ES2957332T3 - Sistema y método de procesamiento de materiales - Google Patents

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Abstract

La presente invención presenta un sistema y un método para procesar un material particulado, por ejemplo materiales carbonosos, productos alimenticios o minerales, para producir un material procesado que tenga propiedades más deseables. El método comprende las etapas de: introducir el material particulado en una cámara; proporcionar un flujo de fluido al interior de dicha cámara para arrastrar el material en partículas a través de entradas en un extremo inferior de la cámara; y proporcionar un escape de fluido fuera de la cámara a través de una salida en un extremo superior de la cámara. La cámara comprende una zona de procesamiento que tiene una sección transversal sustancialmente circular, introduciéndose el flujo de fluido en la zona de procesamiento en un ángulo no perpendicular con respecto a una tangente de la sección transversal sustancialmente circular de la zona de procesamiento para establecer una flujo de fluido que sigue una trayectoria sustancialmente helicoidal en la cámara de procesamiento. Dicha zona de procesamiento está prevista en una región central de dicha cámara. El material en partículas individual durante el procesamiento en la zona de procesamiento es arrastrado por el flujo de fluido que excede la velocidad terminal del material en partículas, sale de la zona de procesamiento en una dirección radialmente hacia afuera, circula hasta una base de la cámara y luego regresa a la zona de procesamiento en una ciclo repetido. El material particulado individual puede aumentar en masa o agregado para formar una masa de material particulado con mayor masa durante el procesamiento hasta que su velocidad terminal excede el flujo de fluido y, por lo tanto, sale de la zona de procesamiento descendiendo a través de una abertura en la base de la cámara bajo gravedad. También se proporciona un reactor de lecho toroidal. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema y método de procesamiento de materiales
Campo
La presente invención presenta un sistema y un método de procesamiento de un material en partículas, por ejemplo materiales carbonosos, productos alimenticios o minerales, para producir un material procesado que tenga propiedades más deseables.
Antecedentes de la técnica
El inventor ha desarrollado previamente un reactor de lecho toroidal expandido descrito en el documento US 7998 421 B2, que divulga el tratamiento de partículas en un reactor de lecho toroidal expandido.
Se ha descubierto que este dispositivo, o un dispositivo similar, puede usarse para procesar material en partículas para lograr propiedades deseables. En particular, el dispositivo se puede usar para procesar material carbonoso en partículas para producir carbón activado, coque metalúrgico, carbón vegetal o material carbonoso. Ventajosamente, se ha descubierto que esto produce productos con un área superficial sorprendentemente alta.
El documento EP 0068853 A2 divulga un método y aparato para procesar materia en una masa turbulenta de material en partículas.
El documento WO 2006/003454 A1 divulga un procedimiento para tratar un material carbonoso.
El documento WO 2016/042289 A1 divulga un reactor de lecho toroidal.
Sumario
Según la reivindicación 1, se proporciona un método de procesamiento de material en partículas para producir material en partículas procesado.
A continuación se describe un dispositivo que puede establecer una zona de procesamiento que proporciona una trayectoria de flujo de partículas predecible, tanto circunferencial como helicoidal, en la zona de procesamiento para garantizar un tratamiento de partículas más uniforme y una mezcla de gas/sólido durante un tiempo de residencia determinado.
El dispositivo puede usarse en un método de procesamiento de un material en partículas que comprende los pasos de:
(a) introducir material en partículas en una cámara;
(b) proporcionar un flujo de fluido al interior de dicha cámara para arrastrar el material en partículas; y
(c) retirar el fluido procesado y/o el material en partículas de la cámara.
La cámara comprende una zona de procesamiento que tiene una sección transversal sustancialmente circular, el flujo de fluido se introduce en la zona de procesamiento en un ángulo de entre 10° y 75° con respecto a una tangente de la sección transversal sustancialmente circular de la zona de procesamiento, para establecer un flujo de fluido siguiendo una trayectoria sustancialmente helicoidal en la zona de procesamiento.
Se ha reconocido que la introducción del flujo de fluido en la zona de procesamiento dentro de los parámetros antes mencionados es particularmente apropiada para establecer una trayectoria de flujo de partículas uniforme. De este modo, se puede lograr un tratamiento uniforme de partículas y una mezcla de gas/sólido.
El material en partículas y el fluido están en contacto entre sí en la zona de procesamiento.
El flujo de fluido al entrar a la zona de procesamiento puede definir un ángulo de entre 20° y 60°; o entre 30° y 45° con respecto a dicha tangente.
El flujo de fluido al entrar en la zona de procesamiento está preferiblemente inclinado hacia arriba en un ángulo entre 5° y 45°; entre 10° y 40°; entre 15° y 35°; o entre 20° y 30° con respecto a un plano horizontal.
El material en partículas se puede retirar a intervalos de tiempo predeterminados en un procedimiento por lotes. Alternativamente, el material en partículas puede alimentarse continuamente al dispositivo y la salida de las partículas procesadas se produce automáticamente debido al cambio de masa resultante del procesamiento. Se ha descubierto que mediante la calibración intencionada del flujo de fluido, se puede predeterminar la distribución de masa del material procesado que sale de la cámara.
La velocidad del flujo de fluido se controla preferiblemente para que sea mayor que la velocidad terminal del material en partículas en la cámara que aún no ha sido suficientemente procesado.
La dirección del flujo de fluido puede ser determinada por al menos una boquilla o tubo.
Alternativamente, la dirección del flujo de fluido se desarrolla mediante al menos una paleta o deflector. Preferiblemente, sin embargo, se emplea una pluralidad de paletas, deflectores o tubos.
Preferiblemente, el flujo de fluido en la cámara puede hacer que el material en partículas experimente un desplazamiento tanto vertical como horizontal. De este modo, se puede maximizar la mezcla del material en partículas con el fluido dentro de la cámara.
Aunque la zona de procesamiento puede estar definida por las paredes de la cámara, preferiblemente está formada por el flujo de fluido en una región central de la cámara para permitir que el material en partículas salga de la zona de procesamiento y se deposite radialmente hacia afuera de la zona de procesamiento. El material en partículas depositado forma preferiblemente un lecho fluido. La cámara tiene preferiblemente una base inclinada hacia abajo hacia el centro de la cámara para desviar el material en partículas en el lecho fluido de regreso a la zona de procesamiento.
La zona de procesamiento tiene preferiblemente forma anular o toroidal. Esto se puede lograr proporcionando un conducto o pilar central en la cámara, pero preferiblemente se implementa mediante el movimiento helicoidal del flujo de fluido dentro de la cámara.
Aunque el fluido puede introducirse en el lateral o en la parte superior de la zona de procesamiento, preferiblemente se introduce en la base de la misma. Aunque en determinadas disposiciones puede ser deseable que el fluido sea líquido, lo más habitual es que sea un gas. El flujo de fluido helicoidal es preferiblemente cónico o cilíndrico. El aparato comprende además un controlador de flujo apropiado para controlar la velocidad del fluido introducido en la cámara.
Para una mejor comprensión de la invención y para mostrar cómo se puede poner en práctica la misma, ahora se hará referencia, sólo a modo de ejemplo, a los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 es una vista en sección transversal de un reactor de material en partículas que puede usarse en la invención;
La figura 2 es una vista en sección transversal longitudinal de una porción inferior del reactor mostrado en la figura 1;
La figura 3 ilustra la trayectoria del flujo de fluido y partículas en un reactor de contraste no utilizado en la invención;
La figura 4 ilustra la trayectoria de flujo de fluido y partículas en un reactor que puede usarse en la invención;
Las figuras 5A, 5B y 5C muestran vistas inferior, frontal y de extremo, respectivamente, de paletas en ángulo dispuestas en la base de la zona de procesamiento para dirigir el flujo de fluido a medida que ingresa a la zona de procesamiento; y
Las figuras 6A y 6B son vistas superior y lateral, respectivamente, de un conjunto de las paletas mostradas en la figura 5.
En la figura 1 se muestra una vista en sección transversal de un reactor (1) de lecho toroidal de acuerdo con una realización preferida de la presente invención. El reactor (1) comprende una carcasa (3) cilíndrica que define una cámara en cuyo interior se forma una zona (5) de procesamiento. La zona (5) de procesamiento tiene forma anular y se extiende coaxialmente con la carcasa (3).
En la figura 2 se muestra una sección transversal de la porción inferior del reactor (1). Se proporciona una sección (7) cónica en la base de la carcasa (3). La sección (7) cónica está inclinada hacia abajo hacia el centro del reactor (1). El gas se introduce en el reactor (1) a través de una serie de paletas (9) dispuestas en la base de la sección (7) cónica. Las paletas (9) establecen una trayectoria (A) de flujo de fluido deseada dentro de la carcasa (3).
En la base de la carcasa (3) se proporciona un orificio (8a) para la salida de partículas procesadas. El orificio 8a es preferiblemente anular y está centrado alrededor del eje longitudinal de la carcasa (3).
Se proporciona un orificio (8b) para la salida de partículas procesadas en el costado de la carcasa (3), distal desde la base de la carcasa (3). Este orificio 8b es preferiblemente la trayectoria de escape del fluido que sale de la cámara. De esta manera, el fluido de escape puede arrastrar algunas de las partículas procesadas.
Las paletas (9) dirigen el flujo de gas para que entre en la zona (5) de procesamiento en un ángulo a con respecto a una tangente (B) de la sección transversal sustancialmente circular de la zona de procesamiento, como se muestra en la figura 1. El ángulo a es de aproximadamente 30° en esta realización.
La ventaja de dirigir el flujo de gas hacia dentro con un ángulo a es que se produce una mayor mezcla del flujo de gas. Esto proporciona una distribución uniforme de la materia particulada como se describirá a continuación. Un flujo de gas que se introduce a lo largo de una tangente de la zona de procesamiento (ángulo a=0°) producirá menos mezcla del flujo de gas y, por tanto, proporcionará una distribución menos uniforme de la materia particulada.
Adicionalmente, las paletas (9) hacen que el gas entre en la zona de procesamiento con un ángulo p inclinado hacia arriba con respecto a un plano (C) horizontal, como se muestra en la figura 2. El ángulo p es de aproximadamente 15° en esta realización.
Ahora se describirá la trayectoria seguido por el material (11) en partículas introducido en el reactor (1) para diferentes caminos de flujo de gas con referencia a las figuras 3 y 4.
La figura 3 muestra una trayectoria (D) de flujo de gas dentro del reactor (1) cuando el gas entra en la base de la carcasa (3) en una dirección radial (es decir, a es 90° y p es 0°). El gas tiende a viajar hacia el interior de la sección (7) cónica y hace que el material (11) en partículas se acumule en una región (9) anular alrededor de la pared interior de la carcasa (3). El gas viaja hacia el centro de la carcasa (3), alrededor de la base de la región (9) anular y hacia la parte superior de la carcasa (3). De este modo, el material (11) en partículas entra en contacto limitado con el gas a medida que viaja a través del reactor (1).
Por el contrario, cuando el gas se introduce en el reactor (1) de acuerdo con la invención (por ejemplo, a es 30° y p es 15°), sigue una trayectoria de flujo helicoidal (E), como se muestra en la figura 4. La zona (5) de procesamiento está definida por el flujo helicoidal del gas en la carcasa (3). El material en partículas es arrastrado en el vórtice formado por el gas en la zona (5) de procesamiento y es transportado verticalmente antes de ser separado progresivamente de la corriente de fluido debido a la fuerza centrífuga. De esta forma, la zona (5) de procesamiento que usa la presente invención contiene una masa de material en partículas que circula rápida y uniformemente, distribuida uniformemente en la zona (5) de procesamiento. En la figura 4 se muestra una trayectoria (F) seguida del material (11) en partículas introducido en el reactor (1).
La distribución uniforme de partículas en el flujo de fluido es importante para ayudar a prevenir efectos indeseables que pueden ocurrir cuando el gas sigue la trayectoria (D) del flujo que se muestra en la figura 3.
Como se muestra en la figura 4, el material (11) en partículas es desplazado hacia arriba por el flujo de fluido en la zona (5) de procesamiento y luego expulsado radialmente hacia afuera. El material (11) en partículas luego cae a la base de la carcasa (3) y la porción (7) cónica del reactor (1) forma un lecho móvil de material en partículas. El lecho móvil devuelve el material en partículas a la zona (5) de procesamiento bajo la acción de la gravedad. Así se repite el ciclo. Este movimiento cíclico del material en partículas permite controlar cuidadosamente la reacción en el reactor (1).
La velocidad del gas que entra en la zona (5) de procesamiento se controla ventajosamente para garantizar que sea mayor que la velocidad terminal del material en partículas. Este control del flujo de fluido ayuda a reducir o prevenir la acumulación de material en partículas en la base del reactor (1).
Se ha descubierto que si el ángulo p de entrada del gas en la zona de procesamiento es de 10° o más por encima de un plano horizontal, y está inclinado en un ángulo a de 10° o más con respecto a una tangente a una línea radial en el punto de entrada, el fluido y el material en partículas siguen la trayectoria del fluido ilustrada en la figura 4. La masa de material en partículas está suspendida en una masa giratoria coherente con partículas agregadas sin fluidización incipiente.
Ahora se describirá con mayor detalle la disposición de las paletas (9) en la base del reactor (1). En las figuras 5A, 5B y 5C se muestra una única paleta (9). Las paletas (9) tienen cada una un borde (13) delantero, un borde (14) posterior y tres ranuras (15) formadas en la superficie de la misma. Como se muestra en la figura 5B, las paletas (9) son cónicas hacia el borde (13) delantero para formar una región (17) cónica que sirve para alinear las paletas (9) con respecto a las demás. Cada una de las ranuras (15) se extiende desde el borde (13) delantero en una dirección transversal a través de la región (17) cónica. Se proporciona una región (19) achaflanada en el borde posterior de cada paleta (9), diametralmente opuesta a la región (17) cónica. En la figura 5C se muestra una vista frontal de una paleta (9).
Las ranuras (15) se extienden formando un ángulo p con respecto a un eje de referencia perpendicular al borde (13) delantero de la paleta (9), como se muestra en las figuras 5A y 5C. El desplazamiento angular de las ranuras (15) hace que el gas se introduzca en el reactor (1) hacia arriba, en dicho ángulo p, con respecto a un plano horizontal, como se describió anteriormente.
En la figura 6Ase muestra una vista superior de las paletas (9) dispuestas en un conjunto (21) listo para su uso. En la figura 6B se muestra una vista lateral del conjunto (21). La región (17) cónica de cada una de las paletas (9) determina la orientación angular de las paletas con respecto a las demás y, por tanto, la orientación angular de las ranuras (15). De este modo, el ángulo conicidad de la región (17) cónica define el ángulo a en el que se introduce el gas en la zona (5) de procesamiento.
La zona (5) de procesamiento tiene generalmente forma anular debido al flujo de fluido helicoidal dentro de la carcasa Controlando el ángulo de entrada del fluido en la zona de procesamiento para mantenerlo mayor que 10° pero menor que 75° con respecto a la tangente a la línea radial en el punto de entrada; y ser mayor que 5° pero menor que 45° con respecto a dicho plano horizontal, como se muestra en las figuras 1 y 2 respectivamente, se puede hacer que los flujos de fluido y partículas circulen a lo largo de una trayectoria helicoidal, como se muestra en la figura 4.
Las partículas circulantes son aceleradas por el flujo de gas en la zona (5) de procesamiento en direcciones tanto horizontal como vertical para viajar tangencialmente a dicho flujo circunferencial hasta que tales partículas aceleradas pierdan su energía y se depositen en el lecho fluido dispuesto circunferencialmente de la zona (5) de procesamiento. Mediante desplazamiento en el lecho fluido, las partículas circulantes regresan a la base de la zona (5) de procesamiento, asegurando así que todas las partículas en el lecho estén expuestas a los gases de procesamiento para proporcionar un procesamiento uniforme y rápido de dichas partículas.
El dispositivo se puede usar en un procedimiento para procesar material en partículas con una corriente de fluido en una zona de procesamiento anular. El procedimiento incluye los pasos de suministrar el material en partículas para su procesamiento a la zona de procesamiento, descargar el material procesado de la zona y generar en la zona de procesamiento un flujo de fluido dirigido circunferencialmente para desarrollar una banda turbulenta circulante de partículas. Ventajosamente, el dispositivo proporciona una trayectoria de flujo de partículas predecible tanto circunferencial como helicoidalmente, dentro de la zona de procesamiento. El procedimiento comprende preferiblemente dirigir el flujo de fluido para desarrollar un lecho circulante, un flujo de fluido dirigido en un ángulo con respecto a la tangente a la línea radial al punto de fluido y al plano horizontal en la entrada a la base de la zona de procesamiento.
El procedimiento también puede comprender controlar la velocidad del fluido de manera que sea mayor que la velocidad terminal de las partículas que no han sido suficientemente procesadas en su punto de impacto sobre la base del lecho y menor que la velocidad terminal de las partículas que han sido procesadas en una cantidad deseada en el espacio superficial sobre la superficie superior del lecho.
Descripción del método
Un método de procesamiento de material en partículas para producir material en partículas procesado, comprendiendo el método los pasos de: introducir el material en partículas en la cámara de un reactor de lecho toroidal; y proporcionar un flujo de fluido al interior de dicha cámara para arrastrar el material en partículas a través de las entradas en un extremo inferior de la cámara.
En el siguiente ejemplo, el material en partículas es material carbonoso. Sin embargo, se pueden usar otros materiales, tales como minerales o arcilla.
Aunque no siempre es el caso, el material carbonoso puede proporcionarse en una forma que esté indeseablemente húmeda. Por ejemplo, puede tener más del 30 % de humedad en peso. De hecho, puede tener más del 60 % de humedad en peso. De acuerdo con lo anterior, se proporciona un paso de preprocesamiento opcional para secar el material carbonoso hasta una humedad inferior al 30 %. Esto se puede llevar a cabo en un reactor de lecho toroidal (por ejemplo, del tipo descrito anteriormente). El paso de secado se lleva a cabo a una temperatura no mayor que 600 °C. Preferiblemente, el secado se lleva a cabo a una temperatura no mayor que 200 °C.
Como se describió anteriormente, la cámara comprende una zona de procesamiento que tiene una sección transversal sustancialmente circular. El flujo de fluido se introduce en la zona de procesamiento en un ángulo no perpendicular con respecto a una tangente de la sección transversal sustancialmente circular de la zona de procesamiento para establecer un flujo de fluido que sigue una trayectoria sustancialmente helicoidal en la cámara de procesamiento.
Este flujo de fluido arrastra y transporta material en partículas individual en una trayectoria cíclica durante el procesamiento. Específicamente, como se puede ver en la figura 4, el material en partículas sin procesar en la zona de procesamiento es arrastrado o elevado por el flujo de fluido en el vórtice E interno, cuya velocidad excede la velocidad terminal del material en partículas. Debido a la circulación ciclónica de fluido, el material en partículas saldrá de la zona E de procesamiento interna en una dirección F radialmente hacia afuera debido a fuerzas centrífugas, y circulará bajo la fuerza de la gravedad o por arrastre en un flujo de fluido de flujo descendente hacia una base de la cámara donde regresará a la zona de procesamiento del vórtice E interno para completar un ciclo. Luego, se repite este procedimiento durante el cual se procesa la partícula.
El procesamiento puede alterar la velocidad terminal de las partículas. En primer lugar, el calor del fluido de procesamiento puede alterar las partículas. Por ejemplo, las partículas se secarán. Adicionalmente, las partículas pueden chocar entre sí en las estructuras circundantes y romperse mediante un procedimiento de desgaste.
La velocidad terminal de una masa agregada de partículas puede eventualmente llegar a ser mayor que la velocidad del flujo de fluido introducido en la cámara, momento en el cual las partículas no serán arrastradas por el flujo de fluido en la zona de procesamiento y no serán forzadas radialmente hacia afuera. En este punto descenderán por el agujero 8a, bajo la fuerza de la gravedad.
También puede estar prevista una salida 8b en el extremo superior de la cámara para expulsar el fluido fuera de la cámara. El material en partículas fino procesado puede quedar arrastrado en el fluido de escape y salir de la cámara a través de la salida 8b.
En realizaciones preferidas, el flujo de fluido se introduce a una velocidad seleccionada para lograr una cantidad predefinida de procesamiento del material en partículas dentro de la cámara antes de salir de la cámara.
Preferiblemente, esto se logra introduciendo el flujo de fluido a una velocidad seleccionada para lograr un tiempo de residencia predefinido del material en partículas suministrado dentro de la cámara antes de salir de la cámara.
El flujo de fluido preferido (ya sea expresado como velocidad, caudal másico, caudal volumétrico, etc.) para el método puede determinarse mediante un procedimiento de calibración usando el dispositivo antes del procesamiento descrito anteriormente. El procedimiento de calibración que comprende los pasos de: introducir un material en partículas en una cámara, comprendiendo el material en partículas una distribución de masas; proporcionar un flujo de fluido a una velocidad conocida dentro de dicha cámara para arrastrar el material en partículas a través de entradas en un extremo inferior de la cámara; y monitorear la masa de partículas que salen de la cámara.
Alternativamente, el flujo de fluido preferido para el método puede determinarse mediante un procedimiento de retroalimentación durante el procedimiento descrito anteriormente. El procedimiento de retroalimentación comprende los pasos de: monitorear la masa de partículas que salen de la cámara a través del orificio 8a durante el procesamiento; aumentar el flujo de fluido en respuesta a que la masa de partículas esté por debajo de un valor de masa inferior predeterminado; y disminuir el flujo de fluido en respuesta a que la masa de partículas esté por encima de un valor de masa superior predeterminado.
El caudal de fluido preferido para partículas de material carbonoso con un contenido de agua menor que 10 % se seleccionará preferiblemente para proporcionar un tiempo de residencia de al menos 10 segundos, preferiblemente no más de 500 segundos.
El flujo de fluido se introduce a una temperatura de al menos 600 °C. Sin embargo, se ha descubierto que un fluido en el intervalo de 800 °C a 1100 °C es preferible para producir carbón activado o material de carbón vegetal.
El flujo de fluido tiene preferiblemente una temperatura en el intervalo de 600 °C a 1100 °C.
El método se usa preferiblemente de forma escalonada. En primer lugar, se puede usar el paso de secado opcional descrito anteriormente.
Se puede usar un paso intermedio opcional en el que el material en partículas seco se procesa en un reactor de lecho toroidal en el que la temperatura del flujo de fluido es desde 600 °C a 800 °C. Esta etapa produce un producto que puede usarse como producto final en algunas aplicaciones. Preferiblemente, sin embargo, se trata sólo de un producto intermedio que se puede usar en la etapa final.
En la etapa final, el método descrito anteriormente se aplica con una temperatura de flujo de fluido mayor que 800 °C y preferiblemente desde 800 °Ca 1100 °C.
Cada una de las etapas puede llevarse a cabo en un único reactor de lecho toroidal, o puede implementarse en reactores de lecho toroidal separados.
Para alcanzar las temperaturas de la etapa final, se pueden proporcionar medios de calentamiento adicionales, externos a la cámara, para aumentar la temperatura del flujo de fluido. Es decir, el fluido se precalienta preferiblemente antes de su introducción en la cámara. Este es el caso incluso cuando el fluido es gas de escape reciclado tomado de la salida 8b de escape de la cámara.
De hecho, en algunas realizaciones, el gas de escape reciclado puede comprender constituyentes volátiles que se toman de la cámara y estos pueden quemarse para aumentar la temperatura del fluido antes de la reintroducción del fluido nuevamente en la cámara.
Con aplicabilidad general a otros materiales, pero con beneficio particular para el procesamiento de material carbonoso, se puede controlar el contenido de oxígeno de la cámara.
En realizaciones preferidas, se proporcionan medios para medir el contenido de agente oxidante de la cámara. Tales dispositivos son bien conocidos e incluyen dispositivos de medición láser. Esto puede incluir, por ejemplo, medios para medir la cantidad de humedad, CO, CO2, u O2, etc. en la cámara.
Se puede modular la cantidad de agente oxidante en el fluido para evitar que la cantidad de agente oxidante en la cámara supere el 20 %. Más preferiblemente, se puede modular la cantidad de agente oxidante en el fluido para evitar que la cantidad de agente oxidante en la cámara supere el 10 %. Lo más preferiblemente, en particular para material carbonoso, la cantidad de agente oxidante en el fluido se puede modular para evitar que la cantidad de agente oxidante en la cámara supere el 7 %.
La cantidad de agente oxidante en el fluido se puede modular, por ejemplo, suministrando una mezcla de oxígeno o aire con gases de escape recirculados.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un método de procesamiento de material (11) en partículas para producir material (11) en partículas procesado, comprendiendo el método los pasos de:
introducir el material (11) en partículas en una cámara;
proporcionar un flujo de fluido al interior de dicha cámara para arrastrar el material (11) en partículas a través de entradas (9) en un extremo inferior de la cámara; y
proporcionar un escape de fluido fuera de la cámara a través de una salida en un extremo superior de la cámara, en el que la cámara comprende una zona (5) de procesamiento que tiene una sección transversal sustancialmente circular, introduciéndose el flujo de fluido en la zona (5) de procesamiento en un ángulo no perpendicular con respecto a una tangente de la sección transversal sustancialmente circular de la zona (5) de procesamiento para establecer un flujo de fluido que sigue una trayectoria sustancialmente helicoidal en la cámara de procesamiento,
en el que:
dicha zona (5) de procesamiento está dispuesta en una región central de dicha cámara; y
el material (11) en partículas individual durante el procesamiento en la zona (5) de procesamiento es arrastrado por el flujo de fluido que excede la velocidad terminal del material (11) en partículas, sale de la zona (5) de procesamiento en una dirección radialmente hacia afuera, circula hacia una base de la cámara y luego regresa a la zona (5) de procesamiento en un ciclo repetido; y
la cámara comprende además una abertura (8a) en la base de la cámara para material (11) en partículas individual que aumenta en masa o agregado para formar una masa de material (11) en partículas con mayor masa durante el procesamiento hasta que su velocidad terminal excede la velocidad del flujo de fluido para salir así de la zona (5) de procesamiento descendiendo a través de la abertura (8a) por gravedad.
2. El método de la reivindicación 1, en el que el material en partículas individual cuya masa disminuye durante el procesamiento es arrastrado en el fluido de escape que sale de la cámara.
3. El método de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que el flujo de fluido se introduce a una velocidad seleccionada para lograr un tiempo de residencia predefinido del material (11) en partículas suministrado dentro de la cámara antes de salir de la cámara.
4. El método de cualquier reivindicación anterior, en el que el flujo de fluido se introduce a una temperatura de al menos 600 °C, preferiblemente 800 °C, preferiblemente no más de 11 O0 °C.
5. El método de cualquier reivindicación anterior, que comprende además el preprocesamiento de material carbonoso para lograr un contenido de humedad menor que 30 %, preferiblemente menor que 10 %.
6. El método de cualquier reivindicación anterior, en el que el método se usa para procesar material carbonoso en partículas para producir carbón activado.
7. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el material en partículas es un mineral en partículas, siendo el mineral preferiblemente arcilla.
8. El método de la reivindicación 6 o la reivindicación 7, en el que el tiempo de residencia es de al menos 10 segundos, preferiblemente no más de 500 segundos.
9. El método de cualquier reivindicación anterior, en el que el flujo de fluido tiene una temperatura en el intervalo de 600 °C a 1100 °C.
10. Un método de procesamiento de material (11) en partículas que tiene un contenido de humedad mayor que 30 % en peso para producir material (11) en partículas procesado, comprendiendo el método los pasos de:
procesar material (11) en partículas en un reactor (1) de lecho toroidal en una etapa de secado para reducir el contenido de humedad por debajo del 30 % para producir material (11) en partículas seco usando un método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que la temperatura del flujo de fluido es inferior a 600 °C, preferiblemente inferior a 200 °C; y
procesar el material (11) en partículas seco en un reactor (1) de lecho toroidal en una etapa final usando un método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que la temperatura del flujo de fluido es mayor que 600 °C, preferiblemente mayor que 800 °C.
11. Un método de procesamiento de material (11) en partículas que tiene un contenido de humedad mayor que 30 % en peso para producir material (11) en partículas procesado, comprendiendo el método los pasos de:
procesar material (11) en partículas en un reactor (1) de lecho toroidal en una etapa de secado para reducir el contenido de humedad por debajo del 30 % para producir material (11) en partículas seco usando un método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que la temperatura del flujo de fluido es inferior a 600 °C, preferiblemente inferior a 200 °C;
procesar el material (11) en partículas seco en un reactor (1) de lecho toroidal en una etapa intermedia para producir un material (11) en partículas intermedio usando un método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que la temperatura del flujo de fluido es de desde 600 °C a 800 °C; y
procesar el material (11) en partículas intermedio en un reactor (1) de lecho toroidal en una etapa final usando un método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que la temperatura del flujo de fluido es mayor que 600 °C, preferiblemente mayor que 800 °C.
12. El método de la reivindicación 11, en el que el método procesa material (11) en partículas que tiene un contenido de humedad mayor que 60 % en peso.
13. El método de cualquier reivindicación anterior, en el que se controla la cantidad de agente oxidante en el fluido para evitar que la cantidad de agente oxidante en la cámara exceda el 20 %, preferiblemente el 10 %, más preferiblemente el 7%.
14. El método de cualquier reivindicación anterior, en el que el fluido se precalienta antes de su introducción en la cámara.
15. El método de cualquier reivindicación anterior, en el que el fluido es gas de escape reciclado de la cámara.
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