ES2205881T3 - Procedimiento e instalacion de secado por atomizacion. - Google Patents
Procedimiento e instalacion de secado por atomizacion.Info
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Abstract
Procedimiento para secado por atomización de un líquido para producir un producto aglomerado atomizando el líquido dentro de una cámara de secado para formar gotitas, introduciendo una primera corriente de gas de secado hacia abajo dentro de la porción superior de dicha cámara para secar parcialmente las gotitas, introduciendo una segunda corriente de gas fluidizante y de secado hacia arriba en la parte del fondo de la cámara a través de una placa perforada para mantener una capa fluidizada de partículas sobre dicha placa, retirando una corriente de gas de secado usado que comprende gas a partir de dicha primera y dicha segunda corriente de gas a partir de la cámara a través de los medios de filtro colectores de partículas, reteniendo de ese modo las partículas sobre la superficie de dichos medios de filtro, liberando dichas partículas retenidas a partir de los medios de filtro, para permitir que entren en contacto otras partículas en la cámara para aglomeración y transferencia dentro de lacapa fluidizada, recuperando las partículas a partir de dicha capa fluidizada y por un medio de tubería externo que transfiere éstas a una unidad de tratamiento posterior separada, externa y sometiendo dichas partículas a al menos un tratamiento posterior seleccionado de entre secado posterior, refrigeración, clasificación incluyendo retirada de polvo, aglomeración, revestimiento y separación, implicando el contacto con el gas en dicha unidad, y retirando una corriente de gas cargada de polvo a partir de dicha unidad a través del segundo medio de tubería externo, caracterizado porque dicha corriente de gas cargada de polvo es guiada a través de dicho segundo medio de tubería externo dentro de la cámara de secado, con lo cual el gas en esta corriente pasa a través del filtro colector de partículas dentro de la cámara antes de salir de la cámara junto con dicho gas de secado usado.
Description
Procedimiento e instalación de secado por
atomización.
La presente invención se refiere a la tecnología
de secado por atomización aplicable dentro de una amplia gama de
industrias, por ejemplo las industrias farmacéutica, química y de
alimentación.
Se usa aquí el término secado por atomización en
un sentido amplio significando no sólo procedimientos para
transformar un sólido disuelto o suspendido en un líquido dentro de
un material en polvo, posiblemente aglomerado, aunque también
procedimientos en los cuales un propósito esencial es aglomerar un
material en partículas atomizando y secando un líquido en él.
Dentro de la zona de secado por atomización se
han desarrollado mejoras substanciales e instrumentadas mejoras
substanciales dentro de las últimas décadas. Un libro de texto
estándar sobre tecnología de secado por atomización es Masters,
Keath: Spray Drying Handbook, 5ª edición, (Longman Scientific &
Technical 1991), incorporado aquí como referencia.
Las modificaciones del procedimiento de secado
por atomización básico que son de especial relevancia en relación
con las realizaciones preferidas de la presente invención, incluyen
la aplicación de un lecho fluidizado estacionario interno en la
parte del fondo de la cámara de secado por atomización como también
la disposición de un filtro en la misma cámara de secado por
atomización para retener partículas en la cámara de otro modo
eliminadas de allí arrastradas en la corriente de gas de secado
expulsado de la cámara.
Un procedimiento y un aparato que utilizan un
lecho fluidizado en el fondo de la cámara de secado por atomización
se describe, entre otros, en la patente US nº 5.632.100 (Hansen).
En las realizaciones descritas en dicha patente US, se usan diversos
tipos de equipos colectores de partículas para tratar no sólo los
gases de secado usados retirados de la cámara de secado sino
también para tratar corrientes de gas cargadas de partículas que
resultan del tratamiento posterior de partículas de producto
recuperadas a partir de la cámara de secado en aparatos de lecho
fluidizado o clasificadores gravitacionales.
El documento WO 97/14288 sugiere la incorporación
de filtros de gas rígidos especiales dentro de la misma cámara de
atomización con lo cual se pueden obtener ventajas substanciales, a
saber, condiciones mejoradas para la aglomeración de partículas en
la cámara de secado y una reducción del requisito para el equipo
colector de partículas tal como clasificadores de aire seco y
filtros, que incluyen filtros electrostáticos y filtros de tejido
para tratar los gases de secado usados a partir de la cámara de
secado.
Dicho documento 97/14288 describe una realización
en la cual un producto recuperado a partir de un primer lecho
fluidizado estacionario en el fondo de una cámara de secado por
atomización que tiene filtros de gas rígidos, internos está sujeto a
un tratamiento posterior en un lecho fluidizado anular que circunda
dicho primer lecho fluidizado, estacionario y que tiene una pared
de separación en forma de anillo común con el mismo. El gas con las
partículas finas arrastradas a partir de dicho lecho fluidizado
anular es introducido dentro de la cámara de secado a través de una
hendidura horizontal a corta distancia por encima de dicha primera
capa fluidizada, y con posterioridad pasa a los filtros de gas
cuando salen de la cámara conjuntamente con los gases de secado
usados, con lo cual se recogen dichas partículas sobre las
superficies del filtro.
Sin embargo, esta realización adolece de algunas
desventajas debido a que la presencia de dicha hendidura anular, que
está colocada en o justo debajo de las paredes de la parte del
fondo cónico de la cámara de secado, interfiere con el primer lecho
fluidizado evitando la función de chorro deseada del mismo. Un
chorro de material del primer lecho fluidizado a nivel de las
paredes cónicas es esencial para mantener éstas libres de material
adhesivo depositado. La hendidura con el flujo de gas hacia arriba a
su través evita el retorno apropiado del material proyectado en
chorro dentro del primer lecho fluidizado, e implica un riesgo para
el material relativamente húmedo que cae dentro del lecho fluidizado
anular.
Además, el uso de un lecho fluidizado anular que
circunda dicho primer lecho fluidizado para el tratamiento posterior
implica algunas limitaciones como la del tipo de tratamiento
posterior y los parámetros operacionales y las posibilidades de
controlar y regular los mismos. Por lo tanto se pudiera preferir
realizar el tratamiento posterior en una unidad separada óptima
para el tratamiento pertinente, en la cual se pueden aplicar los
parámetros operacionales regulables independientemente.
Por lo tanto, es convencional usar uno o más
aparatos separados, independientes para el tratamiento
posterior.
Si el tratamiento posterior es un secado
suplementario, una refrigeración, una clasificación, una
aglomeración o una separación, se forma una corriente de gas
cargada de partículas, a partir de la cual las partículas deben ser
separadas para recuperar valores en eso o para evitar la
contaminación medioambiental. Por lo tanto, la corriente de gas
cargada de partículas retiradas a partir del aparato de tratamiento
posterior separado está en los procedimientos de la técnica
anterior pasada a través de los medios de recogida que sirven
solamente con el fin de separar las partículas de dicha corriente de
gas. También se han tenido que tomar medidas especiales para
incorporar las partículas separadas dentro de la corriente de
producto principal o para utilizarlas en otras aplicaciones.
Estos medios para recoger las partículas a partir
de la corriente de gas del aparato de tratamiento posterior
separado y los medios para la manipulación de partículas recogidas
aumentan los costes totales de la instalación y también aumentan los
requisitos de espacio.
De este modo, es un objetivo de la presente
invención proporcionar un procedimiento y una instalación, que en
comparación con la técnica anterior exactamente relacionada son
simplificados omitiendo los medios colectores externos para recoger
las partículas de gas a partir del aparato de tratamiento posterior
separado.
Se ha comprobado ahora que es posible introducir
partículas finas que arrastran las corrientes de gas a partir de
los procedimientos del tratamiento posterior, por ejemplo en lechos
fluidizados, clasificadores, etc., dentro de la cámara de secado por
atomización y utilizan de ese modo el filtro integrado en dicha
cámara para limpiar dichas corrientes de gas y hacer de ese modo
que sean redundantes los medios de recogida de partículas
auxiliares fuera de la cámara de secado. Esto se puede hacer sin
alterar el flujo de gas de secado principal y los procedimientos de
aglomeración y secado en la cámara de secado, y también sin
disminuir la calidad del producto resultante.
De este modo, la invención se refiere a un
procedimiento para secado por atomización de un líquido para
producir un producto aglomerado atomizando el líquido dentro de una
cámara de secado para formar gotitas, introduciendo una primera
corriente de gas de secado hacia abajo dentro de la porción
superior de dicha cámara para parcialmente secar las gotitas,
introduciendo una segunda corriente de secado y gas fluidizante
hacia arriba en la parte del fondo de la cámara a través de una
placa perforada para mantener una capa fluidizada de partículas
sobre dicha placa, extrayendo una corriente de gas de secado usado
que comprende gas a partir de dicha primera y dicha segunda
corrientes de gas de la cámara a través de los medios de filtro
colectores de partículas reteniendo de ese modo las partículas
sobre la superficie de dichos medios de filtro, liberando dichas
partículas retenidas a partir de los medios de filtro, para
permitir que otras partículas entren en contacto en la cámara para
aglomeración y transferencia dentro de la capa fluidizada,
recuperando partículas a partir de dicha capa fluidizada y por un
medio de tubería externo transfiriendo éstas a una unidad de
tratamiento posterior separada, externa y sometiendo dichas
partículas a al menos un tratamiento posterior elegido a partir del
secado posterior, refrigeración, clasificación incluyendo
eliminación del polvo, aglomeración, revestimiento y separación,
implicando contacto del gas en dicha unidad, y retirando una
corriente de gas cargada de polvo a partir de dicha unidad a través
del segundo medio de tubería externo. Según la invención este
procedimiento está caracterizado porque dicha corriente de gas
cargada de polvo es guiada por dicho segundo medio de tubería
externa dentro de la cámara de secado, con lo cual el gas en esta
corriente pasa a través del filtro colector de partícula dentro de
la cámara antes de salir de la cámara conjuntamente con dicho gas de
secado usado.
El procedimiento de secado por atomización puede
ser del tipo en el cual el líquido que está siendo atomizado
contiene un sólido dispersado o de otro modo disuelto, el cual
después del secado constituye el producto final.
Alternativamente, el procedimiento se puede
caracterizar porque se inyecta un sólido en partículas dentro de la
cámara para aglomeración promocionando el contacto con las gotitas
del líquido atomizado o partículas húmedas formadas por el secado
parcial del mismo, y porque los sólidos contenidos en el líquido
muestran propiedades adhesivas cuando se secan y/o el líquido
comprende un disolvente que facilita la adhesividad de uno o más
componentes del sólido en partículas.
Para realizar el procedimiento de la invención,
el equipo debe cumplir ciertos requisitos.
En consecuencia, la invención también se refiere
a una instalación para realizar el procedimiento especificado
anteriormente, presentando dicha instalación una cámara de secado,
un dispositivo de atomización en dicha cámara conectado a una fuente
para líquido que va a ser secada por atomización, un dispensador de
gas de secado en la parte superior de la cámara, una placa
perforada en la parte del fondo de dicha cámara, una cámara de
sobrepresión por debajo de dicha placa para proporcionar un flujo
hacia arriba de gas de secado y fluidizado a través de las
perforaciones en dicha placa, suficiente para mantener una capa de
partículas fluidizadas sobre dicha placa, un filtro colector de
partículas dentro de dicha cámara, medios para retirar una corriente
de gas a partir de dicha cámara a través de dicho filtro, medios de
salida para recuperar las partículas a partir de una capa
fluidizada que existe sobre dicha placa durante la operación de la
instalación, y, conectados a dichos medios de salida, un primer
medio de tubería externo que conduce las partículas recuperadas a
al menos una unidad de tratamiento posterior separada, externa
seleccionada a partir de un secador posterior, un refrigerador, un
clasificador, un dispositivo de aglomeración, un equipo para
aplicar revestimiento y un separador, cuya unidad durante la
operación del mismo emite una corriente de gas que atrapa pequeñas
partículas.
Según la invención en su aspecto más amplio,
dicha instalación se caracteriza porque presenta un segundo medio
de tubería externo para introducir dicha corriente de gas con
partículas finas arrastradas emitidas a partir de la unidad dentro
de dicha cámara de secado en una ubicación aguas arriba de dicho
filtro.
Típicamente, al menos dicha unidad de tratamiento
posterior separada, externa es un aparato de lecho fluidizado para
secar y/o refrigerar las partículas proporcionadas a partir de la
cámara a través de dicho primer medio de tubería externa. Sin
embargo, puede sólo también ser un clasificador de
gravedad/contracorriente.
En las versiones preferidas de la instalación, se
ubica un filtro integrado en una parte superior de la cámara de
secado por atomización.
Se han obtenido la mayor porción de las
experiencias con cámaras de secado que tienen una parte inferior de
zona de sección transversal horizontal decreciendo hacia abajo, la
porción del fondo de cuya parte aloja la placa perforada y la capa
fluidizada y el filtro que está ubicado por encima de la pared
inclinada de dicha parte inferior.
Puede ser grande la cantidad de gas cargado con
partículas finas producida en el tratamiento posterior, por ejemplo
correspondiendo hasta 50% de la cantidad de gas introducido dentro
de la cámara de secado como gas fluidizante y de secado. Para
evitar que tal cantidad grande de gas altere la configuración de
flujo que existe en la cámara, cuya configuración de flujo es
esencial para obtener la operación deseada y cualidades del
producto, se prefiere que el segundo medio de tubería externo que se
conecta a la unidad de tratamiento posterior y a la cámara de
secado desemboque en una parte superior de la última a nivel con el
filtro.
En tal realización el filtro puede comprender al
menos un elemento esencialmente vertical del cual al menos una
porción está entre el atomizador y la ubicación en la parte
superior de la cámara para que desemboque dicho medio de tubería
para que introduzca la corriente de gas con partículas finas
arrastradas.
En una realización específica de esta última
versión mencionada de la instalación, el filtro comprende una
diversidad de cilindros verticales que circundan el dispositivo
atomizador, el segundo medio de tubería para introducir la corriente
de gas con partículas finas arrastradas que desemboca el menos en
una ubicación fuera del circundado por los cilindros y a la
distancia más próxima de dichos cilindros no menor que 1,5 veces el
diámetro de este cilindro.
Por medio de dicha disposición, se evita que las
partículas finas a partir de la unidad de tratamiento posterior
externo entren en contacto con las zonas calientes en la cámara de
secado. Esto es esencial puesto que dichas partículas finas se deben
a su inferior contenido de humedad más a riesgo de ser dañadas por
calor que el promedio de partículas presentes en la cámara de
secado.
Esta última realización mencionada adicionalmente
tiene la ventaja de que el riesgo se reduce al mínimo por daño de
los filtros debido a que la abrasión es reducida al mínimo,
evitando la incidencia de partículas muy rápidas sobre la superficie
del filtro. Adicionalmente, se obtiene una acumulación uniforme de
partículas sobre la superficie del filtro.
Las versiones de la instalación descritas más
arriba tienen una capa fluidizada estacionaria en el fondo de la
cámara de secado. Sin embargo, pudiera ser posible lograr algunas
de las ventajas inherentes en la invención usando una cámara de
secado por atomización convencional sin capa fluidizada en el
fondo, especialmente si se asegura una aglomeración suficiente de
las partículas finas introducidas a partir de la unidad de
tratamiento posterior externa.
La invención y contenido de las reivindicaciones
no abordadas anteriormente se explicarán más adelante con referencia
a los dibujos.
La fig. 1 muestra una disposición esquemático
para un procedimiento y equipo típicos que representan la técnica
anterior más cercana.
La fig. 2 muestra esquemáticamente una
disposición para una realización de la instalación según la
invención.
La fig. 3 es una sección horizontal esquemática
de una cámara de secado por atomización que forma porción de la
instalación mostrada en la fig. 2.
La fig. 4 es una sección horizontal esquemática a
través de otra realización de la cámara de atomización de la
instalación según la invención.
La fig. 5 es una sección transversal esquemática
a través de una realización adicional de una cámara de secado por
atomización que forma porción de la instalación según la
invención.
La fig. 6 es una vista en sección parcial
vertical de una realización adicional de una cámara de secado por
atomización que forma porción de la instalación según la
invención.
La fig. 7 es una vista en sección parcial,
vertical de incluso una realización adicional de una cámara de
secado por atomización según la invención.
La fig. 1 representa un secador por atomización
que tiene un filtro 2 interno, que consiste posiblemente en
diversos elementos, y una capa 3 de polvo fluidizada en la parte
del fondo.
Los aparatos de secado por atomización de este
tipo se describen, entre otros, en el documento WO 97/14288
anterior. Los filtros integrados en este tipo de secadores sirven
al fin principal de separar las partículas a partir del gas de
secado usado, aunque al mismo tiempo ocurre la aglomeración sobre
los filtros en la superficie del filtro y ocurre la aglomeración
adicional en otras zonas de la cámara de secado según se describe
en dicho documento WO 97/14288. Esta referencia describe
substancialmente filtros rígidos. Sin embargo, los filtros
integrados pueden ser fabricados de un material de pared de filtro
que puede ser un material más bien suave, tal como polímeros de
fibras tejidas o no tejidas, soportado por un cesto en el interior
de la bolsa, o pueden ser fabricados a partir de material poroso
substancialmente rígido autoportante, tal como metal sinterizado o
fibras metálicas tejidas o cerámica sinterizada.
El funcionamiento del secador por atomización de
la técnica anterior mostrado en la fig. 1 será evidente después de
la lectura de la explicación siguiente de un aparato relacionado en
conexión con la fig. 2. En la realización de la técnica anterior
representada en la fig. 1, se colocan los elementos que forman el
filtro 2 bastante cerca de las paredes del secador por atomización,
debido a que se consideraba como esencial conservar la distancia
tan grande como fuera posible de los elementos del filtro al
atomizador central.
A partir de la capa 3 fluidizada se recupera una
corriente del producto en partículas y se conduce a un aparato 4 de
lecho fluidizado externo. En la realización mostrada este aparato
tiene dos zonas de tratamiento.
Las partículas fluidizadas en este aparato pasan
primero a una zona de secado que recibe el gas de secado
relativamente caliente a través de un conducto 5, y después pasan a
través de una segunda zona que recibe el gas de refrigeración y
fluidizado a través del conducto 6.
Sin embargo, el aparato 4 de lecho fluidizado es
sólo ilustrado como un ejemplo de aparatos convencionales para el
tratamiento posterior de los polvos de secado por atomización.
Según se menciona más arriba, diversos otros aparatos y
procedimientos de tratamiento posterior se han considerado en
conexión con la presente invención mientras que dichos tratamientos
posteriores producen una corriente de gas que arrastra las
partículas finas sopladas a partir del producto que se está
tratando.
En la fig. 1 el gas introducido a través de los
conductos 5 y 6 sale del aparato 4 a través de un conducto 7 de
arrastre de partículas sopladas a partir de la capa fluidizada en
el aparato 4.
A través de los conductos 7 este gas alcanza un
dispositivo 8 colector de partículas mostrado como un filtro de
bolsa. Sin embargo, este dispositivo puede ser sólo también un
filtro electrostático o un clasificador, o una combinación de los
tipos de dispositivos colectores mencionados.
El gas a partir del cual se han eliminado las
partículas en 8 se retira conjuntamente con el gas de secado usado
habiendo pasado el filtro 2 interno. Las partículas recogidas en el
dispositivo 8 colector pueden ser mezcladas con el producto extraído
a partir del aparato 4 de lecho fluidizado si es aceptable la
presencia de partículas finas, de otro modo se pueden eliminar,
añadidas al líquido que va a ser secado por atomización o usado para
otros fines.
Por el presente procedimiento es posible omitir
completamente el dispositivo 8 colector y al mismo tiempo obtener
el producto en partículas hasta ahora recuperado a partir de 8
incorporado como porción de aglomerados del producto. Por lo tanto,
dichas partículas pueden ser utilizadas como porción del producto
final sin deterioro de la calidad del mismo. Eso significa, por
ejemplo sin incremento del
contenido de polvo del mismo.
contenido de polvo del mismo.
La mejora de la técnica anterior impartida por la
invención puede ser ilustrada como ejemplo por la realización
representada en la fig. 2.
En la fig. 2, el 9 representa una cámara de
secado que tiene una parte 10 superior y una parte 11 de fondo.
Centralmente en dicha parte superior hay un dispositivo 12 de
atomización el cual puede comprender una o más boquillas de presión
o 2 boquillas de fluido o un atomizador giratorio.
El atomizador está conectado a través de un
conducto 13 a una fuente para el líquido que va a ser secado por
atomización.
La 13a es una tubería o medio similar para
introducir un material en partículas alrededor del dispositivo 12 de
atomización. La 13a está conectada a través de un conducto 13b a
una fuente para este material en partículas.
Un conducto 14 proporciona gas de secado a un
dispensador 15 de gas de secado en la parte superior de la
cámara.
En la parte del fondo de la cámara hay una placa
16 perforada y debajo de esta placa hay una cámara de sobrepresión
17 alimentada con una corriente de gas fluidizante y de secado a
través del conducto 18.
En la parte superior de la cámara 9 de secado hay
un filtro 19 colector de partículas, el cual puede comprender
diversos elementos, y por encima de los elementos del filtro hay un
medio 20 a través del cual se retira una corriente de gas de la
cámara 9 a través del filtro 19.
Cuando la instalación está en funcionamiento, el
líquido que va a ser secado por atomización es conducido vía el
conducto 13 al atomizador 12 y, si se desea, se introduce el
material en partículas a través de 13b y 13a.
Se proporciona una corriente hacia abajo de gas
de secado a través de 14 y 15 para entrar en contacto con las
gotitas de líquido atomizadas por 12.
A través del conducto 18, se introduce un gas
fluidizante y de secado dentro de la cámara de sobrepresión 17 para
crear un flujo de gas hacia arriba a través de las perforaciones de
la placa 16.
El gas fluye desde el dispensador 15 y a partir
de la placa 16 perforada interactúa para formar una configuración
de flujo en la cámara de secado que se describe en detalle en el
documento antes mencionado WO 97/14288 y el documento de US
5.632.100. En estas referencias se describe también la importancia
de dicha configuración de flujo para obtener una aglomeración
deseada de las partículas formadas por el secado de las gotitas
atomizadas por el dispositivo 12.
Sobre la placa 16, se acumula una capa 21
fluidizada constituida de partículas húmedas aglomeradas formadas
por el secado de las gotitas atomizadas con posible interacción de
las partículas introducidas a través de 13a.
Se introduce una corriente de gas que consiste en
gas de secado a través de 14 y 15 y gas de secado introducido a
través de 18 y 17, así como también cualquiera de las corrientes de
gas auxiliares introducidas dentro de la cámara de secado se retira
a través del filtro 19 y el medio 20 de retirada que conecta el
mismo.
Cuando el flujo de gas cargado de partículas
alcanza el filtro 19, las partículas se asientan sobre la
superficie del mismo. De este modo la capa de partículas formadas
se desprende espontáneamente o de forma preferible por vibración o
soplado en sentido contrario y cae hacia abajo en la cámara de
secado para alcanzar las zonas que promocionan la aglomeración, en
la versión representada cerca de las paredes de la sección 11 de
fondo de la cámara, antes de alcanzar la capa 21 fluidizada.
A partir de la capa 21 fluidizada, se recupera
una corriente de partículas y por el primer medio 22 de tubería
externa se conduce a una unidad 23 de tratamiento posterior
separada, externa, la cual puede ser del mismo tipo que el descrito
para el aparato 4 en la fig. 1.
Una corriente cargada de partículas de gas de
tratamiento usado sale de 23 a través de un segundo medio 24 de
tubería externo. Es una característica esencial de la invención que
esta corriente de gas cargada de partículas por el medios de tubería
se conduce al medio 25 de introducción para introducir dicha
corriente de gas dentro de la cámara 9 de secado en una ubicación
aguas arriba del filtro 19. Esto significa que el gas introducido a
través de 24 y 25 debe pasar el filtro 19 para salir de la cámara 9
de secado.
El medio 25 para introducir la corriente de gas
dentro de la cámara de secado tiene una o más aberturas,
preferiblemente hendiduras en las paredes de la cámara.
En la realización específica mostrada en la fig.
2, en la que la cámara 9 tiene una parte 11 inferior que tiene una
zona de sección transversal horizontal que decrece hacia abajo, el
fondo de cuya parte aloja la placa 16 perforada y la capa 21
fluidizada, y el filtro 19 está localizado en la parte superior de
la cámara encima de la pared inclinada de la parte inferior. El
medio 25 para introducir la corriente de gas con partículas finas
arrastradas en la realización representada desemboca en la parte
superior de la cámara a nivel con dicho filtro 19 colector.
La fig. 2 también ilustra una característica la
cual es importante en ciertas realizaciones de la invención, a
saber, que el filtro 19 comprende al menos un elemento
esencialmente vertical del cual al menos una porción se dispone
entre el atomizador y la ubicación en la parte 10 superior de la
cámara para que desemboque dicho medio 25 para introducir la
corriente de gas con partículas finas arrastradas a partir de la
unidad 23 de tratamiento posterior. De este modo, el filtro tiene un
efecto protector que protege el flujo en la zona central de la
cámara de secado contra la influencia de la corriente de gas
introducida a través de 25. Como se explicó anteriormente, esta
realización es especialmente ventajosa cuando es grande la
corriente de gas cargada de partículas a partir de la unidad de
tratamiento posterior.
La fig. 3 es una vista en sección horizontal
esquemática a través de la porción superior de una cámara de secado
similar a la representada en la fig. 2. La sección está a nivel con
el medio 25 y fabricada a una escala algo mayor que en la fig.
2.
En la realización de las figuras 2 y 3, el filtro
19 comprende una diversidad de cilindros verticales que circundan
el dispositivo 12 atomizador. El medio 25 para introducir la
corriente de gas con partículas finas arrastradas desemboca en una
ubicación fuera del circundado por los cilindros y a una distancia
más próxima de los cilindros preferiblemente no menor que 1,5 veces
el diámetro de este cilindro. Para satisfacer este requisito el
filtro 19 en la fig. 2 está ubicado más distante de las paredes de
la cámara, y de este mucho más cerca del atomizador que del filtro 2
de la fig. 1. Se pudiera esperar que ocurrieran problemas debido al
contacto entre el filtro y las partículas húmedas o gotitas. Sin
embargo, ha resultado que tal modificación se puede hacer sin
efecto perjudicial. No obstante, está dentro del alcance de la
invención disponer el uso de una placa de protección entre el
atomizador y el filtro en caso de que cause problemas la distancia
reducida entre ellos.
En la fig. 3 se muestran cuatro medios 25 de
introducción.
Por medio de tal disposición se evita que el gas
introducido altere el flujo de gas deseado en la porción central de
la cámara de secado y al mismo tiempo se eviten la abrasión
excesiva y otras alteraciones de los filtros por las partículas
arrastradas en el gas.
Según se observa en la fig. 3, es en una
realización de la invención preferida que la parte superior de la
cámara de secado comprende una pared giratoriamente simétrica con
relación a un eje vertical, y que el medio 25 para introducir la
corriente de gas con partículas arrastradas se dirija para inyectar
dicha corriente dentro de la cámara en una dirección esencialmente
tangencial a dicha pared. Dicha dirección puede ser horizontal o
inclinada hacia arriba o hacia abajo.
Tal realización permite la introducción de la
corriente de gas a partir de la unidad 23 de tratamiento posterior
de tal manera que un mínimo de mezclado tiene lugar con los gases
por lo general más calientes en la cámara de secado antes de que los
gases sean retirados a través de los filtros. Se evita de este modo
una disminución substancial de la temperatura de los gases de
secado en las porciones centrales de la cámara de secado.
La introducción tangencial también permite una
distribución más uniforme del aire introducido con las partículas
arrastradas sobre la superficie total del
\hbox{filtro.}
Para evitar la abrasión de los filtros, es
posible adicionalmente insertar una placa de protección que protege
las superficies del filtro contra la incidencia directa de las
partículas arrastradas introducidas por la corriente de gas (esta
característica no se muestra en el dibujo).
La fig. 4 muestra una realización en la cual el
dispositivo atomizador y los cilindros 19 del filtro vertical que
coaxialmente circundan dicho dispositivo están desplazado con
relación al eje vertical imaginario del giro de la pared simétrica
de la parte 10 de la cámara superior, y el medio 25 para introducir
la corriente de gas con partículas arrastradas desemboca en un
lugar y en una dirección para inyectar dicha corriente de gas hacia
una zona en la que la distancia es máxima entre dicha pared y los
cilindros del filtro.
Incluso en una realización adicional la forma de
la parte superior de la cámara de secado es tal que una sección
horizontal de la misma forma un polígono, según se muestra en la
fig. 5, cuyas esquinas 26 están más distante de los cilindros 19 del
filtro de lo que se encuentran las porciones restantes de la
sección. En esta realización el medio 25 para introducir la
corriente de gas con partículas arrastradas desemboca cerca de
dichas esquinas 26. Esta realización asegura una introducción
uniforme del gas cargado de partículas distante del filtro para
obtener la alteración mínima de la operación de secado y la
economía y mínimo daño del filtro.
Las figuras 6 y 7 ilustran otras modificaciones
del diseño de la cámara de secado para obtener un aumento de la
distancia a partir del medio 25 de introducción de gas y los
filtros. La parte superior de la cámara de secado tiene una forma
frustocónica de inclinación hacia abajo o hacia arriba mientras que
los cilindros del filtro son verticales, y el medio 25 para
introducir la corriente de gas con partículas arrastradas desemboca
cerca de una ubicación en la que la distancia es máxima entre la
pared de la parte superior de la cámara de secado y los cilindros
del filtro.
En unas realizaciones preferidas de la invención,
el medio 25 para introducir la corriente de gas con partículas
arrastradas dentro de la cámara de secado es una hendidura.
En unas realizaciones de la cámara de secado en
las que el filtro comprende cilindros verticales como los
representados en las figuras 2 a 7 la hendidura o hendiduras que
forman el medio 25 es preferiblemente vertical, y la distancia a
partir de la hendidura al cilindro de filtro más cercano no es
menor que el ancho de la hendidura.
Se debería observar que aunque todas las figuras
muestran un filtro que consiste en diversos cilindros verticales
está dentro del alcance de la invención utilizar cualquier
estructura de filtro, por ejemplo según se describe en el documento
WO 97/14288 previamente citado.
Las diversas realizaciones representadas en los
dibujos se deberían sólo considerar como ejemplos no limitativos de
diseños adecuados para realizar la presente invención. Para la
persona experta en la técnica es obvio que son posibles diversas
modificaciones dentro del alcance de la invención.
Claims (19)
1. Procedimiento para secado por atomización de
un líquido para producir un producto aglomerado atomizando el
líquido dentro de una cámara de secado para formar gotitas,
introduciendo una primera corriente de gas de secado hacia abajo
dentro de la porción superior de dicha cámara para secar
parcialmente las gotitas, introduciendo una segunda corriente de
gas fluidizante y de secado hacia arriba en la parte del fondo de
la cámara a través de una placa perforada para mantener una capa
fluidizada de partículas sobre dicha placa, retirando una corriente
de gas de secado usado que comprende gas a partir de dicha primera
y dicha segunda corriente de gas a partir de la cámara a través de
los medios de filtro colectores de partículas, reteniendo de ese
modo las partículas sobre la superficie de dichos medios de filtro,
liberando dichas partículas retenidas a partir de los medios de
filtro, para permitir que entren en contacto otras partículas en la
cámara para aglomeración y transferencia dentro de la capa
fluidizada, recuperando las partículas a partir de dicha capa
fluidizada y por un medio de tubería externo que transfiere éstas a
una unidad de tratamiento posterior separada, externa y sometiendo
dichas partículas a al menos un tratamiento posterior seleccionado
de entre secado posterior, refrigeración, clasificación incluyendo
retirada de polvo, aglomeración, revestimiento y separación,
implicando el contacto con el gas en dicha unidad, y retirando una
corriente de gas cargada de polvo a partir de dicha unidad a través
del segundo medio de tubería externo, caracterizado porque
dicha corriente de gas cargada de polvo es guiada a través de dicho
segundo medio de tubería externo dentro de la cámara de secado, con
lo cual el gas en esta corriente pasa a través del filtro colector
de partículas dentro de la cámara antes de salir de la cámara junto
con dicho gas de secado usado.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el líquido que se está atomizando
contiene un sólido dispersado o de otro modo disuelto.
3. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque se inyecta un sólido en partículas
dentro de la cámara para aglomeración promocionando el contacto con
las gotitas de líquido atomizadas o partículas húmedas formadas por
el secado parcial de las mismas, y porque los sólidos contenidos en
el líquido muestran propiedades adhesivas cuando se secan y/o el
líquido comprende un disolvente que provoca la adhesividad de uno o
más componentes del sólido en partículas.
4. Instalación para realizar el procedimiento
según la reivindicación 1, 2 ó 3, que está provista de una cámara
(9) de secado, un dispositivo (12) de atomización en dicha cámara
conectado a una fuente de líquido que va a ser secada por
atomización, un dispensador (15) de gas de secado en la parte
superior de la cámara, una placa (16) perforada en la parte de
fondo de dicha cámara, una cámara de sobrepresión (17) por debajo de
dicha placa para proporcionar un flujo hacia arriba de gas de
secado y fluidizado a través de las perforaciones en dicha placa,
suficiente para mantener una capa de partículas fluidizadas sobre
dicha placa, un filtro (19) colector de partículas dentro de dicha
cámara, un medio (20) para retirar una corriente de gas a partir de
dicha cámara a través de dicho filtro, un medio (22) de salida para
recuperar partículas a partir de una capa (21) fluidizada que existe
sobre dicha placa durante la operación de la instalación, y,
conectado a dicho medio de salida un primer medio de tubería
externo que conduce las partículas recuperadas a al menos una unidad
(23) de tratamiento posterior separada, externa seleccionada de
entre un secador posterior, un refrigerador, un clasificador, un
dispositivo de aglomeración, un equipo para aplicar revestimiento y
un separador, cuya unidad durante la operación de la misma emite
una corriente de gas que arrastra pequeñas partículas,
caracterizada porque presenta un segundo medio (24) de
tubería externa y un medio (25) de introducción para introducir
dicha corriente de gas con partículas finas arrastradas emitidas a
partir de la unidad (23) dentro de dicha cámara (9) de secado en
una ubicación aguas arriba de dicho filtro (19).
5. Instalación según la reivindicación 4,
caracterizada porque presenta un medio (13a) para inyectar
un sólido en partículas dentro de la cámara de secado contigua al
dispositivo (12) atomizador.
6. Instalación según la reivindicación 4 ó 5,
caracterizada porque dicha al menos una unidad (23) separada
externa es un aparato de lecho fluidizado para secado y/o
refrigeración de las partículas proporcionadas a través de dicho
primer medio (22) de tubería externa.
7. Instalación según cualquiera de las
reivindicaciones 4, 5 y 6, caracterizada porque dicho filtro
(19) está ubicado en una parte superior de la cámara (9).
8. Instalación según la reivindicación 7,
caracterizada porque la cámara (9) presenta una parte
inferior (11) que tiene una zona de sección transversal horizontal
que disminuye hacia abajo, cuya porción del fondo aloja la placa
(16) perforada y la capa (21) fluidizada, estando el filtro (19)
localizado por encima de la pared inclinada de dicha parte
inferior.
9. Instalación según cualquiera de las
reivindicaciones 7 y 8, caracterizada porque el segundo
medio (24) de tubería externo que conecta dicha unidad (23) y la
cámara (9) de secado desemboca en una parte superior de la última a
nivel con dicho filtro (19).
10. Instalación según la reivindicación 9,
caracterizada porque el filtro (19) comprende al menos un
elemento esencialmente vertical del cual al menos una porción está
entre el atomizador (12) y la ubicación en la parte (10) superior de
la cámara para desembocar dicho medio (25) de introducción y el
segundo medio de tubería.
11. Instalación según cualquiera de las
reivindicaciones 4 a 10, caracterizada porque el filtro (19)
comprende una diversidad de cilindros verticales que circundan el
dispositivo (12) atomizador, el segundo medio (24) de tubería y el
medio (25) de introducción para introducir la corriente de gas con
partículas finas arrastradas que desembocan al menos en una
ubicación fuera de la circundada por los cilindros.
12. Instalación según la reivindicación 11,
caracterizada porque la distancia desde la ubicación para
desembocar el medio (25) de introducción al más cercano de dichos
cilindros no es menor que 1,5 veces el diámetro de dicho
cilindro.
13. Instalación según cualquiera de las
reivindicaciones 7 a 12, caracterizada porque dicha parte
superior (10) de la cámara de secado comprende una pared
giratoriamente simétrica con relación a un eje vertical, y el medio
(25) para introducir la corriente de gas con partículas arrastradas
se dirige para inyectar dicha corriente dentro de la cámara en una
dirección tangencial a la pared.
14. Instalación según cualquiera de las
reivindicaciones 4 a 13, caracterizada porque tiene al menos
una placa de protección, que protege el filtro contra la incidencia
directa de las partículas arrastradas introducidas por la corriente
de gas a partir del segundo medio (24) de tubería externo a través
del medio (25).
15. Instalación según la reivindicación 13,
caracterizada porque el dispositivo (12) atomizador y los
cilindros (19) de filtro vertical que circundan coaxialmente dicho
dispositivo están desplazados con relación a un eje vertical
imaginario de la pared giratoriamente simétrica de la parte (10) de
cámara superior, desembocando el medio (25) para introducir la
corriente de gas con partículas arrastradas en un lugar y en una
dirección para inyectar el gas hacia una zona en la que es máxima
la distancia entre dicha pared y los cilindros de filtro.
16. Instalación según la reivindicación 13,
caracterizada porque la parte superior de la cámara de
secado presenta una forma frustocónica que disminuye hacia abajo o
hacia arriba mientras que los cilindros (19) de filtro son
verticales y el medio (25) para introducir la corriente de gas con
partículas arrastradas desemboca cerca de una ubicación en la que
la distancia es máxima entre dicha pared de la parte superior de la
cámara y los cilindros de filtro.
17. Instalación según la reivindicación 11 ó 12,
caracterizada porque la forma de la parte superior de la
cámara de secado es tal que una sección horizontal de la misma
forma un polígono, cuyas esquinas (26) están más distantes de los
cilindros (19) de filtro que la porción restante de la sección,
desembocando el medio (25) para introducir la corriente de gas con
partículas arrastradas cerca de dichas esquinas (26).
18. Instalación según cualquiera de las
reivindicaciones 14 a 17, caracterizada porque el medio (25)
para introducir la corriente de gas con partículas finas
arrastradas a partir del segundo medio (24) de tubería dentro de la
cámara de secado es una hendidura.
19. Instalación según la reivindicación 18, en la
que el filtro comprende cilindros verticales, caracterizada
porque dicha hendidura es vertical y la distancia de la misma
respecto al cilindro de filtro más cercano no es menor que el ancho
de la hendidura.
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