ES2241602T3 - Procedimiento para la introduccion de sustancias solidas granuladas en un recipiente a sobrepresion. - Google Patents
Procedimiento para la introduccion de sustancias solidas granuladas en un recipiente a sobrepresion.Info
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Abstract
Procedimiento para la introducción de sustancias sólidas granuladas en un recipiente a presión (30) sometido a una presión mínima de 200 kPa, llegando las sustancias sólidas en primer lugar a un primer recipiente (10) sometido a presión atmosférica y, a continuación, a un segundo recipiente (20) dispuesto debajo con una presión variable, antes de ser introducidas en el recipiente a presión (30), y presentando el primer recipiente (10) y el segundo recipiente (20) respectivamente un canal de salida inferior (11 ó bien 21) y una compuerta móvil (2 ó bien 3) que actúa de forma combinada con el canal de salida (11; 21), caracterizado porque el extremo de salida del canal de salida (11; 21) se encuentra 20 a 400 mm por encima de la compuerta (2 ó bien 3) en la posición de cierre, porque la compuerta (2; 3) en la posición de cierre forma el fondo de una cámara (13) llenada, al menos parcialmente, con sustancias sólidas, porque la cámara (13) está unida de forma estanca a los gases al canal de salida (11 ó bien 21) y no existe ninguna hermeticidad a los gases entre la cámara (13) y la compuerta (2; 3), porque la compuerta (2; 3) en la posición de cierre soporta un lecho de sustancias sólidas y existe una columna vertical de sustancias sólidas de, como mínimo, 1 m de altura en el canal de salida (11; 21) y en el recipiente (10; 20), y porque en la posición de cierre se introduce a presión gas de sellado desde fuera en la cámara (13) y en la columna de sustancias sólidas.
Description
Procedimiento para la introducción de sustancias
sólidas granuladas en un recipiente a sobrepresión.
La invención se refiere a un procedimiento para
la introducción de sustancias sólidas granuladas en un recipiente a
presión sometido a una presión de, como mínimo, 200 kPa, llegando
las sustancias sólidas, en primer lugar, a un primer recipiente
sometido a presión atmosférica y, a continuación, a un segundo
recipiente dispuesto por debajo con una presión variable, antes de
ser introducidas en el recipiente a presión, y presentando el primer
y el segundo recipiente respectivamente un canal de salida inferior
y una compuerta móvil que actúa junto con el canal de salida.
Los dispositivos de esclusa de este tipo que
funcionan con compuertas móviles son conocidos y están previstos,
por ejemplo, en un reactor como se describe en la patente US 5 564
970. Sin embargo, en este caso cantidades reducidas de gas fluyen
siempre desde el recipiente a presión hasta el recipiente sometido a
presión atmosférica y desde allí a la atmósfera, lo que en casos
determinados puede resultar un gran inconveniente. Por esta razón,
la invención se basa en el objetivo de configurar el procedimiento
citado al principio, de modo que se puedan introducir sustancias
sólidas en un recipiente a presión sin un desgaste de material
considerable y sin que lleguen a la atmósfera gases a
contracorriente con respecto a las sustancias sólidas.
El objetivo se cumple, de acuerdo con la
invención, gracias a que el extremo de salida del canal de salida 20
se encuentra a 400 mm por encima de la compuerta en la posición de
cierre, a que la compuerta forma en la posición de cierre el fondo
de una cámara llenada al menos parcialmente con sustancias sólidas,
a que la cámara está unida de forma estanca a los gases al canal de
salida y no existe ninguna hermeticidad a los gases entre la cámara
y la compuerta, a que la compuerta soporta en la posición de cierre
un lecho de sustancias sólidas y existe una columna de sustancias
sólidas vertical de, como mínimo, 1 m de altura en el canal de
salida y en el recipiente, y a que en la posición de cierre se
introduce a presión gas de sellado desde fuera en la cámara y en la
columna de sustancias sólidas. Este procedimiento de esclusa es
apropiado especialmente también para sustancias sólidas calientes
que, por ejemplo, se introducen a temperaturas de entre 300 y 1300ºC
en
\hbox{el primer recipiente.}
Convenientemente, la compuerta y, al menos
parcialmente, también la cámara se encuentra en una carcasa de
compuerta que presenta la entrada de sustancias sólidas para el
recipiente dispuesto debajo.
Normalmente se procura que el lecho de sustancias
sólidas en la cámara en la posición de cierre tenga una altura
mínima de 5 mm, para que la zona entre el borde de cámara y la
compuerta sea altamente estanca a los gases.
La presión en el recipiente a presión es,
preferiblemente, de 300 a 2000 kPa. El gas en el recipiente a
presión puede ser de tipos muy diversos; puede tener, por ejemplo,
un efecto tóxico o se puede componer de al menos un 50% en volumen
de hidrógeno, de manera que sea necesario evitar que coincida con el
oxígeno del aire.
Con la ayuda del dibujo se explican posibilidades
de configuración del procedimiento. Las distintas figuras
muestran:
Fig. 1 el diagrama de circulación de materiales
del procedimiento y
Fig. 2 la obturación entre dos recipientes con
distinta presión.
Según la figura 1, las sustancias sólidas
granuladas sueltas se introducen de forma continua o discontinua
desde arriba a través de la entrada (1) en el primer recipiente
(10), desde donde caen con la compuerta (2) abierta en el segundo
recipiente (20). Cuando su compuerta (3) está abierta, las
sustancias sólidas caen en primer lugar en una tolva de alimentación
(30) que presenta la misma sobrepresión que un reactor siguiente
(40) que sólo está representado parcialmente. La tolva (30) permite
que las sustancias sólidas que llegan desde arriba de forma
discontinua a la tolva (30) puedan ser introducidas de forma
continua en el reactor (40) a través de una rosca transportadora
(31) en virtud de la reserva de sustancias sólidas en la tolva (30).
La presión en la tolva (30) y en el reactor (40) es de, como mínimo,
2 bar y normalmente de 300 a 2000 kPa, aunque también puede ser más
alta.
El segundo recipiente (20) presenta una presión
variable que, según las necesidades, se puede regular a la presión
atmosférica del primer recipiente (10) o a la presión en el
recipiente (30). La obturación necesaria entre dos recipientes con
distinta presión se explica con ayuda de la figura 2. En este caso
actúan de forma combinada una compuerta horizontalmente móvil (2),
el extremo de salida de un canal de salida (11) que forma parte del
recipiente (10), un lecho de sustancias sólidas (14) y un gas de
sellado aportado a través del conducto (12). En la posición de
cierre representada en la figura 2, la compuerta (2) forma el fondo
de la cámara (13) que se encuentra por encima y abierta por debajo.
Entre el borde inferior de la cámara (13) y la compuerta (2) existe
una pequeña distancia normalmente de entre 0,2 y 2 mm, de manera que
la compuerta (2) puede realizar un movimiento de ida y vuelta sin
rozar la cámara (13). El lecho de sustancias sólidas (14) en la
compuerta tiene una altura mínima de 5 mm, de modo que generalmente
cubre la hendidura entre el borde de la cámara y la compuerta (2).
La distancia vertical entre el extremo de salida del canal (11) y la
compuerta (2) en la posición de cierre es, convenientemente, de 20 a
400 mm y preferiblemente de, como mínimo, 40 mm. La zona de tapa
(13a) de la cámara (13) está unida de forma estanca a los gases al
canal de salida (11). En la zona de cubierta desemboca el conducto
(12) para la aportación de gas de sellado, por ejemplo, nitrógeno o
CO_{2} que se introduce a presión desde fuera en la cámara (13)
con ayuda de un compresor (15) (compárese figura 1) a través de la
válvula abierta (12a). Gracias a este gas de sellado, la presión en
la cámara (13) se regula a la presión que reina en el recipiente
dispuesto debajo (20).
Dado que en la zona superior del recipiente (10)
que está llenado parcialmente con sustancias sólidas, reina la
presión atmosférica, el gas de sellado fluye desde el conducto (12)
a través de la cámara (13) y el lecho de sustancias sólidas (14) en
la columna de sustancias sólidas situada en el canal de salida (11)
y desde allí hacia arriba a través de las sustancias sólidas que se
encuentran en el recipiente (10) y sale del recipiente (10) a través
de un conducto de ventilación (16). A fin de estrangular esta
corriente de gas de sellado, es importante que la altura de la
columna de sustancias sólidas en el canal de salida (11) y en el
recipiente (10) sea, como mínimo, de 1 m y normalmente de, como
mínimo, 2 m. La altura necesaria de la columna de sustancias sólidas
se rige por la diferencia de presión entre la cámara (13) y la zona
superior del recipiente (10). Durante el servicio del dispositivo de
esclusas hay que procurar no quedar por debajo de una altura mínima
determinada de la columna de sustancias sólidas. Esta altura mínima
se determina en cada caso concreto mediante una prueba de servicio.
También es recomendable sujetar siempre la columna de sustancias
sólidas hasta la parte que se ensancha del recipiente (10) como está
indicado en la figura 1 a través de la línea punteada (17). Mediante
el ensanchamiento de la sección transversal horizontal en esta zona
se reduce la velocidad del gas de sellado que fluye hacia arriba,
impidiendo así un aflojamiento. Esto mejora el efecto de cierre de
la columna de sustancias sólidas.
Lo explicado sobre la obturación entre el primer
recipiente (10) y el segundo recipiente (20) que se encuentra
debajo, junto con la figura 2, es igualmente válido para la
obturación entre el segundo recipiente (20) y la tolva de reserva
(30) con la compuerta (3) allí dispuesta. Tanto la compuerta (2)
como también la compuerta (3) se encuentran en una carcasa de
compuerta (18), cuya zona de cubierta (18a) está unida de forma
estanca al gas a la cámara (13) y que presenta una entrada de
sustancias sólidas (18b) para el recipiente que se encuentra debajo.
La compuerta respectiva (2) ó (3) se puede desplazar horizontalmente
en un movimiento de vaivén por medio de una varilla (19) que está
guiada de forma estanqueizada por la carcasa (18), como se indica
mediante la flecha doble (22). En relación con la obturación entre
la carcasa (18) y la varilla (19) resulta adecuado, por ejemplo, una
empaquetadora de prensaestopas.
La cámara (13) perteneciente a la compuerta (3)
también presenta un conducto de gas de sellado (12) con el
correspondiente compresor (15a). Entre la tolva (30) y el recipiente
que se encuentra encima (20), existe un conducto de compensación de
presión (24) con válvula (25) y en el conducto (24) está fijado otro
conducto de compensación de presión (26) con válvula (29) que genera
la compensación de presión entre los recipientes (10) y (20). El
segundo recipiente (20) está dotado de un conducto de ventilación
(27) que se puede cerrar.
Las sustancias sólidas granuladas se conducen
como sigue del orificio de entrada (1) a la tolva (30), partiendo de
la base de que la tolva ya contiene una cantidad determinada de
sustancias sólidas, de que la compuerta (3) se encuentra en la
posición de cierre (compárese figura 1), de que el recipiente (20)
contiene en la zona de su canal de salida (21), una columna de
sustancias sólidas de, como mínimo, 1 m de altura, de que gas de
sellado entra en la cámara (13) a través del conducto (12)
procedente del compresor (15a) y fluye hacia arriba a través de la
columna de sustancias sólidas en el canal (1) antes de salir del
recipiente (20) por medio del conducto abierto (27). La presión en
el recipiente (20) en este momento asciende a 100 kPa y es igual a
la presión en el recipiente (10), la compuerta (2) está abierta y
las sustancias sólidas fluyen del primer recipiente (10) al segundo
recipiente (20).
Cuando el llenado de sustancias sólidas en el
recipiente (20) ha alcanzado la altura deseada, la compuerta (2) que
se encuentra encima se cierra y el recipiente (10) se sigue llenando
con sustancias sólidas. Si la columna de sustancias sólidas en el
canal (11) y el recipiente (10) ha alcanzado la altura necesaria, se
introduce a presión gas de sellado desde el compresor (15) a través
del conducto (12) en la cámara (13) y, al mismo tiempo, también en
el recipiente (20) a través del conducto (28) y la válvula abierta
(28a). En este proceso, la válvula (27a) del conducto de ventilación
(27) y también la válvula (29) del conducto de compensación de
presión (26) se cierran. Si la presión en el recipiente (20) ha
alcanzado la presión en la tolva (30), la compuerta (3) se puede
abrir, abriendo al mismo tiempo la válvula (25), a fin de generar
una compensación de presión entre la tolva (30) y el recipiente
(20). Si ha fluido la cantidad deseada de sustancias sólidas en la
tolva (30), la compuerta (3) se cierra de nuevo y la presión en el
recipiente (20) vuelve a descender a la presión atmosférica,
abriéndose la válvula de ventilación (27a). Durante este tiempo se
suministra gas de sellado mediante el compresor (15a) y el conducto
(12) de forma continua a la cámara (13) y a la columna de sustancias
sólidas del canal de salida (21). Ahora, el proceso de esclusa puede
continuar periódicamente.
Ejemplo
Por medio del dispositivo de esclusas según el
dibujo con la descripción correspondiente, 200 t/h de mineral de
hierro caliente con un espectro de grano de entre 0 y 2 mm y una
temperatura de 850ºC, se introducen en un reactor de reducción (40)
en el que reina una presión de 400 kPa. Los recipientes (10) y (20)
tienen respectivamente una capacidad volumétrica de 9 m^{3}, sus
canales de salida (11) y (21) presentan una longitud de 2 m y poseen
un diámetro de 400 mm. En cada canal de salida con el
correspondiente recipiente (10) ó (20) se procura una altura mínima
de la columna de sustancias sólidas de 3 m. La distancia entre la
compuerta (2) y el extremo de salida del canal (11) es de 100 mm, y
la altura mínima del lecho de sustancias sólidas en la compuerta (2)
es de 20 mm; se aplica lo mismo al recipiente (10) con su canal de
salida (21) y la compuerta correspondiente (3). Como gas de sellado
se utiliza nitrógeno que se conduce a la cámara (13) con una presión
de 440 kPa si ésta debe actuar de forma estanca. Los recipientes
(10) y (20) están dotados de indicaciones de estado de llenado en sí
conocidas. En el plazo de 5 minutos, 8 m de mineral de hierro
caliente se esclusan a la tolva (30) a través de los dos recipientes
(10) y (20).
La tolva (30) contiene además de la reserva de
mineral, una mezcla gaseosa caliente compuesta de un 80% en volumen
de hidrógeno, un 12% en volumen de vapor de agua y un 8% en volumen
de nitrógeno que provisionalmente también fluye en el recipiente
(20). Por lo tanto, antes del llenado del recipiente (20), éste se
inertiza mediante lavado con nitrógeno, cerrándose la válvula (27a)
y abriéndose la válvula (29).
Claims (6)
1. Procedimiento para la introducción de
sustancias sólidas granuladas en un recipiente a presión (30)
sometido a una presión mínima de 200 kPa, llegando las sustancias
sólidas en primer lugar a un primer recipiente (10) sometido a
presión atmosférica y, a continuación, a un segundo recipiente (20)
dispuesto debajo con una presión variable, antes de ser introducidas
en el recipiente a presión (30), y presentando el primer recipiente
(10) y el segundo recipiente (20) respectivamente un canal de salida
inferior (11 ó bien 21) y una compuerta móvil (2 ó bien 3) que actúa
de forma combinada con el canal de salida (11; 21),
caracterizado porque el extremo de salida del canal de salida
(11; 21) se encuentra 20 a 400 mm por encima de la compuerta (2 ó
bien 3) en la posición de cierre, porque la compuerta (2; 3) en la
posición de cierre forma el fondo de una cámara (13) llenada, al
menos parcialmente, con sustancias sólidas, porque la cámara (13)
está unida de forma estanca a los gases al canal de salida (11 ó
bien 21) y no existe ninguna hermeticidad a los gases entre la
cámara (13) y la compuerta (2; 3), porque la compuerta (2; 3) en la
posición de cierre soporta un lecho de sustancias sólidas y existe
una columna vertical de sustancias sólidas de, como mínimo, 1 m de
altura en el canal de salida (11; 21) y en el recipiente (10; 20), y
porque en la posición de cierre se introduce a presión gas de
sellado desde fuera en la cámara (13) y en la columna de sustancias
sólidas.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la compuerta (2; 3) y, al menos
parcialmente, también la cámara (13) se encuentran en una carcasa de
compuerta (18) que presenta la entrada de sustancias sólidas para el
recipiente dispuesto debajo (20 ó bien 30).
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque el lecho de sustancias sólidas en la
cámara (13) posee una altura mínima de 5 mm.
4. Procedimiento según la reivindicación 1 ó
cualquiera de las siguientes, caracterizado porque la presión
en el recipiente a presión (30) es de 300 a 2000 kPa.
5. Procedimiento según la reivindicación 1 ó
cualquiera de las siguientes, caracterizado porque el gas en
el recipiente a presión (30) se compone de, como mínimo, un 50% en
volumen de hidrógeno.
6. Procedimiento según la reivindicación 1 ó
cualquiera de las siguientes, caracterizado porque las
sustancias sólidas aportadas al primer recipiente (10) presentan
temperaturas de 300 a 1300ºC.
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