CONDENSADOS Y MÉTODO DE ENSAMBLAJE DEL SISTEMA”

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un sistema de recuperación de condensados con alto contenido de aceite de palma y un método de recuperación de dichos condensados que se ubica en el área de la ingeniería mecánica y química.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La producción de aceite de palma crudo (APC) se obtiene industrialmente a partir de los racimos de fruta fresca (RFF) mediante una técnica de procesamiento utilizada desde hace aproximadamente 60 años (Ariffin, 2010). Para iniciar, los racimos de palma deben ser cocidos al vapor para separar los frutos, en un proceso denominado esterilización y posteriormente, los frutos se separan del racimo y el aceite es extraído a presión. El procesamiento se divide básicamente en tres grandes etapas: (1 ) preparación para separación de los frutos; (2) extracción para recuperar el aceite de los frutos y (3) purificación para eliminar las impurezas del aceite de palma. La tasa nacional promedio de extracción de aceite en Malasia es del 20%; en Indonesia 22%; en Tailandia escasamente llega al 18% y en los demás países oscila entre el 25 y 30%; es decir, la proporción aceite/racimo fluctúa entre 18 y 22%. De acuerdo con el autor Ariffin (2010) el porcentaje de pérdida que se atribuye a la tecnología utilizada actualmente en las plantas de beneficio es bastante significativo y las plantas de beneficio en todos los países tienen un diseño similar; con capacidad de procesamiento entre 10 y 90 toneladas/hora; lo cual tiende a replicar las causas de las pérdidas.

La mayor parte de las etapas del proceso de extracción son procesos físicos: desfrutamiento de RFF esterilizados, transporte al digestor, prensado de frutos para extracción, filtración y centrifugación para la recuperación del aceite. Para la esterilización, las vagonetas se llenan de racimos de fruta fresca, se colocan en el esterilizador, se cierran las puertas y se inyecta vapor (El esterilizador es un contenedor de cierre hermético que permite la retención de vapor saturado). Con este proceso se busca reunir la cantidad óptima de frutos sueltos para que maximicen la liberación de aceite del mesocarpio (Ariffin, 2010). La importancia del proceso de esterilización radica en la separación de los frutos del racimo; la desactivación de la lipasa responsable de la acumulación de ácidos grasos libres y la expansión de la cáscara o contracción de la almendra para su separación (Ariffin, 2010). Sin embargo, en los racimos cocidos que resultan de las prácticas de esterilización se observan algunas de las siguientes falencias: 1. Incidencia variable de frutos no desprendidos. 2. Pérdida excesiva de agua del racimo. 3. Generación de condensados con aceite en el esterilizador, es decir, pérdida de aceite (Ariffin, 2010). De acuerdo con los análisis realizado, la pérdida de aceite en el proceso de esterilización es uno de los problemas a resolver dentro del proceso de extracción con el fin de asegurarle a estos sistemas productivos mayor eficiencia y rentabilidad.

De los análisis realizados se ha concluido que en la esterilización el fruto se cocina con vapor de agua, el cual, al estrellarse con el fruto le transfiere energía y alcanza a deteriorarlo, arrastrando aceite en el agua condensada. El condensado resultante tiene 2 fases, compuestas básicamente de aceite y agua; donde las concentraciones varían de acuerdo al momento del ciclo de esterilización, variaciones relacionadas con el nivel de presión. El caudal del condensado representa el 25% de cada tonelada de fruto procesado, es decir, se generan 250 litros de efluente por cada tonelada de fruto procesado. El aceite que queda en el condensado es alrededor de 0.2% por tonelada de fruto, es decir, 2 kilos de aceite rojo por Tonelada de fruto. Si la capacidad promedio de producción de una planta en Colombia es de 30 Toneladas de aceite por hora y en un mes se procesa en promedio 12.000 toneladas (mínimo 8 000T/mes - Máximo 15.000T/mes), las pérdidas de aceite en la esterilización pueden llegar a ser de 24 toneladas de aceite. Con la tecnología propuesta en la presente solicitud se puede recuperar más del 50 % del aceite, en un tiempo oportuno, manteniendo la calidad del aceite y con consumos de recursos que hacen viable la recuperación. Actualmente, para la recuperación del aceite contenido en los condensados las plantas extractaras utilizan métodos como: gravedad, centrifugado y decantadores“decanters” que suelen considerarse ineficientes, no sostenibles y costosos, respectivamente.

En el estado de la técnica se conocen diferentes sistemas para recuperación de condensados, sin embargo, existen necesidades a satisfacer de forma inmediata y son las pérdidas de aceite en la esterilización que como se formuló anteriormente pueden llegar a ser considerables. En este sentido, dentro del estado de la técnica encontramos solicitudes de patente que se relacionan con sistemas y métodos para la extracción de aceite de palma, entre ellas encontramos, la solicitud con numero de referencia MX 2016003688 y titulada“SISTEMA Y PROCEDIMIENTO PARA LA EXTRACCIÓN DE ACEITE DE PALMA MEDIANTE FRACTURADO, DESGRANADO Y ESTERILIZACIÓN DINÁMICA DEL FRUTO FRESCO” que se refiere a un sistema y procedimiento para la extracción del aceite de palma configurados de manera integral para procesar el fruto fresco completo (raquis, espigas, frutos), mediante las etapas de fracturado, desgranado, esterilización dinámica y posterior prensado. El sistema y el procedimiento permiten aumentar el porcentaje de extracción de aceite con un menor número de equipos y una menor área de trabajo, frente a lo requerido por los procesos convencionales ya conocidos, así como haciendo uso de menores cantidades de agua y energía. Adicionalmente, el sistema y procedimiento revelados permiten obtener materiales vegetales esterilizados de baja humedad, que pueden ser empleados como materia orgánica para com postaje o para combustible del propio sistema de extracción. Aunque la mencionada solicitud se refiere a un sistema para obtención de aceite de palma en el mencionado documento no se revela la configuración especial que revelaremos más adelante y que permite la recuperación del aceite en el ciclo de esterilización de presión constante; realizando una separación de dos tipos de condensados (con alto o bajos contenidos de aceite) durante la evacuación del autoclave, para ello, se instala una derivación a la tubería utilizada para la evacuación de condensados, la cual lleva una válvula que se abre en los momentos del ciclo de esterilización donde la presión es constante y los contenidos de aceite en los condensados son más altos.

Adicionalmente, en el estado del arte encontramos la solicitud referenciada como WO2017121422 y titulada “PROCESS FOR MATERIAL AND ENERGY RECOVERY OF LIQUID AND FINELY DIVIDED RESIDUES FROM PALM OIL EXTRACTION” que revela una solución por medio de la cual se recuperan el líquido y los residuos finamente divididos de la extracción de aceite de palma, al tiempo que se evita la contaminación ambiental. Con este fin, se emplean pasos del proceso biotecnológico de modo que el potencial del carbono biogénico presente en los residuos permanece en gran parte desbloqueado energéticamente y los nutrientes vegetales presentes en los residuos permanecen conservados en una forma predominantemente disponible para la planta. Con este fin, las fracciones de grasa y la materia suspendida se eliminan de los residuos líquidos en un primer paso. Mientras que la fase acuosa así obtenida se somete a tratamiento anaeróbico preferiblemente en un fermentador de lecho fijo durante un período de no más de 5 días, el tratamiento anaeróbico del lodo separado de los residuos líquidos se realiza conjuntamente con otros residuos finamente divididos en recipientes comparativamente pequeños en un procedimiento de múltiples etapas.

Igual que el caso anterior, aunque la mencionada solicitud tiene que ver con recuperación de líquidos y residuos en la industria del aceite de palma, este producto también dista mucho del producto que proponemos en la presente solicitud ya que como revelaremos más adelante el sistema aquí descrito no revela separación de dos tipos de condensados que son llevados a un cámara de expansión o ciclón para despresurización, no se envía el vapor a una chimenea de descarga de vapor o no se envía directamente a la atmosfera desde la cámara de expansión, no se transportan los condensados ricos en aceite a un tanque pulmón para posteriormente ser bombeado a un tamiz vibratorio.

De acuerdo a lo anterior, no se conoce una aplicación industrial que involucre un sistema de recuperación de líquidos y residuos en la industria del aceite de palma como el que revelaremos a continuación.

DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA INVENCIÓN

El problema planteado en la presente solicitud, consiste en la necesidad que existe de recuperar el aceite perdido en el momento de menor consumo de vapor de agua durante la esterilización, separando los condensados de acuerdo con su concentración de aceite (condensados con alta concentración de aceita o condensados con baja concentración de aceite). Es decir, es necesario evacuar los condensados con mayor concentración de aceite durante el periodo de sostenimiento de presión que es de 27,5790kPa (aproximadamente 40 Psi), esto es, después de los picos de presión.

El proceso que se plantea en esta solicitud es un proceso que se desarrolla en 4 etapas: separación de los condensados ricos en aceite en los momentos de presión constante o sostenida; despresurización y eliminación de vapor; descarga de los condensados ricos en aceite al tanque pulmón y descarga del vapor por medio del elemento usado en la despresurización o por la chimenea de vapor y bombeo de los condensados ricos en aceite para la clarificación.

El sistema de recuperación de condensados con alto contenido de aceite que se propone consta de: una derivación de la tubería de evacuación de condensado de la autoclave, que desvía los condensados producidos en determinados momentos del ciclo de esterilización y que poseen un elevado contenido de aceite. El control de flujo en el desvío de los condensados se realiza con la apertura y cierre de válvulas que permiten el flujo de líquido con alto contenido de aceite hacia una cámara de expansión o ciclón, dispuesto para la despresurización y separación del vapor que pueda contener; permitiendo la reducción de las pérdidas en la esterilización.

DESCRIPCION DE LAS FIGURAS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un grupo de figuras en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

La figura 1 muestra el ciclo de esterilización típico plantas extracto ras de aceite de palma.

Las figuras 2 revela la configuración del sistema de recuperación de condensados donde se aprecia, entre otros, tuberías y válvulas para separación de los tipos de condensados que son llevados a una cámara de expansión o un ciclón para despresurización, una chimenea de descarga de vapor o descarga directa desde la cámara de expansión, un tanque pulmón, bomba y un tamiz vibratorio.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un sistema de recuperación de condensados con alto contenido de aceite de palma. En el proceso de esterilización se genera una pérdida de aceite durante la cocción de los racimos de fruto fresco (RFF), dicho aceite es evacuado por la autoclave en determinados momentos del ciclo de cocción junto al vapor de agua condensado mediante la apertura de válvulas ubicadas en la tubería de descarga de condensados de la autoclave. Las presiones y tiempos del ciclo de esterilización varían en función de la calidad o termino de maduración de los racimos de fruto fresco RFF, sin embargo, el comportamiento en general se mantiene de acuerdo con lo presentado en la Figura 1. La presión P1 generalmente está en el rango de 0 a 0.055 Pa, las presiones P2 y P3 están en el rango de 0.103 a 0.172 Pa y la presión P4 se maneja en un rango de 0.207-0.31 Pa. El tiempo total del ciclo de esterilización desde el inicio de la esterilización hasta su finalización en t8 está en un rango de 70 a 90 minutos.

La concentración de aceite contenido en los condensados varía de acuerdo al momento del ciclo de esterilización (Figura 1 ), por lo cual se definen dos tipos de condensados: a) unos ricos en aceite generados en el momento denominado sostenimiento, donde la presión es constante, dicho momento tarda entre 30 a 40 minutos y se presenta entre el t6 y t7 y b) los pobres en aceite, generados al inicio del ciclo de esterilización, es decir, cuando se efectúa la fase de calentamiento y se presentan los picos de presión en el t1 (minuto 30 a 40) y el t4 (t1 + 5 a 15 minutos).

En este contexto, la invención que revelaremos consiste en realizar una separación de los dos tipos de condensados durante la evacuación del autoclave o esterilizador durante todo el ciclo de cocción (1 ). Para ello a la tubería de evacuación de condensados (1 1 ) o línea de tubería principal, se le realiza una derivación (17), siendo esta la tubería con condensados ricos en aceite (12) y la otra, la tubería con condensados pobres en aceite (13). La separación de condensados ricos en aceite y pobres en aceite se realiza abriendo y cerrando las válvulas (9) y (10) respectivamente, sólo una de las dos válvulas permanece abierta en los instantes del ciclo de esterilización en que se generan condensados con alto contenido de aceite (t6-t7). Seguido a ello, el vapor y los condensados ricos en aceite son llevados al ciclón o cámara de expansión (2) para realizar una despresurización de los mismos y separar por diferencia de densidades el vapor de agua que posea la mezcla de condensados. Del ciclón o cámara de expansión (2) por la salida superior “overflow” (15) se evacúa el vapor de agua hacia la chimenea (6) de descarga de vapor usada por la autoclave (1 ) para despresurizar los condensados o también se descarga directamente a la atmosfera. La descarga inferior del ciclón o cámara de expansión“underflow” (14) es llevada a un tanque pulmón (3) para que una bomba centrífuga (4) los transporte a una de las siguientes alternativas que facilitan la separación del aceite que contienen: al tamiz vibratorio (5) que recibe el licor de prensa de aceite rojo, a las prensas de aceite rojo para realizar la dilución, a la clarificación, a la separación de grasas de segunda junto al recuperado de tusas y de florentinos o al tanque pulmón de las centrifugas, un decantador“decante o un decantador triple“trícanter” según las disposiciones de la planta extracto ra, donde los condensados finalmente son tratados para la recuperación del aceite contenidos en ellos, ya sea separándolos por gravedad o por centrifugado. Los condensados con bajo contenido de aceite, son conducidos a la chimenea (6), donde son despresurizados, descargando la fase gaseosa a la atmósfera (8) y la fase líquida es evacuada para su posterior disposición (7), dicha disposición será escogida por el personal de la planta dependiendo a las condiciones de proceso. El sistema que proponemos en la presente solicitud es novedoso e inventivo porque en el estado de la técnica no se ha revelado un sistema de recuperación de condensados como el aquí descrito, no existe en la industria de la producción de aceite de palma un sistema de separación de dos tipos de condensados que son llevados a un ciclón o cámara de expansión para despresurización, donde el vapor es enviado a una chimenea de descarga o descargado directamente a la atmosfera, y se transportan los condensados ricos en aceite a un tanque pulmón para posteriormente ser transportados y separar la grasa o aceite que estos contienen.

Teniendo en cuenta todo lo anterior, el sistema de recuperación de condensados está conformado de la siguiente forma:

Una autoclave o esterilizador (1 ). Una tubería de evacuación de condensados (1 1) de la autoclave (1 ) o línea de tubería principal; a la mencionada tubería (1 1 ) se le realiza una derivación de tubería (17) o derivación de tubería principal, de la tubería (17) se desprenden dos ramales de tuberías, una tubería con condensados ricos en aceite (12) y la otra tubería con condensados pobres en aceite (13). Las tuberías (12 y 13) poseen al inicio de su recorrido una válvula de condensados ricos en aceite (9) y una válvula de condensados pobres en aceite (10) respectivamente. La tubería de condensados ricos en aceite (12) esta conecta a un ciclón o cámara de expansión (2) por medio de la entrada superior (16) de dicho ciclón o cámara de expansión (2). El ciclón o cámara de expansión (2) por su salida superior“overflow” (15) está conectado con la chimenea (6) o se deja libre para descargar directamente a la atmosfera y por la descarga inferior“underflow” (14) del ciclón o cámara de expansión (2) se conecta a un tanque pulmón (3) que está conectado por su parte inferior por medio de tubería a la bomba centrífuga (4) y la descarga de esta finaliza en un tamiz vibratorio (5), como opciones al tamiz vibratorio (5) el sistema presenta prensas de aceite rojo para realizar la dilución, a la clarificación, a la separación de grasas de segunda junto al recuperado de tusas y de florentinos o al tanque pulmón de las centrifugas, un decantador“decanter” o decantador triple“trícanter”, según las disposiciones de la planta extractora, donde los condensados finalmente son tratados para la recuperación del aceite contenidos en ellos, ya sea separándolos por gravedad o por centrifugado.

La tubería con condensados pobres en aceite (13) procedente de la tubería de desviación (17) y la válvula de condensados pobres en aceite (10) se conecta a la chimenea (6), que posee una descarga superior (8) para despresurización, y una descarga inferior (7) para fase liquida, fase que es evacuada para su posterior disposición, dicha disposición será escogida por el personal de la planta dependiendo a las condiciones de proceso.

Dentro de la invención presentamos el método de control u obtención de condensados con alto contenido de aceite de palma además y el método de montaje que permite la instalación y puesta a punto del sistema. MÉTODO DE RECUPERACIÓN DE CONDENSADOS CON ALTO CONTENIDO DE ACEITE DE PALMA.

El Método de control del Sistema de recuperación de condensados con alto contenido de aceite de palma que comprende las etapas de:

Etapa a. Separar condensados. Separar los dos tipos de condensados durante la evacuación del autoclave o esterilizador en todo el ciclo de cocción (1 ), la cantidad de condensados generados es de 0.1 a 0.35 m3/ton de RFF con una densidad en condensados entre 900 a 1 100 kg/m3.

Etapa b. Descarga de los condensados pobres en aceite. Descargar los condensados pobres en aceite provenientes de la autoclave (1 ) mediante la apertura de la válvula (10), manteniendo cerrada la válvula (9). La cantidad de condensados pobres en aceite es de 0.08 a 0.28 m3/ton de RFF y la presión esta entre 0.055 a 0.172 Pa, la cual es la presente en los momentos en que se realizan los picos de presión en la esterilización.

Etapa c. Conducir condensados pobres en aceite a la chimenea (6). Los condensados extraídos por la válvula (10) están entre 0.08 a 0.28 m3/ton de RFF y se conducen a la chimenea de despresurización de condensados (6) donde la presión puede estar entre 0 a 0.0345 Pa.

Etapa d. Descargar los condensados ricos en aceite al ciclón o cámara de expansión (2). Descargar los condensados ricos en aceite mediante la apertura de la válvula (9) con caudales de entre 0.02 a 0.07 m 3/ton de RFF en los momentos en que se realiza el sostenimiento de presión en la esterilización con presiones de entre 0.207 a 0.31 Pa, manteniendo cerrada la válvula (10).

Etapa e. Despresurizar los condensados ricos en aceite a presiones de entre 0 a 0.034 Pa en el ciclón o cámara de expansión (2).

Etapa f. Transportar los condensados con alto contenido de aceite de entre 0.02 a 0.07 m 3/ton de RFF al sitio de disposición que se defina, el cual puede ser el tamiz vibratorio de aceite rojo (5), las prensas de aceite rojo para realizar la dilución, la clarificación, la separación de grasas de segunda junto al recuperado de tusas y de florentinos o al tanque pulmón de las centrifugas, un decantador o triple decantador “decanter” o“tricante”.

MÉTODO ENSAMBLAJE DEL SISTEMA DE RECUPERACIÓN DE CONDENSADOS CON ALTO CONTENIDO DE ACEITE DE PALMA

El Método ensamblaje del Sistema de recuperación de condensados con alto contenido de aceite de palma que comprende las etapas de: Etapa a. Instalar la tubería de separación de condensados (12). Instalar la tubería de diámetro entre 0.0508 m a 0.1524m (2 a 6 pulgadas) que deriva de la línea principal (1 1 ) de descarga de condensados. Instalar la derivación (17) antes de la válvula (9) para regular la descarga de los condensados. La válvula (9) puede ser mecánica o automática de acuerdo con los requerimientos del proceso de extracción.

Etapa b. Instalar la válvula (10) de línea principal. Instalar la válvula (10) en la línea principal (1 1 ) después de la derivación (17), es decir, en el tramo de tubería de vapor con condensados pobres en aceite (13). La válvula (10) puede ser mecánica o automática de acuerdo con los requerimientos del proceso de extracción.

Etapa c. Instalar la válvula (9) en la tubería con condensados ricos en aceite (12)

Etapa d. Instalar el ciclón o cámara de expansión (2). Instalar el ciclón o cámara de expansión (2) conectando la entrada (16) de esté a la línea de tubería (12). Conectar la descarga superior (15) por medio de una línea de tubería a la chimenea de despresurización de condensados (6) o se descarga directamente a la atmósfera; por otro lado, conectar la descarga inferior del ciclón o cámara de expansión (14) a un tanque pulmón (3).

Etapa e. Instalar el tanque pulmón (3), un sistema de bombeo (4) y control de nivel en tanque.

Los equipos del Sistema de recuperación de condensados con alto contenido de aceite de palma operan en presiones entre 0 - 0.350 Pa y temperaturas entre 333.15 K a 418.15 k (60 y 145 °C).