Procedimiento para el tratamiento de plásticos, en especial de residuos plásticos,

y utilización de hidrocarburos procedentes de la pirólisis catalítica de dichos residuos plásticos.Comprende la etapa de llevar a cabo la pirólisis catalítica de dichos plásticos y se caracteriza por el hecho de que dicha pirólisis se lleva a cabo mediante el sistema de contacto de lecho en surtidor y en unas condiciones adecuadas para permitir la conversión total a gas, en condiciones de reactor (1), de dichos plásticos, y por el hecho de que comprende, además, la etapa de generar energía eléctrica mediante un equipo de cogeneración alimentado a partir de hidrocarburos. Es auto suficiente energéticamente y tiene un rendimiento energético muy elevado

Procedimiento para el tratamiento de plásticos, en especial de residuos plásticos, y utilización de hidrocarburos procedentes de la pirólisis catalítica de dichos residuos plásticos.

La presente invención se refiere a un procedimiento para el tratamiento de plásticos, en especial de residuos plásticos, y a una utilización de hidrocarburos procedentes de la pirólisis catalítica de dichos plásticos.

Antecedentes de la invención

Actualmente se generan una gran cantidad de residuos plásticos para los que es necesario encontrar una salida que vaya más allá de su acumulación en vertederos donde sólo originan problemas medioambientales y de deterioro del paisaje.

Los residuos plásticos constituyen, debido a su composición y a sus propiedades, un producto susceptible de aprovechar tanto material como energéticamente.

Son conocidos procedimientos para la valorización de residuos plásticos que llevan a cabo la degradación termoquímica de dichos residuos, ya sea mediante combustión, gasificación o pirólisis.

La pirólisis es la más interesante de las tres vías de degradación termoquímica ya que, variando las condiciones de operación del reactor (temperatura y presencia de catalizadores de craqueo en el medio de reacción), se puede ajustar la composición de los productos obtenidos para que satisfagan distintas necesidades.

Sin embargo, los requerimientos energéticos de los procesos de valorización que emplean pirólisis son muy elevados debido a la naturaleza endotérmica de los procesos físicos y químicos involucrados, es decir, debido al calor necesario para fundir el polímero, calentarlo hasta la temperatura de reacción y facilitar las reacciones químicas de craqueo térmico y catalítico. Por este motivo, en algunos procesos, para poder mantener autotérmicamente la pirólisis en el intervalo de 600ºC a 800ºC, es necesario que se lleve a cabo la combustión parcial de dichos plásticos, por lo que, en la práctica, la valorización del residuo nunca es completa.

Por otro lado, hasta la fecha, la pirólisis catalítica de plásticos se ha llevado a cabo en hornos que presentan diversas deficiencias, como por ejemplo; limitaciones en la transferencia de materia y de calor debidas al pobre contacto entre el gas y el sólido, necesidad de emplear grandes lechos para evitar la adherencia de las partículas debido al recubrimiento con plástico fundido y elevado consumo energético en el calentamiento y movimiento del lecho.

Descripción de la invención

El objetivo de la presente invención es resolver los inconvenientes mencionados, desarrollando un procedimiento para el tratamiento de plásticos, en especial de residuos plásticos, que es autosuficiente energéticamente y que posibilita la valorización de dichos residuos con un rendimiento energético muy elevado.

De acuerdo con un primer aspecto, la invención se refiere a un procedimiento para el tratamiento de plásticos, en especial de residuos plásticos, que comprende la etapa de llevar a cabo la pirólisis catalítica de dichos plásticos en presencia de un catalizador de craqueo seleccionado para obtener hidrocarburos, y que se caracteriza por el hecho de que dicha pirólisis se lleva a cabo mediante el sistema de contacto denominado de lecho en surtidor y en unas condiciones adecuadas para permitir la conversión total a gas, en condiciones de reactor, de dichos plásticos, y por el hecho de que comprende, además, la etapa de generar energía eléctrica mediante un equipo de cogeneración alimentado sustancialmente a partir de hidrocarburos procedentes de dicho gas.

En la presente invención por equipo de cogeneración se entenderá cualquier equipo o sistema susceptible de generar y aprovechar simultáneamente electricidad y calor a partir de un combustible líquido o gaseoso, ya sea mediante un equipo que utiliza motores alternativos, turbinas de gas, turbinas de vapor y/o células de combustible.

De igual modo, por sistema de contacto de lecho en surtidor se entenderá el método de contacto empleado para realizar la pirólisis que consiste básicamente en disponer el sólido a tratar (plástico, en este caso) en un lecho por cuya base entra el gas, y en utilizar, en lugar de la clásica placa distribuidora característica de los lechos fluidizados, un orificio a través del que pasa el gas, abriendo un canal por el que asciende. De esta manera el sólido a tratar, que puede ser alimentado por la parte superior, está circulando cubriendo un ciclo compuesto por una etapa descendente en la zona anular del lecho que rodea al referido canal, y una etapa ascendente en la zona del canal, impulsado por el gas.

Sorprendentemente, el procedimiento de la presente invención presenta las ventajas que se describen a continuación.

Se trata de un proceso simple y muy eficiente, puesto que todo el plástico es convertido a gas, en condiciones de reactor, por lo que no se generan ceras y, además, a partir de dicho gas se obtienen hidrocarburos que pueden ser directamente utilizados como combustible en el equipo de cogeneración. Dicho equipo de cogeneración permite sacar el máximo rendimiento posible del potencial energético de los plásticos y, además, tanto la energía eléctrica como la térmica producida por el equipo de cogeneración puede ser aprovechada "in situ" para satisfacer las necesidades del propio proceso, por lo que el proceso de tratamiento puede llegar a ser autosuficiente.

Por otro lado, el sistema de contacto de lecho en surtidor aplicado al proceso de pirólisis catalítica posibilita la operación en continuo del procedimiento de tratamiento, puesto que no es necesario detener la operación de pirólisis para realizar la carga de sólido a tratar y la descarga del catalizador. El sistema de lecho en surtidor ofrece además otras ventajas. Entre ellas, el hecho de que permite tratar eficazmente sólidos de textura irregular y con tendencia a la aglomeración, características que son comunes a los materiales granulares (por ejemplo, residuos de tipo plástico), ya que la acción de la alta velocidad en dicho sistema rompe los aglomerados. De igual modo, se pueden procesar partículas de mayor tamaño que las que se procesan en los sistemas de lecho fluidizado. Además, para el mismo caudal de alimentación de plástico, el volumen de un reactor de lecho en surtidor es sustancialmente inferior al de otros reactores como el de lecho fluidizado, ya que debido al vigoroso movimiento del lecho, la capa de plástico fundido que rodea las partículas puede ser hasta 50 veces mayor.

Ventajosamente, en el procedimiento de la presente invención, el catalizador de craqueo se selecciona para obtener hidrocarburos de un tamaño molecular adecuado para emplear como combustible en dicho equipo de cogeneración y, preferentemente, el tamaño molecular de dichos hidrocarburos es tal que las moléculas tienen menos de 25 átomos de carbono.

Preferentemente, el horno o reactor de pirólisis que incluye el sistema de contacto de lecho en surtidor, presenta una pared con una configuración troncocónica invertida, comprendiendo la parte inferior de dicha pared la entrada de gas para mover el lecho.

La aplicación de un reactor troncocónico de lecho en surtidor a la pirólisis catalítica de plásticos aporta grandes ventajas que repercuten positivamente en la eficiencia energética global del proceso de tratamiento. Así, el uso del reactor troncocónico permite aumentar el intervalo de caudal de gas de operación, trabajar con distribuciones más amplias de tamaños de partícula y tratar un mayor caudal de plásticos para un volumen dado. Por otro lado, se requiere también menos temperatura para llevar a cabo la pirólisis catalítica y, en consecuencia de todo ello, se reduce considerablemente las necesidades energéticas del proceso.

Ventajosamente, dicha pared de configuración troncocónica comprende una prolongación superior cilíndrica de igual sección que la zona cónica que tiene la función de recoger los sólidos arrastrados por el gas que surge del centro del lecho (plástico y catalizador).

También ventajosamente, la zona del horno de pirólisis ocupada por el catalizador de craqueo y que conforma el lecho incluye un dispositivo central que consiste en dos anillos localizados uno en la zona superior de la cámara cónica y otro en la prolongación cilíndrica superior. Dicho dispositivo permite tratar tanto materiales...

1. Procedimiento para el tratamiento de plásticos, en especial de residuos plásticos, que comprende la etapa de llevar a cabo la pirólisis catalítica de dichos plásticos en presencia de un catalizador de craqueo seleccionado para obtener hidrocarburos, caracterizado por el hecho de que dichos residuos plásticos son residuos termoplásticos de naturaleza poliolefínica o poliaromática que carecen de heteroátomos, y se trituran, lavan y secan antes de proceder a su pirólisis, y por el hecho de que dicha pirólisis se lleva a cabo mediante el sistema de contacto denominado de lecho en surtidor que incluye un dispositivo central que consiste en dos anillos localizados uno en la zona superior de la cámara cónica y el otro en la prolongación cilíndrica superior, en presencia de un catalizador de craqueo que incluye zeolitas, para permitir la conversión total a gas de dichos plásticos, siendo todo el gas de pirólisis recuperado y enfriado para obtener hidrocarburos en fase líquida o gas, y por el hecho de que comprende, además, la etapa de generar energía eléctrica mediante un equipo de cogeneración alimentado sustancialmente a partir de dichos hidrocarburos.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dichos residuos son residuos plásticos que comprenden heteroátomos, y por el hecho de que antes de dicha etapa de pirólisis catalítica se lleva a cabo una etapa adicional de pirólisis a baja temperatura para eliminar dichos heteroátomos.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dichos residuos plásticos son triturados, lavados y secados antes de proceder a su pirólisis, procediendo la energía térmica necesaria para llevar a cabo dicho secado de dicho equipo de cogeneración.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el tamaño molecular de dichos hidrocarburos es tal que las moléculas tienen menos de 25 átomos de carbono.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que comprende la etapa de recircular una parte de dicho gas hasta el horno (1) de pirólisis para la fluidización del lecho y para el aporte de calor, siendo mantenida la temperatura de dicho gas recirculado mediante energía térmica procedente de la post-combustión de los gases de escape de dicho equipo de cogeneración.

6. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dicho enfriamiento se lleva a cabo mediante un equipo frigorífico de absorción que emplea energía térmica procedente del equipo de cogeneración.

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que comprende la etapa de recuperar el dióxido de carbono de los gases de combustión de dicho equipo de cogeneración.

8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que comprende la etapa de utilizar energía térmica procedente de dicho equipo de cogeneración para satisfacer necesidades térmicas de por lo menos un proceso paralelo de tratamiento de residuos o productos.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que dicho proceso paralelo de tratamiento comprende la etapa de desalar aguas salobres mediante un sistema de desalinización por evaporación térmica.

10. Utilización de hidrocarburos procedentes de la pirólisis catalítica de plásticos según la reivindicación 1, en especial de residuos plásticos, como combustible en un equipo de cogeneración para la recuperación del dióxido de carbono procedente de los gases de combustión de dicho equipo.