ES2313071T3 - Metodo y dispositivo para la conversion continua de desechos organicos. - Google Patents
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Abstract
Un método para la conversión continua de neumáticos desgastados de vehículos y otros desechos orgánicos, en particular, plásticos de desecho altamente contaminados, en el que una carga (17) se licua y después se craquea proporcionando productos en la fase gaseosa, donde la carga (17) se introduce horizontalmente en un reactor con un baño caliente (14) en la forma de un medio inorgánico líquido, la carga (17) se desplaza a través de una zona de fundición y se somete simultáneamente a movimientos forzados cíclicos que tienen una frecuencia predeterminada y la carga (17) se desplaza a través de una zona de descomposición y después, los productos gaseosos de la descomposición se recogen en la parte superior y se retiran impurezas mediante al menos un transportador (47, 57, 58) caracterizado porque las reacciones de descomposición se realizan catalíticamente en la capa licuada de la carga (13) formada alrededor de elementos de fundición para fundir la carga (17) por encima del baño caliente (14) con al menos una capa de tuberías de calentamiento (15) en el interior del baño (14) estando los elementos de fundición ventajosamente en la forma de un sistema de barras de guía de fundición paralelas (15A) que sobresalen por encima de la superficie del baño caliente (14), donde la carga (17) se introduce horizontalmente y oblicuamente hacia abajo por la guía de entrada (12) por la salida de carga (31) extendiéndose al interior del cuello de alimentación (32) y por encima de la superficie de barras de guía de fundición (15A) y después, la carga (17) se desplaza a lo largo de la superficie de las barras de guía de fundición (15A) mediante salientes de propulsión y peinado (40) que pasan a través de ranuras de guía y limpieza (41A).
Description
Método y dispositivo para la conversión
continua de desechos orgánicos.
La presente invención se refiere a un método y a
un dispositivo para la conversión continua de desechos orgánicos,
particularmente plásticos de desecho contaminados y neumáticos
desgastados de vehículos. El presente método constituye un proceso
para licuar desechos que sucede en presencia de un metal líquido,
una aleación u otro medio inorgánico, por ejemplo, sales inorgánicas
y/o hidróxidos de metales que comprenden metales del
I-er y II-o grupo de la
clasificación periódica de elementos. El proceso de craqueo de
desechos se realiza para obtener monómeros o una mezcla de
hidrocarburos en forma gaseosa, que se podría utilizar para la
producción de combustibles líquidos.
Un método para la utilización de plásticos se ha
descrito en la publicación internacional WO095/06682 de la solicitud
de patente Japonesa, que propone suministrar una mezcla de
plásticos, principalmente de tipo poliolefina, mediante una
extrusora, a un reactor, a temperatura aumentada y en presencia de
un catalizador adecuado para craqueo catalítico. El producto de
des-polimerización se somete a un fraccionado hasta
fracciones de combustible diesel y gasolina. La eficacia total
alcanza el 70% en relación a materias primas introducidas en el
proceso.
La patente americana US 3.770.419 (Brown)
describe un proceso de pirólisis para reciclar residuos orgánicos y
no orgánicos incluyendo metales, que comprende suministrar el
residuo a una retorta cerrada que tiene un baño de metal fundido,
sumergir el residuo en dicho baño, recoger los vapores, separar
cualquier resto sólido remanente de los demás metales fundidos,
transportar el resto sólido al exterior de la retorta y recoger
algunos metales fundidos por desescoriado y transportar los metales
fundidos desescoriados al exterior de la retorta.
La patente americana US 1.658.143 (Tripp)
describe un aparato para la destilación de esquisto de petróleo que
comprende una cámara de destilación que tiene un suelo ondulado, un
quemador próximo al suelo, una serie de tambores que se extienden a
través y están montados de forma rotatoria dentro la cámara, un
transportador en el extremo de descarga del baño que alcanza la
cámara de recepción de ganga y los medios para introducir el
material de esquisto sin procesar en la cámara de destilación.
En particular, la solicitud de patente Europea
EP 0 395 486, describe un método para la conversión térmica continua
de desechos orgánicos, en forma de plásticos de desecho contaminados
y neumáticos desgastados de vehículos, hasta la forma de mezcla
gas-vapor, en la que la carga en recipientes de caja
perforados cerrados se introduce en un baño caliente,
preferiblemente un baño de plomo fundido, mediante un transportador.
Después de transferir los recipientes de caja con la carga a través
la zona de fundición y la zona de descomposición, mediante el mismo
transportador, los recipientes con las impurezas remanentes se
retiran del baño, donde los productos gaseosos de la descomposición
se recogen a través de una abertura superior circular. El
dispositivo descrito en esta publicación comprende una carcasa, que
incluye una cuba y un cabezal cónico, un sistema de calentamiento
que comprende solamente una multitud de tuberías de calentamiento
que rodean los recipientes transportados sobre el transportador, una
cinta transportadora sin fin rodeando el fondo de la cuba y que
constituye al mismo tiempo el dispositivo de carga, el dispositivo
de movimiento de carga y el dispositivo de retirada de impurezas.
También hay una cañería de recogida de producto para recoger el
producto gaseoso mediante una tubería vertical colocada en la
abertura superior circular del cabezal cónico.
El método y el dispositivo descritos en el
documento EP 0 395 486 que se ha mencionado anteriormente son
particularmente difíciles y costosos, en una ejecución a escala
industrial, debido al enorme peso, que alcanza varias toneladas, del
baño de plomo fundido así como el sistema complejo de la carga y el
transporte de la carga en recipientes cerrados mediante un único
transportador que rodea el fondo de la cuba y también el sistema de
calentamiento complicado y no muy eficaz que requiere un dispositivo
de agitación de baño separado para agitar un volumen grande de este
tipo de baño. En particular, este método y dispositivo no presentan
ninguna oportunidad para aplicar un catalizador para mejorar el
proceso y aumentar su eficacia así como la calidad del producto
final. Este proceso carece de los medios para controlar el
desplazamiento y la temperatura de la fracción líquida formada
mientras que la carga fundida abandona los recipientes y se somete a
la transformación hasta la fracción gaseosa, mientras que también
puede formar una capa de superficie líquida dependiendo del carácter
de la carga y la temperatura del baño.
Este método no ha encontrado nunca ninguna
aplicación práctica industrial debido a la multitud de sus
desventajas (contaminación del producto por plomo y problemas con
respecto a proporcionar cantidades adecuadas de energía barata para
apoyar todo el proceso, entre otras).
Adicionalmente, un aparato de acuerdo con la
patente Americana US 1.658.143 (Tripp) y un proceso de acuerdo con
la patente Americana US 3.770.419 (Brown), aparte de las desventajas
del sistema descrito en el documento EP 0 395 486 que se basan en la
aplicación del plomo fundido y la construcción complicada, tiene
desventajas que se producen por el fenómeno de "incrustaciones"
por plomo, en el que elementos de acero en movimiento (palas) en
contacto con plomo se cubren con este metal debido a su baja
conductividad térmica. Además de esto, los medios aplicados para la
introducción de carga en forma de transportadores de tornillo
requieren una trituración muy precisa de la carga, mientras que la
aplicación del medio descrito para retirar cualquier resto sólido
remanente se bloquea de forma sencilla por plomo que solidifica. En
efecto, estos métodos tampoco han encontrado nunca ninguna
aplicación práctica industrial.
Es un objetivo de la presente invención
proporcionar un método eficaz y un dispositivo altamente eficaz para
un proceso a gran escala industrial de conversión de diversos
desechos orgánicos, particularmente plásticos de desecho altamente
contaminados y neumáticos desgastados, de forma ventajosa en
presencia de catalizador, hasta la forma de mezcla gaseosa de
monómeros simples, mientras que el dispositivo no debe de ser
demasiado pesado. También es importante proporcionar control
completo sobre el desplazamiento y la temperatura de la fracción
líquida y evitar su adhesión a partes móviles y estacionarias del
dispositivo. Es necesario garantizar que los productos de
descomposición sean adecuados para ser reciclados como materia prima
para polímeros o combustibles líquidos u otros procesos de
industria química o servir directamente como combustibles para
máquinas de combustión, por ejemplo, generadores eléctricos.
Estos objetos se consiguen mediante un método
para la conversión continua de neumáticos desgastados de vehículos y
otros desechos orgánicos, en particular, plásticos de desecho
altamente contaminados, en el que la carga se licua y después se
craquea proporcionando el producto en la fase gaseosa, donde la
carga se introduce horizontalmente en un reactor con un baño
caliente, en forma de medio inorgánico líquido, se desplaza a través
de la zona de fundición teniendo los movimientos forzados cíclicos
simultáneos la frecuencia predeterminada y la zona de descomposición
y después los productos gaseosos de la descomposición se recogen en
la parte superior y las impurezas se retiran mediante al menos un
transportador, como se expresa en la reivindicación 1, caracterizado
porque las reacciones de descomposición se realizan catalíticamente
por encima del baño caliente con al menos una capa de cañerías de
calentamiento, en la capa licuada de la carga formada alrededor de
elementos de fundición, ventajosamente en forma del sistema de
barras de guía de fundición paralelas que sobresalen por encima del
baño caliente, que comprende medio inorgánico líquido, donde la
carga es de forma horizontal y de forma oblicua, hacia abajo por la
guía de entrada por la salida de carga extendiéndose hasta el cuello
de alimentación, se introduce por encima de la superficie de las
barras de guía de fundición y después la carga se desplaza a lo
largo de la superficie de las barras de guía de fundición mediante
salientes de propulsión y peinado que pasan a través de las ranuras
de guía y de limpieza.
La presente invención proporciona un proceso
industrial a gran escala eficaz y altamente eficiente de conversión
de diversos desechos orgánicos. El método especial, que realiza las
reacciones de descomposición catalíticamente en presencia de un
catalizador novedoso, barato y económico alrededor de elementos de
fundición proporciona el control completo sobre la temperatura de la
fracción líquida y mejora en gran medida la eficacia del proceso y
la calidad del producto final. El producto de descomposición, en
forma de mezcla gaseosa de monómeros simples, es adecuado para ser
reciclado como materia prima para polímeros o combustibles líquidos
u otros procesos de industria química o servir directamente como
combustible para máquinas de construcción, por ejemplo, generadores
eléctricos. El método de carga, en el que la carga se introduce en
el reactor de forma horizontal y de forma oblicua, hacia abajo por
la guía de entrada, permite pre-cortar solamente
neumáticos, mientras que el método de desplazar la carga a lo largo
de la superficie de barras de guía de fundición teniendo los
movimientos forzados cíclicos simultáneos la frecuencia
predeterminada mediante los salientes de propulsión y peinado
proporcional control completo sobre el desplazamiento de la carga y
su fracción líquida y evita que la carga se adhiera a partes móviles
y estacionarias del dispositivo.
La presente invención también se refiere a un
dispositivo para la conversión de neumáticos desgastados de
vehículos y otros desechos orgánicos, en particular, plásticos de
desecho altamente contaminados, en el que la carga se licua y
después se craquea proporcionando el producto en la fase gaseosa, en
el que la carga se introduce horizontalmente en un reactor con un
baño caliente, en forma de un medio inorgánico líquido, se desplaza
a través de la zona de fundición teniendo los movimientos forzados
cíclicos simultáneos la frecuencia predeterminada y la zona de
descomposición y después los productos gaseosos de la descomposición
se recogen en la parte superior y las impurezas se retiran mediante
al menos un transportador, conteniendo dicho dispositivo una
carcasa, un sistema de calentamiento, un sistema de carga que
comprende el dispositivo de carga separado, un sistema de
desplazamiento de carga que comprende al menos un conjunto de
tambores de forzado y limpieza para desplazar la carga teniendo los
movimientos forzados cíclicos la frecuencia predeterminada, un
sistema de recogida de producto y un sistema de retirada de
impurezas que tiene al menos un transportador, como se expresa en la
reivindicación 10, caracterizado porque el dispositivo de carga
separado comprende una prensa para introducir la carga
horizontalmente y oblicuamente, hacia abajo por la guía de entrada
por la salida de carga extendiéndose al cuello de alimentación, por
encima de la superficie de barras de guía de fundición, el sistema
de desplazamiento de carga comprende al menos un conjunto de
tambores de forzado y limpieza para desplazar la carga a lo largo de
la superficie de barras de guía de fundición mediante los salientes
de propulsión y peinado que pasan a través de las ranuras de guía y
limpieza y el sistema de retirada de impurezas comprende al menos
dos tipos diferentes de transportadores en disposiciones en serie,
en el que el primer transportador retira las impurezas oblicuamente
hacia arriba por encima de la superficie del baño con al menos una
capa de las tuberías de calentamiento.
Se han presentado características ventajosas en
las reivindicaciones dependientes 2-9 y
11-10, en consecuencia, dependientes de las
reivindicaciones independientes 1 y 10.
La construcción novedosa de la carcasa 4a
garantiza un aislamiento apropiado y al mismo tiempo proporciona un
acceso sencillo al interior del dispositivo.
La construcción novedosa del sistema de
calentamiento permite utilizar completamente la energía del medio de
calentamiento y su suministro a todo el volumen del medio inorgánico
líquido y la masa de reacción y resuelve los problemas que se
refieren a proporcionar cantidades adecuadas de energía barata para
apoyar todo el proceso. Proporciona el control completo sobre la
temperatura de la fracción líquida y, al evitar que la masa de
reacción y las impurezas entren entre las tuberías de calentamiento,
garantiza la vida prolongada del baño.
La construcción novedosa del sistema de carga
permite la carga continua automática y evita la succión de retorno
de la carga en el impulso de retorno del dispositivo de
propulsión.
La construcción novedosa del sistema de
desplazamiento de carga proporciona el control completo sobre el
desplazamiento de la carga y su fracción líquida y evita que la
carga se adhiera a partes móviles y estacionarias del
dispositivo.
La construcción novedosa del sistema de retirada
de impurezas garantiza la retirada continua muy eficaz de las
impurezas y un acceso sencillo a todas sus partes.
El método y el dispositivo de acuerdo con la
presente invención se han realizado a escala industrial. De acuerdo
con la presente invención, el proceso de conversión catalítica
sucede de forma continua. Las reacciones termocatalíticas en el
recipiente de reacción no requieren alta presión o adición de
hidrógeno. El catalizador es barato. El catalizador consumido se
recicla. Los desechos plásticos y los neumáticos usados como la
carga no requieren trituración (excepto el
pre-corte de neumáticos), purificación o
fraccionado. Solamente se usa una fuente de calentamiento ecológica
para calentar todos los aparatos en la línea de producción
tecnológica. El producto de salida es de alta calidad y el
desecho/producto secundario también es potencialmente útil.
La presente invención, tanto en la categoría de
un método como en la categoría de un dispositivo, se describirá a
continuación con detalle en una realización ventajosa con referencia
a los dibujos esquemáticos adjuntos, en los que la Figura 1 muestra
la vista de corte frontal del presente dispositivo con la primera
variante del dispositivo de carga, la Figura 2 muestra la segunda
variante del dispositivo de carga, la Figura 3 muestra la vista de
corte transversal del presente dispositivo marcada con
A-A en la Figura 1, la Figura 4 muestra la vista de
corte transversal del presente dispositivo marcada con
B-B en la Figura 1.
Como se muestra en las Figuras 1, 3 y 4, el
presente dispositivo, que constituye un reactor, ha obtenido
construcción ortoédrica, donde su cubierta (1) está en forma de la
cámara térmica aislada con la pantalla térmica aislante externa
(11). Las dimensiones internas del reactor son, por ejemplo, del
siguiente modo: anchura 1200 mm, longitud 7500 mm y altura 2100 mm.
Se pone sobre la placa de suelo (65) y sobre el marco de soporte
(64). En el lado derecho del dispositivo (en la Figura 1) se indica
esquemáticamente la fuente de combustible (2). La parte inferior del
dispositivo comprende la cámara de combustión (3), cerrada con la
placa frontal (62) de la cuba (6), rodeada por la pantalla térmica
inferior cerámica (7) que forma el fondo (5) de la cuba (6) y
aislada por la pantalla térmica cerámica de horno (63). La cámara de
combustión (3) se cierra desde la parte superior mediante la bóveda
(8) que tiene aperturas de paso (9), donde la cámara de
calentamiento superior (4) se sitúa por encima de la cámara de
combustión (3). El gas combustible se suministra a la cámara de
combustión (3). La cuba (6) contiene el baño caliente (14) calentado
mediante el conjunto de tuberías de calentamiento longitudinales
(10) y el conjunto de tuberías de calentamiento transversales (15),
ventajosamente con el diámetro de 139 mm, colocadas en el interior
del baño (14) en varias capas, como se muestra en el dibujo. El
conjunto de tuberías de calentamiento transversales (15) comprende
en su superficie superior el sistema de guía de carga en forma del
sistema de barras de guía de fundición paralelas (15A) con un corte
transversal rectangular apoyado sobre soportes de barras de guía
verticales (15B). Las barras de guía de fundición paralelas (15A)
con un soporte de barra de guía vertical de corte transversal
rectangular (15B) constituyen al menos un conjunto de elementos de
presión en la forma de al menos una, preferiblemente dos secciones
móviles de barras de guía de fundición (15A) accionadas mediante un
sistema de manivela que comprende una clavija de accionamiento (68),
un brazo de accionamiento (66) y una clavija de engranaje (67),
independientemente, de uno de los tambores de forzado y limpieza
(36).
Las cámaras de calentamiento laterales (16) se
sitúan sobre ambos lados de la cuba (6) (véase la Figura 3). La
carga (17) se introduce por encima de la superficie de fundición de
las barras de guía de fundición paralelas (15A) por el conector de
reacción de presión (18) mediante el dispositivo de carga separado
(19) para la introducción horizontal de la carga (17) en el reactor.
En la realización del dispositivo de carga (19) adaptado para la
alimentación manual de la carga (17) al reactor, este dispositivo
comprende una prensa de dos etapas. Comprende un conjunto de pistón
de carga preliminar (20) que bloquea de forma simultánea (desde la
parte superior) la unidad de cilindro (21A), después de que se haya
cargado con la carga (17). La segunda unidad de trabajo de este
dispositivo comprende la unidad de pistón de propulsión horizontal
(21) teniendo la unidad de cilindro (21A) propulsión horizontal de
al menos 5 Mpa, preferiblemente al menos 8 Mpa. La segunda
realización del dispositivo de carga (19) adaptado para la
alimentación automática de la carga (17) en el reactor se ha
presentado en la Figura 2. Este dispositivo comprende el dispensador
(22) para descargar gotas de la carga de forma gravitacional (17)
sobre el transportador de alimentación (23), conduciendo a la tolva
(24) del dispositivo de carga (19) y teniendo el bloqueo vertical
(25) bloqueado con válvulas de compuerta (33) compuertas (33A)
selladas por disposiciones de sellado (33B). También comprende la
unidad de bloqueo de carga (26) y la prensa hidráulica o neumática
de una única etapa de propulsión horizontal (27), que tiene
propulsión horizontal de al menos 5 MPa, preferiblemente al menos 8
Mpa. La unidad de bloqueo de carga (26) comprende un motor (28)
(habitualmente en la forma de un cilindro de energía hidráulica), la
palanca rotatoria (29) y la solapa de cierre (30). Debido a la
función de amortiguamiento del bloqueo vertical (25) que recoge las
partes entrantes de la carga (17), el dispensador (22) y el
transportador de alimentación (23) pueden trabajar de un modo
continuo, mientras que la prensa hidráulica o neumática de una única
etapa de propulsión horizontal (27) y la unidad de bloqueo de carga
(26), que bloquea las partes entrantes de la carga (17) en la unidad
de cilindro (21A), trabajan de una manera cíclica. En ambas
realizaciones, la carga (17) se empuja desde la unidad de cilindro
(21A) al conector de prensa-reactor (18) que tiene
los orificios de conexión (33C), y después por la salida de carga
(31) al cuello de alimentación (32) y adicionalmente a la guía de
entrada (12) que guía la carga (17) al espacio por encima de las
barras de guía de fundición paralelas (15A).
La salida de carga (31), en ambas realizaciones
del dispositivo de carga (19), se extiende hasta el interior de
cuello de alimentación (32), ventajosamente al menos la distancia
igual a un tercio del diámetro del cuello (32), que evita que la
carga (17) se succione de vuelta a la salida de carga (31) en el
impulso de retorno de la unidad de pistón de propulsión horizontal
(21). Tanto el conector de prensa-reactor (18) como
el bloqueo vertical (25) están ventajosamente en forma de una cámara
cerrada a ambos lados por válvulas de compuerta (33).
El conector de prensa-reactor
(18) comprende una compuerta de interrupción y control (69)
accionada por un motor hidráulico (70).
Por encima de la cuba (6) está la carcasa (34)
del reactor. La carcasa (34) y la cuba (6) están hechas de acero
inoxidable resistente a ácidos y calor H25N20S2, con el grosor de
aproximadamente 10 mm. La rigidez de la carcasa (34) se consigue
mediante la construcción de refuerzo (35), en forma de una malla que
tiene la altura de 100 mm y la separación de 130 mm x 130 mm.
El sistema de desplazamiento de carga comprende,
en esta realización ilustrativa, el sistema de cinco tambores de
forzado y limpieza (36) dispuestos en conjuntos, en el que cada
tambor de forzado y limpieza (36) comprende al menos dos vástagos de
soporte, el vástago de soporte activo (38) y el vástago de soporte
pasivo (37), la carcasa de tambor de forzado y limpieza (39) con los
salientes de propulsión y peinado (40) y la placa de guía y limpieza
(41) con las ranuras de guía y limpieza (41A) y una unidad de
accionamiento (42). El sistema de desplazamiento de carga desplaza
la carga (17), que se somete a la transformación hasta la carga
licuada (13), a lo largo de la superficie de fundición de barras de
guía de fundición paralelas (15A) mediante su movimiento rotatorio
con una velocidad predeterminada, preferiblemente de 5 a 10
revoluciones por minuto. Como se ilustra en la Figura 1, los
salientes de propulsión y peinado (40) tienen un corte longitudinal
con forma de cuña pero pueden ser rectangulares en todos los cortes.
Las ranuras de guía y limpieza (41A) están diseñadas para que los
salientes de propulsión y peinado (40) se adhieran sus superficies
internas. Para este propósito, son rectangulares en el plano
horizontal con las dimensiones para que se ajusten de forma
deslizante a los cortes transversales de mayor tamaño de los
salientes en este plano. Durante el funcionamiento, los salientes de
propulsión y peinado (40) abandonan completamente las ranuras de
guía y limpieza (41A) de la placa de guía y limpieza (41) evitando
completamente por sí mismos la adhesión a la masa de reacción en
forma de la carga licuada (13). La forma y las dimensiones de los
salientes de propulsión y peinado (40) y su separación con respecto
a la masa de reacción determinan las amplitudes de sus movimientos
horizontales y verticales en la masa de reacción, mientras que el
número y la disposición de los salientes colocados en la
circunferencia de la carcasa de tambor de forzado y limpieza (39)
determina la frecuencia del forzado cíclico del desplazamiento de
masa a una velocidad rotacional dada de los tambores de forzado y
limpieza (36).
Adicionalmente, el dispositivo comprende al
menos un conjunto de elementos de presión en forma de al menos una,
preferiblemente dos secciones móviles de barras de guía de fundición
(15A) accionadas mediante un sistema de manivela que comprende una
clavija de accionamiento (68), un brazo de accionamiento (66) y una
clavija de engranaje (67), independientemente, de uno de los
tambores de forzado y limpieza (36).
La carcasa (34) se cierra mediante las tapas
(43) que forman un conjunto de cabezales desmontables, fijados
mediante pinzas (44), permitiendo el ensamblaje sencillo y el
accionamiento del dispositivo.
El sistema de recogida de producto comprende
varias aperturas (45) en el área superior de la pared de la carcasa
(34), es decir, por encima de la capa licuada de la carga (13),
mientras que las aberturas de salida (45) en el área superior de la
pared de la carcasa (34) se sitúan a la altura de 20 a 500 mm por
encima de la capa de la carga licuada (13) formada alrededor de
elementos de fundición, ventajosamente a la altura de 20 a 100 mm
por encima de la capa de la carga licuada (13), conduciendo al
colector de producto gaseoso (46) de la cañería de recogida del
producto gaseoso (47) o el colector de producto gaseoso (46) que
ventila la cámara de recogida de impurezas sólidas (52).
El sistema de retirada de impurezas comprende el
transportador de cadena 48 que tiene una posición ajustable, en el
modo de trabajo paralelo al conjunto de deslizamiento (49). El
conjunto de deslizamiento (49) comprende preferiblemente sobre su
superficie superior un sistema de guía en forma de un sistema de
barras de guías paralelas (49A) con un corte transversal rectangular
para guiar el resto de la carga (17) durante su retirada del baño
(14) con su recalentamiento mediante el baño secundario (14A) en la
silla (51) del conjunto de deslizamiento (49). El sistema de
retirada de impurezas también comprende la unidad de retirada de
impurezas (50) situada en la silla (51) del conjunto de
deslizamiento (49), por encima del receptáculo de impurezas sólidas
móvil (60). El sistema de retirada de impurezas comprende
adicionalmente el bloqueo de recogida (53) por encima del
receptáculo de impurezas sólidas móvil (60), mientras que el
transportador de cadena (48) comprende la unidad de ajuste de
posición que incluye la unidad de accionamiento (54) con el conjunto
de palanca (55) para elevar el extremo frontal (56) del
transportador de cadena (48).
La unidad de retirada de impurezas (50)
comprende el transportador de tornillo superior de empuje (57) y el
transportador de tornillo inferior de tracción (58) dispuestos en
serie mutuamente y con el transportador de cadena (48) (como se
muestra en las Figuras 1 y 4). Las impurezas por el bloqueo de
recogida (53) en el conjunto de conexión de la cámara de recogida de
impurezas sólidas (52) finalmente encuentran su camino al
receptáculo de impurezas sólidas (60) con la válvula de salida
(61).
En las Figuras 1, 2 y 4 también se puede seguir
la realización de la realización ilustrativa de la presente
invención en la categoría de un método. La carga puede estar en
forma de neumáticos desgastados de todo tipo de vehículos a motor,
plásticos de desecho, hulla, lignito y otros desechos orgánicos. El
proceso tecnológico se describe, como un ejemplo, para neumáticos
desgastados y plásticos de poliolefinas de desecho.
Los neumáticos se almacenan completos en un
almacén y se someten a pre-corte. Los plásticos se
suministran en la forma de fardos y rodillos y se almacenan en un
almacén separado. También se podrían pre-cortar o
los fardos se podrían aflojar.
La carga (17) de los plásticos de desecho y los
neumáticos pre-cortados, en las primeras
realizaciones del dispositivo de carga (19), se suministra en
porciones (3-6 kg) a una prensa neumática de dos
impulsos que constituye en la presente memoria el dispositivo de
carga (19). La corriente de plásticos de desecho introducida en el
presente dispositivo es de entre 60 y 100 kg/h para un módulo de
reacción. La carga (17) de los plásticos de desecho y los neumáticos
pre-cortados, en las segundas realizaciones del
dispositivo de carga (19), se suministra continuamente de forma
gravitacional desde el dispensador (22) que descarga por gotas la
carga de forma gravitacional (17) sobre el transportador de
alimentación (23) que conduce a la tolva (24) del dispositivo de
carga (19), el bloqueo vertical (25), la unidad de bloqueo de carga
(26) y la prensa hidráulica o neumática de una única etapa de
propulsión horizontal (27) que tiene propulsión horizontal de al
menos 5 MPa, preferiblemente al menos 8 MPa.
La parte comprimida de los plásticos o un
neumático se introduce después mediante un troquel de prensa (con
una presión de aproximadamente 10 kg/cm^{2}) en la cuba del
reactor, que contiene metal fundido, aleación u otro medio
inorgánico líquido, que tiene en su nivel superior un sistema de
guía en forma del sistema de barras de guía de fundición paralelas
(15A). En el presente ejemplo, el medio inorgánico líquido comprende
la aleación de estaño, plomo y bismuto, siendo la densidad de la
masa no inferior a 9,6 g/cm^{3} en las condiciones de reacción.
Como el resultado de una gran diferencia entre la densidad de masa
del metal fundido y la densidad de masa de la carga (17)
(aproximadamente 1 g/cm^{3}), los plásticos y/o los trozos de
neumáticos introducidos se mantienen, por las fuerzas de
flotabilidad, por encima de la capa superior del metal fundido que
llena los espacios entre las barras de guía de fundición paralelas
móviles (15A). Es importante que la carga se introduzca
horizontalmente y oblicuamente, hacia abajo por la guía de entrada
(12), introducida por encima de la superficie de las barras de guía
de fundición (15A) y después de esto la carga (17) se desplaza a lo
largo de la superficie de las barras de guía de fundición móviles
(15A) mediante los salientes de propulsión y peinado (40), mientas
que las barras de guía y fundición (15A) se sitúan en el nivel
superior del medio inorgánico líquido y parcialmente por encima de
su superficie y presionan hacia abajo la carga (17) con la
frecuencia de 5 a 10 por minuto y con la amplitud de 50 a 100 mm.
Sin embargo, no sobresalen por encima de la superficie de la capa
licuada (13) que tiene el grosor de 200 a 600 mm, preferiblemente de
200 a 300 mm. Esto garantiza el desplazamiento uniforme de la carga
en movimiento y su mezclado, evita su adhesión entre sí, iguala la
distribución de temperatura en el baño y garantiza simultáneamente
la uniformidad del proceso realizado en el volumen completo de la
masa de reacción. La carga (17) se mueve lentamente a través del
reactor en primer lugar en la zona denominada la zona de fundición.
En esta zona se funde gradualmente sin el oxígeno bajo la influencia
de calor del metal fundido y el sistema de barras de guía de
fundición paralelas móviles. La carga licuada (13) con la densidad
de masa de aproximadamente 0,8 g/cm^{3} se mantiene por encima de
la superficie de fundición, formando en ese lugar una capa de
líquido orgánico que tiene grosor reducido. Hay un catalizador en
esta capa y sobre su superficie en forma de los trozos de
catalizador, con el tamaño de 0,05 a 0,10 mm, que comprende trozos
de bauxitas zeolíticas naturales con gránulos de aluminio,
ventajosamente con el tamaño de 2-30 \mum,
colocados sobre los mismos en un proceso de pulverización a alta
temperatura, por encima de 2000ºC. En presencia del catalizador y
bajo la influencia de temperatura sucede el proceso de escisión de
enlaces en los polímeros, componentes de la carga. En el caso de
desechos de goma, la descomposición de diferentes tipos de goma
conduce a la mezcla de monómeros, a partir de los que se ha
fabricado o a la mezcla de hidrocarburos, tanto saturados como no
saturados, dependiendo del tiempo y la temperatura de los procesos
en el reactor. La descomposición del desecho de poliolefina
solamente se obtiene la mezcla de hidrocarburos de metano CH_{4} a
C_{24}H_{50}. En la temperatura de proceso
(350-450ºC), los productos comprenden la fase de
gas/vapor. Se recoge del reactor por las aberturas de salida (45)
conectadas al colector (46) y por el colector (46) a la cañería (47)
y a una unidad de enfriamiento. El calor del agua de enfriamiento se
recupera usando el mismo para calentar las carboneras de
almacenamiento y posiblemente también los almacenes y las
instalaciones de producción.
Las impurezas sólidas, no fundidas durante el
proceso (en la forma de piedras, partes metálicas, madera, etc.) se
retiran mediante un transportador de cadena (48) desde la zona de
fundición del reactor a la zona de retirada de impurezas, con su
continuo calentamiento, a lo largo del conjunto de deslizamiento
(49) y se mueven adicionalmente de forma gravitacional hasta la
unidad de retirada de impurezas situada en la silla (51) del
conjunto de deslizamiento (49) y después, a su vez, al receptáculo
de impurezas sólidas (60). El receptáculo de impurezas (60) se puede
cambiar, mientras que el reactor está trabajando, sin detener los
transportadores de tornillo durante el tiempo de esta operación,
debido a la presencia del bloqueo de recogida (53) en el conjunto de
conexión de la cámara de recogida de impurezas sólidas (52).
El modulo de reacción se calienta con gases de
combustión generados en el proceso de gasificación de
biocombustible, por ejemplo, serrín de árboles de tipo conífera. La
fuente de combustible (2) de los gases es un generador de gas de
combustión que comprende una carbonera de almacenamiento de serrín
(u otro biocombustible), un alimentador de serrín, una unidad de
gasificación (retorta) y tuberías que conducen a un quemador en la
cámara de combustión 3 del modulo de reactor. Los gases calientes
calientan el reactor y provocan la fundición del metal (sales o
hidróxidos) que constituyen el medio de baño que permite la
fundición muy eficaz de la carga sin aire para convertir el mismo en
la mezcla de hidrocarburos ligeros y para vaporizar el producto. El
calor pasa al baño desde la multitud de tuberías de calentamiento
(15), colocadas en el interior del baño (14) en capas y que
constituyen la superficie de calentamiento principal. Hay al menos
una capa de tuberías de calentamiento (15) colocadas en el área
inferior del reactor. Forman el intercambiador de calor interno del
reactor. El reactor completo está rodeado por el material cerámico
que forma la pantalla térmica que aísla el mismo de influencias
externas.
Como se podría apreciar por un especialista en
la técnica, la presente invención no está limitada a las
realizaciones ilustrativas que se han descrito anteriormente. Abarca
todos los cambios y las modificaciones dentro del alcance de las
reivindicaciones adjuntas.
Claims (20)
1. Un método para la conversión continua de
neumáticos desgastados de vehículos y otros desechos orgánicos, en
particular, plásticos de desecho altamente contaminados, en el
que
una carga (17) se licua y después se craquea
proporcionando productos en la fase gaseosa, donde
la carga (17) se introduce horizontalmente en un
reactor con un baño caliente (14) en la forma de un medio inorgánico
líquido,
la carga (17) se desplaza a través de una zona
de fundición y se somete simultáneamente a movimientos forzados
cíclicos que tienen una frecuencia predeterminada y
la carga (17) se desplaza a través de una zona
de descomposición y
después, los productos gaseosos de la
descomposición se recogen en la parte superior y se retiran
impurezas mediante al menos un transportador (47, 57, 58)
caracterizado porque
las reacciones de descomposición se realizan
cataliticamente en la capa licuada de la carga (13) formada
alrededor de elementos de fundición para fundir la carga (17) por
encima del baño caliente (14) con al menos una capa de tuberías de
calentamiento (15) en el interior del baño (14)
estando los elementos de fundición
ventajosamente en la forma de un sistema de barras de guía de
fundición paralelas (15A) que sobresalen por encima de la superficie
del baño caliente (14), donde
la carga (17) se introduce horizontalmente y
oblicuamente hacia abajo por la guía de entrada (12) por la salida
de carga (31) extendiéndose al interior del cuello de alimentación
(32) y por encima de la superficie de barras de guía de fundición
(15A) y
después, la carga (17) se desplaza a lo largo de
la superficie de las barras de guía de fundición (15A) mediante
salientes de propulsión y peinado (40) que pasan a través de ranuras
de guía y limpieza (41A).
2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque el grosor de la capa de la carga licuada
(13) que se forma alrededor de elementos de fundición,
ventajosamente en la forma del sistema de barras de guía de
fundición paralelas (15A) que sobresale por encima de la superficie
del baño caliente (14), que comprende medio inorgánico líquido se
mantiene a un nivel de 200 a 600 mm, ventajosamente de 200 a 300
mm.
3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque la carga (17) se introduce por encima de
la superficie de las barras de guía de fundición (15A) que sobresale
por encima de la superficie del medio inorgánico, preferiblemente en
forma de plásticos de desechos y neumáticos
pre-cortados, mediante su empuje indirecto mediante
el dispositivo de carga separado (19), preferiblemente una prensa de
dos etapas, preferiblemente con la presión de al menos 5 MPa, más
preferiblemente con la presión de al menos 8 MPa o mediante el
transporte del mismo por el transportador de alimentación (23) a la
tolva (24) del dispositivo de carga (19) y empujando el mismo
horizontalmente, preferiblemente mediante una prensa de una única
etapa, preferiblemente con la presión de al menos 5 MPa, más
preferiblemente con la presión de al menos 8 MPa.
4. Un método de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque el baño caliente (14) en la forma de
medio inorgánico líquido constituye una aleación de estaño, plomo y
bismuto, que contiene preferiblemente al menos el 60% de estaño y al
menos el 30% de plomo o una mezcla de sales inorgánicas y/o
hidróxidos de metal alcalino y/o tierras alcalinas.
5. Un método de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque las reacciones de descomposición se
realizan en presencia de los trozos de catalizador con el tamaño de
0,05 a 0,10 mm, preferiblemente los trozos de catalizador de
bauxitas zeolíticas naturales con gránulos de aluminio,
ventajosamente con el tamaño de 2-30 \mum,
colocados sobre los mismos en un proceso de pulverización de alta
temperatura, por encima de 2000ºC y se realiza a la temperatura de
390 a 540ºC a presión atmosférica.
6. Un método de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizada porque el medio inorgánico líquido se calienta
directamente mediante al menos un conjunto de tuberías de
calentamiento transversales (15) y el resto de la carga (17) que se
mueve más allá del medio inorgánico líquido se calienta
indirectamente mediante el medio de calentamiento en la cámara de
combustión (3).
7. Un método de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque después de abandonar el cuello de
alimentación (32), la carga (17) se desplaza a lo largo de la
superficie de barras de guía de fundición (15A), teniendo los
movimientos forzados cíclicos simultáneos la frecuencia
predeterminada y amplitudes predeterminadas del desplazamiento
horizontal y vertical de elementos de forzado, mediante al menos un
conjunto de tambores de forzado y limpieza (36) con la velocidad
rotacional predeterminada, ventajosamente de 5 a 10 rev./min,
preferiblemente mediante al menos un, ventajosamente tres, más
ventajosamente cinco tambores de forzado y limpieza (36) dispuestos
en conjuntos.
8. Un método de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque después de abandonar el cuello de
alimentación (32), la carga (17) se desplaza a lo largo de la
superficie de barras de guía de fundición (15A), teniendo la presión
forzada hacia abajo cíclica simultanea la frecuencia predeterminada,
ventajosamente de 5 a 10/min y amplitudes predeterminadas del
desplazamiento vertical de los elementos de presión, ventajosamente
de 50 a 100 mm, mediante al menos una o dos secciones móviles de las
barras de guía de fundición (15).
9. Un método de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque el resto de la carga (17) sobre la
superficie del baño caliente (14) con impurezas sólidas se retira
hacia arriba desde la zona de descomposición mediante el
transportador de cadena (48), se introduce de forma gravitacional en
la unidad de retirada de impurezas (50) situada en la silla (51) del
conjunto de deslizamiento (49) y después hacia el receptáculo de
impurezas sólidas móvil (60).
10. Un dispositivo para la conversión de
neumáticos desgastados de vehículos y otros desechos orgánicos, en
particular, plásticos de desecho altamente contaminados, en el
que
una carga (17) se licua y después se craquea
proporcionando productos en la fase gaseosa, donde
la carga (17) se introduce horizontalmente en un
reactor con un baño caliente (14) que comprende un medio inorgánico
líquido,
la carga (17) se desplaza a través de una zona
de fundición y se somete simultáneamente a movimientos forzados
cíclicos que tienen una frecuencia predeterminada y
la carga (17) se desplaza a través de una zona
de descomposición y
después, los productos gaseosos de la
descomposición se recogen en la parte superior y se retiran
impurezas mediante al menos un transportador (48, 57, 58),
conteniendo dicho dispositivo
una cubierta (1),
un sistema de calentamiento,
un sistema de carga que comprende un dispositivo
de carga separado (19),
un sistema de desplazamiento de carga que
comprende al menos un conjunto de tambores de forzado y limpieza
(36) para desplazar la carga (17) teniendo los movimientos forzados
cíclicos la frecuencia predeterminada,
un sistema de recogida de producto y
un sistema de retirada de impurezas que tiene al
menos un transportador (48, 57, 58),
caracterizado porque
el dispositivo de carga separado (19) comprende
una prensa para introducir la carga (17) horizontalmente y
oblicuamente, hacia abajo por la guía de entrada (12) y por encima
de la superficie de barras de guía de fundición (15A) para fundir la
carga (17),
el sistema de desplazamiento de carga (17)
comprende al menos un conjunto de tambores de forzado y limpieza
(36) para desplazar la carga (17) a lo largo de la superficie de las
barras de guía de fundición (15A) mediante salientes de propulsión y
peinado (40) que pasan a través de las ranuras de guía y limpieza
(41A) y
el sistema de retirada de impurezas comprende al
menos dos tipos diferentes de transportadores en disposición en
serie, donde el primer transportador (48) retira las impurezas
oblicuamente hacia arriba por encima de la superficie del baño (14)
con al menos una capa de tuberías de calentamiento (15) dentro del
baño (14).
11. Un dispositivo de acuerdo con la
reivindicación 10, caracterizado porque la cubierta (1) está
en la forma de la pantalla térmica aislante (11) que rodea el fondo
(5) de la cuba de acero (6) y la carcasa (34) con las tapas (43),
mientras que cada tapa (43) se fija mediante el conjunto de pinzas
(44).
12. Un dispositivo de acuerdo con la
reivindicación 10, caracterizado porque el sistema de
calentamiento comprende la fuente de combustible (2), la cámara de
combustión (3), la cámara de calentamiento superior (4), las cámaras
de calentamiento laterales (16) y al menos un conjunto de tuberías
de calentamiento (15) colocadas dentro del baño (14) que comprende
sobre su superficie superior el sistema de guía de carga (17) en
forma del sistema de barras de guía de fundición paralelas (15A) con
un corte transversal rectangular.
13. Un dispositivo de acuerdo con la
reivindicación 10, caracterizado porque el dispositivo de
carga separado (19) para introducir la carga (17) horizontalmente,
introduce la carga (17) por: el conector de
prensa-reactor (18) que comprende la compuerta de
interrupción y control (69), la salida de carga (31) que se extiende
hasta el cuello de alimentación (32) ventajosamente la distancia
igual al menos a un tercio del diámetro del cuello (32) y el cuello
(32), preferiblemente en forma de plásticos de desecho y neumáticos
pre-cortados, por encima de la superficie de
fundición de barras de guía de fundición (15A), comprende una prensa
de dos etapas, preferiblemente con la propulsión horizontal de al
menos 5 MPa, más preferiblemente con la presión de al menos 8
MPa.
14. Un dispositivo de acuerdo con la
reivindicación 10, caracterizado porque el dispositivo de
carga (19) introduce la carga (17) horizontalmente por: el conector
de prensa-reactor (18) que comprende la compuerta de
interrupción y control (69), la salida de carga (31) que se extiende
hasta el cuello de alimentación (32) ventajosamente la distancia
igual al menos a un tercio del diámetro del cuello (32) y el cuello
(32), preferiblemente en forma de plásticos de desecho y neumáticos
pre-cortados, por encima de la superficie de
fundición de barras de guía de fundición (15A), comprende el
dispensador (22), el transportador de alimentación (23) que conduce
hasta la tolva (24) del dispositivo de carga (19), el bloqueo
vertical (25), comprendiendo la unidad de bloqueo de carga (26)
ventajosamente el motor (28) y la palanca rotatoria (29) y la solapa
de cierre (30), y la prensa de una única etapa de empuje horizontal
(27) preferiblemente con la propulsión horizontal de al menos 5 MPa,
más preferiblemente con la presión de al menos 8 MPa.
15. Un dispositivo de acuerdo con la
reivindicación 13 ó 14, caracterizado porque el conector de
prensa-reactor (18) y el bloqueo vertical (25) están
ambos en la forma de una cámara cerrada por ambos lados mediante
válvulas de compuerta (33).
16. Un dispositivo de acuerdo con la
reivindicación 10, caracterizado porque el sistema de
desplazamiento de carga comprende el sistema de al menos un,
ventajosamente tres, más ventajosamente cinco tambores de forzado y
limpieza (36) dispuestos en conjuntos, por lo que que cada tambor de
forzado y limpieza (36) comprende al menos dos vástagos de soporte,
el vástago de soporte activo (38) y el vástago de soporte pasivo
(37), la cubierta de tambor de forzado y limpieza (39) con los
salientes de propulsión y peinado (40) y la placa de guía y limpieza
(41) con las ranuras de guía y limpieza (41A) y una unidad de
accionamiento (42).
17. Un dispositivo de acuerdo con la
reivindicación 10, caracterizado porque comprende elementos
de presión, mediante al menos una, preferiblemente dos secciones
móviles de barras de guía de fundición (15), por lo que cada
conjunto de elementos de presión se acciona, independientemente, por
uno de los tambores de forzado y limpieza (36) mediante un sistema
de manivela, que comprende ventajosamente una clavija de
accionamiento (68), un brazo de accionamiento (66) y una clavija de
engranaje (67).
18. Un dispositivo de acuerdo con la
reivindicación 10, caracterizado porque el sistema de
recogida de producto comprende al menos una abertura de salida (45),
preferiblemente al menos dos aberturas de salida (45) en el área
superior de la pared de la carcasa (34), que se sitúa a la altura de
20 a 500 mm por encima de la capa de carga licuada (13) que se forma
alrededor de elementos de fundición, ventajosamente a la altura de
20 a 100 mm por encima de la capa de la carga licuada (13), que
conduce a un colector de producto gaseoso (46) de la cañería de
recogida de producto gaseoso (47).
19. Un dispositivo de acuerdo con la
reivindicación 10, caracterizado porque el sistema de
retirada de impurezas comprende un transportador de cadena (48) con
una posición ajustable que comprende ventajosamente la unidad de
ajuste de posición que incluye la unidad de accionamiento (54) con
el conjunto de palanca (55) para elevar el extremo frontal (56) del
transportador de cadena (48), en el modo de trabajo paralelo al
conjunto de deslizamiento (49) que comprende ventajosamente sobre su
superficie superior el sistema de guía en forma del sistema de
barras de guía paralelas (49A) con un corte transversal rectangular
y la unidad de retirada de impurezas (50) situada ventajosamente en
la silla (51) del conjunto de deslizamiento (49), por encima del
receptáculo de impurezas sólidas móvil (60) y el bloqueo de recogida
(53) por encima del receptáculo de impurezas sólidas móvil (60).
20. Un dispositivo de acuerdo con la
reivindicación 18, caracterizado porque la unidad de retirada
de impurezas (50) comprende el transportador de tornillo superior
(57) y el transportador de tornillo inferior (58) dispuestos en
serie mutuamente y con el transportador de cadena (48) y
preferiblemente al menos un agitador (59) situado por encima del
transportador de tornillo superior (57) y/o el transportador de
tornillo inferior (58).
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