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 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 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 .