Tratamiento del gas de combustión del tratamiento de desechos.

Un procedimiento para el tratamiento de desechos, que comprende:

Calentamiento de desechos en una cámara a una temperatura elevada para efectuar lapirólisis de los desechos;

Introducción de oxígeno en la cámara para efectuar la gasificación de los desechospirolizados de tal forma que la pirolisis y gasificación se llevan a cabo de forma secuencalen la misma cámara;

Contacto del gas de combustión de las fases de pirólisis y/o gasificación con uncatalizador de oxidación para convertir el monóxido de carbono y los hidrocarburos delgas de combustión en dióxido de carbono y agua;

Medición del contenido de oxígeno del gas de salida del catalizador usando un sensor deoxígeno, y usando esta información para modular la entrada de aire al catalizador o a lacámara o tanto al catalizador como a la cámara de tal forma que se mantenga el nivel deoxígeno del gas que sale del dispositivo; y

Monitorización de la temperatura del catalizador usando un sensor de temperatura en ocerca del catalizador de tal forma que un incremento en la temperatura desencadene unincremento en la entrada de aire al catalizador para reducir la temperatura.

La presente invencion se refiere a un procedimiento y un dispositivo para procesar el gas de combustion del tratamiento de residuos.

Se conoce una serie de tecnicas para el tratamiento destructivo de los desechos, incluyendo la incineracion, pirolisis, combustion (gasificacion) y combinaciones de dichos procedimientos.

Un problema con el tratamiento de residuos, en particular con los residuos domesticos, es que no hay un par de cantidades de residuos que sean identicos, debido al numero de variables que existen en su composicion, incluyendo el peso, el volumen y el contenido en agua. Esto es generalmente cierto incluso para flujos de residuos unicos como el residuo fecal.

Los reglamentos que regulan la industria del tratamiento de residuos imponen niveles maximos para ciertos componentes de la produccion resultante del tratamiento. Por tanto, la realidad es que cualquier sistema de gestion de residuos tiene que tratar con entradas incontroladas pero se ve obligado a producir rendimientos controlados de emisiones no peligrosas.

Una cantidad tipica de residuos tratados por una combinacion de pirolisis y combustion de acuerdo con los procedimientos descritos es la de la patente W02007/104954, ya sea de flujo unico o mezclado, producira monoxido de carbono (CO) , hidrogeno (H2) , hidrocarburos diversos (incluyendo compuestos organicos volatiles, conocidos como VOCs por sus siglas en ingles o como CxHyOz, y alquitran, siendo una mezcla de compuestos organicos producidos por pirolisis de materia organica de desecho) , agua (H2O) , oxidos de sulfuro (SOx) , oxidos de nitrogeno (tambien conocidos como oxidos nitrosos, NOx) , cloruro de hidrogeno (HCl) , fluoruro de hidrogeno (HF) y diversos metales volatiles. La patente US 5826520 tambien describe un dispositivo y un procedimiento para las consecutivas pirolisis y combustion de desechos el en interior de un unico cerramiento.

Se busca llevar a cabo dichos procedimientos en un lugar tan proximo como sea posible a la ubicacion de los desechos, evitando el transporte de los residuos a traves de largas distancias, pero conseguir esto al mismo tiempo que se cumple con los reglamentos que regulan el contenido del gas de combustion exige un cumplimiento estricto respecto a los niveles maximos de ciertos componentes del gas de combustion. Se busca tambien poner a disposicion procedimientos y dispositivos aptos para su uso a escala domestica.

Los procedimientos de pirolisis y combustion conocidos pueden producir altos niveles de monoxido de carbono y tambien hidrocarburos tales como VOCs y/o alquitranes. Se sabe como reducir tales emisiones en plantas de pirolisis de grandes dimensiones por la introduccion de una segunda fase de combustion. Esto, sin embargo, genera temperaturas que serian excesivas en una unidad domestica y pueden tambien generar otros componentes no deseados de gases de combustion.

Es objeto de la invencion el mejorar los problemas identificados supra. Un objeto de realizaciones particulares de la invencion es proporcionar un proceso y un dispositivo para el tratamiento in situ de desechos a escala domestica y gran escala domestica con reduccion en el monoxido de carbono y los niveles de hidrocarburos en gases de combustion. Es objeto de realizaciones especificas de la invencion el conseguir eso para residencias de multiples ocupantes y tambien para residencias domesticas individuales y empresas comerciales tales como supermercados, restaurantes, residencias y hospitales. Un objeto ulterior es reducir y/o eliminar la necesidad de transporte de desechos e impedir que el desecho termine en el vertedero de basuras, permitiendo a las autoridades locales cumplir con las exigencias de las directivas sobre reciclaje.

Consecuentemente, la invencion proporciona un procedimiento para el tratamiento de desechos de acuerdo con la reivindicacion 1.

En la presente invencion, el termino "combustion" incluye cualquier reaccion de oxidacion de materiales basados en el carbono, siendo el oxidante el oxigeno y siendo la reaccion neutral en relacion con la energia o, al menos, ligeramente exotermica. Esto incluye la gasificacion, que es el termino preciso para la reaccion de oxidacion que tiene lugar en la camara en la presente invencion en cuanto dicha oxidacion tiene a ser ligeramente exotermica y el principal producto es monoxido de carbono mas que dioxido de carbono.

Por tanto, en realizaciones tipo de la invencion, el desecho es calentado para llevar a cabo la pirolisis del desecho en la camara. En una fase subsiguiente, que, generalmente, tiene lugar inmediatamente despues, pero puede estar temporalmente distanciada de la pirolisis, se introduce suficiente oxigeno en la misma camara para efectuar la gasificacion, en la misma camara, del desecho pirolizado. Asi, la pirolisis y la gasificacion son llevadas a cabo de forma secuencial en la misma camara. Preferiblemente, la introduccion de oxigeno es suficiente para la gasificacion pero insuficiente para permitir la ignicion del desecho. Como resultado, la gasificacion tiene lugar sin la ignicion y sin una llama en la camara.

Los procedimientos y dispositivos de la invencion son particularmente aptos para el tratamiento de desecho seleccionado de entre desecho domestico, desecho que contenga alimento, desecho carbonaceo, desecho producido por pisos, casas y construcciones residenciales de unico o multiples ocupantes, desechos de restaurantes, desechos de supermercados, desechos de hospitales, desecho de servicios sanitarios incluidas residencias, desecho del tratamiento de aguas residuales y desecho sanitario, pero especialmente desecho domestico, desecho que contenga alimento, desecho producido por construcciones residenciales con multiples ocupantes.

La invencion tambien proporciona un dispositivo de acuerdo con la reivindicacion 13.

El catalizador de oxidacion es manejado, de forma adecuada, a una temperatura de entre 2000 C a 9000 C, especialmente a una temperatura de entre 3000C a 8000C. Los catalizadores de oxidacion para su uso en la invencion pueden comprender platino o paladio y ocasionalmente, aunque de forma menos comun, rodio. En realizaciones particulares, el catalizador de oxidacion es un filtro de particulas diesel o un conversor catalitico de doble via o comprende paladio sobre aluminio. Realizaciones especificas emplean uno o mas conversores cataliticos del tipo usado en la industria del automovil, que se ha descubierto su efectividad en la reduccion significativa del contenido en hidrocarburos y CO del gas de combustion. Pueden ser utilizados en la invencion catalizadores de oxidacion que contengan paladio y alumina o que contengan paladio e iridio.

Los procedimientos de la invencion pueden comprender el contactar el gas de combustion con un primer catalizador de oxidacion que es un filtro de particulas diesel y un segundo catalizador que es un conversor catalitico de doble via, o puede comprender el contactar el gas de combustion con un primer catalizador de oxidacion que es un filtro de particulas diesel y un segundo catalizador que comprende paladio y alumina.

Los procedimientos de la invencion pueden comprender tambien la filtracion de gas de combustion para eliminar la ceniza previamente al contacto del gas de combustion con los catalizadores de oxidacion y reduccion, preferiblemente filtrando el gas de combustion de tal forma que la ceniza permanezca en la camara. Las realizaciones especialmente preferidas comprenden la filtracion del gas de combustion para eliminar la ceniza y el uso de un catalizador de oxidacion que comprenda paladio o aluminio. En realizaciones alternativas de la invencion, puede ser usado un contenedor ciclonico para recoger ceniza previamente al contacto del gas de combustion con los catalizadores de oxidacion y reduccion de tal manera que la ceniza pueda ser posteriormente eliminada o vertida en una camara existente de una tuberia de drenaje.

En realizaciones ulteriores de la invencion, el procedimiento comprende ademas el contactar los gases de combustion con un catalizador de reduccion para eliminar los oxidos nitrosos, generalmente por conversion en nitrogeno y oxigeno. El termino "oxidos nitrosos" utilizado aqui hace referencia a cualquier oxido de nitrogeno, e incluye los compuestos comunmente conocidos como NOx. El orden de las superficies catalizadoras puede ser tal que el gas de combustion pase primero a traves del catalizador de oxidacion y entonces el catalizador de reduccion o que dicho gas de combustion pase primero a traves del catalizador de reduccion y despues del catalizador de oxidacion. Los catalizadores de reduccion para su uso en la invencion pueden comprender rodio y tambien, aunque menos corrientemente, paladio y/o platino. Los catalizadores de reduccion pueden comprenden rodio y platino, rodio y platino o tanto rodio, como paladio... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para el tratamiento de desechos, que comprende:

Calentamiento de desechos en una camara a una temperatura elevada para efectuar la pirolisis de los desechos; Introduccion de oxigeno en la camara para efectuar la gasificacion de los desechos pirolizados de tal forma que la pirolisis y gasificacion se llevan a cabo de forma secuencal en la misma camara; Contacto del gas de combustion de las fases de pirolisis y/o gasificacion con un catalizador de oxidacion para convertir el monoxido de carbono y los hidrocarburos del gas de combustion en dioxido de carbono y agua; Medicion del contenido de oxigeno del gas de salida del catalizador usando un sensor de oxigeno, y usando esta informacion para modular la entrada de aire al catalizador o a la camara o tanto al catalizador como a la camara de tal forma que se mantenga el nivel de oxigeno del gas que sale del dispositivo; y Monitorizacion de la temperatura del catalizador usando un sensor de temperatura en o cerca del catalizador de tal forma que un incremento en la temperatura desencadene un incremento en la entrada de aire al catalizador para reducir la temperatura.

2. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que la temperatura elevada para efectuar la pirolisis este en el intervalo entre 400 y 7000 C.

3. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1 o la reivindicacion 2, en el que el nivel de oxigeno del gas que sale del dispositivo se mantiene en el intervalo de 1 a 16%.

4. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el nivel de oxigeno del gas que sale del dispositivo se mantiene en el intervalo de 3 a 10%.

5. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el catalizador de oxidacion comprende platino, paladio o rodio.

6. Un procedimiento de acuerdo con cualquera de las reivindicaciones precedentes, en el que un incremento en la temperatura del catalizador por encima de alrededor de 6000 C desencadena un incremento en entrada de airee al catalizador.

7. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo ulteriormente gases de combustion con un catalizador de reduccion para convertir oxidos nitrosos en nitrogeno y oxigeno.

8. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 7 en el que el catalizador de reduccion comprende platino, paladio o rodio.

9. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprenda contactar el gas de combustion con un depurador de agua para eliminar acidos inorganicos y metales volatiles.

10. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 10, que comprenda filtrar el gas de combustion eliminar la ceniza previamente al contacto del gas de combustion con los catalizadores de oxidacion y/o reduccion.

11. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprenda contactar el gas de combustion con un contenedor ciclonico para eliminar la ceniza previamente al contacto del gas de combustion con los catalizadores de oxidacion y/o reduccion.

12. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprenda pasar el gas de escape del catalizador a traves de un intercambiador de calor.

13. Dispositivo para el tratamiento de desechos, que comprende: Una camara para recibir los desechos; Un calentador para calentar los desechos en la camara; Una abertura de salida para la salida del gas de combustion de la camara; Un catalizador de oxidacion para catalizar la oxidacion del monoxido de carbono y los hidrocarburos en el gas de combustion; y caracterizado porque comprende tambien:

Un monitor de oxigeno para monitorizar el contenido de oxigeno del gas de salida del catalizador de oxidacion; Una abertura de entrada para combinar el aire con el gas de salida previo al contacto con el catalizador de oxidacion, en el que la entrada de aire en el gas de combustion previo al contacto con el catalizador de oxidacion es controlado por el monitor de oxigeno; Y Un sensor de temperatura para monitorizar la temperatura de funcionamiento del catalizador, en el que el sensor de temperatura este conectado a la entrada de aire de tal manera que la entrada de aire pueda ser controlada para modular la temperatura de funcionamiento del catalizador, Estando adaptado el dispositivo para ser sellado de tal manera que los desechos puedan ser calentados para efectuar la pirolisis de los desechos y comprendendo una abertura de entrada para que el aire permita la gasificacion de los desechos en la propia camara.

14. Dispositivo de acuerdo con la reivindicacion 13, adaptado para efectuar la pirolisis de los desechos a una temperatura en el intervalo de entre 400 a 7000 C.

15. Dispositivo de acuerdo con la reivindicacion 13 o la reivindicacion 14, adaptado de tal manera que el contacto con el catalizador de oxidacion esta controlado por el monitor de oxigeno de tal forma que el contenido de oxigeno del gas de combustion despues del contacto con el catalizador de oxidacion esta en el intervalo de 1 a 16%.

16. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 13-15, adaptado de tal manera que el contacto con el catalizador de oxidacion esta controlado por el monitor de oxigeno de tal forma que el contenido de oxigeno del gas de combustion despues del contacto con el catalizador de oxidacion esta en el intervalo de 3 a 10%.

17. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 13-16, en el que el catalizador de oxidacion comprende platino, paladio o rodio.

18. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 13-17, comprendiendo ulteriormente un catalizador de reduccion para catalizar la reduccion de los oxidos nitrosos en el gas de combustion.

19. Dispositivo de acuerdo con la reivindicacion 18, en el que el catalizador de reduccion comprende rodio.

20. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 13-19 comprendiendo un filtro de cenizas entre la camara y el catalizador para impedir que la ceniza en el gas de combustion alcance el catalizador.

21. Dispositivo de acuerdo con la reivindicacion 20, que comprende un contenedor ciclonico para impedir que la ceniza entre en los catalizadores de oxidacion y/o reduccion.

22. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 13-21 comprendiendo ulteriormente un intercambiador de calor para procesar los gases de escape que salen del catalizador y entran en la camara.