Procedimiento de tratamiento de residuos por oxidación hidrotermal.

Procedimiento de oxidación de los cuerpos orgánicos contenidos en un efluente acuoso,

pudiendo contener dicho efluente acuoso unas sales,

caracterizado porque comprende las etapas siguientes:

- se inyecta en un cuerpo tubular (18) que presenta una entrada y una salida dicho efluente acuoso que contiene una cantidad determinada de cuerpos orgánicos, tomado en unas condiciones de presión y de temperatura inicial,

- se lleva dicho efluente acuoso a una presión P1, correspondiente al menos a la presión crítica de dicho efluente acuoso, siendo dicha presión P1 superior a la presión inicial,

- se lleva dicho efluente acuoso a una temperatura T1 superior a la temperatura inicial por unos medios de calentamiento (38, 22) aplicados en una zona de dicho cuerpo tubular,

y porque se inyecta en dicho cuerpo tubular en n puntos (24, 30, 32) distantes unos de otros, n fracciones de al menos una composición oxidante, cuya suma corresponde a la cantidad de composición oxidante necesaria en la oxidación de dicha cantidad determinada de cuerpos orgánicos, de forma que una porción de la energía térmica producida por la reacción de oxidación aumente la temperatura de la mezcla de reacción de dicha temperatura T1 a la temperatura T2>T1 según una curva creciente (44, 46) entre dicha zona de dicho cuerpo tubular y el enésimo punto de inyección, por lo cual dichos cuerpos orgánicos son oxidados, evolucionando dicha mezcla de reacción continuamente de un estado subcrítico líquido al dominio supercrítico.

Procedimiento de tratamiento de residuos por oxidación hidrotermal.

[1] La presente invención se refiere a un procedimiento de oxidación hidrotermal de residuos,

especialmente pero no exclusivamente de los cuerpos orgánicos contenidos en un efluente acuoso y una instalación destinada a la aplicación de dicho procedimiento.

[2] Unas aplicaciones de la invención son especialmente, pero no exclusivamente, la transformación de

los cuerpos orgánicos contenidos en reducidas cantidades en unos efluentes acuosos procedentes especialmente de las industrias agroalimentarias. Estos efluentes acuosos pueden contener de igual modo sales disueltas. Los cuerpos orgánicos se transforman en gas, aptos para ser quemados para proporcionar energía o en gas que pueden ser liberados en la atmósfera sin peligro.

[3] Son conocidos unos procedimientos de transformación de residuos orgánicos contenidos en una fase

acuosa. En particular, es conocido el hecho de llevar la mezcla de agua/residuos orgánicos a unas temperaturas y presiones tales que el agua supera su punto crítico provocando así, cuando un cuerpo oxidante está presente en la mezcla, la descomposición de los residuos en elementos químicos simples del tipo CÜ2y H2O.

[4] Sin embargo, cuando la mezcla de agua/residuos orgánicos a la cual se han añadido unas cantidades

de oxidante aptas para oxidar la totalidad de los residuos se comprime y calienta de forma que el agua supera su punto crítico, la reacción de oxidación que tiene lugar produce unas cantidades de energía térmica importantes que pueden afectar a la totalidad de las paredes del reactor en el cual se desarrolla la reacción. Se observan las mismas consecuencias en las paredes del reactor cuando la mezcla de agua/residuos orgánicos se comprime y callenta 25 previamente a la introducción del oxidante en la mezcla.

[5] Un procedimiento tal de transformación de residuos orgánicos contenidos en una fase acuosa se describe en US 5 252 224. La fase acuosa en este procedimiento se somete a presión de tal manera que el agua esté en un estado supercrítlco.

[6] Se conoce de Igual modo a partir de US 5 582 715 un procedimiento en el que se oxidan unos cuerpos orgánicos que contienen un efluente acuoso. La adición de agente oxidante se realiza por fracción, estando asociada cada una de las adiciones de oxidante a una introducción de agua atomizada con el fin de disminuir la temperatura vinculada a la exotermlcldad de la reacción de oxidación. Sin embargo, el aumento de la temperatura no

se realiza progresivamente de la zona de calentamiento hasta el último punto de inyección.

[7] En cambio, cuando se Introduce el oxidante antes de haber comenzado a comprimir y a calentar la mezcla, unos puntos callentes pueden aparecer en el seno del reactor. Estos últimos se deben esencialmente al hecho de que la solubilidad del oxidante y su capacidad calorífica no son constantes en función de las condiciones

de las temperaturas y las presiones de la mezcla. Así, la concentración de oxidante disuelto en la mezcla no es homogénea en el medio de reacción y la reacción de oxidación produce una mayor cantidad de energía térmica en las zonas de mayor concentración de oxidante.

[8] Además del hecho de que la aparición de estos puntos calientes puede afectar a las paredes del 45 reactor, la mala repartición del oxidante en el medio de reacción conduce a un rendimiento mediocre de la reacción

de degradación de los residuos orgánicos.

[9] Para remediar el calentamiento localizado del reactor, se ha ideado la Inyección de oxígeno y de agua simultáneamente por fracciones a lo largo del reactor, de forma que el oxígeno oxide la materia orgánica y que

simultáneamente, el agua reduzca la temperatura del medio de reacción. Sin embargo, esta solución no permite una degradación óptima de la materia orgánica, ya que la velocidad de oxidación se disminuye por la reducción simultánea de la temperatura. Además, el perfil térmico del reactor presenta una curva alternativamente creciente después decreciente en cada inyección, lo que disminuye el rendimiento global del reactor.

[1] Un primer objetivo de la presente invención consiste en proponer un procedimiento de oxidación de los compuestos orgánicos contenidos en unos efluentes acuosos permitiendo remediar los Inconvenientes citados previamente.

[11] Este objetivo se alcanza, conforme a la Invención, por el hecho de que el procedimiento comprende

las etapas siguientes:

- Se inyecta en un cuerpo tubular que presenta una entrada y una salida dicho efluente acuoso que contiene una cantidad determinada de cuerpos orgánicos, tomado en unas condiciones de presión y de temperatura inicial,

- Se lleva dicho efluente acuoso a una presión P1, correspondiente al menos a la presión crítica de dicho efluente acuoso, siendo dicha presión P1 superior a la presión inicial,

- Se lleva dicho efluente acuoso a una temperatura T1 superior a la temperatura inicial por unos medios de calentamiento aplicados en una zona de dicho cuerpo tubular,

y porque se inyecta en dicho cuerpo tubular en n puntos distantes unos de otros, n fracciones de al menos una composición oxidante cuya suma corresponde a la cantidad de composición oxidante necesaria en la oxidación de dicha cantidad determinada de cuerpos orgánicos, de forma que una porción de la energía térmica producida por la reacción de oxidación aumente la temperatura de la mezcla de reacción de dicha temperatura T1 a la temperatura T2>T1 según una curva creciente entre dicha zona de dicho cuerpo tubular y el enésimo punto de inyección, por lo 15 cual dichos cuerpos orgánicos son oxidados, evolucionando dicha mezcla de reacción continuamente de un estado subcrítico líquido al dominio supercrítico.

[12] Así, una característica del procedimiento de oxidación de los cuerpos orgánicos reside en la inyección progresiva de la composición exclusivamente oxidante, por los n puntos de inyección, en el medio de reacción que

fluye en el cuerpo tubular. De este modo, la oxidación de los cuerpos orgánicos contenidos en el efluente acuoso se realiza progresivamente durante el flujo de la mezcla de reacción en el cuerpo tubular y la energía térmica producida por la reacción de oxidación en cada inyección de composición oxidante se disipa parcialmente entre las inyecciones, lo que evita una producción demasiado intensa de energía que dañaría las paredes internas del cuerpo tubular. No hay ninguna necesidad de inyectar un cuerpo que puede enfriar simultáneamente el medio de reacción 25 durante la reacción.

[13] Obviamente, la composición oxidante puede contener otros compuestos, pero que no tienen ninguna acción específica sobre el medio de reacción.

[14] Una porción de la energía térmica total producida por la oxidación de todos los cuerpos orgánicos se cede al medio de reacción cuya presión P1 es superior a la presión crítica del efluente acuoso, lo que le permite evolucionar progresivamente de un estado subcrítico en fase líquida hasta el dominio supercrítico, sin pasar por la fase gaseosa. Cuando la mezcla de reacción está en el dominio supercrítico, la noción de fase desaparece y los cuerpos orgánicos que no han sido oxidados entre las Inyecciones de composición oxidante, lo son en este dominio. 35

[15] De manera ventajosa, la presión P1 de dicho efluente acuoso es superior a 23 MPa y la temperatura T1 de dicho efluente está comprendida entre 37 y 52 °K. En este dominio de temperatura y de presión, el efluente acuoso que contiene los cuerpos orgánicos está en una fase líquida subcrítica donde una parte de estos cuerpos está oxidada.

[16] Según un modo particular de realización de la Invención, dicha porción de energía térmica producida por la reacción de oxidación aumenta la temperatura de dicha mezcla de reacción a una temperatura T2 inferior a 8 °K. Así, aunque la temperatura de la mezcla de reacción pueda ser superior a 8 °K después del enésimo punto de Inyección puesto que la enésima fracción de composición oxidante reacciona con los cuerpos orgánicos

restantes, esta cantidad de energía no es suficiente para degradar la pared interna del cuerpo tubular. Así, una parte sustancial de los cuerpos orgánicos se oxida antes de que la mezcla de reacción alcance la temperatura T2 y la última parte que es oxidada por la última fracción de composición oxidante siendo débil, la temperatura de la mezcla de reacción será muy ligeramente superior a T2. Además, la capacidad calorífica del agua es máxima para una temperatura comprendida entre 65 °K y 7 °K, lo que permite una absorción... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de oxidación de los cuerpos orgánicos contenidos en un efluente acuoso, pudiendo contener dicho efluente acuoso unas sales,

caracterizado porque comprende las etapas siguientes:

- se inyecta en un cuerpo tubular (18) que presenta una entrada y una salida dicho efluente acuoso que contiene una cantidad determinada de cuerpos orgánicos, tomado en unas condiciones de presión y de temperatura inicial,

- se lleva dicho efluente acuoso a una presión P1, correspondiente al menos a la presión crítica de dicho efluente 1 acuoso, siendo dicha presión P1 superior a la presión inicial,

- se lleva dicho efluente acuoso a una temperatura T1 superior a la temperatura inicial por unos medios de calentamiento (38, 22) aplicados en una zona de dicho cuerpo tubular,

y porque se inyecta en dicho cuerpo tubular en n puntos (24, 3, 32) distantes unos de otros, n fracciones de al 15 menos una composición oxidante, cuya suma corresponde a la cantidad de composición oxidante necesaria en la oxidación de dicha cantidad determinada de cuerpos orgánicos, de forma que una porción de la energía térmica producida por la reacción de oxidación aumente la temperatura de la mezcla de reacción de dicha temperatura T1 a la temperatura T2>T1 según una curva creciente (44, 46) entre dicha zona de dicho cuerpo tubular y el enésimo punto de inyección, por lo cual dichos cuerpos orgánicos son oxidados, evolucionando dicha mezcla de reacción 2 continuamente de un estado subcrítico líquido al dominio supercrítico.

2. Procedimiento de oxidación según la reivindicación 1 caracterizado porque dicha presión P1 de dicho efluente acuoso es superior a 23 MPa y porque la temperatura T1 de dicho efluente está comprendida entre 37 y 52 °K.

3. Procedimiento de oxidación según la reivindicación 1 ó 2 caracterizado porque dicha porción de energía térmica producida por la reacción de oxidación aumenta la temperatura de dicha mezcla de reacción una temperatura T2 inferior a 8 °K.

4. Procedimiento de oxidación según cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 3 caracterizado porque

se inyectan tres fracciones de una composición oxidante en dicho cuerpo tubular (18) en tres puntos (24, 3, 32) espaciados unos de otros.

5. Procedimiento de oxidación según cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 4 caracterizado porque 35 se inyecta la primera fracción de composición oxidante después de que dicho efluente acuoso haya alcanzado la

temperatura T1.

6. Procedimiento de oxidación según cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 5 caracterizado porque dicho cuerpo tubular (18) presenta una pluralidad de porciones cuyas secciones son de tamaños diferentes.

7. Procedimiento de oxidación según cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 6 caracterizado porque además una parte de la energía térmica producida por dicha oxidación se cede a dicho efluente acuoso tomado en las condiciones de presión y de temperatura iniciales con el fin de llevarlo a dicha temperatura T1.

8. Procedimiento de oxidación según cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 7 caracterizado porque

la inyección de n fracciones de composición oxidante en el cuerpo tubular se efectúa sin inyección de un cuerpo que puede enfriar simultáneamente el medio de reacción.

9. Procedimiento de oxidación según cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 8 caracterizado porque 5 la composición oxidante es de oxígeno.

1. Procedimiento de oxidación según cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 8 caracterizado porque la composición oxidante es de peróxido de hidrógeno.

11. Procedimiento de oxidación según cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 8 caracterizado porque

al menos una de las fracciones de composición oxidante está constituida por una composición oxidante de naturaleza diferente de la de las demás fracciones.

12. Procedimiento de oxidación según cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 11 caracterizado porque

comprende además las etapas siguientes:

- Se recupera dicho efluente acuoso y las sales que este contiene dicha salida de dicho cuerpo tubular,

- Se reduce la presión de dicho efluente acuoso de dicha presión P1 a una presión PO, comprendida entre la presión 5 atmosférica y dicha presión P1 de forma que se descomprima dicho efluente acuoso para transformar todas las

sales al estado sólido y dicho efluente acuoso al estado de vapor;

- Se recuperan las sales al estado sólido; y

- Se recupera dicho efluente acuoso al estado de vapor, por lo cual se separan físicamente dicho efluente acuoso y las sales que este contiene.