ES2714364T3 - Método para reciclar residual con emisión de olores reducida - Google Patents
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Abstract
Un método para reciclar material residual que incluye papel residual que comprende las etapas de: introducir el material residual y el agua de dilución en un recipiente a presión (A); repulpear el material residual en el recipiente a presión (A) a una temperatura de procesamiento elevada de al menos aproximadamente 100 °C (212 °F) y una presión de procesamiento elevada mayor que la presión atmosférica para formar un material residual tratado que incluye papel residual sustancialmente repulpeado; posteriormente, introducir agua de enfriamiento en el recipiente a presión (A) para enfriar el material residual tratado en el recipiente a presión (A) a una temperatura de descarga menor de aproximadamente 60 °C (140 °F) y reducir el olor emitido por el material residual tratado; y posteriormente, descargar el material residual tratado desde el recipiente a presión (A), en el que el agua de dilución se introduce en el recipiente a presión (A) en una cantidad de hasta aproximadamente 3 partes en peso de una cantidad total de agua en el recipiente a presión (A) a aproximadamente 1 parte en peso de material residual, y el agua de enfriamiento se introduce en el recipiente a presión (A) en una cantidad tal que la cantidad total de agua presente en el recipiente a presión (A), después de la etapa de enfriamiento, sea de al menos aproximadamente 3,5 partes en peso a aproximadamente 1 parte en peso de material residual tratado.
Description
DESCRIPCION
Metodo para reciclar residual con emision de olores reducida
Campo de la invencion
La presente invencion se refiere, en general, al tratamiento de papel residual para su uso en productos de papel reciclado. Mas especificamente, esta invencion se refiere a un proceso para preparar pasta de papel reciclado a partir de material residual que incluye o forma compuestos olorosos durante el procesamiento.
La tecnica anterior se puede encontrar en el documento WO 96/36763 A1 y expone un metodo para el repulpeo del papel impreso en el que se utiliza agua fria para diluir la pulpa a medida que sale del aparato para batir la pasta papelera. El agua fria endurece de ese modo la tinta aglomerada, lo que la hace mas facil de eliminar.
Antecedentes de la invencion
El papel residual reciclado es una fuente principal de materia prima para la fabricacion de productos de papel. Algunos materiales residuales, tales como residuos municipales, comerciales y residenciales, incluyen compuestos olorosos ademas del papel residual, o pueden formar compuestos olorosos durante el procesamiento de materiales de papel residual, o ambos, y los olores emitidos por tales compuestos olorosos pueden ser indeseables o muy desagradables. Por consiguiente, existe la necesidad de un metodo para reciclar material residual, incluyendo papel residual, con emision de olores reducida.
Compendio de la invencion
La necesidad anterior se satisface mediante la presente invencion que proporciona un metodo para reciclar material residual, incluyendo papel residual, que comprende las etapas de introducir el material residual y agua de dilucion en un recipiente a presion, repulpeo del papel residual en el recipiente a presion a una temperatura de procesamiento elevada de al menos aproximadamente 100 °C (212 °F) y una presion de procesamiento elevada mayor que la presion atmosferica para formar un material residual tratado que incluye el papel residual sustancialmente repulpeado, posteriormente introducir agua de enfriamiento en el recipiente a presion para enfriar el material residual tratado en el recipiente a presion a una temperatura de descarga menor de aproximadamente 60 °C (140 °F) y reducir los olores emitidos por el material residual tratado y posteriormente descargar el material residual tratado del recipiente a presion, en el que el agua de dilucion se introduce en el recipiente a presion en una cantidad de hasta aproximadamente 3 partes en peso de una cantidad total de agua en el recipiente a presion a aproximadamente 1 parte en peso de material residual, y el agua de enfriamiento se introduce en el recipiente a presion en una cantidad tal que la cantidad total de agua presente en el recipiente a presion, despues de la etapa de enfriamiento, sea de al menos aproximadamente 3,5 partes en peso a aproximadamente 1 parte en peso de material residual tratado. La fraccion de pasta de papel recuperada es adecuada como una materia prima en la fabricacion de una diversidad de productos de papel incluyendo, aunque sin limitation, tisu, papel de cocina y productos de envasado.
Estos y otros objetos, caracteristicas y ventajas resultaran mas evidentes a partir de la description proporcionada a continuation.
Breve descripcion de las figuras
La invencion se describe en detalle a continuacion en relation con numerosas realizaciones y figuras. En las figuras:
La FIG. 1 es una vista en alzado lateral de un recipiente a presion usado en una de las realizaciones preferidas de esta invencion;
La FIG. 2 es una vista del recipiente de la FIG. 1, en section parcial, que muestra el tambor rotatorio y que muestra el panel de cierre del recipiente en la position abierta;
La FIG. 3 es una vista terminal en alzado del recipiente a presion de la FIG. 1; esta vista muestra la correa de impulsion y motor usados para impulsar el tambor en rotation;
La FIG. 4 es una vista final del recipiente de la FIG. 1, que ilustra el funcionamiento del panel de cierre.
La FIG. 5 es una vista en alzado lateral de los aparatos de la FIG. 1, en seccion parcial, que muestra las palas elevadoras dispuestas en una serie espaciada alrededor del interior del tambor rotatorio, estando indicada la localization de un tabique deflector helicoidal mediante lineas discontinuas;
La FIG. 6a es una vista en seccion transversal tomada a lo largo de las lineas 6a--6a de la FIG. 5;
La FIG. 6b es una vista en seccion transversal tomada a lo largo de las lineas 6b--6b de la FIG. 5;
La FIG. 7 indica la relacion de las palas elevadoras con el tabique deflector helicoidal dispuesto alrededor de la superficie interior rotatorio de las FIGS. 1-6b;
La FIG. 8 es un dibujo a escala ampliado de una pala elevadora tipica utilizada en relacion con esta invencion, que muestra tambien una porcion adyacente del tambor en seccion transversal, estando el extremo del panel de cierre del tambor hacia la izquierda segun se observa en esta figura;
La FIG. 9 es un esquema de un sistema de vacio usado en relacion con la presente invencion.
Descripcion detallada de la invencion
La presente invencion se describe en detalle en relacion con diversas realizaciones para fines de ilustracion unicamente. Se usan en el presente documento diversos terminos que se definen igualmente en la descripcion que sigue. Las concentraciones porcentuales estan en porcentaje en peso, a menos que el contexto indique otra cosa.
Como se ha resumido anteriormente, esta invencion proporciona un metodo para reciclar material residual que incluye papel residual, que comprende las etapas de introducir el material residual y el agua de dilucion en un recipiente a presion, repulpeo del papel residual en el recipiente a presion a una temperatura de procesamiento elevada de al menos aproximadamente 100 °C (212 °F) y una presion de procesamiento elevada mayor que la presion atmosferica para formar un material residual tratado que incluye papel residual sustancialmente repulpeado, posteriormente introducir agua de enfriamiento en el recipiente a presion para enfriar el material residual tratado en el recipiente a presion a una temperatura de descarga menor de aproximadamente 60 °C (140 °F) y reducir el olor emitido por el material residual tratado y posteriormente descargar el material residual tratado del recipiente a presion, en el que el agua de dilucion se introduce en el recipiente a presion en una cantidad de hasta aproximadamente 3 partes en peso de una cantidad total de agua en el recipiente a presion a aproximadamente 1 parte en peso de material residual, y el agua de enfriamiento se introduce en el recipiente a presion en una cantidad tal que la cantidad total de agua presente en el recipiente a presion, despues de la etapa de enfriamiento, sea de al menos aproximadamente 3,5 partes en peso a aproximadamente 1 parte en peso de material residual tratado.
La fraccion de pasta de papel recuperada es adecuada como materia prima en la fabricacion de una diversidad de productos de papel incluyendo, aunque sin limitation, papel tisu, papel de cocina y productos de envasado.
La adicion de agua de enfriamiento reduce o elimina el olor que se emite o que de lo contrario, se emitiria cuando se descarga el material residual tratado. El agua y el material residual tratado en el recipiente a presion forman una suspension de material residual tratado en el recipiente a presion. Aunque no se desea quedar ligado a teoria alguna, se cree que el agua de enfriamiento reduce el olor reduciendo la temperatura del material tratado o diluyendo la suspension de material tratado o ambas. Se cree tambien que el agua de enfriamiento absorbe los compuestos olorosos en el material tratado. Tales compuestos olorosos pueden estar presentes en el material residual o producirse durante la nueva formation de pasta de material residual tratado en suspension o ambas. En algunas realizaciones de esta invencion, las fuentes de compuestos olorosos incluyen residuos de alimentos o bebidas o ambos.
La expresion "repulpeo" significa separar o al menos alejar parcialmente una de otras fibras que se han fijado a, unido con o enmaranado entre si, tal como las fibras celulosicas en el papel. En el contexto de esta descripcion, el repulpeo significa separar al menos parcialmente las fibras celulosicas del papel unas de otras para formar una pasta de fibra celulosica suelta.
De acuerdo con una realization de esta invencion, se proporciona un proceso para reciclar material residual que incluye papel residual y material residual polimerico, utilizando un recipiente a presion de configuration generalmente cilindrica montado para impulsarlo en rotation inclinada alrededor de su eje longitudinal, comprendiendo dicho proceso las etapas de: a) introducir el material residual y agua de dilucion a traves de una entrada del recipiente a presion; b) anadir energia termica al material residual en el recipiente a presion para conferir una temperatura de procesamiento elevada y una presion de procesamiento elevada al material residual dentro del recipiente a presion, a un nivel por encima de la presion atmosferica; c) hacer girar el recipiente a presion alrededor de su eje longitudinal, para agitar el material residual para conseguir el repulpeo de la fraccion de papel fibrosa; d) despresurizar el recipiente purgando el vapor a traves de un condensador seguido de crear un vacio en el condensador para comenzar el enfriamiento del material; e) posteriormente introducir agua de enfriamiento en el recipiente a presion, de tal manera que se enfrie el material residual tratado en el recipiente a presion a una temperatura de descarga por debajo de la que se podia conseguir en la etapa anterior y reducir el olor emitido por el material residual tratado; y f) descargar el material residual tratado del recipiente a presion, en el que dicha fraccion de papel se repulpea sustancialmente y se separa sustancialmente de dicho material residual polimerico y otros contaminantes en dichos materiales residuales. En una realizacion de la invencion, el material residual polimerico es operativo para concentrar los contaminantes, incluyendo cuerpos de color del material residual.
De acuerdo con otra realizacion mas de esta invencion, se proporciona un proceso en el que se usa un aparato rotatorio, denominado en la tecnica como aparato Rotoclave.RTM (disponible en Tempico, Inc., Madisonville, La., EE. UU.). Se pone una cantidad deseada de material residual en un tambor del rotoclave permitiendo el movimiento rotacional de los alabes
auger en el tambor para dirigir el material residual a una camara del tambor. El material residual incluye papel residual y uno o mas compuestos olorosos o materiales que forman uno o mas compuestos olorosos durante el repulpeo. La puerta del recipiente a presion se cierra y sella, se anade el agua de dilucion y se crea un vado en la camara para eliminar los efectos de la presion parcial de aire atrapado en el recipiente. La camara del rotoclave despues se aisla y se introduce vapor a traves de una valvula de entrada de vapor hasta que se alcanzan la temperatura y presion de procesamiento deseadas. El tambor del rotoclave se hace girar mientras el material residual esta contenido en el tambor a la temperatura y presion de procesamiento deseadas durante un tiempo de reaccion preestablecido para formar un material residual tratado. Se usa vapor para mantener la temperatura y presion a lo largo del tiempo de reaccion preestablecido. Despues del tiempo de reaccion preestablecido, una valvula de vapor para introducir el vapor en el tambor se cierra y el tambor se purga a presion atmosferica lo que, a su vez, tambien reduce la temperatura en la camara. Despues de la primera etapa de purga, se crea un vado para reducir adicionalmente la temperatura del material residual tratado. El tambor despues se purga a la atmosfera de nuevo y se introduce agua de enfriamiento posteriormente en la camara para enfriar adicionalmente el material residual tratado a una temperatura de descarga y para diluir uno o mas compuestos olorosos, y la camara se abre. El material tratado dentro del tambor despues se retira invirtiendo la rotacion del tambor, de manera que los alabes auger suministran el material tratado a la parte delantera del tambor donde este sale entonces sobre un transportador de descarga para tamizado adicional para retirar el material grueso.
Recipiente a presion
De acuerdo con una realizacion de esta invencion, el recipiente a presion generalmente puede ser un recipiente alargado, de configuracion cilmdrica, montado para ser impulsado en rotacion alrededor de su eje longitudinal, teniendo el recipiente una entrada en un extremo y una salida en el otro extremo, y esta provisto de medios de agitacion que incluyen una serie de palas elevadoras fijas presentes en el interior de dicho recipiente. La agitacion de los materiales residuales puede comprender la accion de las palas elevadoras en el recipiente, simultaneamente con la rotacion de dicho recipiente. De acuerdo con una realizacion de esta invencion, el recipiente puede estar provisto de un miembro configurado helicoidalmente.
Puede emplearse cualquier recipiente a presion adecuado que pueda ocasionar los efectos necesarios para el procesamiento del material residual de esta invencion en relacion con esta invencion. De acuerdo con una realizacion de esta invencion, sin embargo, el recipiente a presion puede estar equipado ventajosamente con medios agitadores adecuados para facilitar la agitacion apropiada del material residual. Un recipiente a presion adecuado de acuerdo con una realizacion de esta invencion es un recipiente a presion de configuracion generalmente cilmdrica montado para ser impulsado en rotacion inclinada alrededor de su eje longitudinal, como se divulga en las patentes de Estados Unidos n.° 5.119.994; 4.974.781; y 6.458.240. Tal recipiente a presion esta equipado con un medio de agitacion adecuado para mezclar uniformemente el material residual y romper los materiales residuales que contienen plastico y que contienen papel. Los ejemplos de medios de agitacion adecuados incluyen dispositivos mecanicos, hidromecanicos o electricos. Los ejemplos espedficos de dispositivos mecanicos incluyen agitadores mecanicos, batidoras, mezcladoras, volteadoras y similares. Se ha encontrado que una serie de palas elevadoras fijas y un miembro configurado helicoidalmente montado en una seccion interior de un recipiente a presion cooperan como un ejemplo de medios de agitacion para una realizacion de esta invencion. De acuerdo con una realizacion, el medio de agitacion esta provisto de un tambor, que esta montado rotatoriamente en un interior inclinado de un recipiente a presion.
De esta manera, un aparato de acuerdo con una realizacion de esta invencion implica el recipiente generalmente cilindrico montado a un ligero angulo de inclinacion con respecto al plano horizontal, siendo el angulo de inclinacion de una realizacion de aproximadamente 7°, teniendo el extremo superior del recipiente una abertura para recibir el material residual y estando cerrado el extremo inferior del recipiente. El recipiente puede disenarse con un dispositivo de cierre altamente eficaz en la abertura que, cuando se cierra, sella el recipiente de la atmosfera para permitir que ocurra una acumulacion de presion dentro del recipiente durante su funcionamiento o, alternativamente, permite que se mantenga un vado dentro del recipiente mediante el funcionamiento de un sistema de vado apropiado.
A medida que el tambor se hace girar, de acuerdo con una realizacion de esta invencion, se cree que el material residual en el tambor se voltea en contacto con la pared lateral del tambor, a una distancia igual al angulo de reposo de los materiales por el coeficiente de friccion de los materiales por la velocidad de rotacion del tambor. De acuerdo con una realizacion, el angulo de reposo del material tratado es de aproximadamente 45° y el coeficiente de friccion es de aproximadamente 0,2.
Haciendo referencia a las FIGS. 1-9, se muestra un aparato para la realizacion practica de un proceso de acuerdo con una realizacion de la presente invencion, como se divulga en la patente de Estados Unidos n.° 6.458.240. El aparato incluye un recipiente a presion de procesamiento A de paredes gruesas que generalmente es de configuracion cilmdrica. Las paredes gruesas se usan en la construccion del recipiente a presion A para que este pueda operar en condiciones de alta presion interna, asi como, segun sea el caso, en condiciones de vado como se ha indicado anteriormente. El recipiente a presion A esta montado de una manera no rotatoria en un soporte estacionario robusto 26 y tiene una base suficientemente amplia para dar una gran estabilidad. El soporte 26 puede utilizar los miembros de acero estructurales disenados para transferir eficazmente el peso del procesador y sus materiales contenidos a los cimientos del procesador.
El tambor rotatorio que se acaba de describir, que se utiliza dentro de la carcasa del recipiente A, transfiere sus fuerzas a cojinetes portador y de soporte, que a su vez transfieren esta carga a la carcasa del recipiente A y que se convierte en parte de la carga soportada por los soportes estructurales de la carcasa y, de esta manera, se transfiere a los cimientos por debajo del procesador.
Se monta un dispositivo de cierre o puerta con forma de cupula 40, provisto de un sello 41, de manera articulada adyacente a la entrada 30 del recipiente A, de manera que puede establecerse una presion sustancial o un vacio dentro del recipiente en los momentos seleccionados, como se ha mencionado anteriormente.
Localizado dentro del recipiente no rotatorio A hay un tambor D, generalmente cilindrico, montado para poder rotar en cualquier direction sobre su eje, eje que es coincidente con el eje del recipiente A. El tambor D esta provisto de un anillo de apoyo o anillo de soporte 12 adyacente a su extremo delantero 50, con rodillos o cojinetes de munon 58 situados en el interior del recipiente A para contactar con el anillo 12 y, de esta manera, proporcionar soporte para el extremo delantero 50 del tambor D. El extremo delantero 50 del tambor D se abre, mientras que el extremo trasero o inferior 56 del tambor se cierra y se hace impermeable al agua.
Fijado al extremo trasero interior 56 del tambor D hay un arbol impulsor 16 que esta dispuesto para soportar el extremo trasero del tambor D e impulsarlo en rotation. El arbol esta soportado rotatoriamente mediante cojinetes de rodillo o bolas 17, que a su vez estan soportados desde un miembro estructural 19 fijado al recipiente A. Esta disposition de soporte esta disenada para fijar la localization del tambor D en lo que respecta a su posicionamiento horizontal dentro del recipiente A.
El arbol impulsor 16 del tambor D penetra en la carcasa del recipiente A y se sella de la atmosfera mediante un sello 33 para posibilitar que se mantengan una presion seleccionada o un vacio seleccionados, de vez en cuando dentro del recipiente A y por supuesto dentro del tambor D.
La velocidad de rotacion tipica para el tambor D es entre 2 y 30 rpm y, preferentemente, de aproximadamente 8-15 rpm para facilitar una carga uniforme de las fuerzas en el mecanismo impulsor 14 utilizado para impulsar el tambor en rotacion.
El tambor D es capaz de girar en cualquier direccion sobre su eje horizontal mediante el conjunto impulsor 14 representado en la FIG. 1 que, por ejemplo, puede utilizar un motor electrico reversible 20 y engranajes reductores adecuados 18 conectados al arbol impulsor 16 del tambor para hacer girar el tambor D en la direccion seleccionada. Es preferible usar una cadena de altas prestaciones 22 que pase sobre unos pinones 23 y 24 para transferir la rotacion del motor al arbol impulsor, en una disposicion familiar para los versados en la tecnica, como se representa en las FIGS. 1 y 3.
Colocando el tambor D dentro del recipiente a presion A, es posible tener las mismas ventajas de agitation sin obstrucciones de los materiales que se tendrian en un tambor rotatorio independiente. Disenando el tambor para que tenga paredes de contention adecuadas, los materiales que se procesan y los aditivos que se van a insertar en aquellos materiales estan contenidos dentro del tambor durante el procesamiento. Debido, de acuerdo con esta realization, a que el tambor esta dispuesto dentro del recipiente a presion, los materiales de construction del tambor son considerablemente mas ligeros que los requeridos para un tambor rotatorio independiente, que requeriria integridad estructural para soportar las fuerzas de la presion asi como las fuerzas asociadas con el vacio que se utilizarian de vez en cuando en el proceso.
El interior del tambor D esta equipado con una serie de palas elevadoras 70 y un tornillo helicoidal 80 para facilitar la agitacion y el movimiento de los materiales residuales como consecuencia de la rotacion del tambor D. Las palas elevadoras usadas para la presente invention y los tornillos se describen con mas detalle mas adelante.
El recipiente A, de acuerdo con esta invencion, preferentemente opera con una inclination. Un angulo de inclination adecuado es 7° respecto a la horizontal, con el extremo delantero o de entrada 30 siendo mayor que el extremo inferior cerrado 36 del recipiente. El angulo de inclinacion ayuda a contener el material que se va a procesar dentro del tambor D en tanto que el material residual se movera a traves del tambor D hacia el extremo trasero, al menos parcialmente bajo la influencia de la gravedad, segun gira el tambor.
Aunque no hay limitation respecto al tamano del tambor D, debe observarse que un dispositivo que utiliza un tambor de aproximadamente diez pies de longitud es de un tamano que puede utilizarse eficazmente en una estacion de reciclado. En otras palabras, una version de menor tamano de un procesador de residuos de acuerdo con esta invencion tomaria la forma de una unidad que se colocaria dentro de un area relativamente limitada, para manipular a escala mas pequena cualquier tipo especial de material residual generado en su interior.
Al mismo tiempo, es obviamente posible utilizar unidades mas grandes para realizar operaciones a gran escala y con la mention anterior de un procesador a un tamano que se va a usar en una instalacion de evacuation no se pretende limitar la grandeza o pequenez de cualquier procesador, excepto que el diametro del recipiente deberia ser suficientemente grande para aceptar materiales sobre los cuales no ha tenido lugar una reduction de tamano previa. Podria utilizarse cualquier combination razonable de diametros y longitudes de acuerdo con esta invencion, limitado unicamente por la practica.
Volviendo a los detalles de esta invencion, las palas elevadoras 70 estan montadas en el interior del tambor D y estan dispuestas para minimizar cualquier obstruction de flujo de materiales dentro del tambor. Las palas elevadoras estan distribuidas en secciones a lo largo de la dimension horizontal del tambor, como se muestra en la FIG. 5 y estan escalonadas a intervalos de aproximadamente 45° de una section a la siguiente.
Las palas elevadoras 70 estan fijadas al perimetro interior del tambor D perpendiculares a la carcasa del tambor, como se muestra en las FIGS. 6a y 6b, y estan orientadas longitudinalmente para corresponder con la dimension longitudinal del tambor, como se muestra en las FIGS. 5 y 7.
Como se ve mejor en la FIG. 8, la pata perpendicular 72 esta fijada a la pared lateral interior del tambor, y el miembro en angulo 74 esta fijado en su linea media 77 a la portion radialmente interna de la pata perpendicular. El miembro en angulo 74 tiene superficies externas 75 y 76, estando la superficie 75 a un angulo de aproximadamente 45° respecto a la pata perpendicular 72 de la pala elevadora, y estando la superficie 76 a un angulo similar al de la pata 72. Las superficies 76 preferentemente se consideran como las primeras porciones, y las superficies 75 de las palas se consideran como las segundas porciones. La linea media 77 del miembro en angulo 74 puede estar a un angulo de aproximadamente 52° con respecto a la superficie interior del tambor D, y como se muestra en la FIG. 8, la linea media 77 se situa en una direction que esta hacia el extremo superior del tambor D. Dicho de otra manera, las porciones interiores 78 de la cara de las palas elevadoras del extremo cerrado 56 del tambor D, que es la izquierda segun se ve desde la perspectiva de la FIG. 8.
En una realization, el angulo de inclination del tambor es de aproximadamente 7° con respecto a la horizontal, de manera que el angulo de inclinacion de las porciones angulares 75 y 76 de la pala elevadora es de 52° con respecto a la pared de la carcasa del tambor D, y esto da como resultado que las porciones angulares 75 y 76 de la pala elevadora funcionen a un angulo de 45° con respecto a la horizontal.
El tornillo helicoidal o tabique deflector 80 esta fijado al perimetro interior del tambor D de tal manera que minimiza la obstruccion de flujo del material residual dentro del tambor, y puede estar a una frecuencia correspondiente a un ciclo completo de la helice a una distancia igual al diametro del tambor, medido a lo largo del tambor. La angularidad del tornillo helicoidal es tal que cuando el tambor D se hace rotar en lo que se denomina la primera direccion rotativa, el material residual que se va a procesar se mueve hacia delante, hacia el extremo inferior cerrado 56 del tambor, mientras la rotation del tambor en la segunda direccion rotativa provoca que el material se mueva hacia atras hacia la abertura de entrada 50 del tambor. El tornillo helicoidal es continuo, lo que significa que las palas elevadoras 70 ocasionales deben eliminarse en ciertas localizaciones para hacer posible la fabrication.
El tamano y frecuencia de las palas elevadoras, el angulo de inclinacion del tambor y la tasa de rotacion del tambor son variables y son una funcion de una tasa de movimiento requerida de los materiales dentro del tambor y la cantidad de material que se va a procesar en una cantidad de tiempo dada.
El diametro del tambor puede ser suficiente para aceptar una cantidad seleccionada de material residual que se va a procesar, con un espacio adicional de aproximadamente el 40 por ciento del volumen del diametro interior del tambor necesario que permanezca vacante para permitir que los materiales caigan y se mezclen dentro del tambor segun este gira. En un diseno de este tipo de dispositivo, se anade capacidad de procesamiento adicional al procesador aumentando su longitud. La relation de diametro a longitud es variable, y depende de la cantidad de material a procesar en una cantidad de tiempo dada, en concierto con el tamano y la frecuencia de los mecanismos de agitation del tambor para asegurar un mezclado completo de material residual y agua.
Los dispositivos para supervisar y controlar el proceso incluyen, por ejemplo, tuberias de agua, tuberias de vapor, tuberias de vacio, controladores de presion y otros instrumentos necesarios. Cuando se usa un tambor rotatorio independiente, cada uno de estos dispositivos puede fijarse a la linea central del eje de rotacion del tambor rotatorio, que complica los dispositivos de cierre sobre tal recipiente y, segun la necesidad, coloca estos dispositivos en los extremos del tambor. En el caso de controladores de presion, conexiones de vacio e instrumentos de control de temperatura, esta no es una localization apropiada. No obstante, los dispositivos de este tipo pueden supervisar y controlar mejor el proceso desde una localizacion que esta mas cerca del punto en el proceso donde esta teniendo lugar la reaction, y no adyacente o en el extremo opuesto de la inyeccion de aditivos al proceso. De esta manera, algunas realizaciones utilizan un recipiente a presion en el cual se utiliza un tambor rotatorio.
Inducir presion y vacio complica adicionalmente la utilization de un tambor rotatorio independiente. El vacio, en particular, requiere que el dispositivo tenga una resistencia considerable para mantenerse libre de colapso y esto generalmente es igual a componentes masivos, que requieren una potencia considerable si tales componentes se tienen que impulsar en rotacion.
Adicionalmente, la introduction de grandes objetos que generalmente no fluyen libremente, que no estan reducidos convenientemente de tamano antes de su introduccion en el proceso puede requerir que el dispositivo de cierre sea de mayor tamano. Debido a su gran tamano y debido a las condiciones de presion y vacio del proceso, los dispositivos de cierre serian muy dificiles de manipular manualmente. Los operarios del dispositivo de cierre automatico que se fijaria a un tambor rotatorio
independiente pueden complicarse. En esta realization, el tambor se hace girar durante un periodo de tiempo durante el cual el dispositivo de cierre esta abierto y, de esta manera, el dispositivo de cierre y su operario no deben interferir con la capacidad del tambor de girar en estas circunstancias.
Con referencia a la FIG. 1, el recipiente A esta equipado con la tuberia 90 para la adicion selectiva de vapor y tuberias 92 para la adicion selectiva tanto de agua de dilution como de enfriamiento, utilizandose valvulas adecuadas para controlar el flujo. La tuberia de vapor y la tuberia de agua se combinan en un unico tubo de inyeccion 94 como se muestra en la FIG. 1, posibilitando que el vapor y el agua se conduzcan a traves de la pared lateral del recipiente A y despues se inyecten en el extremo abierto del tambor D, a traves del tubo fijo curvo 95.
Durante una fase de la operation del dispositivo, se induce vacio en el recipiente A mediante un sistema de vacio tal como el tipo fabricado por Nash Engineering Company de Norwalk, Conn. o Croll-Reynolds Company, Inc. de Westfield, N.J., conectado al recipiente por una conexion de vacio 46; observese la FIG. 9.
Introduccion del material residual
El material residual para producir pasta de papel reciclada de acuerdo con esta invention incluye al menos un papel residual. De acuerdo con una realizacion de esta invencion, el papel residual adecuado incluye, aunque sin limitation, periodicos u otros productos de papel con tinta, revistas, cajas de carton, recipientes, copas, hojas, anuncios, sobres, cartones, cajas, bolsas, hojas de papel impresas y no impresas, posteres y similares. De acuerdo con otra realizacion de esta invencion, el material residual puede incluir uno o mas compuestos olorosos o material que forme uno o mas compuestos olorosos durante el repulpeo. Los materiales que incluyen uno o mas compuestos olorosos o material que forma uno o mas compuestos olorosos durante el repulpeo incluyen, aunque sin limitacion residuos alimentarios y residuos de bebidas o ambos, junto con posibles materiales residuales polimericos tales como copas de plastico, botellas de plastico, recipientes de plastico y similares. De acuerdo con otras realizaciones mas de esta invencion, el material residual puede incluir residuos comerciales, residuos residenciales, residuos sanitarios o residuos industriales.
De acuerdo con una realizacion de esta invencion, la materia prima del material residual puede incluir papel residual y residuo polimerico tal como la materia prima revestida provista de revestimientos de latex, cargas y similares. Los revestimientos o componentes polimericos pueden incluir polimeros sinteticos tales como acrilatos y acetatos de vinilo o polimeros naturales y pastas de almidon o pastas organicas, asi como adhesivos naturales y sinteticos. El material polimerico puede estar en forma de revestimiento, aglutinante o simplemente asociado con los componentes de la fibra de papel como en el caso de envasado con un componente de carton y un componente de pelicula de plastico. De acuerdo con ciertas realizaciones, la materia prima del material residual puede incluir tanto papel que contiene fibra celulosica como un componente polimerico resinoso que se aglomera durante el proceso y operativo para segregar otros contaminantes a partir de la fibra de fabrication de papel liberada.
Los ejemplos especificos adicionales de materiales residuales dificiles de procesar, procesables de acuerdo con algunas realizaciones de esta invencion, incluyen cartones revestidos de plastico por un lado y por dos lados, que tienen resina resistente en humedo, carton revestido de plastico por una cara y por dos caras, que no tiene resina de refuerzo, adornos brillantes de impresion a doble cara, materias primas revestidas con tinta curada por ultravioleta (UV) y mezclas de los mismos. Otros ejemplos de cartones revestidos de plastico incluyen el carton alimentario con plastico revestido en dos lados (C2S) que tiene una resina resistente en humedo, tal como cartones para leche u otros cartones usados para almacenamiento de alimentos secos y similares. Otros ejemplos de cartones revestidos de plastico que no tienen resina de resistencia en humedo incluyen recipientes para helados, otros diversos envases para alimentos congelados y similares. Otros ejemplos mas incluyen adornos foto-brillantes a doble cara, tapas para helados, papel coloreado sin imprimir, papel de periodico y similares.
Haciendo referencia de nuevo a las FIGS. 1-9 y de acuerdo con una realizacion de esta invencion, el material residual que incluye residuo de papel y opcionalmente residuo que contiene plastico, junto con compuestos productores de olor oloroso, es llevado por un transportador adecuado e introducido a traves de la abertura de entrada 30, cuando la puerta 40 se ha movido a la position abierta, y al extremo abierto 50 del tambor D. Como el residuo no se envasa en ningun tamano en particular y puede tambien contener un conjunto de materiales de tamano, forma y densidad variables, y que puede que no necesariamente sea libremente fluido, la abertura de entrada 30 en el recipiente A y la abertura 50 en el tambor son suficientemente grandes y sin obstrucciones para permitir que el residuo no procesado previamente se introduzca directamente en el procesador.
El tambor D se hace girar en la primera direction rotativa mientras que el residuo se transporta en el tambor y, gracias al tornillo helicoidal 80 y el angulo de inclination del tambor, una cantidad suficiente del material aunque no fluye libremente, se cargara en el tambor para su procesamiento.
Cuando el tambor D se ha llenado con una cantidad suficiente de material que se va a procesar, el dispositivo de cierre 40 se cierra y se asegura mediante un anillo de bloqueo 42, tal como el tipo fabricado por Klinge Products Company de Dinamarca.
Generalmente, el porcentaje en peso de solidos residuales (es decir, material no pulpeable) en el material residual esta en el intervalo de aproximadamente el 1 por ciento en peso a aproximadamente el 80 por ciento en peso, basado en el peso seco total de los materiales residuales; mientras tanto, el porcentaje en peso de los solidos residuales en los materiales residuales pueden estar por lo contrario en el intervalo de aproximadamente 20 por ciento en peso a aproximadamente 70 por ciento en peso basado en el peso seco total de los materiales residuales.
Tipicamente, el papel residual no contiene mas de aproximadamente 80 por ciento en peso de material residual polimerico basado en el peso total de pasta de papel y material residual polimerico. En algunos casos, los materiales residuales contienen menos de aproximadamente el 10 por ciento de material residual polimerico basado en el peso total de la pasta y el material residual polimerico.
Como se usa en el presente documento, la terminologia "polimerico", "plastico", "polimero" y terminos similares se refieren a, e incluyen, todos los materiales polimericos organicos, sinteticos, naturales o naturales procesados, tales como acetato de celulosa, incluyendo resinas, adhesivos, espumas, peliculas, hojas y aleaciones (materiales compuestos) que se moldean, cuelan, extruyen, dirigen o laminan o aplican de otra manera sobre o dentro de objetos o peliculas. Tal aplicacion puede llevarse a cabo usando cualquiera de las redes basadas en agua o aceite y por cualquiera de los metodos tecnologicos conocidos en la tecnica. Los ejemplos de tecnicas de revestimiento incluyen revestimiento con paleta, revestimiento por inmersion, revestimiento por pulverizacion y similares. Los ejemplos especificos de materiales polimericos incluyen polimeros de adicion, tales como polimeros de vinilo, incluyendo acrilatos y acetato de vinilo, latex de los mismos, poliolefinas, polimeros de condensacion tales como poliesteres o policarbonatos y similares.
Agua de dilucion
Volviendo de nuevo a la realizacion ilustrada en las FIGS. 1-9, se anade una cantidad sustancial de agua de dilucion al material residual que se va a procesar, consiguiendose esto inyectando agua de dilucion a traves del tubo 92, de manera que se pone en contacto suficiente agua de dilucion con el material residual en el tambor, a traves del tubo estacionario curvo 95. El agua de dilucion se introduce en el tambor del recipiente a presion D a traves de la tuberia 92 en una cantidad de hasta aproximadamente 3 partes en peso de agua de dilucion a aproximadamente 1 parte en peso de material residual, una cantidad hasta aproximadamente 7 partes en peso de agua de dilucion a aproximadamente 3 partes en peso de material residual, o una cantidad de aproximadamente 0,43 partes a aproximadamente 3 partes en peso de agua de dilucion a aproximadamente 1 parte en peso de material residual.
De acuerdo con las realizaciones de la invention, el agua de dilucion puede ser agua sustancialmente pura, aunque puede ser agua potable o no potable. El agua de dilucion puede contener aditivos tales como adyuvantes quimicos descritos con mas detalle mas adelante.
El tambor D normalmente se hace girar en la primera direction rotativa durante la adicion de agua de dilucion para potenciar el contacto de los materiales residuales con el agua de dilucion.
Una vez que todo el material se carga en el recipiente, la puerta del recipiente a presion se cierra y se sella. El tambor D despues se hace girar en la primera direccion rotativa, durante lo cual puede crearse un vacio en la camara durante un corto periodo, de aproximadamente uno a cinco minutos o de cinco a diez minutos. Uno de los fines de aplicar un vacio en esta fase es evitar la acumulacion de presion mediante los gases no condensables atrapados. Al final del periodo de creation de vacio, el vacio se desconecta y el sistema se aisla cerrando la valvula. Despues de que el periodo de creacion de vacio se haya completado, el agua de dilucion se anade a la camara desde el tambor D.
Adyuvantes quimicos
De acuerdo con las realizaciones de la invencion, la adicion de adyuvantes quimicos adecuados durante el proceso de agitation puede mejorar la calidad de la fraction de papel sometido a pulpeo. La extension del repulpeo puede aumentar con el uso de adyuvantes quimicos. Ademas, la pasta formada en presencia de ciertos adyuvantes quimicos puede ser mas brillante y podria reducir la extension de las etapas de proceso adicionales. El adyuvante quimico puede introducirse en el recipiente a presion antes o despues de que la puerta del tambor se haya cerrado y bloqueado y puede anadirse al recipiente a presion antes, junto con o despues del material residual o con el agua de dilucion.
De esta manera, de acuerdo con una realizacion de esta invencion, puede incluirse opcionalmente al menos un adyuvante quimico seleccionado del grupo que consiste en agente alcalino, tampon, agente blanqueante, detergentes, tensioactivos, disolventes, dispersantes, agentes quelantes, secuestrantes y mezclas de los mismos. Estos adyuvantes quimicos ya sea en solitario o en combination de los mismos pueden usarse en su forma volumetrica o en solution, preferentemente como
soluciones en agua. Puede usarse cualquier cantidad de estos adyuvantes quimicos para ocasionar el beneficio pretendido, sin embargo, los adyuvantes quimicos preferidos y cantidades se describen con mas detalle a continuacion.
Cualquier agente alcalino conocido actualmente o en el presente documento despues desarrollado para su uso con material celulosico que produce pH alcalino en agua puede usarse con las realizaciones de esta invencion. Los ejemplos de tales agentes alcalinos son hidroxido de litio, hidroxido sodico, hidroxido potasico y otro metal alcalino o hidroxidos de elementos alcalinoterreos. De acuerdo con una realizacion, puede usarse hidroxido sodico. De acuerdo con algunas realizaciones, la concentracion total de compuesto alcalino en la solucion usada en general se selecciona para que sea mayor de 0,5% del peso total del material residual y el agua de dilucion anadida el tambor del recipiente a presion. De acuerdo con algunas realizaciones, se elige para que sea mayor del 0,8% del peso total del material residual y el agua de dilucion anadida al tambor del recipiente a presion. De acuerdo con algunas realizaciones, esta concentracion se mantiene a menos del 5% del peso total del material residual y agua de dilucion anadida al tambor del recipiente a presion. De acuerdo con algunas realizaciones, las concentraciones pueden ser entre 1% y 2,5% o 3% o hasta 5% o hasta 10% del peso total del material residual y el agua de dilucion anadida al tambor del recipiente a presion. De acuerdo con algunas realizaciones, un agente alcalino tal como hidroxido sodico esta presente en la solucion de agua de dilucion a una concentracion de al menos aproximadamente el 1% basada en el peso del agua de dilucion y el hidroxido sodico introducido en el tambor inclinado. Mas tipicamente, el hidroxido sodico esta presente en la solucion de agua de dilucion a una concentracion de al menos aproximadamente el 2% basado en el peso del agua de dilucion y el hidroxido sodico introducido en el tambor inclinado, aunque preferentemente en algunos casos el hidroxido sodico esta presente en la solucion de agua de dilucion a una concentracion de al menos aproximadamente el 3% basado en el peso del agua de dilucion y el hidroxido sodico introducido en el tambor inclinado.
Cualquier material de tampon conocido ahora o desarrollado posteriormente, que sea util para controlar el pH del medio en el intervalo de pH de 8-10 puede usarse como un tampon de acuerdo con algunas realizaciones de esta invencion. Un ejemplo de tal tampon es silicato sodico, que actua como un tampon dentro de este intervalo de pH.
De acuerdo con una realizacion de esta invencion, pueden anadirse agentes blanqueantes al material residual para obtener una fraccion de papel sometido a pulpeo que tiene valores de brillo aceptables. De acuerdo con una realizacion de esta invencion, cualquier agente de blanqueo conocido ahora o desarrollado posteriormente para blanquear material celulosico probablemente puede usarse para la practica de la presente invencion. De acuerdo con una realizacion de esta invencion, la cantidad de agente de blanqueo usado puede ser de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 1,3 por ciento en peso de la cantidad total de agua de dilucion y material residual anadidos al recipiente a presion. Algunas realizaciones de la invencion incluyen peroxido de hidrogeno como el agente de blanqueo en una cantidad de aproximadamente el 1 por ciento en peso a la cantidad total de agua de dilucion y material residual anadido al recipiente a presion para procesar mezclas de pasta que contienen los materiales residuales que contienen papel y que contienen plastico. El hipoclorito sodico puede actuar tambien como un agente de blanqueo adecuado asi como un biocida en algunas realizaciones.
De acuerdo con algunas realizaciones de esta invencion, otros diversos adyuvantes quimicos tales como detergentes, tensioactivos, disolventes, dispersantes, agentes quelantes, secuestrantes ya sea en solitario o en combination de los mismos, pueden anadirse al material residual para su uso durante el repulpeo. Todos estos adyuvantes quimicos ahora conocidos o desarrollados posteriormente para tal fin pueden usarse en cantidades suficientes para ocasionar el beneficio pretendido. Sin embargo, puesto que estos adyuvantes quimicos solo se usan si la pasta formada a partir de los mismos presenta calidades aceptables.
De acuerdo con algunas realizaciones de esta invencion, los adyuvantes quimicos preferidos son hidroxido sodico en solitario o en combinacion con peroxido de hidrogeno.
Condiciones de repulpeo
De acuerdo con las realizaciones de esta invencion, el procesamiento del material residual, que incluye papel residual, se consigue con la adicion de calor y energia mecanica para repulpear suficientemente, y finalmente esterilizar el material residual. Gracias al agua de dilucion anadida, que aumenta la conduction de calor en el material residual que se va a procesar, los materiales residuales que de lo contrario podrian producir un efecto aislante para si mismos u otros materiales, son penetrados completa y rapidamente por el calor requerido, evitando asi la creation de bolsillos en los que los materiales infecciosos podrian protegerse del calor suficiente para conseguir un repulpeo completo. Debido a la reduction en el tamano de las fracciones pulpeables de los residuos segun estos se procesan, como se ha descrito anteriormente y porque el calor del proceso provoca que las fracciones de plastico de los residuos cuando estan presentes se distorsionen por el calor y colapsen en formas mas compactas, la cantidad total de residuo se agita mas completamente y, por lo tanto, se pone en contacto mas completamente con el calor.
Volviendo de nuevo a la realizacion ilustrada en las FIGS. 1-9, en la primera direction rotativa, suponiendo que es la del sentido horario cuando se ve desde el extremo abierto del tambor, el material residual es interceptado por el tornillo direccional
80 y se mueve a traves del tambor hacia la parte trasera o extremo inferior cerrado 56 del tambor. Simultaneamente, las palas elevadoras 70 bidireccionales, gracias a la porcion angular de cada pala, dirigen una porcion del material residual en contracorriente hacia el extremo de entrada del tambor cuando cada una de las palas entra en contacto con el material durante la rotacion del tambor. Este movimiento hacia atras y hacia delante simultaneo de los materiales dentro del tambor por la accion del tornillo helicoidal 80 y las superficies 76 de las nuevas palas elevadores 70 durante la rotacion del tambor D en la direccion deseada, da como resultado una agitacion ventajosa y muy completa del material que se va a procesar. Debido a estas acciones y el agua de dilucion anadida, el repulpeo de los materiales pulpeables del material residual se consigue de una manera muy efectiva.
En algunas realizaciones, el aparato de tambor rotatorio se hace rotar a una velocidad de al menos aproximadamente 6 revoluciones por minuto (rpm) o a al menos aproximadamente 8 revoluciones por minuto (rpm) o al menos aproximadamente 10 rpm.
De acuerdo con algunas realizaciones de esta invention, el calor se anade al recipiente a presion durante el procesamiento de los materiales residuales. En este caso, el vapor puede anadirse ventajosamente al recipiente mediante la tuberia de vapor 90 e inyectarse en los materiales residuales por la tuberia de inyeccion 94 mientras el tambor se hace rotar en la primera direccion rotativa; observese la FIG. 1. Como se ha descrito anteriormente, la adicion de calor provoca que los materiales plasticos cuando estan presentes se ablanden y se separen mientras el tambor esta rotando, lo que permite que la fraction de papel que esta en contacto cercano con el plastico se agite completamente y entre el contacto con la humedad anadida y el calor anadido. Se mantiene la presion deseada en el recipiente A mediante el uso adecuado de las valvulas del sistema de control de presion asociadas con el tubo de presion 60 y la conexion de purga 62. La valvula 61a controla el tubo de presion 60 y la valvula 61b el tubo de purga 62. El tubo 68 forma la conexion con el interior del recipiente A. El adyuvante quimico como se ha descrito anteriormente puede anadirse adicionalmente como un liquido o un vapor a la linea de vapor o alternativamente a la linea de agua.
De acuerdo con algunas realizaciones, se introduce una cantidad suficiente de vapor durante la etapa de agitacion para ocasionar una temperatura interna en el intervalo de aproximadamente 100 °C (212 °F) a aproximadamente 140 °C (285 °F) y una sobrepresion en el intervalo de mayor de 0 bar (0 psig) hasta aproximadamente 3,45 bar (50 psig) o en el intervalo de aproximadamente 0,69 bar (10 psig) a aproximadamente 3,45 bar (50 psig). De acuerdo con algunas realizaciones, se prefieren una temperatura de al menos aproximadamente 110 °C (230 °F) y una sobrepresion de al menos aproximadamente 1,03 bar (15 psig) para reducir el tiempo requerido para conseguir el pulpeo.
De acuerdo con algunas realizaciones, las condiciones se controlan de manera que el tiempo requerido para conseguir el repulpeo generalmente es de aproximadamente 30 a 90 minutos y, tipicamente, el tiempo requerido para conseguir el repulpeo puede ser de aproximadamente 60 minutos.
En una realization donde una cantidad suficiente de vapor se introduce durante la etapa de agitacion tal como para ocasionar una temperatura interna de aproximadamente 135 °C (275 °F) y una sobrepresion de aproximadamente 2,01 bar (30 psig) para reducir el tiempo requerido para conseguir el repulpeo que puede ser de aproximadamente 40 a 80 minutos en algunos casos; de nuevo, el tiempo requerido para conseguir el pulpeo tipicamente es de aproximadamente 60 minutos o menor. En algunas realizaciones, se repulpea al menos aproximadamente el 80 por ciento del papel y en algunas realizaciones se repulpea al menos el 90 por ciento del papel. En algunas realizaciones, se repulpea al menos 65 por ciento del papel presente.
De acuerdo con algunas realizaciones, el material residual se mantiene a una temperatura de al menos aproximadamente 100 °C (212 °F) durante un periodo de al menos aproximadamente 90 minutos durante la etapa de repulpeo, y, a una sobrepresion de aproximadamente 1,03 bar (15 psig) o a una temperatura de aproximadamente 140 °C (285 °F) durante un periodo de al menos 40 minutos, a una sobrepresion de aproximadamente 3,45 bar (50 psig) u otras combinaciones de presion, temperatura y tiempo como se ha demostrado para conseguir un repulpeo completo y efectivo del residuo contaminado. De acuerdo con algunas realizaciones, se introduce una cantidad de vapor suficiente en el recipiente a presion durante la rotacion del tambor mientras el material residual se esta agitando tal como para ocasionar una temperatura interna de aproximadamente 110 °C (230 °F) y una sobrepresion de aproximadamente 1,24 bar (18 psig) para reducir el tiempo requerido para conseguir el repulpeo, tiempo que es de aproximadamente 40 a 60 minutos, o 60 minutos. De acuerdo con otras realizaciones, la temperatura interna es de aproximadamente 135 °C (275 °F) a una sobrepresion de aproximadamente 3,10 bar (45 psig), siendo el tiempo para conseguir el repulpeo de aproximadamente 40 a 80 minutos o de aproximadamente 60 minutos.
Reduccion de la presion despues del repulpeo
Despues de que los materiales residuales se hayan procesado durante una cantidad de tiempo suficiente a una temperatura suficientemente alta, se detiene la inyeccion de vapor al sistema, el tambor del recipiente a presion se purga a presion atmosferica y despues el sistema de vacio 46 representado en la FIG. 9 se conecta mientras se continua rotando el tambor en la primera direccion rotativa para inducir un vacio en la camara del recipiente a presion para enfriar el material residual
tratado en el recipiente a presion. A medida que se induce el vado, los materiales residuales se enfrian desde la temperatura de procesamiento de repulpeo hasta una temperatura menor. De acuerdo con algunas realizaciones, el vado inducido vana de aproximadamente 0,35 bar de presion negativa (-5 psig) a aproximadamente 0 bar de presion absoluta (-15 psig) o de aproximadamente 0,7 bar de presion negativa (-10 psig) y reduce la temperatura del material tratado a un valor tan bajo como aproximadamente 77 °C (170 °F) o aproximadamente 7 l °C (160 °F) o tan bajo como aproximadamente 66 °C (150) °F.
Agua de enfriamiento
El agua de enfriamiento se introduce en el recipiente a presion para continuar enfriando el material residual tratado en el recipiente a presion a una temperatura de descarga por debajo de la elevada temperatura del procesamiento de repulpeo y reducir el olor emitido por el material residual tratado. La adicion de agua de enfriamiento reduce o elimina el olor que se emite o que de lo contrario, se emitiria cuando se descarga el material residual tratado. El agua y el material residual tratado en el recipiente a presion forman una suspension de material residual tratado en el recipiente a presion. Aunque no se desea quedar ligado a teoria alguna, se cree que el agua de enfriamiento reduce el olor reduciendo la temperatura del material tratado o diluyendo la suspension de material tratado o ambas. Se cree tambien que el agua de enfriamiento absorbe los compuestos olorosos en el material tratado que de lo contrario se liberarian a la atmosfera circundante. Tales compuestos olorosos pueden estar presentes en el material residual o producirse durante la nueva formacion de pasta de material residual tratado en suspension o ambas. En algunas realizaciones de esta invencion, las fuentes de compuestos olorosos incluyen residuos de alimentos o bebidas o ambos.
Volviendo de nuevo a la realizacion ilustrada en las FIGS. 1-9, se anade una cantidad de agua de enfriamiento al material residual tratado, consiguiendose esto inyectando agua de enfriamiento a traves de un tubo 92, de manera que suficiente agua de enfriamiento se ponga en contacto con el material residual en el tambor D, a traves del tubo estacionario curvo 95. Se anade agua de enfriamiento al tambor del recipiente a presion D para conseguir el contenido de agua total en el tabor D de entre el 78 por ciento y el 95 por ciento en peso del material residual total y agua en el tambor, siendo aproximadamente el 80 por ciento la cantidad de acuerdo con una realizacion particular. De acuerdo con otra realizacion, el agua de enfriamiento se introduce en el tambor D del recipiente a presion a traves del tubo 92 en una cantidad tal que una cantidad total de agua presente en el recipiente a presion despues de la etapa de enfriamiento es de al menos 3,5 partes en peso a aproximadamente 1 parte en peso de material residual tratado o al menos aproximadamente 3,8 partes en peso a aproximadamente 1 parte en peso de material residual tratado.
De acuerdo con las realizaciones de esta invencion, el agua de enfriamiento se anade al material residual tratado en una cantidad suficiente para reducir la temperatura del material residual tratado en el recipiente a presion de una temperatura de al menos aproximadamente 77 °C (170 °F) a una temperatura de no mas de aproximadamente 60 °C (140 °F), o de una temperatura de al menos aproximadamente 71 °C (160 °F) a una temperatura de no mas de aproximadamente 60 °C (140 °F) o de una temperatura de al menos aproximadamente 71 °C (160 °F) a una temperatura de no mas de aproximadamente 54 °C (130 °F).
De acuerdo con las realizaciones de esta invencion, el agua de enfriamiento se anade al material residual tratado a una temperatura de hasta aproximadamente 54 °C (130 °F) o hasta aproximadamente 49 °C (120 °F) o de aproximadamente 21 °C (70 °F) a aproximadamente 54 °C (130 °F) o de aproximadamente 21 °C (70 °F) a aproximadamente 49 °C (120 °F) o de aproximadamente 21 °C (70 °F) a aproximadamente 46 °C (115 °F).
De acuerdo con las realizaciones de la invencion, el agua de enfriamiento puede ser agua sustancialmente pura, aunque puede ser agua potable o no potable. El agua de enfriamiento puede contener aditivos tales como modificadores de olor y/o biotina.
Descarga del residuo tratado
Despues de enfriar con el agua de enfriamiento, los materiales se descargan del recipiente rotatorio para recuperar los materiales repulpeados para su reciclado.
Ademas, como se ha indicado anteriormente en el presente documento, la fraccion de papel residual se repulpea esencialmente. De acuerdo con algunas realizaciones, el papel residual se repulpea al menos aproximadamente en un 80 por ciento, o la fraccion de papel residual se repulpea al menos aproximadamente en un 90 por ciento.
Volviendo de nuevo a la realizacion en las FIGS. 1-9, el dispositivo de cierre 40 se abre y el tambor D se hace girar en la segunda direccion rotativa. En la segunda direccion rotativa, suponiendo una rotacion en el sentido contrario a las agujas del reloj, los materiales residuales procesados son interceptados por el tornillo helicoidal 80 y se dirigen hacia el extremo de entrada del tambor D mediante la accion del tornillo helicoidal 80. A medida que el tambor D continua rotando, los materiales procesados se elevan tambien y se dirigen hacia el extremo de entrada del recipiente por la superficie 75 de las palas elevadoras 70 con forma de "Y" como se ha descrito previamente.
Las superficies angulares 75 y 76, a cada lado de la superficie perpendicular de las palas, funciona de una manera igual en cualquier direction rotativa, asistida por supuesto en cada caso por el miembro dispuesto verticalmente 72.
Debe observarse que las palas elevadoras 70 estan funcionando de una manera a contra corriente o de reflujo respecto al tornillo helicoidal 80 durante el procesamiento, sirviendo las superficies 76 de una manera primaria en ese tiempo. Solo despues de que el material residual se haya procesado completamente se invierte la direccion rotativa del tambor D, tal como para posibilitar que el tornillo helicoidal 80 descargue el material hacia afuera sobre el labio 51 del tambor dentro de un sistema de descarga adecuado. En este momento de la descarga, las superficies 75 de las palas 70 sirven de una manera primaria, en efecto cooperando con la accion del tornillo helicoidal 80.
Los materiales procesados de esta manera se descargan del recipiente por la action combinada del tornillo helicoidal 80 y las superficies 72 y 75 de las palas elevadoras 70 durante la rotation del tambor D en la segunda direccion rotativa. Debido a que el labio externo 51 del tambor D sobresale mas alla del reborde externo del recipiente A, los materiales procesados descargados se aclaran del recipiente. Gracias al repulpeo de los materiales de papel, el volumen de material residual procesado se reduce a aproximadamente 1/3 de su volumen original.
La velocidad de descarga de los materiales procesados, como es evidente para los expertos en la materia, depende de la velocidad de rotacion del tambor D, del tamano y frecuencia del tornillo helicoidal 80 y del tamano y numero de las palas elevadoras 70 y estas variables dependen de la cantidad de material que se va a procesar en una cantidad de tiempo dada y no estan limitadas a una unica combination de estas variables.
La conexion de drenaje 64 esta equipada con una valvula adecuada 66, que puede abrirse para permitir que la humedad se drene de la carcasa (recipiente a presion A) tras una acumulacion en exceso de la misma.
Los materiales procesados despues se dirigen a unos tamices para la separation y recuperation de la fraction de papel repulpeado y ademas recoger los materiales de plastico separados. Como se ha descrito anteriormente, la fraccion de papel repulpeado puede someterse entonces a etapas de procesamiento adicionales para formar una hoja de papel reciclado, tisu o carton.
Productos de papel reciclado
En algunas realizaciones del proceso de esta invention, la fraccion de papel repulpeado se somete adicionalmente a una etapa de procesamiento posterior para producir un producto de papel. En algunas realizaciones, el producto de papel es un papel tisu o un producto de papel de cocina. En algunas realizaciones, el proceso inventivo incluye ademas utilizar la fraccion de papel repulpeado del residuo para la production de producto de papel que contiene fibra reciclada tal como carton que contiene fibra reciclada adecuado para fabricar placas de papel o reciclar una hoja de papel absorbente que contiene fibra o reciclar papel tisu que contiene fibra o reciclar papel de cocina que contiene fibra o papel de periodico o reciclar producto de carton que contiene fibra incluyendo reciclar producto de papel de carton corrugado que contiene fibra. Por lo tanto, el reciclado de papel de escritura que contiene fibra se prepara facilmente.
Con fines de describir y definir las presentes ensenanzas, se observa que el termino " sustancialmente" se utiliza en este documento para representar el grado inherente de incertidumbre que puede atribuirse a cualquier comparacion cuantitativa, valor, medicion u otra representation. El termino "sustancialmente" se utiliza tambien en el presente documento para representar el grado al cual una representacion cuantitativa puede variar desde una referencia indicada, sin dar como resultado un cambio en la funcion basica de la materia objeto en cuestion.
Claims (19)
1. Un metodo para reciclar material residual que incluye papel residual que comprende las etapas de:
introducir el material residual y el agua de dilucion en un recipiente a presion (A);
repulpear el material residual en el recipiente a presion (A) a una temperatura de procesamiento elevada de al menos aproximadamente 100 °C (212 °F) y una presion de procesamiento elevada mayor que la presion atmosferica para formar un material residual tratado que incluye papel residual sustancialmente repulpeado;
posteriormente, introducir agua de enfriamiento en el recipiente a presion (A) para enfriar el material residual tratado en el recipiente a presion (A) a una temperatura de descarga menor de aproximadamente 60 °C (140 °F) y reducir el olor emitido por el material residual tratado; y
posteriormente, descargar el material residual tratado desde el recipiente a presion (A), en el que el agua de dilucion se introduce en el recipiente a presion (A) en una cantidad de hasta aproximadamente 3 partes en peso de una cantidad total de agua en el recipiente a presion (A) a aproximadamente 1 parte en peso de material residual, y el agua de enfriamiento se introduce en el recipiente a presion (A) en una cantidad tal que la cantidad total de agua presente en el recipiente a presion (A), despues de la etapa de enfriamiento, sea de al menos aproximadamente 3,5 partes en peso a aproximadamente 1 parte en peso de material residual tratado.
2. El metodo de la reivindicacion 1 en el que el material residual tratado incluye compuestos olorosos que se diluyen con el agua de enfriamiento.
3. El metodo de una de las reivindicaciones anteriores en el que el material residual comprende material organico que incluye compuestos olorosos o cuando se somete a la etapa de repulpeo, forma compuestos olorosos que se diluyen con el agua de enfriamiento.
4. El metodo de la reivindicacion 3 en el que el material organico comprende restos de alimentos, restos de bebidas o ambos.
5. El metodo de una de las reivindicaciones anteriores en el que el material residual incluye material residual polimerico y el metodo comprende ademas la etapa de separar el papel residual sustancialmente repulpeado del material residual polimerico despues de la etapa de introduction del agua de enfriamiento.
6. El metodo de una de las reivindicaciones anteriores en el que el agua de enfriamiento se introduce en el recipiente a presion (A) en una cantidad tal que la cantidad total de agua presente en el recipiente a presion (A) despues de la etapa de enfriamiento pero antes de la etapa de descarga sea de al menos aproximadamente 3,8 partes en peso a aproximadamente 1 parte en peso de material residual tratado.
7. El metodo de una de las reivindicaciones anteriores en el que la elevada sobrepresion de procesamiento es de al menos aproximadamente 0,35 bar (5 psig).
8. El metodo de una de las reivindicaciones anteriores en el que el agua de enfriamiento tiene una temperatura menor de aproximadamente 46,1 °C (115 °F).
9. El metodo de una de las reivindicaciones anteriores en el que la etapa de repulpeo incluye agitar el material residual en el recipiente a presion (A).
10. El metodo de una de las reivindicaciones anteriores en el que la etapa de repulpeo incluye introducir energia termica en el recipiente a presion (A) para alcanzar la temperatura y presion de procesamiento elevadas dentro del recipiente a presion (A).
11. El metodo de una de las reivindicaciones anteriores en el que la etapa de repulpeo incluye introducir vapor en el recipiente a presion (A) para alcanzar la temperatura y presion de procesamiento elevadas dentro del recipiente a presion (A).
12. El metodo de una de las reivindicaciones anteriores en el que la etapa de repulpeo incluye introducir uno o mas adyuvantes quimicos en el recipiente a presion (A) para facilitar el repulpeo del papel residual.
13. El metodo de la reivindicacion 12 en el que uno o mas adyuvantes quimicos incluyen al menos un producto quimico seleccionado del grupo que consiste en agentes alcalinos, tampones, agentes blanqueantes, detergentes, tensioactivos, disolventes, dispersantes, agentes quelantes, secuestrantes y mezclas de los mismos.
14. El metodo de la reivindicacion 9 en el que el recipiente a presion (A) incluye un tambor rotatorio para contener el material residual y la etapa de agitacion comprende rotar el tambor.
15. El metodo de una de las reivindicaciones anteriores en el que la etapa de repulpeo se realiza durante un tiempo de aproximadamente 30 minutos a aproximadamente 90 minutos.
16. El metodo de una de las reivindicaciones anteriores en el que dicho recipiente a presion (A) es un recipiente alargado generalmente de configuracion cilindrica montado para ser impulsado en rotacion alrededor de su eje longitudinal.
17. El metodo de una de las reivindicaciones anteriores en el que el recipiente a presion (A) esta montado para rotar alrededor de un eje inclinado equipado con medios agitadores adecuados para mezclar uniformemente dicho material residual y agua de dilucion.
18. El metodo de la reivindicacion 9 en el que la etapa de agitacion se realiza a una temperatura y presion de procesamiento elevadas durante un tiempo suficiente para repulpear sustancialmente el papel residual, de manera que los componentes del material residual tratado puedan separarse por densidad y tamano.
19. El metodo de una de las reivindicaciones anteriores que comprende ademas la etapa de reducir la elevada presion de procesamiento en el recipiente a presion (A) despues de la etapa de repulpeo y antes de la etapa de introduccion de agua de enfriamiento mediante el uso de una purga o eyector, o ambos.
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