ES2242725T3 - Procedimiento de instalacion para el trataamientyo de materiales que contienen cadenas de polimeros de ch. - Google Patents

Procedimiento de instalacion para el trataamientyo de materiales que contienen cadenas de polimeros de ch.

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ES2242725T3 ES01903776T ES01903776T ES2242725T3 ES 2242725 T3 ES2242725 T3 ES 2242725T3 ES 01903776 T ES01903776 T ES 01903776T ES 01903776 T ES01903776 T ES 01903776T ES 2242725 T3 ES2242725 T3 ES 2242725T3
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Abstract

Procedimiento para el tratamiento de materiales que contienen cadenas de polímeros de CH, que comprende las etapas siguientes: - a través de medios exteriores, iniciación de la combustión del material en un ambiente herméticamente aislado del exterior; - extracción de los productos de combustión gaseosos de dicho ambiente para ponerlos a una presión absoluta próxima a 250 mm Hg; - alimentación del gas de soporte de la combustión al tiempo que se mantiene el ambiente a dicha presión y a una temperatura próxima a 200C; y - sometimiento de los gases producidos a condensación y recogida del condensado en un ambiente no presurizado.

Description

Procedimiento e instalación para el tratamiento de materiales que contienen cadenas de polímeros de CH.
Campo técnico
La presente invención se refiere a la eliminación de materiales sólidos por incineración y, en particular, a la eliminación de materiales sólidos que generan gases muy contaminantes cuando se queman.
Antecedentes de la técnica
Este tipo de material presenta una gama muy amplia y comprende una gran variedad de productos sintéticos, materiales plásticos y otros. Este tipo de material se suele eliminar mediante incineradores, que implican un considerable gasto de energía y, no obstante la purificación de los gases, los inconvenientes actuales relativos a la producción de dioxinas gaseosas y otros gases contaminantes.
Además de una complicación comprensible de las instalaciones, los procedimientos conocidos implican la oxidación del material tratado, agotando así su valor calorífico y haciéndolo muy deficiente como combustible. Resulta inmediatamente evidente que esto afecta de manera considerable a la economía del procedimiento.
La patente US nº 5.157.176 da a conocer un procedimiento para reciclar neumáticos de caucho de automóvil usados, en el que pequeños trozos de neumático de caucho son alimentados, de forma progresiva, en un reactor vertical del tipo de contraflujo, en el que el material desciende progresivamente a través del reactor con los gases del procedimiento pasando hacia arriba a través del material descendente para descomponer y volatilizar el material de caucho.
En la parte inferior del recipiente, se inyecta gas que contiene oxígeno en el reactor para quemar una parte del carbón de caucho con el fin de generar gases de combustión calientes que descomponen, de forma pirolítica, los trozos de caucho y volatilizan dicho material.
El resultado del procedimiento dado a conocer en la patente US nº 5.157.176 es aceite condensado, cuya fracción pesada se utiliza como agente plastificante en compuestos de caucho.
El producto condensado no es adecuado para ser utilizado como un combustible debido a su deficiente valor calorífico.
La patente US nº 4.284.616 da a conocer un procedimiento para recuperar negro de carbón, gases de combustibles y aceites desde neumáticos usados. El procedimiento está basado en la pirolización a una ligera presión subatmosférica de los fragmentos de neumáticos.
El objetivo de la presente patente es eliminar materiales que consistan, en particular, en materiales plásticos de origen sintético mediante la destrucción o despolimerización de sus cadenas de CH, con recuperación simultánea de condensado líquido resultante del procedimiento, que tiene un alto poder energético.
Un último objetivo de la invención, pero no menos importante, es implementar la depuración de los gases desprendidos de modo que se satisfagan las estrictas reglamentaciones ecológicas actuales.
Exposición de la invención
Estos objetivos de la invención se alcanzan mediante el procedimiento y las instalaciones definidas en las reivindicaciones.
El procedimiento de la invención representa la combinación de dos etapas que interaccionan entre sí y tiene lugar bajo vacío a baja temperatura, en la presencia de un agente oxidante tal como oxígeno u ozono.
El material que se va a tratar es preferentemente pulverizado en trozos de dimensiones uniformes, del orden de magnitud de 50 mm a 300 mm y a continuación, se alimenta en una vasija que actúa como un reactor.
La cantidad de material, o carga, alimentada en la vasija preferentemente ocupa una cuarta parte de su capacidad, por debajo de la cual un quemador normal, del tipo usado en las calderas comunes, se abre dentro de la vasija.
El sistema se inicia mediante una llama que dispara dicho quemador. El tiempo necesario para el disparo mediante la llama es del orden de un minuto.
Una vez producido el disparo, el reactor o la vasija completa se somete a una succión forzada por un ventilador mediante la cual se vacía de su gas de reacción inicial, y el ventilador de succión, transcurrido un corto período de tiempo, reduce la presión dentro de la vasija o reactor para impedir reacciones de combustión indeseables.
La presión absoluta dentro del reactor está estabilizada en torno a 250 mm Hg.
La falta de aire dentro del reactor desacelera considerablemente el proceso de combustión, que fue inicialmente acompañado por la llama, para luego hacerse cada vez más similar al craqueo térmico.
A continuación de esta etapa de iniciación, con la reacción estabilizada, se inicia el funcionamiento normal, durante el cual un agente oxidante, generalmente oxígeno, se alimenta dentro de la cámara de reacción en una cantidad comprendida entre el 0,5 y el 1,5% en peso del material que se va a tratar.
Debe tenerse cuidado al alimentar el agente oxidante, facilitando el procedimiento de descomposición molecular a una velocidad tal que no dé lugar a la creación de centros de combustión con disparo de llama. Durante la reacción completa, la alimentación del agente oxidante está constantemente equilibrada con la cantidad de gas de reacción generada por la división molecular de las cadenas de polímeros con el fin de favorecer el procedimiento completo en la máxima medida.
La división molecular de las cadenas de polímeros tiene como objetivo restablecer algunos parámetros químicos que precedieron a la formación de cadenas poliméricas, en la ausencia de combustión y con la intención de obtener la mayor cantidad de gas posible como resultado final de la reacción.
Los gases de reacción obtenidos de esta manera son alimentados a un convertidor que los convierte en forma líquida (fase).
El procedimiento comprende la purificación de la fase líquida obtenida con respecto a sustancias indeseables y subproductos, principalmente el componente de azufre si está presente en los materiales de partida.
Otro componente indeseable es el componente de cloro que, si está presente en la entrada, se elimina mediante circulación a través de un circuito de eliminación adecuado seguida de la neutralización mediante tratamiento con carbonato cálcico CaCO_{3} o bicarbonato sódico 2NaHCO_{3}.
El líquido limpio de los componentes indeseables se alimenta a algunas vasijas que realizan la doble tarea de almacenamiento y purificación adicional del producto por la acción de la gravedad.
El sistema completo requiere una ventilación adecuada para impedir la presurización durante el ciclo.
De esta manera, se extrae desde la mayor parte de las cadenas de CH polimerizadas una cantidad de gas y/o líquido de alto valor calorífico y a bajo coste de despolimerización.
Todas las partes que no se pueden transformar se descargan al final del ciclo y se clasifican como residuos del proceso.
Dichos residuos no son necesariamente indeseables para otros posibles usos, pero resultan inadecuados para la transformación apropiada con el procedimiento actual.
La naturaleza de los residuos en cuestión significa que pueden ser capaces de reutilizarse mediante otras técnicas de tipo destructivo, tales como la combustión, o de tipo selectivo sobre la base de cadenas de polímeros individuales, con el consiguiente procesamiento para obtener productos adecuados para moldeo o extrusión.
Si ello es exigido por las reglamentaciones locales, el procedimiento puede incluir la limpieza de los gases desprendidos y las emisiones por medios conocidos.
El procedimiento descrito anteriormente se lleva a cabo en una instalación ilustrada esquemáticamente en la Figura 1, cuya descripción comprenderá parámetros del proceso adicionales.
Dicha instalación comprende una vasija o reactor 1 provista de una escotilla de cierre sellado 2 a través de la cual se carga el material que se va a tratar con la ayuda de un transportador 3. El material ocupa aproximadamente una cuarta parte del volumen del reactor 1, a cuya base se aplica un quemador de combustible normal 4 para la finalidad de iniciar la reacción.
En un reactor de 1500 mm de diámetro interior y 4.500 mm de altura interna, se carga el material en un volumen igual a aproximadamente una cuarta parte del volumen del reactor.
En la base del reactor 1 se ilustra un sistema usual 5 para descargar el producto gastado.
Uno o más conductos 6 se abren en la base del reactor 1 por debajo del material que se va a tratar, que proceden de un evaporador 7 alimentado por la vasija 8 que contiene oxígeno u ozono, que debe alimentarse en el material.
El conducto 6 comprende medios conocidos 9 para dosificar el oxígeno u ozono.
En la parte superior del reactor se pueden prever unas válvulas 10 para la alimentación de aire además o como alternativa a la alimentación de oxígeno.
El oxígeno alimentado durante el ciclo está comprendido entre el 0,5 y el 1,5% en peso del material que se va a tratar y se encuentra preferentemente en el orden de magnitud del 1% en peso. A partir de las proximidades de la parte superior del reactor se extiende un conducto de recogida de gas 11 que, por medio de un ventilador 12 situado corriente arriba del condensador, conduce los gases a un condensador 13 en el que se reducen a la fase líquida.
Además de vaciar el reactor de los gases desprendidos generados durante la etapa de disparo del proceso, la acción del ventilador reduce la presión absoluta dentro del reactor a aproximadamente 250 mm Hg durante el funcionamiento normal.
La temperatura a la que se produce la despolimerización, con alimentación simultánea de oxígeno, se encuentra en el orden de magnitud de 200ºC. El condensador 13 es del tipo de enfriado por agua y reduce la temperatura entre aproximadamente 45ºC y 50ºC.
Corriente abajo del condensador 13 está provisto, en serie, un separador 14 para separar el azufre y un dispositivo de descloración 15, corriente abajo del cual se almacena el líquido en un depósito 16 provisto de medios 17 para impedir su presurización.
El separador 14 es una vasija con una rejilla que retiene el azufre presente en el condensado en la forma de asta o pulpa.
El dispositivo de descloración es un dispositivo usual que funciona con carbonato cálcico CaCO_{3} o bicarbonato sódico 2NaHCO_{3}, en cuyo interior se recoge el cloro en la forma de sales de cloruros.
El líquido recogido en el depósito tiene la apariencia de un líquido de mayor o menor viscosidad, dependiendo del material tratado, y presenta un valor calorífico comprendido entre 3.000 y 10.000 kCal/kg.
La relación del líquido obtenido respecto al material tratado es del orden de aproximadamente 0,8 litros por kilogramo.
El tratamiento de una carga de material basado en cadenas de CH requiere aproximadamente una hora y deja un residuo sólido igual a aproximadamente un 10% del material alimentado en el reactor.
El procedimiento se interrumpe cuando se constata una importante reducción en el líquido obtenido, debido en parte al agotamiento del material pero principalmente al hecho de que la cantidad de material constituido por residuos del procedimiento, que permanece en el reactor, es demasiado pequeña.
El material residual material es extraído desde el reactor y colocado aparte hasta que, transcurridos unos diez ciclos, se ha acumulado una cantidad de material residual suficiente para formar una nueva carga.
No resultará necesario repetir más de una vez el tratamiento del material residual.
El procedimiento ha sido descrito como un procedimiento por lotes pero, sin embargo, puede realizarse también como un procedimiento continuo en un reactor provisto de medios de sellado adecuados para la carga del material.

Claims (11)

1. Procedimiento para el tratamiento de materiales que contienen cadenas de polímeros de CH, que comprende las etapas siguientes:
-
a través de medios exteriores, iniciación de la combustión del material en un ambiente herméticamente aislado del exterior;
-
extracción de los productos de combustión gaseosos de dicho ambiente para ponerlos a una presión absoluta próxima a 250 mm Hg;
-
alimentación del gas de soporte de la combustión al tiempo que se mantiene el ambiente a dicha presión y a una temperatura próxima a 200ºC; y
-
sometimiento de los gases producidos a condensación y recogida del condensado en un ambiente no presurizado.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el gas de soporte de la combustión es oxígeno u ozono y se alimenta en una cantidad comprendida entre el 0,5 y el 1,5% en peso del material bajo tratamiento.
3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el condensado se somete a un tratamiento de separación del azufre.
4. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el condensado o los gases producidos se tratan con carbonato cálcico o bicarbonato sódico para neutralizar el cloro.
5. Instalación para el tratamiento de materiales que contienen cadenas poliméricas de CH, que comprende un reactor herméticamente aislado del exterior para contener el material que se va a tratar; medios para la carga del reactor; medios para descarga y eliminación de los residuos del proceso; medios para iniciar la combustión dentro del reactor; medios para poner el reactor bajo vacío mediante succión; medios para alimentar y dosificar oxígeno u ozono en el reactor; medios para condensar los gases extraídos del reactor y medios para la recogida del
condensado.
6. Instalación según la reivindicación 5, caracterizada porque los medios para iniciar la combustión son un quemador.
7. Instalación según la reivindicación 6, caracterizada porque dicho quemador está situado en la base del reactor.
8. Instalación según la reivindicación 5, caracterizada porque los medios para poner el reactor bajo vacío comprenden un ventilador dispuesto para crear una presión absoluta de aproximadamente 250 mm Hg en el reactor.
9. Instalación según la reivindicación 5, caracterizada porque los medios para alimentar un gas de soporte de la combustión en el reactor se abren en la base del reactor.
10. Instalación según la reivindicación 5, caracterizada porque comprende un condensador alimentado por agua del tipo conocido.
11. Instalación según la reivindicación 5, caracterizada porque comprende medios de separación del azufre.
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