ITMI962091A1 - Metodo per la concentrazione di miscele liquide - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce, nel suo aspetto più generale, alla concentrazione di soluzioni e miscele sostanzialmente liquide.
Più in particolare questa invenzione concerne un metodo per la concentrazione industriale di soluzioni e miscele sostanzialmente liquide nell'ambito' di tutti i settori industriali, come ad esempio quello alimentare, dello smaltimento dei rifiuti urbani, degli impianti di depurazione, del ricupero dei metalli pesanti contenuti in soluzioni acquose, ecc.
A mero scopo semplificativo, tali soluzioni e miscele sostanzialmente liquide verranno, nel seguito della descrizione, denominate miscele liquide.
Tra le apparecchiature per la concentrazione di miscele liquide maggiormente utilizzate sono compresi i concentratori a multiplo effetto e i concentratori sotto vuoto.
Il primo tipo di tecnologia comprende una disposizione in serie di due o più concentratori comprendenti ciascuno un contenitore riempito con la miscela da concentrare, un dispositivo di riscaldamento a spira immerso in detta miscela liquida alimentato generalmente con vapore acqueo ed infine un sistema di tubi che mette in collegamento, per l'appunto in serie, i due o più contenitori costituenti l'impianto. La miscela liquida che si trova nel primo contenitore viene riscaldata e concentrata mediante vapore di rete. Dopo aver raggiunto un certo grado di concentrazione, la miscela liquida viene convogliata nel contenitore successivo dove viene sottoposta ad un trattamento analogo con l'unica differenza che in questo caso viene utilizzato, al posto del vapore di rete, il vapore proveniente dal primo contenitore, ovvero quello liberatosi dalla miscela liquida nella prima fase di concentrazione. Il processo appena descritto può ripetersi diverse volte fino all'ottenimento della concentrazione desiderata.
Con questo tipo di tecnologia è tuttavia possibile raggiungere solo un certo grado di concentrazione, determinato dalla viscosità del prodotto da trattare, in quanto vi è la necessità di garantire il buon scorrimento del prodotto, via via sempre più denso, da un contenitore all'altro dell'impianto di concentrazione, al fine di evitare indesiderate occlusioni nel sistema di tubi di collegamento. Questo problema è ancor più aggravato se la miscela liquida da trattare contiene fibre di vario genere, oppure aggregati di sali insolubili o simile. Un ulteriore svantaggio, che si presenta con qualsiasi tipo di miscela liquida da trattare, è comunque quello delle incrostazioni che si formano sulle spire di riscaldamento le quali devono essere periodicamente smontate e ripulite.
Il secondo tipo di apparecchiature, i concentratori sotto vuoto, comprendono normalmente un contenitore riscaldato mediante una camicia oppure una spira riscaldante, quest'ultima immersa nella miscela liquida da trattare, ed un condensatore per condensare il vapore formatosi nella fase di concentrazione .
Tale tipo di apparecchiatura presenta però lo svantaggio di operare in "batch", fatto che, come ben noto, costituisce una limitazione nella produttività e richiede operazioni gestionali più complesse. A quanto detto si aggiungono i problemi summenzionati delle incrostazioni su spire o altre parti dell'impianto, nonché un dispendio energetico considerevole dovuto al mantenimento di una pressione ridotta nell 'impianto.
Il problema che sta alla base dell'invenzione è quello di mettere a disposizione un metodo per la concentrazione' di miscele liquide di vario genere che possa ovviare a tutti gli inconvenienti summenzionati.
Il problema viene risolto, secondo l'invenzione, da un metodo per la concentrazione di miscele liquide, comprendente la fase di far fluire un flusso continuo di dette miscele liquide nella condizione di strato sottile turbolento dinamico, a contatto con una parete riscaldata.
L'utilizzo di strati sottili turbolenti dinamici a contatto con una parete riscaldata è risultato essere particolarmente vantaggioso, in quanto implica il formarsi di una grande superficie di scambio, accelerando notevolmente i processi di trasporto di massa ed energia. Grazie a ciò, l'utilizzo di strati sottili permette di diminuire notevolmente le dimensioni dell'intero impianto e di ridurre considerevolmente i costi energetici.
In una forma di esecuzione preferita della presente invenzione viene utilizzata, come unità di concentrazione, un turbo-concentratore. Tra le macchine di questo tipo è risultato particolarmente utile e vantaggiosa quella realizzata e posta in commercio dalla Società VOMM-IMPIANTI E PROCESSI-Milano (Italia). Tale macchina comprende essenzialmente un corpo tubolare cilindrico ad asse orizzontale, chiuso alle contrapposte estremità, munito di aperture per l'introduzione di una miscela liquida da trattare e di un flusso in equicorrente di aria secca, una camicia di riscaldamento per portare la parete interna di detto corpo tubolare ad una prefissata temperatura, un rotore palettato, girevolmente supportato nel corpo tubolare cilindrico dove è posto in rotazione a velocità periferica variabile tra 30 e 50 m/s.
Con l'impiego di un turbo-concentratore del tipo suddetto, il metodo di questa invenzione è caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi di:
- alimentare un flusso continuo di miscela liquida in detto turbo-concentratore in cui il rotore palettato è posto in rotazione a velocità periferiche variabili da 30 a 50 m/s, - centrifugare detta miscela liquida con formazione di uno strato sottile tubolare e dinamico in cui la miscela liquida è mantenuta in una condizione di elevata turbolenza dalle palette di detto rotore palettato,
- fare avanzare detto strato sottile, tubolare e dinamico verso l'apertura di scarico del turbo-concentratore, facendolo fluire in sostanziale contatto con la parete riscaldata di esso verso detta apertura di scarico.
- scaricare in continuo un flusso di miscela liquida concentrata .
L'uso del metodo appena descritto permette una produttività assai più elevata, essendo in continuo, rispetto alle tecnologie "batch" o "semi-batch" della tecnica nota. L'utilizzo di un'apparecchiatura come quella descritta sopra permette inoltre di diminuire sensibilmente i problemi legati alla manutenzione ed alla pulizia dell'impianto e quindi i costi generali di gestione e produzione.
Vantaggiosamente, in detto turbo-concentratore viene alimentato, in equicorrente al flusso di miscela liquida, un flusso di aria calda secca; in questo modo, si incrementa la velocità di asporto di vapore, riducendo ulteriormente i tempi di residenza necessari del flusso nell'unità di concentrazione.
Il suddetto flusso di aria secca ha preferibilmente una portata che può essere fino a 6 Nm3 di aria per litro d'acqua evaporata.
Un'ulteriore forma di esecuzione di questa invenzione prevede, qualora ciò sia opportuno, il riciclo di una porzione del flusso concentrato in uscita nuovamente a monte del turboconcentratore; in questo modo si ha un incremento della viscosità del flusso in entrata che agevola il funzionamento del concentratore.
Le caratteristiche ed i vantaggi dell'invenzione risulteranno maggiormente dalla descrizione che segue di esempi di attuazione del metodo più sopra citato, fatta con riferimento adun'apparecchiatura schematicamente rappresentata nell'unico disegno allegato, dato a titolo puramente indicativo.
Con riferimento alla suddetta figura, un'apparecchiatura utilizzata per il metodo di concentrazione secondo l'invenzione, comprende un turbo-concentratore costituito essenzialmente da un corpo tubolare cilindrico 1, chiuso alle contrapposte estremità da fondi 2,3 e coassialmente munito di una camicia 4 di riscaldamento destinata ad essere percorsa da un fluido, ad esempio olio diatermico, per mantenere la parete interna del corpo 1 ad una prefissata temperatura.
Il corpo tubolare 1 è munito di un'apertura 5 di ingresso della miscela liquida da concentrare, di un'apertura 6 per il flusso di aria calda secca, nonché di un'apertura di scarico 7 della miscela liquida concentrata.
Nel corpo tubolare 1 è girevolmente supportato un rotore palettato 8, le cui palette 9 sono disposte elicoidalmente e sono orientate per centrifugare e contemporaneamente convogliare verso l'uscita la miscela liquida da concentrare.
Un motore M è previsto per l'azionamento del rotore palettato a velocità variabili.
ESEMPIO 1
Una soluzione al 35% di amido acetilato in acido acetico, con grado di acetilazione pari alla saturazione, veniva alimentata in continuo nel turbo-concentratore sopra descritto con una portata pari a 100 Kg/h. La parete interna di detto turbo -concentratore veniva mantenuta ad una temperatura di 130°C. Il rotore palettato, ruotante ad una velocità periferica di 40 m/s, centrifugava la miscela liquida contro la parete del turbo-concentratore stesso, dove veniva a formare uno strato sottile tubolare turbolento e dinamico. Dopo un tempo di permanenza di 30 sec., il flusso della soluzione in uscita dal turbo-concentratore 1 veniva convogliato in un'apposita unità di stoccaggio (non raffigurata). La soluzione così ottenuta presentava una concentrazione dell'80%.
ESEMPIO 2
Una soluzione di polipropilencarbonato in cloruro di metilene, avente un tenore di sostanza secca del 20 %, veniva alimentata in continuo con una portata di 100 Kg/h nel turboconcentratore più sopra descritto, in equicorrente con un flusso di aria calda e secca, avente una portata di 500 m<3>/h.
La temperatura della parete interna del turbo-concentratore era di 120°C, la velocità periferica del rotore palettato di 40 m/s ed il tempo di permanenza nel turbo-concentratore di 1 min. Il flusso in uscita dal turbo-concentratore, avente il 90% di sostanza secca, veniva quindi scaricato come massa fusa e convogliato in un'apposita unità di stoccaggio.
ESEMPIO 3
Una soluzione al 75% di sorbitolo in acqua veniva alimentata nel turbo-concentratore con una portata di 100 Kg/h. La temperatura della parete interna del turbo-concentratore 1 era di 140°C, la velocità periferica del rotore palettato di 40 m/s, mentre il tempo di permanenza nel turbo-concentratore 1 era di 2 min. Il flusso concentrato in uscita dal turboconcentratore presentava il 99% di sostanza secca.
ESEMPIO 4
Una soluzione salina di percolato da discarica tal quale o proveniente da un impianto di concentrazione a membrana con un contenuto di secco mediamente del 2 %, veniva alimentata nel turbo -concentratore con una portata di 1000 Kg/h. La temperatura della parete interna del turbo-concentratore 1 era di 240°C, la velocità periferica del rotore palettato di 40 m/s, mentre il tempo di permanenza nel turbo-concentratore 1 era di 2 min. Il flusso concentrato in uscita dal turbo concentratore presentava il 50% di sostanza secca.
Claims (4)
- RIVENDICAZIONI 1. Metodo per la concentrazione di miscele liquide, comprendente la fase di far fluire un flusso continuo di dette miscele liquide nella condizione di strato sottile turbolento, a contatto con una parete riscaldata.
- 2. Metodo per la concentrazione di miscele liquide, caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi di: - alimentare un flusso continuo di miscela liquida in un turbo-concentratore comprendente un corpo (1) tubolare cilindrico ad asse orizzontale, munito di un'apertura (5) per l'introduzione di detta miscela liquida e di un'apertura (7) per lo scarico del prodotto finale, una camicia (4) di riscaldamento per portare la parete interna di detto corpo tubolare ad una prefissata temperatura, un rotore palettato (8), girevolmente supportato nel corpo (1) tubolare cilindrico dove è posto in rotazione a velocità periferiche variabili da 30 a 50 m/s, - centrifugare detta miscela liquida con formazione di uno strato sottile tubolare e dinamico in cui la miscela liquida è mantenuta in una condizione di elevata turbolenza dalle palette (9) di detto rotore palettato (8), - fare avanzare detto strato sottile tubolare dinamico verso l'apertura (7) di scarico del turbo-concentratore, facendolo fluire in sostanziale contatto con la parete riscaldata di esso verso detta apertura di scarico. scaricare in continuo un flusso di miscela liquida concentrata .
- 3. Metodo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che in detto turbo-concentratore viene alimentato, in equicorrente a detto flusso continuo di miscela liquida, un flusso di aria calda secca.
- 4. Metodo secondo la rivendicazione 2 o 3, caratterizzato dal fatto che una porzione di detto flusso continuo di miscela liquida concentrata in uscita da detto turbo-concentratore viene rialimentata in continuo a monte di detto turboconcentratore . Dr. Rinaldo FERRECCIO N. iscriz. ALBO 53⁄45 (in proprio e per gli altri}
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