ES1297085U - DEVICE FOR THE TRANSFORMATION OF WASTE FROM THE RICE INDUSTRY INTO AMORPHOUS SILICA WITH CARBON (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Dispositivo para la transformación de residuos de la industria arrocera en sílice amorfa con carbónDevice for transforming waste from the rice industry into amorphous silica with carbon
Sector de la técnicaTechnical sector
La presente invención se refiere a un dispositivo para el procesamiento de residuos orgánicos, concretamente a un dispositivo para el procesamiento mediante pirólisis de los residuos generados por las plantas de producción de arroz.The present invention refers to a device for the processing of organic waste, specifically to a device for the processing by pyrolysis of the waste generated by rice production plants.
Estado de la técnicastate of the art
El método más utilizado para la disposición final de los residuos generados por la producción de arroz, en especial las cascarillas de arroz, es la incineración de dichos residuos en vertederos. La incineración convencional provoca la generación de dióxido de carbono y residuos de combustión que contienen sílice en forma cristalina.The most widely used method for the final disposal of waste generated by rice production, especially rice husks, is the incineration of said waste in landfills. Conventional incineration causes the generation of carbon dioxide and combustion residues that contain silica in crystalline form.
Según resultados obtenidos sobre la pirólisis de cascarillas de arroz en la región rusa de Krasnodar, de modo estimado, si se queman unos 100 kg de cascarillas en las condiciones normales, resultará en una liberación a la atmósfera unos 124 kg de dióxido de carbono y unos 100 kg de óxido de nitrógeno.According to results obtained on the pyrolysis of rice husks in the Russian Krasnodar region, it is estimated that if about 100 kg of rice husks are burned under normal conditions, it will result in a release into the atmosphere of about 124 kg of carbon dioxide and about 100 kg of nitrogen oxide.
El documento RU145436U divulga un dispositivo para la disposición final de residuos orgánicos a granel que contiene una tolva de alimentación, un generador de gas, un separador de vórtice, intercambiadores de calor y depuradores ensamblados consecutivamente, así como una línea de descarga de cenizas con una salida conectada entre el generador de gas y el separador de vórtice.The document RU145436U discloses a device for the final disposal of organic waste in bulk that contains a feeding hopper, a gas generator, a vortex separator, heat exchangers and purifiers assembled consecutively, as well as an ash discharge line with a outlet connected between the gas generator and the vortex separator.
El problema técnico que afronta el presente modelo de utilidad radica en la creación de un dispositivo compacto y económico para procesar los residuos orgánicos que proporcione a su vez una mayor eficiencia en el tratamiento de los residuos orgánicos, maximizando la producción de sílice amorfa.The technical problem faced by this utility model lies in the creation of a compact and economic device to process organic waste that in turn provides greater efficiency in the treatment of organic waste, maximizing the production of amorphous silica.
Explicación de la invenciónExplanation of the invention
La combinación de las características expuestas a continuación permite resolver el problema técnico anteriormente mencionado y obtener un resultado técnico que concierne el aumento de la eficiencia del procesamiento de los residuos orgánicos mediante la producción de un residuo compuesto principalmente por sílice amorfa y carbón de alta porosidad.The combination of the characteristics set forth below makes it possible to solve the previously mentioned technical problem and to obtain a technical result concerning the increase in the processing efficiency of organic waste through the production of a waste composed mainly of amorphous silica and high porosity carbon.
La invención se refiere a un dispositivo para el tratamiento de residuos orgánicos de la industria arrocera que comprende un pirolizador, un separador en vórtice y un ciclón conectados, en ese mismo orden, mediante tuberías calorífugas; una tolva de alimentación conectada al pirolizador y configurada para proveer residuos orgánicos al pirolizador; y un soplador configurado para proporcionar aire al pirolizador; en el que el separador en vórtice y el ciclón están conectados a una primera tolva de almacenaje mediante conductores de husillo. La combinación de un separador en vórtice y un ciclón consecutivamente permite purificar el gas para su posterior utilización sin la necesidad de utilizar filtros. Los conductores de husillo, conocidos también como husillos transportadores permiten trasladar o conducir la sílice amorfa con carbón hasta la tolva de almacenaje de manera eficiente. El dispositivo puede comprender también una segunda tolva de almacenaje conectada al ciclón. Por tanto, es gracias a la presente combinación de elementos técnicos, se obtiene un dispositivo compacto para el procesamiento de los residuos orgánicos de la industria arrocera tales como las cascarillas de arroz.The invention refers to a device for the treatment of organic waste from the rice industry that comprises a pyrolyser, a vortex separator and a cyclone connected, in that same order, by means of heat-insulating pipes; a feed hopper connected to the pyrolyzer and configured to provide organic waste to the pyrolyzer; and a blower configured to provide air to the pyrolyzer; wherein the vortex separator and cyclone are connected to a first storage hopper by screw leads. The combination of a vortex separator and a cyclone consecutively allows purifying the gas for later use without the need to use filters. Screw drivers, also known as conveyor screws, allow amorphous silica with carbon to be moved or driven to the storage hopper efficiently. The device can also comprise a second hopper storage connected to the cyclone. Therefore, it is thanks to the present combination of technical elements, that a compact device for the processing of organic waste from the rice industry such as rice husks is obtained.
Durante la descomposición a alta temperatura (pirólisis) se genera un gas combustible de bajo poder calorífico y un residuo de combustión compuesto principalmente por sílice amorfa y carbón. La estructura amorfa de la sílice obtenida de la cascarilla de arroz hace que la misma sea un producto valioso para muchas industrias: industria del caucho, de lacas y pinturas, de productos farmacéuticos, etc., y la estructura altamente porosa del carbón, una vez realizados los procedimientos de activación, permite que sea usado en sistemas de tratamiento de gases y líquidos, en productos farmacéuticos como agente adsorbente, etc. En el proceso de transformación de los granos de arroz en grañones, se obtiene como residuo las cascarillas de arroz, que suponen hasta un 20 % del peso de los granos de arroz sin blanquear. A partir de una tonelada de cascarilla de arroz se pueden obtener unos 195 kg de sílice amorfa con contenido del carbón vegetal, de los cuales unos 160 kg son de sílice amorfa (SiO2) y unos 35 kg son de carbón vegetal de alta porosidad.During decomposition at high temperature (pyrolysis) a combustible gas of low calorific value is generated and a combustion residue composed mainly of amorphous silica and carbon. The amorphous structure of silica obtained from rice husks makes it a valuable product for many industries: rubber industry, lacquer and paint, pharmaceuticals, etc., and the highly porous structure of coal, once Once the activation procedures have been completed, it can be used in gas and liquid treatment systems, in pharmaceutical products as an adsorbent agent, etc. In the process of transforming rice grains into groats, rice husks are obtained as residue, which account for up to 20% of the weight of unbleached rice grains. From one ton of rice husks, about 195 kg of amorphous silica with charcoal content can be obtained, of which about 160 kg are amorphous silica (SiO 2 ) and about 35 kg are highly porosity charcoal.
El dispositivo permite no solo obtener sílice amorfa y carbón activado de gran pureza a partir de la cascarilla de arroz, así como un valioso gas combustible, sino también mermar considerablemente las emisiones de dióxido de carbono y óxidos de nitrógeno a la atmósfera, lo que permitirá reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, contribuyendo en la lucha contra el calentamiento global y aceleración del cambio climático.The device makes it possible not only to obtain high-purity amorphous silica and activated carbon from rice husks, as well as a valuable fuel gas, but also to considerably reduce carbon dioxide and nitrogen oxide emissions into the atmosphere, which will allow reduce greenhouse gas emissions, contributing to the fight against global warming and accelerating climate change.
Mediante el uso del presente dispositivo, las emisiones de dióxido de carbono se reducen hasta unos 2 kg por cada 100 kg de cascarilla, y el nitrógeno se elimina en su mayor parte en estado molecular (N2). Con la combustión definitiva del gas combustible (utilizado para la generación de calor en una caldera de vapor o para la generación de energía eléctrica en un generador de gas de biomasa), las emisiones de dióxido de carbono se pueden incrementar en 5 kg, totalizando unos 7 kg por cada 100 kg de cascarillas.Through the use of the present device, carbon dioxide emissions are reduced to about 2 kg per 100 kg of husk, and nitrogen is mostly removed in a molecular state (N 2 ). With the final combustion of the fuel gas (used for heat generation in a steam boiler or for electric power generation in a biomass gas generator), carbon dioxide emissions can be increased by 5 kg, totaling about 7 kg for every 100 kg of husks.
En una realización preferida, el pirolizador puede comprender un revestimiento refractario interior y una cámara de aire exterior, donde la cámara de aire exterior recubre al menos parcialmente el revestimiento refractario interior y donde la cámara de aire exterior está configurada para permitir la circulación de gas en su interior. El revestimiento refractario puede encontrarse directamente empotrado en la pared de una cámara de aire para calentar, por la radiación térmica del revestimiento, el aire que se inyecta en el pirolizador. Esto permite mejorar los parámetros de la formación de vórtices al quemar las cascarillas que están expuestas a altas temperaturas durante un corto tiempo, lo que impide que la sílice cristalice y el carbono en las cascarillas quede quemado por completo, el cual representa un producto que está en demanda y genera altos márgenes de beneficios. La configuración del pirolizador con una cámara de aire que rodea el revestimiento refractario permite obtener un producto 100 % amorfo. Además, el dispositivo presentado permite obtener carbono de alta porosidad, a la vez que se proporciona una reducción cuantiosa de las emisiones de dióxido de carbono y de óxido de nitrógeno a la atmósfera, por lo que el reciclaje de los residuos de la industria arrocera se lleva a cabo de forma respetuosa con el medio ambiente. En algunas realizaciones, el dispositivo puede comprender la utilización de un pirolizador ventilado con una mezcla húmeda de aire, proporcionada por el soplador.In a preferred embodiment, the pyrolyzer may comprise an inner refractory lining and an outer plenum, where the outer plenum at least partially encases the inner refractory lining and the outer plenum is configured to allow gas circulation in its interior. The refractory lining can be found directly embedded in the wall of an air chamber to heat, due to the thermal radiation of the lining, the air that is injected into the pyrolyzer. This allows the vortexing parameters to be improved by burning the scales that are exposed to high temperatures for a short time, which prevents the silica from crystallizing and the carbon in the scales from being completely burned, which represents a product that is in demand and generates high profit margins. The configuration of the pyrolyzer with an air chamber surrounding the refractory lining makes it possible to obtain a 100% amorphous product. In addition, the device presented makes it possible to obtain carbon with high porosity, while providing a substantial reduction in carbon dioxide and nitrogen oxide emissions into the atmosphere, so that the recycling of waste from the rice industry is carried out in an environmentally friendly way. In some embodiments, the device may comprise the use of a pyrolyzer ventilated with a humid mixture of air, provided by the blower.
En algunas realizaciones el dispositivo puede comprender adicionalmente una unidad de control configurada regular el suministro de aire al pirolizador, la frecuencia de suministro de materia prima al pirolizador y/o el sistema de descarga de producto pirolizado. Asimismo, en algunas de las realizaciones, el dispositivo puede comprender sensores de temperatura, presión y/o paneles de control. Es decir, en algunas realizaciones, la unidad de control del dispositivo puede estar equipada con sensores de temperatura y presión, y regular el suministro de aire, los controles de frecuencia de la materia prima y el sistema de descarga del producto. El separador de vórtice separa el gas combustible y el producto, o sea, la sílice amorfa con carbono altamente reactivo. El 95 % del producto principal se descarga del separador en vórtice a través de conductores de husillo y el 5 % restante en el gas combustible se deposita en el ciclón. El gas sale a través del ciclón y puede utilizarse para generar calor. También puede ser destinado a la disposición final en una antorcha.In some embodiments the device may additionally comprise a control unit configured to regulate the supply of air to the pyrolyzer, the frequency of supply of raw material to the pyrolyzer and/or the pyrolyzed product discharge system. Likewise, in some of the embodiments, the device may comprise temperature, pressure sensors and/or control panels. That is, in some embodiments, the control unit of the device may be equipped with temperature and pressure sensors, and regulate the air supply, the raw material frequency controls and the product discharge system. The vortex separator separates the fuel gas and the product, that is, the highly reactive carbon amorphous silica. 95% of the main product is discharged from the vortex separator through screw leads and the remaining 5% in the fuel gas is deposited in the cyclone. The gas exits through the cyclone and can be used to generate heat. It can also be destined for final disposal in a flare.
El dispositivo puede estar sellado herméticamente. La unidad puede estar equipada con un sistema de automatización que garantiza que el equipo se detenga en caso de sobrecalentamiento, pérdida de presión o mal funcionamiento de los elementos. En algunas realizaciones, los equipos que están en contacto con el calor pueden estar provistos, al menos parcialmente, de camisas calorífugas.The device may be hermetically sealed. The unit can be equipped with an automation system that ensures that the equipment stops in case of overheating, loss of pressure or malfunction of the elements. In some embodiments, the equipment that is in contact with heat can be provided, at least partially, with heat-insulating jackets.
Las particularidades del diseño interno del pirolizador y los modos de funcionamiento correctamente seleccionados del dispositivo de reciclaje de residuos de arroz pueden permitir obtener el gas combustible y sílice amorfa sin que se efectúe la postcombustión del carbón, que es por sí mismo un producto valioso utilizado en diversas industrias, contando a la vez con características mejoradas de adsorción y el área de la superficie en comparación con los materiales similares disponibles en el mercado, a un precio de coste muy bajo.The particularities of the internal design of the pyrolyzer and the correctly selected operating modes of the rice waste recycling device can allow obtaining the combustible gas and amorphous silica without post-combustion of coal, which is itself a valuable product used in various industries, while having improved adsorption characteristics and surface area compared to similar materials available on the market, at a very low cost price.
Una vez descrita suficientemente la naturaleza de la invención, se hace constar a los efectos oportunos que los materiales, forma, tamaño y disposición de los elementos descritos podrán ser modificados, siempre y cuando ello no suponga una alteración de las características esenciales reivindicadas.Once the nature of the invention has been sufficiently described, it is stated for the appropriate purposes that the materials, shape, size and arrangement of the elements described may be modified, as long as this does not imply an alteration of the essential characteristics claimed.
Breve descripción de los dibujosBrief description of the drawings
La FIG. 1 es una vista lateral de un dispositivo para el tratamiento de residuos orgánicos de la industria arrocera de acuerdo con una realización de la presente invenciónThe FIG. 1 is a side view of a device for treating organic waste from the rice industry according to an embodiment of the present invention.
La FIG. 2 es una vista frontal de un pirolizador de acuerdo con una realización de la presente invención.The FIG. 2 is a front view of a pyrolyzer in accordance with one embodiment of the present invention.
Exposición detallada de un modo de realización de la invenciónDetailed description of an embodiment of the invention
La FIG 1 describe una realización del dispositivo para el tratamiento de residuos orgánicos de la industria arrocera de acuerdo con la invención. En ella se puede observar un dispositivo un pirolizador 1, un separador en vórtice 2 y un ciclón 3 conectados, en ese mismo orden, mediante tuberías calorífugas; una tolva de alimentación 11 conectada al pirolizador 1 y configurada para proveer residuos orgánicos al pirolizador 1; y un soplador 9 configurado para proporcionar aire al pirolizador 1; en el que el separador en vórtice 2 y el ciclón 3 están conectados a una primera tolva de almacenaje 4 mediante conductores de husillo 5, 6, 7. El dispositivo puede comprender adicionalmente una segunda tolva de almacenaje 8 conectada al ciclón 3 tal y como se muestra en la FIG 1.FIG 1 describes an embodiment of the device for the treatment of organic waste from the rice industry according to the invention. In it you can see a device a pyrolyzer 1, a vortex separator 2 and a cyclone 3 connected, in that same order, by means of heat-insulating pipes; a feed hopper 11 connected to pyrolyzer 1 and configured to provide organic waste to pyrolyzer 1; and a blower 9 configured to provide air to the pyrolyzer 1; wherein the vortex separator 2 and the cyclone 3 are connected to a first storage hopper 4 via screw leads 5, 6, 7. The device may further comprise a second storage hopper 8 connected to the cyclone 3 as shown shown in FIG 1.
En dicha realización, la materia prima orgánica, cascarillas de arroz, se inyectan desde la tolva de alimentación 11 al pirolizador 1, en el interior del cual se lleva a cabo la descomposición a altas temperaturas de la cascarilla de arroz en el gas inflamable y el producto amorfo (dióxido de silicio y carbono). El gas combustible, con un valor calorífico de unas 1000 kcal/m3, y la sílice amorfa con el carbón se transmiten desde el pirolizador 1 hacia el separador de vórtice 2, donde se produce la separación del gas y el producto. El gas purificado entra en el ciclón 3 y pasa a través de una tubería de acero a una antorcha o a un sistema de generación de calor/electricidad. In said embodiment, the organic raw material, rice husks, is injected from the feed hopper 11 to the pyrolyzer 1, inside which the high-temperature decomposition of the rice husks into the flammable gas and the amorphous product (silicon dioxide and carbon). The combustible gas, with a calorific value of about 1000 kcal/m3, and the amorphous silica with the carbon are transmitted from the pyrolyzer 1 to the vortex separator 2, where the separation of the gas and the product takes place. The purified gas enters cyclone 3 and passes through a steel pipe to a flare or heat/power generation system.
La mayor parte de la sílice amorfa con el carbón puede ser transportada desde el separador de vórtice 2 a la tolva de almacenaje 4 a través de los conductores de husillo 5 y 7, una pequeña parte del producto puede depositarse en el ciclón 3, el cual se transportaría a una segunda tolva de almacenaje 8 o a la tolva de almacenaje 4 mediante los conductores de husillo 5, 6 y 7. El dispositivo de la FIG. 1 está sellado herméticamente, sin embargo se contempla que en otras realizaciones pueda estar abierto.Most of the amorphous silica with carbon can be transported from the vortex separator 2 to the storage hopper 4 through the screw leads 5 and 7, a small part of the product can be deposited in the cyclone 3, which it would be conveyed to a second storage hopper 8 or storage hopper 4 via screw leads 5, 6 and 7. The device of FIG. 1 is hermetically sealed, however it is contemplated that in other embodiments it may be open.
La realización de la FIG. 1 también puede comprender una unidad de control configurada regular el suministro de aire al pirolizador, la frecuencia de suministro de materia prima al pirolizador y el sistema de descarga de producto pirolizado. El dispositivo puede comprender también sensores de temperatura, presión y/o paneles de control 10.The embodiment of FIG. 1 can also comprise a control unit configured to regulate the supply of air to the pyrolyzer, the frequency of supply of raw material to the pyrolyzer and the pyrolyzed product discharge system. The device can also comprise temperature, pressure sensors and/or control panels 10.
En la FIG. 2 se puede observar la configuración del pirolizador en una de las realizaciones de la invención. En dicha realización, el pirolizador 1 comprende un revestimiento refractario interior 13 y una cámara de aire exterior 12, donde la cámara de aire exterior 12 recubre el revestimiento refractario interior 13 y donde la cámara de aire exterior 12 está configurada para permitir la circulación de gas en su interior. Se contempla que en otras realizaciones la cámara de aire exterior 12 cubra parcialmente el revestimiento refractario 13. In FIG. 2 can be seen the configuration of the pyrolyzer in one of the embodiments of the invention. In said embodiment, the pyrolyzer 1 comprises an inner refractory lining 13 and an outer air plenum 12, where the outer air plenum 12 covers the inner refractory lining 13 and where the outer air plenum 12 is configured to allow gas circulation. inside. It is contemplated that in other embodiments the outer air plenum 12 partially covers the refractory lining 13.
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| RU2022115571A RU2796013C1 (en) | 2022-06-09 | Device for processing the rice industry waste into amorphous silicon dioxide and amorphous carbon |
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