros coaxiales que giran alrededor de su
eje común, mientras que el material entra y sale por un lado y en
el otro lado está prevista una fuente de calor. En el cilindro
interior está dispuesto un dispositivo de contención que cierra como
mínimo parcialmente la parte interior del cilindro interior, y el
cilindro interior presenta en su superficie interior una regleta 13
orientada axialmente para evitar que el material se escurra sobre la
superficie interior del cilindro interior.
Por consiguiente, el objetivo de la presente
invención consiste en mejorar un dispositivo del tipo mencionado en
la introducción, en particular perfeccionarlo de tal modo que pueda
ofrecer un entorno esencialmente libre de agua para la realización
de procedimientos del tipo mencionado.
Este objetivo se resuelve según la invención
mediante un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1.
Las ventajas de la invención consisten
esencialmente en que, mediante el dispositivo de contención
dispuesto dentro del horno tubular giratorio que cierra como mínimo
parcialmente el interior del horno tubular giratorio, está
asegurado un tiempo de permanencia constante de la mezcla en el
horno tubular giratorio, que es independiente del rendimiento de
paso del horno tubular giratorio. Gracias a ello, la mezcla siempre
reacciona en el horno tubular giratorio con los mismos parámetros
de proceso, como temperatura y grado de sequedad. De este modo los
parámetros de proceso necesarios para el rendimiento máximo de
poliéster reprocesado se pueden mantener con cualquier rendimiento
de paso.
Ventajosamente, el dispositivo de contención está
dispuesto en el área del extremo dispuesto corriente abajo de la
zona calentada del horno. En este caso el efecto del dispositivo de
contención es óptimo, dado que afecta a toda la longitud de la zona
calentada del horno tubular giratorio.
Ventajosamente, el dispositivo de contención
presenta de 10 a 14, preferentemente 12, aberturas de paso
dispuestas en forma de estrella desde el centro del dispositivo de
contención. De este modo se posibilita la definición de la sección
transversal de paso para la mezcla.
Preferentemente, las aberturas de paso se pueden
tapar como mínimo parcialmente con cubiertas para variar el nivel de
llenado del horno tubular giratorio desde el 0% hasta
aproximadamente el 30%, de forma especialmente preferente hasta
aproximadamente el 50%, modificando el efecto de embalse del
dispositivo de contención, preferentemente con un escalonamiento de
un 5% del nivel de llenado. Esta forma de realización garantiza una
flexibilidad máxima del horno tubular giratorio y, con ello, una
adaptación óptima del efecto de embalse del dispositivo de
contención a la cantidad y el tipo de la mezcla. Las aberturas de
paso, u otras perforaciones adicionales en el dispositivo de
contención, también impiden que las sales formadas en la mezcla por
la saponificación se acumulen excesivamente en el dispositivo de
contención dificultando así la reacción y/o la evacuación de los
productos de reacción.
De forma especialmente preferente, el interior
del horno tubular giratorio configura una cavidad esencialmente
cilíndrica para alojar la mezcla. Preferentemente, el horno tubular
giratorio presenta en su superficie interior como mínimo una
regleta orientada axialmente. Estas regletas contribuyen de forma
esencial al mejoramiento del horno tubular giratorio con respecto a
los hornos del estado actual de la técnica. Estas regletas impiden
el vuelco de la mezcla en el horno tubular giratorio. La mezcla
incluye por ejemplo material de PET molido en forma sólida. Sobre
la superficie del material molido se encuentra sosa cáustica seca.
Durante la reacción del material molido con la sosa cáustica, estos
dos reactivos forman otros dos subproductos, una sal sólida y
etilenglicol en forma gaseosa. Con el giro del horno, esta mezcla
tiende a volcarse en el horno. Debido al vuelco de la mezcla en el
horno se desprende polvo formado por el rozamiento mutuo de las
partículas del material molido. Pero esta formación de polvo
conocida en el estado actual de la técnica es muy desventajosa por
los siguientes motivos:
La deshidratación permanente en el horno tubular
giratorio produce una caída de humedad dentro de éste; al principio,
es decir, aproximadamente a la altura de la entrada de producto, la
humedad es mayor que al final del horno tubular giratorio, es
decir, aproximadamente a la altura de la salida de producto. La
formación de polvo en el horno tubular giratorio se desarrolla al
contrario. Si en el extremo del horno se arremolina polvo muy
deshidratado, éste es transportado hacia adelante por el aire de
salida. El polvo reacciona con la sosa cáustica y la saca a través
del aire de salida, ya que el polvo absorbe agua. En conjunto se
produce una atenuación de la reacción superficial del material
alcalino en el poliéster, ya que dicha reacción sólo se produce de
forma óptima en ausencia de agua, lo que implica a su vez una
disminución desventajosa del rendimiento de poliéster
purificado.
Sin embargo, las regletas según la invención
impiden el vuelco de la mezcla y, con ello, eliminan la absorción
de agua o la absorción de sosa cáustica por el polvo en el horno y
aumentan por tanto el rendimiento de material purificado.
Ventajosamente están previstas de 5 a 20,
preferentemente 12, regletas axiales distribuidas de forma uniforme
a lo largo del perímetro. De este modo, el vuelco de la mezcla se
impide de forma constante en todo el perímetro interior.
Ventajosamente, la regleta o las regletas
orientadas axialmente se extienden radialmente hacia dentro en la
cavidad interior del horno tubular giratorio, hasta tal punto que
impiden con seguridad el vuelco de la mezcla en el horno tubular
giratorio en todo el rango de revoluciones del mismo.
Ventajosamente, el horno tubular giratorio
presenta un diámetro de 2 m a 4 m, preferentemente 2,6 m, y una
longitud calentada de 15 m a 25 m, preferentemente 18 m. De este
modo se pueden mantener los tiempos de reacción necesarios de más
de 2 horas.
Preferentemente, para la introducción de la
mezcla, el horno tubular giratorio presenta un cilindro de
alimentación de mezcla con un diámetro de 0,5 m a 1,5 m,
preferentemente 0,8 m. Ventajosamente, para sacar la mezcla, el
horno tubular giratorio presenta un cilindro de salida de mezcla con
un diámetro de 1 m a 3 m, preferentemente 1,8 m. Ambas dimensiones
corresponden en particular a la longitud total del horno arriba
indicada.
Preferentemente, el cilindro de alimentación de
mezcla y/o el cilindro de salida de mezcla están unidos con el
horno tubular giratorio a través de unión cónica.
Ventajosamente, el horno tubular giratorio
presenta dentro del cilindro de salida de mezcla elementos de
transporte forzado, por ejemplo hélices de transporte, para
impulsar la mezcla con el fin de evitar una retención de material
en caso de un estrechamiento ventajoso del tubo en la zona de la
junta del cilindro de salida de mezcla y garantizar un transporte
uniforme de la mezcla.
Preferentemente, en los extremos del cilindro de
alimentación de mezcla y/o el cilindro de salida de mezcla, están
dispuestas bridas para alojar las obturaciones para la
hermetización del horno. Estas obturaciones son especialmente
importantes, dado que impiden que entre agua o humedad al horno.
Por consiguiente, también aumentan el rendimiento. La obturación es
particularmente importante en la salida, dado que en caso de entrar
humedad en esa zona se produciría una despolimerización del
producto.
Preferentemente, la parte interior del horno
tubular giratorio presenta aproximadamente seis cucharas que
transportan el producto al cono del lado de salida del cilindro de
salida de mezcla, sobre todo cuando tiene lugar un transporte
forzado sin fricción.
Ventajosamente, el horno tubular giratorio
presenta una inclinación con respecto a la horizontal para el
transporte mecánico de la mezcla. La inclinación sirve como mínimo
para el transporte de la mezcla a través del horno.
Ventajosamente, el horno tubular giratorio
presenta un cojinete giratorio en un extremo del lado de salida, de
tal modo que la inclinación del horno tubular giratorio se puede
modificar levantándolo por el lado de entrada y girándolo alrededor
de dicho cojinete giratorio.
Preferentemente, la inclinación es de 10 mm/m a
20 mm/m, preferentemente 15 mm/m. Con estos valores de inclinación
se logran velocidades óptimas de la mezcla en el horno.
Preferentemente, dentro del horno tubular
giratorio están previstos termopares para controlar la temperatura
de la mezcla, preferiblemente de 5 a 20, y de forma especialmente
preferente 10, termopares fijados dentro del horno giratorio en una
barra de medición estacionaria con respecto a éste. De este modo, la
temperatura de reacción deseada en el horno se puede comprobar y
dado el caso controlar con exactitud.
Preferentemente, por cada zona de calentamiento
están previstos dos termopares. De este modo se puede realizar un
control individual de cada elemento calefactor.
Ventajosamente, en un punto axial del horno
tubular giratorio están previstos en cada caso dos termopares
dispuestos dentro del horno tubular giratorio a distancias
diferentes del eje de giro de éste. Esta disposición a modo de
rejilla de los sensores en el horno permite controlar la
temperatura a diferentes profundidades de la mezcla de reacción,
dado que los termopares penetran en la mezcla a profundidades
diferentes.
Ventajosamente, el horno tubular giratorio
presenta de dos a cinco, preferentemente tres, zonas de proceso a
lo largo de su eje longitudinal. De este modo, en un horno se
pueden desarrollar diferentes pasos de proceso.
Ventajosamente, la configuración, la longitud y
la temperatura de la primera zona de proceso son tales que se puede
realizar un presecado adicional de la mezcla, preferentemente de un
0,8% a un 0,2%, preferentemente un 0,4%, de contenido de agua, a
entre 100 ppm y 50 ppm, preferentemente 80 ppm, de contenido de
agua.
Preferentemente, la configuración, la longitud y
la temperatura de la segunda zona de proceso son tales que en ella
se produce una reacción superficial para la saponificación parcial
de la mezcla.
Ventajosamente, la configuración, la longitud y
la temperatura de la tercera zona de proceso son tales que en ella
se produce una reacción de difusión para separar impurezas
aromáticas de la mezcla.
Preferentemente, en el horno tubular giratorio
están previstas como mínimo tres, preferentemente cinco, zonas de
calentamiento, preferiblemente de la misma longitud. De este modo
se puede ajustar con mucha exactitud la temperatura deseada para
cada sección del horno.
Ventajosamente, fuera del horno tubular giratorio
están previstos radiadores eléctricos con cuya ayuda se puede
calentar el horno tubular giratorio desde fuera, de modo que en
éste se puede generar un calentamiento indirecto de la mezcla.
Preferentemente, el horno tubular giratorio
presenta una abertura de aire caliente para la entrada de aire
caliente en su interior, y preferentemente también presenta una
segunda abertura para la salida del aire caliente utilizado.
Preferentemente está previsto un calentador de
aire para generar el aire caliente, cuya temperatura corresponde
esencialmente a la temperatura del interior del horno tubular
giratorio caliente. De este modo se evita una caída de temperatura
al entrar el aire en el interior del horno.
Preferentemente está previsto un secador de aire
caliente para secar el aire caliente a introducir en el interior
del horno tubular giratorio. De este modo, el aire caliente tampoco
puede introducir en el horno ninguna humedad perjudicial.
Ventajosamente, en el horno tubular giratorio se
puede generar con ayuda de un ventilador una contracorriente de
aire, consistente preferentemente en aire caliente preferiblemente
seco, en sentido contrario al sentido de movimiento de la mezcla.
Mediante la disposición del ventilador de tal modo que el aire fluya
en contra del movimiento de la mezcla en el horno, siempre llega un
aire caliente seco y con una limpieza máxima a la sección final del
horno que contiene el poliéster ya purificado, de modo que este
valioso producto se protege óptimamente contra la influencia de la
humedad.
Ventajosamente, delante de la entrada del horno
tubular giratorio está prevista una mezcladora para mezclar la
mezcla, mezcladora que preferentemente presenta un tornillo sin fin
mezclador calentado. De este modo también se evita una caída de
temperatura de la mezcla al entrar en el horno.
Ventajosamente, delante de la mezcladora está
preconectado un presecador para el secado del poliéster previsto
para la mezcladora. De este modo también se impide la entrada de
humedad perjudicial en el horno.
Ventajosamente, la potencia calorífica del
presecador para el secado del contenido del presecador es superior
al rendimiento de ventilación del presecador para el secado del
contenido del presecador. Esto impide la evacuación de la sosa
cáustica que no ha reaccionado.
Ventajosamente, en el presecador se puede generar
una contracorriente de aire en sentido contrario al sentido de
movimiento del material a secar en el presecador.
En las subreivindicaciones se indican otros
ejemplos de realización preferentes de la invención.
A continuación se describe un ejemplo de
realización del dispositivo según la invención con referencia a los
dibujos.
Los dibujos muestran:
- Figura 1. Una vista lateral de un horno tubular
giratorio.
- Figura 2. Una vista frontal del dispositivo de
contención del horno tubular giratorio de la figura 1.
- Figura 3. Una vista lateral esquemática de la
instalación con el horno tubular giratorio de la figura 1.
- Figura 4. La vista de la figura 1 con
termopares representados esquemáticamente.
- Figura 5. Una vista de detalle de dos
termopares de una zona de calentamiento.
- Figura 6. Una vista de detalle esquemática de
las regletas en el horno tubular giratorio de la figura 1.
- Figura 7. Una vista esquemática en perspectiva
del horno tubular giratorio en la dirección de su eje
longitudinal.
- Figura 8. Una representación esquemática de la
envoltura del horno tubular giratorio extendida.
- Figura 9. Una fotografía del horno tubular
giratorio correspondiente a la figura 7.
La figura 1 muestra una vista lateral de un horno
tubular giratorio 1. El horno tubular giratorio 1 presenta una
envoltura cilíndrica 3 y está alojado de forma giratoria sobre
cojinetes, no representados en la figura, con las coronas de
rodadura 6 y 8 previstas en el área de sus caras frontales 2 y 4. La
envoltura 3 rodea un espacio de producto 5 para el alojamiento de
la mezcla a procesar, no representada en la figura.
La cara frontal 4 configura el extremo de salida
y la cara frontal 2 configura el extremo de entrada del horno
tubular giratorio 1. El horno tubular giratorio 1 se acciona a
través de una corona dentada 10 prevista en el área de la cara
frontal 4, que es accionada por un piñón de corona dentada 12
accionado a su vez por un motor no representado en la figura. El
número de revoluciones del horno tubular giratorio 1 se puede
ajustar entre 0,5 y 5,0 r.p.m.
En el lado de entrada, la cara frontal 2 presenta
una prolongación 14 cilíndrica coaxial. Sirve como entrada de mezcla
para el horno tubular giratorio 1. La prolongación 14 presenta un
diámetro menor que la envoltura 3 y está unida con la envoltura 3 a
través de una pieza de unión 16 cónica.
En el lado de salida, la cara frontal 4 también
presenta una prolongación 18 cilíndrica coaxial. Sirve como salida
del horno 1 para la mezcla reprocesada. La prolongación 18 presenta
un diámetro menor que la envoltura 3 pero mayor que la prolongación
14 del lado de entrada, y está unida con la envoltura 3 a través de
una pieza de unión 20 cónica que, debido a la menor diferencia de
diámetro entre la prolongación 18 y la envoltura 3 en comparación
con el lado de entrada, presentando la misma inclinación es más
corta que la pieza de unión 16 de la cara frontal 2.
En el área de la cara frontal 4 del lado de
salida, pero todavía delante de la pieza de unión 20 en el sentido
de movimiento de la mezcla, está previsto un dispositivo de
contención 22 en forma de estrella. Este dispositivo de contención
22 se extiende radialmente desde el eje de giro 24 del horno tubular
giratorio 1 hasta la envoltura 3. En el dispositivo de contención
22 están previstas aberturas de paso 26 para la mezcla.
La figura 2 muestra una vista frontal del
dispositivo de contención 22 del horno tubular giratorio 1 de la
figura 1. La figura 2 muestra 12 aberturas de paso 26 en el
dispositivo de contención 22 que se extienden en forma de estrella
desde una zona central 28 cerrada. Las aberturas 26 se pueden
cerrar individualmente con ayuda de chapas de cubierta 30.
La figura 3 muestra una vista lateral esquemática
de la instalación 100 con el horno tubular giratorio 1 de la figura
1. Las partes correspondientes a las de las figuras 1 y 2 están
identificadas con los mismos números de referencia.
La figura 3 también muestra:
Un túnel calefactor 32 que rodea el horno tubular
giratorio 1 con un dispositivo de calefacción eléctrico 34 que
encierra axialmente la envoltura del horno 3. El túnel calefactor
32 no gira y está equipado con 5 zonas de calentamiento 36
regulables individualmente. Cada zona de calentamiento 36 presenta
un radiador eléctrico 49 propio que irradia calor sobre la parte
exterior de la envoltura 3 del horno tubular giratorio 1.
Una carcasa de entrada 38 y una carcasa de salida
40, que cierran respectivamente las caras frontales del espacio de
producto 5 (formado por la envoltura del horno 3). Las dos carcasas
38 y 40 son estacionarias.
Obturaciones Burgmann 42 y 44 en el lado de
entrada y el lado de salida, que hermetizan el espacio de producto 5
entre la envoltura del horno 3 giratoria y las carcasas de entrada
y salida 38 y 40 estacionarias.
Instrumentos para medir las temperaturas de
producto 46 y las temperaturas de la envoltura 48, presentes en cada
caso en cada zona de regulación de temperatura 36. Los instrumentos
para la medición de las temperaturas del producto o la mezcla
presentan termopares 50 estacionarios en el espacio de producto.
Están previstos dos termopares 50 por cada zona de calentamiento
36.
La figura 4 muestra la vista de la figura 1 con
los termopares 50 representados esquemáticamente. Los termopares
están fijados en una barra de medición 52 central.
La figura 5 muestra una vista de detalle de dos
termopares 50 de una zona de calentamiento 36. Se puede observar que
los dos termopares 50a y 50b se encuentran a una distancia
diferente de la barra de medición 52 central, de modo que penetran
en la mezcla a diferentes profundidades.
La figura 6 muestra una vista de detalle
esquemática de las regletas 60 en el horno tubular giratorio 1 de
la figura 1. El horno 1 gira en el sentido de la flecha 62. Las
regletas 60 impiden el vuelco de la mezcla 64 durante la rotación
del horno tubular giratorio 1. Más bien, debido a las regletas 60,
durante la rotación del horno tubular giratorio 1 la mezcla 64 se
desliza continuamente hacia atrás en el sentido de la flecha 66,
sin volcarse.
A continuación se describe el funcionamiento del
horno tubular giratorio 1 representado. Este funcionamiento
constituye una parte de la presente invención y queda reservada la
presentación de reivindicaciones referentes a los detalles de dicho
funcionamiento.
El horno tubular giratorio 1 calentado de forma
indirecta sirve para el procesamiento de la mezcla 64 (en este caso
material de PET molido reciclado) que se conduce al espacio de
producto 5 en estado presecado (humedad residual máxima 0,4% de agua
sobre masa). El material de carga contiene además NaOH (como máximo
un 10% sobre masa de NaOH al 50%), que reacciona superficialmente
con el PET bajo las condiciones de temperatura en el horno tubular
giratorio 1. Se produce un granulado de PET que, después de otros
pasos de procedimiento, es de nuevo adecuado para la producción de
envases alimentarios. La autorización para la utilización en
envases alimentarios requiere que el tiempo de permanencia del PET
por encima de 400 K sea de dos horas como mínimo.
Durante la puesta en servicio del horno 1,
primero deberían adaptarse el dispositivo de contención 22 en forma
de estrella a las circunstancias de técnica de procedimiento
correspondientes. Para ello es importante saber que la función del
mantenimiento de un tiempo de permanencia constante del producto (en
el área calentada del horno) independientemente del rendimiento de
paso del producto sólo se puede realizar de forma absolutamente
ideal si el comportamiento mecánico del producto así como las
revoluciones y la inclinación del horno se mantienen constantes. El
comportamiento mecánico del producto (independientemente del
rendimiento de paso) permanecerá esencialmente constante si no
varían la distribución del tamaño de grano ni la forma global de
las partículas del material de PET molido. El ajuste del dispositivo
de contención 22 en forma de estrella tiene lugar mediante la
apertura o el cierre de las aberturas de paso 26 en forma de
parábola del dispositivo de contención 22 en forma de estrella.
Para ello están previstas las chapas de cierre 30 para un total de
12 aberturas 26.
Los trabajos de ajuste deberían llevarse a cabo
con el horno frío de acuerdo con el siguiente plan:
Puesta en marcha con seis secciones 26 abiertas,
el número de revoluciones preferente del horno (propuesta 4
min^{-1}) y rendimiento de paso fijo (por ejemplo la mitad) de un
material de carga representativo.
Espera hasta la situación de servicio
estacionario (10 a 15 horas) y control del nivel de llenado de
producto en el dispositivo de contención 22 en forma de estrella
con el horno 1 parado. Probablemente, el nivel de llenado existente
en este primer control no corresponderá todavía al nivel de llenado
nominal para el rendimiento de paso elegido. Si el nivel es
demasiado bajo, se han de cerrar algunas secciones 26. Si es
demasiado alto, se deben abrir otras aberturas 26. La cantidad
correspondiente se calcula mediante una simple regla de tres.
Nueva puesta en marcha del accionamiento de horno
y de la carga de producto con los ajustes arriba elegidos. Tras
esperar de nuevo hasta la situación de servicio estacionario
(aproximadamente 10 horas), se ha de comprobar de nuevo el nivel de
llenado de producto en el dispositivo de contención 22 en forma de
estrella con el horno 1 parado. El valor nominal y el valor real
deberían coincidir ahora (en caso contrario es necesario realizar
un nuevo ajuste).
Si se considera necesario, a continuación se
puede comprobar si las relaciones también son correctas al modificar
los rendimientos de paso.
También puede ser conveniente realizar una
comprobación de la influencia de una variación del número de
revoluciones, de modo que las eventuales deficiencias del
funcionamiento del dispositivo de contención 22 en forma de estrella
(por ejemplo en caso de variación de la distribución de tamaños de
grano en función del rendimiento de paso) puedan ser compensadas
por un ajuste (insignificante) del número de revoluciones.
Si en algún momento se produjera un cambio
general de la calidad del producto, el dispositivo de contención 22
en forma de estrella ha de ajustarse de nuevo para dicho producto.
Lo mismo es aplicable en caso de un cambio general del número de
revoluciones normal o después de modificar la inclinación del
horno.
Una vez concluidos los trabajos de ajuste en el
dispositivo de contención 22 en forma de estrella (y en caso dado
después de vaciar el horno 1 por completo), puede comenzar el
calentamiento.
Para ello son importantes las siguientes
informaciones:
Para el control, cada zona de regulación de
temperatura 36 dispone de un pirómetro de radiación 48 para la
medición sin contacto de la temperatura de la pared del tambor, dos
termopares dobles 50 para la medición de la temperatura del
producto (700 mm o 200 mm, respectivamente, de distancia a la pared
del tambor 3) así como varios termopares dobles para el control de
sobretemperatura de los elementos calefactores eléctricos.
La medición de la temperatura del producto tiene
lugar (tal como se indica más arriba) a dos distancias diferentes de
la pared del tambor 3, es decir, una en la parte superior de la
carga de producto y otra en la parte inferior de la carga de
producto. Los puntos de medición dispuestos en la parte inferior
siempre estarán en contacto con el producto con tal de que el nivel
de llenado del horno sea superior al 3,5%. En el caso de los puntos
de medición dispuestos en la parte superior esto no ocurre hasta
niveles de llenado superiores al 21,5%. Ha de señalarse que, en
parte, los puntos de medición dispuestos en la zona superior no
indican la temperatura del producto, sino la temperatura del
gas.
La potencia calorífica de cada zona de regulación
de temperatura se puede ajustar sin escalonamiento desde cero hasta
el valor máximo, preferentemente ajustándola individualmente a los
requisitos correspondientes. La regulación de la potencia
calorífica correspondiente tiene lugar automáticamente mediante
introducción de la temperatura nominal de la envoltura del tambor en
cada zona de regulación 36 y medición de la temperatura real de la
envoltura del tambor mediante el pirómetro de radiación 48.
La potencia calorífica está limitada en cada caso
por el control de la temperatura máxima admisible de los elementos
calefactores mediante los termopares dobles arriba mencionados.
Para la elección de las temperaturas de la pared
del tambor ha de tenerse en cuenta que el PET tiene un punto de
fusión de aproximadamente 250ºC (también son posibles valores
menores condicionados por impurezas). Las investigaciones prácticas
y teóricas han demostrado que para trabajar con temperaturas de
producto inferiores a 180ºC se pueden emplear temperaturas de la
envoltura del tambor hasta como máximo 280ºC, sin que el producto
se funda en la envoltura del tambor 3. No obstante, para ello es
condición indispensable un mezclado suficientemente rápido del
producto 64. Por ello, se recomienda emplear una velocidad del
tambor de como mínimo 4 min^{-1}. Con una temperatura de producto
superior a 180ºC, la temperatura de la pared del tambor debería
ajustarse por debajo del punto de fusión (es decir < 250ºC). Con
una temperatura de producto superior a 220ºC, la temperatura de la
pared debería bajarse por seguridad a
< 230ºC (debido a un punto de fusión eventualmente inferior a causa de impurezas en el PET). Como escala para las temperaturas de producto relevantes deberían emplearse por principio las indicaciones de los puntos de medición dispuestos en la parte inferior (véase más arriba).
< 230ºC (debido a un punto de fusión eventualmente inferior a causa de impurezas en el PET). Como escala para las temperaturas de producto relevantes deberían emplearse por principio las indicaciones de los puntos de medición dispuestos en la parte inferior (véase más arriba).
Para evitar la hidrólisis del PET a altas
temperaturas, a través del espacio de producto 5 se hace pasar una
corriente de aire caliente seco (y precalentado a 220ºC). Para que
la humedad residual evaporada en la zona de entrada no entre en
contacto con el PET más caliente de la zona de salida, la corriente
de aire se conduce en sentido contrario al movimiento del producto
a través del horno 1. En este contexto, las obturaciones Burgmann
son especialmente importantes, dado que configuran el paso entre la
envoltura giratoria del horno 3 y las carcasas de entrada y salida
38 y 40 estacionarias. Se debe evitar que en estos lugares entre
aire ambiente en el espacio de producto 5 o que salgan gases o
polvo del horno 1. Para que esto se pueda asegurar de forma fiable,
también se debería aplicar una corriente de aire seco (y
precalentado a 220ºC) sobre las obturaciones Burgmann. La presión
previa de esta aplicación de aire debería elegirse de tal modo que
no se introduzcan a presión gases de proceso en la obturación
Burgmann y que el polvo se mantenga alejado ("soplado") de las
superficies de obturación. Por principio, el modo más sencillo y
seguro de lograrlo consiste en mantener el espacio de producto 5
con una ligera presión negativa (-0,1 a -1 mbar). Es deseable
limitar el flujo volumétrico de la aplicación de aire, y para ello
está previsto un control en cada caso mediante una indicación de
flujo volumétrico in situ y una válvula de regulación.
En caso de un fallo del accionamiento principal
del horno (por ejemplo por una avería del motor o un corte de
corriente), se debería emplear (mientras que la envoltura del horno
3 esté caliente) un accionamiento de emergencia (por ejemplo un
motor auxiliar conectado a la barra colectora del generador de
emergencia) y desconectar el dispositivo de calefacción 49.
Es necesario que el horno 1 siga girando
(lentamente) para evitar que el producto se adhiera a la envoltura
del horno. Preferentemente, estas medidas forman parte de un
bloqueo de la instalación y deberían producirse de forma
automática.
La figura 7 es una vista esquemática en
perspectiva del horno tubular giratorio 1 en la dirección de su eje
longitudinal. Están representadas algunas regletas 60 para ilustrar
su disposición, pero no todas. Una vertiente de techo 200 de las
regletas 60, representada en tono oscuro, es más plana con respecto
a una superficie interior 202 del horno tubular giratorio 1 que una
vertiente de techo 204 que se extiende esencialmente de forma
perpendicular al plano del dibujo (véase la figura 9). Las
vertientes de techo 200 y 204 están configuradas como techo
cerrado, que está cerrado por sus caras frontales 206 y 208, y por
otro lado tienen un ángulo de incidencia determinado con respecto a
la superficie interior 202.
El ángulo se elige de tal modo que el material se
deslice a lo largo del lado plano 200 de techo. El lado más
inclinado 204 está cerrado para que esencialmente no se pueda
depositar ningún material en la vertiente 204. Esto podría hacer
que el material se adhiriera a la regleta 60, dado que el material
inmovilizado sometido a un calentamiento continuo desde fuera se
podría recalentar.
Mediante el ángulo poco inclinado de la vertiente
de techo 200 se logra que el material, si bien rueda esencialmente
"en forma de riñón", no permanezca demasiado tiempo en la
regleta 60. En caso de una inclinación mayor podría ocurrir que el
material fuera arrastrado hacia arriba durante demasiado tiempo, lo
que en el peor de los casos podría provocar la adhesión del material
a las regletas de elevación 60, especialmente si la mezcla que se
encuentra dentro del horno 1 también contiene otros materiales que
se funden con mayor facilidad.
La disposición de las regletas de elevación 60
está interrumpida uniformemente y desplazada axialmente con respecto
a las regletas 60 adyacentes, con lo que se logra una mejor mezcla
del material. En el caso también posible de unas regletas 60 rectas
continuas se podría producir un efecto de menor mezcla. Con las
regletas 60 interrumpidas, el material rueda ventajosamente en dos
dimensiones, por un lado "en forma de riñón" a lo largo de la
pared 3 y por otro en forma circular a lo largo de las regletas
60.
La figura 8 muestra una representación
esquemática de la envoltura 3 del horno tubular giratorio 1
extendida y la figura 9 una fotografía del horno tubular giratorio
1 correspondiente a la figura 7.
Claims (40)
1. Dispositivo para purificar y/o descontaminar
poliésteres,
con un horno tubular giratorio (1) calentado como
mínimo parcialmente que se alimenta con una mezcla (64) de poliéster
y un material alcalino para llevar a cabo una reacción de
saponificación en la mezcla (64),
estando dispuesto dentro del horno tubular
giratorio (1) un dispositivo de contención (22) que cierra como
mínimo parcialmente la parte interior (5) del horno tubular
giratorio (1),
presentando el horno tubular giratorio (1) en su
superficie interior como mínimo una regleta (60) orientada
axialmente,
caracterizado porque la regleta (60)
presenta vertientes de techo (200, 204) configuradas como techo
cerrado.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
en el que el dispositivo de contención (22) está
dispuesto en el área del extremo dispuesto corriente abajo de la
zona calentada del horno.
3. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores,
en el que el dispositivo de contención (22)
presenta preferentemente de 10 a 14, de forma especialmente
preferente 12, aberturas de paso (26) que salen en forma de
estrella desde el centro del dispositivo de contención (22).
4. Dispositivo según la reivindicación
anterior,
en el que las aberturas de paso (26) se pueden
tapar como mínimo parcialmente con cubiertas (30) para variar el
nivel de llenado del horno tubular giratorio desde el 0% hasta
aproximadamente el 30%, preferentemente hasta aproximadamente el
50%, preferiblemente con un escalonamiento de un 5% del nivel de
llenado modificando el efecto de embalse del dispositivo de
contención.
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores,
en el que el interior del horno tubular giratorio
(1) configura una cavidad (5) esencialmente cilíndrica para alojar
la mezcla (64).
6. Dispositivo según la reivindicación
anterior,
en el que las superficies de techo que configuran
las vertientes de techo (200, 204) de la regleta (60) forman
ángulos diferentes con la superficie interior (202) del horno
tubular giratorio (1).
7. Dispositivo según la reivindicación
anterior,
en el que una de las superficies de techo (200,
204) forma un ángulo muy inclinado con la superficie interior (202)
del horno tubular giratorio (1) para evitar como mínimo
esencialmente la fijación y/o adhesión de la mezcla (64) en dicha
superficie de techo (200, 204), mientras que la otra superficie de
techo (200, 204) forma un ángulo poco inclinado con la superficie
interior (202) del horno tubular giratorio (19) para permitir
esencialmente un tiempo de permanencia corto y/o un deslizamiento
breve de la mezcla (64) por dicha superficie de techo (200,
204).
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores,
en el que como mínimo la regleta o como mínimo
una de las regletas (60) orientadas axialmente está interrumpida
como mínimo una vez en la dirección axial.
9. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores,
en el que como mínimo la regleta o como mínimo
una de las regletas (60) orientadas axialmente está interrumpida a
intervalos regulares en la dirección axial.
10. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores,
en el que las regletas (60) adyacentes directa o
indirectamente en la dirección del perímetro están interrumpidas
desplazadas como mínimo parcialmente entre sí.
11. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores,
en el que la regleta o las regletas (60)
orientadas axialmente presentan en cada caso en su cara frontal
axial (206, 208) una superficie esencialmente cerrada.
12. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores,
en el que están previstas de 5 a 20,
preferentemente 12, regletas (60) axiales distribuidas de forma
uniforme a lo largo del perímetro.
13. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores,
en el que la regleta o las regletas (60)
orientadas axialmente se extienden radialmente hacia dentro en la
cavidad interior (5) del horno tubular giratorio (1) hasta tal
punto que impiden el vuelco de la mezcla (64) en el horno tubular
giratorio (1) en todo el campo de revoluciones del mismo.
14. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores,
en el que el horno tubular giratorio (1) presenta
un diámetro de 2 m a 4 m, preferentemente 2,6 m, y una longitud
calentada de 15 m a 25 m, preferentemente 18 m.
15. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores,
en el que, para la introducción de la mezcla
(64), el horno tubular giratorio (1) presenta un cilindro de
alimentación de mezcla con un diámetro de 0,5 m a 1,5 m,
preferentemente 0,8 m.
16. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores,
en el que, para sacar la mezcla (64), el horno
tubular giratorio (1) presenta un cilindro de salida de mezcla (18)
con un diámetro de 1 m a 3 m, preferentemente 1,8 m.
17. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores,
en el que el cilindro de alimentación de mezcla
(14) y/o el cilindro de salida de mezcla (18) están unidos con el
horno tubular giratorio (1) a través de unión cónica (16; 20).
18. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores,
en el que el horno tubular giratorio (1) presenta
hélices de transporte dentro del cilindro de salida de mezcla (18)
para impulsar la mezcla (64).
19. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores,
en el que en los extremos del cilindro de
alimentación de mezcla (14) y/o el cilindro de salida de mezcla
(18) están dispuestas bridas para alojar las obturaciones para la
hermetización del horno tubular giratorio (1).
20. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores,
en el que la parte interior del horno tubular
giratorio (1) presenta de forma preferente aproximadamente seis
cucharas que transportan el producto al cono del lado de salida del
cilindro de salida de mezcla (18).
21. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores,
en el que el horno tubular giratorio (1) presenta
una inclinación con respecto a la horizontal para el transporte
mecánico de la mezcla (64).
22. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores,
en el que el horno tubular giratorio (1) presenta
un cojinete giratorio en un extremo del lado de salida, de tal modo
que la inclinación del horno tubular giratorio (1) se puede
modificar levantando éste por el lado de entrada y girándolo
alrededor de dicho cojinete giratorio.
23. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores,
en el que la inclinación es de 10 mm/m a 20
mm/
m, preferentemente 15 mm/m.
m, preferentemente 15 mm/m.
24. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores,
en el que dentro del horno tubular giratorio (1)
están previstos preferiblemente de 5 a 20, de forma especialmente
preferente 10, termopares (50, 50a, 50b) para controlar la
temperatura de la mezcla en el horno tubular giratorio (1), estando
fijados los termopares dentro del horno tubular giratorio (1) en una
barra de medición (52) estacionaria con respecto a éste.
25. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores,
en el que por cada zona de calentamiento (36)
están previstos dos termopares (50, 50a, 50b).
26. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores,
en el que en un punto axial del horno tubular
giratorio (1) están previstos en cada caso dos termopares (50, 50a,
50b) dispuestos dentro del horno tubular giratorio (1) a distancias
diferentes del eje de giro (24) de éste.
27. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores,
en el que el horno tubular giratorio (1) presenta
de dos a cinco, preferentemente tres, zonas de proceso a lo largo
de su eje longitudinal (24).
28. Dispositivo según la reivindicación
anterior,
en el que la configuración, la longitud y la
temperatura de la primera zona de proceso son tales que se puede
realizar un presecado adicional de la mezcla (64), preferentemente
de un 0,8% a un 0,2%, preferentemente un 0,4%, de contenido de
agua, a entre 100 ppm y 50 ppm, preferentemente 80 ppm, de
contenido de agua.
29. Dispositivo según una de las dos
reivindicaciones anteriores,
en el que la configuración, la longitud y la
temperatura de la segunda zona de proceso son tales que en ella se
produce una reacción superficial para la saponificación parcial de
la mezcla (64).
30. Dispositivo según una de las tres
reivindicaciones anteriores,
en el que la configuración, la longitud y la
temperatura de la tercera zona de proceso son tales que en ella se
produce una reacción de difusión para separar impurezas aromáticas
de la mezcla (64).
31. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores,
en el que en el horno tubular giratorio (1) están
previstas como mínimo tres, preferentemente cinco, zonas de
calentamiento (36), preferiblemente de la misma longitud.
32. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores,
en el que fuera del horno tubular giratorio (1)
están previstos radiadores eléctricos (49) con cuya ayuda se puede
calentar el horno tubular giratorio (1) desde fuera, de modo que en
éste se puede generar un calentamiento indirecto de la mezcla
(64).
33. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores,
en el que el horno tubular giratorio (1) presenta
una abertura de aire caliente (70) para la entrada de aire caliente
en su interior, y preferentemente también presenta una segunda
abertura (72) para la salida del aire caliente utilizado.
34. Dispositivo según la reivindicación
anterior,
en el que está previsto un calentador de aire
para generar el aire caliente, cuya temperatura corresponde
esencialmente a la temperatura del interior del horno tubular
giratorio (1) caliente.
35. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores,
en el que está previsto un secador de aire
caliente para secar el aire caliente a introducir en el interior
del horno tubular giratorio (1).
36. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores,
en el que en el horno tubular giratorio (1) se
puede generar con ayuda de un ventilador una contracorriente de
aire, consistente preferentemente en aire caliente preferiblemente
seco, en sentido contrario al sentido de movimiento de la
mezcla.
37. Dispositivo según una de las reivindicaciones
anteriores,
en el que delante de la entrada del horno tubular
giratorio (1) está prevista una mezcladora (74) para mezclar la
mezcla, mezcladora (74) que preferentemente presenta un tornillo
sin fin mezclador (76) calentado.
38. Dispositivo según la reivindicación
anterior,
en el que delante de la mezcladora (74) está
preconectado un presecador para el secado del poliéster previsto
para la mezcladora (74).
39. Dispositivo según la reivindicación
anterior,
en el que la potencia calorífica del presecador
para el secado del contenido del presecador es superior al
rendimiento de ventilación del presecador para el secado del
contenido del presecador.
40. Dispositivo según una de las dos
reivindicaciones anteriores,
en el que en el presecador se puede generar una
contracorriente de aire en sentido contrario al sentido de
movimiento del material a secar en el presecador.
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