Procedimiento para purificar residuos orgánicos en una etapa de separación antes de realizar una despolimerización por termólisis y dispositivo para el mismo.

Procedimiento para purificar residuos orgánicos, tales como plásticos, aceites residuales o biomasa, de sustancias interferentes en una etapa de separación usando un reactor

(1), antes de realizar una despolimerización de estos residuos por termólisis, en el que los residuos se calientan en un reactor cerrado (1) bajo un gas protector hasta que se fundan y las sustancias interferentes volátiles generadas, tales como compuestos halogenados, compuestos de azufre, plastificantes o agua, se extraen a presión reducida junto con el gas protector y el gas protector se purifica de las sustancias interferentes volátiles, caracterizado porque el gas protector se realimenta de forma pulsada en la masa fundida de residuos para el despojamiento adicional de la misma y las impurezas interferentes de mayor densidad se descargan a través de un orificio de descarga (4) situado en el fondo del reactor configurado en forma de reactor agitado cerrado y los residuos fundidos se alimentan en un reactor de termólisis a través de un conducto de conexión (5).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2009/000015.

Solicitante: NILL, WOLF EBERHARD.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: Im Himmel 46 70569 Stuttgart ALEMANIA.

Inventor/es: NILL,Wolf-Eberhard, MATSCHINER,HERMANN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > ELIMINACION DE DESECHOS SOLIDOS; REGENERACION DE... > ELIMINACION DE DESECHOS SOLIDOS > B09B3/00 (Destrucción de desechos sólidos o su transformación en algo útil o no nocivo)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > INDUSTRIAS DEL PETROLEO, GAS O COQUE; GAS DE SINTESIS... > DESTILACION DESTRUCTIVA DE MATERIAS CARBONOSAS PARA... > C10B53/00 (Destilación destructiva, especialmente adaptada para materias primas sólidas particulares o en forma especial (carbonización de turba por vía húmeda C10F))
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS... > PREPARACION O PRETRATAMIENTO DE MATERIAS A CONFORMAR;... > Recuperación de plásticos o de otros constituyentes... > B29B17/02 (Separación de materias plásticas de otras materias)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > INDUSTRIAS DEL PETROLEO, GAS O COQUE; GAS DE SINTESIS... > CRACKING DE LOS ACEITES DE HIDROCARBUROS; PRODUCCION... > C10G1/00 (Producción de mezclas de hidrocarburos líquidos a partir de esquistos, arena petrolífera o materiales sólidos carbonosos no fundidos o materiales similares, p. ej. madera, carbón (recuperación mecánica de aceites a partir de esquistos, arena petrolífera o similares B03B))

PDF original: ES-2455092_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento para purificar residuos orgánicos en una etapa de separación antes de realizar una despolimerización por termólisis y dispositivo para el mismo. 5 Campo técnico:

El estado de la técnica más próximo se conoce por el documento US 5772041-A, que da a conocer los preámbulos de un procedimiento de acuerdo con la invención según la reivindicación 1 y de un dispositivo correspondiente 10 según la reivindicación 8.

La invención se refiere a un procedimiento y a un dispositivo para purificar residuos orgánicos, tales como plásticos, aceites residuales o biomasa, de sustancias interferentes en una etapa de separación antes de la realización de una despolimerización de estos residuos por termólisis.

Estado de la técnica:

Para la despolimerización de residuos orgánicos se conoce una serie de procedimientos que son adecuados o bien para desechos de plástico puros o mixtos o bien para biomasa. La mayoría de los procedimientos conocidos, sin 20 embargo, solo son adecuados para la despolimerización de desechos poliolefínicos de PE, PP y PS, puesto que los plásticos que contienen compuestos halogenados o también grandes cantidades de plastificantes perturban la termólisis. Igualmente, las impurezas, como, por ejemplo, agua, arena, vidrio, piezas metálicas, interfieren de forma no deseada en la realización del proceso. Esto supone importantes problemas para la técnica de procesos y/o el producto. Si bien los plásticos contaminados de esta manera se pueden clasificar y purificar antes de la termólisis, el

coste necesario para ello aumenta considerablemente con el grado de pureza requerido y reduce la rentabilidad del proceso global. Por eso resulta deseable que se pueda admitir una cierta proporción de compuestos halogenados.

El PVC, sin embargo, perturba el proceso de despolimerización ya en cantidades pequeñas. Por esta razón, se intentó fijar el ácido clorhídrico (HCl) , formado en la disociación térmica de plásticos con contenido en PVC, por 30 medio de la adición de amoniaco, urea o cal, o separarlo, como en el procedimiento de BASF (documento DE 4324112) . Para ello, se funden los desperdicios plásticos poliolefínicos entre 300 y 350ºC en un mezclador agitador y se separan los productos gaseosos generados, que también contienen ácido clorhídrico liberado. A continuación, la masa fundida se sigue descomponiendo entre 400ºC y 450ºC en un horno de reformación tubular. La aplicación industrial de este procedimiento fracasó por dificultades técnicas, en particular en el mantenimiento del perfil de 35 temperatura necesario en la fase de fusión, puesto que la gran diferencia de temperaturas entre el contenido del reactor y la pared del reactor rodeada de una camisa de calefacción provoca la formación de carbonilla en ésta. Otro inconveniente reside en que la fusión se lleva a cabo a temperaturas a las que, además de la deshalogenación, transcurren también reacciones de craqueo C-C, y la fase gaseosa separada contiene tanto gases de craqueo como vapores de ácido clorhídrico, que seguidamente se han de separar. Además, el desarrollo de reacciones secundarias incontroladas puede generar productos no deseados. Tampoco se pueden separar en el reactor de fusión las impurezas sólidas del plástico, es decir no fundibles, que primero deben atravesar todo el reactor tubular. Esto conduce a una carga material y energética desventajosa en esta parte de la instalación.

La invención se basa en el problema de usar para la realización de una termólisis, por ejemplo de acuerdo con el

documento WO 2005/071043-A1, también aquellos residuos, como plásticos, aceites residuales o biomasa, que contengan sustancias interferentes, tales como compuestos halogenados, pero también plastificantes o agua, así como impurezas interferentes de mayor densidad.

Objetivo técnico:

Por lo tanto, la invención se basa en el objetivo de desarrollar un procedimiento y un dispositivo que permitan purificar en gran medida residuos tales como plásticos, aceites residuales o biomasa, contaminados con sustancias tales como compuestos halogenados, plastificantes, agua e impurezas de mayor densidad que perturban la realización de una termólisis, eliminando estas sustancias interferentes antes de realizar la termólisis, por ejemplo de 55 acuerdo con el documento WO 2005/071043-A1, y separar este tipo de sustancias interferentes.

Descripción de la invención y de sus ventajas:

Este objetivo se alcanza de acuerdo con la patente mediante el procedimiento según la reivindicación 1, calentando los residuos en un reactor cerrado bajo un gas protector hasta que se fundan y extrayendo a presión reducida las sustancias interferentes volátiles generadas, tales como compuestos halogenados, compuestos de azufre, plastificantes y/o agua, junto con el gas protector y purificando el gas protector de las sustancias interferentes volátiles, después de lo cual el gas protector se realimenta de forma pulsada en la masa fundida de residuos para el

despojamiento adicional de la misma.

En otra configuración del procedimiento de acuerdo con la invención, el pulsado del gas protector para el despojamiento de la masa fundida de residuos se efectúa de tal manera que la masa fundida alcance un estado vibracional prácticamente resonante, pudiendo encontrarse la frecuencia de resonancia preferentemente entre 20 Hz

y 50 Hz.

En el procedimiento de acuerdo con la invención, el gas protector extraído del reactor junto con las sustancias interferentes volátiles generadas en él se purifica en al menos una etapa de purificación. Asimismo, los residuos se pueden calentar a temperaturas de 220 a 290ºC, efectuándose el calentamiento a una diferencia de temperaturas reducida entre el intercambiador de calor y los residuos a fundir y fundidos.

En el procedimiento de acuerdo con la invención, las impurezas de mayor densidad se descargan por el fondo del reactor.

En otra configuración del procedimiento de acuerdo con la invención, antes de purificar el gas protector o de despojamiento de las sustancias interferentes volátiles, el gas se enfría, de manera que se condensan las sustancias interferentes contenidas en él.

En otra configuración del procedimiento de acuerdo con la invención puede estar dispuesto, debajo del fondo del

reactor, un segundo pulsador que está en contacto con la masa fundida de residuos y la hace pulsar con el fin de alcanzar preferentemente una pulsación resonante de la masa fundida de residuos.

El calentamiento debe realizarse a una diferencia de temperaturas reducida entre el intercambiador de calor y los residuos fundidos. La alimentación de residuos compactados y, por tanto, prácticamente exentos de oxígeno en el

reactor se lleva a cabo bajo alimentación de un gas protector.

Para despojar las sustancias interferentes volátiles generadas se introduce en la masa fundida de residuos como gas de despojamiento el gas protector extraído del espacio de gas del reactor y que contiene las sustancias volátiles, que en el proceso de extracción se hace pasar por uno o varios dispositivos de purificación, por ejemplo un recipiente de lavado ajustado a pH alcalino para la eliminación de impurezas ácidas como gas HCl, u otras etapas de separación para la eliminación de las sustancias volátiles generadas. El gas de despojamiento se introduce en la parte inferior del reactor y, dado el caso, se hace recircular.

De acuerdo con la patente, el gas de despojamiento se alimenta de forma pulsada para mejorar la transferencia de masa entre la masa fundida y el gas de despojamiento en el reactor. La frecuencia se regula ventajosamente de tal manera que la masa fundida alcance un estado vibracional... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para purificar residuos orgánicos, tales como plásticos, aceites residuales o biomasa, de sustancias interferentes en una etapa de separación usando un reactor (1) , antes de realizar una 5 despolimerización de estos residuos por termólisis, en el que los residuos se calientan en un reactor cerrado (1) bajo un gas protector hasta que se fundan y las sustancias interferentes volátiles generadas, tales como compuestos halogenados, compuestos de azufre, plastificantes o agua, se extraen a presión reducida junto con el gas protector y el gas protector se purifica de las sustancias interferentes volátiles, caracterizado porque el gas protector se realimenta de forma pulsada en la masa fundida de residuos para el despojamiento adicional de la misma y las impurezas interferentes de mayor densidad se descargan a través de un orificio de descarga (4) situado en el fondo del reactor configurado en forma de reactor agitado cerrado y los residuos fundidos se alimentan en un reactor de termólisis a través de un conducto de conexión (5) .

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el pulsado del gas protector para el

despojamiento de la masa fundida de residuos se efectúa de tal manera que la masa fundida alcance un estado vibracional prácticamente resonante, pudiendo encontrarse la frecuencia de resonancia preferentemente entre 20 Hz y 50 Hz.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el gas protector extraído del

reactor (1) junto con las sustancias interferentes volátiles generadas en él se purifica en al menos una etapa de purificación (8, 9) .

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3 precedentes, caracterizado porque los residuos se calientan a temperaturas de 220ºC a 290ºC, efectuándose el calentamiento a una diferencia de 25 temperaturas reducida entre el intercambiador de calor (2) y los residuos fundidos.

5. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque antes de purificar el gas protector o de despojamiento de las sustancias interferentes volátiles, el gas se enfría, de manera que se condensan las sustancias interferentes gaseosas contenidas en él.

6. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque debajo del fondo del reactor (1) está dispuesto un segundo pulsador (17) que está en contacto con la masa fundida de residuos y la hace pulsar con el fin de alcanzar preferentemente una pulsación resonante de la masa fundida de residuos.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque como gas protector se usa nitrógeno o argón o dióxido de carbono.

8. Dispositivo para purificar residuos orgánicos, tales como plásticos, aceites residuales o biomasa, de sustancias interferentes en una etapa de separación que presenta un reactor (1) , antes de realizar una 40 despolimerización de estos residuos por termólisis, en el que el reactor (1) es un reactor cerrado con un calefactor tubular (2) situado en el interior y presenta un sistema de alimentación (M, 3) para los residuos, un orificio de descarga (4) situado en el fondo para las impurezas interferentes de mayor densidad, una tubuladura (6) situada en el espacio de gas para la alimentación o superposición del gas protector, así como una tubuladura de extracción de gas (7) que sirve para aplicar una presión reducida, sirviendo la tubuladura de extracción de gas (7) , a través de al 45 menos una etapa de purificación (8, 9) , para la separación de las sustancias interferentes volátiles generadas del gas protector y para la extracción de gas, caracterizado porque existe un conducto de conexión (5) al reactor de termólisis para los residuos fundidos y el reactor cerrado está configurado en forma de reactor agitado, estando unida la tubuladura de extracción de gas (7) , a través de un compactador (10) , con un dispositivo de inyección de gas (12) para el gas protector en la parte inferior del reactor (1) para el despojamiento de la masa fundida de 50 residuos y estando dispuesto entre el compactador (10) y el dispositivo de inyección de gas (12) un primer dispositivo (11) , el pulsador (11) , para la generación de vibraciones pulsadas en el gas protector cuando éste se realimenta en el reactor (1) a través del dispositivo de inyección de gas (12) .

9. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado porque debajo del reactor (1) , en la zona del

orificio de descarga (4) para las sustancias interferentes no volátiles, está dispuesto un segundo pulsador (17) que está en contacto con la masa fundida de residuos para la generación de vibraciones pulsadas en la misma.

10. Dispositivo según una de las reivindicaciones 8 o 9, caracterizado porque las etapas de purificación presentan lavadores (8, 9) para el lavado de ácidos e hidrocarburos.

11. Dispositivo según una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque delante de la al menos una etapa de purificación (8, 9) para la separación de las sustancias interferentes volátiles generadas del gas protector está dispuesto un condensador (16) para la condensación de las sustancias interferentes volátiles.