Reactor de pirolisis inducido por microondas y procedimiento.

Un procedimiento continúo de reciclaje de un laminado de metal/orgánico que comprende laminado de metal con un material orgánico,

comprendiendo el procedimiento:

proporcionar un reactor (1) que comprende una primera cámara (2) que contiene un primer lecho de material de absorción de microondas en partículas y un primer agitador (4) giratorio, y una segunda cámara (3) que contiene un segundo lecho de material de absorción de microondas en partículas y un segundo (5) agitador giratorio, teniendo la segunda cámara una salida (7) del reactor (1);

introducir el laminado y el material de absorción de microondas en partículas adicional en la primera cámara (2) que contiene el primer lecho de material de absorción de microondas en partículas;

agitar el material de absorción de microondas en partículas y el laminado en la primera cámara (2) utilizando el primer agitador (4) giratorio y aplicar energía de microondas a la mezcla de material de absorción de microondas en partículas y laminado en la primera cámara (2) para calentar el material de absorción de microondas en partículas en la mezcla hasta una temperatura suficiente para pirolizar el material orgánico en el laminado;

transferir una porción de la mezcla en la primera cámara (2) a la segunda cámara (3) que contiene el segundo lecho de material de absorción de microondas en partículas;

agitar la mezcla en la segunda cámara (3) mediante el segundo agitador (5) giratorio y aplicar energía de microondas a la mezcla en la segunda cámara (3) para calentar el material de absorción de microondas en partículas en la mezcla hasta una temperatura suficiente para pirolizar el material orgánico restante en el laminado, por medio de lo cual el metal laminado o deslaminado migra hacia, y flota sobre, la superficie superior de la mezcla en la segunda cámara (3), caracterizado porque al menos el agitador giratorio en la segunda cámara está configurado como una pala que se extiende horizontalmente girando alrededor de un eje vertical en su punto medio, inclinándose el borde superior o superficie superior de la pala hacia abajo desde dicho punto medio hacia los extremos de la pala para fluidificar la mezcla, de tal manera que la superficie superior de la mezcla fluidizada tiene un perfil radial que empuja el metal laminado o deslaminado que flota sobre la mezcla fluidizada para migrar radialmente hacia el exterior;

transferir una porción de la mezcla en la segunda cámara (3) a la salida (7) del reactor (1); y

recuperar el metal a la salida (7) del reactor (1).

Reactor de pirolisis inducido por microondas y procedimiento La presente invención se refiere a un reactor y a un procedimiento para el reciclado de laminados de metal y material orgánico, mediante la pirólisis del material orgánico en un procedimiento continuo.

Los laminados de aluminio/polímero, formados por una o más capas de papel de aluminio y una o más capas de material orgánico, por ejemplo plástico o papel, se utilizan comúnmente como materiales de envasado o contenedores, por ejemplo, como cartón, latas o tubos para bebidas, alimentos y otros productos como dentífrico, o como recipientes tipo blíster para medicamentos. A pesar de ciertos esfuerzos para reciclar los laminados de este tipo, la mayoría terminan generalmente como residuos en vertederos, y sigue existiendo la necesidad de un procedimiento más práctico y rentable a gran escala para el reciclado de estos tipos de materiales.

Ensayos a escala de banco reportados por los presentes inventores sugieren que la pirólisis inducida por microondas tiene potencial como un enfoque para el reciclaje de laminados de aluminio/polímeros (C. Ludlow-Palafox y H.A. Chase, Pirólisis de Residuos Plásticos inducida por Microondas, Ind. Eng. Chem. Res. '2001' 40 4749-4756) .

De acuerdo con este enfoque, un lecho de carbón como material de absorción de microondas se calienta con energía de microondas en una cámara de reactor, y el reactor se purga con gas nitrógeno. Normalmente, a una temperatura de 500 a 600°C, el laminado se deja caer en y se mezcla con el lecho de carbón. Con la irradiación de microondas continuada del lecho de carbón, el contenido orgánico del laminado se calienta por conducción y se piroliza a una fracción gaseosa que se puede recuperar por condensación para formar un producto de hidrocarburo aceitoso o ceroso, junto con una fracción gaseosa no condensable. El aluminio liberado del laminado se puede separar del lecho de carbono mediante tamizado grueso y, por tanto, recuperarse como un sólido.

Sin embargo, sigue habiendo la necesidad de un procedimiento y reactor económicamente viables para reciclar continuamente aluminio/polímero y otros laminados de metal/polímeros que se puedan operar a escala comercial. La presente invención aborda la necesidad de un procedimiento y de un reactor que cumplan con estos requisitos.

Por consiguiente, en un primer aspecto, la presente invención proporciona un procedimiento continuo de reciclaje de un laminado de metal/orgánico que comprende un metal laminado con un material orgánico, comprendiendo el procedimiento:

proporcionar un reactor que comprende una primera cámara que contiene un primer lecho de material de absorción de microondas en partículas y un primer agitador giratorio, y una segunda cámara que contiene un segundo lecho de material de absorción de microondas en partículas y un segundo agitador giratorio, teniendo la segunda cámara una salida del reactor ;

introducir el laminado y el material de absorción de microondas en partículas adicional en la primera cámara que contiene el primer lecho de material de absorción de microondas en partículas;

agitar el material de absorción de microondas en partículas y el laminado en la primera cámara utilizando el primer agitador giratorio y aplicar energía de microondas a la mezcla de material de absorción de microondas en partículas y laminado en la primera cámara para calentar el material de absorción de microondas en partículas en la mezcla hasta una temperatura suficiente para pirolizar el material orgánico en el laminado;

transferir una porción de la mezcla en la primera cámara a la segunda cámara que contiene el segundo lecho de material de absorción de microondas en partículas;

agitar la mezcla en la segunda cámara mediante el segundo agitador giratorio y aplicar energía de microondas a la mezcla en la segunda cámara para calentar el material de absorción de microondas en partículas en la mezcla hasta una temperatura suficiente para pirolizar el material orgánico restante en el laminado, con lo que el metal laminado o deslaminado migra hacia y flota en la superficie superior de la mezcla en la segunda cámara, caracterizado porque al menos el agitador giratorio en la segunda cámara está configurado como una pala que se extiende horizontalmente girando alrededor de un eje vertical en su punto medio, inclinándose el borde superior o superficie superior de la pala hacia abajo desde dicho punto medio hacia los extremos de la pala para fluidificar la mezcla de tal manera que la superficie superior de la mezcla fluidizada tiene un perfil radial que desvía el metal laminado o deslaminado que flota en la mezcla fluidizada para migrar radialmente hacia el exterior;

transferir una porción de la mezcla en la segunda cámara a la salida del reactor; y recuperar el metal a la salida del reactor.

En un segundo aspecto, la invención proporciona un reactor para reciclar un laminado de metal/orgánico que comprende laminado de metal con un material orgánico, que comprende:

una primera cámara que contiene un primer lecho de material de absorción de microondas en partículas y un primer agitador giratorio;

una segunda cámara que contiene un segundo lecho de material de absorción de microondas en partículas y un segundo agitador giratorio, teniendo la segunda cámara una salida del reactor; medios para introducir el laminado y el material de absorción de microondas en partículas adicional en la primera cámara que contiene el primer lecho de material de absorción de microondas en partículas;

medios para transferir una porción de la mezcla en la primera cámara a la segunda cámara que contiene el segundo lecho de material de absorción de microondas en partículas; medios para aplicar energía de microondas a la mezcla de material de absorción de microondas en partículas y al laminado en la primera y segunda cámaras para calentar el material de absorción de microondas en partículas en la mezcla hasta una temperatura suficiente para pirolizar la materia orgánica en el laminado;

medios para transferir una porción de la mezcla en la segunda cámara a la salida del reactor; y medios para recuperar metal de la salida del reactor, caracterizado porque al menos el agitador giratorio en la segunda cámara está configurado como una pala que se extiende horizontalmente girando alrededor de un eje vertical en su punto medio, inclinándose el borde superior o superficie superior de la pala hacia abajo desde dicho punto medio hacia los extremos de la pala para fluidificar la mezcla de tal manera que la superficie superior de la mezcla fluidizada tiene un perfil radial que desvía el metal laminado o deslaminado que flota en la mezcla fluidizada para migrar radialmente hacia el exterior.

Por la expresión `laminado metal/orgánico como se hace referencia en la presente memoria se entiende cualquier laminado que comprenda una capa o película de metal total o parcialmente laminado o un material orgánico. El metal puede ser cualquier metal con un punto de fusión o de ebullición mayor que la temperatura de pirólisis utilizada en el reactor, por ejemplo, aluminio o hierro, preferentemente de aluminio. El material orgánico puede ser cualquier material polimérico que se pueda pirolizar bajo las temperaturas utilizadas en el reactor, por ejemplo, materiales poliméricos sintéticos (tales como materiales termoestables o de plástico) , papel o cartón, u otro material polimérico a base de hidrocarburos. El laminado puede incluir adicionalmente componentes que no son de metal o de material orgánico pirolizable, tales como fibras de vidrio o cargas inertes, por ejemplo, el laminado puede comprender materiales reforzados con fibra de vidrio tales como fibra de vidrio. Por lo tanto, la expresión "laminado metal/orgánico" se utiliza aquí para incluir tales laminados que se utilizan comúnmente para el envasado de alimentos, bebidas y medicamentos, por ejemplo para contenedores Tetrapak®, latas de bebidas, latas de comida o paquetes tipo blíster farmacéuticos, o para otros productos de consumo tales como dentífrico.

El reactor tiene preferentemente solo dos cámaras de reacción, que están interconectadas de modo que una porción de la mezcla en la primera cámara se transfiere directamente a la segunda cámara a través de la acción de los agitadores giratorios en las primera y segunda cámaras. Sin embargo, si se desea, una o más cámaras adicionales interconectadas se pueden incluir en el reactor, entremedio de la primera y segunda cámaras. En el caso de que se incluyan una o más cámaras del reactor, cada cámara adicional contiene un lecho de material de absorción de microondas en partículas agitado de forma independiente por... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento continúo de reciclaje de un laminado de metal/orgánico que comprende laminado de metal con un material orgánico, comprendiendo el procedimiento:

proporcionar un reactor (1) que comprende una primera cámara (2) que contiene un primer lecho de material de absorción de microondas en partículas y un primer agitador (4) giratorio, y una segunda cámara (3) que contiene un segundo lecho de material de absorción de microondas en partículas y un segundo (5) agitador giratorio, teniendo la segunda cámara una salida (7) del reactor (1) ;

introducir el laminado y el material de absorción de microondas en partículas adicional en la primera cámara (2) que contiene el primer lecho de material de absorción de microondas en partículas;

agitar el material de absorción de microondas en partículas y el laminado en la primera cámara (2) utilizando el primer agitador (4) giratorio y aplicar energía de microondas a la mezcla de material de absorción de microondas en partículas y laminado en la primera cámara (2) para calentar el material de absorción de microondas en partículas en la mezcla hasta una temperatura suficiente para pirolizar el material orgánico en el laminado;

transferir una porción de la mezcla en la primera cámara (2) a la segunda cámara (3) que contiene el segundo 15 lecho de material de absorción de microondas en partículas;

agitar la mezcla en la segunda cámara (3) mediante el segundo agitador (5) giratorio y aplicar energía de microondas a la mezcla en la segunda cámara (3) para calentar el material de absorción de microondas en partículas en la mezcla hasta una temperatura suficiente para pirolizar el material orgánico restante en el laminado, por medio de lo cual el metal laminado o deslaminado migra hacia, y flota sobre, la superficie superior 20 de la mezcla en la segunda cámara (3) , caracterizado porque al menos el agitador giratorio en la segunda cámara está configurado como una pala que se extiende horizontalmente girando alrededor de un eje vertical en su punto medio, inclinándose el borde superior o superficie superior de la pala hacia abajo desde dicho punto medio hacia los extremos de la pala para fluidificar la mezcla, de tal manera que la superficie superior de la mezcla fluidizada tiene un perfil radial que empuja el metal laminado o deslaminado que flota sobre la mezcla fluidizada para migrar radialmente hacia el exterior;

transferir una porción de la mezcla en la segunda cámara (3) a la salida (7) del reactor (1) ; y recuperar el metal a la salida (7) del reactor (1) .

2. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la transferencia de la porción de la mezcla en la primera cámara (2) a la segunda cámara (3) es a través de una o más cámaras intermedias que contienen cada una 30 un lecho de material de absorción de microondas partículas agitado por un agitador giratorio.

3. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el reactor (1) consiste en dos cámaras (2) , (3) de reacción.

4. Un procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, que comprende además la recuperación de productos pirolizados del reactor (1) .

5. Un procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que el material orgánico comprende material de plástico o papel, o ambos.

6. Un procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que el material de absorción de microondas en partículas se calienta hasta una temperatura en el intervalo de 500 a 600°C.

7. Un procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que el material de absorción de 40 microondas en partículas es polvo de negro de humo.

8. Un procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicación anterior que comprende proporcionar además una atmósfera inerte o reducida en el reactor (1) .

9. Un procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que la atmósfera es gas nitrógeno.

10. Un procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que el material de absorción de 45 microondas en partículas adicional se mezcla con el laminado antes de su introducción en el reactor (1) .

11. Un procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que el material de absorción de microondas en partículas adicional o el laminado, o ambos, se precalientan antes de su introducción en el reactor (1) .

12. Un procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que material de absorción de 50 microondas en partículas se precalienta en el reactor (1) antes de su mezcla con el laminado.

13. Un procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que la acción del agitador (4) en la primera cámara (2) transfiere el material de absorción de microondas en partículas de la primera cámara (2) a la siguiente cámara (3) .

14. Un procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que una porción del material de absorción de microondas en partículas en la segunda cámara (3) sale del reactor (1) con el metal.

15. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14 que comprende además separar el material de absorción de microondas en partículas saliente del metal que ha salido, y reciclar el material de absorción de microondas en partículas separado al reactor (1) .

16. Un procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que los agitadores (4) , (5) giratorios describen trayectorias superpuestas, mediante lo cual la acción de los agitadores (4) , (5) giratorios transfiere una porción del material de absorción de microondas en partículas de la primera cámara (2) a la siguiente cámara (3) .

17. Un procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que la salida (7) es a través de una pared lateral de la segunda cámara (3) , y tiene una superficie inferior dispuesta a una altura en, o cerca de, el nivel de la parte superior del lecho en dicha cámara (3) , de tal manera que el metal, y opcionalmente una porción del material de absorción de microondas en partículas, sale cuando su nivel excede la altura de dicha superficie inferior.

18. Un procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que al menos el agitador (5) giratorio en la segunda cámara (3) está configurado como una pala trapezoidal que gira alrededor de su punto medio.

19. Un procedimiento de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en el que el laminado de metal/orgánico comprende aluminio laminado con un material orgánico.

20. Un reactor (1) para el reciclaje de un laminado de metal/orgánico que comprende metal laminado con un material orgánico, que comprende:

una primera cámara (2) que contiene un primer lecho de material de absorción de microondas en partículas y un primer agitador (4) giratorio;

una segunda cámara (3) que contiene un segundo lecho de material de absorción de microondas en partículas y un segundo agitador (5) giratorio, teniendo la segunda cámara (3) una salida (7) del reactor (1) ;

medios para introducir el laminado y el material de absorción de microondas en partículas adicional en la primera cámara (2) que contiene el primer lecho de material de absorción de microondas en partículas;

medios para transferir una porción de la mezcla en la primera cámara (2) a la segunda cámara (3) que contiene el segundo lecho de material de absorción de microondas en partículas;

medios para aplicar energía de microondas a la mezcla de material de absorción de microondas en partículas y al laminado en la primera (2) y segunda (3) cámaras para calentar el material de absorción de microondas en partículas en la mezcla hasta una temperatura suficiente para pirolizar la materia orgánica en el laminado;

medios para transferir una porción de la mezcla en la segunda cámara (3) a la salida (7) del reactor (1) ; y medios para recuperar metal de la salida (7) del reactor (1) , caracterizado porque al menos el agitador giratorio en la segunda cámara está configurado como una pala que se extiende horizontalmente y que gira alrededor de un eje vertical en su punto medio, inclinándose el borde superior o superficie superior de la pala hacia abajo desde dicho punto medio hacia los extremos de la pala para fluidificar la mezcla, de tal manera que la superficie superior de la mezcla fluidizada tiene un perfil radial que empuja el metal laminado o deslaminado que flota sobre la mezcla fluidizada para migrar radialmente hacia el exterior.

21. Un reactor (1) de acuerdo con la reivindicación 20, que comprende además una o más cámaras intermedias entre la primera (2) y segunda (3) cámaras, conteniendo cada una un lecho de material de absorción de microondas en partículas agitado mediante un agitador giratorio.

22. Un reactor (1) de acuerdo con la reivindicación 20, que consiste en dos cámaras (2) , (3) de reacción.

23. Un reactor (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 20 a 22, en el que el agitador (4) en la primera cámara (2) transfiere una porción de la mezcla en la primera cámara (2) a la siguiente cámara (3) .

24. Un reactor (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 20 a 23, que comprende además medios para separar el material de absorción de microondas en partículas saliente del metal que ha salido, y para reciclar el material de absorción de microondas en partículas separado al reactor (1) .

25. Un reactor (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 20 a 24, en el que los agitadores (4) , (5)

giratorios describen trayectorias superpuestas, mediante lo cual la acción de los agitadores (4) , (5) giratorios transfiere una porción del material de absorción de microondas en partículas de la primera cámara (2) a la siguiente cámara (3) .

26. Un reactor (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 20 a 25, en el que la salida (7) es a través de una pared lateral de la segunda cámara (3) , y tiene una superficie inferior dispuesta a una altura en, o cerca de, el nivel de la parte superior del lecho en dicha cámara (3) , de tal manera que el metal, y opcionalmente una porción del material de absorción de microondas en partículas, sale cuando su nivel excede la altura de dicha superficie inferior.

27. Un reactor (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 20 a 26, en el que al menos el agitador (5)

giratorio en la segunda cámara (3) está configurado como una pala trapezoidal que gira alrededor de su punto medio.