La presente invención se refiere al reciclaje por despolimerización mediante termólisis.

Se proporciona un procedimiento e instalación de despolimerización por termólisis eficaz para reciclar que permita la producción de hidrocarburos ligeros con una alta calidad y libre de impurezas y contaminantes. Este objetivo se consigue mediante procedimientos e instalaciones donde o bien los productos secundarios del proceso se re-alimentan para suministrarla energía para el proceso de reciclaje principal o bien se refinan para fabricar productos finales utilizables y vendibles. Por lo tanto, el uso del contenido de energía de los productos de partida se maximiza asegurando su completa utilización, minimizando el daño ambiental mientras se provee una instalación energéticamente autónoma. Pueden reciclarse, por medios físicos-químicos, todos los componentes del material de desecho o de partida y no se producen desechos contaminantes adicionales.

PROCEDIMIENTO E INSTALACIÓN PARA EL RECICLADO ÍNTEGRO MEDIANTE DESPOLIMERIZACIÓN

CAMPO TÉCNICO

La presente invención se refiere en general al campo de reciclaje por despolimerización, y en particular por despolimerización mediante termólisis, donde se reciclan íntegramente los materiales de partida ya sea por la realimentación de parte de los productos secundarios para alimentar energéticamente la despolimerización o mediante refinación de parte de los productos secundarios para obtener productos finales sólidos, líquidos y gaseosos aptos para el consumo o venta.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

El enorme consumo de productos fabricados con materiales de origen orgánico como por ejemplo cauchos, neumáticos, plásticos y similares así como los desechos de dichos materiales formados durante los procesos de fabricación están provocando grandes problemas con respecto a su almacenamiento y destrucción. Además de los altos costes que supone, también deben considerarse las consecuencias ecológicas y medioambientales. En este tiempo, algunos países han sufrido problemas tan grandes con el almacenamiento y la destrucción de estos materiales que actualmente se están llevando a cabo investigaciones para estudiar la búsqueda y la posibilidad de usar las fosas oceánicas como lugar de almacenamiento. Lo mismo puede decirse en cuanto al almacenamiento y destrucción de aceites oxidados.

En el estado de la técnica, se describen varios procedimientos para el tratamiento o la destrucción de cauchos, neumáticos, plásticos y similares. Dichos procedimientos comprenden el reciclado por recauchutado, triturado, gasificación, combustión controlada o incontrolada (incineración) , tratados enteros, sistemas criogénicos (tyrolisis) , etc. Sin embargo, todos estos procedimientos presentan algunas desventajas y no son adecuados para reciclar íntegramente los componentes presentes en dichos materiales de desecho. Los enteros terminan abandonados en vertederos, lo cual no se considera una solución apropiada dado el gran valor energético todavía contenido en dichos materiales.

Los materiales reciclados obtenidos con los procedimientos mencionados anteriormente pueden representar un valor añadido pero estos productos resultantes todavía tienen mala calidad. Los materiales triturados pueden enterrarse en vertederos controlados o mezclarse con asfalto que luego se usa como pavimento. De forma alternativa, dichos materiales también pueden molerse hasta obtener granulados de diferentes tamaños de partícula, y pueden usarse para la incineración en hornos de cemento (semimolidos) o ser un componente de parques de recreo para niños o de campos de deportes (molidos en orden de micras) . Los sistemas criogénicos (tyrolisis) se usan para separar la parte metálica del resto del material orgánico, que después se quema como combustibles de caldera. Sin embargo, esta combustión directa resulta en gases efluentes contaminantes dado que todos los aditivos no se han eliminado y no se pueden recuperar compuestos sólidos de valor.

La pirolisis es un procedimiento de reciclaje de hidrocarburos presentes en los materiales de desecho craqueando las cadenas de carbono de los compuestos orgánicos que forman dichos materiales. En el estado de la técnica se conoce la destilación en seco de plásticos, cauchos y neumáticos. Sin embargo, sólo se obtienen hidrocarburos pesados con rendimientos bajos e incluso se producen nuevos residuos que deben ser tratados. A veces, la piro lisis produce sólo hidrocarburos y se obtiene poco negro de humo. Por lo tanto, la pirolisis del estado de la técnica no es adecuada para reciclar materiales de desecho y transformarlos en productos de alta calidad.

Además, la piro lisis típicamente usa temperaturas altas de entre 500 y 1000 oc. Plantas que usan dichas temperaturas necesitan una instalación costosa que resista a estas altas temperaturas y se debe asegurar que no haya pérdidas de temperatura causando un calentamiento insuficiente. Esta ineficacia resulta en un malgasto de energía y un procedimiento en general más costoso.

Una mejora sobre este tipo de pirolisis a altas temperaturas comprende el tratamiento previo con aceite para separar los componentes metálicos en una fase. En otra fase, el negro de humo obtenido se lava con éter para separar las impurezas inorgánicas. Sin embargo, esta mejora requiere más etapas de tratamiento y más dispositivos en la instalación que impiden un reciclado todavía más directo. Correspondientemente resultan más residuos y, dadas las fases adicionales, la instalación es más cara. Además, trabajar con un disolvente éter requiere normas de seguridad muy estrictas debido a su inflamabilidad alta, su efecto narcótico y su potencial de transformarse en un derivado explosivo en presencia de oxígeno.

Por 10 tanto, los sistemas existentes son procesos de reciclaje poco eficaces que dan como resultado productos secundarios de residuo que contienen un valor energético almacenado considerable que no se reutiliza. Además, algunos de estos productos secundarios también se desechan simplemente en el medio ambiente. Ninguno de los procedimientos ha sido 10 suficientemente eficaz y contundente para no solo eliminar el residuo, sino además obtener un aprovechamiento, en este caso energético, de los residuos que actualmente nos provocan grandes perjuicios.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

El objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento e instalación de despolimerización por termólisis eficaz para reciclar que permita la producción de hidrocarburos ligeros con una alta calidad y libre de impurezas y contaminantes. Este objetivo se consigue mediante procedimientos e instalaciones donde o bien los productos secundarios del proceso se re-alimentan para suministrarla energía para el proceso de reciclaje principal o bien se refinan para fabricar productos finales utilizables y vendibles. Por lo tanto, el uso del contenido de energía de los productos de partida se maximiza asegurando su completa utilización, minimizando el daño ambiental mientras se provee una instalación energéticamente autónoma.

La termólisis aquí divulgada permite ventajosamente la transformación de residuos voluminosos en productos finales de gran valor energético y con un rendimiento mejor, típicamente un rendimiento superior al 95% del total. En contrario a la pirolisis del estado de la técnica, la termólisis aquí divulgada permite obtener unos productos perfectamente consumibles con un fuerte valor añadido en cantidades importantes con la correspondiente repercusión económica para países importadores de crudos. Los hidrocarburos obtenidos con la termólisis aquí divulgada tienen propiedades superiores que los productos de la misma característica, obtenidos con los mejores petróleos ligeros ya que de acuerdo con su densidad, son prácticamente iguales pero en su transfonnación se obtiene además de otros productos el fueloil, que no se produce en nuestra invención, con 10 cual el rendimiento es mayor en gasóleo.

Por tanto mediante la despolimerización de la presente invención se reciclan los materiales de desecho mediante tennólisis y purificación de los producto secundarios sólidos, líquidos y gaseosos obtenidos. Pueden reciclarse, por medios fisicosquímicos, todos los componentes del material de desecho o de partida y no se producen desechos contaminantes adicionales. Los materiales de partida preferidos son neumáticos, plásticos, cauchos o materiales de desecho de componentes múltiples como por ejemplo cables. Otros materiales de partida pueden ser aceites, como por ejemplo aceites pesados, fueloil o aceite oxidado u otro material biológico orgánico. La masa orgánica de los componentes del material de partida se transfonna en productos como hidrocarburos gaseosos, hidrocarburos líquidos y betunes asfálticos. Preferentemente, los productos se seleccionan del grupo que comprende metal, hidrocarburos gaseosos, hidrocarburos líquidos, hidrocarburos sólidos (ceras o brea) , inorgánicos y negro de humo (de carbono) . Los sólidos aislados como los óxidos metálicos, brea, negro de humo etc. se caracterizan por ser la carga o aditivo que acompaña al polímero según el fabricante, siendo sus proporciones diferentes.

Otro objetivo de la presente invención es producir hidrocarburos gaseosos, hidrocarburos líquidos de alta calidad y productos sólidos de alta calidad y reutilizar todos los productos recuperados. Otro objetivo de la presente invención es usar...

1. Instalación para reciclar materiales basados en polímeros mediante despolimerización que comprende:

al menos un reactor adaptado para despolimerizar materiales basados en polímeros mediante termólisis, en el que el al menos un reactor se calienta indirectamente;

medios de separación adaptados para separar los productos secundarios sólidos, líquidos y gaseosos;

medios de reconducción adaptados para reconducir una parte de los productos secundarios para suministrar energía al reactor;

una columna de craqueo comprendida en la parte superior del al menos un reactor configurada para un craqueo adicional y destilación de los productos gaseosos y líquidos secundarios después de la termólisis en el al menos un reactor; y

medios de procesamiento adaptados para procesar la parte restante de los producto secundarios para fabricar productos finales aptos para uso

externo;

en el que por medio de los medios de reconducción y medios de procesamiento se asegura que todo el material de partida basado en polímeros o bien se consume mediante la realimentación al reactor o bien se refinan para obtener productos finales sólidos, líquidos y gaseosos aptos para el consumo o venta.

2. Instalación de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además medios de tratamiento previo configurados para el tratamiento previo de los materiales basados en polímeros previo a la despolimerización proporcionando materiales de partida en un tamaño de 8 a 25 mm, medios de almacenamiento de los productos finales y un quemador.

3. Instalación de acuerdo con la reivindicación 2 en la que el quemador está configurado paraalimentarse con combustibles gaseosos, líquidos o sólidos o

una mezcla de los mismos.

4. Instalación de acuerdo con la reivindicación 2, en la que el al menos un reactor comprende medios de agitación configurados para agitar y una cámara de secado para secar los productos secundarios sólidos.

5. Instalación de acuerdo con la reivindicación 4, que comprende además una colunma de destilación para emiquecer mediante craqueo los productos finales líquidos en hidrocarburos con un número de átomo de carbono entre 5 a 12.

6. Instalación de acuerdo con la reivindicación 4, en la que el al menos un reactor comprende en su parte superior además una tolva de alimentación y dichas tolvas de alimentación comprenden medios de adición configurados para añadir un catalizador y medios de expulsión para expulsar el aire y establecer una atmosfera inerte.

7. Instalación de acuerdo con la reivindicación 4, en la que la colunma de craqueo comprende varios platos por toda la colunma formando un conjunto de platos que comprende placas dotadas de agujeros, rejillas y aros metálicos.

8. Instalación de acuerdo con la reivindicación 2, en la que los medios de tratamiento previo están configurados para proporcionar los materiales de partida en un tamaño de 8 a 25 mm y en la que los materiales de partida no presentan ningún contenido metálico.

9. Instalación de acuerdo con la reivindicación 2, en la que la instalación también comprende medios de digestión configurados para digerir materiales de partida con aceite caliente.

10. Instalación de acuerdo con la reivindicación 7, en la que dichos platos comprenden una rejilla apoyada por un aro metálico del cual cuelga una placa dotada de agujeros y dichos platos forman un conjunto de platos que forma una estructura en el interior de la columna de tal forma que dicho conjunto es soportado mediante una varilla roscada que pasa a través de algunas aberturas centrales y cuya varilla posiciona en su parte superior una placa abierta en su

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interior dotada de una abertura central; además dichos platos están formados por varias puntas troncocónicas salidas de la superficie interior de la colunma con distintos ángulos de inclinación y consisten en unos cartuchos formados por una serie de bandejas superpuestas gradualmente las cuales están habitualmente superpuestas aproximadamente un 75% entre sí y en el que cada bandeja presenta una serie de pequeños cilindros huecos situados al tresbolillo.

Instalación de acuerdo con la reivindicación 4, en la que dicha cámara de secado comprende medios de agitación configurados para distribuir uniformemente el producto secundario sólido por toda la cámara de secado.

Instalación de acuerdo con la reivindicación 2 en el que los medios de reconducción y medios de procesamiento están configurados para producir suficiente combustible para mantener la instalación autónoma energéticamente.

Procedimiento de reciclaje de materiales basados en polímeros mediante despolimerización que comprende las etapas de:

despolimerizar mediante termólisis en al menos un reactor que se calienta

indirectamente; separar los productos secundarios sólidos, líquidos y gaseosos; reconducir una parte de los productos secundarios para suministrar energía al

reactor;

craquear y destilar adicionalmente los productos gaseosos y líquidos secundarios en una colunma de craqueo comprendida en la parte superior del al menos un reactor posterior a la termólisis en el al menos un reactor;

y

procesar la parte restante de los productos secundarios para fabricar productos finales aptos para uso externo;

en el que todo el material de partida basado en polímeros o bien se consume mediante la realimentación al reactor o bien se refina para obtener productos finales sólidos, líquidos y gaseosos aptos para el consumo o venta.

Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 13, que comprende además la etapa de tratar previamente el material basado en polímeros, comprendiendo el

tratamiento previo las etapas de molienda, lavado, y separación magnética.

15. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14, en el que la etapa de termólisis es un proceso en lotes.

16. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14 en el que parte de los productos secundarios se reconduce a la colunma de craqueo.

17. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14, en el que la termólisis se lleva a cabo en presencia de un catalizador y atmosfera inerte.

18. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 17, en el que el catalizador comprende 0, 1 % o menos de compuestos orgánicos e inorgánicos que comprenden calcio y/o zinc.

19. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14, en el que la termólisis se realiza en un intervalo de temperaturas de aproximadamente 150 a aproximadamente 450 oc.

20. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 19, en el que la termólisis se efectúa a una temperatura uniforme controlado mediaute medios de agitación.

21. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14, en el que se añade entre 3 y 30 % en peso de un aceite oxidado al material de partida.

22. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14, en el que la etapa de procesar los productos secundarios de los productos líquidos y gaseosos comprende las etapas de: separación de los productos sólidos; destilación/craqueado adicional en una colunma de craqueo; devolución de parte de los hidrocarburos a la colunma de craqueo; condensación de los hidrocarburos líquidos; y separación de los hidrocarburos gaseosos.

23. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 22, en el que procesar la parte

restante de los productos secundarios comprende además las etapas de:

separación de los hidrocarburos líquidos en hidrocarburos ligeros y pesados;

devolución de parte de los hidrocarburos ligeros a la colunma de craqueo; y

purificación final mediante lavado, filtración y centrifugado.

24. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14, en el que procesar la parte restante de los productos secundarios sólidos comprende las etapas de: secado; eliminación de los hidrocarburos pesados adsorbidos que queden; enfriado del producto sólido a temperatura ambiente; eliminado de las impurezas inorgánicas; tamizado; y molienda.

25. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 24 en el que la eliminación de las impurezas inorgánicas se lleva a cabo usando un tratamiento en un baño ácido o con un disolvente orgánico que comprende un grupo éter.

26. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14, en el que el tratamiento previo además comprende una etapa de digestión mezclando el material inicial con aceite caliente.

27. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 14, en el que los materiales iniciales se seleccionan a partir del grupo que comprende plásticos, cauchos, neumáticos, cables, celulosas, celofán, nilón, aceites pesados, fueloil aceites oxidados, aceites vegetales, material vegetal o mezclas de los mismos.

28. Producto obtenido con el procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 13 a 27 o la instalación de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 12, en el que el producto comprende uno de metal, negro de humo, hidrocarburos gaseosos y hidrocarburos líquidos ligeros con un número de átomo de carbono de 5 a 15.

29. Producto de acuerdo con la reivindicación 28 en el que los hidrocarburos líquidos ligeros comprenden gasolina, gasóleo, fueloil o mezclas de los mismos.

30. Uso del producto gasóleo de la reivindicación 29 para su combustión en motores industriales y de automoción o quemadores, para la co-generación de energía o en la industria química como materia prima.

31. Uso del producto negro de humo de la reivindicación 28 en aplicaciones o mezclas asfálticas, en la fabricación de mezclas patrones con productos poliméricos utilizadas en extrusión, inyección y prensado de los plásticos y cauchos, en pirotécnica, como pigmento, como material de refuerzo, o en su

transformación en carbón activado.

32. Uso del producto hidrocarburos gaseosos de la reivindicación 28 como combustible o materia prima en la industria química, preferentemente en la síntesis de polímeros.