Digestores Batch y contínuo

DIGESTORES
BATCH
Y CONTINUO
Digestor:
Definición
 Cilindro cónico o recipiente con tapa,
que funciona en forma presurizada con
una solución de hidróxido de sodio
NaOH- y sulfuro de sodio -Na2S. y
vapor, que sirve para realizar cocción o
desintegración de la astillas. Con una
sustancia denominada Licor Blanco, a
alta temperatura y presión.
Digestor batch

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
Esta formado por:
Cilindro cónico
Formado en acero al carbono y revestido de acero inoxidable
Tapa vertedero de astilla
Distribuidor de licor
Inyección de vapor
Tamiz o harnero de rotación del licor
Intercambiador de calor
Válvulas de alivio
Bombas
Válvula de soplado
Etapas del proceso
 Llegada de los tronco a la planta
 Descortezado
 Astillado y seleccionado y lavado de astilla
 Llenado de digestor
 Inyección del vapor
 Inyección de licor blanco
 Funcionamiento del digestor
 Extracción de lignina
 Blanqueo lavado y seleccionado
 Pasta a proceso
Preparación del licor blanco
 El azufre se almacena en un recipiente que esta
compuesto por serpentines de vapor en el fondo de este
con una temperatura de 100 a 120°C donde es
derretido, luego se bombea cayendo en forma de
abanico a través de una boquilla a un quemador luego
es fundido a 1000°C. Produciéndose un cambio de
estado trasformándose en gas, este es retirado por un
extractor y es enviado al estanque de enfriamiento,
donde el gas se eleva . Llegando a las moldura donde
se le aplica agua con soda a través de una ducha, esto
se convierte en acido de PH. 4.0, luego se bombea al
estanque almacenamiento, para posteriormente ser
enviado al digestor como licor blanco.
Funcionamiento
Se inicia el proceso con el llenado de astillas al
digestor en un 85 y 90%, luego se impregna la
astilla con licor blanco y vapor aumentando la
temperatura en forma progresiva de 150 a
180°C y una presión de 7 a 8 kg/cm2. Tiempo
de cocción entre 1:30 a 1:45 hrs.Donde el licor
se esta rotando a un intercambiador de calor
para mantener la temperatura. Tiempo
necesario para disolver la lignina y liberar las
fibras de la celulosa, Cumplido este tiempo, se
procede a vaciar el digestor.
Descarga de digestor
 Para realizar la descarga del digestor se
debe abrir la válvula de alivio para bajar
la presión a 5 kg/cm2. Luego se
procede abrir la válvula de soplado para
su descarga al estanque, después se
comienza el llenado para cumplir otro
ciclo.
Lavado de la pulpa
 La pasta en el estanque de soplado se
inicia la descarga para ser lavada,
clasificada y filtrada, a través de
harneros y espesador dándole una
consistencia de 3.0 a 4.0% para ser
entregada al estanque de
almacenamiento y posteriormente a
maquinas papeleras u otro proceso.
digestor continuo funciona
con los siguiente elemento

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

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
Tornillo de Alimentación de Astillas
Tolva de Astillas
Dosificador de Astillas
Alimentador de Baja Presión
Alimentador de Alta Presión
Estanque Nivel
Tope Torre
Rastrillo Fondo Torre
Tope Digestor
Cañería central
Intercambiadores de Calor
Harneros del Digestor
Zona de Cocción en contra corriente
Rastrillo Fondo Digestor
Harnero de Licor Presurizado
Economizador de vapor
Rehervidor
Harnero de fondo
Funcionamiento
 El proceso de cocción consiste en liberar las fibras de celulosa
contenidas en las astillas, mediante la dilución de la lignina que
las mantiene unidas, transformando la astilla en pulpa cruda El
digestor como equipo está comprendido de separador de tope,
cuerpo y fondo, siendo la más relevante de todas ellas el
cuerpo donde se produce la cocción mediante la aplicación de
licor blanco, licor negro débil y temperatura en un tiempo de
residencia dado por la razón entre volumen y la producción.
Existen dos zonas de cocción definidas como cocción downflow superior e inferior, distinguiendo su separación la
extracción media. En la cocción se dan las condiciones
térmicas para llevar a cabo las reacciones químicas entre el
licor blanco y la lignina permitiendo la liberación de las fibras
una vez que se ha disuelto la lignina. El proceso de cocción es
down flow, que significa: Cocción con bajo contenido de sólidos
en forma descendente. Esto consiste en efectuar una reacción
química en un medio de bajo contenido de sólidos disueltos.
Para lograr esto, se establecen los siguientes pasos:
Extracción de sólidos disueltos concentrados desde etapa
anterior, reemplazo del volumen extraído con similar volumen
de mezcla de licor negro débil y blanco, aplicación de calor
indirecto para lograr las condiciones térmicas necesarias para
la reacción.
 Las astillas procedentes de la pila de acopio son conducidas
hacia la tolva de astillas, donde son impregnadas con vapor
de agua para eliminar su contenido de aire. Para asegurar
una mayor uniformidad de la cocción en el digestor, las
astillas pasan por un tanque a alta presión donde son preimpregnadas con licor blanco. Esta mezcla finalmente entra
por la parte superior del digestor continuo. En el digestor las
astillas son literalmente cocidas con una sustancia
denominada Licor Blanco, a alta temperatura y presión. El
Licor Blanco es una solución acuosa compuesta por sulfuro
de sodio (Na2S) e hidróxido de sodio (NaOH). Su función es
romper las uniones de lignina y liberar las fibras de celulosa.
Físicamente, el digestor continuo es un gran estanque
cilíndrico de varias secciones, con una red de tuberías a
través de las cuales se le adicionan o extraen los líquidos de
cocción. Tiene un eje vertical para revolver la mezcla y una
tubería para drenar la celulosa. El rango de temperatura de
cocción varía entre 130º C y 170° C, siendo más alta en la
parte superior del digestor (etapa inicial
 En la medida que las astillas avanzan hacia abajo en el
digestor, se van transformando en pasta de celulosa. Esto
explica porqué el proceso de cocción opera en forma
continua. Al final de la cocción, además de la pasta de
celulosa, se genera un residuo denominado Licor Negro,
que está compuesto por el Licor Blanco mezclado con la
lignina y otras sustancias de la madera. Este Licor Negro es
recuperado para ser procesado en otro sector de la Planta
de Celulosa denominado Sistema de Recuperación de
Productos Químicos y Energía. Este importante proceso
permite la recuperación de productos químicos valiosos. En
la práctica, sólo un porcentaje muy minoritario de los
residuos sólidos del digestor debe ser enterrado en los
vertederos (áreas de disposición controlada). Al llegar a la
parte inferior del digestor, la pasta de celulosa es sometida
a un lavado a altas temperaturas, donde flujos de agua a
contracorriente le van eliminando el Licor Negro. Luego, la
pasta pasa por un estanque de soplado, cuya función es
reducir bruscamente la presión, con el objeto de liberar las
fibras que aún permanecen compactas. El proceso de
soplado se realiza a menores temperaturas; para ello se
inyecta agua fría a la pasta, con el fin de bajar su
temperatura al rango 75-80° C.
 La pasta de celulosa que sale del digestor es
lavada y clasificada a través de varios filtros. Los
nudos de la madera y otros chips que no pasan
por los filtros son enviados de vuelta al digestor.
La pasta filtrada y lavada por segunda vez
constituye lo que se denomina celulosa cruda o
celulosa sin blanquear, líquida. Esta pasta de
celulosa tiene aún un contenido importante de
lignina, que le da una tonalidad color café, similar
al color natural de la madera. Es importante
señalar que como alternativa al digestor continuo,
el proceso recién descrito también puede
realizarse en digestores batch.
Sistemas de Recuperación de
Productos Químicos
 Este importante proceso permite la recuperación de
productos químicos valiosos, evitando que sean emitidos
al ambiente y que sea necesario reponerlos para
sostener la producción. Al licor negro proveniente del
digestor, se le extrae el agua mediante evaporadores de
múltiples efectos. Además, se retiran de la mezcla
algunos componentes sulfurados denominados TRS.
También se extrae el "tall oil" y la trementina, los cuales
después son condensados, tratados y recuperados para
su comercialización posterior o para otros usos en la
misma planta. Una vez que ha sido concentrado y
depurado, el licor negro entra a la caldera recuperadora
con una consistencia entre un 65 y 75%, donde se
quema la parte orgánica (lignina y otros compuestos de
la madera) liberando su energía en el proceso de
combustión, produciendo así el vapor usado tanto para la
generación de energía eléctrica como para su uso en
diferentes procesos dentro de la planta.
 La parte inorgánica y las sales minerales (cenizas),
se recuperan después del proceso de combustión.
Los principales compuestos químicos de las
cenizas son el sulfuro de sodio (Na2S) y el
carbonato de sodio (Na2 CO3). Estas cenizas son
disueltas en agua y se forma el denominado licor
verde. Este licor es sometido así al proceso de
caustificación, el cual en esencia, consiste en
adicionarle cal viva (CaO) y por medio de varias
reacciones químicas, se producen dos compuestos
químicos: licor blanco que es almacenado en
estanques para ser reutilizado en la cocción y cal
apagada o caliza (Ca CO3) en forma de lodos, a los
cuales se les extrae la humedad y son quemados
en hornos especiales para producir la cal viva
requerida en el proceso de caustificación.
Tornillo Alimentador de
Astillas
 Este es un tornillo, que en el extremo
superior de caída tiene 150 cm. sin
helicoidal quedando sólo el eje. lo cual
produce el sello a los vapores existentes
en la tolva, no permitiendo que los
mismos lleguen hasta la correa. Este
tornillo posee un sensor de velocidad
cero, para detener la correa en caso de
fallas
Tornillo Alimentador de
Astillas
Tolva de Astillas
 El diseño de la tolva asegura un movimiento
uniforme de las astillas, a través de toda su
sección transversal sin el uso de ninguna parte
móvil o estructura interna. La zona de descarga
consiste en cuatro secciones consecutivas de
convergencia, está diseñada para reducir la
fuerza de compresión y el movimiento desigual.
Además la tolva posee un anillo por el cual se
alimenta el vapor o vaho para la vaporización
de las astillas.
Tolva de Astillas
Dosificador de Astillas
 El dosificador de astillas, posee un rotor con
bolsillos que en cada rotación alimenta 0.490
M3 .
 Su accionamiento es por un motorreductor con
variador. En sus laterales posee un sistema de
limpieza de vapor con baja presión, tiene un
vidrio visor para acompañar el escurrimiento de
las astillas. Además posee una placa de
desgaste que determina también el llenado de
los bolsillos.
Dosificador de Astillas
Alimentador de Baja Presión
 Este equipo es accionado con un moto reductor
de velocidad variable, el cual entrega un
volumen de 490 litros por revolución, girando
dentro de una carcaza, con la cual produce el
sello para evitar que se escape la presión del
sistema. Los bolsillos del rotor se
despresurizan antes de recibir nuevamente las
astillas. Este equipo posee un sistema de
regulación del rotor con la carcaza para lo cual
tiene una regla en el eje y un volante con una
traba para hacer la regulación.
Alimentador de Baja Presión
Chute de astillas
 El Chute de astillas es un estanque
presurizado vertical, equipado con
conductos para la entrada de vahos y
evacuación de gases. Cuenta con un
sensor de nivel, válvulas de seguridad y
disco de ruptura por alta presión. La
presión del chute es de 1 a 1.2 bar y es
mantenida con vapor recuperado
Chute de astillas
Alimentador de Alta Presión
 Este equipo posee un sistema de regulación
entre el rotor y la carcaza el que se realiza con
el volante . La regulación se debe realizar
siempre con el equipo en funcionamiento y
semanalmente su ajuste se realiza en 0.5
mm. Esta regulación del rotor es muy
importante, porque ella permite el sello entre el
sistema de alta y baja presión.
Este equipo tiene accionamiento por motor
hidráulico, y además posee una alimentación
de licor de alta presión en ambos extremos
para limpieza y sello del rotor.
Alimentador de Alta Presión
Estanque Nivel
 Este estanque ya ha sido eliminado en
los proyectos más recientes. Su forma
es cónica, montado sobre una estructura
metálica. Su presión de trabajo es de
1.2 bar.
Estanque Nivel
Torre de Impregnación
 Función:
Impregnar con álcali las astillas.
 Descripción:
Las astillas y el licor provenientes de la
alimentación, ingresan por el tope de la
torre para iniciar el proceso de
impregnación, terminando en la salida
de la torre con una temperatura 12º
mayor que la entrada.
Torre de Impregnación
Tope Torre
 El separador de la torre es un tornillo
sinfín que gira dentro de un harnero
cilíndrico, y su rotación es fija. Su
accionamiento es con un motor
acoplado a un reductor. Este posee un
sistema de lubricación forzada. La
separación entre el rotor y el harnero es
de aproximadamente 5mm, y la duración
de este conjunto es de
aproximadamente 5 años
Tope Torre
Tope Digestor
 El separador de tope del digestor es un
tornillo sinfín que gira dentro de un
harnero cilíndrico, y su rotación es
fija. Su accionamiento es por un moto
reductor. La separación entre el rotor y
el harnero es de 5mm, y la duración de
este conjunto es de 5 años
Tope Digestor
 .
Cañería central
 Consta de un tubo colgado o soportado
desde la zona superior del digestor, la
cual está compuesta de dos cañerías,
una dentro de la otra, direccionando el
flujo en forma separada. Una de ellas
expulsa el licor en la altura de los
harneros de cocción y la otra a la zona
de los harneros del fondo del digestor.
Cañería central
Intercambiadores de Calor
 En el proceso de cocción tenemos cuatro
intercambiadores de calor para elevar la
temperatura del licor. Este intercambio de calor
se realiza con vapor de media presión. Los
intercambiadores pueden tener uno o varios
pasos. Esto significa las veces que el licor
circula dentro del intercambiador por los
tubos. La capacidad de los intercambiadores
depende del área de contacto determinada por
los tubos. Normalmente el fluido más sucio se
hace circular por los tubos.
Intercambiadores de Calor
Harneros del Digestor
 Existen cuatro zonas de harneros en el
digestor con distintas características
dependiendo de la zona en el proceso.
Estos harneros están construidos por
planchas ranuradas de acero
inoxidable. En la parte inferior de cada
uno de estos anillos existe una cámara
recolectora del licor que se extrae por
las ranuras, dependiendo de cómo lo
requiere el proceso.
Harneros del Digestor
Rastrillo de Fondo del
Digestor
 Este equipo es accionado por un
motorreductor con variador
 El rastrillo en la parte interior del digestor
posee un cono que ayuda a la
distribución de la carga en el rastrillo y
sus alabes. Los brazos del rastrillo
transportan el material al centro del
digestor.
Rastrillo de Fondo del Digestor
Harnero de Licor
Presurizado
 Estos filtros se diferencian de los rotativos
especialmente por el tipo de harneros o mallas
como también en su forma física y la limpieza
en el área de operación. Estos filtros están
constituidos por un rotor que gira al interior de
un harnero. El rotor posee un sistema de
limpieza del harnero que consiste en medias
esferas distribuidas en el rotor. El harnero a su
vez tiene perforaciones del tipo ranuras.
Harnero de Licor Presurizado
Economizador de vapor
 Su función es calentar el licor negro
diluido (licor negro + licor blanco) que
ingresa al digestor, utilizando el calor del
licor negro extraído de los harneros del
digestor. Es un intercambiador de tubos
y carcasa, donde por el lado de los
tubos circula el licor negro extraído del
digestor y por el lado de los tubos el licor
negro débil.
Economizador de vapor
Rehervidor
 Su función es almacenar y evaporar
condensado proveniente de la planta de
blanqueo. El Rehervidor es un intercambiador
de tubo carcasa de dos pasadas. La carcasa
tiene mayores dimensiones que una común, ya
que es un estanque de evaporación. Por el lado
de los tubos circula el licor negro débil
proveniente del economizador de vapor del
digestor y por la carcasa del condensado.
Rehervidor
Harnero de fondo
 En esta zona existe una sola corrida de
harneros (harnero de fondo) donde se
realiza una extracción y circulación de
licor. La extracción de licor es enviada
hacia el rehervidor y la circulación es
enviada hacia el tope del digestor y un
volumen hacia el tope del impregnador.
Harnero de fondo
Ventajas Digestores
Discontinuos o Batch
 1- Confiabilidad producción
 2- Flexibilidad de operación (capacidad de




cambiar calidad y digerir maderas coniferas y
latifoliadas)
3- Facilidad de puesta en marcha y detención
4- Recuperación más eficiente de trementina
5- Menores requerimientos de mantención
6- Costo de capital (más personal en la
operación)
Ventajas Digestores Continuos
 1- Requerimientos menores de vapor (menos





energía)
2- Demanda de vapor más constante
3- Más compactos, requerimientos de espacios
menores
4- Tratamimiento más fácil de sustancias no
condensables gracias al flujo uniforme
5- Se puede adaptar para la cocción de todas
las subdivisiones de la madera
6- Costo de capital (menos personal en la
operación)
Recomendaciones de
seguridad





Todo el personal que participa en la operación,
inspección y mantención deben usar el equipo de
protección personal adecuado para enfrentar los
riesgos que existen al manejar los materiales del área
Usar botas de goma, pantalones, guantes, máscaras,
lentes de seguridad, linternas, etc., y conocer la forma
de usarlos.
Los equipos deberán estar siempre en buenas
condiciones y ser, revisados constantemente
Todo el personal deberá ser capacitado al uso
adecuado de las sustancias químicas utilizadas en el
proceso en cazo de riesgo, para evitar accidentes
graves o muertes
No proceder a menos de haber comprendido .