ES2403090T3

ES2403090T3 - Configuración de hidrociclón

Info

Publication number: ES2403090T3
Application number: ES10751877T
Authority: ES
Inventors: Peter Kaniut; Thomas Neesse
Original assignee: AKW Apparate und Verfahren GmbH
Current assignee: AKW Apparate und Verfahren GmbH
Priority date: 2009-08-28
Filing date: 2010-08-23
Publication date: 2013-05-14
Anticipated expiration: 2030-08-23
Also published as: WO2011023663A3; DE102009039238B3; EP2358479A2; EP2358479B1; WO2011023663A2

Abstract

Procedimiento para el funcionamiento de una configProcedimiento para el funcionamiento de una configuración de hidrociclón, que comprende un hidrocicluración de hidrociclón, que comprende un hidrociclón(4) con una entrada para el volumen de suspensióón(4) con una entrada para el volumen de suspensión (1), un compartimiento superior, un compartimienn (1), un compartimiento superior, un compartimientoinferior, un depósito de admisión (2), así como toinferior, un depósito de admisión (2), así como por lo menos una bomba de alimentación para el hidpor lo menos una bomba de alimentación para el hidrociclón(3), que se encuentra entre el depósito derociclón(3), que se encuentra entre el depósito de admisión (2) y la entrada, caracterizado porque s admisión (2) y la entrada, caracterizado porque se prevé unainterconexión que puede cerrarse(10), ee prevé unainterconexión que puede cerrarse(10), entre el compartimiento superior y el depósito de antre el compartimiento superior y el depósito de admisión (2), a finde conducir la suspensión de pardmisión (2), a finde conducir la suspensión de partículas finas (9) procedente del compartimiento sutículas finas (9) procedente del compartimiento superior en circuito cerradodurante un tiempo predetperior en circuito cerradodurante un tiempo predeterminado, y porque el compartimiento inferior se eerminado, y porque el compartimiento inferior se encuentra conectado a undepósito inferior cerrado encuentra conectado a undepósito inferior cerrado estanco a la presión (7), que comprende una admisióstanco a la presión (7), que comprende una admisión de agua fresca, y porque elvolumen de suspensiónn de agua fresca, y porque elvolumen de suspensión (1) a separar se conduce por cargas o lotes al de (1) a separar se conduce por cargas o lotes al depósito de admisión (2) y seentrega al hidrociclón pósito de admisión (2) y seentrega al hidrociclón (4), y el llenado del depósito inferior (7) con el(4), y el llenado del depósito inferior (7) con el agua fresca (8) tiene lugar antes de lapuesta en agua fresca (8) tiene lugar antes de lapuesta en servicio del hidrociclón (4) de modo que se reduzcservicio del hidrociclón (4) de modo que se reduzca la evacuación de partículas finas hacia eldepósia la evacuación de partículas finas hacia eldepósito inferior (7). to inferior (7).

Description

Configuración de hidrociclón.

La presente invención se refiere a un procedimiento para el funcionamiento de una configuración de hidrociclón según el preámbulo de la reivindicación 1 y una configuración de hidrociclón para ejecutar un procedimiento de dichas características según el preámbulo de la reivindicación 10.

Las configuraciones de hidrociclón con entrada tangencial del líquido denso a tratar en un espacio cilíndrico-cónico en el que se desarrolla el proceso y dos descargas de los productos de separación en un compartimiento superior de partículas finas y un compartimiento inferior de partículas gruesas forman parte del estado de la técnica.

Tales aparatos se emplean para cribar lo más selectivamente que sea posible las suspensiones polidispersas con un tamaño de partícula pretendido. Sin embargo, tanto por motivos físicos, como constructivos, la selectividad, en un funcionamiento continuo de los hidrociclones, presenta limitaciones.

Dichas limitaciones afectan principalmente a las partículas más finas con un tamaño del orden de magnitud de !m, que con el medio acuoso se descargan conjuntamente con las partículas gruesas, aunque afectan asimismo a las partículas gruesas que con las separaciones pretendidas en el tamaño del orden de magnitud de !m no se separan completamente en el compartimiento inferior.

Una descarga de partículas finas en el compartimiento inferior se puede impedir en gran medida si no accede al compartimiento inferior ninguna o únicamente reducidas cantidades desde el líquido del hidrociclón. Se conoce la conducción de la descarga de material grueso del hidrociclón a un recipiente cerrado. Tales cámaras de compartimiento inferior se emplean por ejemplo en hidrociclones en la industria papelera. Dichos hidrociclones se someten a una carga continua con un vaciado discontinuo del depósito inferior, en el que únicamente se acumulan relativamente pocos compuestos gruesos perturbadores. Sin embargo, con un funcionamiento de dichas características no se exigen unos requisitos muy rigurosos al resultado de la separación.

Asimismo se conoce la mejora de la separación de partículas gruesas con el funcionamiento continuo retroalimentando una corriente parcial del compartimiento superior del hidrociclón hacia el propio hidrociclón y reuniendo dicha retroalimentación con la alimentación primaria. Sin embargo, el efecto obtenido con dicha medida es reducido en comparación con una separación posterior del compartimiento superior en una etapa de separación sucesiva empleando unos hidrociclones más pequeños.

Ninguna de las medidas mencionadas anteriormente ofrece un cribado suficientemente selectivo en el orden de magnitud de partículas finas de unos pocos !m bajo un aspecto económicamente rentable.

A partir del documento DE 198 49 870 C2 se conoce una configuración de hidrociclón con una entrada del líquido denso de carga, un compartimiento superior y un compartimiento inferior, conduciéndose la entrada a una cámara de admisión empleando una bomba. Además, el compartimiento superior se conduce a una cámara de captación, previéndose para el compartimiento inferior una salida libre. Una pluralidad de hidrociclones con el mismo dimensionamiento se disponen adyacentes cercanos entre sí en el espacio y los compartimientos superiores de dichos hidrociclones desembocan en la cámara de captación del compartimiento superior común para ellos. Con dicha descripción del estado de la técnica, la cámara de captación del compartimiento superior común se configura como un recipiente a presión y mediante una tubería colectora del compartimiento superior se interconecta con una válvula de estrangulación regulable y un dispositivo de regulación asociado para el ajuste del reparto del volumen.

Con una solución de dichas características se puede aumentar la capacidad de evacuación de los compartimientos inferiores y se puede prescindir de una separación previa de las partículas gruesas. Asimismo, en el caso de que las condiciones de carga oscilen con fuertes variaciones, se logra estabilizar el tamaño de las partículas de separación, así como maximizar el contenido de sustancias sólidas en el compartimiento inferior. Sin embargo, en muchas aplicaciones, el grado de selectividad todavía no satisface los requisitos del usuario al respecto.

A partir de lo mencionado anteriormente, el objetivo de la presente invención es, por lo tanto, proporcionar un procedimiento y una configuración de hidrociclón perfeccionada, con una entrada del líquido denso de carga, un compartimiento superior, un compartimiento inferior, así como un depósito de admisión y por lo menos una bomba de alimentación del hidrociclón, que permita mejorar la separación en el orden de magnitud de partículas finas, de modo que pueda reducirse tanto el grano de tamaño anormal de las partículas finas en el compartimiento inferior, como asimismo el de las partículas gruesas en el compartimiento superior.

El objetivo de la presente invención en lo relativo al procedimiento se alcanza mediante la combinación de características según la descripción de la reivindicación 1. El objetivo de la presente invención en lo relativo al dispositivo se alcanza mediante la combinación de características según la descripción de la reivindicación 11, comprendiendo las reivindicaciones subordinadas por lo menos unas configuraciones y unos diseños perfeccionados funcionales.

Por consiguiente, el concepto básico de la presente invención consiste en cargar por lotes o cargas el hidrociclón con un volumen de suspensión determinado y realimentar el compartimiento superior del hidrociclón en circulación para la alimentación del hidrociclón,

Además, el depósito inferior se encuentra conectado, a prueba de escape bajo presión, a la descarga de partículas gruesas del hidrociclón y antes de la puesta en servicio se llena con un medio líquido, en particular agua fresca.

El llenado de agua fresca impide una evacuación de líquido no pretendida en el compartimiento inferior del ciclón.

Gracias a que ningún líquido del ciclón accede a la descarga de las partículas gruesas, es decir al compartimiento inferior, la separación resulta considerablemente más selectiva en lo que respecta a las partículas finas con tamaño de grano anormal.

Por otra parte, asimismo el volumen de suspensión, que se descarga en circulación por el compartimiento superior del ciclón, permanece constante en gran medida, en particular si el contenido sólido de la carga representa únicamente un pequeño porcentaje del volumen.

Lo mencionado anteriormente significa que el número de circuitos para la depuración posterior o secundaria del compartimiento superior es de por sí ilimitado. En la separación de partículas finas puede ser conveniente mantener el proceso de circulación durante varias horas. El tratamiento por cargas o lotes de la separación respectiva se interrumpe, a más tardar, cuando las sustancias sólidas separadas en el compartimiento inferior presentan prácticamente la misma distribución de partículas según su tamaño que la del compartimiento superior del ciclón.

La bomba de alimentación del hidrociclón se encuentra entre la salida del depósito de admisión y la entrada del hidrociclón.

Según la presente invención, se prevé una interconexión, que se puede cerrar, entre el compartimiento superior y el depósito de admisión, para conducir la suspensión de partículas finas del compartimiento superior en recirculación durante un tiempo predeterminado o predeterminable.

Además, el compartimiento inferior se encuentra interconectado con un depósito inferior cerrado, que presenta una alimentación de agua fresca.

Además, según la presente invención, se alimenta al depósito de admisión por cargas o lotes el correspondiente volumen de suspensión que se trata de separar, y a continuación se conduce al hidrociclón. El llenado del depósito inferior con agua fresca se realiza antes de la puesta en servicio del hidrociclón, de modo que la descarga de partículas finas en el depósito inferior se reduce eficazmente.

La fracción de partículas finas se evacua hacia el exterior tras el bloqueo o cierre de la interconexión entre el compartimiento superior y el depósito de admisión. Para ello, puede emplearse una compuerta o una válvula de tres vías.

Tras la evacuación de la fracción de partículas finas se llena el depósito de admisión con una nueva carga o lote a tratar.

Tras la conclusión del proceso de circulación y separación conducido por cargas o lotes, el depósito inferior se vacía por otra compuerta o válvula correspondiente.

Mediante la compuerta o la válvula en el depósito inferior, durante el proceso de separación se puede retirar asimismo una cantidad predeterminada de suspensión del depósito inferior.

Entre la salida del compartimiento inferior del hidrociclón y el depósito inferior se prevé un dispositivo de cierre o bloqueo.

Además, el depósito inferior se encuentra interconectado con una tubería a presión de agua fresca mediante la acción de otro dispositivo de cierre o bloqueo.

Tras el vaciado del depósito de admisión y del depósito inferior puede realizarse una limpieza de la configuración completa mediante circulación a contracorriente por la tubería a presión de agua fresca.

La evacuación del agua de limpieza se puede realizar por una interconexión bloqueable entre el compartimiento superior y el depósito de admisión, pudiéndose configurar el dispositivo de cierre o bloqueo correspondiente como una válvula de tres vías, o como una compuerta, tal como ya se ha descrito.

En un perfeccionamiento de la presente invención existe la posibilidad de conducir varios hidrociclones a un depósito inferior común.

Asimismo en un perfeccionamiento de la presente invención, la bomba de alimentación puede alimentar varios hidrociclones con suspensión, conduciendo los compartimientos superiores correspondientes a una tubería colectora, que conduce la suspensión de partículas finas al depósito de admisión.

Cuando existan por lo menos dos depósitos de admisión, existe la posibilidad de un funcionamiento en circulación alternativo, aprovechando el correspondiente depósito de admisión interconectado con el hidrociclón.

Asimismo existe la posibilidad de configurar varias configuraciones propuestas completas, teniendo lugar un funcionamiento de separación y limpieza alterno de la instalación correspondiente.

Para la vigilancia del funcionamiento se prevén unos sensores de caudal dispuestos en la entrada y/o en el compartimiento superior de la configuración.

Asimismo existe la posibilidad de disponer en el lado de salida del depósito inferior unos medios para la eliminación mecánica de una eventual obturación.

Para ello, el depósito inferior puede comprender por ejemplo un codo por el que se pueda introducir una varilla de limpieza o una aguja o desplazarse adentrándose en dicha zona para soltar la suciedad.

Como complemento, el depósito de admisión presenta un dispositivo de medición para determinar el nivel de suspensión y se prevé en el compartimiento superior y en el inferior una configuración de unos medios de medición para la determinación del contenido de sustancias sólidas.

La presente invención se describirá continuación con mayor detalle empleando un ejemplo de forma de realización y con la ayuda de las figuras.

Las figuras representan lo siguiente:

La figura 1 es una representación del principio de funcionamiento de la configuración de hidrociclón según la presente invención;

La figura 2 es una representación similar a la de la figura 1, aunque complementada con unos medios de medición y control, así como

La figura 3 es una representación de una forma de realización del depósito inferior a prueba de escape bajo presión con la posibilidad de introducir una varilla de limpieza o una aguja de limpieza por un codo.

Tal como puede apreciarse en las representaciones según las figuras 1 y 2, se parte de un hidrociclón 4, que se encuentra interconectado con un depósito de admisión 2 mediante una bomba de alimentación 3.

Un determinado volumen de suspensión 1, que se alimenta al depósito de admisión 2, accede por mediación de la bomba de alimentación 3 a la tobera de entrada tangencial del hidrociclón 4.

Las partículas gruesas 6, descargadas mediante la tobera inferior 5, se recogen en un depósito inferior 7 cerrado.

El depósito inferior 7 se llena con agua fresca 8 antes de la puesta en servicio del hidrociclón. Dicho llenado se realiza mediante las correspondientes tuberías (tuberías a presión) y de una válvula de cierre 12.

Del depósito inferior 7 puede extraerse suspensión, asimismo durante el servicio, mediante otra válvula 11 o una compuerta.

La suspensión de partículas finas 9 en el compartimiento superior del hidrociclón 4 se realimenta al depósito de admisión 2. La circulación por el depósito de admisión hasta el hidrociclón 4 se mantiene el tiempo que sea necesario hasta que se haya alcanzado la separación pretendida.

Cuando se ha alcanzado el grado de separación pretendido, puede abrirse una compuerta 10, para evacuar la fracción de partículas finas separada. A continuación se puede llenar el depósito de admisión 2 con una nueva carga

o lote de suspensión 1.

Entre la tobera inferior 5 y el depósito inferior 7 se encuentra una válvula de cierre 13.

Según la presente invención existe la posibilidad de que durante el funcionamiento del hidrociclón se pueda aportar continuamente agua fresca al depósito inferior 7 mediante una tubería a presión utilizando la válvula 12.

Tras el vaciado del depósito de admisión 2 y del depósito inferior 7 se puede realizar una limpieza de la instalación completa mediante circulación por contracorriente de agua fresca por la tubería a presión y la válvula 12. Tan pronto como el depósito de admisión 2 esté lleno, el agua de lavado se puede evacuar por el bypass abriendo la compuerta 10 y conectando la bomba de alimentación del hidrociclón.

Para la conducción del proceso existe la posibilidad de determinar el nivel de suspensión 17 mediante un dispositivo de medición L apropiado. Asimismo, mediante unos sensores D1 y D2 se puede determinar el contenido de sustancias sólidas 18 en la suspensión de partículas finas del compartimiento superior y en el depósito inferior.

La suspensión de partículas gruesas se evacua por una tubuladura en el fondo del compartimiento inferior tras abrir la compuerta, pudiéndose realizar la descarga como derrame libre o únicamente con la ayuda de una bomba de desagüe.

La compuerta entre la tobera inferior y el depósito inferior permite la evacuación completa o parcial de las partículas gruesas incluso durante el funcionamiento continuo del ciclón. De este modo, se puede alcanzar un fraccionamiento de las partículas gruesas, ya que al principio se separan preferentemente las fracciones más gruesas, y posteriormente siempre las más finas.

Durante el funcionamiento existe la posibilidad de extraer continuamente una pequeña corriente del depósito inferior, con lo que se desplaza la separación hacia la zona más gruesa. Si se introduce continuamente una pequeña corriente de agua fresca en el depósito inferior, tiene lugar una separación más hacia la zona más fina. Finalmente se puede utilizar una corriente de agua fresca más fuerte, tal como se representa, para la limpieza de la instalación completa.

Para configurar prácticamente continuo el funcionamiento discontinuo de la configuración presentada, en un ejemplo de forma de realización existe la posibilidad de prever un segundo depósito de admisión, que se llena durante el funcionamiento del primer depósito y al que se cambia mediante una compuerta, cuando ha concluido la separación del volumen de suspensión que se está tratando.

En el mismo sentido, pueden instalarse y hacerse funcionar dos sistemas paralelos, lo que resulta ventajoso cuando con una duración de separación relativamente corta se precisa un coste superior para la limpieza de la instalación. La medición de caudal según el ejemplo de forma de realización permite determinar si, cuando se interconectan varios ciclones, existe una obturación.

Las obturaciones en el compartimiento inferior pueden eliminarse, según la representación de la figura 3, pudiendo introducirse en la tubuladura del fondo del depósito inferior una varilla de limpieza 19. En caso de una obturación, dicha varilla de limpieza 19 puede introducirse y empujarse en la tobera inferior 16. Para este fin, la tubuladura de salida se dispone directamente debajo de la tobera inferior 16. La aguja 19 puede comprender una guía que garantiza el alineamiento de la misma en la abertura inferior.

Para mayor seguridad, tras cada ciclo de separación puede realizarse una limpieza. Con el funcionamiento en paralelo de varios ciclones, la obturación de un ciclón no merma el resultado de separación total existente.

Existe la posibilidad de vigilar la calidad del resultado de la separación durante el funcionamiento continuo midiendo el contenido de sustancias sólidas en el compartimiento superior o alternativamente en el depósito inferior. Complementariamente, puede determinarse asimismo la distribución del tamaño de partícula en el compartimiento superior y/o en el depósito inferior.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para el funcionamiento de una configuración de hidrociclón, que comprende un hidrociclón

(4) con una entrada para el volumen de suspensión (1), un compartimiento superior, un compartimiento inferior, un depósito de admisión (2), así como por lo menos una bomba de alimentación para el hidrociclón (3), que se encuentra entre el depósito de admisión (2) y la entrada, caracterizado porque se prevé una interconexión que puede cerrarse(10), entre el compartimiento superior y el depósito de admisión (2), a fin de conducir la suspensión de partículas finas (9) procedente del compartimiento superior en circuito cerrado durante un tiempo predeterminado, y porque el compartimiento inferior se encuentra conectado a un depósito inferior cerrado estanco a la presión (7), que comprende una admisión de agua fresca, y porque el volumen de suspensión (1) a separar se conduce por cargas o lotes al depósito de admisión (2) y se entrega al hidrociclón (4), y el llenado del depósito inferior (7) con el agua fresca (8) tiene lugar antes de la puesta en servicio del hidrociclón (4) de modo que se reduzca la evacuación de partículas finas hacia el depósito inferior (7).
2.

Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la fracción de partículas finas puede evacuarse tras cerrarse la interconexión (10) entre el compartimiento superior y el depósito de admisión (2).
3.

Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque tras la evacuación de la fracción de partículas finas, el depósito de admisión (2) puede llenarse con una nueva carga o lote a tratar.
4.

Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque tras la conclusión del funcionamiento en circuito cerrado y de separación por cargas o lotes, el depósito inferior (7) puede vaciarse por una compuerta o una válvula (11).
5.

Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque una cantidad predeterminada de la suspensión puede retirarse del depósito inferior (7) mediante la compuerta o la válvula (11), asimismo durante el proceso de separación.
6.

Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el depósito inferior (7) dispone de un elemento de aislamiento (12), que se encuentra interconectado con una tubería de agua fresca a presión, de modo que tras el vaciado del depósito de admisión (2) y del depósito inferior

(7) puede realizarse una limpieza a contracorriente de la configuración por la tubería de agua fresca a presión.
7.

Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque la evacuación del agua de limpieza tiene lugar por la interconexión (10), que puede cerrarse, entre el compartimiento superior y el depósito de admisión, realizándose el dispositivo de aislamiento correspondiente en forma de una válvula de tres vías, de una compuerta, o de un elemento similar.
8.

Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque mediante una pluralidad de depósitos de admisión (2) se produce un funcionamiento alterno en circuito cerrado del depósito de admisión respectivamente conectado al ciclón.
9.

Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se prevé una pluralidad de configuraciones completas, de modo que para mejorar el rendimiento se procede a un funcionamiento alterno en separación y en limpieza.
10.

Configuración de hidrociclón para el funcionamiento de un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que comprende un hidrociclón (4) con una entrada del volumen de suspensión (1), un compartimiento superior, un compartimiento inferior, y asimismo un depósito de admisión (2) así como por lo menos una bomba de alimentación (3) del hidrociclón, que se encuentra entre el depósito de admisión (2) y la entrada, caracterizado porque se prevé una interconexión (10), que puede cerrarse, entre el compartimiento superior y el depósito de admisión (2) y porque el compartimiento inferior se encuentra interconectado con un depósito inferior (7) cerrado estanco a la presión, que presenta una admisión de agua fresca.
11.

Configuración según la reivindicación 10, caracterizada porque se prevé otro dispositivo de cierre (13) que se encuentra entre la salida del compartimiento inferior del hidrociclón (4) y el depósito inferior (7).
12.

Configuración según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 11, caracterizada porque una pluralidad de hidrociclones conducen a un depósito inferior común.
13.

Configuración según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizada porque la bomba de alimentación (3) alimenta a varios hidrociclones con una suspensión, y los compartimientos superiores

respectivos conducen a un conducto colector que conduce la suspensión de partículas finas al depósito de admisión.
14. Configuración según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, caracterizada porque, para la vigilancia 5 del funcionamiento, se prevén unos sensores de caudal en la entrada y/o en el compartimiento superior.
15. Configuración según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14, caracterizada porque se prevén unos medios para la eliminación mecánica de una eventual obturación, que se encuentran en el lado de salida del depósito inferior.
16. Configuración según la reivindicación 15, caracterizada porque el depósito inferior comprende un codo, pudiéndose introducir a través del mismo una varilla de limpieza (19) o una aguja de limpieza (19) hasta la tobera del compartimiento inferior.

15 17. Configuración según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 16, caracterizada porque el depósito de admisión comprende un dispositivo de medición para determinar el nivel de suspensión (17), y porque se prevén unos medios de medición para la determinación del contenido de materias sólidas (18) en el compartimiento superior y/o en el compartimiento inferior.