Procedimiento para el tratamiento de residuos.

Procedimiento para el tratamiento de residuos

La invención se refiere a un procedimiento para el tratamiento de residuos.

Los medios de utilización de una sustancia conocidos de la técnica anterior han sido limitados. Se conocen procedimientos que tratan de usar diferencias hidrodinámicas para separar los componentes (por ejemplo, clasificación), o procedimientos basados en métodos analíticos instrumentales (por ejemplo, espectroscópicos), o procedimientos basados en diferencias en densidad (instalaciones de lavaderos por flotación) o procedimientos basados en diferencias en solubilidad de ciertos plásticos principalmente en disolventes orgánicos. Todas estas alternativas tienen en común que cualquiera de ellas da como resultado una separación insatisfactoria y/o permiten sólo la utilización del material, si es que permiten la utilización de la sustancia.

Además, se conocen procedimientos que usan transformaciones termoquímicas, por ejemplo, gasificación, pirólisis, reformado, etc., para generar productos de desdoblamiento y/o productos de transformación que pueden usarse para la obtención de energía o como materias primas (por ejemplo, gas de síntesis y monómeros).

También, se conocen procedimientos pueden dar como resultado la formación de productos utilizables mediante hidrogenación en condiciones forzadas (principio de Bergius).

En el tratamiento de los residuos más establecido, los procedimientos se basan en la utilización de material por separación mecánica/física del residuo.

Procedimiento para el tratamiento de residuos

La invenciïn se refiere a un procedimiento para el tratamiento de residuos.

Los medios de utilizaciïn de una sustancia conocidos de la tïcnica anterior han sido limitados. Se conocen procedimientos que tratan de usar diferencias hidrodinïmicas para separar los componentes (por ejemplo, clasificaciïn) , o procedimientos basados en mïtodos analïticos instrumentales (por ejemplo, espectroscïpicos) , o procedimientos basados en diferencias en densidad (instalaciones de lavaderos por flotaciïn) o procedimientos basados en diferencias en solubilidad de ciertos plïsticos principalmente en disolventes orgïnicos.

Todas estas alternativas tienen en comïn que cualquiera de ellas da como resultado una separaciïn insatisfactoria y/o permiten sïlo la utilizaciïn del material, si es que permiten la utilizaciïn de la sustancia.

Ademïs, se conocen procedimientos que usan transformaciones termoquïmicas, por ejemplo, gasificaciïn, pirïlisis, reformado, etc., para generar productos de desdoblamiento y/o productos de transformaciïn que pueden usarse para la obtenciïn de energïa o como materias primas (por ejemplo, gas de sïntesis y monïmeros) .

Tambiïn, se conocen procedimientos pueden dar como resultado la formaciïn de productos utilizables mediante hidrogenaciïn en condiciones forzadas (principio de Bergius) .

En el tratamiento de los residuos mïs establecido, los procedimientos se basan en la utilizaciïn de material por separaciïn mecïnica/fïsica del residuo.

Los materiales utilizables reivindicados de esta manera, tal como pelïculas, PVC, etc., se venden como fracciones relativamente puras o como grïnulos secundarios procesados. Una parte de este material es procesado en nuevos productos, lo cual normalmente representa un sub-reciclado, teniendo oportunidades reales de mercado sïlo una pequeïa fracciïn de la misma.

Las fracciones residuales que quedan despuïs de seleccionar, se procesan, principalmente, como combustibles alternativos y proporcionan electricidad y calor mediante la utilizaciïn posterior de la energïa quïmica contenida en el residuo por medio de la combustiïn.

Principalmente, sin embargo, el objetivo es la eliminaciïn de los residuos mïs que su utilizaciïn para la generaciïn de energïa Bïsicamente, los costes de fabricaciïn asociados con residuos plïsticos se pierden siempre en la combustiïn, ya que normalmente son significativamente mayores que el valor calorïfico.

La DE 197 50 327 C1 describe un procedimiento para producir gas de sïntesis a partir de materias primas o materiales renovables residuales que contienen celulosa que es debido a su consistencia particularmente adecuada para la combustiïn posterior en motores de combustiïn interna. Los materiales contaminados que contienen celulosa, tal como residuos de madera, son utilizables en este procedimiento. El reciclado de residuos mixtos sïlo es posible con condiciones.

El documento US 2007/0131585 A1 se refiere a un mïtodo y un aparato para la extracciïn de vapor de hidrocarburos a partir de los residuos. El mïtodo conocido como mïtodo KDV (lubricaciïn catalïtica sin presiïn) se lleva a cabo sin agua a temperaturas de 230 a 380 ïC en un aceite vehicular que tiene material orgïnico disuelto con un intercambiador iïnico (de silicato alumïnico-potïsico, -sïdico, -cïlcico y -magnïsico) usado como catalizador.

El documento WO 2008/054190 se refiere a la preparaciïn de combustibles que tienen hidrocarburos alifïticos. El documento WO/2008/054190 describe un mïtodo que se lleva a cabo a una temperatura de 300 a 370 ïC y a una presiïn entre 84 y 175 bar, en donde una fracciïn ligera tiene hidrocarburos con una temperatura de ebulliciïn entre 34-100 ïC y se prepara una fracciïn combustible gaseosa.

Basado en lo que antecede, el objeto de la presente invenciïn fue proporcionar, independiente de la proporciïn de cada componente, un alto grado de utilizaciïn de las sustancias contenidas en los materiales residuales y/o de la energïa que se libera allï. En particular, la invenciïn permite recuperar sustancias del residuo. Aquï, el objetivo consiste, entre otros, en reciclar restos de coches desguazados y residuos mezclados, cuya utilizaciïn material es normalmente difïcil, y en otros residuos en masa de pequeïas partïculas con, a menudo, una gran fracciïn problema esquiva (PVC, retardante de la llama, etc.) .

Esta tarea se resuelve mediante el procedimiento con las caracterïsticas de la reivindicaciïn 1. Reivindicaciones dependientes adicionales ilustran las realizaciones ventajosas.

Dentro del alcance de la presente solicitud, se comprende que el residuo indica la totalidad de todos los residuos domïsticos, residuos de producciïn, residuos industriales o residuos de producciïn que el propietario quiere o tiene que eliminar tales como:

- biomasas sïlidas y lïquidas o productos producidos de las mismas,

- plïsticos (polïmeros) ,

- elastïmeros,

- materiales inorgïnicos tales como minerales, metales y sus compuestos,

- contaminantes sïlidos o lïquidos y/o sustancias peligrosas, tales como metales pesados y compuestos de los mismos,

- compuestos orgïnicos sustituidos con halïgenos tales como retardantes de la llama,

- agua (humedad) .

Ademïs, el residuo puede tener al menos uno de los siguientes componentes: materia prima y residuo celulïsico, ïcido graso, biopolïmeros, masas bituminosas, masas de alquitrïn, combinaciones de los mismos y similares.

En el procedimiento segïn la invenciïn, el residuo es tratado inicialmente con una soluciïn alcalina bajo presiïn y a una temperatura entre 140 ïC y 250 ïC de la soluciïn alcalina y al mismo tiempo, o posteriormente, los constituyentes inorgïnicos son separados. Ademïs, los componentes orgïnicos del vapor de arrastre resultante son separados del agua y posteriormente procesados adicionalmente en gas combustible o gas de sïntesis por rectificaciïn, extracciïn o sorciïn y/o transformaciïn por medio de evaporaciïn tïrmica.

Segïn el mïtodo inventivo los componentes orgïnicos son separados del vapor de arrastre a travïs de la transferencia a un aparato de condensaciïn, y el vapor de arrastre empobrecido en constituyentes orgïnicos se realimenta al procedimiento. Segïn la invenciïn, el residuo que va a ser tratado se tritura hasta un tamaïo de partïcula determinado que, en particular, tiene al menos una longitud de arista de 0, 1 a 10 cm.

El primer paso se basa en el tratamiento de los componentes orgïnicos del residuo por medio de solvolisis, de manera que posteriormente estïn presentes en al menos una fase lïquida. En lo sucesivo, se describen a modo de ejemplo las reacciones quïmicas que los componentes individuales del residuo estïn experimentando.

Se entiende que solvolisis es cualquier reacciïn quïmica que tiene lugar entre el residuo y la soluciïn alcalina.

Segïn el procedimiento segïn la invenciïn, el residuo se combina en un reactor con una soluciïn alcalina acuosa y un auxiliar orgïnico esencialmente insoluble en agua para formar una mezcla de reacciïn. La mezcla de reacciïn se calienta a un intervalo de temperatura entre 140 ïC y 250 ïC y se presuriza entre 3 bar y 12 bar para producir, al menos, una fase acuosa, una fase orgïnica, una fase gaseosa y, opcionalmente, una fase sïlida. La fase gaseosa se elimina del reactor y los componentes orgïnicos y acuosos de la fase gaseosa son separados. Posteriormente, los componentes acuosos de la fase gaseosa se vuelven a alimentar al reactor.

La separaciïn de la fase alcalina, acuosa, y orgïnica puede llevarse a cabo, por ejemplo, por extracciïn y/o decantaciïn. La fase orgïnica y/o la fase acuosa pueden someterse a una destilaciïn en vacïo.

Las soluciones alcalinas ventajosas son aquellas que contienen carbonatos inorgïnicos. Particularmente ventajosa es la soluciïn de carbonato potïsico.

Preferiblemente, las soluciones de carbonato alcalino estïn saturadas con una densidad entre 1, 5 y 1, 6 g/cm3.

Preferiblemente, los materiales auxiliares orgïnicos son los aceites lubricantes, los aceites de motor, los hidrocarburos alifïticos o similares. Preferiblemente, los materiales auxiliares orgïnicos son inertes frente a la soluciïn alcalina.

Los materiales orgïnicos, es decir, los componentes orgïnicos que se disuelven principalmente en los materiales auxiliares orgïnicos y que no tienen una presiïn de vapor suficiente para ser descargados con el vapor de arrastre, son predominantemente apolares y flotan en la soluciïn alcalina, ya que su densidad es mïs pequeïa que la densidad de la soluciïn... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para el tratamiento de residuos en un reactor (3) que comprende las siguientes etapas:

- combinar el residuo que va a ser tratado y una soluciïn alcalina acuosa y un material auxiliar orgïnico insoluble en agua para formar una mezcla de reacciïn;

- calentar la mezcla de reacciïn a un intervalo de temperatura entre 140 ïC y 250 ïC y una presiïn entre 3 bar y 12 bar para producir al menos una fase acuosa, una fase orgïnica, una fase gaseosa y, opcionalmente, una fase sïlida;

- retirar de la fase gaseosa del reactor (3) ;

- separaciïn de los componentes orgïnicos y acuosos de la fase gaseosa, en particular mediante una columna de rectificaciïn (4) ;

- alimentar los componentes acuosos de la fase gaseosa de vuelta al reactor (3) .

2. Procedimiento segïn la reivindicaciïn 1, caracterizado por la separaciïn de la fase sïlida de la mezcla de reacciïn.

3. Procedimiento segïn la reivindicaciïn 2, caracterizado por el lavado de la fase sïlida despuïs de la separaciïn.

4. Procedimiento segïn la reivindicaciïn 1, caracterizado porque el residuo comprende al menos uno de los siguientes componentes: biomasas sïlidas y lïquidas o productos producidos a partir de ellas, plïsticos (polïmeros) , materiales inorgïnicos tales como minerales, metales y compuestos de los mismos, contaminantes sïlidos o lïquidos y/o materiales peligrosos, tales como metales pesados y compuestos de los mismos, compuestos orgïnicos sustituidos con halïgeno, tales como retardantes de la llama, materias primas y residuos que contienen celulosa, ïcidos grasos, biopolïmeros, masas bituminosas, masas de alquitrïn, combinaciones de los mismos y similares.

5. Procedimiento segïn la reivindicaciïn 1, caracterizado porque la soluciïn alcalina contiene carbonatos, particularmente carbonato potïsico.

6. Procedimiento segïn la reivindicaciïn 5, caracterizado porque la soluciïn es una soluciïn saturada de carbonato potïsico y/o la densidad de la soluciïn es 1, 5 a 1, 6 g/cm3.

7. Procedimiento segïn la reivindicaciïn 6, caracterizado porque los materiales orgïnicos auxiliares son aceites lubricantes, aceites de motor, hidrocarburos alifïticos o similares.

8. Procedimiento segïn la reivindicaciïn 6 ï 7, caracterizado por la separaciïn de la fase alcalina acuosa y la fase orgïnica por extracciïn y/o decantaciïn.

9. Procedimiento segïn una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado por el tratamiento de la fase alcalina acuosa y/o la fase orgïnica mediante hidrogenaciïn y/o sïntesis de Kolbe.

10. Procedimiento segïn una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizado por destilaciïn en vacïo de la fase orgïnica y/o de la fase acuosa.

11. Procedimiento segïn una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la soluciïn alcalina se proporciona en el reactor (3) y tiene lugar una alimentaciïn cuasi-continua del residuo en una operaciïn semi-continua, en particular por medio de tornillos de compactaciïn y prensas de pistïn.

12. Procedimiento segïn la reivindicaciïn 1, caracterizado porque el reactor (3) es un tanque agitado que tiene un agitador mecïnico (12) y/o un reactor de circulaciïn.

13. Procedimiento segïn una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por mantener la presiïn y la temperatura durante un perïodo de 0, 5 h a 30 h, preferiblemente de 2 h a 20 h y, en particular, durante mïs de 10 h.

14. Procedimiento segïn una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por la trituraciïn del residuo que va a ser tratado hasta un tamaïo de partïcula determinado que, en particular, tiene al menos una longitud de arista de 0, 1 a 10 cm.

15. Procedimiento segïn una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la alimentaciïn del residuo tiene lugar en modo por lotes mediante la apertura del reactor (3) y la introducciïn del residuo, y aïadiendo posteriormente la soluciïn alcalina.

16. Procedimiento segïn una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el suministro de calor durante el procedimiento tiene lugar mediante al menos un intercambiador de calor (5) o por un medio de transferencia de calor usado en el procedimiento, particularmente vapor o aceite tïrmico.

17. Procedimiento segïn una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los componentes inorgïnicos son eliminados de forma continua o por lotes adecuados mediante al menos un dispositivo de descarga y se lavan posteriormente mediante soluciïn alcalina y/o agua procesadas.

18. Procedimiento segïn una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque de los componentes inorgïnicos se recuperan metales por medio de procedimientos de refino elïctrico y/o galvïnicos y/o quïmicos y/o mecïnicos.

19. Procedimiento segïn una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la columna de rectificaciïn (4) es una columna empaquetada.

20. Procedimiento segïn una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la presiïn en el sistema despuïs de la columna de rectificaciïn (4) se mantiene constante usando un regulador de presiïn.

21. Procedimiento segïn una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los componentes orgïnicos son separados del vapor de arrastre a travïs de la transferencia a un aparato de condensaciïn, y el vapor de arrastre empobrecido en constituyentes orgïnicos se realimenta al procedimiento.

22. Procedimiento segïn una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque una hidrogenaciïn parcial, en particular usando nïquel Raney como catalizador, de al menos una parte de los componentes orgïnicos tiene lugar a una presiïn de vapor demasiado baja, es disminuida por la polaridad de dichos componentes orgïnicos y por eso aumenta la presiïn de vapor de los mismos.

23. Procedimiento segïn una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los componentes orgïnicos presentes en forma lïquida son sometidos a hidrogenaciïn, en particular usando nïquel Raney como catalizador, para la retirada de los heteroïtomos y/o son sometidos a hidrocraqueo.

Fig. 1 Fig. 2 Fig. 3 Fig. 4 Fig. 5