Procedimiento para la recuperación de amoníaco de residuos urbanos y/o industriales.

Un procedimiento para la recuperación de amoníaco generado a partir de residuos civiles y/o industriales quecomprende las etapas de:

- alimentar un flujo esencialmente líquido de residuos (A; A') que comprende una cantidad de amoníaco deentre 1 % y un 10 % en peso en un turboextractor (2) que comprende un cuerpo tubular cilíndrico (5) cerradoen sus extremos opuestos por placas terminales (6, 7), equipado con aberturas de entrada y salida (8, 9),una camisa calefactora (10) para llevar la pared interna del cuerpo tubular cilíndrico (5) hasta unatemperatura predeterminada, un rotor de palas (11), interno y coaxial con el cuerpo tubular cilíndrico dondegira a una velocidad periférica comprendida entre 15 y 40 m/s, para dispersar dicho flujo de residuos (A; A')en un flujo de partículas que comprende amoníaco;

- centrifugar dichas partículas que comprenden amoníaco contra la pared interna del turboextractor (2)calentado hasta una temperatura comprendida entre 60 ºC y 250 ºC, preferentemente de 85 ºC, conformación de una capa de fluido tubular fina, dinámica, altamente turbulenta, que avanza sustancialmenteen contacto con dicha pared interna del turboextractor (2) hacia dicha abertura de salida (9);

- descargar de dicho turboextractor (2) un flujo de residuo extraído (B) que comprende una fracción líquidaesencialmente libre, o con una cantidad reducida, de amoníaco, y una fracción gaseosa rica en amoníaco;

- alimentar dicho flujo de residuos extraído (B) en una unidad de separación de líquido/gas (3);

- descargar de dicha unidad de separación de líquido/gas (3), un flujo gaseoso rico en amoníaco (C) y un flujolíquido (D) esencialmente libre, o con una cantidad reducida, de amoníaco

Procedimiento para la recuperación de amoníaco de residuos urbanos y/o industriales Campo de aplicación En su aspecto más general, la presente invención se refiere a un procedimiento para la recuperación del amoníaco generado de residuos civiles y/o industriales.

En particular, la invención se refiere a un procedimiento para la recuperación del amoníaco generado de la fermentación anaerobia de residuos civiles y/o industriales, para reutilizarse en procedimientos para la producción de energía.

Aún más en particular, la presente invención se refiere a un procedimiento del tipo anterior, en el que se recupera el amoníaco de un flujo esencialmente líquido que procede de una etapa de fermentación anaerobia de dichos residuos civiles y/o industriales.

Dichos residuos civiles y/o industriales indican, por tanto, cualquier residuo que comprende sustancias orgánicas que puedan fermentar de forma anaerobia, por ejemplo residuos sólidos urbanos, residuos industriales de diferentes tipos, biomasa.

El término biomasa como se usa en el presente documento indica productos de residuos civiles y/o industriales, de naturaleza vegetal y/o animal, tales como lodos de depuradora, residuos orgánicos, excrementos de animales, por ejemplo estiércol y excrementos avícolas, residuos agrícolas y de alimentos, entre los que están maíz cortado y tallos de sorgo, y similares.

Por lo tanto, dicho flujo esencialmente líquido, a continuación en el presente documento indicado también como flujo de residuos, puede ser un flujo de lixiviados obtenido directamente de un vertedero, por ejemplo de residuos sólidos urbanos, o puede ser un flujo esencialmente líquido obtenido después de una separación sólida/líquida de digestato, es decir, obtenido de la fracción semilíquida que procede de una etapa de fermentación anaerobia de la biomasa usada en la producción de biogás.

Técnica anterior

Se sabe que el amoníaco se usa en varios campos industriales, por ejemplo en la producción de fertilizantes, explosivos, materiales plásticos y fibras sintéticas, en la industria del papel, como disolvente, por mencionar sólo algunos usos.

Por lo tanto, la producción de amoníaco siempre ha sido de gran interés, y se solía considerar en el pasado como un indicador del desarrollo de la industria química de un país.

También se sabe que el amoníaco se considera actualmente un agente contaminante peligroso debido a los diversos efectos perjudiciales que pueden derivar del vertido incontrolado del mismo en el entorno.

Por ejemplo, el amoníaco echado a la atmósfera puede ocasionar aproximadamente un incremento en las partículas finas (>PM2, 5) después de la reacción del mismo con óxidos de nitrógeno del aire (NOx) , con el posterior riesgo para la salud.

Además, el amoníaco sufre procedimientos de nitrificación y desnitrificación con la generación de óxido nitroso, un gas que tiene un fuerte efecto invernadero.

Además, el amoníaco desempeña un papel importante en los procedimientos de acidificación y eutrofización, con los posteriores daños medioambientales, tanto del suelo como del agua.

Por lo tanto, es necesario tener grandes cantidades de amoníaco como para cumplir con la demanda industrial del mismo, y para limitar la polución medioambiental debida al amoníaco, en particular la que deriva de la descarga de amoníaco a la atmósfera, al agua y al suelo.

Sumario de la invención La presente invención pretende cumplir los requisitos anteriores por medio de un proceso seguro y eficaz, económicamente ventajoso para la recuperación del amoníaco generado a partir de residuos civiles y/o industriales, tal como por ejemplo excrementos animales, fracción orgánica de residuos sólidos urbanos, lodos de depuradora, residuos agrícolas y de alimentos y similares, para su reutilización en la industria química y/o en el campo de la producción de energía.

Dichos residuos civiles y/o industriales comprenden por tanto residuos destinados a la eliminación, por ejemplo, los residuos sólidos municipales de un vertedero, o residuos destinados a la recuperación o al reciclaje, por ejemplo la biomasa usada para la producción de biogás.

En la práctica, gracias a la presente invención, se recupera el amoníaco que está presente en un flujo de residuos esencialmente líquidos, siendo residuos esencialmente líquidos los lixiviados de un vertedero de residuos sólidos urbanos, o un flujo esencialmente líquido obtenido por medio de la separación del digestato originado de una biomasa, que se genera en la fermentación anaerobia de dichos residuos civiles y/o industriales, o cualquier otro residuo líquido que contenga amoníaco, reduciendo mientras considerablemente la cantidad de amoníaco en el propio flujo de residuos, que, por lo tanto, se puede eliminar posteriormente en cumplimiento de las normas nacionales y de la UE, mientras que se pone a disposición dicho amoníaco recuperado para su uso en la industria química, por ejemplo para la producción de fertilizantes, y/o en la producción de energía, como combustible o como reactivo para añadirse al combustible, por ejemplo para controlar las emisiones de combustión.

El presente procedimiento comprende alimentar de forma continua un flujo de residuos esencialmente líquidos, tal como lixiviados de un vertedero de residuos sólidos urbanos o una fracción esencialmente líquida obtenida de una separación sólida/líquida de digestato, que comprende amoníaco generado de la fermentación anaerobia de dichos residuos sólidos urbanos o de una biomasa que genera dicho digestato, en un turboextractor que comprende un cuerpo tubular cilíndrico cerrado en sus extremos opuestos por placas terminales, equipado con aberturas de entrada y salida, una camisa calefactora para llevar la pared interna del cuerpo tubular cilíndrico hasta una temperatura predeterminada, un rotor de palas, coaxial e interno con respecto al cuerpo tubular cilíndrico donde gira a una velocidad periférica comprendida entre 15 y 40 m/s, para dispersar dicho flujo de residuos que comprenden amoníaco en un flujo de partículas que comprende amoníaco.

centrifugar dichas partículas que comprenden amoníaco contra la pared interna del turboextractor calentado a una temperatura comprendida entre 60 ºC y 250 ºC, preferentemente de 85 ºC, con formación de una capa de fluido tubular fina, dinámica, altamente turbulenta, que avanza sustancialmente en contacto con dicha pared interna del turboextractor hacia dicha abertura de salida;

descargar continuamente de dicho turboextractor un flujo de residuo extraído que comprende una fracción líquida esencialmente libre, o con una cantidad reducida, de amoníaco, y una fracción gaseosa rica en amoníaco;

alimentar dicho flujo de residuo extraído en una unidad de separación de líquido/gas, obtener un flujo gaseoso rico en amoníaco y un flujo líquido esencialmente libre, o con una cantidad reducida, de amoníaco.

En lo esencial, ventajosamente, a partir de un flujo de residuo esencialmente líquido hecho de lixiviados de vertedero generados de la fermentación anaerobia de la fracción orgánica de residuos sólidos urbanos, o de un flujo esencialmente líquido obtenido centrifugando o filtrando la fracción semilíquida generada de una etapa de fermentación anaerobia de biomasa usada para la producción de biogás, es decir, dicho digestato, que, en función de su origen, puede contener hasta un 10 % en peso de amoníaco, en general entre un 1 % y un 10 % en peso, y más en general entre un 5 % y un 8 % en peso en el caso de lixiviados, y entre un 2 % y un 7 % en peso en el caso de un líquido originado a partir de un digestato, se obtiene de acuerdo con la invención un producto líquido, es decir, dicho flujo líquido libre, o con una cantidad reducida, de amoníaco, que se puede descargar en el entorno en cumplimiento con las reguladoras de desechos urbanos e industriales, mientras que dicho flujo gaseoso rico en amoníaco es una fuente de amoníaco (amoníaco recuperado) que se puede usar en la producción de las sales de amonio correspondientes, y/o como combustible para la producción de energía, y/o como un reactivo aditivo de combustión en procesos de producción de energía, en particular de energía eléctrica.

Por lo tanto, de acuerdo con otro aspecto de la invención, dicho flujo gaseoso rico en amoníaco se envía a una etapa de neutralización, por ejemplo en un depurador Venturi o en un turbodepurador, en el que el amoníaco reacciona con ácido sulfúrico (H2SO4) o ácido nítrico (HNO3) , o soluciones de los mismos, obteniendo las correspondientes sales a base de sulfato de amonio o nitrato de amonio;

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1. Un procedimiento para la recuperación de amoníaco generado a partir de residuos civiles y/o industriales que comprende las etapas de:

- alimentar un flujo esencialmente líquido de residuos (A; A’) que comprende una cantidad de amoníaco de

entre 1 % y un 10 % en peso en un turboextractor (2) que comprende un cuerpo tubular cilíndrico (5) cerrado en sus extremos opuestos por placas terminales (6, 7) , equipado con aberturas de entrada y salida (8, 9) , una camisa calefactora (10) para llevar la pared interna del cuerpo tubular cilíndrico (5) hasta una temperatura predeterminada, un rotor de palas (11) , interno y coaxial con el cuerpo tubular cilíndrico donde gira a una velocidad periférica comprendida entre 15 y 40 m/s, para dispersar dicho flujo de residuos (A; A')

en un flujo de partículas que comprende amoníaco;

-centrifugar dichas partículas que comprenden amoníaco contra la pared interna del turboextractor (2) calentado hasta una temperatura comprendida entre 60 ºC y 250 ºC, preferentemente de 85 ºC, con formación de una capa de fluido tubular fina, dinámica, altamente turbulenta, que avanza sustancialmente

en contacto con dicha pared interna del turboextractor (2) hacia dicha abertura de salida (9) ;

-descargar de dicho turboextractor (2) un flujo de residuo extraído (B) que comprende una fracción líquida esencialmente libre, o con una cantidad reducida, de amoníaco, y una fracción gaseosa rica en amoníaco;

- alimentar dicho flujo de residuos extraído (B) en una unidad de separación de líquido/gas (3) ;

-descargar de dicha unidad de separación de líquido/gas (3) , un flujo gaseoso rico en amoníaco (C) y un flujo 20 líquido (D) esencialmente libre, o con una cantidad reducida, de amoníaco.

2. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que se alimenta una solución concentrada de hidróxido de sodio, hidróxido de calcio o hidróxido de potasio en dicho turboextractor (2) , en una cantidad tal que lleve el pH de dicho flujo de residuos hasta un valor de entre 10 y 13, preferentemente de aproximadamente 12.

3. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que el tiempo de residencia de dicho flujo de residuos en

dicho turboextractor (2) está comprendido entre 30 segundos y 5 minutos, y preferentemente es de aproximadamente 2 minutos.

4. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la presión interna de dicho turboextractor (2) está en un valor comprendido entre 0, 05 y 1 atm, y preferentemente es de aproximadamente 0, 9 atm.

5. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además las etapas de alimentar dicho flujo gaseoso rico en amoníaco (C) y un flujo que comprende ácido sulfúrico o ácido nítrico (E) en una primera unidad de uso de amoníaco (13) , y hacer reaccionar dichos flujos, obteniendo de este modo sales a base de sulfato de amonio o nitrato de amonio.

6. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además las etapas de alimentar dicho flujo gaseoso rico en amoníaco (C) y un combustible (G) en una segunda unidad de uso de amoníaco (14) que comprende un quemador, y hacer reaccionar el amoníaco contenido en dicho flujo gaseoso rico en amoníaco (C) con los óxidos de nitrógeno generados por la combustión de dicho combustible.

7. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, en el que dicho flujo gaseoso rico en amoníaco (C) se premezcla con dicho combustible (G) antes de dicha combustión.

8. El procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 6 o 7, en el que dicho fuel consiste en biogás o biomasa.

9. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además las etapas de alimentar dicho flujo gaseoso rico en amoníaco (C) y un flujo oxidante (H) en una tercera unidad de uso de amoníaco (15) que comprende un motor endotérmico Otto, y hacer reaccionar dichos flujos para alimentar dicho motor.

10. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho flujo de residuos es un flujo de lixiviados de un vertedero de residuos sólidos urbanos o un flujo de residuos originado a partir del digestato obtenido por fermentación anaerobia de biomasa o cualquier otro flujo de residuos líquido que contiene amoníaco.

11. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10, en el que se obtiene dicho flujo de residuos (A') por una 50 etapa de separación de líquido/sólido de dicho digestato (I) .

12. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11, en el que dicho combustible alimentado en dicha segunda unidad de uso de amoníaco (14) es un flujo de biogás (G’) obtenido por una etapa de fermentación anaerobia de biomasa.

13. Una planta para recuperar el amoníaco generado a partir de residuos civiles y/o industriales que comprende:

-un turboextractor (2) que comprende un cuerpo tubular cilíndrico (5) cerrado en sus extremos opuestos por placas terminales (6, 7) , equipado con aberturas de entrada y salida (8, 9) , una camisa calefactora (10) para llevar la pared interna del cuerpo tubular cilíndrico (5) hasta una temperatura predeterminada, un rotor de

palas (11) , interno y coaxial con el cuerpo tubular cilíndrico (5) que es apropiado para girar a una velocidad periférica comprendida entre 15 y 40 m/s;

-una unidad de separación de líquido/gas (3) corriente abajo de dicho turboextractor (2) y en comunicación fluida con él.

14. La planta de acuerdo con la reivindicación 13, en la que dicha unidad de separación de líquido/gas (3) consiste en 10 un hidrociclón.

15. La planta de acuerdo con la reivindicación 13 o 14, que comprende además al menos una unidad de uso de amoníaco (13, 14, 15) corriente abajo de dicha unidad de separación de líquido/gas (3) y en comunicación fluida con ella, comprendiendo dicha al menos una unidad de uso de amoníaco un depurador Venturi, un turbodepurador, un hervidor equipado con un quemador o un motor endotérmico Otto.

16. La planta de acuerdo con la reivindicación 15, en la que dos o más unidades de uso de amoníaco están dispuestas en serie.

17. La planta de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 13-16, que comprende además una unidad de separación de líquido/sólido (30) corriente arriba de dicho turboextractor (2) y en comunicación fluida unidireccional con él.

18. La planta de acuerdo con la reivindicación 17, en la que dicha unidad de separación de líquido/sólido (30) comprende una centrífuga o un sistema de filtración.

19. La planta de acuerdo con la reivindicación 17 o 18, que comprende además un digestor (31) corriente arriba de dicha unidad de separación de líquido/sólido (30) y en comunicación fluida con dicha unidad de separación de líquido/sólido (30) y que comprende dicha al menos una unidad de uso de amoníaco (14) una caldera equipada con un quemador.