ITMI20011262A1 - Apparecchiatura filtro-essicatrice integrata - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

di Brevetto per Invenzione Industriale,

La presente invenzione è relativa ad una apparecchiatura filtro-essiccatrice integrata.

È nota l'esigenza, soprattutto nel settore chimicofarmaceutico, di eseguire in serie, su un prodotto umido o in soluzione liquida (per esempio un precipitato o cristallizzato di reazione), operazioni di filtrazione e di essiccamento, allo scopo di ottenere un prodotto finale ad elevato contenuto solido: mentre infatti, di norma, i filtri di comune impiego consentono di ottenere prodotti aventi contenuto solido inferiore a circa il 65% in peso (prodotti che vengono comunemente definiti "disidratati") , prodotti ad elevato contenuto solido, superiore al 95%, possono essere ottenuti solo con essiccatori (e vengono appunto definiti "essiccati").

Le operazioni di filtrazione e di essiccamento sono normalmente condotte in rispettive apparecchiature distinte: il prodotto solido disidratato trattenuto dagli elementi filtranti dell'apparecchiatura di filtrazione viene prelevato e trasportato all'apparecchiatura di essiccamento: l'impiego di apparecchiature distinte presenta però il grave inconveniente di richiedere operazioni di manipolazione e trasporto del prodotto che, oltre a creare problemi di ordine logistico, espongono il prodotto al rischio di contaminazione e gli operatori al contatto potenzialmente dannoso con il prodotto: questi problemi sono particolarmente importanti nel settore chimicofarmaceutico o alimentare e comunque in tutti i casi ove è richiesto un elevato grado di purezza; nel caso poi di prodotti inquinanti o tossici, il trasferimento dall'unità di filtrazione all'unità di essiccamento richiede particolari cautele per evitare la dispersione del prodotto stesso nell'ambiente di lavoro; occorre infine tutelare gli operatori sia durante le fasi di lavorazione sia in fase di manutenzione delle apparecchiature .

Per risolvere almeno parzialmente questi inconvenienti, sono state realizzate apparecchiature che svolgono sia la funzione di filtro sia quella di essiccatore: in particolare, è nota una macchina a struttura piana, comprendente un elemento filtrante disposto sostanzialmente orizzontale all'interno di un involucro e attraverso il quale viene alimentato dall'alto sotto pressione il liquido da filtrare: il disidratato si raccoglie sulla superficie del disco filtrante, mentre il liquido filtrato viene asportato dall'involucro; terminata la fase di filtrazione, nella stessa macchina si procede all'essiccamento, riscaldando l'involucro ed eventualmente creando il vuoto al suo interno. Apparecchiature di questo tipo, oltre a non fornire prestazioni del tutto soddisfacenti, presentano l'inconveniente di operare alternativamente in funzione di filtro e di essiccatore: mentre perciò la macchina esegue la fase di filtrazione non è possibile eseguire, su materiale già passato dal filtro, una operazione di essiccamento e viceversa, per cui i tempi di lavorazione e i tempi morti diventano relativamente lunghi.

È uno scopo della presente invenzione quello di fornire una apparecchiatura che sia priva degli inconvenienti qui evidenziati dell'arte nota: in particolare, è uno scopo dell'invenzione quello di fornire un'apparecchiatura filtro-essiccatrice integrata che consenta di condurre in serie le operazioni di filtrazione e di essiccamento con ridotti tempi di lavorazione e tempi morti, di assicurare l'ottenimento di un prodotto solido essiccato ad elevato contenuto solido, di eliminare o comunque ridurre i rischi di contaminazione del prodotto, di tutelare la salute degli operatori, e che sia al contempo di realizzazione ed impiego relativamente semplici ed economici.

In accordo con tale scopo, la presente invenzione è dunque relativa ad una apparecchiatura filtroessiccatrice integrata, come definita nell'annessa rivendicazione 1.

L'apparecchiatura secondo il trovato, avente struttura semplice e funzionale, può essere realizzata in modo relativamente semplice ed economico, e consente di condurre in serie le operazioni di filtrazione e di essiccamento con ridotti tempi di lavorazione e tempi morti: le unità di filtrazione e di essiccamento possono anche operare simultaneamente su rispettive quantità di materiali da trattare: si ottiene un prodotto solido essiccato ad elevato contenuto solido, sostanzialmente senza rischi di contaminazione del prodotto; si evita inoltre ogni rischio di dispersione di sostanze tossiche o inquinanti nell'ambiente e si tutelano gli operatori dal contatto con sostanze potenzialmente pericolose per la salute.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno chiari dalla descrizione che segue di un suo esempio non limitativo di attuazione, con riferimento alle figure dei disegni annessi, in cui: - la figura 1 illustra, in forma schematica, una apparecchiatura filtro-essiccatrice integrata in accordo al trovato;

- le figure 2 e 3 illustrano, sempre in forma schematica, un dettaglio dell'apparecchiatura di figura 1, in due condizioni d'uso.

Con riferimento alle figure annesse, è indicata nel suo complesso con il numero di riferimento 1 una apparecchiatura filtro-essiccatrice integrata, in particolare per la filtrazione e l'essiccamento spinto di un prodotto solido in una corrente fluida, per esempio un precipitato o cristallizzato di reazione o altra sostanza in forma umida, o una corrente liquida o aeriforme con particolato solido disperso. L'apparecchiatura 1 comprende una unità di filtrazione 2 ed una unità di essiccamento 3, alloggiate in rispettivi involucri 4, 5 chiusi i quali sono collegati in serie e a tenuta di fluido mediante un condotto 6: l'involucro 4 dell'unità di filtrazione 2 è disposto al di sopra dell'involucro 5 dell'unità di essiccamento 3.

L'unità di filtrazione 2 comprende uno o, come illustrato in figura 1, una pluralità di elementi filtranti 10, alloggiati all'interno dell'involucro 4: ciascuno degli elementi filtranti 10 comprende un mezzo di supporto filtrante 11 per l'accumulo di deposito solido e presentante una superficie di filtrazione 13 atta a trattenere aderente un particolato solido presente in una corrente fluida che attraversa il mezzo di supporto filtrante, in modo tale che il particolato solido si depositi sulla superficie di filtrazione 13 in forma di un panello 14 solido aggregato (figura 2).

Gli elementi filtranti 10 sono del tipo ad accumulo e scarico automatico di deposito solido, intendendo con questa definizione elementi filtranti in grado di accumulare su un mezzo di supporto filtrante un deposito solido e di scaricare automaticamente il deposito solido dal mezzo di supporto filtrante. In particolare, gli elementi filtranti 10 possono essere filtri a candela, a maniche, a foglie, a disco, eccetera. Il mezzo di supporto filtrante può essere un setto flessibile e poroso, come quello a cui si farà riferimento a puro titolo esemplificativo nel seguito, oppure un setto di qualsiasi altro tipo noto, in particolare sostanzialmente rigido, per esempio costituito da un aggregato o conglomerato o altro materiale solido poroso di idonee caratteristiche.

L'apparecchiatura 1 comprende poi mezzi di circolazione 15 (di qualsiasi tipo noto e indicati solo schematicamente in figura 1), per immettere una corrente fluida da filtrare all'interno dell'involucro 4, convogliare detta corrente fluida attraverso gli elementi filtranti 10 e prelevare la corrente fluida filtrata dall'involucro 4, e mezzi operativi 16 per comandare selettivamente il distacco dei depositi solidi costituenti i panelli 14 dalle superfici di filtrazione 13 e lo scarico di tali depositi solidi dall'unità di filtrazione 2 all'unità di essiccamento 3, come sarà chiarito nel seguito.

Nella preferita forma di attuazione illustrata, l'involucro 4 dell'unità di filtrazione 2 è un involucro pressurizzato comprendente una porzione cilindrica 17 ad asse verticale e una tramoggia 18 inferiore troncoconica: ad una estremità inferiore della porzione cilindrica 17 è previsto un condotto di ingresso 19 del materiale da trattare, collegato ad una pompa di circolazione 20, e, eventualmente, un condotto di immissione 21 per un flusso gassoso di trattamento; una estremità superiore della porzione cilindrica 17 è invece chiusa da un coperchio 22 e alloggia uno o più collettori 23 per la raccolta della corrente fluida filtrata e collegati, preferibilmente per registri paralleli, ad uno o più condotti di uscita 24.

Nella fattispecie preferita ma assolutamente non limitativa illustrata, gli elementi filtranti 10 sono filtri a candela, per esempio del tipo denominato "Fundabac™" prodotto dalla DrM - Dr. Muller AG: trattandosi di prodotti di reperibilità commerciale ben noti nel settore, se ne darà nel seguito una descrizione solamente sommaria. Gli elementi filtranti 10 si estendono verticalmente a sbalzo verso il basso, sostanzialmente paralleli tra loro e organizzati per registri paralleli, dai collettori 23; ciascuno degli elementi filtranti 10 presenta un mezzo di supporto filtrante 11 costituito da un setto flessibile e poroso, per esempio una tela o membrana in tessuto sintetico (ad esempio poliammide), portato da un corpo di sostegno 29 rigido tubolare collegato superiormente a tenuta di fluido ai collettori 23 e chiuso inferiormente da un fondello 30: ciascun corpo di sostegno 29 presenta una superficie perimetrale 31 chiusa, presentante risalti o lobi 32 longitudinali e sulla quale è disposto il rispettivo setto 11 e che è provvista di aperture 33 radiali passanti. Ciascun corpo di sostegno 29 comprende un tubo centrale 34, collegato superiormente ai collettori 23 e aperto inferiormente su una camera 35 interna al fondello 30, e sei tubi periferici 36, chiusi superiormente e aperti inferiormente sulla camera 35, impaccati a contatto tra loro e simmetricamente disposti a raggiera intorno al tubo centrale 34.

L'unità di essiccamento 3 è una unità a letto fluido, di tipo sostanzialmente noto e pertanto non descritta né illustrata in dettaglio per semplicità: in termini generali, l'unità di essiccamento 3 comprende mezzi di alimentazione 40 per alimentare ad un letto 41 di materiale da essiccare (indicato schematicamente a linea tratteggiata in figura 1) un flusso gassoso (per esempio aria) avente una velocità ascendente tale da mantenere il materiale da essiccare in sospensione, ovvero in uno stato cosiddetto fluidizzato, e mezzi di riscaldamento (noti e non illustrati) per fornire calore direttamente al flusso gassoso e/o al letto del materiale da essiccare: l'energia termica necessaria per 1'essiccamento può essere fornita direttamente dal flusso gassoso, inviato caldo al letto 41, oppure da scambiatori di calore, per esempio a fascio tubiere, disposti in corrispondenza del letto 41 e sui quali viene immesso il materiale da essiccare. L'involucro 5 è sostanzialmente cilindrico bombato alle estremità: il letto 41 è disposto sostanzialmente orizzontale in una porzione inferiore 42 dell'involucro 5: i mezzi di alimentazione 40 comprendono un ventilatore 43 (esterno all'involucro 5) e un piano di distribuzione 44 del flusso gassoso, disposto al di sotto del letto 41; nella parte superiore dell'involucro 5 si trova un attacco 45 al condotto 6 ed una cappa di aspirazione 46 per la ripresa del flusso gassoso, collegata ad uno o più filtri 47 (noti e illustrati solo schematicamente per semplicità, per esempio filtri a maniche o similari a pulizia automatica) per trattenere eventuali polveri di materiale essiccato nel letto 41; l'estremità inferiore dell'involucro 5 presenta una bocca di scarico 48 provvista di mezzi di comando 49 (noti) per l'estrazione del materiale essiccato dall'involucro 5.

L'apparecchiatura 1 comprende poi una camera di accumulo 50, per esempio disposta lungo il condotto 6 tra l'unità di filtrazione 2 e l'unità di essiccamento 3: una valvola di intercettazione 51 è disposta tra la tramoggia 18 e la camera di accumulo 50 e può essere selettivamente aperta per scaricare nella camera di accumulo 50, e da qui, attraverso il condotto 6, nell'unità di essiccamento 3, i depositi solidi staccati dagli elementi filtranti 10. Una ulteriore valvola di intercettazione 52 può essere prevista a valle della camera di accumulo 50 lungo il condotto 6. Tra l'unità dì filtrazione 2 e l'unità di essiccamento 3 può essere anche inserito, a valle o a monte della valvola di intercettazione 51 e per esempio all'interno della stessa camera di accumulo 50, un dispositivo di disgregazione 53 (di qualsiasi tipo noto e indicato solo schematicamente in figura 1) dei depositi solidi, per disgregare o macinare i depositi solidi staccati dagli elementi filtranti 10 prima che tali depositi solidi siano scaricati all'unità di essiccamento 3.

I mezzi operativi 16 comprendono mezzi di iniezione 55 in controcorrente, di qualsiasi tipo noto, per iniettare un fluido di servizio, per esempio aria compressa, un gas inerte (azoto) o un liquido di lavaggio, negli elementi filtranti 10 e attraverso i setti 11 in controcorrente rispetto alla corrente fluida da filtrare: può essere previsto un circuito di iniezione 56 dedicato, collegato ai collettori 23, oppure può essere utilizzato il medesimo sistema di circolazione della corrente fluida filtrata, in cui viene invertito il senso di circolazione. Resta inteso che per provocare il distacco dei panelli 14 dalle superfici di filtrazione 13, possono essere impiegati sistemi noti diversi da quelli qui indicati a puro titolo esemplificativo, per esempio mezzi meccanici o pneumatici per esercitare un'azione di scuotimento o di vibrazione sui setti 11, o mezzi per esercitare una raschiatura o percussione meccanica delle superfici di filtrazione 13.

Il funzionamento dell'apparecchiatura 1 è il seguente. La corrente fluida da trattare è alimentata all'unità di filtrazione 2 tramite i mezzi di circolazione 15 che mantengono l'interno degli elementi filtranti 10 in depressione o aspirazione rispetto all'involucro 4 pressurizzato, assicurando la circolazione della corrente fluida attraverso i setti 11 dall'esterno verso l'interno dei rispettivi corpi di sostegno 29 e, al contempo, mantenendo i setti 11 strettamente aderenti alle rispettive superfici perimetrali 31. Il materiale solido presente nella corrente fluida si raccoglie su ciascuna superficie di filtrazione 13 e via via si aggrega in strati successivi compatti a formare un panello 14 (figura 2), che aderisce e rimane sulla superficie di filtrazione 13 a causa del profilo concavo-convesso della stessa superficie di filtrazione 13 e della differenza di pressione mantenuta tra le due facce del setto 11; la corrente fluida filtrata viene invece rimossa dall'involucro 4.

Eventualmente, terminata la fase di filtrazione ed interrotta quindi la circolazione della corrente fluida, viene immesso nell'involucro 4 e circolato nella direzione di filtrazione un flusso gassoso di trattamento (per esempio aria o gas inerte), allo scopo di disidratare ulteriormente il materiale solido depositato sugli elementi filtranti 10: possono essere impiegati a tale scopo gli stessi mezzi di circolazione 15 della corrente fluida da trattare, oppure un apposito circuito ausiliario 57, rappresentato a tratteggio in figura 1, che collega per esempio il condotto di immissione 21 ai mezzi di iniezione 55.

Quando una prefissata portata di materiale è stata trattata, si invia, tramite i mezzi di iniezione 55, un getto di gas in pressione (per esempio aria compressa) in controcorrente in ciascun elemento filtrante 10: come illustrato in figura 3, il getto di gas in pressione determina la rottura in frammenti del panello 14 e il distacco di tali frammenti dalla superficie di filtrazione 13. Opportunamente, il gas in pressione viene inviato in successione nei vari elementi filtranti 10, per esempio per registri, e non simultaneamente in tutti gli elementi filtranti 10, in modo da scaricare in sequenza i vari elementi filtranti 10 ed evitare intasamenti .

Il materiale staccato dalle superfici di filtrazione 13 cade nella tramoggia 18 e da questa, attraverso il condotto 6, viene immesso nell'unità di essiccamento 3. Dato che, a parità di materiale trattato, l'operazione di filtrazione è normalmente più lenta dell'operazione di essiccamento, la camera di accumulo 50 e le valvole di intercettazione 51, 52 consentono di ottimizzare il funzionamento dell'apparecchiatura 1: può essere infatti accumulato nella camera di accumulo 50 il materiale scaricato dall'unità di filtrazione 2 mentre nell'unità di essiccamento 3 è ancora in corso l'essiccamento di una precedente quantità di materiale. Possono inoltre essere previste due o più unità di filtrazione 2 che lavorano in parallelo tra loro e in serie rispetto all'unità di essiccamento 3.

Nell'unità di essiccamento 3 il materiale scaricato dall'unità dì filtrazione 2 costituisce il letto 41 di materiale da essiccare: un flusso di aria calda, inviato tramite i mezzi di alimentazione 40 al letto 41, mantiene il letto 41 in stato fluidizzato e al contempo fornisce il calore necessario all'essiccamento: il flusso gassoso viene recuperato dalla cappa di aspirazione 46, le eventuali polveri disperse in esso vengono trattenute nei filtri 47, il materiale solido essiccato, ad elevato contenuto solido (superiore al 92-95% e anche fino al 99,9% in peso) viene scaricato dall'apparecchiatura 1 attraverso la bocca di scarico 48, preferibilmente ad un sistema di trasporto e confezionamento automatizzato e sigillato.

Risulta infine chiaro che all'apparecchiatura descritta ed illustrata possono essere apportate numerose modifiche e varianti che non escono dall'ambito della presente invenzione.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparecchiatura (1) filtro-essiccatrice integrata, in particolare per la filtrazione e l'essiccamento spinto di un prodotto solido in una corrente fluida, comprendente una unità di filtrazione (2) ed una unità di essiccamento (3) collegate in serie; l'apparecchiatura essendo caratterizzata dal fatto che detta unità di filtrazione (2) comprende almeno un mezzo di supporto filtrante (11) per l'accumulo di deposito solido, e dal fatto che l'apparecchiatura comprende mezzi operativi (16) per comandare selettivamente il distacco del deposito solido da detto almeno un mezzo di supporto filtrante (11) e lo scarico del deposito solido da detta unità di filtrazione (2) a detta unità di essiccamento (3).
2. 2. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detta unità di essiccamento (3) è una unità a letto fluido e detta unità di filtrazione (2) è costituita da elementi filtranti (10) del tipo ad accumulo e scarico automatico di deposito solido, in particolare scelti nel gruppo costituito da filtri a candela, filtri a maniche, filtri a foglie e filtri a dischi.
3. 3. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che detta unità di filtrazione (2) e detta unità di essiccamento (3) sono alloggiate in rispettivi involucri (4, 5) chiusi e sono reciprocamente collegate a tenuta di fluido tramite un condotto (6).
4. 4. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 2 o 3, caratterizzata dal fatto che detta unità di essiccamento (3) a letto fluido comprende mezzi di alimentazione (40) per alimentare ad un letto (41) di materiale da essiccare un flusso gassoso avente una velocità ascendente tale da mantenere detto materiale da essiccare in sospensione, e mezzi di riscaldamento per fornire calore a detto flusso gassoso e/o a detto letto del materiale da essiccare.
5. 5. Apparecchiatura secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti mezzi operativi (16) comprendono mezzi di iniezione (55) in controcorrente per iniettare un fluido di servizio attraverso detto almeno un mezzo di supporto filtrante (11) in controcorrente rispetto alla corrente fluida da filtrare .
6. 6. Apparecchiatura secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti mezzi operativi (16) comprendono mezzi meccanici o pneumatici per esercitare un'azione di scuotimento, di vibrazione, di raschiatura o di percussione meccanica su detto almeno un mezzo dì supporto filtrante (11).
7. 7. Apparecchiatura secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto mezzo di supporto filtrante (11) è costituito da un setto presentante una superficie di filtrazione (13) atta a trattenere aderente in forma di panello (14) un particolato solido presente in una corrente fluida che attraversa detto setto.
8. 8. Apparecchiatura secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere mezzi valvolari (51, 52) disposti tra detta unità di filtrazione (2) e detta unità di essiccamento (3).
9. 9. Apparecchiatura secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere inoltre mezzi dì disgregazione (53) del deposito solido, disposti tra l'unità di filtrazione (2) e l'unità di essiccamento (3) per disgregare il deposito solido staccato dal mezzo di supporto filtrante (11) prima che detto deposito solido sia scaricato a detta unità di essiccamento (3).
10. 10. Apparecchiatura filtro-essiccatrice integrata, in particolare per la filtrazione e l'essiccamento spinto di un prodotto solido in una corrente fluida, sostanzialmente ime descritta con riferimento ai disegni annessi.