BR112017009043B1

BR112017009043B1 - Método para formação de composição de combustível sólido a partir de resíduos sólidos misturados

Info

Publication number: BR112017009043B1
Application number: BR112017009043-0A
Authority: BR
Inventors: Bjornulf White
Original assignee: Ecogensus, Llc
Priority date: 2014-10-30
Filing date: 2015-10-30
Publication date: 2022-05-10
Also published as: TW201638320A; PT3212741T; CA2966181C; CA3169119C; JP2022118218A; SI3212741T1; ES2860944T3; JP2020143303A; PL3212741T3; HUE054169T2; US20210122989A1; HRP20210378T1; TW202307186A; US11879106B2; UY36381A; JP2017534745A; CA3169119A1; EP4047074A1; EP3212741A4; TWI767227B

Abstract

PROCESSO PARA FORMAR UMA COMPOSIÇÃO DE COMBUSTÍVEL SÓLIDA A PARTIR DE RESÍDUOS SÓLIDOS MISTURADOS. São revelados sistemas e métodos para produzir uma composição de combustível sólido. Em particular, são revelados sistemas e métodos para produzir uma composição de combustível sólido por aquecimento e mistura de uma mistura de resíduos sólidos abaixo da pressão atmosférica até uma temperatura máxima suficiente para fundir os plásticos misturados dentro da mistura de resíduos sólidos.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA

[001] Esta divulgação reivindica o benefício da data de depósito sob 35 U.S.C. § 119 para o Pedido de Patente Provisório US com o número de série 62/072,822, depositado em 30 de outubro de 2014, e intitulado "Process for Forming a Solid Block Composition From Mixed Solid Waste - Processo para a Formação de uma Composição de Bloco Sólido a partir de Resíduo Sólido Misto", cuja divulgação é aqui incorporada por referência na sua totalidade para todos os fins.

CAMPO TÉCNICO

[002] A presente descrição refere-se aos métodos de processamento de resíduos sólidos mistos. Mais especificamente, a presente divulgação refere-se aos métodos para produzir uma composição de combustível sólido a partir de uma mistura de resíduos sólidos, especialmente sem a formação de gás de síntese.

FUNDAMENTOS

[003] O gerenciamento de resíduos sólidos, como resíduos urbanos de fontes residenciais, institucionais e comerciais, resíduos agrícolas e outros resíduos, como lodo de esgoto, continua sendo um problema desafiador com soluções em constante evolução. À medida que os aterros sanitários atingem e excedem a capacidade em todo o mundo, e como a indústria de resíduos sólidos e as sociedades, geralmente, limitam o uso de aterros sanitários, métodos alternativos de gerenciamento de resíduos sólidos foram desenvolvidos que, adicionalmente, processam os resíduos sólidos para reduzir o volume introduzido em aterros sanitários. A reciclagem de metais, plásticos e produtos de papel, bem como a compostagem de matéria orgânica são métodos relativamente comuns de redução do volume total de resíduos sólidos para aterros sanitários. Os processos de geração de energia a partir de resíduos também foram desenvolvidos para converter o conteúdo energético de resíduos sólidos em uma forma mais útil, como a energia elétrica.

[004] Uma variedade de processos de geração de energia a partir de resíduos pode usar tratamentos térmicos, tais como incineração, pirólise ou gaseificação para liberar o conteúdo energético do fluxo de resíduos sólidos, que é posteriormente usado para impulsionar geradores elétricos à jusante. Embora a pirólise e a gaseificação ofereçam muitas vantagens em relação à incineração nos processos de geração de energia a partir de resíduos, o uso efetivo da pirólise ou da gaseificação é limitado quando o lixo sólido urbano (MSW) ou o lixo agrícola é usado como matéria-prima devido ao alto teor de água, baixa densidade e falta de homogeneidade.

[005] O funcionamento eficiente de uma pirólise ou uma câmara de gaseificação tipicamente usa matéria-prima que é de alta densidade e de composição consistente com essencialmente nenhuma umidade. Como os fluxos de resíduos sólidos são intrinsecamente de baixa densidade e variáveis em composição, a maioria das unidades de geração de energia a partir de resíduos incinera o fluxo de resíduos sólidos para liberar a energia do fluxo de resíduos sólidos. Mecanismos de pirólise aprimorados, como gaseificação avançada, podem superar ineficiências associadas com a inconsistência inerente à composição de resíduos sólidos, mas esses mecanismos avançados requerem investimentos significativos em equipamentos especializados. Além disso, eles ainda são limitados pela qualidade da matéria-prima.

[006] Outros processos utilizam granuladores para tornar o fluxo de resíduos sólidos da câmara de pirólise mais uniforme em tamanho. Mas os resíduos sólidos granulados mantêm a variação na composição inerente aos fluxos de resíduos sólidos. Além disso, a granulação do fluxo de resíduos sólidos não consegue transformar os resíduos sólidos em um combustível de alta densidade e baixa umidade apropriada para o funcionamento eficiente de uma câmara de pirólise (ou gaseificação).

[007] Existe uma necessidade para uma composição de combustível sólido e um processo de produção de uma composição de combustível sólido a partir de um fluxo de resíduos sólidos que pode incluir resíduos sólidos mistos e outros resíduos a serem utilizados como matéria-prima. Esse combustível proporcionaria o funcionamento eficiente de uma câmara de pirólise (ou gaseificação) como parte de um processo de geração de energia a partir de resíduos, sem investimento de capital adicional em máquinas avançadas. Além disso, existe uma necessidade de um processo que transforme um fluxo de resíduos sólidos com composição variável em uma composição de combustível sólido com uma composição relativamente consistente que é de alta densidade e baixa umidade, pois isso proporciona uma melhor composição de combustível. Além disso, existe a necessidade de um processo para formar uma composição de combustível sólido a partir de uma corrente de resíduos sólidos que possa eliminar ainda mais odores, bactérias e outras propriedades indesejadas do fluxo de resíduos sólidos utilizado para produzir a composição de combustível sólido. A composição de combustível sólido resultante desse processo pode permitir a utilização de métodos de pirólise ou de gaseificação de alta eficiência como parte de um processo de geração de energia a partir de resíduos, fornecendo um combustível homogeneizado, seco, denso e rico em energia preparado para pirólise ou gaseificação.

BREVE SUMÁRIO

[008] Os métodos aqui descritos processam misturas de resíduos sólidos sem pré-seleção ou pré-secagem extensiva, como normalmente utilizada para produzir um combustível modificado. Uma vez que o material fonte não precisa ser seco ou pré-selecionado (além da remoção opcional de não combustíveis de metal, vidro e materiais perigosos), as variações de teor com base no local de origem, estação ou o clima não afetam substancialmente o processo.

[009] O processo começa pela obtenção de uma mistura de resíduos sólidos que inclui material orgânico, lixo e plástico. O sistema processa a mistura de resíduos sólidos em um vaso do processo abaixo da pressão atmosférica, afastando o excesso de umidade, compostos orgânicos voláteis (VOCs), orgânicos clorados e gás cloro, que são isolados sem a exposição desses gases à atmosfera. Em seguida, o calor aumenta após a remoção da água e VOCs para derreter plásticos misturados na mistura de resíduos sólidos. Este processo derrete o conteúdo de plásticos dentro da mistura de resíduos sólidos secos, assim, distribuindo o plástico em toda a composição do combustível sólido e aumentando a densidade da composição do combustível sólido, em contraste com as composições existentes. O produto acabado não foi pirolisado e inclui compostos orgânicos e plásticos. O produto acabado é de consistência uniforme geral, o que significa que grandes peças dentro da mistura de resíduos sólidos são reduzidas a um tamanho médio de partícula igual ou menor do que outras peças individuais dentro da mistura de resíduos sólidos. O produto acabado também tem baixo teor de água (<1% em peso) e é adequado para uma variedade de aplicações pós- processamento, incluindo o uso como combustível para incineração, ou como matéria-prima de gás de síntese, por exemplo, por pirólise ou gaseificação.

[0010] Em resumo, portanto, a presente divulgação abrange um método para produzir uma composição de combustível sólido sem formação de gás de síntese com um conteúdo de energia de pelo menos 8.000 BTU/lb a partir de uma mistura de resíduos sólidos. O método inclui o aquecimento de uma mistura de resíduos sólidos que inclui pelo menos 5% em peso de plásticos mistos dentro de um vaso de processo a uma temperatura não superior a 110°C (tal como cerca de 100°C, ou entre cerca de 90°C e cerca de 110°C) para separar a mistura de resíduos sólidos numa mistura de resíduos sólidos secos e compostos vaporizados liberado da mistura de resíduos sólidos aquecidos.

[0011] Os compostos vaporizados podem incluir qualquer um ou mais de vapor de água, pelo menos um composto orgânico volátil, composto orgânico clorado, gás cloro e qualquer combinação destes. O método pode também incluir remover os compostos vaporizados do vaso do processo por reduzir a pressão dentro do vaso do processo para menos do que cerca de 50 torr (66,66 KPa) utilizando um sistema de vácuo ligado na entrada de vácuo; aquecer e misturar a mistura de resíduos sólidos secos até uma temperatura máxima de pelo menos 160°C para formar uma mistura de resíduos sólidos aquecidos compreendendo plásticos misturados fundidos; extrusar a mistura de resíduos sólidos aquecidos do vaso de processo utilizando a saída de extrusão; e resfriar a mistura extrusada a menos de cerca de 65°C para formar a composição de combustível sólido. A mistura de resíduos sólidos pode incluir de cerca de 20% em peso a cerca de 40% em peso de plásticos mistos. Alternativamente, a mistura de resíduos sólidos pode incluir de cerca de 5% em peso a cerca de 35% em peso de plásticos mistos.

[0012] A mistura de resíduos sólidos compreende resíduos sólidos urbanos e resíduos agrícolas. O método pode ainda compreender analisar a mistura de resíduos sólidos para resíduos sólidos não combustíveis e, se presente, remover os resíduos sólidos não combustíveis. Em última análise, a matéria-prima deve estar substancialmente isenta de resíduos metálicos não combustíveis. O método pode compreender ainda analisar a mistura de resíduos sólidos para um conteúdo de plástico misto e, se necessário, ajustar a quantidade de plásticos mistos na mistura de resíduos sólidos para entre cerca de 5% em peso e cerca de 60% em peso.

[0013] Os plásticos mistos podem compreender um ou mais plásticos selecionados do grupo que consiste em poliéster, tereftalato de polietileno, polietileno, cloreto de polivinil, cloreto de polivinilideno, polipropileno, poliestireno, poliamidas, acrilonitrila butadieno estireno, polietileno/acrilonitrila butadieno estireno, policarbonato, policarbonato/acrilonitrila butadieno estireno, poliuretanos, maleimida/bismaleimida, melamina formaldeído, fenol formaldeídos, poliepóxido, polieteretercetona, polieterimida, polimida, ácido polilático, metacrilato de polimetil, politetrafluoroetileno e ureia-formaldeído. Em particular, os plásticos mistos podem compreender cloreto de polivinil, cloreto de polivinilideno e suas combinações, e os resíduos sólidos secos são aquecidos em pelo menos cerca de 190°C.

[0014] Mais especificamente, a mistura de resíduos sólidos pode incluir desde cerca de 20% em peso a cerca de 40% em peso de plásticos mistos. Alternativamente, a mistura de resíduos sólidos pode incluir de cerca de 5% em peso a cerca de 35% em peso de plásticos mistos. A composição de combustível sólido resultante pode ser um material hidrofóbico, estável e não biodegradável. O material pode incluir de cerca de 40% em peso a cerca de 80% em peso de carbono; de cerca de 5% em peso a cerca de 20% em peso de hidrogênio; de cerca de 5% em peso a cerca de 20% em peso de oxigênio; inferior a cerca de 2% em peso de enxofre; inferior a cerca de 2% em peso de cloro; e inferior a cerca de 1% em peso de água. A composição de combustível sólido resultante pode ter um conteúdo de energia de pelo menos 8000 BTU/lb. A composição de combustível sólido resultante pode estar substancialmente isenta de compostos orgânicos voláteis.

[0015] O vaso de processo pode incluir uma ou mais paredes aquecidas mantidas a uma temperatura de parede de pelo menos cerca de 190°C, um misturador no volume interior do vaso de processo e conectado operativamente ao vaso de processo, um elemento de extrusão que passa através de uma primeira abertura no vaso de processo, e uma abertura de vácuo que passa através de uma segunda abertura no vaso de processo; em que o vaso de processo é ligado através da entrada de vácuo a um sistema de vácuo compreendendo uma bomba de vácuo. Tipicamente, os compostos vaporizados incluem qualquer um dos seguintes: vapor de água, compostos orgânicos voláteis, compostos orgânicos clorados, gás cloro e qualquer combinação destes.

[0016] O método pode incluir ainda a trituração da mistura de resíduos sólidos em pedaços com uma dimensão ou diâmetro máximo de cerca de duas polegadas (0,0508 m) antes da introdução da mistura de resíduos sólidos no vaso do processo. O método pode ainda incluir a condensação dos compostos vaporizados removidos do vaso de processo para produzir águas residuais compreendendo um ou mais selecionados a partir do grupo que consiste em pelo menos um composto orgânico volátil, compostos orgânicos clorados, gás cloro e qualquer combinação destes dissolvidos em vapor de água condensado. O método pode ainda incluir a remoção de um ou mais compostos orgânicos voláteis, compostos orgânicos clorados, gás cloro e qualquer combinação destes a partir das águas residuais para produzir águas residuais tratadas. O gás clorado, os compostos orgânicos clorados e os compostos orgânicos voláteis são poluentes ambientais sujeitos à regulamentação governamental. Reter e remover esses compostos através das águas residuais reduz o volume desses compostos, que de outra forma escapam para a atmosfera.

[0017] A temperatura da parede pode ser mantida de cerca de 190°C a cerca de 280°C e a temperatura máxima da mistura de resíduos sólidos pode variar entre cerca de 160°C e cerca de 250°C para separar a mistura de resíduos sólidos secos a partir dos compostos vaporizados. De preferência, a temperatura da parede é mantida a cerca de 280°C e a mistura de resíduos sólidos é aquecida a cerca de 250°C para amolecer e dispersar os plásticos mistos dentro da mistura de resíduos sólidos aquecidos. O método pode ainda incluir monitorar a temperatura da parede de uma ou mais paredes aquecidas e usar a temperatura da parede monitorada para modular a operação de um aquecedor operativamente acoplado a uma ou mais paredes aquecidas para manter automaticamente uma ou mais paredes aquecidas na temperatura desejada de parede. O método pode ainda incluir o monitoramento de uma pressão de espaço vazio dentro de um volume de espaço vazio dentro do vaso de processo e a utilização da pressão do espaço vazio monitorada para modular a operação do sistema de vácuo para manter automaticamente a pressão reduzida dentro do vaso do processo.

[0018] O método pode ainda incluir o monitoramento do teor de umidade dentro dos compostos vaporizados removidos do vaso do processo. Um aumento inicial do teor de umidade pode indicar que a mistura de resíduos sólidos é suficientemente aquecida para liberar o vapor de água, e uma diminuição subsequente para um nível de umidade mínimo estável pode indicar que a mistura de resíduos sólidos pode incluir menos do que cerca de 2% em peso de água, tal como menos do que cerca de 1% em peso de água.

[0019] O método pode ainda incluir o monitoramento da temperatura da mistura dentro da mistura de resíduos sólidos dentro do vaso do processo. Tipicamente, a temperatura da mistura monitorada igual à temperatura predeterminada pode indicar que a mistura de resíduos sólidos está pronta para a extrusão do vaso do processo. O método pode ainda incluir o monitoramento de um peso da mistura de resíduos sólidos dentro do vaso do processo. Uma diminuição no peso monitorado para um peso mínimo pode indicar que os compostos vaporizados podem ser completamente removidos da mistura de resíduos sólidos. A mistura de resíduos sólidos pode ser aquecida e misturada por uma duração predeterminada que varia de cerca de 0,5 horas a cerca de 2 horas. O método pode ainda incluir o corte da mistura extrusada em pedaços durante o resfriamento.

[0020] Enquanto várias modalidades são reveladas, ainda outras modalidades da presente divulgação tornarão evidente para os peritos na técnica a partir da descrição detalhada que se segue, que mostra e descreve modalidades ilustrativas da descrição. Como será notado, a invenção é capaz de modificações em vários aspectos, tudo sem se afastar do âmbito e do escopo da presente divulgação. Consequentemente, os desenhos e a descrição detalhada devem ser considerados de natureza ilustrativa e não restritivos. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0021] As figuras seguintes ilustram vários aspectos da divulgação.

[0022] A FIG. 1 é um fluxograma que ilustra um método de produção de uma composição de combustível sólido a partir de uma mistura de resíduos sólidos.

[0023] A FIG. 2 é um gráfico que ilustra esquematicamente um perfil de temperatura e processos associados dentro de uma mistura de resíduos sólidos durante um processo de produção de uma composição de combustível sólido a partir da mistura de resíduos sólidos.

[0024] A FIG. 3 é um fluxograma que ilustra um método de remoção de compostos vaporizados a partir de uma mistura de resíduos sólidos aquecidos.

[0025] A FIG. 4 é um diagrama de blocos de um sistema para produzir uma composição de combustível sólido a partir de uma mistura de resíduos sólidos.

[0026] A FIG. 5 é uma vista transversal de uma saída extrusora 434.

[0027] A FIG. 6 é um diagrama esquemático de um vaso de processo de dupla câmara.

[0028] A FIG. 7 é um esquema de um sistema como aqui divulgado.

[0029] Os caracteres e rótulos de referência correspondentes indicam elementos correspondentes entre as vistas dos desenhos. Os títulos usados nas figuras não devem ser interpretados para limitar o escopo das reivindicações. DESCRIÇÃO DETALHADA

[0030] A presente divulgação engloba métodos e sistemas para produzir uma composição de combustível sólido sem formação de gás de síntese com um conteúdo de energia de pelo menos 8000 BTU/lb. Sistemas e métodos para formar uma composição de combustível sólido a partir de uma mistura de resíduos sólidos que pode incluir pelo menos cerca de 5% em peso de plásticos são fornecidos abaixo. A composição de combustível sólido pode ser formada aquecendo a mistura de resíduos sólidos dentro de um vaso de processo a uma temperatura de pelo menos cerca de 100°C para separar a mistura de resíduos sólidos em uma mistura de resíduos sólidos secos e compostos vaporizados incluindo, mas não limitado ao vapor de água. Os compostos vaporizados podem, então, ser removidos a partir do vaso de processo utilizando um sistema de vácuo ligado e a mistura de resíduos sólidos secos remanescente pode, então, ser misturada e aquecida até uma temperatura máxima de cerca de 250°C. Na temperatura máxima, quaisquer plásticos dentro da mistura de resíduos sólidos pode ser derretido e distribuído em toda a mistura. A mistura de resíduos sólidos aquecidos pode, então, ser extrusada abaixo de cerca de 200°C e resfriada para formar a mistura de combustível sólido.

[0031] A mistura de combustível sólido resultante pode ter um conteúdo de energia de pelo menos 8 000 BTU/lb e uma densidade de pelo menos cerca de 30 lb/ft3. A mistura de combustível sólido também pode ser esterilizada devido à alta temperatura máxima dentro do vaso de processo, e hidrofóbica e não porosa em virtude dos plásticos distribuídos em toda a composição de combustível sólido. Como resultado, a mistura de combustível sólido pode ser armazenada por períodos prolongados em uma ampla variedade de condições de armazenamento sem risco de biodegradação ou de outra forma alterar a composição.

[0032] As descrições detalhadas do método e dos sistemas para a composição de combustível sólido, bem como uma descrição da própria composição de combustível sólido, são aqui fornecidas abaixo.

I. Método de Formação de Composição de Combustível Sólido

[0033] É revelado um método para formar uma composição de combustível sólido a partir de uma mistura de resíduos sólidos que inclui aquecimento e agitação mecânica de uma mistura de resíduos sólidos dentro de um vaso de processo para misturar e homogeneizar os componentes individuais dos resíduos sólidos. Além disso, quaisquer compostos vaporizados liberados pela mistura de resíduos sólidos aquecidos podem ser removidos utilizando um vácuo dentro do vaso de processo (isto é, em uma pressão abaixo da atmosférica). Os conteúdos resultantes do vaso de processo podem ser extrusados, formados numa forma desejada e resfriados para formar a composição de combustível sólido.

[0034] O método supera muitas das limitações de métodos anteriores de geração de energia a partir de resíduos transformando uma mistura de resíduos sólidos, que pode ser variável em composição, para uma composição de combustível sólido com variabilidade de composição relativamente baixa. Além disso, a composição de combustível sólido produzida pelo método é essencialmente estéril e não porosa, permitindo que a composição do combustível sólido seja transportada e armazenada por períodos prolongados sem necessidade de equipamentos ou instalações especializadas. Além disso, as composições de combustível sólido são compatíveis com vários processos de pirólise associados aos métodos de geração de energia a partir de resíduos de maior rendimento.

[0035] Alguns processos de geração de energia a partir de resíduos incineram os resíduos sólidos, aqui definidos como queimando os resíduos sólidos na presença de oxigênio, assim, gerando calor para produzir vapor que impulsiona os geradores de vapor à jusante. No entanto, o processo de incineração também produz emissões potencialmente nocivas que devem ser lavadas a partir do fluxo de exaustão do incinerador ou liberadas para o meio ambiente. Por outro lado, a presente divulgação proporciona uma composição de combustível sólido que já possuía VOCs, compostos orgânicos clorados e gás de cloro removido, de modo que, quando a composição de combustível sólido incinerada ou queimada, não emite esses poluentes nocivos para o ambiente e o fluxo de escape não precisa ser lavado para esses compostos.

[0036] Outros processos de geração de energia a partir de resíduos utilizam a pirólise, que é o superaquecimento dos componentes voláteis de uma substância orgânica, criada por aquecimento da substância a uma temperatura variando de cerca de 400°F a cerca de 1400°F (cerca de 205°C a cerca de 760°C) num ambiente carente de oxigênio. A pirólise é um tipo de termólise, resultando na decomposição termoquímica irreversível de material orgânico. A pirólise envolve uma mudança simultânea de composição química e fase física, onde a matéria-prima é dividida em cinzas, carvão (como biocabornizado), óleo de síntese (bio- óleo) e gás de síntese (biogás). A pirólise difere da combustão (oxidação), onde o combustível reage com oxigênio e hidrólise, onde o combustível reage com a água. Os gases de síntese e/ou outros fluídos gerados a partir da pirólise permitem geradores eficientes a jusante para a produção de energia, em oposição aos geradores de vapor menos eficientes usados em conjunto com a incineração. A presente divulgação fornece uma composição de combustível sólido que não é pirolisada, o que significa que não foi dividida em cinzas, carvão, óleo de síntese e gás de síntese. Em vez disso, a composição presente do combustível sólido é um combustível homogeneizado, seco, denso e rico em energia preparado para a pirólise.

[0037] A gasificação é semelhante à pirólise na medida em que envolve o aquecimento de substâncias orgânicas em ambientes de temperatura ainda maior que cerca de 900°F a cerca de 4000°F (cerca de 480°C a cerca de 1650°C) com pouco ou nenhum oxigênio. A gaseificação tem a vantagem de criar uma maior quantidade de gás de síntese, uma vez que alguns dos carvões de carbono não voláteis deixados da pirólise também podem ser convertidos em gás de síntese por gaseificação. A presente divulgação proporciona uma composição de combustível sólido que é gasificada, mas que é um combustível homogeneizado, seco, denso e rico em energia preparado para a gaseificação.

[0038] A composição de combustível sólido aqui descrita pode ser utilizada em qualquer dos processos acima. A presente mistura de resíduos sólidos é transformada quimicamente e fisicamente para proporcionar uma composição de combustível sólido especialmente adequada para pirólise, gaseificação e/ou incineração. Sem pretender ficar ligada à teoria, a pirólise tipicamente não pode ocorrer até uma parte substancial da umidade da matéria-prima ser removida. As composições aqui reveladas de combustível sólido têm um teor de água muito baixo e podem ser imediatamente pirolisadas. As composições de combustível sólido foram processadas para remover VOCs, compostos orgânicos clorados e gás cloro. Geralmente, materiais de resíduos não combustíveis também foram removidos. A mistura de resíduos sólidos é processada até o ponto imediatamente anterior à ocorrência da pirólise, na qual a reação é interrompida por densificação e resfriamento da matéria-prima, assim, mantendo o gás que pode ser queimado "bloqueado" na composição de combustível sólido. A composição de combustível sólido resultante preparada para pirólise e processos relacionados. Combinação de Mistura de Resíduos Sólidos

[0039] A FIG. 1 é um fluxograma que ilustra um método 100 para formar uma composição de combustível sólido a partir de uma mistura de resíduos sólidos. Dependendo da mistura de resíduos sólidos submetida ao método 100, a mistura de resíduos sólidos pode opcionalmente ser formada por mistura de um resíduo sólido selecionada com plásticos mistos na etapa 101. A matéria-prima para o processo pode ser uma mistura de resíduos sólidos que inclui pelo menos cerca de 20% em peso de plásticos. A matéria-prima para o processo pode ser uma mistura de resíduos sólidos que inclui pelo menos cerca de 5% em peso de plásticos.

[0040] "Resíduo", geralmente, refere-se ao material combustível contendo carbono que foi descartado após a sua utilização principal, incluindo resíduos sólidos. Geralmente, os resíduos podem ser úmidos e heterogêneos, contendo uma porção de resíduos não combustíveis. "Resíduos sólidos" refere-se a qualquer lixo ou detrito, lodo a partir de uma estação de tratamento de águas residuais, planta de tratamento de água ou instalações de controle de poluição do ar e outros materiais descartados, incluindo materiais gasosos contendo sólidos, líquidos ou semissólidos resultantes de produtos industriais, comerciais, mineradoras e agrícolas, e de atividades comunitárias.

[0041] Pode ser utilizada uma variedade de fontes de resíduos sólidos. A mistura de resíduos sólidos pode ser derivada de fontes não perigosas de resíduos, incluindo, mas não limitado aos resíduos urbanos, resíduos agrícolas, lodo de esgoto, resíduos doméstico, materiais secundários descartados e resíduos sólidos industriais. O "resíduo urbano" ou "resíduo sólido urbano" (MSW), tal como aqui utilizado, pode referir-se a qualquer lixo doméstico ou resíduo sólido comercial ou resíduo sólido industrial. Exemplos não limitantes de resíduos que podem ser incluídos na mistura de resíduos sólidos incluem resíduos biodegradáveis, como resíduos de alimentos e cozinha; resíduos verdes, tais como gramados ou aparas de sebe; papel; plásticos mistos; resíduos de alimentos sólidos; resíduos agrícolas sólidos; lodo de esgoto; e resíduo de triturador automotivo.

[0042] O "resíduo doméstico" ou o "resíduo residencial" refere-se aos resíduos sólidos (incluindo lixo, despejo e resíduo sanitário em fossas sépticas) provenientes de domicílios (incluindo residências únicas e múltiplas, hotéis e motéis, alojamento, estações ranger, aposentos de tripulação, acampamentos, terrenos para piquenique e áreas recreativas de uso diário).

[0043] Os "resíduos sólidos comerciais" referem-se a todos os tipos de resíduos sólidos gerados por lojas, escritórios, restaurantes, armazéns e outras atividades de sem fabricação, excluindo resíduos residenciais e industriais.

[0044] Os "resíduos sólidos industriais" referem-se aos resíduos sólidos não perigosos gerados pela fabricação ou processos industriais. Exemplos de resíduos sólidos industriais incluem, mas não estão limitados aos resíduos resultantes dos seguintes processos de fabricação: geração de energia elétrica; fertilizantes/produtos químicos agrícolas; produtos e subprodutos alimentares e relacionados; couro e produtos de couro; produtos químicos orgânicos; fabricação de plásticos e resinas; indústria de celulose e papel; produtos plásticos diversos e borracha; fabricação de têxteis; equipamento de transporte; e tratamento de água. Este termo não inclui resíduos de mineração ou resíduos de petróleo e gás.

[0045] A mistura de resíduos sólidos pode compreender material secundário não perigoso descartado, caso em que as composições de combustível sólido produzidas a partir dessas misturas de resíduos sólidos podem ser legalmente categorizadas como "não resíduos". "Material secundário" refere-se a qualquer material que não seja o produto principal de um processo de fabricação ou comercial, e pode incluir material pós-consumo, produtos químicos comerciais fora da especificação ou produtos químicos intermediários, materiais pós-industriais e sucata. Exemplos de materiais secundários não perigosos incluem pneus de sucata que não são descartados e são gerenciados por um programa de coleta de pneus estabelecido, incluindo pneus removidos de veículos e pneus fora da especificação; madeira resinada; resíduos de carvão que foram recuperados de pilhas antigas e processados da mesma maneira que os resíduos de carvão gerados atualmente; e lamas de papel e celulose desidratadas que não são descartadas, e são geradas e queimadas no local por fábricas de celulose e papel que queimam uma porção significativa de tais materiais onde tais resíduos desidratados são gerenciados de forma a preservar o valor de aquecimento significativo dos materiais.

[0046] A "madeira resinada" refere-se aos produtos de madeira (contendo aglutinantes e adesivos) produzidos pela fabricação de produtos de madeira principais e secundários. A madeira resinada inclui resíduos da fabricação e uso de madeira resinada, incluindo materiais como o acabamento da placa, pó da lixadeira, acabamento do painel e os produtos de madeira resinados fora das especificações que não atendem a uma qualidade de fabricação ou padrão.

[0047] Os "plásticos mistos" referem-se a qualquer combinação de produtos orgânicos sintéticos ou semissintéticos que podem ser maleáveis podem ser moldados em objetos sólidos de diversas formas e que, normalmente, são encontrados em resíduos sólidos urbanos. Exemplos adequados de plásticos mistos incluem, mas não estão limitados a, poliéster (PES), tereftalato de polietileno (PET), polietileno (PE), polietileno de alta densidade (HDPE), cloreto de polivinil (PVC), cloreto de polivinilideno (PVDC, Saran™), polietileno de baixa densidade (LDPE), polipropileno (PP), poliestireno (PS), poliamidas (PA) (Nylon), acrilonitrila butadieno estireno (ABS), polietileno/acrilonitrila butadieno estireno (PE/ABS), policarbonato (PC), policarbonato/acrilonitrila butadieno estireno (PC/ABS), poliuretanos (PU), maleimida/bismaleimida, melamina formaldeído (MF), fenol formaldeídos (PF), poliepóxido (Epóxi), polieteretercetona (PEEK), polieterimida (PEI, Ultem™), polimida, ácido polilático (PLA), metacrilato de polimetil (PMMA, acrílico), politetrafluoroetileno (PTFE), ureia-formaldeído (UF) e suas combinações.

[0048] Os plásticos misturados podem compreender um ou mais plásticos selecionados do grupo consistindo em poliéster, tereftalato de polietileno, polietileno, cloreto de polivinil, cloreto de polivinilideno, polipropileno, poliestireno, poliamidas, acrilonitrila butadieno estireno, polietileno/acrilonitrila butadieno estireno, policarbonato, policarbonato/acrilonitrila butadieno estireno, poliuretanos, maleimida/bismaleimida, melamina formaldeído, fenol formaldeídos, poliepóxido, polieteretercetona, polieterimida, polimida, ácido polilático, polimetil metacrilato, politetrafluoroetileno, ureia-formaldeído e suas combinações.

[0049] Os plásticos mistos podem compreender um ou mais plásticos selecionados do grupo consistindo em poliéster, tereftalato de polietileno, polietileno, cloreto de polivinil, cloreto de polivinilideno, polipropileno, poliestireno, poliamidas, policarbonato, poliuretanos e suas combinações. Os plásticos mistos podem compreender polietileno.

[0050] Os plásticos mistos podem compreender cloreto de polivinil, cloreto de polivinilideno e suas combinações, e os resíduos sólidos secos podem ser aquecidos em pelo menos cerca de 190°C.

[0051] A mistura de resíduos sólidos pode ser analisada para detectar resíduos sólidos não combustíveis. Com base na análise, um fluxo de resíduos sólidos urbanos pode ser levemente selecionado para remover plásticos e para excluir ainda mais resíduos inertes incluindo, mas não limitado a, óculos, metais, concreto, tijolos e qualquer outro material inerte, resultando em um resíduo sólido selecionado. O material inerte, tal como aqui utilizado, refere-se a qualquer material que não seja suscetível de liberar energia quando submetido a um processo de combustão ou pirólise. Os plásticos removidos da corrente de resíduos sólidos urbanos podem ser retidos e misturados com os resíduos sólidos selecionados para formar a mistura de resíduos sólidos a partir da qual a composição de combustível sólido é formada. Os resíduos não combustíveis podem incluir resíduos metálicos não combustíveis, incluindo, por exemplo, pedaços de metal de sucata e metais. Os resíduos metálicos não combustíveis podem compreender metais ferrosos, como ferro, aço e outras ligas contendo ferro, e metais não ferrosos, que são metais e ligas que não contêm uma quantidade apreciável de ferro.

[0052] A mistura de resíduos sólidos pode ser analisada para determinar a quantidade de plásticos mistos presentes na mesma. A quantidade de plásticos mistos presente no lixo sólido pode e variará. A mistura de resíduos sólidos utilizada como matéria-prima para o processo aqui descrito pode ser formada misturando resíduos sólidos selecionados e plásticos em uma proporção predeterminada com base na análise. Os plásticos misturados são os tipicamente encontrados na corrente de resíduos sólidos (por exemplo, MSW), utilizados sem outro ajuste da razão (isto é, seleção e remixagem). A quantidade de plásticos mistos afeta as composições de combustível produzidas nos métodos e sistemas aqui descritos e pode ser selecionada com base no modelo econômico e/ou em projeto por projeto.

[0053] A mistura de resíduos sólidos pode incluir pelo menos cerca de 20% em peso de plásticos mistos. A mistura de resíduos sólidos pode incluir de cerca de 20% em peso a cerca de 60% em peso de plásticos mistos. A mistura de resíduos sólidos pode incluir de cerca de 20% em peso a cerca de 40% em peso de plásticos mistos. A matéria-prima para o processo pode incluir entre cerca de 5% em peso a cerca de 35% em peso de plásticos mistos. A matéria-prima para o processo pode incluir entre cerca de 5% em peso a cerca de 30% em peso de plásticos mistos. A matéria-prima para o processo inclui mais do que cerca de 5% em peso de plásticos.

[0054] Os plásticos podem ajudar a unir a mistura de combustível sólido resultante dos métodos como aqui descritos e podem ainda reduzir a porosidade e a atividade da água da composição de combustível sólido. Além disso, os plásticos na composição de combustível sólido podem influenciar o tipo de produtos resultantes de processos de pirólise utilizando a composição de combustível sólido como matéria-prima. Sem se limitar a qualquer teoria particular, pensa-se que as misturas de combustível sólido com uma maior proporção de plásticos produzem maiores rendimentos de óleo de síntese usando processos de pirólise. É pensado que as misturas de combustível sólido com uma menor proporção de plásticos e uma maior proporção de papel e papelão produzem maiores rendimentos de gás de síntese usando processos de pirólise.

[0055] A mistura de resíduos sólidos pode ter uma composição altamente variável devido à natureza variável dos fluxos de resíduos sólidos urbanos. Um fluxo de resíduos sólidos urbanos pode variar de composição devido a uma variedade de fatores, incluindo, entre outros, diferentes estações, diferentes locais dentro de um país (urbano versus rural) e/ou países diferentes (industrial versus emergente).

[0056] A água contida na mistura de resíduos sólidos, contendo os resíduos sólidos selecionados e os plásticos misturados, pode variar e pode influenciar o tempo e/ou a temperatura máxima necessária para remover a água da mistura de resíduos sólidos durante a formação da composição de combustível sólido usando os métodos aqui descritos. Para secar, pode-se selecionar um período de tempo que seja suficiente para remover a água dos resíduos sólidos.

[0057] Por exemplo, o lixo sólido misto pode conter uma quantidade variável de água variando de cerca de 10% em peso a cerca de 60% de peso. Especificamente, o resíduo sólido misto pode conter uma quantidade de água variando entre cerca de 10% em peso e cerca de 20% em peso, os resíduos sólidos mistos podem conter pelo menos 10% em peso de água, pelo menos 20% em peso de água, pelo menos 30% em peso de água, pelo menos 40% em peso de água e pelo menos 50% em peso de água.

[0058] Os plásticos disponíveis podem variar de forma semelhante. Para formar uma mistura, os resíduos sólidos e os plásticos podem ser pesados individualmente antes da mistura para garantir que a mistura de resíduos sólidos seja formada na razão em peso predeterminada de resíduos sólidos e plásticos. Os resíduos sólidos e plásticos podem ser transferidos cada um de uma área de armazenamento para uma área de mistura usando dispositivos de pesagem, incluindo, mas não limitado a, um transportador de pesagem que pesa os resíduos sólidos e plásticos, pois são combinados para formar a mistura de resíduos sólidos. Os plásticos dentro da mistura de resíduos sólidos podem incluir plásticos removidos da corrente de resíduos urbanos durante a seleção, plásticos obtidos a partir de fontes externas e qualquer combinação destes. Trituração de Mistura de Resíduos Sólidos

[0059] Em seguida, a mistura de resíduos sólidos pode ser triturada para reduzir as partículas até um tamanho de partícula médio igual ou inferior a outros pedaços individuais dentro da mistura de resíduos sólidos. Referindo novamente à FIG. 1, o método pode ainda incluir opcionalmente triturar a mistura de resíduos sólidos na etapa 102. Qualquer dispositivo de trituração conhecido pode ser usado para triturar a mistura de resíduos sólidos sem limitação incluindo, mas não limitado a, um triturador industrial de um único eixo, triturador industrial de dois eixos, um triturador industrial de três eixos, um triturador industrial de quatro eixos, um moinho de martelos, um moedor, um granulador, um cortador e qualquer outro dispositivo adequado para reduzir o tamanho de pedaços individuais dentro da mistura de resíduos sólidos. Ao triturar a mistura de resíduos sólidos, as dimensões máximas e os diâmetros máximos de pedaços individuais dentro da mistura de resíduos sólidos são reduzidos, assim, aumentando a mistura dos componentes individuais da mistura de resíduos sólidos durante as etapas subsequentes do método 100, resultando em uma composição mais uniforme dentro dos blocos de combustível sólido produzidos usando o método 100.

[0060] A mistura de resíduos sólidos triturados pode incluir uma pluralidade de pedaços com uma dimensão máxima ou um diâmetro máximo inferior a cerca de 4 polegadas (0,1016 m). A pluralidade de peças pode ter uma dimensão máxima ou diâmetro máximo de menos de 3,5 polegadas (0,0889 m), menos de 3 polegadas (0,0762 m), menos de 2,5 polegadas (0,0635 m), menos de 2 polegadas (0,0508 m), menos de 1,5 polegadas (0,0381 m) e menos de 1 polegada (0,0254 m) e menos de 0,5 polegadas (0,0127 m). A dimensão máxima pode ser inferior a cerca de 2 polegadas (0,0508 m). Aquecimento Inicial da Mistura de Resíduos Sólidos

[0061] Em seguida, o método inclui a introdução da mistura de resíduos sólidos num vaso de processo na etapa 104. A mistura de resíduos sólidos pode ser introduzida no vaso de processo utilizando quaisquer dos dispositivos e métodos conhecidos, sem limitação. A mistura de resíduos sólidos pode ser introduzida abrindo um orifício de resselagem ou outra abertura do vaso de processo, inserindo a mistura de resíduos sólidos e fechando e/ou resselando a orifício de resselagem. O sistema pode incluir um dispositivo de carregamento incluindo, mas não limitado a, uma tremonha para introduzir a mistura de resíduos sólidos no vaso de processo, como aqui descrito. O dispositivo de carregamento pode ser operativamente acoplado a um dispositivo de trituração ou pode incorporar um dispositivo de trituração. O dispositivo de carregamento pode incluir um misturador para combinar as peças dentro da mistura de resíduos sólidos antes da introdução no vaso do processo.

[0062] Após a entrada no vaso de processo, a mistura de resíduos sólidos é aquecida a uma temperatura de cerca de 100°C na etapa 106, tal como de cerca de 90°C a cerca de 110°C. A esta temperatura, vaporizam-se água e compostos orgânicos voláteis na mistura de resíduos sólidos com ponto de ebulição em ou abaixo do ponto de ebulição da água. Os compostos vaporizados incluem, mas não estão limitados a, água, solventes orgânicos e outros compostos podem ser vaporizados dentro da mistura de resíduos sólidos, assim, separando a mistura de resíduos sólidos em resíduos sólidos secos e compostos vaporizados. Os compostos vaporizados podem, principalmente, compreender ou consistir essencialmente em água.

[0063] Sem pretender estar ligada pela teoria, proceder diretamente ao processamento de alta temperatura sem secagem a baixa temperatura faz com que os plásticos mistos na mistura de resíduos sólidos se fundam, assim, reduzindo o espaço vazio dentro da mistura de resíduos sólidos e a retenção de água e VOCs dentro da mistura de resíduos sólidos. Além disso, alguns plásticos e plastificantes de baixo teor de fusão a temperaturas mais altas podem reagir com a água residual, o que interferiria com a química nas etapas posteriores do processo. Em vez disso, a mistura de resíduos sólidos é, primeiramente, seca a temperaturas mais baixas (por exemplo, entre cerca de 90°C e cerca de 110°C) para evaporar a água e aquecer o conteúdo não aquoso. Após a evaporação da água e é removida do vaso de processo, a temperatura aumenta, permitindo que os plásticos derretam dentro da mistura de resíduos sólidos de baixa umidade.

[0064] A mistura de resíduos sólidos pode ser opcionalmente misturada à medida que é aquecida na etapa 106. Sem ser limitada a qualquer teoria particular, a mistura pode misturar os componentes individuais da mistura de resíduos sólidos numa composição mais consistente e também pode reduzir os vazios ou os bolsões de ar dentro da mistura de resíduos sólidos. Além disso, a mistura pode aumentar a troca de calor das paredes aquecidas do vaso de processo e a mistura de resíduos sólidos dentro do vaso; a compressão e trituração conferidas à mistura de resíduos sólidos pelas lâminas de mistura podem melhorar ainda mais o aquecimento. Além disso, a mistura pode facilitar a liberação de vapor e outros compostos vaporizados da mistura de resíduos sólidos aquecidos.

[0065] A mistura de resíduos sólidos pode ser misturada dentro do vaso de processo a uma velocidade de mistura selecionada para conferir tensão de cisalhamento à mistura de resíduos sólidos suficientes para separar mecanicamente peças ou pedaços de resíduos sólidos em pedaços ou pedaços sucessivamente menores. A velocidade de mistura pode também depender de um ou mais dos, pelo menos, vários fatores adicionais, incluindo, mas não limitado a, o tipo de misturador ou lâmina de mistura proporcionada no vaso do processo e/ou o tempo de mistura.

[0066] O vaso de processo pode ser concebido para proporcionar uma parede aquecida para transferir calor para a mistura de resíduos sólidos, uma vez que é misturado dentro do vaso, como aqui descrito abaixo. A parede aquecida pode ser mantida a uma temperatura essencialmente igual a uma temperatura final da mistura de resíduos sólidos. Tais temperaturas são adequadas para converter a mistura de resíduos sólidos em uma mistura de combustível sólido. A pelo menos uma parede aquecida pode ser mantida a uma temperatura de pelo menos cerca de 30°C ou superior à temperatura final desejada da mistura de resíduos sólidos para acelerar o processo de aquecimento.

[0067] Os compostos vaporizados liberados pela mistura de resíduos sólidos durante o aquecimento na etapa 106 podem ser retidos dentro do espaço vazio do vaso do processo a serem removidos numa etapa subsequente descrita abaixo. Os compostos vaporizados liberados pela mistura de resíduos sólidos durante o aquecimento na etapa 106 podem ser continuamente removidos do vaso do processo.

Removendo os compostos vaporizados

[0068] Referindo novamente à FIG. 1, o método pode ainda incluir a remoção de quaisquer compostos vaporizados liberados pela mistura de resíduos sólidos aquecidos na etapa 108. Os compostos vaporizados podem incluir vapor (isto é, vapor de água) e/ou qualquer um ou mais dos compostos vaporizados adicionais aqui descritos. Os compostos vaporizados podem ser removidos por aplicação de um vácuo dentro do volume interno do vaso do processo após o aquecimento e a mistura opcional da mistura de resíduos sólidos na etapa 106. O vácuo pode ser gerado por um sistema de vácuo ligado ao vaso do processo à entrada de vácuo conforme descrito abaixo. O ar de varredura pode ser introduzido no vaso de processo para facilitar o movimento dos compostos vaporizados para fora do vaso.

[0069] O sistema de vácuo pode remover continuamente quaisquer compostos vaporizados ao longo da duração do aquecimento e a mistura opcional conduzida na etapa 106. A pressão de vácuo mantida dentro do vaso do processo pode impedir a combustão de quaisquer materiais dentro da mistura de resíduos sólidos e perda de energia associada uma vez que é seco e aquecido. Sem se limitar a qualquer teoria particular, a pressão de vácuo dentro do vaso de processo também pode baixar as temperaturas de vaporização da água e outros compostos vaporizados aqui descritos acima, assim, diminuindo o tempo necessário para remover quaisquer compostos vaporizados da mistura de resíduos sólidos. Conforme aqui descrito, o ar de varredura pode ser introduzido no vaso do processo para facilitar o movimento dos compostos vaporizados para fora do vaso.

[0070] O sistema de vácuo pode compreender um condensador. O condensador pode compreender uma entrada superior, uma abertura inferior abaixo da entrada superior, um reservatório de condensado abaixo da abertura inferior e um dreno no reservatório de condensado. Quando presente, o condensador é operativamente acoplado à abertura de vácuo do vaso do processo através da entrada superior do condensador e o condensador é operativamente acoplado à bomba de vácuo através da entrada inferior do condensador. A bomba de vácuo e o condensador removem rapidamente os compostos vaporizados durante o processamento para produzir um condensado no condensador, assim, preparando a composição do combustível para a pirólise sem pirolisar o material.

[0071] A pressão mantida dentro do vaso do processo pode ser inferior a cerca de 6,67 kPa (50 torr), 6,00 kPa (45 torr), 5,33 kPa (40 torr), 4,67 kPa (35 torr), 4,00 kPa (30 torr), 3,33 KPa (25 torr), 2,67 kPa (20 torr), 2,00 kPa (15 torr), 1,33 kPa (10 torr) ou 0,67 kPa (5 torr). A pressão mantida dentro do vaso do processo pode ser inferior a cerca de 4,67 kPa (35 torr). A pressão mantida dentro do vaso do processo pode ser inferior a cerca de 3,33 kPa (25 torr).

[0072] A faixa de pressões mantidas dentro do vaso de processo pode e variará. A pressão é entre cerca de 5 torr (0,67 KPa) cerca de 100 torr (13,3 KPa), tal como entre cerca de 5 torr (0,67 KPa) e 10 torr (1,33 KPa), entre cerca de 10 torr (1,33 KPa) e 15 torr (2,00 KPa), entre cerca de 15 torr (2,00 KPa) e 20 torr (2,67 KPa), entre cerca de 20 torr (2,67 KPa) e 25 torr (3,33 KPa), entre cerca de 25 torr (3,33 KPa) e 30 torr (4,00 KPa), entre cerca de 30 torr (4,00 KPa) e 35 torr (4,67 KPa), entre cerca de 35 torr (4,67 KPa) e 40 torr (5,33 KPa), entre cerca de 40 torr (5,33 KPa) e 45 torr (6,00 KPa), entre cerca de 45 torr (6,00 KPa) e 50 torr (6,67 KPa), entre cerca de 50 torr (6,67 KPa) e 55 torr (7,33 KPa), entre cerca de 55 torr (7,33 KPa) e 60 torr (8,00 KPa), entre cerca de 60 torr (8,00 KPa) e 65 torr (8,67 KPa), entre cerca de 65 torr (8,67 KPa) e 70 torr (9,33 KPa), entre cerca de 70 torr (9,33 KPa) e 75 torr (10,00 KPa), entre cerca de 75 torr (10,00 KPa) e 80 torr (10,67 KPa), entre cerca de 80 torr (10,67 KPa) e 85 torr (11,33 KPa), entre cerca de 85 torr (11,33 KPa) e 90 torr (12,00 KPa), entre Cerca de 90 torr (12,00 KPa) e 95 torr (12,67 KPa), e entre cerca de 95 torr (12,67 KPa) e 100 torr (13,33 KPa).

[0073] A pressão mantida dentro do vaso de processo pode estar entre cerca de 40 torr (5,33 KPa) e cerca de 60 torr (8,00 KPa). Os compostos vaporizados removidos do vaso de processo na etapa 108 podem incluir vapor (vapor de água), bem como um ou mais dos compostos vaporizados adicionais aqui descritos. Os compostos vaporizados podem ser adicionalmente tratados para produzir águas residuais recicladas, como ilustrado na FIG. 3.

[0074] A FIG. 3 é um fluxograma ilustrando um método 300 de tratar adicionalmente a mistura de compostos vaporizados removidos da câmara de processo. O método 300 inclui remover os compostos vaporizados liberados pela mistura de resíduos sólidos aquecidos na etapa 302 e condensar os compostos vaporizados para produzir águas residuais na etapa 304. As águas residuais condensadas podem incluir um ou mais dos compostos vaporizados adicionais incluindo, mas não limitado a, cloro e vários solventes orgânicos, numa solução aquosa. Os compostos vaporizados podem ter uma temperatura acima de cerca de 100 °C. Esta temperatura pode estar acima da temperatura operacional máxima de vários dispositivos de tratamento de água incluídos no sistema de vácuo. A título de exemplo não limitativo, um filtro de membrana pode ter uma temperatura de operação máxima de cerca de 85°C e um filtro de carvão ativado pode ter uma temperatura de operação máxima de cerca de 35°C.

[0075] Referindo novamente à FIG. 3, as águas residuais condensadas podem ser resfriadas na etapa 306. As águas residuais condensadas podem ser armazenadas em um tanque de águas residuais exposto a condições de temperatura atmosférica variando de cerca de -40°C (-40°F) a cerca de +40°C (100°F) e permitido resfriar. O tanque de águas residuais pode ser construído de um material com uma condutividade de calor relativamente alta incluindo, mas não limitado a, um material metálico. O tanque de armazenamento de águas residuais pode ser construído a partir de aço inoxidável. O tanque de águas residuais pode ainda incluir um dispositivo de circulação de água, como um agitador ou bomba, para circular as águas residuais dentro do tanque para aumentar a taxa de resfriamento. A água residual condensada pode ser resfriada na etapa 306 a uma temperatura inferior a cerca de 85°C antes de submeter as águas residuais condensadas aos dispositivos de tratamento de água adicionais, como descrito abaixo. As águas residuais podem ser resfriadas na etapa 306 a uma temperatura inferior a cerca de 80°C, inferior a cerca de 75°C, inferior a cerca de 70°C, inferior a cerca de 65°C, inferior a cerca de 60°C, inferior a cerca de 55°C, inferior a Cerca de 50°C, inferior a cerca de 45°C, inferior a cerca de 40°C, inferior a cerca de 35°C, inferior a cerca de 30°C e inferior a cerca de 25°C.

[0076] Referindo novamente à FIG. 3, o método de tratamento das águas residuais condensadas pode incluir ainda a filtração das águas residuais condensadas através de um filtro de membrana na etapa 308. Sem ser limitado a qualquer teoria particular, o filtro de membrana pode remover compostos dissolvidos incluindo, mas não limitado a, um ou mais dos solventes orgânicos descritos acima. Qualquer filtro de membrana conhecido pode ser usado na etapa 308 incluindo, mas não limitado a, um filtro de membrana de poliéter sulfona assimétrico, um filtro de membrana Nylon™ (poliamida) e um filtro de membrana Teflon™ (politetrafluoroetileno, PTFE). A água residual pode ser resfriada a uma temperatura inferior a cerca de 85 °C antes de ser submetida a filtração por membrana na etapa 308. As águas residuais podem ser resfriadas antes da etapa 308 a uma temperatura menor que cerca de 80°C, menor que cerca de 75°C, menor que cerca de 70°C, menor que cerca de 65°C, menor que cerca de 60°C, menor que cerca de 55°C, menor que cerca de 50°C, menor que cerca de 45°C, menor que cerca de 40°C, menor que cerca de 35°C, menor que cerca de 70°C, menor que cerca de 65°C, menor que cerca de 30°C, e menor que cerca de 25°C.

[0077] Referindo novamente à FIG. 3, o método de tratamento das águas residuais condensadas pode ainda incluir a sujeição das águas residuais a um tratamento com ozônio na etapa 310. Sem se limitar a qualquer teoria particular, o tratamento com ozônio pode destruir e bactérias dentro das águas residuais, tornando a água residual estéril. Uma vez que a solubilidade do ozônio na água é aumentada a temperaturas da água mais frias, a água pode ser adicionalmente resfriada antes da etapa 310. A água pode ser filtrada através do filtro de membrana na etapa 308 antes do tratamento com ozônio na etapa 310, proporcionando, desse modo, tempo adicional para as águas residuais esfriarem. A água residual submetida ao tratamento com ozônio na etapa 310 pode ser resfriada a uma temperatura inferior a cerca de 40°C. As águas residuais podem ser resfriadas antes da etapa 308 a uma temperatura menor que cerca de 35°C, menor que cerca de 30°C, menor que cerca de 25°C e inferior a cerca de 20°C.

[0078] Referindo novamente à FIG. 3, as águas residuais podem ser filtradas usando um filtro de carbono ativado na etapa 312. Sem limitar-se a qualquer teoria particular, o filtro de carbono ativado pode remover gás cloro, sedimentos, compostos orgânicos voláteis (VOCs), compostos orgânicos clorados, sabor e odor das águas residuais. Além disso, o processo de adsorção, pelo qual o carbono ativado remove os contaminantes das águas residuais pode ser melhorado a temperaturas de água relativamente baixas. A água pode ser filtrada através do filtro de membrana na etapa 308 e submetida ao tratamento com ozônio na etapa 310 antes da filtração de carbono ativado na etapa 312, deste modo, proporcionando um tempo adicional para a água residual esfriar. As águas residuais podem ser resfriadas a uma temperatura menor que cerca de 40 °C antes da filtração através do filtro de carvão ativado na etapa 312. A água residual pode ser resfriada antes da etapa 312 a uma temperatura menor que cerca de 35°C, menor que cerca de 30°C, menor que cerca de 25°C, e menor que cerca de 20°C.

[0079] As águas residuais tratadas nas etapas 308, 310 e 312 podem ser descarregadas como esgoto ou podem ser armazenadas para uso posterior na etapa 314. Exemplos não limitativos de utilizações subsequentes adequadas para as águas residuais tratadas incluem controle de poeira e irrigação de culturas não alimentares, como as culturas energéticas. Mistura de Resíduos Sólidos Secos e com Calor

[0080] A mistura de resíduos sólidos secos permanecendo no vaso do processo após a remoção dos compostos vaporizados na etapa 108 pode ainda ser aquecida e misturada até uma temperatura final a pelo menos cerca de 160°C na etapa 109. A temperatura final deve ser suficientemente elevada para fundir material plástico dentro da mistura de resíduos sólidos secos. Sem se limitar a qualquer teoria particular, a mistura do plástico fundido com os outros materiais da mistura de resíduos sólidos pode se unir e reduzir a porosidade da composição de combustível sólido resultante. Os plásticos derretidos aumentam a densidade, aumentam o conteúdo energético, aumentam a resistência ao resíduo e melhoram o processamento à jusante da composição resultante do combustível sólido.

[0081] A temperatura final da mistura sólida seca pode depender de qualquer um ou mais de pelo menos vários fatores incluindo, mas não limitado à composição da mistura de resíduos sólidos. Se a mistura de resíduos sólidos incluir quaisquer plásticos contendo cloro, a temperatura final pode ser elevada a uma temperatura suficiente para liberar o cloro da mistura de resíduos sólidos, como aqui descrito. A maior temperatura de fusão de uma mistura de plástico incluída na mistura de resíduos sólidos pode determinar a temperatura final, para garantir que todos os plásticos na mistura de resíduos sólidos sejam derretidos.

[0082] A FIG. 2 é um gráfico ilustrando esquematicamente o perfil de temperatura de uma mistura de resíduos sólidos dentro do vaso do processo após a introdução no vaso no tempo inicial t = 0. Com uma primeira faixa de temperatura 202, a mistura de resíduos sólidos é aquecida a partir de uma temperatura inicial correspondente à temperatura ambiente a uma temperatura de cerca de 100°C. À medida que a temperatura dos resíduos sólidos aumenta até cerca de 100°C, a umidade e outros compostos voláteis dentro da mistura de resíduos sólidos podem ser vaporizados e liberados como uma mistura de compostos vaporizados, assim, separando a mistura de resíduos sólidos em compostos vaporizados e uma mistura de resíduos sólidos secos. Por exemplo, e a título de observação, a temperatura acima de cerca de 190°C, os compostos orgânicos clorados e o gás cloro são liberados da mistura de resíduos sólidos.

[0083] A mistura da mistura de resíduos sólidos aumenta a liberação do vapor, reabastecendo a superfície externa a partir da qual o vapor pode ser liberado, bem como a compressão da mistura de resíduos sólidos para espremer quaisquer vazios ou bolhas de vapor formadas dentro da mistura de resíduos sólidos. Além da liberação de vapor e outros compostos vaporizados, a mistura de resíduos sólidos também pode ser esterilizada dentro da segunda faixa de temperatura 204.

[0084] Referindo novamente à FIG. 2, à medida que a temperatura aumenta além de cerca de 200°C, vários compostos orgânicos dentro da mistura de resíduos sólidos podem decompostos. Dentro da terceira faixa de temperatura de cerca de 200°C a cerca de 240°C, vários compostos voláteis podem ser liberados a partir de qualquer plástico incluído dentro da mistura de resíduos sólidos e liberados como compostos vaporizados adicionais, além de qualquer vapor que possa continuar a ser liberado. O cloro pode ser liberado a partir de plásticos contendo cloro, incluindo, mas não limitado a, plásticos de cloreto de polivinil (PVC). Vários solventes orgânicos podem ser liberados da mistura de resíduos sólidos aquecidos.

[0085] Os exemplos não limitativos de outros compostos vaporizados adicionais que podem ser liberados durante o aquecimento da mistura de resíduos sólidos incluem acetona, benzeno, dissulfeto de carbono, clorometano, acetato de etil, 2-hexanona, metil etil cetona, estireno, álcool butílico, THF, tolueno, álcool benzílico, bis(2- cloroetoxi)metano, ftalato de dietil, dimetilftalato, difenidrazina, bis(2-etilhexil)ftalato, isoforona, metifenol, nitrobenzeno, nitrofenol, di-n-propilamina nitrosa, o-toluidina, ácido hexanodióico, bis(2- etilhexil)éster, tetracosahexaeno e furanometanol.

[0086] À medida que a temperatura aumenta acima de cerca de 240°C para a quarta faixa de temperatura 208, o material plástico dentro da mistura de resíduos sólidos deve ser fundido e misturado com os outros constituintes da mistura de resíduos sólidos. A temperatura máxima da mistura de resíduos sólidos pode variar entre cerca de 160°C e cerca de 300°C. A temperatura máxima pode ser de cerca de 160°C, cerca de 170°C, cerca de 180°C, cerca de 190°C, cerca de 200°C, cerca de 210°C, cerca de 220°C, cerca de 230°C, cerca de 240°C, cerca de 245°C, cerca de 250°C, sobre 255°C, cerca de 260°C, cerca de 265°C, cerca de 270°C, cerca de 275°C, cerca de 280°C, cerca de 285°C, cerca de 290°C, cerca de 295°C e cerca de 300°C. A temperatura máxima pode ser de cerca de 190°C. A temperatura máxima pode ser de cerca de 260°C, como ilustrado na FIG. 2. A temperatura máxima e as condições de processamento devem ser controladas de tal forma que a mistura de resíduos sólidos não pirolisa.

[0087] A ou mais paredes aquecidas podem ser mantidas a uma temperatura correspondente à temperatura máxima da mistura de resíduos sólidos. A ou mais paredes aquecidas podem ser mantidas a uma temperatura superior à temperatura máxima da mistura de resíduos sólidos. Ao manter a uma ou mais paredes aquecidas a uma temperatura mais elevada, a mistura de resíduos sólidos pode ser aquecida até a temperatura máxima em um tempo mais curto.

[0088] A uma ou mais paredes aquecidas podem ser mantidas a uma temperatura que pode ser de cerca de 30°C acima da temperatura máxima da mistura de resíduos sólidos. A uma ou mais paredes aquecidas podem ser mantidas a uma temperatura que pode ser cerca de 30°C acima, cerca de 40°C acima, cerca de 50°C acima, cerca de 60°C acima, cerca de 70°C acima, cerca de 80°C acima, cerca de 90°C acima, cerca de 100°C acima, cerca de 120°C acima, cerca de 140°C acima, cerca de 160°C acima, cerca de 180°C acima e cerca de 200°C acima da temperatura máxima da mistura de resíduos sólidos antes da extrusão. A temperatura máxima e as condições de processamento devem ser controladas de tal forma que a mistura de resíduos sólidos não pirolise.

[0089] A mistura de resíduos sólidos pode ser aquecida dentro do vaso de processo para uma duração que varia de cerca de 15 minutos a cerca de 120 minutos para permitir tempo suficiente para que a mistura de resíduos sólidos seja homogeneizada e para que os plásticos misturados sejam fundidos. A duração do aquecimento pode depender de qualquer um ou mais de pelo menos vários fatores incluindo, mas não limitado a, mistura de resíduos sólidos introduzida no vaso de processo, a temperatura de uma ou mais paredes aquecidas, o calor específico dos vários constituintes da mistura de resíduos sólidos e a velocidade de mistura. A mistura de resíduos sólidos pode ser aquecida durante um período que varia de cerca de 15 minutos a cerca de 25 minutos, de cerca de 20 minutos a cerca de 30 minutos, de cerca de 25 minutos a cerca de 35 minutos, de cerca de 30 minutos a cerca de 40 minutos, de cerca de 35 minutos a cerca de 45 minutos, de cerca de 40 minutos a cerca de 50 minutos, de cerca de 45 minutos a cerca de 55 minutos, de cerca de 50 minutos a cerca de 60 minutos, de cerca de 55 minutos a cerca de 65 minutos, de cerca de 60 minutos a cerca de 90 minutos, de cerca de 75 minutos a cerca de 105 minutos, e de cerca de 90 minutos a cerca de 120 minutos. A mistura de resíduos sólidos pode ser aquecida dentro do vaso do processo por uma duração de cerca de 30 minutos. A mistura de resíduos sólidos pode ser aquecida dentro do vaso do processo por uma duração de cerca de 60 minutos.

[0090] A duração da mistura e aquecimento realizada na mistura de resíduos sólidos na etapa 109 pode ser determinada por qualquer um ou mais de pelo menos vários métodos. O vaso de processo pode incluir um vidro de observação através do qual um operador do sistema pode monitorar visualmente a mistura de resíduos sólidos à medida que é aquecida e misturada dentro do vaso do processo. O operador do sistema pode desativar manualmente o misturador quando o operador observa que a mistura de resíduos sólidos foi convertida na composição de combustível sólido. A título de exemplo não limitativo, o operador pode desativar manualmente o misturador quando os plásticos dentro da mistura de resíduos sólidos são observados como sendo derretidos e misturados com os outros constituintes da mistura de resíduos sólidos.

[0091] O método pode incluir o monitoramento da temperatura da mistura de resíduos sólidos à medida que é aquecida e misturada na etapa 109. A temperatura pode ser monitorada utilizando um sensor de temperatura incluído no vaso de processo, como aqui descrito. A temperatura monitorada da mistura de resíduos sólidos pode ser exibida para um operador do sistema e utilizada para determinar a duração do aquecimento e mistura na etapa 109. A título de exemplo não limitativo, o operador do sistema pode desativar o misturador quando a temperatura exibida da mistura de resíduos sólidos dentro do vaso do processo excede a temperatura máxima descrita acima. A temperatura medida da mistura de resíduos sólidos pode ser comunicada a um sistema de controle automatizado. O sistema de controle automatizado pode desativar o misturador quando a temperatura medida da mistura de resíduos sólidos exceder a temperatura máxima aqui descrita anteriormente.

[0092] O vaso de processo pode incluir um único volume interno dentro do qual o aquecimento e a mistura das etapas 106 e 109 são conduzidos. O vaso de processo pode incluir uma parede interior que divide o volume interior em uma câmara de secagem e uma câmara de mistura. O aquecimento da mistura de resíduos sólidos na etapa 106 pode ocorrer dentro da câmara de secagem, seguido da remoção dos compostos vaporizados na etapa 108 dentro da mesma câmara de secagem. Além disso, a mistura sólida seca que permanece na câmara de secagem após a etapa 108 pode ser transferida para a câmara de mistura através de uma abertura de transferência contida na parede interior. Opcionalmente, a câmara de mistura também pode incluir um acessório de fixação de vácuo para permitir a aplicação de vácuo do conjunto de vácuo para aplicar periodicamente um vácuo na câmara de mistura ou para manter um vácuo dentro da câmara de mistura para remover quaisquer compostos vaporizados adicionais liberados durante o aquecimento da mistura de resíduos sólidos secos. Extrusão de Mistura de Resíduos Sólidos Aquecidos

[0093] Referindo novamente à FIG. 1, depois de aquecer e misturar a mistura de resíduos sólidos secos na etapa 109 e, opcionalmente, remover qualquer vapor residual e outros compostos vaporizados liberados durante o aquecimento até a temperatura final, a mistura de resíduos sólidos secos pode ter sido formada numa mistura de resíduos sólidos aquecidos constituída por um material viscoso relativamente uniforme, em que os plásticos derretidos estão distribuídos por todo o material. A mistura de resíduos sólidos aquecidos pode ser extrusada do vaso de processo na etapa 110.

[0094] Os resíduos sólidos aquecidos podem ser extrusados a partir do vaso de processo utilizando qualquer método de extrusão conhecido na técnica sem limitação. O vaso de processo pode ser proporcionado com uma saída da extrusora, como aqui descrito abaixo. A saída da extrusora pode incluir um perfil em seção transversal com uma variedade de formas e dimensões. O perfil em corte transversal da saída da extrusora pode ser selecionado para produzir uma composição de combustível sólido com uma forma que facilite o manuseio, transporte, armazenamento e/ou posterior utilização. Exemplos não limitativos de formas de perfil de seção transversal adequadas incluem forma circular, triangular, quadrada ou qualquer outra forma poligonal fechada.

[0095] A dimensão máxima do perfil em seção transversal da saída da extrusora pode variar de cerca de 1 polegada (0,0254 m) a cerca de 12 polegadas (0,3048 m) ou superior. A dimensão máxima pode variar de cerca de 1 polegada (0,0254 m) a cerca de 3 polegadas (0,0762 m), de cerca de 2 polegadas (0,0508 m) a cerca de 4 polegadas (0,1016 m), de cerca de 3 polegadas (0,0762 m) a cerca de 5 polegadas (0,127 m), de cerca de 4 polegadas (0,1016 m) a cerca de 6 polegadas (0,1524 m), de cerca de 5 polegadas (0,127 m) a cerca de 7 polegadas (0,1778 m), de cerca de 6 polegadas (0,1524 m) a cerca de 8 polegadas (0,2032 m), de cerca de 7 polegadas (0,1778 m) a cerca de 9 polegadas (0,2286 m), de cerca de 8 polegadas (0,2032 m) a cerca de 10 polegadas (0,254 m), de cerca de 9 polegadas (0,2286 m) a cerca de 11 polegadas (0,2794 m), e de cerca de 10 polegadas (0,254 m) a cerca de 12 polegadas (0,3048 m). O perfil em corte transversal da saída da extrusora pode ser uma forma quadrada com uma dimensão máxima de 2 polegadas (0,0508 m).

[0096] O vaso de processo pode ser fornecido com qualquer dispositivo conhecido para comprimir a mistura de resíduos sólidos aquecidos através da saída da extrusora sem limitação. O vaso de processo pode ser proporcionado com um misturador que inclui um transportador de parafuso que pode ser operado em uma direção durante a fase de mistura e pode ser operado na direção inversa para extrusar a mistura de resíduos sólidos aquecidos. O vaso de processo pode incluir um transportador de parafuso dentro de um canal parcialmente fechado dentro de uma porção inferior da parede do vaso. O transportador de parafuso pode ser ativado para iniciar a extrusão da mistura de resíduos sólidos aquecidos na etapa 110.

[0097] A mistura de resíduos sólidos aquecidos pode resfriar à medida que é extrusada para as temperaturas do mais frias fora do vaso do processo. A saída da extrusora pode ser aquecida para manter a temperatura da mistura de resíduos sólidos aquecidos a uma temperatura de extrusão. Sem se limitar a qualquer teoria particular, a temperatura de extrusão pode ser selecionada para manter uma viscosidade dentro da mistura de resíduos sólidos aquecidos compatíveis com a extrusão utilizando os elementos de extrusão fornecidos no vaso do processo. A saída da extrusora pode ser aquecida usando qualquer método de aquecimento conhecido incluindo, mas não limitado a, um aquecedor elétrico resistivo, uma jaqueta aquecida, um aquecedor indutivo e qualquer outro método de aquecimento adequado conhecido.

[0098] A mistura de resíduos sólidos aquecidos pode emergir da saída da extrusora a uma temperatura abaixo da temperatura máxima da mistura de resíduos sólidos aquecidos dentro do vaso do processo. A temperatura da mistura de resíduos sólidos extrusados pode variar de cerca de 100°C a cerca de 260°C. A temperatura da mistura de resíduos sólidos extrusados pode variar de cerca de 100°C a cerca de 140°C, de cerca de 120°C a cerca de 160°C, de cerca de 140°C a cerca de 180°C, de cerca de 160°C a cerca de 200°C, de cerca de 180°C A cerca de 220°C, de cerca de 200°C a cerca de 240°C, e de cerca de 220°C a cerca de 260°C.

[0099] A temperatura da mistura dos resíduos sólidos extrusados pode ser de cerca de 200°C. A mistura de resíduos sólidos extrusados pode estar abaixo de cerca de 200°C. Embora tenham sido utilizadas temperaturas mais elevadas, observou-se que a pirólise da mistura de resíduos sólidos extrusados ocorre em temperaturas de extrusão acima de 200°C.

[00100] A mistura de resíduos sólidos extrusados pode, opcionalmente, ser cortada em pedaços à medida que é extrusada. Todos os dispositivos conhecidos para cortar materiais extrusados podem ser utilizados para cortar a mistura de resíduos sólidos extrusados, incluindo, mas não limitado a, cortadores a laser, serras, cortadores de jato de água e qualquer outro dispositivo de corte adequado. A mistura de resíduos extrusados pode ser resfriada ligeiramente para endurecer o material antes do corte. A mistura de resíduos sólidos extrusados pode ser cortada em pedaços com menos de cerca de dois pés (0,61 m) de comprimento.

[00101] A mistura de resíduos sólidos extrusados pode ser resfriada em condições de temperatura ambiente fora do vaso do processo. A taxa de resfriamento da mistura de resíduos sólidos extrusados pode ser acelerada utilizando um ou mais dispositivos ou métodos de resfriamento. A mistura de resíduos sólidos extrusados pode ser resfriada utilizando um ou mais dispositivos para aumentar a transferência de calor para longe da mistura de resíduos extrusados, incluindo, mas não limitado a, ventiladores de ar, ventiladores de nebulização, tanques de refrigeração de água, superfícies refrigeradas, câmaras refrigeradas e qualquer outro dispositivo de resfriamento de material. Um transportador, como um transportador refrigerado a água, pode ser usado para permitir que os resíduos sólidos extrusados esfriem para formar uma composição de combustível sólido.

[00102] A mistura de resíduos sólidos extrusados pode ser rapidamente resfriada; isto é, resfriada mais rapidamente do que deixar a mistura sob condições ambientais. Isso pode promover a solidificação e estabilidade de armazenamento. O tempo necessário para resfriar o lixo sólido extrusado pode variar e variará. O tempo para a mistura de resíduos sólidos extrusados para resfriamento pode cerca de 15 minutos, cerca de 14 minutos, cerca de 13 minutos, cerca de 12 minutos, cerca de 11 minutos, cerca de 10 minutos, cerca de 9 minutos, cerca de 8 minutos, cerca de 7 minutos, cerca de 6 minutos , Cerca de 5 minutos, cerca de 4 minutos, cerca de 3 minutos, cerca de 2 minutos, cerca de 1 minuto, cerca de 30 segundos ou cerca de 15 segundos. A mistura de resíduos sólidos extrusados pode resfriar em menos de 10 minutos. A mistura de resíduos sólidos extrusados pode resfriar em menos de 5 minutos. A mistura de resíduos sólidos extrusados pode resfriar em menos de 1 minuto.

[00103] A mistura de resíduos sólidos pode ser formada em pedaços utilizando um método diferente da extrusão. Qualquer método conhecido de formação de um material viscoso na forma desejada pode ser usado para formar os pedaços incluindo, mas não limitado a, moldagem por compressão. A título de exemplo não limitativo, a mistura de resíduos sólidos aquecidos pode ser removida do vaso de processo e dividida em uma pluralidade de moldes e comprimida na forma desejada. A forma desejada pode ser semelhante à forma dos pedaços formados usando um método de extrusão, como aqui descrito acima. A forma desejada pode ser uma haste com uma seção transversal máxima de cerca de duas polegadas (0,05 m) e um comprimento de haste de cerca de 2 pés (0,61 m). O perfil em seção transversal da forma desejada pode ser um círculo, um quadrado ou qualquer outro perfil de seção transversal adequado.

[00104] A mistura de resíduos sólidos extrusados pode ser resfriada para formar a composição de combustível sólido. A composição de combustível sólido resultante é estéril, hidrofóbica, quimicamente estável e/ou não biodegradável. "Estéril" refere-se à composição de combustível sólido sendo substancialmente isenta de microrganismos vivos, como bactérias, fungos e vírus, após a produção. "Estável" ou "quimicamente estável" refere-se a uma composição de combustível sólido que não altera substancialmente as suas propriedades ou estrutura química ou física em contato prolongado com água, oxigênio ou condições ambientais, especialmente, sob condições normais de armazenamento. A composição de combustível sólido é "estável" até que seja queimada, pirolisada, ou empregada como matéria-prima em um processo semelhante. "Não biodegradável" refere-se à composição de combustível sólido que não degrada ou deposta sob ação biológica comum, como podridão ou compostagem. Como resultado, a composição de combustível sólido pode ser armazenada por períodos prolongados em uma ampla faixa de condições de armazenamento, usada como matéria-prima para uma instalação de geração de energia por resíduos colocada, transportada para uma instalação de geração de energia por resíduos remota e/ou usada para fornecer energia para o vaso do processo e dispositivos associados.

[00105] Os pedaços de composição de combustível sólido podem opcionalmente ser moídos em pedaços menores adequados para utilização como uma matéria-prima para um reator de pirólise. O tamanho de partícula das peças menores pode variar dependendo do reator de pirólise particular para o qual a composição de combustível sólido pode ser usada como matéria-prima. O tamanho de partícula dos pedaços menores pode variar em tamanho de partícula de cerca de 0,1 mm a cerca de 10 mm. Os pedaços menores podem ter um tamanho de partícula máximo de cerca de 3 mm. Os pedaços base da composição de combustível sólido podem ser formados em um material de construção por extrusão da composição de combustível sólido em um perfil de madeira usando equipamentos e métodos conhecidos.

II. Sistema para Formação da Composição de Combustível Sólido

[00106] É proporcionado um sistema para produzir uma composição de combustível sólido a partir de uma mistura de resíduos sólidos. A FIG. 7 é um esquema generalizado de um sistema para processamento de resíduos sólidos mistos, como aqui divulgados. O sistema 700 compreende um vaso de processo 710, um aquecedor 720, um condensador 730, uma bomba de vácuo 740, um painel de controle 750, um transportador 760 e um ou mais dispositivos de tratamento de água opcional 770. O vaso de processo 710 compreende um misturador 712 dentro do volume interior do vaso de processo 710 e ligado de forma operacional ao vaso de processo 710. O vaso de processo 710 também possui um elemento de extrusão 716 que passa através de uma primeira abertura no vaso de processo 710 e uma entrada de vácuo 714 que passa através de uma segunda abertura no vaso de processo 710. O aquecedor 720 está operacionalmente ligado ao vaso de processo 710 para aquecer o volume interior do vaso de processo 710, por exemplo, aquecendo uma ou mais paredes do vaso de processo 710.

[00107] O condensador 730 compreende uma entrada superior 734 e uma entrada inferior 736. O condensador é acoplado operativamente à entrada de vácuo 714 do vaso de processo 710 através da entrada superior 734 do condensador 730. A bomba de vácuo 740 é operativamente acoplada ao condensador 730 através da entrada inferior 736 do condensador 730. O painel de controle 750 está operacionalmente ligado ao misturador 712, ao aquecedor 720, à bomba de vácuo 740 e a um ou mais sensores opcionais dentro do sistema 700. O transportador 760, atuando como uma unidade de resfriamento, está operacionalmente ligado à entrada de extrusão 716 do vaso de processo 710 para receber material extrusado. Mais detalhes podem ser encontrados nas subpartes aqui descritas. Os filtros 770 podem estar operativamente conectados ao condensador 730 para tratar o condensado formado no condensador 730 durante o funcionamento do sistema 700.

[00108] A FIG. 4 é um diagrama de blocos ilustrando os elementos do sistema 400. O sistema 400 pode incluir um vaso de processo 401 conectado operativamente a um aquecedor 405 e a um sistema de vácuo 403. O vaso de processo pode incluir um misturador 408 para misturar a mistura de resíduos sólidos à medida que é aquecida pelo aquecedor 405. Além disso, o sistema de vácuo 403 mantém uma atmosfera relativamente livre de oxigênio dentro do vaso de processo 401 e remove adicionalmente o vapor de água e outros compostos vaporizados à medida que são liberados da mistura de resíduos sólidos aquecidos dentro do vaso de processo 401. O sistema fornece os dispositivos e os elementos adequados para a realização do processo de formação de uma composição de combustível sólido, como aqui descrita. Vaso de processo

[00109] Referindo-se à FIG. 4, o sistema 400 pode incluir um vaso de processo 401. O vaso de processo 401 compreende uma ou mais paredes aquecidas mantidas a uma temperatura de parede, um misturador 408 no volume interior do vaso de processo e conectado operativamente ao vaso de processo 401, um elemento de extrusão que passa através de uma primeira abertura no vaso de processo 401, e uma entrada de vácuo que passa através de uma segunda abertura no vaso de processo. O vaso de processo 401 encerra um volume interno 406 contendo um misturador 408. A mistura de resíduos sólidos pode ser introduzida no volume interno 406 e agitada usando o misturador 408 e aquecida usando o aquecedor 405 operativamente acoplado ao vaso 401. A pressão dentro do volume interno 406 pode ser mantida a uma pressão de vácuo abaixo de cerca de 50 torr (66,66 KPa) utilizando o sistema de vácuo acoplado operativamente ao vaso 401 através da entrada de vácuo. O vaso de processo 401 pode ser construído de qualquer material conhecido com força adequada, não reativo e/ou resistente ao calor até ao menos uma temperatura máxima de cerca de 300°C. O material do vaso 401 pode ter uma alta condutividade térmica para facilitar o aquecimento do volume interno pelo aquecedor 405. O material do vaso de processo 401 pode ser compatível com métodos de aquecimento particulares, incluindo, mas não limitado a, aquecimento de condução e aquecimento indutivo. O vaso de processo 401 pode ser construído de um metal incluindo, mas não limitado ao aço inoxidável.

[00110] O vaso de processo 401 pode variar no tamanho total dependendo de um ou mais de pelo menos vários fatores, incluindo, mas não limitado à mistura de resíduos sólidos para ser misturado dentro do vaso 401, o tipo de misturador 408 incluído dentro do vaso 401 e/ou a pegada desejada do vaso 401 na instalação de geração de energia por resíduo para ou outro local, no qual o sistema 400 deve ser operado.

[00111] O vaso de processo 401 pode ser proporcionado como um vaso essencialmente retangular. O comprimento do vaso de processo 401 pode variar de cerca de 5 pés (1,52 m) a cerca de 20 pés (6,1 m). A altura e largura do vaso de processo 401 podem variar entre cerca de 5 pés (1,52 m) a cerca de 10 pés (3,05 m). O vaso de processo 401 pode ter um comprimento de cerca de 10 pés (3,05 m), uma largura de cerca de 7 pés (2,13 m) e uma altura de cerca de 7 pés (2,13 m).

[00112] Referindo-se novamente a FIG. 4, o vaso de processo 401 pode ainda incluir uma ou mais aberturas, entradas e/ou portas para proporcionar acesso a/a partir do volume interno 406 do vaso 401 e/ou para proporcionar acoplamento operacional de um ou mais dispositivos associados ao sistema incluindo, mas não limitado ao sistema de vácuo. Exemplos não limitativos de uma ou mais aberturas incluem uma entrada de escape 420, uma saída de extrusão 434 e uma entrada 444. Uma ou mais aberturas do vaso são descritas em detalhes adicionais abaixo. Abertura de Resselagem/Tremonha Opcional

[00113] A mistura de resíduos sólidos pode ser introduzida no volume interno 406 do vaso de processo 401 para iniciar o método de formação da composição de combustível sólido, como aqui descrito acima. A mistura de resíduos sólidos pode ser introduzida no volume interno 406 através de uma abertura de selagem incluindo um orifício, uma porta, uma entrada ou qualquer outra abertura de resselagem adequada formada na parede de um vaso. A abertura de selagem pode ser aberta para inserir a mistura de resíduos sólidos no vaso 401 e, subsequentemente, antes de iniciar o aquecimento e a misturar dentro do vaso de processo 401. A abertura de selagem pode ser proporcionada de selos, juntas e/ou quaisquer outras características para formar uma vedação hermética quando a abertura de selagem estiver fechada.

[00114] Referindo-se novamente à FIG. 4, o sistema 400 pode opcionalmente incluir uma tremonha 402 operativamente acoplada ao vaso de processo 401 para coletar e introduzir a mistura de resíduos sólidos 404 no volume interno 406 do vaso 401. A tremonha 402 pode ser acoplada ao volume interno 406 através de uma entrada de resíduos sólidos 444 fornecida dentro de uma parede de vaso. A entrada de resíduos sólidos 444 pode ser uma porta de selagem configurada para abrir e esvaziar a mistura de resíduos sólidos 404 da tremonha 402 para dentro do volume interno 406. A porta de resselagem pode fechar e formar uma vedação uma vez que a mistura de resíduos sólidos é transferida da tremonha 402 no volume interno 406. Estas configurações são adequadas para processamento em lote, processamento contínuo ou processamento semicontínuo.

[00115] Qualquer concepção de tremonha conhecida na técnica pode ser selecionada como a tremonha 402 incluída no sistema 400. A tremonha 402 pode, ainda, incluir uma trituradora (não mostrada) para cortar a mistura de resíduos sólidos em pedaços adequados para misturar e aquecer dentro do vaso de processo 401, como aqui descrito. Em particular, os resíduos sólidos podem ser aquecidos e misturados dentro do vaso de processo 401 sob pressão reduzida. Um triturador pode ser acoplado operativamente ao vaso 401 através da entrada de resíduos sólidos 444. A entrada de saída do triturador pode alimentar a mistura de resíduos sólidos no volume interno 406. Qualquer concepção de triturador conhecido pode ser adequada para inclusão no sistema 400, incluindo, mas não limitado a, um triturador rotativo de eixo único, um triturador rotativo de dois eixos, um granulador e uma trituradora de moinhos de martelo. Misturador

[00116] Referindo-se novamente à FIG. 4, o vaso de processo 401 pode ainda incluir um misturador 408 para misturar a mistura de resíduos sólidos dentro do volume interno 406. Qualquer concepção de misturador conhecida pode ser incluída no vaso do processo sem limitação. O misturador 408 pode ser selecionado com base em qualquer um ou mais de pelo menos vários fatores, incluindo, mas não limitado a, capacidade para agitar a mistura relativamente densa e viscosa de resíduos sólidos; capacidade de transmitir forças de cisalhamento à mistura de resíduos sólidos; e requisitos de energia para conduzir o misturador. O misturador 408 pode incluir pelo menos uma lâmina de mistura 446.

[00117] A uma ou mais lâminas de mistura 446 podem estar orientadas dentro do volume interno 406, de modo que o eixo de rotação de uma ou mais lâminas de misturador 446 esteja alinhado ao longo do comprimento do vaso 401. Qualquer concepção de lâmina de mistura apropriada pode ser selecionada para inclusão no sistema, incluindo, mas não limitado a, um transportador de parafuso e uma lâmina naben.

[00118] O vaso de processo 401A pode incluir lâminas do misturador duplo 502/504. As lâminas de do misturador duplo 502/504 podem girar na direção contrária para melhorar a mistura da mistura de resíduos sólidos dentro do volume interno 406. A título de exemplo não limitativo, a primeira lâmina do misturador 502 pode girar no sentido horário e a segunda lâmina do misturador 504 pode girar no sentido anti- horário. No exemplo, as lâminas misturadoras de rotação contrária 502/504 podem transportar a mistura de resíduos sólidos da porção inferior do volume interno 406 para a porção superior e, adicionalmente, forçam a mistura de resíduos sólidos da parte superior do volume interno para baixo entre as lâminas de mistura 502/504. As lâminas do misturador duplo 502/504 podem estar espaçadas lateralmente em estreita proximidade para permitir a moagem da mistura de resíduos sólidos entre as lâminas do misturador 502/504. O espaçamento lateral das lâminas de misturador 502/504 pode proporcionar um ligeiro espaço através do qual, as partículas duras, tais como pedaços metálicos ou cerâmicos, podem passar sem bloqueio entre as lâminas do misturador 502/504. Vaso de Processo de Câmara Dupla

[00119] O volume interno 406 do vaso de processo 401 pode ser subdividido em câmaras separadas de secagem e mistura. A FIG. 6 é uma vista transversal de um vaso de processo 401B que inclui uma parede interna 702 que subdivide o volume interno para uma câmara de secagem 704 e uma câmara de mistura 706. Ambas as câmaras 704/706 podem ser cercadas por uma jaqueta de aquecimento para aquecer o conteúdo tanto a câmara de secagem 704 como a câmara de mistura 706. A parede interna 702 pode ainda conter uma porta de resselagem 708 que pode abrir para transferir os conteúdos da câmara de secagem 704 para a câmara de mistura 706.

[00120] O vaso de processo de câmara dupla 401B pode ainda incluir um misturador 408 situado dentro da câmara de mistura 706. Um segundo misturador 408A (não mostrado) pode estar situado dentro da câmara de secagem 704. O vaso de processo de câmara dupla 401B pode ainda incluir uma saída de extrusora 434 para proporcionar um condutor através do qual a mistura de resíduos sólidos aquecidos pode ser extrusada a partir da câmara de mistura 706 e para fora do vaso 401B. Sistema de vácuo

[00121] Referindo-se novamente à FIG. 4, o vaso de processo 401 pode ser acoplado operativamente ao sistema de vácuo 403. O vaso de processo 401 pode incluir uma entrada de exaustão 420 para proporcionar um acoplamento operacional ao sistema de vácuo 403. A entrada de exaustão 420 pode formar um canal 438 que se abre para o volume interno 406 numa extremidade interna 440 e para o exterior do vaso 401 na extremidade externa 442. O sistema de vácuo 403 pode estar ligado à extremidade externa 442 do orifício de escape 420. O sistema de vácuo 403 pode estar ligado à entrada de exaustão 420 através de uma mangueira de vácuo 422.

[00122] A mangueira de vácuo 422 pode ser reforçada para evitar o colapso durante a utilização. A mangueira de vácuo 422 também pode ser resistente ao calor para garantir uma operação segura em temperaturas até a temperatura máxima à qual a mistura de resíduos sólidos pode ser aquecida. A mangueira de vácuo pode ser resistente ao calor até uma temperatura de cerca de 300°C. A mangueira de vácuo 422 pode ser quimicamente inerte e/ou resistente à corrosão para resistir à degradação de quaisquer compostos vaporizados removidos do volume interno 406 durante o aquecimento da mistura de resíduos sólidos. A mangueira de vácuo 422 pode ser uma mangueira de alta temperatura revestida de aço pesado.

[00123] Referindo-se novamente à FIG. 4, o sistema de vácuo 403 pode incluir uma bomba de vácuo 424. A bomba de vácuo 424 pode ser selecionada para manter uma pressão suficientemente baixa como aqui descrito dentra do volume interno 406. Além disso, a bomba de vácuo 424 pode ser quimicamente inerte, resistente ao calor, e/ou resistente à corrosão. Além disso, a bomba de vácuo 424 pode ser suficientemente robusta para operar na presença de quaisquer partículas ou outros contaminantes sólidos transferidos do volume interno 406. A bomba de vácuo 424 pode ser colocada num suporte ou numa plataforma elevada para evitar a exposição à água durante as inundações incidentais.

[00124] Qualquer concepção de bomba de vácuo pode ser incluída no sistema de vácuo 403 sem limitação. Exemplos não limitativos de bombas de vácuo adequadas incluem uma bomba de palheta rotativa, uma bomba de diafragma e uma bomba de anel líquido. A bomba de vácuo 424 pode ser uma bomba de anel líquido. A bomba de vácuo 424 pode ser duas ou mais bombas de anel líquido conectadas em série. Conforme aqui descrito acima, a bomba de vácuo 424 pode manter uma pressão inferior a cerca de 50 torr (66,66 KPa) dentro do volume interno 406 e pode remover ainda qualquer vapor de água e/ou outros compostos vaporizados liberados pela mistura de resíduos sólidos aquecidos no volume interno 406.

[00125] Referindo-se novamente à FIG. 4, uma fonte de ar 454 pode ser operativamente acoplada ao vaso de processo 401 através de uma entrada de ar 452. A fonte de ar pode introduzir ar de varredura no volume interno 406 do vaso de processo 401 para facilitar o movimento dos compostos vaporizados para fora do volume interno 406 e no sistema de vácuo 403. A entrada de ar pode fornecer ar em uma taxa de fluxo selecionada para manter uma pressão de vácuo inferior a cerca de 50 torr (66,66 KPa) dentro do volume interno 406 quando o sistema de vácuo 403 é ativado. A fonte de ar pode ser qualquer fonte de ar conhecida, incluindo, mas não limitado a um tanque de ar comprimido; um compressor de ar, bomba de ar ou ventilador retirando no ar atmosférico, e qualquer outra fonte de ar conhecida. A fonte de ar pode fornecer um gás livre de oxigênio e não reativo, incluindo, mas não limitado ao nitrogênio e qualquer gás nobre, como argônio.

[00126] O ar de varredura fornecido pela fonte de ar 454 pode ser aquecido antes da introdução no volume interno 406. A temperatura do ar de varredura pode variar de cerca de 20°C a cerca de 280°C. A temperatura do ar de varredura pode ser de pelo menos 20°C, pelo menos 40°C, pelo menos 60°C, pelo menos 80°C, pelo menos 100°C, pelo menos 120°C, pelo menos 140°C e pelo menos 160°C. O ar de varredura pode ser aquecido usando um aquecedor de ar de varredura dedicado acoplado operacionalmente à fonte de ar 454. O ar de varredura pode ser direcionado através de um dispositivo de troca de calor para transferir calor residual do aquecedor 405 para o ar de varredura. A exaustão de alta temperatura do aquecedor 405 pode ser direcionada para a fonte de ar 454 para uso como ar de varredura.

[00127] Referindo-se novamente à FIG. 4, o sistema de vácuo 403 pode ainda incluir um condensador 426 conectado operativamente à bomba de vácuo 424 e ao vaso de processo 401 através da mangueira de vácuo 422. O condensador 426 resfria o vapor de água e/ou outros compostos vaporizados extraídos do vaso de processo 401 pela bomba de vácuo 424 para produzir águas residuais. A água residual pode ser transferida para um tanque de resfriamento 428 que também está operacionalmente conectado ao condensador 428.

[00128] O tanque de resfriamento 428 pode ser qualquer tanque capaz de manter um líquido aquecido que pode incluir um ou mais dos compostos vaporizados, como aqui descritos acima. O tanque de resfriamento 428 pode ser construído de um material resistente à corrosão e não reativo com uma condutância de calor relativamente elevada para melhorar o resfriamento das águas residuais. Um refrigerador ou outro dispositivo de resfriamento ativo (não mostrado) pode ser acoplado operativamente ao tanque de resfriamento 428 para aumentar a taxa de resfriamento das águas residuais dentro do tanque de refrigeração 428.

[00129] O sistema de vácuo pode compreender um condensador. O condensador pode compreender uma entrada superior, uma entrada inferior abaixo da entrada superior, um reservatório de condensado abaixo da entrada inferior e um dreno no reservatório de condensado. Quando presente, o condensador é operativamente acoplado à entrada de vácuo do vaso do processo através da entrada superior do condensador, e o condensador é operativamente acoplado à bomba de vácuo através da entrada inferior do condensador.

[00130] Como descrito acima, a água residual produzida pelo condensador 426 pode incluir um ou mais dos compostos vaporizados adicionais, incluindo, mas não limitado ao cloro e vários solventes orgânicos, numa solução aquosa. Referindo-se novamente à FIG. 4, o sistema de vácuo 403 pode ainda incluir um ou mais dispositivos de tratamento de água 430 operativamente acoplados em série ao tanque de resfriamento de águas residuais 428 oposto ao condensador 426. Um ou mais dispositivos de tratamento de água 430 podem ser configurados para remover os compostos vaporizados adicionais da água condensada para produzir águas residuais tratadas. Exemplos não limitativos de dispositivos adequados de tratamento de água 430 incluem filtros de membrana, câmaras de ozônio e filtros de carvão ativado.

[00131] O ou mais dispositivos de tratamento de água 430 podem incluir um filtro de membrana. Qualquer filtro de membrana adequado pode ser incluído como um dispositivo de tratamento de água 430 dentro do sistema de vácuo 403. Exemplos não limitativos de filtros de membrana adequados incluem um filtro de membrana de poliéter sulfona assimétrico; um filtro de membrana Nylon™ (poliamida); e um filtro de membrana Teflon™ (politetrafluoroetileno, PTFE). O filtro de membrana pode ser selecionado dependendo dos compostos vaporizados esperados a serem removidos das águas residuais. Além disso, o filtro de membrana pode ser selecionado dependendo da temperatura esperada da água residual deixando o tanque de resfriamento 428. Por exemplo, o filtro de membrana Teflon™ (politetrafluoroetileno, PTFE), com uma temperatura de operação máxima de cerca de 180°C, pode tolerar temperaturas muito maiores de águas residuais do que um filtro de membrana Nylon™ (poliamida), com uma temperatura operacional máxima de cerca de 80°C.

[00132] O ou mais dispositivos de tratamento de água 430 podem incluir uma câmara de ozônio. A câmara de ozônio pode esterilizar as águas residuais. Uma câmara de ozônio de qualquer concepção conhecida pode ser selecionada como um dispositivo de tratamento de água 430. Conforme descrito acima, a temperatura de operação máxima da câmara de ozônio pode ser de cerca de 40°C. Sem se limitar a qualquer teoria particular, a eficácia da câmara de ozônio pode ser melhorada em menores temperaturas da água devido ao aumento da solubilidade do ozônio em temperaturas menores da água.

[00133] O ou mais dispositivos de tratamento de água 430 podem incluir um filtro de carvão ativado. O filtro de carvão ativado pode adsorver um ou mais dos compostos vaporizados adicionais das águas residuais. Conforme descrito acima, a eficácia da adsorção dos compostos vaporizados ao carvão ativado é melhorada em temperaturas menores da água. A temperatura máxima de operação do filtro de carvão ativado é de cerca de 35°C.

[00134] O um ou mais dispositivos de tratamento de água 430 podem ser acoplados operativamente em uma série linear de modo que cada dispositivo possa entrar em contato com todas as águas residuais a serem tratadas. A sequência de dispositivos de tratamento de água 430 pode ser disposta para situar os dispositivos de tratamento de água mais robustos perto do início da série linear e para situar os dispositivos de tratamento de água mais sensíveis no final da série linear. Um dispositivo de tratamento de água robusto pode ser caracterizado por uma ou mais das seguintes características: temperatura de operação relativamente alta; insensibilidade relativa a uma ampla faixa de salinidade e/ou pH; e/ou tolerância à incrustação com partículas. As séries lineares de um ou mais dispositivos de tratamento de água 430 podem estar dispostas de acordo com a temperatura operacional máxima. Um filtro de membrana com uma temperatura operacional máxima relativamente alta pode ser o primeiro na sequência linear, seguido por uma câmara de ozônio, seguida de um filtro de carvão ativado. O tanque de resfriamento 428 pode resfriar a água residual a uma temperatura abaixo da temperatura de operação máxima mais baixa entre um ou mais dispositivos de tratamento de água 430 e um ou mais dispositivos de tratamento de água 430 podem ser dispostos em qualquer ordem desejada.

[00135] Referindo-se novamente à FIG. 4, o sistema de vácuo 403 pode ainda incluir um tanque de retenção de águas residuais tratadas 432 configurada para armazenar a água residual tratada por um ou mais dispositivos de tratamento de água 430 para posterior utilização e/ou eliminação. Qualquer concepção de tanque de água adequado pode ser selecionada para o tanque 432 de retenção de águas residuais sem limitação. O tanque de retenção de águas residuais 432 pode ser construído a partir de uma maior variedade de materiais em comparação com o tanque de resfriamento 428, porque a água residual tratada foi resfriada e purificada como aqui descrito anteriormente. O tanque de retenção de águas residuais 432 pode ser um tanque de água de fibra de vidro reforçada. Conforme descrito acima, as águas residuais podem ser usadas para controle de poeira, irrigação de culturas não alimentares e/ou eliminadas como águas residuais em um sistema de esgoto.

[00136] Referindo-se novamente à FIG. 4, o ar que permanece no condensador 426 após a condensação dos compostos vaporizados pode passar através da bomba de vácuo 424 e pode ser exaurido para um ou mais dispositivos de lavagem de gases 456. Os gases que saem da bomba de vácuo podem incluir ar, bem como um ou mais gases adicionais incluindo, mas não limitado a, metano, gás cloro, compostos orgânicos clorados e compostos orgânicos voláteis. Um ou mais dispositivos de lavagem de gás 456 podem incluir um leito de adsorvente para separar o metano e outros gases combustíveis da exaustão da bomba de vácuo. O metano e outros gases combustíveis capturados pelo leito adsorvente podem ser usados para alimentar o aquecedor 405, armazenados para uso posterior e/ou vendidos. O ou mais dispositivos de lavagem de gás 456 podem incluir um filtro de gás incluindo, mas não limitado a um filtro de carvão ativado, um filtro de membrana e qualquer outro dispositivo de filtração de gás conhecido. O gás remanescente após o tratamento por todos os um ou mais dispositivos de lavagem de gás 456 pode ser exaurido para a atmosfera através de um orifício de exaustão 458. Aquecedor

[00137] Referindo-se novamente à FIG. 4, o sistema 400 pode incluir um aquecedor 405 operativamente acoplado ao vaso de processo 401. Qualquer concepção de aquecedor adequado pode ser selecionada como o aquecedor 405 incluindo, mas não limitado a, um aquecedor elétrico, um aquecedor indutivo e um aquecedor convectivo, tal como uma jaqueta de óleo aquecido. O aquecedor 405 pode transferir calor para dentro do volume interno 408 através de uma ou mais paredes aquecidas 448 formando o limite do volume interno 408. A mistura de resíduos sólidos pode ser aquecida dentro do volume interno 406 através da condução do aquecedor 405 para a parede aquecida 448 e através da condução a partir da parede aquecida 448 para uma porção da mistura de resíduos sólidos em contato com a parede aquecida 448.

[00138] O aquecedor 405 pode ser uma jaqueta aquecida envolvendo o vaso de processo 401. A jaqueta aquecida pode incluir um invólucro oco 410 contendo óleo aquecido 412 circulando dentro do invólucro oco entre uma entrada de óleo aquecida 414 e uma saída de óleo aquecida 416. A temperatura do óleo aquecido 412 pode ser aumentada passando o óleo 412 através de um trocador de calor 418 configurado para transferir calor para o óleo 412 à medida que passa entre a saída de óleo aquecida 416 e a entrada de óleo aquecida 414. O trocador de calor pode ser aquecido por qualquer dispositivo de aquecimento conhecido, incluindo, mas não limitado a, um aquecedor elétrico, um aquecedor de gás, um aquecedor indutivo e qualquer outro dispositivo de aquecimento adequado. O funcionamento do trocador de calor 418 pode ser modulado utilizando medições do óleo aquecido obtido por pelo menos um sensor de temperatura situado em um ou mais locais dentro do aquecedor incluindo, mas não limitado à entrada de óleo aquecido 414 e a saída de óleo aquecido 416.

[00139] A temperatura do óleo aquecido saindo do trocador de calor 418 pode ser resfriada quando circula de volta para a entrada de óleo aquecido 414. Além disso, o óleo pode resfriar adicionalmente quando circula dentro do invólucro oco entre a entrada de óleo aquecido 414 e a saída de óleo aquecido 416. O trocador de calor 418 pode aquecer o óleo a uma temperatura de até cerca de 500°C ou superior à saída do trocador de calor 418, dependendo da extensão do resfriamento durante o transporte para a entrada de óleo aquecido 414. Óleo saindo do trocador de calor 418 pode ser aquecido pelo menos 300°C, pelo menos 420°C, pelo menos 440°C, pelo menos 460°C e pelo menos 480°C.

[00140] O óleo aquecido pode ser introduzido na entrada de óleo a uma temperatura variando de cerca de 160°C a cerca de 330°C. O óleo aquecido pode ser introduzido na entrada de óleo a uma temperatura acima de cerca de 300°C, tal como acima de 350°C.

[00141] O óleo de aquecimento pode degradar-se durante o uso prolongado devido à oxidação acelerada às temperaturas relativamente elevadas às quais o óleo é aquecido. Qualquer meio conhecido de manter a integridade funcional do óleo de aquecimento pode ser usado sem limitação. Uma porção do óleo pode ser continuamente descartada e substituída dentro do circuito de óleo aquecido utilizando quaisquer métodos e dispositivos conhecidos na técnica. O aquecedor pode ser periodicamente desativado e o óleo pode ser alterado durante este período inativo.

[00142] O aquecedor 405 pode ser operado para manter uma temperatura de parede aquecida relativamente constante correspondente a uma temperatura máxima desejada da mistura de resíduos sólidos dentro do vaso de processo 401, como aqui descrito. A temperatura da parede aquecida pode ser mantida a uma temperatura da parede de até cerca de 260°C. A temperatura da parede aquecida pode ser mantida a uma temperatura de parede que varia de cerca de 160°C a cerca de 300°C. A temperatura da parede aquecida pode ser mantida a uma temperatura de parede de pelo menos 160°C, pelo menos 170°C, pelo menos 180°C, pelo menos 190°C, pelo menos 200°C, pelo menos 210°C, pelo menos 220°C, pelo menos 230°C, pelo menos 240°C, pelo menos 250°C, pelo menos 260°C, pelo menos 270°C, pelo menos 280°C e pelo menos 290°C.

[00143] A temperatura da parede aquecida pode influenciar a taxa à qual a mistura de resíduos sólidos pode ser aquecida até a temperatura final, como aqui descrito acima. A temperatura da parede aquecida pode ser mantida à temperatura máxima desejada da mistura de resíduos sólidos. A temperatura da parede aquecida pode ser mantida pelo menos 10°C acima da temperatura máxima desejada, pelo menos 20°C acima da temperatura máxima desejada, pelo menos 30°C acima da temperatura máxima desejada, pelo menos 40°C acima da temperatura máxima desejada, pelo menos 50°C acima da temperatura máxima desejada, pelo menos 60°C acima da temperatura máxima desejada, pelo menos 70°C acima da temperatura máxima desejada, pelo menos 80°C acima da temperatura máxima desejada, pelo menos 90°C acima da temperatura máxima desejada e pelo menos 100°C acima da temperatura máxima desejada da mistura de resíduos sólidos. Extrusora

[00144] O sistema 400 pode ainda incluir uma extrusora para extrusar a mistura de resíduos sólidos aquecidos para fora do vaso de processo 401 através da saída de extrusora 434. Com referência à FIG. 4, o vaso de processo 401 pode ainda incluir a saída de extrusora 434 para proporcionar um condutor através da qual a mistura de resíduos sólidos aquecidos pode ser extrusada do volume interno 406 para fora do vaso 401. O extrusor pode incluir um elemento de compressão para comprimir a mistura de resíduos sólidos aquecidos em direção à saída da extrusora, assim, forçando a mistura de resíduos sólidos através da saída 434 da extrusora.

[00145] O elemento de compressão pode ser qualquer elemento de compressão adequado conhecido na técnica incluindo, mas não limitado a uma lâmina de mistura, um transportador de parafuso, um pistão, uma bomba de compressão e qualquer outro elemento de compressão adequado. O elemento de compressão pode ser a lâmina de mistura 446, como ilustrada na FIG. 4 e FIG. 6. O misturador 408 pode ser operado numa direção de rotação para frente durante o aquecimento e mistura da mistura de resíduos sólidos e depois operado numa direção de rotação inversa para comprimir a mistura de resíduos sólidos aquecidos em direção à saída de extrusão 434 fazendo com que a mistura de resíduos sólidos extrusados 436 emergisse da saída de extrusão 434.

[00146] O elemento de compressão pode incluir um elemento de compressão dedicado 510 separado das lâminas de mistura 502/504. O elemento de compressão 510 pode incluir um transportador de parafuso situado dentro de um canal 506 formado dentro de uma porção inferior 508 da parede de vaso 512. A saída de extrusora 434 pode estar situada numa extremidade do canal 506. Em uso, o elemento de compressão 510 pode ser ativado quando a mistura de resíduos sólidos foi aquecida até a temperatura máxima variando de cerca de 160°C a cerca de 250°C. O elemento de compressão 510 comprime a mistura de resíduos sólidos aquecidos dentro do canal 506 em direção a uma extremidade do canal adjacente à saída de extrusora 434. Além disso, as lâminas de mistura 502/504 são operadas continuamente durante a extrusão, assim, forçando uma mistura adicional de resíduos sólidos aquecidos para baixo entre as lâminas de mistura 502/504 em direção ao canal 506.

[00147] A FIG. 5 é uma vista transversal de uma saída de extrusora 434. A saída de extrusora 434 pode incluir uma parede de saída 602 que envolve uma abertura de lúmen para o volume interno 406 em um e para o exterior do vaso de processo 401 na extremidade oposta. A superfície interna 606 da parede de saída 602 pode atuar como uma matriz de extrusão para formar a forma de seção transversal da mistura de resíduos sólidos extrusados. A superfície interna 606 pode definir qualquer perfil de seção transversal de extrusão apropriada, como aqui descrita acima, incluindo, mas não limitado a, um perfil circular ou quadrado. A título de exemplo não limitativo, o perfil de seção transversal de extrusão pode ser uma forma quadrada, como ilustrado na FIG. 5.

[00148] A saída de extrusora 434 pode ser aquecida para facilitar a extrusão da mistura de resíduos sólidos. A saída de extrusora 434 pode estar operacionalmente ligada a um aquecedor de extrusão (não mostrado), incluindo, mas não limitado a, um aquecedor elétrico, um aquecedor indutivo e um aquecedor convectivo, tal como uma jaqueta a óleo aquecido. O aquecedor de extrusão pode transferir calor para o lúmen 604 através da parede de saída 602. A mistura de resíduos sólidos de extrusão pode ser aquecida dentro do lúmen 604 através da condução do aquecedor para a parede de saída 602 e através da condução da parede de saída 602 para uma porção da mistura de resíduos sólidos em contato com a parede de saída 602. O aquecedor pode ser uma porção adicional de um revestimento aquecido usado para aquecer o restante do vaso de processo 401. As temperaturas de operação para o extrusor são como aqui descritas e, geralmente, não devem exceder cerca de 200 °C.

[00149] O sistema 400 pode opcionalmente incluir um cortador (não mostrado) configurado para cortar a mistura de resíduos sólidos extrusados em pedaços à medida que é extrusado. Qualquer dispositivo conhecido para cortar materiais extrusados pode ser selecionado para uso como o cortador incluindo, mas não limitado a, cortadores a laser, serras, cortadores de jato de água e qualquer outro dispositivo de corte adequado. A mistura de resíduos extrusados pode ser resfriada ligeiramente para endurecer o material antes do corte. A mistura de resíduos sólidos extrusados pode ser cortada em pedaços com menos de cerca de dois pés de comprimento.

[00150] A mistura de resíduos sólidos extrusados pode ser resfriada utilizando um ou mais dispositivos para melhorar a circulação de ar, incluindo, mas não limitado a, ventiladores de ar, ventiladores de nebulização e qualquer outro dispositivo de circulação de ar adequado conhecido. A taxa de resfriamento da mistura de resíduos sólidos extrusados pode ser melhorada colocando a mistura de resíduos sólidos extrusados numa superfície resfriada ou dentro de uma câmara resfriada, incluindo, mas não limitado a uma sala com ar condicionado ou câmara refrigerada. A mistura de resíduos sólidos extrusados pode ser imersa num líquido de resfriamento, tal como água num tanque de resfriamento 450, como ilustrado na FIG. 4. A mistura de resíduos sólidos extrusados pode ser extrusada para um transportador, tal como um transportador refrigerado a água, para resfriar a mistura de resíduos sólidos extrusados e formar uma composição de combustível sólido. Painel de controle

[00151] O sistema pode compreender um painel de controle conectado operativamente ao misturador, ao aquecedor e à bomba de vácuo. O painel de controle, quando presente, ajusta o volume interno a uma primeira temperatura para vaporizar compostos em uma mistura de resíduos sólidos compreendendo plásticos mistos, ajusta o volume interno a uma primeira pressão para remover os compostos vaporizados da mistura de resíduos sólidos, para ajustar o volume interno para uma segunda temperatura entre cerca de 160°C e cerca de 260°C e para uma segunda pressão inferior a cerca de 50 torr (66,66 KPa), enquanto o misturador está em operação para derreter os plásticos mistos na mistura de resíduos sólidos.

[00152] O painel de controle pode ainda compreender um sistema de controle de retorno conectado operativamente a um ou mais sensores. Quando presente, o sistema de controle de retorno recebe pelo menos uma medição de um ou mais sensores e modula funcionamento da bomba de vácuo, do aquecedor ou do misturador de acordo com pelo menos uma regra de controle executada no painel de controle. Um ou mais sensores monitoram uma ou mais condições de operação do sistema. Exemplos adequados de um ou mais sensores incluem, mas não estão limitados a um sensor de pressão para monitorar a pressão dentro do volume interno do vaso de processo; um ou mais sensores de temperatura, cada sensor de temperatura para monitorar temperatura do óleo introduzido na entrada de óleo do revestimento aquecido e temperatura da mistura de resíduos sólidos dentro do volume interno; sensor de umidade para monitorar umidade dos compostos vaporizados liberados do volume interno; sensor de peso para monitorar peso da mistura de resíduos sólidos dentro do volume interno, e qualquer combinação dos mesmos. III. Composição do combustível sólido

[00153] É proporcionada uma composição de combustível sólido produzida a partir de uma mistura de resíduos sólidos utilizando os métodos e sistemas, como aqui descrito acima. A composição de combustível sólido pode ser compatível para ser utilizada como matéria-prima para várias câmaras de pirólise como parte de um processo de geração de energia por resíduo. O método de formação da composição de combustível sólido resulta em um material com consistência relativamente uniforme e variabilidade reduzida no conteúdo de energia em relação à corrente de resíduos sólidos utilizada para produzir a composição do combustível sólido.

[00154] A composição de combustível sólido pode ter um conteúdo de energia de pelo menos 10 000 BTU/lb. A composição de combustível sólido pode ter um conteúdo de energia de pelo menos 10000 BTU/lb, pelo menos 11000 BTU/lb, pelo menos 12000 BTU/lb, pelo menos 13000 BTU/lb, pelo menos 14000 BTU/lb, e pelo menos 15000 BTU/lb.

[00155] A composição de combustível sólido pode ter um conteúdo de energia de pelo menos cerca de 8 000 BTU/lb. A composição de combustível sólido pode ter um conteúdo de energia de pelo menos cerca de 9000 BTU/lb. A composição de combustível sólido pode ter um conteúdo energético inferior a cerca de 14000 BTU/lb. A composição de combustível sólido pode ter um conteúdo de energia variando entre cerca de 8000 BTU/lb a cerca de 14000 BTU/lb.

[00156] A composição de combustível sólido pode ter uma densidade variando de cerca de 30 lb/ft3 (480,6 Kg/m3) a cerca de 80 lb/ft3 (1281,5 Kg/m3). A densidade da composição de combustível sólido pode ser de pelo menos 30 lb/ft3(480,6 Kg/m3), pelo menos 40 lb/ft3 (640,7 Kg/m3), pelo menos 50 lb/ft3 (800,9 Kg/m3), pelo menos 60 lb/ft3 (961,1 Kg/m3) e pelo menos 70 lb/ft3 (1121,3 Kg/m3). A composição de combustível sólido pode ter uma densidade de cerca de 50 lb/ft3 (800,9 Kg/m3).

[00157] Conforme aqui descrito, a composição de combustível sólido também pode ser quimicamente estável, não biodegradável e/ou hidrofóbica, assim, permitindo que a composição de combustível sólido seja armazenada em uma ampla faixa de condições de armazenamento sem degradar ou reduzir o conteúdo de energia. Sem se limitar a qualquer teoria particular, o conteúdo em plástico da mistura de resíduos sólidos é derretido e distribuído ao longo da composição de combustível sólido resultante, tornando a composição não biodegradável e/ou hidrofóbica.

[00158] A composição de combustível sólido pode incluir de cerca de 40% em peso a cerca de 80% em peso de carbono. A composição de combustível sólido pode incluir de cerca de 40% em peso a cerca de 44% em peso, de cerca de 42% em peso a cerca de 46% em peso, de cerca de 44% em peso a cerca de 48% em peso, de cerca de 46% em peso a cerca de 50% em peso, de cerca de 48% em peso a cerca de 52% em peso, de cerca de 50% em peso a cerca de 54% em peso, de cerca de 52% em peso a cerca de 56% em peso, de cerca de 54% em peso a cerca de 58% em peso, de cerca de 56% em peso a cerca de 62% em peso, de cerca de 60% em peso a cerca de 64% em peso, de cerca de 62% em peso a cerca de 66% em peso, de cerca de 64% em peso a cerca de 68% em peso, de cerca de 66% em peso a cerca de 70% em peso, de cerca de 68% em peso a cerca de 72% em peso, de cerca de 70% em peso a cerca de 74% em peso, de cerca de 72% em peso a cerca de 76% em peso, de cerca de 74% em peso a cerca de 78% em peso, e de cerca de 76% em peso a cerca de 80% em peso de carbono.

[00159] A composição de combustível sólido pode incluir de cerca de 5% em peso a cerca de 20% em peso de hidrogênio. A composição de combustível sólido pode incluir de cerca de 5% em peso a cerca de 7% em peso de hidrogênio, de cerca de 6% em peso a cerca de 8% de peso de hidrogênio, de cerca de 7% em peso a cerca de 9% em peso de hidrogênio, de cerca de 8% em peso a cerca de 10% em peso de hidrogênio, de cerca de 9% em peso a cerca de 11% em peso de hidrogênio, de cerca de 10% em peso a cerca de 12% em peso de hidrogênio, de cerca de 11% em peso a cerca de 13% em peso de hidrogênio, de cerca de 12% em peso a cerca de 14% em peso de hidrogênio, de cerca de 13% em peso a cerca de 15% em peso de hidrogênio, de cerca de 14% em peso a cerca de 16% em peso de hidrogênio, de cerca de 15% em peso a cerca de 17% em peso de hidrogênio, de cerca de 16% em peso a cerca de 18% em peso de hidrogênio, de cerca de 17% em peso a cerca de 19% em peso de hidrogênio, e de cerca de 18% em peso a cerca de 20% em peso de hidrogênio.

[00160] A composição de combustível sólido pode incluir de cerca de 5% em peso a cerca de 20% em peso de oxigênio. A composição de combustível sólido pode incluir de cerca de 5% em peso a cerca de 7% em peso de oxigênio, de cerca de 6% em peso a cerca de 8% de peso de oxigênio, de cerca de 7% em peso a cerca de 9% em peso de oxigênio, de cerca de 8% em peso a cerca de 10% em peso de oxigênio, de cerca de 9% em peso a cerca de 11% em peso de oxigênio, de cerca de 10% em peso a cerca de 12% em peso de oxigênio, de cerca de 11% em peso a cerca de 13% em peso de oxigênio, de cerca de 12% em peso a cerca de 14% em peso de oxigênio, de cerca de 13% em peso a cerca de 15% em peso de oxigênio, de cerca de 14% em peso a cerca de 16% em peso de oxigênio, de cerca de 15% em peso a cerca de 17% em peso de oxigênio, de cerca de 16% em peso a cerca de 18% em peso de oxigênio, de cerca de 17% em peso a cerca de 19% em peso de oxigênio, e de cerca de 18% em peso a cerca de 20% em peso de oxigênio.

[00161] A composição de combustível sólido pode incluir menos de cerca de 2% em peso de enxofre. A composição de combustível sólido pode incluir menos de cerca de 1% em peso de enxofre, menos de cerca de 0,5% em peso de enxofre e menos de cerca de 0,1% em peso de enxofre.

[00162] A composição de combustível sólido pode incluir menos de cerca de 2% em peso de cloro. A composição de combustível sólido pode incluir menos de cerca de 1% em peso de cloro, menos de cerca de 0,5% em peso de cloro e menos de cerca de 0,1% em peso de cloro.

[00163] A composição de combustível sólido pode incluir menos de cerca de 2% em peso de água. A composição de combustível sólido pode incluir menos de cerca de 1% em peso de água, menos de cerca de 0,5% em peso de água e menos de cerca de 0,1% em peso de água. A composição de combustível sólido pode incluir menos de cerca de 1% em peso de água.

[00164] A composição de combustível sólido, quando queimada, pode liberar níveis significativamente mais baixos de toxinas quando queimadas em comparação com resíduos sólidos não processados. A quantidade de toxinas liberadas pode e variará. A composição de combustível sólido pode liberar menos de cerca de 0,5 lb (0,22 Kg) de óxido alcalino, menos de cerca de 3 lb (1,36 Kg) de cinzas, menos de cerca de 0,1 lb (0,045 Kg) de dióxido de enxofre (SO2) e menos de cerca de 1,5 lb (0,68 Kg) de cloro por milhão de BTU, quando queimado. A composição de combustível sólido pode liberar menos de cerca de 0,5 lb (0,22 Kg) de óxido alcalino por milhão de BTU, quando queimado. A composição do combustível sólido pode liberar menos de cerca de 3 lb (1,36 Kg) de cinzas por milhão de BTU, quando queimado. A composição de combustível sólido pode liberar menos de cerca de 0,1 lb (0,045 Kg) de dióxido de enxofre (SO2) por milhão de BTU, quando queimado. A composição de combustível sólido pode liberar menos de cerca de 1,5 lb (0,68 Kg) de cloro por milhão de BTU, quando queimado.

[00165] A composição de combustível sólido pode liberar uma quantidade de cinzas variando entre aproximadamente 1 lb (0,45 Kg) e cerca de 30 lb (13,61 Kg) por milhão de BTU, quando queimada, como entre cerca de 1 lb (0,45 Kg) e 2 lb (0,91 Kg), entre cerca de 2 lb (0,91 Kg) e 3 lb (1,36 Kg), entre cerca de 3 lb (1,36 Kg) e 4 lb (1,82 Kg), entre cerca de 4 lb (1,82 Kg) e 5 lb (2,27 Kg), entre cerca de 5 lb (2,27 Kg) e 10 lb (4,54 Kg), entre cerca de 10 lb (4,54 Kg) e 15 lb (6,80 Kg), entre cerca de 15 lb (6,80 Kg) e 20 lb (9,07 Kg), entre cerca de 20 lb (9,07 Kg)e 25 lb (11,34 Kg), ou entre cerca de 25 lb (11,34 Kg) e 30 lb (13,61 Kg).

[00166] As composições de combustível sólido podem ser utilizadas como matéria-prima modificada para substituir ou suplementar carvão, biomassa ou outros combustíveis alternativos durante um processo de reformulação, pirólise ou gaseificação.

EXEMPLO

[00167] Deixaram-se dez toneladas de resíduos sólidos urbanos. O MSW tem um teor de água de cerca de 20% em peso a cerca de 40% em peso e compreende uma variedade de resíduos sólidos residenciais e comerciais, incluindo uma quantidade desconhecida de resíduos sólidos não combustíveis e conteúdo de plásticos mistos. O MSW é rastreado para resíduos sólidos não combustíveis. Os resíduos sólidos não combustíveis, incluindo qualquer vidro, metal, tijolos e pedras, são removidos. O MSW é, então, analisado pelo seu conteúdo em plásticos mistos. A quantidade de plásticos misturados no MSW é ajustada para entre cerca de 5% em peso e cerca de 60% em peso. Uma vez que o resíduo sólido não combustível é removido e o conteúdo de plástico misto é ajustado, o MSW é destruído para um tamanho médio de partícula igual ou menor do que outros pedaços individuais no MSW.

[00168] O MSW triturado é introduzido num vaso de processo, como aqui descrito. O MSW é aquecido a uma temperatura entre cerca de 90°C e cerca de 110°C durante a mistura. Este processo separa o MSW em MSW secos e compostos vaporizados, que incluem principalmente vapor de água e alguns compostos orgânicos voláteis que têm um ponto de ebulição abaixo de cerca de 110°C. A temperatura do MSW é mantida abaixo de cerca de 110°C, de modo que os plásticos mistos não derretem e retêm a água.

[00169] Os compostos vaporizados são removidos do vaso do processo reduzindo a pressão dentro do vaso do processo para menos de cerca de 50 torr (66,66 KPa) usando um sistema de vácuo ligado na entrada de vácuo. Um condensador entre o vaso do processo e a bomba de vácuo do sistema de vácuo retêm os compostos vaporizados condensando- os em águas residuais.

[00170] No interior do vaso do processo, a mistura continua, enquanto os compostos vaporizados são removidos sob pressão reduzida. O calor é, então, aumentado para entre cerca de 190°C e cerca de 260°C, derretendo os plásticos dentro dos MSW secos. O óleo utilizado para aquecer as paredes do vaso de processo pode ser até 30°C mais quente do que o volume interno do vaso do processo, porque a mistura constante distribui uniformemente o calor em todo o MSW. O processo de mistura também homogeniza o MSW. As condições de temperatura e pressão também são suficientes para liberar mais água não evaporada na etapa de secagem e para liberar outros COVs. Além disso, essas condições de processo vaporizam compostos orgânicos clorados e gás cloro derivado principalmente de plásticos contendo cloro no MSW, como cloreto de polivinil (PVC) e cloreto de polivinilideno. Estes compostos orgânicos clorados e gás cloro também se condensam no condensador, juntando as águas residuais neste.

[00171] Enquanto ainda quente, mas não acima de 200°C, o MSW seco contendo plásticos misturados fundidos é extrusado através da saída de extrusão. À medida que o MSW é extrusado, ele é cortado em mandris de 2 polegadas (0,0508 m) de comprimento. O MSW extrusado é colocado num transportador refrigerado por água, onde é resfriado a menos de cerca de 65°C, formando uma composição de combustível sólido.

[00172] Com base na análise calorimétrica e na medição da densidade, a composição de combustível sólido tem um conteúdo de energia de cerca de 13 000 BTU/lb e uma densidade de cerca de 50 lb/ft3 (800,9 Kg/m3). A análise elementar indica que o combustível sólido resultante possui cerca de 60% em peso de carbono, cerca de 10% em peso de hidrogênio, cerca de 10% em peso de oxigênio, menos de cerca de 2% em peso de enxofre, menos de cerca de 2% em peso de cloro e menos de cerca de 1% em peso de água.

[00173] Não é formado nenhum gás de síntese durante o processo. Os compostos vaporizados observados não são o resultado de pirólise ou gaseificação. Assim, a composição de combustível sólido resultante não é pirolisada.

[00174] O que precede meramente ilustra os princípios da invenção. Várias modificações e alterações nas modalidades descritas serão evidentes para os peritos na técnica em vista dos ensinamentos aqui apresentados. Será, assim, apreciado que os peritos na técnica serão capazes de conceber inúmeros sistemas, arranjos e métodos que, embora não explicitamente apresentados ou descritos aqui, incorporem os princípios da invenção e, portanto, estão dentro do escopo e âmbito da presente invenção. A partir da descrição e desenhos acima, será entendido pelos peritos na técnica que as modalidades particulares mostradas e descritas são apenas para fins ilustrativos e não se destinam a limitar o alcance da presente invenção. As referências a detalhes de modalidades particulares não pretendem limitar o escopo da invenção.

Claims

1. Método para produzir uma composição de combustível sólido a partir de uma mistura de resíduos sólidos sem a formação de gás de síntese, o método CARACTERIZADO por compreender: aquecer uma mistura de resíduos sólidos compreendendo entre 5% em peso e 60% em peso de plásticos mistos dentro de um vaso de processo a uma temperatura não superior a 110°C para separar a mistura de resíduos sólidos em uma mistura de resíduos sólidos secos e compostos vaporizados; remover os compostos vaporizados a partir do vaso de processo; aquecer e misturar a mistura de resíduos sólidos a pelo menos 160°C e abaixo da pressão atmosférica dentro do vaso do processo para formar uma mistura de resíduos sólidos aquecidos compreendendo plásticos misturados fundidos; extrusar a mistura de resíduos sólidos aquecidos abaixo de 200°C para produzir uma mistura de resíduos sólidos extrusados; e resfriar a mistura de resíduos sólidos extrusados inferior a 65°C para formar a composição de combustível sólido, tendo um conteúdo de energia variando entre 8.000 BTU/lb, e 14.000 BTU/lb, uma densidade variando entre 30 lb/ft3 (480,55 Kg/m3) e 80 lb/ft3 (1281,48 Kg/m3), e um teor de água inferior a 1% em peso.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO em que a mistura de resíduos sólidos compreende resíduos sólidos urbanos e resíduos agrícolas.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO por compreender ainda analisar a mistura de resíduos sólidos para resíduos sólidos não combustíveis e, se presente, remover os resíduos sólidos não combustíveis.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO em que a mistura de resíduos sólidos está livre de resíduos metálicos não combustíveis.

5. Método, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO por compreender ainda analisar a mistura de resíduos sólidos para um teor de plástico misto e, se necessário, ajustar a quantidade de plásticos mistos na mistura de resíduos sólidos para ficar entre 5% em peso e 60% em peso.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO em que os plásticos mistos compreendem um ou mais plásticos selecionados do grupo consistindo em poliéster, tereftalato de polietileno, polietileno, cloreto de polivinil, cloreto de polivinilideno, polipropileno, poliestireno, poliamidas, acrilonitrila butadieno estireno, polietileno/acrilonitrila butadieno estireno, policarbonato, policarbonato/acrilonitrila butadieno estireno, poliuretanos, maleimida/bismaleimida, melamina formaldeído, fenol formaldeídos, poliepóxido, polieteretercetona, polieterimida, poli-imida, ácido polilático, metacrilato de polimetil, politetrafluoroetileno e ureia-formaldeído.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO em que os plásticos mistos compreendem cloreto de polivinil, cloreto de polivinilideno e suas combinações, e as misturas de resíduos sólidos secos são aquecidos a pelo menos 190°C.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO em que a mistura de resíduos sólidos compreende de 5% em peso a 35% em peso de plásticos mistos.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO em que composição de combustível sólido compreende: de 40% em peso a 80% em peso de carbono; de 5% em peso a 20% em peso de hidrogênio; de 5% em peso a 20% em peso de oxigênio; inferior a 2% em peso de enxofre; e inferior a 2% em peso de cloro.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO em que o vaso de processo compreende uma ou mais paredes aquecidas mantidas a uma temperatura de parede de pelo menos 190°C, um misturador no volume interior do vaso de processo e ligado operacionalmente ao vaso de processo, um elemento de extrusão que passa através de uma primeira abertura no vaso de processo e uma entrada de vácuo que passa através de uma segunda abertura no vaso de processo; em que o vaso de processo é ligado através da entrada de vácuo a um sistema de vácuo compreendendo uma bomba de vácuo.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO em que o sistema de vácuo compreende um condensador compreendendo uma entrada superior, uma entrada inferior abaixo da entrada superior, uma reservatório de condensado abaixo da entrada inferior e um dreno na reservatório de condensado, o condensador acoplado operativamente à entrada de vácuo do vaso de processo através da entrada superior do condensador e o condensador acoplado operativamente à bomba de vácuo através do orifício inferior do condensador.

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO em que a bomba de vácuo remove os compostos vaporizados através da entrada de vácuo, os compostos vaporizados compreendendo o vapor de água, compostos orgânicos voláteis, compostos orgânicos clorados, gás cloro e qualquer combinação destes.

13. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO por compreender ainda triturar a mistura de resíduos sólidos em pedaços tendo uma dimensão máxima ou diâmetro máximo de duas polegadas (0,0508 m) antes da introdução da mistura de resíduos sólidos no vaso do processo.

14. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO por compreender ainda: analisar uma mistura de resíduos sólidos para resíduos sólidos não combustíveis e, se presente, remover os resíduos sólidos não combustíveis; analisar a mistura de resíduos sólidos para um teor de plástico misto e, se necessário, ajustar a quantidade de plásticos mistos na mistura de resíduos sólidos para entre 5% em peso e 60% em peso; triturar a mistura de resíduos sólidos para reduzir tamanhos de partículas iguais a ou inferiores a outros pedaços individuais dentro da mistura de resíduos sólidos; introduzir a mistura de resíduos sólidos num vaso de processo, compreendendo uma ou mais paredes aquecidas mantidas a uma temperatura de parede entre 190°C e 260°C, um misturador ligado operacionalmente ao vaso de processo, um elemento de extrusão que passa através de uma primeira abertura em um vaso de processo e uma entrada de vácuo que passa através de uma segunda abertura no vaso de processo; reduzir a pressão dentro do vaso do processo para menos de 50 torr (6,66 KPa) utilizando um sistema de vácuo ligado na entrada de vácuo.

15. Método, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO em que a mistura de resíduos sólidos compreende resíduos sólidos urbanos e resíduos agrícolas.

16. Método, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO em que os plásticos mistos compreendem um ou mais plásticos selecionados a partir do grupo consistindo em poliéster, tereftalato de polietileno, polietileno, cloreto de polivinil, cloreto de polivinilideno, polipropileno, poliestireno, poliamidas, acrilonitrila butadieno estireno, polietileno/acrilonitrila butadieno estireno, policarbonato, policarbonato/acrilonitrila butadieno estireno, poliuretanos, maleimida/bismaleimida, melamina formaldeído, fenol formaldeídos, poliepóxido, polieteretercetona, polieterimida, polimida, ácido polilático, metacrilato de polimetil, politetrafluoroetileno e ureia-formaldeído.

17. Método, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO em que a mistura de resíduos sólidos é aquecida por transferência de calor a partir de uma ou mais paredes aquecidas até a mistura de resíduos sólidos atingir uma temperatura inferior a 30°C abaixo da temperatura da parede.

18. Método, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO por compreender ainda triturar a mistura de resíduos sólidos em pedaços tendo uma dimensão máxima ou um diâmetro máximo de duas polegadas (0,0508 m) antes da introdução da mistura de resíduos sólidos no vaso do processo.

19. Método, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO por compreender ainda a condensação dos compostos vaporizados removidos do vaso de processo para produzir águas residuais compreendendo um ou mais compostos selecionados a partir do grupo consistindo em compostos orgânicos voláteis, compostos orgânicos clorados, gás cloro e qualquer combinação destes.

20. Método, de acordo com a reivindicação 19, CARACTERIZADO por compreender ainda remover um ou mais compostos das águas residuais para produzir águas residuais tratadas.

21. Método, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO por compreender ainda monitorar a temperatura da parede de uma ou mais paredes aquecidas e usar a temperatura da parede monitorada para modular a operação de um aquecedor operativamente acoplado a uma ou mais paredes aquecidas para manter automaticamente uma ou mais paredes aquecidas à uma temperatura desejada da parede.

22. Método, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO por compreender ainda monitorar uma pressão do espaço vazio dentro de um volume de espaço vazio dentro do vaso de processo e usando a pressão de espaço vazio monitorada para modular a operação do sistema de vácuo para manter automaticamente a pressão reduzida dentro do vaso de processo.

23. Método, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO por compreender ainda monitorar um teor de umidade dentro dos compostos vaporizados removidos a partir do vaso de processo, em que um aumento inicial no teor de umidade indica que a mistura de resíduos sólidos é suficientemente aquecida para liberar vapor de água e uma diminuição subsequente para um nível de umidade mínimo estável indica que a mistura de resíduos sólidos compreende menos de 1% em peso de água.

24. Método, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO por compreender ainda monitorar uma temperatura de mistura dentro da mistura de resíduos sólidos dentro do vaso de processo, em que a temperatura de mistura monitorada igual à temperatura predeterminada indica que a mistura de resíduos sólidos está pronta para a extrusão do vaso de processo.

25. Método, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO por compreender ainda monitorar um peso da mistura de resíduos sólidos dentro do vaso de processo, em que uma diminuição no peso monitorado para um peso mínimo indica que os compostos vaporizados são completamente removidos da mistura de resíduos sólidos.

26. Método, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO em que a mistura de resíduos sólidos é aquecida e misturada durante uma duração predeterminada variando entre 0,5 horas e 2 horas.

27. Método, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO por compreender ainda cortar a mistura extrusada em pedaços durante o resfriamento.

28. Método, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO em que a composição de combustível sólido compreende: de 40% em peso a 80% em peso de carbono; de 5% em peso a 20% em peso de hidrogênio; de 5% em peso a 20% em peso de oxigênio; inferior a 2% em peso de enxof re; e inferior a 2% em peso de cloro .