Método y dispositivo para la pirólisis y conversión en gas de mezclas de materiales que contienen componentes orgánicos.

Método para la pirólisis y conversión en gas de mezclas de materiales que contienen componentes orgánicos,

enel cual la materia orgánica (4) o bien la mezcla de materiales que contienen componentes orgánicos, son puestos encontacto en un reactor de pirólisis (1) con un medio de transferencia del calor de un reactor de lecho fluido decombustión (2) y son pirolizados,

en el cual la materia sólida (7), es decir coque de pirólisis y cenizas es conducida del reactor de pirólisis (1) a unreactor de craqueo (3) en el cual se purifica el gas crudo generado por la pirólisis,

en el cual la materia sólida (10), es decir coque de pirólisis y cenizas, es llevada del reactor de craqueo (3) al reactorde lecho fluido de combustión (2) y es incinerada bajo admisión de aire (11), y

donde el medio de transferencia de calor consiste en las cenizas (5) del reactor de combustión (2).

Método y dispositivo para la pirólisis y conversión en gas de mezclas de materiales que contienen componentes orgánicos.

La invención se refiere a un método para la pirólisis y conversión en gas de mezclas de materiales que contienen componentes orgánicos, y un dispositivo para la ejecución de tal método.

Estas mezclas pueden ser en particular residuos domésticos o desechos similares a los residuos domésticos así como productos que han sido obtenidos de residuos domésticos o desechos similares a los residuos domésticos.

Ya se conocen métodos y dispositivos para la pirólisis y conversión en gas de materiales orgánicos. La DE-PS 197 55 693 manifiesta un método para la conversión de materiales orgánicos en gas, en el cual los materiales orgánicos son conducidos a un reactor de pirólisis, en el cual ellos son mantenidos en contacto con un medio de transferencia de calor, con lo que tiene lugar una pirólisis. El reactor de pirólisis es un reactor de lecho móvil o un tambor giratorio. Los productos de pirolisis consisten en gases de pirolisis con materiales que pueden condensar y un residuo sólido que contiene carbono. El residuo sólido que contiene carbono y el medio de transferencia de calor son conducidos a un horno, en el cual se incinera el residuo que contiene carbono y se calienta el medio de transferencia de calor y es conducido nuevamente al reactor de pirólisis. Los gases de pirólisis que contienen alquitrán son calentados adicionalmente en una segunda zona de reacción de modo que se obtiene un gas de síntesis purificado con elevado poder calorífico. Esto ocurre de manera que los gases de pirolisis que contienen alquitrán son conducidos a un intercambiador indirecto de calor, en el cual ellos reaccionan con un agente de reacción, por ejemplo vapor de agua. Los gases residuales del horno son conducidos de tal modo al intercambiador indirecto de calor, que se usa su contenido de calor para la reacción de los gases de pirólisis con el agente de reacción. Las cenizas del residuo sólido que contiene carbono y el medio de transferencia de calor retirados del horno son retornados al extremo de acceso para la materia orgánica en el reactor de pirólisis.

La inscripción alemana de patente no publicada de prioridad anterior 199 30 071.2 se refiere a un método y un dispositivo para la pirólisis y conversión en gases de materiales orgánicos, en los cuales la materia orgánica es colocada en un reactor de secado y pirólisis, en el cual ellos son puestos en contacto con el material de lecho fluido de un lecho fluido de combustión, mediante lo cual tiene lugar un secado y pirólisis, en el cual se transforman los materiales orgánicos, en vapor de agua del secado y productos de pirólisis. Los productos de pirolisis consisten en gases con sustancias que pueden condensar y residuos sólidos que contienen carbono. El residuo sólido que contiene carbono, dado el caso con fracciones de vapor de agua y los gases de pirolisis con sustancias que pueden condensar, y el material de lecho fluido son conducidos de retorno al lecho fluido de combustión, en el cual se incinera el residuo que contiene carbono de la materia orgánica, lo que calienta el material de lecho fluido y es conducido nuevamente al reactor de pirólisis. El vapor de agua del secado y los gases de pirolisis con sustancias que pueden condensar son tratados adicionalmente en otra zona de reacción de modo que surge un producto gaseoso con elevado poder calorífico. El lecho fluido de combustión, en el cual se incineran los residuos de pirólisis, es operado como lecho fluido estacionario. Los gases de pirolisis son conducidos a un intercambiador indirecto de calor, en el cual dado el caso ellos reaccionan con un agente de reacción como vapor de agua, oxígeno o aire o una mezcla de ellos. Los gases residuales del horno son puestos en contacto con el intercambiador indirecto del calor de modo que se usa su contenido de calor para la reacción de los gases de pirolisis con el agente de reacción.

En el método previamente conocido según la DEPS 197 55 693 y también el método según la inscripción alemana de patente de antigua prioridad 199 30 071.2 se emplea en cada caso un intercambiador indirecto de calor al cual se conduce el calor de los gases residuales del horno y a través del cual se conducen los gases de pirólisis. Esta forma de operar y el dispositivo requerido para la ejecución de tal método tienen sin embargo desventajas.

A partir de la WO-A-0 121 730 de antigua prioridad no publicada y de la DE-C-197 55 693 asociada no publicada, así mismo de antigua prioridad, se conoce un método para la pirólisis de mezcla de materiales que contienen componentes orgánicos, en el cual los materiales orgánicos son puestos en contacto en un reactor de pirolisis con un medio de transferencia de calor y son pirolizados, en el cual se incinera mediante suministro de aire el coque de pirólisis que surge por la pirólisis en un reactor de combustión y en el cual se purifica el gas crudo generado por la pirólisis en un reactor de craqueo.

Es objetivo de la invención proponer un método mejorado para la pirólisis y conversión en gas de mezclas de materiales que contienen componentes orgánicos, y un dispositivo mejorado para la ejecución de tal método.

Este objetivo fue logrado mediante un método con las características de la reivindicación 1 y mediante un método con las características de la reivindicación 2. Este además fue logrado mediante un dispositivo acorde con la invención con las características de la reivindicación 27 y mediante un dispositivo acorde con la invención con las características de la reivindicación 28. En las reivindicaciones subordinadas se describen mejoras propias ventajosas del método acorde con la invención y de los positivos acordes con la invención.

En el método acorde con la invención la materia orgánica o bien la mezcla de materiales que contiene componentes orgánicos se ponen en contacto en un reactor de pirolisis, con un medio de transferencia de calor de un reactor de combustión y son pirolizados. Preferiblemente el reactor de pirólisis es un reactor de pozo. Como reactor de combustión se emplea preferiblemente un reactor de lecho fluido. El medio de transferencia de calor es formado preferiblemente por las cenizas del reactor de combustión. También es posible emplear otro medio de transferencia de calor o bien material de lecho fluido. El medio de transferencia del calor o bien el material el lecho fluido puede contener cenizas del reactor de combustión o consistir exclusivamente o prácticamente exclusivamente en estas cenizas. Es ventajoso cuando la materia orgánica es puesta en contacto con el medio de transferencia de calor mediante la mezcla mutua con ella. La materia orgánica y el medio de transferencia de calor es puesta en contacto en el reactor de pirólisis o bien mezclada y secada y pirolizada. El coque de pirólisis que surge en la pirólisis es incinerado en el reactor de combustión o bien reactor de lecho fluido bajo suministro de aire.

De acuerdo con la invención, el gas crudo generado por la pirólisis es purificado en un reactor de craqueo. Esta purificación ocurre preferiblemente mediante un catalizador del cual está provisto del reactor de craqueo. Esta purificación o bien purificación catalítica ocurre preferiblemente mediante adición de vapor de agua.

En el método acorde con la invención ya no es necesario un transmisor de calor o bien un intercambiador de calor, al cual se conduzcan el calor de los gases de escape del horno del reactor de combustión y al cual se conduzcan los gases de pirolisis.

El método acorde con la invención es adecuado en particular para la pirólisis y conversión en gas de una mezcla de materia que fue obtenida de residuos domésticos o desechos similares a residuos domésticos. En ello, preferiblemente es una mezcla que fue producida de residuos domésticos o desechos similares a residuos domésticos según el siguiente método: Los residuos domésticos o bien los desechos similares a residuos domésticos son tratados adicionalmente en forma previa cuando se requiere, en particular son desmenuzados. A continuación ellos son transformados en compost en recipientes cerrados bajo aireación forzada, donde los componentes orgánicos son degradados. Después de un tiempo determinado de por ejemplo siete días - después de este tiempo los componentes que pueden ser degradados fácilmente por vía biológica, son degradados típicamente de forma completa o en una parte esencial - se detiene mediante secado la transformación en compost. El material es secado hasta una humedad residual de 15 % como máximo. En caso de ser necesario, puede entonces aún ser tratado adicionalmente. Tal material es llevado... [Seguir leyendo]

1. Método para la pirólisis y conversión en gas de mezclas de materiales que contienen componentes orgánicos, en el cual la materia orgánica (4) o bien la mezcla de materiales que contienen componentes orgánicos, son puestos en contacto en un reactor de pirólisis (1) con un medio de transferencia del calor de un reactor de lecho fluido de combustión (2) y son pirolizados,

en el cual la materia sólida (7) , es decir coque de pirólisis y cenizas es conducida del reactor de pirólisis (1) a un reactor de craqueo (3) en el cual se purifica el gas crudo generado por la pirólisis,

en el cual la materia sólida (10) , es decir coque de pirólisis y cenizas, es llevada del reactor de craqueo (3) al reactor de lecho fluido de combustión (2) y es incinerada bajo admisión de aire (11) , y

donde el medio de transferencia de calor consiste en las cenizas (5) del reactor de combustión (2) .

2. Método para la pirólisis y conversión en gas de mezclas de materiales que contienen componentes orgánicos en el cual la materia orgánica (4) o bien la mezcla de materiales que contienen materia orgánica es puesta en contacto en un reactor de pirólisis (1) con un medio de transferencia de calor de un reactor de craqueo (41) y es pirolizada,

en el cual la materia seca (10) , es decir coque de pirólisis y cenizas es llevada del reactor de pirólisis (1) a un reactor de lecho fluido de combustión (2) y es incinerada bajo admisión de aire (11) y en el cual el medio de transferencia de calor del reactor es conducido del lecho fluido de combustión (2) al reactor de craqueo (41) , en el cual se purifica el gas crudo generado por la pirólisis,

donde el medio de transferencia de calor consiste en cenizas (5) del reactor de combustión (2) .

3. Método según una de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque se provee un catalizador al reactor de craqueo (3, 41) .

4. Método según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la purificación es ejecutada mediante adición de vapor de agua (8) .

5. Método según una de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque el coque de pirólisis (7) del reactor de pirólisis (1) es empleado como catalizador para el gas crudo (6) .

6. Método según una de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque antes de la pirólisis se separa (14) una fracción fina (16) de la materia orgánica (4) (Fig. 2) .

7. Método según la reivindicación 6, caracterizado porque la fracción fina (16) separada (14) es conducida al reactor de combustión (2) .

8. Método según una de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque mediante la purificación del gas crudo se genera un gas de síntesis (17) .

9. Método según la reivindicación 8, caracterizado porque el gas de síntesis (17) es aprovechado energéticamente en una turbina de gas (23) (Fig. 3; Fig. 9) .

10. Método según la reivindicación 9, caracterizado porque el gas de escape (24) es conducido del aprovechamiento energético (23) al reactor de combustión (2) .

11. Método según una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque el gas de síntesis (17) es enfriado primero y/o purificado (35) (Fig. 9) .

12. Método según la reivindicación 11, caracterizado porque el agua residual (36) del enfriamiento y/o purificación

(35) es evaporada (37) .

13. Método según la reivindicación 12, caracterizado porque el residuo (39) de la evaporación (37) es conducido al reactor de combustión (2) .

14. Método según una de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque mediante la purificación del gas crudo (6) se genera un gas de síntesis (9, 26) .

15. Método según la reivindicación 14, caracterizado porque se separa (25) hidrógeno (27) del gas de síntesis (26) (Fig. 4) .

16. Método según la reivindicación 15, caracterizado porque el gas pobre (28) remanente en la separación de hidrógeno (25) es conducido al reactor de combustión (2) .

17. Método según una de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque el reactor de combustión (2) es operado en dos etapas (Fig. 5) .

18. Método según una de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque una zona del reactor de pirólisis

(1) es empleada como reactor de craqueo (Fig. 6; Fig. 10) .

19. Método según una de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque el gas crudo (6) purificado en el reactor de craqueo (3) es purificado adicionalmente en otro reactor (32) con una pila de catalizador (Fig. 7) o porque el reactor de craqueo está formado como reactor con una pila de catalizador.

20. Método según la reivindicación 19, caracterizado porque el gas crudo (6) purificado en el reactor de craqueo (3) es purificado adicionalmente en otro reactor (33) con una pila de catalizador, donde el primer otro reactor (32) y el segundo otro reactor (33) son activados alternativamente (Fig. 8) .

21. Método según la reivindicación 20, caracterizado porque el primer otro reactor (32) y el segundo otro reactor

(33) son regenerados preferiblemente de modo alternativo, preferiblemente mediante gas de escape caliente (12) del reactor de combustión (2) .

22. Método según una de las reivindicaciones 19 a 21, caracterizado porque se suprime el reactor de craqueo (3) y el otro reactor (32) o los otros reactores (32, 33) realizan la purificación del gas crudo.

23. Método según una de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque el catalizador es añadido o bien es efectivo junto con el medio de transferencia de calor (Fig. 10) .

24. Método según la reivindicación 23, caracterizado porque el catalizador (40) es añadido al medio de transferencia de calor (5) .

25. Método según la reivindicación 23 o 24, caracterizado porque se emplea un catalizador permanente.

26. Método según una de las reivindicaciones 23 a 25, caracterizado porque se emplea un catalizador perdido.

Dispositivo para la pirólisis y conversión en gas de mezclas de materiales que contienen componentes orgánicos, en particular para la ejecución del método según una de las reivindicaciones 1 y 3 a 26

con un reactor de pirólisis (1) , preferiblemente un reactor de pozo, un reactor de lecho fluido de combustión (2) y un reactor de craqueo (3) ,

donde la materia orgánica (4) o bien la mezcla de materiales que contienen componentes orgánicos y un medio de transferencia de calor (5) pueden ser conducidos del reactor de lecho fluido de combustión (2) al reactor de pirólisis (1) ,

donde pueden conducirse la materia seca (7) , es decir coque de pirólisis y cenizas del reactor de pirólisis (1) y el gas crudo generado mediante la pirolisis al reactor de craqueo (3) ,

donde la materia seca (10) , es decir el coque de pirólisis y cenizas, del reactor de craqueo (3) puede ser llevada al reactor de lecho fluido de combustión (2) y puede ser incinerada mediante adición de aire y donde el medio de transferencia de calor consiste en las cenizas (5) del reactor de combustión (2) .

28. Dispositivo para la pirólisis y conversión en gas de mezclas de materiales que contienen componentes orgánicos, en particular para la ejecución del método según una de las reivindicaciones 2 a 26,

con un reactor de pirólisis (1) , preferiblemente un reactor de pozo, un reactor de lecho fluido de combustión (2) y un reactor de craqueo (41) ,

donde la materia orgánica (4) o bien la mezcla de materiales que contienen componentes orgánicos y un medio de transferencia de calor (5) pueden conducirse del reactor de craqueo (41) al reactor de pirólisis (1) ,

donde la materia sólida (10) , es decir coque de pirólisis y cenizas del reactor de pirólisis (1) puede ser llevada al reactor de lecho fluido de combustión (2) y puede ser incinerada bajo la admisión de aire,

donde el medio de transferencia de calor del reactor de lecho fluido de combustión (2) y el gas crudo generado por la pirólisis pueden ser conducidos al reactor de craqueo (41) y

donde el medio de transferencia de calor consiste en la cenizas (5) del reactor de combustión (2) .

29. Dispositivo según la reivindicación 27 o 28, caracterizado porque en el reactor de craqueo (3, 41) se provee un catalizador.

30. Dispositivo según la reivindicación 27 o 28, caracterizado por un tamiz (14) para la tamización u otro dispositivo de separación para la separación de una fracción fina (16) de la materia orgánica (4) (Fig. 2) .

31. Dispositivo según una de las reivindicaciones 27 a 30, caracterizado por una turbina a gas (23) para el aprovechamiento energético del gas de síntesis (17) del reactor de craqueo (3, 41)

32. Dispositivo según la reivindicación 31, caracterizado por un elemento de apagado (35) para el enfriamiento y/o purificación del gas de síntesis (9) .

33. Dispositivo según la reivindicación 32, caracterizado por un secador (37) para el enfriamiento y/o purificación del agua residual (36) del elemento de apagado (35) .

34. Dispositivo según una de las reivindicaciones 27 a 33, caracterizado por una separación de hidrógeno (25) para la separación de hidrógeno (27) del gas de síntesis (26) del reactor de craqueo (3, 41)

35. Dispositivo según una de las reivindicaciones 27 a 34, caracterizado porque el reactor de combustión (2) puede ser operado en dos etapas.

36. Dispositivo según una de las reivindicaciones 27 a 35, caracterizado porque el reactor de pirólisis (1) o bien reactor de pozo y el reactor de craqueo (3) son operados como un componente, preferiblemente como reactor de pirólisis-craqueo (30, 30’) .

37. Dispositivo según una de las reivindicaciones 27 a 36, caracterizado por otro reactor (32) con una pila de catalizador.

38. Dispositivo según la reivindicación 37, caracterizado por un segundo otro reactor (33) con una pila de catalizador.