ES2334541A1 - Procedure for the regeneration of carbon materials adsorbients with water vapor (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents

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ES2334541A1 ES200802057A ES200802057A ES2334541A1 ES 2334541 A1 ES2334541 A1 ES 2334541A1 ES 200802057 A ES200802057 A ES 200802057A ES 200802057 A ES200802057 A ES 200802057A ES 2334541 A1 ES2334541 A1 ES 2334541A1
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    • B01J38/04Gas or vapour treating; Treating by using liquids vaporisable upon contacting spent catalyst
    • B01J38/06Gas or vapour treating; Treating by using liquids vaporisable upon contacting spent catalyst using steam

Abstract

Procedure for the regeneration of adsorbent carbonaceous materials with water vapor. Process for the regeneration of carbonaceous adsorbent materials based on the gasification reaction with water vapor of the substances adsorbed by said materials, using temperatures above 550ºC and a pressure between 25 and 175 bar. The invention also relates to a system for carrying out said method. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Description

Procedimiento para la regeneración de materiales carbonosos adsorbentes con vapor de agua.Procedure for the regeneration of materials carbonaceous adsorbents with water vapor.

La presente invención se refiere a un procedimiento para la regeneración de materiales carbonosos adsorbentes ya agotados, basado en la reacción de degradación con vapor de agua, a presión moderada, de los contaminantes retenidos.The present invention relates to a procedure for the regeneration of carbonaceous materials adsorbents already depleted, based on the degradation reaction with water vapor, at moderate pressure, of contaminants retained

Estado de la técnica anteriorPrior art

El carbón activado es un material carbonoso, altamente poroso, con un área superficial elevada y unas propiedades adsorbentes excepcionales; generalmente, el tamaño de poro es muy pequeño (microporos con diámetros menores de 2 nm).Activated carbon is a carbonaceous material, highly porous, with a high surface area and some exceptional adsorbent properties; generally the size of Pore is very small (micropores with diameters smaller than 2 nm).

El material carbonoso del que está constituido tiene una densidad real próxima a 2 g/cm^{3}, sin embargo, dada la gran porosidad, presenta una densidad aparente entre 0,5-0,6 g/cm^{3}.The carbonaceous material from which it is constituted it has a real density close to 2 g / cm3, however, given the large porosity has an apparent density between 0.5-0.6 g / cm3.

Se fabrica a partir de una gran variedad de materiales ricos en carbono, como: madera, cáscara de coco y de otros frutos, huesos de aceituna y de otros frutos, así como carbón mineral (turba, lignito, hulla y antracita). El material de partida condiciona las propiedades del carbón activado que se obtiene, sobre todo la porosidad y la dureza.It is manufactured from a wide variety of Carbon-rich materials, such as: wood, coconut shell and other fruits, bones of olives and other fruits, as well as coal mineral (peat, brown coal, coal and anthracite). Starting material conditions the properties of the activated carbon that is obtained, especially porosity and hardness.

El carbón activado tiene múltiples aplicaciones ya que es capaz de retirar prácticamente cualquier compuesto orgánico que se encuentre en fase gaseosa o líquida. Actualmente se utiliza en muchas industrias, pero es el tratamiento de aguas de consumo humano y de aguas residuales las que más lo demandan.Activated carbon has multiple applications since it is capable of removing virtually any compound organic that is in the gas or liquid phase. Currently used in many industries, but it is the water treatment of human consumption and wastewater that demand it most.

Durante el proceso de regeneración el carbón agotado se somete a aquellas condiciones en las que se altera el equilibrio de adsorción en favor de la desorción. Este desplazamiento del equilibrio se puede conseguir por procedimientos muy diversos, tales como: elevando la temperatura, cambiando el equilibrio de ionización ácido-base, extrayendo las sustancias retenidas con disolventes apropiados, etc. En general los procedimientos de regeneración se pueden clasificar en tres grandes grupos: métodos térmicos, químicos y biológicos. De todos ellos, el incremento de temperatura es el que permite una mayor rapidez y eficacia en la desorción, por esta razón la regeneración térmica es el procedimiento más habitual, aunque hoy en día están surgiendo otros métodos que proporcionan buenos resultados.During the regeneration process the coal exhausted is subjected to those conditions in which the Adsorption balance in favor of desorption. This balance shifting can be achieved by procedures very diverse, such as: raising the temperature, changing the acid-base ionization equilibrium, extracting the substances retained with appropriate solvents, etc. In general the Regeneration procedures can be classified into three large Groups: thermal, chemical and biological methods. Of all of them, the temperature increase is the one that allows faster and efficiency in desorption, for this reason thermal regeneration is the most common procedure, although today they are emerging Other methods that provide good results.

Uno de estos métodos es la regeneración con vapor en que el carbón agotado se somete a la acción del vapor de agua a temperaturas de entre 160-240ºC, a presión atmosférica. En estas condiciones, el vapor de agua eleva rápidamente la temperatura del carbón y favorece la desorción. Además al enfriarse, el vapor de agua condensa y se adsorbe sobre la superficie del carbón, desplazando los compuestos adsorbidos, con lo que se mejora el proceso de desorción.One of these methods is regeneration with steam in which the spent carbon is subjected to the action of steam from water at temperatures between 160-240ºC, under pressure atmospheric Under these conditions, water vapor raises quickly the temperature of the coal and favors desorption. In addition to cooling, water vapor condenses and adsorbs on the  surface of the coal, displacing the adsorbed compounds, with which improves the desorption process.

Es un método de regeneración especialmente diseñado para la recuperación de carbones usados en la eliminación de disolventes orgánicos. Su eficacia en este campo es alta, aunque está fuertemente condicionada por la cantidad de vapor utilizado. Para otros carbones contaminados con otros compuestos la eficacia es bastante menor y en todos los casos tiene el inconveniente de que las sustancias retenidas no son destruidas durante el proceso quedando en libertad.It is a regeneration method especially designed for the recovery of carbons used in disposal of organic solvents. Its effectiveness in this field is high, although It is strongly conditioned by the amount of steam used. For other carbons contaminated with other compounds the effectiveness It is quite minor and in all cases has the disadvantage of that retained substances are not destroyed during the process being released

Otro de los métodos de regeneración está basado en la desorción térmica de los compuestos retenidos por el carbón activado, usando agua líquida en condiciones subcríticas, es decir, a temperaturas y presiones menores que las del punto crítico (punto crítico del agua: temperatura crítica: 374,10ºC y presión crítica: 223,7 bar) a la que se ha eliminado el oxígeno disuelto (Salvador, F. y Sánchez Jiménez, C., 1996, Carbon, 34 (4), 511-516). El agua líquida en estas condiciones es capaz de desorber y/o extraer los contaminantes que se encuentran adsorbidos en el carbón activado. De este modo, se consigue recuperar la capacidad de adsorción original del carbón. Los principales inconvenientes de este método son que requiere el empleo de altas presiones y elevado consumo de agua, resultando muy difícil la recuperación de la microporosidad más pequeña. Por otro lado, los contaminantes no son destruidos, quedando en libertad.Another of the regeneration methods is based on the thermal desorption of the compounds retained by activated carbon, using liquid water under subcritical conditions, that is, at temperatures and pressures lower than those of the critical point (critical point of water: critical temperature: 374.10 ° C and critical pressure: 223.7 bar) at which dissolved oxygen has been removed (Salvador, F. and Sánchez Jiménez, C., 1996, Carbon , 34 (4), 511-516). Liquid water in these conditions is capable of desorbing and / or extracting contaminants that are adsorbed in activated carbon. In this way, the original adsorption capacity of the coal is recovered. The main drawbacks of this method are that it requires the use of high pressures and high water consumption, resulting in the recovery of the smallest microporosity being very difficult. On the other hand, pollutants are not destroyed, being released.

Otro método más es la regeneración con agua supercrítica de materiales carbonosos adsorbentes (ES2127113 A1). En este procedimiento el carbón agotado se regenera mediante el tratamiento con agua supercrítica, es decir con agua que se encuentra a una temperatura y una presión superiores a las de su punto crítico. El agua en estas condiciones es un fluido capaz de arrancar o extraer de la superficie del carbón agotado los compuestos allí retenidos. El procedimiento de regeneración se completa con la destrucción de los contaminantes desorbidos mediante la adición de un oxidante a la corriente de agua supercrítica después de atravesar el lecho de carbón.Another method is the regeneration with water supercritical adsorbent carbonaceous materials (ES2127113 A1). In this procedure the spent carbon is regenerated by treatment with supercritical water, that is to say with water that found at a temperature and pressure higher than its critical point. Water in these conditions is a fluid capable of tear off or remove from the surface of spent carbon the compounds there retained. The regeneration procedure is complete with the destruction of desorbed contaminants by adding an oxidant to the water stream supercritical after crossing the bed of coal.

La regeneración con agua supercrítica es muy eficaz, requiere tiempos de tratamiento muy cortos y temperaturas menores de 600ºC. El consumo de agua es moderado y está estrechamente relacionado con la eficacia de la regeneración.Supercritical water regeneration is very effective, requires very short treatment times and temperatures less than 600ºC. Water consumption is moderate and is closely related to the effectiveness of the regeneration.

Sin embargo, tiene el inconveniente de que al utilizar presiones muy altas, mayores de 250 bar, y temperaturas elevadas, las instalaciones son muy costosas y de difícil manejo. Además la destrucción total del contaminante desorbido exige un tratamiento posterior de oxidación. Ese tratamiento origina problemas de corrosión en las instalaciones, exigiendo el empleo de materiales especiales que encarecen el proceso.However, it has the disadvantage that at use very high pressures, greater than 250 bar, and temperatures elevated, the facilities are very expensive and difficult to handle. In addition the total destruction of the desorbed contaminant requires a post oxidation treatment. That treatment originates corrosion problems in the facilities, demanding the use of special materials that make the process more expensive.

Descripción de la invenciónDescription of the invention

La presente invención se refiere a un procedimiento de regeneración de materiales carbonosos adsorbentes, tales como carbones activados y fibras de carbón activadas, mediante su tratamiento con vapor de agua a temperaturas preferiblemente superiores a 600-625ºC y presiones moderadas en torno a 75 bar (7,5.10^{6} Pa).The present invention relates to a regeneration process of adsorbent carbonaceous materials, such as activated carbons and activated carbon fibers, by treating it with water vapor at temperatures preferably higher than 600-625 ° C and pressures moderate around 75 bar (7.5.10 6 Pa).

Mediante la invención se simplifica el procedimiento de regeneración con respecto a los procedimientos anteriores conocidos por un experto en la materia, con el objetivo de su viabilidad a escala industrial.The invention simplifies the regeneration procedure with respect to procedures previous known by a person skilled in the art, with the objective of its viability on an industrial scale.

En estas condiciones la regeneración se produce fundamentalmente porque el contaminante (en la mayoría de los casos compuestos orgánicos) se destruye mediante un proceso de gasificación debido a la acción hidrolítica del agua a alta temperatura:Under these conditions regeneration occurs mainly because the pollutant (in most cases organic compounds) is destroyed by a process of gasification due to the hydrolytic action of water at high temperature:

1one

Esta descomposición puede ocurrir estando adsorbido el contaminante sobre la superficie del carbón. Lo que facilita su eliminación de la superficie, acelerando así la regeneración del adsorbente.This decomposition can occur while the contaminant adsorbed on the surface of the coal. What facilitates its removal from the surface, thus accelerating the adsorbent regeneration.

También puede ocurrir que la alta temperatura facilite la desorción del contaminante sin descomponerlo, produciéndose la descomposición una vez que ha abandonado la superficie.It can also happen that high temperature facilitate desorption of the contaminant without decomposing it, decomposition occurring once you have left the surface.

El carbón activado también puede ser atacado por el agua gasificándolo:Activated carbon can also be attacked by the water gasifying it:

22

Sin embargo, este ataque es mucho más lento y sólo ocurre si la temperatura es muy alta. Estudios realizados en el laboratorio ponen de manifiesto que a 625ºC los contaminantes se gasifican rápidamente, mientras que el carbón activado lo hace muy lentamente. Según estos estudios, con un tiempo de tratamiento de 5-7 minutos se puede conseguir un 95-100% de la regeneración. Sin embargo, durante este tiempo la cantidad de carbón gasificado es despreciable. Así pues, seleccionando la temperatura se puede conseguir la degradación de los contaminantes sin producir pérdidas de masa en el carbón activado.However, this attack is much slower and It only happens if the temperature is very high. Studies conducted in the laboratory shows that at 625ºC the contaminants are they gasify quickly, while activated carbon makes it very slowly. According to these studies, with a treatment time of 5-7 minutes you can get a 95-100% of the regeneration. However, during This time the amount of gassed coal is negligible. So then, selecting the temperature you can get the degradation of pollutants without causing mass losses in activated carbon

La presión utilizada es la presión mínima necesaria para que el vapor de agua penetre en la porosidad más fina del carbón y lo regenere. Por tanto, la presión también es un factor clave en el proceso de regeneración al favorecer la penetración del agua en la estructura microporosa del carbón. Los estudios demuestran que con una presión de aproximadamente unos 75 bar es suficiente para que el vapor de agua entre en toda la estructura porosa de la mayoría de los carbones activados comerciales y los regenere. Sin embargo, presiones inferiores podrían ser suficientes para aquellos carbones que tuvieran una microporosidad muy ancha y presiones superiores serían necesarias para regenerar carbones ultramicroporosos. Estos dos últimos tipos de carbones son muy poco frecuentes.The pressure used is the minimum pressure necessary for water vapor to penetrate the porosity more Fine coal and regenerate. Therefore, the pressure is also a key factor in the regeneration process by favoring the water penetration into the microporous structure of coal. The studies show that with a pressure of about 75 bar is enough for water vapor to enter the entire porous structure of most activated carbons trade and regenerate them. However, lower pressures could be enough for those coals that had a very wide microporosity and higher pressures would be necessary to regenerate ultramicroporous coals. These last two types Coals are very rare.

El agua en el procedimiento de regeneración de la presente invención realiza diferentes funciones:Water in the regeneration process of The present invention performs different functions:

--
Actúa como reactivo químico en la hidrólisis o gasificación de los contaminantes. Sin embargo, en la regeneración con agua supercrítica actúa como disolvente o extractante. Esta diferencia tiene especial importancia ya que al actuar como reactivo químico la cantidad de agua necesaria es mucho menor.Act as a chemical reagent in the hydrolysis or gasification of pollutants However, in the regeneration with water Supercritical acts as a solvent or extractant. This difference It is especially important since acting as a chemical reagent The amount of water needed is much smaller.

--
Además actúa como medio de transporte de calor, calentando la estructura porosa del carbón, pudiendo realizar también la desorción térmica de los contaminates adsorbidos.further acts as a means of heat transport, heating the structure porous of the coal, and can also perform thermal desorption of adsorbed contaminates.

--
Como medio de transporte de los productos desorbidos y degradados, desde el interior de los poros al exterior.How means of transporting desorbed and degraded products, from the inside of the pores to the outside.

Cuando el agua actúa como reactivo, no se necesitan grandes cantidades, siendo suficiente que se encuentre en exceso frente al contaminante. Generalmente el carbón agotado puede almacenar un 10% en peso de contaminantes por lo que la cantidad de agua a utilizar debe ser superior al 10% en peso del carbón a regenerar.When water acts as a reagent, it is not they need large quantities, being sufficient that it is in excess against the contaminant. Generally spent carbon can store 10% by weight of contaminants so the amount of water to be used must be greater than 10% by weight of coal at regenerate.

Al ser la cantidad de agua a calentar muy pequeña hace muy económico el proceso.Being the amount of water to heat very Small makes the process very economical.

La corriente de agua después de abandonar el lecho de carbón puede arrastrar contaminantes parcialmente degradados o sin degradar. Para conseguir una degradación mucho más completa se puede mantener la corriente de agua a la temperatura de regeneración o superior durante un tiempo suficiente para que se degraden todos los contaminantes.The water stream after leaving the coal bed can partially carry contaminants degraded or not degraded. To achieve much more degradation full water stream can be maintained at the temperature of regeneration or higher for a sufficient time for it to Degrade all contaminants.

Las diferencias entre la regeneración con agua supercrítica y con vapor de agua a presión moderada son las siguientes:The differences between water regeneration supercritical and with moderate pressure water vapor are the following:

Con agua supercrítica el agua utilizada se encuentra en estado supercrítico, es decir, a temperaturas mayores de 374,10ºC, utilizándose temperaturas próximas a 600ºC, y presiones altas, superiores a 223,7 bar; mientras que con vapor de agua, el agua se encuentra en estado de vapor, y aunque la temperatura es alta la presión es mucho menor que en la regeneración con agua supercrítica. Esto introduce grandes simplificaciones en el diseño y manejo de las instalaciones, haciéndolas también mucho más económicas.With supercritical water the water used is found in a supercritical state, that is, at higher temperatures of 374.10ºC, using temperatures close to 600ºC, and high pressures, greater than 223.7 bar; while with steam of water, the water is in a state of steam, and although the temperature is high the pressure is much lower than in the Supercritical water regeneration. This introduces great simplifications in the design and management of facilities, making them also much cheaper.

Con agua supercrítica, la regeneración se produce como consecuencia de la extracción o disolución de los contaminantes retenidos sobre la superficie, de tal forma que el agua supercrítica actúa como disolvente, y la cantidad de agua necesaria es elevada, y tiene una gran influencia en la duración del proceso; mientras que con vapor de agua, la regeneración se produce como consecuencia de la reacción química del agua con los contaminantes retenidos. Al tratarse de una reacción química la velocidad del proceso está controlada por la proporción agua/contaminante. Esto implica que el consumo de agua sea muy pequeño y por consiguiente también el gasto energético.With supercritical water, the regeneration is produced as a result of the extraction or dissolution of contaminants retained on the surface, so that the supercritical water acts as a solvent, and the amount of water necessary is high, and has a great influence on the duration of process; while with steam, the regeneration is produces as a consequence of the chemical reaction of water with contaminants retained. Being a chemical reaction the process speed is controlled by the proportion water / contaminant This implies that water consumption is very small and therefore also energy expenditure.

Con agua supercrítica, la destrucción de los contaminantes se realiza en una etapa posterior por oxidación de los mismos en condiciones supercríticas. La oxidación supercrítica de los contaminantes complica el proceso de regeneración al tener que añadir un oxidante, y es motivo de una mayor corrosión en los equipos. Por otro lado, con vapor de agua, la regeneración del carbón y la destrucción de los contaminantes se realiza en una única etapa, sin adición de reactivos. Esto supone una menor corrosión en la instalación, así como una simplificación del proceso y un coste económico menor.With supercritical water, the destruction of pollutants are performed at a later stage by oxidation of the same in supercritical conditions. Supercritical oxidation of pollutants complicates the regeneration process by having that add an oxidant, and is cause for greater corrosion in the equipment. On the other hand, with water vapor, the regeneration of coal and the destruction of pollutants is done in a single stage, without addition of reagents. This means less corrosion in the installation, as well as a simplification of the process and a lower economic cost.

Por tanto, un primer aspecto de la presente invención se refiere a un procedimiento para la regeneración de materiales carbonosos adsorbente que comprende una reacción de gasificación de los contaminantes retenidos en dichos materiales mediante su tratamiento con vapor de agua a una temperatura superior a 550ºC. y a una presión de entre 25 y 175 bares. Preferiblemente la temperatura puede ser de entre 600-625ºC y la presión puede ser de entre 50 y 100 bares y más preferiblemente entorno a unos 75 bar.Therefore, a first aspect of the present invention relates to a process for the regeneration of carbonaceous adsorbent materials comprising a reaction of gasification of contaminants retained in these materials by treating it with water vapor at a higher temperature at 550 ° C. and at a pressure of between 25 and 175 bars. Preferably the temperature can be between 600-625 ° C and the pressure can be between 50 and 100 bars and more preferably around 75 bar.

Materiales carbonosos adsorbentes son materiales de carbono como por ejemplo carbón activado o fibras de carbono activadas.Adsorbent carbonaceous materials are materials carbon such as activated carbon or carbon fibers activated

Un segundo aspecto de la presente invención se refiere a un sistema de regeneración de materiales carbonosos adsorbentes mediante el procedimiento de la invención.A second aspect of the present invention is refers to a system of regeneration of carbonaceous materials adsorbents by the process of the invention.

A lo largo de la descripción y las reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención.Throughout the description and the claims the word "comprises" and its variants not they intend to exclude other technical characteristics, components or Steps. For experts in the field, other objects, advantages and features of the invention will be apparent in part from the description and in part of the practice of the invention.

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un o unos ejemplos de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos con carácter ilustrativo y no limitativo.To complement the description that is being performing and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, according to one or a few examples of practical realization of it, is accompanied as part member of this description, a set of drawings with character Illustrative and not limiting.

Breve descripción de las figurasBrief description of the figures

Fig. 1.- Muestra una vista esquemática en alzado de un reactor para la realización del procedimiento de la invención.Fig. 1.- Shows a schematic elevation view of a reactor for carrying out the process of the invention.

Fig. 2.- Representa una vista esquemática de un reactor similar al de la Fig. 1, en el cual el agua de regeneración se introduce por la parte superior e inferior de la zona caliente de dicho reactor.Fig. 2.- Represents a schematic view of a reactor similar to that of Fig. 1, in which the regeneration water is introduced by the upper and lower part of the hot zone of said reactor.

Fig. 3.- Representa una vista esquemática de un reactor similar al de la Fig. 1 en el que se acopla otro reactor, un intercambiador de calor y un medio refrigerante.Fig. 3.- Represents a schematic view of a reactor similar to that of Fig. 1 in which another reactor is coupled, a heat exchanger and a cooling medium.

Exposición detallada de modos de realizaciónDetailed statement of embodiments

A continuación se ilustrará la invención mediante unos modos de realización o ejemplos que no pretenden limitar la misma.The invention will be illustrated below by means of embodiments or examples that are not intended Limit it.

Ejemplo 1Example 1

Al tratarse de un proceso muy rápido, que utiliza temperaturas altas y presiones moderadas, el procedimiento más aconsejable sería utilizar un proceso en continuo. En la Fig. 1 se muestra el esquema de un reactor para realizar dicho proceso.Being a very fast process, which use high temperatures and moderate pressures, the procedure more advisable would be to use a continuous process. In Fig. 1 the scheme of a reactor to perform said process.

Se trata de un reactor tubular (10), colocado verticalmente, con un ensanchamiento en la parte superior (11) y otro en la parte inferior (12). El de la parte superior (11) está destinado a almacenar el carbón que se quiere regenerar. El inferior (12) recoge el carbón regenerado.It is a tubular reactor (10), placed vertically, with a widening at the top (11) and another at the bottom (12). The one at the top (11) is destined to store the coal that you want to regenerate. He bottom (12) collects the regenerated carbon.

El carbón pasa a la parte inferior (12) de manera continua por gravedad, gracias a un dosificador de paletas (13), u otro dispositivo similar conocido por cualquier experto en la materia. La velocidad con la que pasa se controla con la velocidad de giro de las paletas.The coal passes to the bottom (12) of continuous way by gravity, thanks to a vane dispenser (13), or other similar device known to any expert in The matter. The speed with which it passes is controlled with the speed of rotation of the vanes.

El lecho de carbón situado en la parte central del reactor se mantiene caliente a la temperatura del proceso, que es de aproximadamente unos 625ºC mediante un tubo metálico concéntrico (14) en cuyo interior existe una resistencia eléctrica. Este calentamiento radial desde el centro del lecho, hacia el exterior tiene las siguientes ventajas:The bed of coal located in the central part of the reactor is kept warm at the process temperature, which is about 625 ° C by a metal tube concentric (14) inside which there is an electrical resistance. This radial heating from the center of the bed, towards the Exterior has the following advantages:

Es muy eficaz, al aprovechar todo el calor de la barra calefactora.It is very effective, by taking advantage of all the heat of the heating bar.

Es muy rápido al incidir directamente en el carbón.It is very fast to directly affect coal.

La pared externa del reactor estará a una temperatura inferior a la del interior, aumentando así la resistencia mecánica de las paredes del reactor.Outer wall of the reactor will be at a lower temperature than inside, thus increasing the mechanical strength of the walls of the reactor.

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La zona caliente del reactor (17) donde tiene lugar el tratamiento de regeneración se mantiene separada de las zonas frías de almacenaje y recogida gracias a unas camisas refrigeradoras (15).The hot zone of the reactor (17) where it has place the regeneration treatment is kept separate from the cold storage and collection areas thanks to some shirts refrigerators (15).

La temperatura del lecho se mide con diferentes termopares (16). Un programador de temperatura controla el calentamiento de la barra calefactora.The bed temperature is measured with different thermocouples (16). A temperature programmer controls the heating of the heating bar.

El agua de regeneración debe ser introducida en la zona caliente del reactor (17), por la parte inferior (18), a una presión de unos 75 bar y en contracorriente con el lecho de carbón, para evitar que los contaminantes desorbidos o degradados se vuelvan a adsorber sobre el carbón regenerado, y sale por la parte superior (19).The regeneration water must be introduced into the hot zone of the reactor (17), from the bottom (18), to a pressure of about 75 bar and in countercurrent with the bed of carbon, to prevent desorbed or degraded contaminants they are re-adsorbed on the regenerated carbon, and it leaves by the upper part (19).

El único inconveniente es que si el flujo de vapor de agua es grande podría impedir el descenso del carbón por gravedad. Este inconveniente se puede salvar en función de la altura del lecho, de la sección del reactor y del caudal de agua (al aumentar la altura del lecho el peso del lecho aumenta, y al aumentar la sección, la velocidad del flujo de agua disminuye).The only drawback is that if the flow of water vapor is large could prevent the carbon from falling by gravity. This inconvenience can be saved depending on the bed height, reactor section and water flow (by increasing the height of the bed the weight of the bed increases, and at increase the section, the speed of the water flow decreases).

El carbón puede ser cargado y retirado fácilmente del reactor mediante arrastre con agua.The coal can be loaded and removed easily from the reactor by dragging with water.

Cuando el carbón almacenado en la parte superior ha sido regenerado, pasando todo él a la parte inferior, el proceso de regeneración finaliza, y es necesario cargar nuevamente el reactor, por lo que el proceso no puede considerarse como continuo sino como semicontinuo, de tal forma que la autonomía está condicionada por la capacidad de almacenaje y de recogida.When the coal stored on top has been regenerated, passing all of it to the bottom, the process regeneration ends, and it is necessary to reload the reactor, so the process cannot be considered as continuous but as semi-continuous, so that autonomy is conditioned by the storage and collection capacity.

Otras instalaciones son posibles sobre todo si se opta por un proceso de regeneración en discontinuo.Other facilities are possible especially if a discontinuous regeneration process is chosen.

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Ejemplo 2Example 2

Otro modo de realización se aprecia en la Fig. 2, donde se introduce el agua en la zona caliente (17) del reactor (10) por la parte superior (19), que favorece el movimiento del lecho hacia abajo, y por la parte inferior (18), que evita que los contaminantes se readsorban en el carbón regenerado, y sacarla por una zona intermedia (20), de tal modo que el caudal de agua que entre por la parte superior (19) sea mayor que el que entra por la parte inferior (18), y así conseguir el descenso del lecho.Another embodiment is seen in Fig. 2, where water is introduced into the hot zone (17) of the reactor (10) by the upper part (19), which favors the movement of the bed down, and at the bottom (18), which prevents the pollutants are re-absorbed in the regenerated carbon, and remove it by an intermediate zone (20), such that the flow of water that enter from the top (19) is greater than the one that enters through the lower part (18), and thus achieve the descent of the bed.

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Ejemplo 3Example 3

Tal como se aprecia en la Fig. 3, la corriente efluente (1) procedente del reactor (10) puede ser llevada a otro reactor de degradación (21), donde se mantiene la temperatura o se aumenta, permaneciendo el tiempo necesario para que se complete la degradación de los contaminantes.As shown in Fig. 3, the current effluent (1) from the reactor (10) can be taken to another degradation reactor (21), where the temperature is maintained or increases, remaining the time necessary for the completion of the degradation of pollutants

Para un mayor aprovechamiento energético existe la posibilidad de colocar a continuación un intercambiador de calor (22) que permitiría precalentar el agua de regeneración (18) que entra en el reactor principal (10).For greater energy use there the possibility of placing a heat exchanger next (22) that would allow preheating the regeneration water (18) that enters the main reactor (10).

Finalmente la corriente efluente se enfría mediante un sistema de refrigeración (23) antes de atravesar una válvula de regulación de presión (24) con la que se mantiene la presión en la instalación y se descarga la disolución efluente a presión atmosférica.Finally the effluent stream cools by means of a cooling system (23) before going through a pressure regulating valve (24) with which the pressure in the installation and the effluent solution is discharged to atmospheric pressure.

En general, para todo los modos de realización el agua puede ser introducida en el reactor (10) con una bomba de membrana o de pistón, o similar, que pueda proporcionar una presión superior a la del proceso (75 bar). La de pistón es más aconsejable porque mantiene el caudal más constante aunque haya variaciones de la presión en el reactor; sin embargo, tiene el inconveniente de posibles pérdidas por el émbolo, exigiendo más control y mantenimiento.In general, for all embodiments water can be introduced into the reactor (10) with a pump of membrane or piston, or the like, that can provide a pressure higher than the process (75 bar). The piston is more advisable because it keeps the flow more constant although there are variations of the pressure in the reactor; however, it has the disadvantage of possible losses from the plunger, demanding more control and maintenance.

Los materiales más recomendados para las zonas en las que la temperatura es elevada son: Inconel 625, Inconel 718, Hastelloy C-276, etc. El reactor tubular y la barra calefactora podrían estar protegidos de la corrosión mediante una camisa cerámica.The most recommended materials for the zones in which the temperature is high they are: Inconel 625, Inconel 718, Hastelloy C-276, etc. The tubular reactor and the bar heater could be protected from corrosion by a ceramic shirt

La instalación deberá estar protegida frente a la sobrepresión con válvulas de alivio y discos de ruptura y frente a un sobrecalentamiento.The installation must be protected against overpressure with relief valves and rupture and front discs to overheating.

Claims (13)

1. Procedimiento para la regeneración de materiales carbonosos adsorbentes mediante una reacción de gasificación de los contaminantes retenidos en dichos materiales y que comprende su tratamiento con vapor de agua a una temperatura superior a 550ºC y a una presión de entre 25 y 175 bares.1. Procedure for the regeneration of adsorbent carbonaceous materials by a reaction of gasification of contaminants retained in said materials and which includes its treatment with water vapor at a temperature above 550ºC and at a pressure between 25 and 175 bars. 2. Procedimiento según la reivindicación 1, donde la temperatura utilizada es de entre 600ºC y 625ºC.2. Method according to claim 1, where the temperature used is between 600ºC and 625ºC. 3. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, donde la presión utilizada es de entre 50 y 100 bares.3. Procedure according to any of the claims 1 or 2, wherein the pressure used is between 50 and 100 bars 4. Procedimiento según la reivindicación 3, donde la presión utilizada es de unos 75 bar.4. Method according to claim 3, where the pressure used is about 75 bar. 5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde los contaminantes desorbidos térmicamente además se degradan en el mismo procedimiento.5. Procedure according to any of the claims 1 to 4, wherein the desorbed contaminants thermally they also degrade in the same procedure. 6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde el material carbonoso es carbón activado.6. Procedure according to any of the claims 1 to 5, wherein the carbonaceous material is carbon activated. 7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde el material carbonoso es una fibra de carbón activado.7. Procedure according to any of the claims 1 to 5, wherein the carbonaceous material is a fiber of activated carbon. 8. Sistema de regeneración de materiales carbonosos adsorbentes con vapor de agua caracterizado porque comprende:8. System of regeneration of carbonaceous adsorbent materials with water vapor characterized in that it comprises:
--
un reactor (10) tubular y vertical que comprende:a tubular and vertical reactor (10) comprising:
\circ\ circ
una zona fría superior (11) destinada a almacenar el carbón que se quiere regenerar,a superior cold zone (11) intended to store the coal that you want to regenerate,
\circ\ circ
una zona caliente intermedia (17) donde se produce la regeneración, en la que se encuentra un tubo metálico (14) dotado en su interior de una resistencia que calienta el lecho de carbón,an intermediate hot zone (17) where regeneration occurs, in which a tube is found metallic (14) equipped with a heating resistance inside the bed of coal,
\circ\ circ
una zona fría inferior (12) destinada a almacenar el carbón regenerado,a lower cold zone (12) intended to store the regenerated carbon,
--
unas camisas refrigeradoras (15) que abrazan al reactor tubular (10) entre la zona caliente intermedia (17) y las zonas frías (11, 17),nail cooling jackets (15) that hug the tubular reactor (10) between the intermediate hot zone (17) and the cold zones (11, 17),
--
unos conductos (18, 19) conectados a la zona caliente intermedia (17) por los que circula, entra y/o sale agua de regeneración.some conduits (18, 19) connected to the intermediate hot zone (17) through which circulates, enters and / or leaves regeneration water.
9. Sistema según la reivindicación 8, caracterizado porque el reactor dispone interiormente de un dosificador de paletas (13) en disposición previa a la zona fría inferior (12).9. System according to claim 8, characterized in that the reactor internally has a vane dispenser (13) prior to the lower cold zone (12). 10. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 8 ó 9, caracterizado porque los conductos (18, 19) comprenden:10. System according to any of claims 8 or 9, characterized in that the ducts (18, 19) comprise:
--
un conducto superior (19) situado en la parte superior de la zona caliente intermedia,a upper duct (19) located at the top of the area hot intermediate,
--
un conducto inferior (18) situado en la parte inferior de la zona caliente intermedia.a lower duct (18) located in the lower part of the area hot intermediate.
11. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque comprende adicionalmente un conducto intermedio (20) que parte del reactor (10) y está ubicado entre los conductos superior (19) e inferior (18), constituyéndose en conducto de salida del reactor (10), mientras que los conductos superior (19) e inferior (18) se constituyen en conductos de entrada de agua al reactor (10).A system according to any one of claims 8 to 10, characterized in that it additionally comprises an intermediate conduit (20) that starts from the reactor (10) and is located between the upper (19) and lower (18) conduits, becoming an outlet conduit of the reactor (10), while the upper (19) and lower (18) conduits are constituted into water inlet conduits to the reactor (10). 12. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, caracterizado porque comprende adicionalmente un reactor de degradación (21) que recibe una corriente de salida del reactor (1) para completar la degradación de los contaminantes.A system according to any one of claims 8 to 11, characterized in that it further comprises a degradation reactor (21) that receives an output current from the reactor (1) to complete the degradation of the contaminants. 13. Sistema según la reivindicación 12, caracterizado porque comprende adicionalmente un intercambiador de calor (22) que precalienta el agua de regeneración que entran en el reactor (10).13. System according to claim 12, characterized in that it further comprises a heat exchanger (22) that preheats the regeneration water entering the reactor (10).
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SALVADOR, F. et al. "{}A new method for the regeneration of activated carbon"{} Coal Science, 1995, Vol. II, pág. 1153-1156, Edited by Pajares, J.A. and Tascón, J.M.D., Ed. Elsevier; experimental. *
SALVADOR, F. et al. "A new method for the regeneration of activated carbon" Coal Science, 1995, Vol. II, pág. 1153-1156, Edited by Pajares, J.A. and Tascón, J.M.D., Ed. Elsevier; experimental. *

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