Sistema de Digestores por Desplazamiento, DDS™
Desarrollo del DDS
El sistema de cocción DDS™ de Chemical and Pulping Limited se basa en un sistema anterior de cocción por desplazamiento de Beloit Corporation, comercializado como el sistema de cocción RDH. El personal de CPL (Chemical and Pulping Limited) acumula más de 80 años de experiencia combinada en sistemas de cocción por desplazamiento. Ha aprovechado esa experiencia en diseño de ingeniería, instalación en campo y gestión de proyectos para crear y mejorar continuamente el sistema de cocción DDS™.
El DDS fue comercializado con éxito por CPL en 2003 y suma hasta la fecha 42 proyectos vendidos, con 122 digestores en todo el mundo. El mercado de la pulpa reconoce cada vez más las ventajas del DDS, como lo demuestra el aumento continuo de las ventas de proyectos tanto a clientes nuevos como recurrentes. Las ventas de proyectos por década son: 11 vendidos en la década de 2000 (10,6 dig./año), 16 en la década de 2010 (5,7 dig./año) y, hasta la fecha, 15 en la década de 2020 (13,5 dig./año). El DDS cuenta con cuatro referencias de venta diseñadas para liberar fibra de celulosa alfa (pulpa para disolver) para rayón con solo elegir el programa de software según se necesite. El equipo del DDS tiene amplia experiencia tanto en instalaciones nuevas (45 %) como en reconversiones. Otros tipos de proyecto incluyen ampliaciones del DDS y tres conversiones de sistemas de la competencia. CPL actualiza continuamente el DDS; la oferta más reciente es la séptima generación, DDS™ VII. Consulte la lista de referencias para más detalles sobre el tipo de proyecto, la materia prima, la producción, etc.
Ciclos de cocción discontinua convencional frente al ciclo avanzado DDS
Las principales diferencias entre la cocción discontinua convencional y el sistema DDS son 1) la reutilización de los licores calientes y 2) la descarga sin evaporación súbita de la pulpa del digestor. En cuanto al punto 1), los licores de cocción calientes agotados de una cocción discontinua completada se desplazan del digestor bombeando filtrado frío de lavado al digestor, y los licores de cocción calientes agotados se almacenan en el parque de tanques para reutilizarlas en cocciones posteriores. En cuanto al punto 2), la pulpa se bombea fuera del digestor (en lugar de expulsarla por evaporación súbita, el llamado «soplado en caliente»), porque el digestor está por debajo del punto de ebullición atmosférico una vez desplazados los licores de cocción calientes agotados.
Reutilización del filtrado de lavado
Un sistema de cocción convencional utiliza agua fresca para lavar la pulpa en los equipos de la línea de fibra de pulpa cruda. El agua lava la pulpa y se convierte en licor negro, que se envía a la planta de recuperación para recuperar los productos químicos, etc. El DDS utiliza esta corriente de licor negro de la planta de lavado para desplazar el licor de cocción caliente agotado del digestor. Esto se hace en la última etapa de desplazamiento de licor de la cocción y, si se realiza correctamente, da la misma relación de desplazamiento que un filtro de vacío. Por tanto, el DDS realiza en realidad la función del primer lavador de la planta de lavado de pulpa cruda. Los licores de cocción calientes agotados que fueron desplazados se reutilizan en varias etapas del ciclo de cocción del DDS y, finalmente, el licor de lavado procedente de la planta de lavado sale del sistema DDS con más sólidos que el filtrado de lavado original alimentado al DDS. Este licor se envía entonces a la planta de recuperación. Una forma sencilla de verlo es que el sistema DDS utiliza temporalmente el filtrado de lavado antes de enviarlo a la planta de recuperación con mayor temperatura y sólidos, si se utiliza deslignificación extendida (es decir, kappa más bajo que el convencional).
Parque de tanques
El parque de tanques es un conjunto de depósitos utilizados para almacenar licor, cuya función principal es dar servicio a los digestores que están produciendo fibra. El parque de tanques tiene depósitos a presión para mantener el licor almacenado a temperaturas superiores a su punto de ebullición atmosférico, así como tanques atmosféricos. Las cantidades de licor desviadas a cada depósito desde los digestores se basan en las temperaturas y los balances de masa. Los licores no utilizados del parque de tanques se liberan de los depósitos de almacenamiento transfiriendo el exceso de calor a los licores entrantes o a agua fría para generar agua caliente. Existen muchas configuraciones diferentes de parque de tanques según la versión del DDS y la demanda química y térmica específica, determinada por el tipo y la calidad de la materia prima, así como por el tipo y la calidad del producto final deseado. El parque de tanques del DDS tiene la capacidad de recoger y agrupar los licores de retorno para reutilizar de la mejor manera la energía química y térmica.
Avances de las versiones del DDS
El sistema DDS se ha actualizado continuamente con una versión mejorada cada 3,3 años en promedio. La primera versión se comercializó como Sistema de Cocción DDS™ y se basó en modificaciones para mejorar los sistemas RDH que el fundador de CPL conocía bien como gerente de producto de RDH en 2002. El DDS original pasó a llamarse DDS I a medida que se introdujeron las versiones posteriores. La siguiente tabla ofrece un resumen del avance y la modernización del DDS a lo largo de los años.
| Versión | Actualizaciones | Instalaciones |
|---|---|---|
| DDS | Se añadieron algoritmos de licor de desplazamiento; gestión de licores más eficiente | 1 |
| DDS I | Gestión de licores refinada para un uso más eficiente de la energía térmica mediante un parque de tanques compartimentado; válvulas de seguridad redundantes; amplia redundancia de relés de seguridad; eliminación del enfriador de perturbaciones (respecto al RDH) | 6 |
| DDS II | Mejor aprovechamiento de la capacidad de almacenamiento de los tanques de baja temperatura | 4 |
| DDS III | Modificación de la tubería de descarga para asegurar una bomba de descarga por cada 6 digestores; eliminación de la opción de instrumentación nuclear; menor requisito de presión en el tambor de agua caliente | 5 |
| DDS IV | Modificación de la cabeza del digestor; mayor compartimentación de los licores de retorno al parque de tanques; deslignificación avanzada a baja temperatura | 6 |
| DDS V | Eliminación del intercambiador de calor BTW para reducir el mantenimiento; modificación de la tubería para reducir la variación de la consistencia de descarga; mayor eficiencia y seguridad del sistema de evacuación de aire | 3 |
| DDS VI | Opciones de precalentamiento de licor frío para un mayor ahorro de vapor; más instrumentación para medir el balance de masa y energía para la interfaz de superinteligencia | 9 |
| DDS VII | Opción de dividir el tanque de filtrado de lavado para minimizar la generación de agua caliente en fábricas que no la necesitan; opción de enfriar el filtrado de lavado usado en la descarga; algoritmos de superinteligencia añadidos | 7 |
Resultados comprobados del DDS
El sistema DDS se diseña ahora con al menos un digestor provisto de una boca de hombre con un aparato de cocción en cesta. La cesta se llena con las mismas astillas de la cinta de alimentación, y el exceso de astillas se lleva al laboratorio para determinar la densidad aparente y la humedad, con lo que se obtiene la madera seca al horno contenida en la cesta. El aparato de cesta patentado se introduce en el digestor y queda expuesto a las condiciones exactas del digestor durante todo el ciclo de cocción. La cesta se retira después de descargar el digestor por bombeo y su contenido se lleva al laboratorio para determinar la pulpa seca al horno y el porcentaje de rechazos producidos por el DDS, así como las características de resistencia. Además, durante este ensayo de cocción en cesta se recogen y analizan muestras de los licores que entran y salen del digestor para analizar la cinética química.
En general, las fábricas de pulpa no conocen las pérdidas de proceso en los equipos de blanqueo y de tratamiento de pulpa cruda y simplemente «estiman hacia atrás» el rendimiento de cocción; como la sala de digestores es el último proceso al retroceder hacia el patio de madera (es decir, la primera etapa de proceso desde el patio de madera), muchas pérdidas se atribuyen erróneamente al proceso de cocción del digestor. Con el método descrito, se puede medir el rendimiento exacto de la pulpa «tal como se sopla», incluidos los índices de rechazos, la resistencia de la fibra, etc., antes de la deslignificación adicional en la ODL (deslignificación con oxígeno).
Alfa celulosa de grado disolvente, DDS A y DDS AH
En el caso de la pulpa alfa disolvente como producto, las astillas se exponen a alta temperatura y a un ambiente ácido o acuoso creado de forma natural por la eliminación de la hemicelulosa (DDS A) o mediante la adición de ácido (DDS AH) antes de continuar con las cocciones kraft alcalinas. Esta eliminación de hemicelulosa se conoce comúnmente como la fase de prehidrólisis de la cocción. Es igual en los sistemas de cocción discontinua convencionales y por desplazamiento. El sistema DDS para pulpa alfa disolvente se denomina DDS A (DDS Alpha) cuando no se reutiliza el hidrolizado, y DDS AH cuando se vuelven a aplicar porciones del hidrolizado.
