ES2621287T3 - Un reactor pirolítico - Google Patents

Abstract

Un reactor pirolítico (4), que comprende: a) un tambor interno giratorio (18) que tiene una pared circunferencial perforada formada con una pluralidad de aperturas (39); b) un tambor externo giratorio (17) que rodea, y está conectado a, dicho tambor interno y que define un espacio libre (44) entre el mismo; c) un dispositivo de alimentación (1) para suministrar una pluralidad de piezas de materia prima al interior de dicho tambor interno en un extremo de entrada del mismo; d) un puerto de entrada estacionario (3) a través del cual fluyen los gases caloportadores y se dirigen a dicho espacio libre, para la introducción de dichos gases caloportadores a través de dicha pluralidad de aperturas hasta una región seleccionada del interior del tambor interno para provocar la pirólisis de dichas piezas de materia prima suministradas por el contacto estrecho entre dichos gases caloportadores y dichas piezas de materia prima; e) medios para controlar el caudal longitudinal de dichos gases caloportadores a través de dicho espacio libre para asegurar un aumento de la entrada de calor en dicha extremo de entrada de dicho tambor interno en comparación con un extremo de descarga de dicho tambor interno; f) medios de transporte para transportar una pluralidad de piezas de residuos sólidos producidos a partir de un proceso pirolltico; y g) un puerto de salida estacionario (5) a través del cual se descargan los vapores y gases de producto, gases caloportadores empobrecidos en calor, y la pluralidad de piezas de residuos sólidos, en el que el puerto de entrada comprende una unidad de dirección de flujo configurada con: h) una pared circunferencial (23) formada por una o más aberturas (27) en comunicación con el espacio libre; i) una pared plana (29) en el extremo de entrada de dicha pared circunferencial de la unidad de dirección de flujo; j) una primera apertura (37) perforada en dicha pared del extremo de entrada a través de la cual pasa un tubo de alimentación de piezas de materia prima hasta el interior del tambor interno; k) una segunda apertura (38) perforada en dicha pared del extremo de entrada a través de la cual pasa un tubo de gas caloportador; y 1) una pared plana (31) en el extremo de descarga de dicha pared circunferencial de la unidad de dirección de flujo a través de la cual pasa dicho tubo de alimentación hasta el interior del tambor interno, y para dirigir los gases caloportadores a dicha una o más aberturas en comunicación con el espacio libre, y para provocar así el flujo longitudinal de los gases caloportadores a través del espacio libre.

Description

Un reactor pirolltico.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un reactor pirolltico para procesar materias primas basadas en compuestos orgánicos, por ejemplo, neumáticos usados, dando lugar a productos gaseosos y IIquidos que pueden usarse, por ejemplo, para generar energia eléctrica. Más particularmente, el reactor está diseñado de tal manera que la transferencia de calor entre los gases caloportadores y la materia prima sea suficientemente intensiva para que se pueda lograr un buen rendimiento pirolítico con respecto a piezas de materia prima relativamente grandes que se suministran al reactor, para obviar los elevados costes de preprocesamiento asociados a los reactores de la técnica anterior.

Antecedentes de la invención

En la actualidad, la recuperación de neumáticos usados sigue siendo un serio problema, a pesar de ciertos logros en este campo. Se utilizan algunos neumáticos usados en ingenierla civil y en la construcción de carreteras, asi como en la fabricación de diferentes productos. Sin embargo, aproximadamente el 30 % de los neumáticos usados, y en algunos países, hasta el 80 %, siguen siendo almacenados. Un gran número de neumáticos se encuentran fuera de los depósitos y contaminan el medio ambiente. Por otra parte, los neumáticos usados no utilizados pueden presentar una materia prima valiosa que es una fuente de energia química debido a los componentes orgánicos y carbonizados contenidos en este material.

La mayoría de los métodos conocidos para convertir los materiales que contienen caucho de neumáticos en productos útíles se basan en la pirólisis. Un proceso de pirólisis generalmente opera a temperaturas de aproximadamente 500 oC en una atmósfera de bajo contenido de oxigeno y da como resultado la producción de gas hidrógeno-hidrocarburo, un producto de hidrocarburo líquido y un material sólido. El material sólido comprende una parte carbonizada y el cable de acero del neumático.

Muchos reactores de la técnica anterior convierten los materiales que contienen caucho de neumáticos en los productos que se han mencionado anteriormente por descomposición inducida por calor, pero son impracticables debido a la contaminación medioambiental resultante o debido a la ineficacia del coste.

El documento US 4.240.587 desvela una planta de procesamiento de vehiculos para procesar neumáticos de desecho y materiales similares. El caucho técnico se procesa inicialmente a través de una sección de trituración criogénica y de separación durante la cual se separa mecánicamente una cantidad considerable de caucho técnico reutilizable y, posteriormente, se trata pirolíticamente de manera que se obtengan subproductos comerciales reutilizables mientras se utilizan gases y aceites que contienen alta energia en el funcionamiento de la planta. Este reactor pirolitico no es económicamente viable a medida que se introducen en el mismo pequeñas partículas de neumáticos de desecho, lo que da lugar a altos costes de preprocesamiento.

El documento US 5.095.040 desvela un proceso para convertir los neumáticos de desecho en aceite y carbono fragmentando los neumáticos en particulas de miga de caucho menores de 3/4 de pulgada de tamaño, cargando las particulas de miga de caucho en un tubo giratorio calentado inclinado y mantenidas a una ligera presión por encima de la presión atmosférica para minimizar la infiltración de aire en el tubo, calentando rápidamente las partfculas de miga de caucho a una temperatura a la que se descomponen en un producto gaseoso y un residuo sólido, condensando una porción del producto gaseoso, y recuperando un condensado liquido del producto gaseoso condensado. Este proceso tampoco es rentable debido a los altos costes de pre-procesamiento implicados en la fragmentación de los neumáticos en piezas pequeñas.

El documento US 5.225.044 desvela un sistema de conversión pirolítica continua rotativa para piezas de materia prima trituradas basadas en hidrocarburos sólidos. Una cámara de horno se define por una carcasa alrededor de un tambor estacionario hermético externo en el que está contenido un tambor de convertidor giratorio calentado por productos de combustión de un quemador. Las aletas que se extienden dentro de la cámara del horno desde el tambor externo estacionario inducen la turbulencia de los productos de combustión, aumentando la transferencia de calor de los productos de combustión al tambor externo, y de allí a la cámara del convertidor. Una varilla se extiende dentro del extremo de inyección del tambor de convertidor para sostener unos rascadores contra la periferia interna del tambor de convertidor. Una barra trituradora se transporta en el tambor en el extremo de descarga del mismo y tritura los productos sólidos que consisten en carbón, metales y otros materiales no orgánicos. Un canal que contiene agua recibe el producto de descarga pulverizado y equilibra la presión en el convertidor para mantener un sello henmético al aire en el mismo. Un segundo reactor pirolítico puede recibir los productos de pirólisis sólida y funcionar a una temperatura más alta que el primer convertidor para destruir los hidrocarburos clorados. Además de los costes relativamente elevados implicados en la trituración de las piezas de materia prima, una desventaja adicional de este sistema es que los productos de combustión fluyen a través del exterior del tambor externo e indirectamente transfieren calor al tambor de convertidor sólo por convección, mientras que la pared del tambor del convertidor transfiere el calor a las piezas de materia prima solamente por conducción.

Un objeto de la presente invención es aumentar la intensidad de la transferencia de calor a las piezas de materia prima introducidas en un reactor y, de este modo, aumentar la velocidad de la pirólisis introduciendo gases portadores de calor en una región seleccionada del interior del reactor.

Un objeto adicional de la presente invención es proporcionar un reactor pirolítico adecuado para pirolizar piezas de materia prima relativamente grandes que tengan un tamaño mayor de aproximadamente 200 mm, reduciendo de este modo significativamente los costes de preprocesamiento asociados a los reactores de la técnica anterior.

Un objeto adicional de la presente invención es proporcionar un reactor pirolltico para generar productos gaseosos, y preferiblemente IIquidos, que pueden utilizarse en procesos industriales tales como generación de energla eléctrica.

Un objeto adicional de la presente invención es proporcionar un reactor pirolítico que impida que, durante el transcurso de la operación, los productos de pirólisis escapen de los mismos a la atmósfera y, de este modo, impedir la contaminación del medio ambiente.

Es aún un objeto adicional de la presente invención proporcionar un reactor pirolítico que facilite la eliminación del residuo sólido de un proceso de pirólisis sin tener que detener el funcionamiento del reactor.

Resumen de la invención

El reactor pirolítico de la presente invención comprende un tambor interno que tiene una pared circunferencial formada con una pluralidad de aperturas; un tambor extemo que rodea dicho tambor interno y que define un espacio libre entre los mismos; un dispositivo de alimentación para suministrar una pluralidad de piezas de materia prima al interior de dicho tambor intemo; un puerto de entrada a través del cual fluyen gases caloportadores y se dirigen a dicho espacio libre, para la introducción de dichos gases caloportadores a través de dicha pluralidad de aperturas al interior del tambor interno y provocar la pirólisis de dichas piezas de materia prima suministradas; medios de transporte para transportar una pluralidad de piezas de residuos sólidos producidos a partir de un proceso pirolltico; y un puerto de salida a través del cual se descargan los vapores y gases de producto, gases caloportadores empobrecidos en calor, y la pluralidad de piezas de residuos sólidos

Los gases caloportadores se conducen al interior del tambor interno por el diferencial de presión entre los gases caloportadores y el interior del tambor interno, y pueden dirigirse a una región seleccionada del interior del tambor interno. Al ser capaces de introducir los gases caloportadores a través de dicha pluralidad de aperturas a la región seleccionada del interior del tambor interno, los gases caloportadores transfieren directamente calor a las piezas de materia prima por medio de un flujo transversal y entran en contacto estrecho a una intensidad significativamente aumentada con respecto a los reactores de la técnica anterior. Por lo tanto, las piezas de materia prima relativamente grandes en el orden de 200 mm o más, se pirolizan sustancialmente al mismo tiempo para pirolizar las piezas de materia prima pequeñas en el orden de 20 mm o menos en un reactor de la técnica anterior, al tiempo que se consigue un buen rendimiento pirolltico de tal fonma que la relación de tamaño de una pieza de residuo sólido eliminada con respecto a una pieza de materia prima suministrada es menor del 10 %.

Además, el puerto de entrada comprende una unidad de dirección de flujo configurada con una pared circunferencial fonmada por una o más aberturas en comunicación con el espacio libre; una pared plana en el extremo de entrada de dicha pared circunferencial de la unidad de dirección de flujo; una primera apertura perforada en dicha pared del extremo de entrada a través de la cual pasa un tubo de alimentación de piezas de materia prima hasta el interior del tambor interno; una segunda apertura perforada en dicha pared del extremo de entrada a través de la cual pasa un tubo de gas caloportador; y una pared plana en el extremo de descarga de dicha pared circunferencial de la unidad de dirección de flujo a través de la cual pasa dicho tubo de alimentación hasta el interior del tambor interno, para dirigir los gases caloportadores a dicha una o más aberturas y para provocar el flujo longitudinal de los gases caloportadores a través del espacio libre.

En una realización preferida, el tambor externo y el tambor interno se ponen en contacto entre si, tal como por medio de una pluralidad de placas separadas circunferencialmente que se extienden radialmente entre los mismos, y pueden girarse en torno a un eje común por unos medios de accionamiento. Aunque únicamente gira el tambor interno y el tambor externo es estacionario en muchos reactores pirolfticos de la técnica anterior, lo que requiere que se selle todo el diámetro del tambor interno, el tamaño de los medios de sellado del reactor de la invención preestablecida se reduce significativamente con respecto al de la técnica anterior, ya que los tambores externo y externo giran al unísono. Los medios de sellado adaptados para impedir la salida de los gases caloportadores se interconectan con cada una de la unidad de dirección de flujo estacionaria y el puerto de salida estacionario y una parte giratoria correspondiente, cuyo tamaño es significativamente menor que el diámetro del tambor interno.

En un aspecto, el flujo longitudinal de los gases caloportadores se limita a través de una zona circunferencial del espacio libre por medio de una pluralidad de elementos de barrera separados circunferencialmente y que se extienden radialmente que sobresalen de la superficie interna del tambor externo. El tambor externo sobresale longitudinalmente ligeramente del tambor interno y cada uno de la pluralidad de elementos de barrera se extiende radialmente desde la superficie interna del tambor externo para entrar en contacto sustancialmente con la pared circunferencial de la unidad de dirección de flujo.

En un aspecto, cada uno de la pluralidad de elementos de barrera comprende un elemento rígido proximal y un elemento flexible distal para poner en contacto de forma estanca y giratoria la pared circunferencial de la unidad de dirección de flujo. La longitud radial de cada elemento de barrera es ligeramente mayor que el hueco desde la superficie interna del tambor externo a la pared circunferencial de la unidad de dirección de flujo.

En un aspecto, el elemento distal es un panel de material de aislamiento térmico que es resistente a la temperatura de los gases caloportadores.

En un aspecto, los gases caloportadores se dirigen a una porción circunferencial del interior del tambor interno que tiene una distancia angular sustancialmente equivalente a la de la una o más aberturas formadas en la pared circunferencial de la unidad de dirección de flujo.

En un aspecto, el tambor interno está inclinado de tal forma que un extremo de entrada del mismo se dispone por encima de un extremo de descarga del mismo, transportándose las piezas de materia prima desde una primera región inferior del tambor interno a una segunda región inferior del tambor interno más cerca del extremo de descarga que dicha primera región inferior del tambor interno tras una rotación ascendente del tambor interno y un descenso posterior de las piezas de materia prima al término de su desplazamiento angular.

En un aspecto, una pluralidad de divisiones separadas circunferencialmente se extienden radialmente desde la superficie del tambor interno y se extienden longitudinalmente entre el extremo de entrada al extremo de descarga del tambor interno, estando las piezas de materia prima retenidas en un compartimento definido por dos divisiones adyacentes y la superficie del tambor interno a lo largo de un desplazamiento angular predeterminado durante la rotación del tambor interno. Una división soporta una pluralidad de piezas de materia prima desde abajo cuando se están girando hacia arriba.

En un aspecto, la presión de los gases caloportadores en el espacio libre entre los tambores externo e interno se selecciona para que sea suficientemente alta como para piral izar las piezas de materia prima, antes de disiparse, únicamente dentro de una zona radial predeterminada de la superficie interna del tambor interno correspondiente a la ubicación radial de las piezas de materia prima cuando se están girando hacia arriba, para optimizar la utilización de los gases caloportadores.

La temperatura de los gases caloportadores, que se generan preferiblemente en un generador de gas, es suficientemente alta para iniciar la pirólisis de las piezas de materia prima, generalmente entre 650-700 oC. Los gases caloportadores pueden comprender monóxido de carbono, hidrógeno y nitrógeno, que no pueden reaccionar con los gases de producto, incluyendo hidrocarburos tales como metano, butano, butilenos y sus isómeros de hidrógeno y sulfuro de hidrógeno. Cuando los gases caloportadores son generados por la gasificación de las piezas de residuo sólido, que consisten principalmente en carbono sólido, los otros reactantes del proceso de gasificación pueden comprender uno o más de oxígeno, aire y vapor.

En un aspecto, una pluralidad de elementos de dispensación igual y circunferencialmente separados sobresalen hacia dentro desde la superficie interna del tambor interno en el extremo de descarga del mismo, para elevar secuencialmente las piezas de residuos sólidos y dispensar las mismas en un tubo de salida durante la rotación del tambor interno. Las piezas de residuos sólidos se dispensan gravitacionalmente a través del tubo de salida en un contenedor transportable.

En un aspecto, cada uno de los elementos de dispensación es plano y tiene un extremo distal que se desplaza de un radio del tambor intemo en la dirección de rotación, estando una pieza de residuo sólido soportada tanto por un lado opuesto exterior de un elemento de dispensación correspondiente como por la superficie del tambor intemo mientras se desplaza angularrnente hasta deslizarse desde el elemento de dispensación hasta el tubo de salida

En un aspecto, el reactor comprende adicionalmente medios para controlar el caudal longitudinal de los gases caloportadores a través del espacio libre.

En un aspecto, el medio de control de caudal es una placa deflectora fijada a la superficie interna del tambor externo y que ocupa una porción seleccionada del espacio libre.

En un aspecto, la placa deflectora se extiende angularrnente entre dos elementos de barrera adyacentes desde el extremo de entrada al extremo de descarga, para inducir un caudal correspondientemente inferior de los gases caloportadores en el lado de entrada que en el lado de descarga.

En un aspecto, el caudal longitudinal de los gases caloportadores se controla por medio de una densidad seleccionada de aperturas en la pared circunferencial del tambor intemo.

En un aspecto, las piezas de materia prima pueden pirolizarse continuamente incluso cuando las piezas de residuos sólidos se dispensan en el tubo de salida. Una valvula de cuchilla puede ocluir el tubo de salida antes de transportar el contenedor a una ubicación en la que las piezas de residuos sólidos se descargan del mismo.

En un aspecto, las piezas de materia prima pueden pirolizarse continuamente incluso cuando otras piezas de materia prima se estan suministrando al interior del tambor interno.

En un aspecto, un extractor de evacuación descarga los vapores y gases de producto y los gases caloportadores empobrecidos en calor del interior del tambor interno.

En un aspecto, el reactor comprende adicionalmente un medio de aislamiento para aislar los vapores y gases de producto del dispositivo de alimentación, evitando de este modo la contaminación ambiental tras la carga del sistema de alimentación.

En un aspecto, el medio de aislamiento comprende medios para purgar el interior del tambor del sistema de suministro de los gases de producto por medio de un gas que no puede reaccionar con las piezas de materia prima y que puede suministrarse al tambor intemo.

En un aspecto, el medio de aislamiento comprende una valvula de cuchilla conectada operativamente a un tubo de alimentación a través del cual se suministran las piezas de materia prima desde el dispositivo de alimentación.

Breve descripción de los dibujos

En los dibujos:

-La Fig. 1 es un diagrama de bloques de un reactor pirolftico de acuerdo con una realización de la presente invención; -la Fig. 2 es una vista en perspectiva de un reactor pirolítico y un aparato asociado de acuerdo con una realización de la presente invención; -la Fig. 3 es una vista lateral del reactor pirolitico de la Fig. 2; -las Figs. 4A y 46 son vistas frontal y posterior, respectivamente, del reactor pirolítico de la Fig. 3; -la Fig. 5A es una vista en corte longitudinal del reactor de la Fig. 2; -la Fig. 56 es una vista frontal de una unidad de dirección de flujo mostrada en la Fig. 4A Y de los tubos de alimentación de materia prima y gases caloportadores fijados a la misma; -la Fig. 5e es una vista en sección transversal de una unidad de dirección de flujo, cortada a lo largo del plano A-A de la Fig. 56; -la Fig. 6A es una vista en sección transversal de una unidad de dirección de flujo cortada a lo largo del

plano B-B de la Fig. 5A, que muestra el flujo dirigido de los gases caloportadores a través de la misma; -la Fig. 6B es una vista en sección transversal del reactor cortada a lo largo del plano C-C de la Fig. 5B, que muestra una pluralidad de elementos para dispensar piezas de residuos sólidos a un tubo de salida; -la Fig. 7 A es una vista en corte longitudinal parcial del reactor de la Fig. 2, que ilustra esquemáticamente el flujo de gases caloportadores a través de un espacio anular al interior del tambor interno; -la Fig. 7B es una ampliación del Detalle A de la Fig. 7 A; -las Figs. 7C-D son dos vistas en perspectiva, respectivamente, de la pared cilindrica de la unidad de dirección de flujo de la Fig. 5B; -la Fig. 8 es una vista en sección transversal de una unidad de dirección de flujo cortada a lo largo del plano O-O de la Fig. 7B; -la Fig. 9 es una vista en corte parcial del tambor interno y una vista en sección transversal cortada a lo largo del plano E-E de la Fig. 5A, que muestra la descarga de los gases de producto a través de la tuberia de salida; -la Fig. 10A es una tira longitudinal parCialmente fragmentada de la pared circunferencial del tambor interno mostrada desde el interior del tambor interno, que muestra una placa deflectora para inducir un cambio en el caudal de los gases caloportadores; -la Fig. 10B es una ilustración esquemática del cambio en el flujo de los gases caloportadores que se induce por la placa deflectora de la Fig. 10A; -las Figs. 11 A-B son una vista longitudinal, en perspectiva del tambor interno desde dentro, que muestra el avance de las piezas de materia prima desde el extremo de entrada al extremo de descarga del tambor interno; y -la Fig. 12 es una vista en perspectiva de una porción del medio de accionamiento para girar el reactor de la Fig. 2.

Descripción detallada de realizaciones preferidas

La presente invención es un reactor pirolítico novedoso que está configurado con medios para introducir gases caloportadores en una región seleccionada del interior del reactor. Los gases caloportadores se dirigen a una región del interior del reactor en la que se localizan las piezas de materia prima orgánicas introducidas en el mismo, aumentando de este modo la intensidad de la transferencia de calor entre los gases caloportadores y las piezas de materia prima, de manera que puedan suministrarse al reactor piezas de materia prima relativamente grandes, por ejemplo, que tengan un tamaño de 200 mm o más, y puedan pirolizarse adecuadamente. Por lo tanto, se evitan los altos costes de preprocesamiento para producir pequeñas piezas de materia prima tales como por fragmentación o por trituración, es decir, de tamaño generalmente inferior a 20 mm , asociados a los reactores de la técnica anterior que pueden pirolizar adecuadamente sólo piezas de materia prima pequeñas.

Se hace referencia ahora a la Fig. 1, que ilustra esquemáticamente un reactor pirolltico 70 de acuerdo con una realización de la presente invención. El reactor 70 comprende un tambor interno 72 y un tambor externo 74 que rodea el tambor interno y que define un espacio libre 75, por ejemplo, un espacio anular, entre los mismos. El sistema de alimentación de materia prima 76 suministra piezas de materia prima en el interior 73 del tambor interno 72 a través del conducto 77 que pasa a través de la entrada sellada 81 del tambor interno. Se generan gases caloportadores para transferir calor a las piezas de materia prima para iniciar el proceso pirolítico. Los vapores y gases del producto que se generan por el reactor 70 durante el proceso pirolltico, así como los gases caloportadores empobrecidos en calor, son descargados a través de la salida sellada 90 desde el tambor interno 72 a través de los conductos 87 y 91 por medio del extractor de evacuación 93 a una presión por debajo del interior del tambor interno 73, y se suministran al sistema de recuperación de gas de producto 92 después de someterse a la unidad de refrigeración y limpieza 78 para los vapores y gas de pirólisis. Dependiendo del tipo de piezas de materia prima introducidas en el reactor, se puede condensar un producto liquido a partir del gas de producto y suministrarse a través del conducto 94 que se ramifica desde el conducto 91 al sistema de recuperación 95. El reactor 70 también está dotado de un sistema de eliminación de residuos sólidos 98 para eliminar el residuo sólido a través de la salida sellada 99 que puede quedar al término del proceso pirolltico. Cuando el tambor interno 72 y el tambor externo 74 son estacionarios, el sistema de extracción 98 incluye medios de transporte adecuados dispuestos dentro del interior 73 y bien conocidos por los expertos en la técnica, por ejemplo: una superficie móvil tal como un sistema de cinta transportadora resistente a la alta temperatura de los gases caloportadores, para retirar y manipular el residuo sólido. Cuando el tambor interno 72 y el tambor externo 74 giran, el sistema de extracción 98 puede incluir una pluralidad de divisiones que se extienden longitudinalmente para confinar y hacer avanzar cada pieza de materia prima y una pluralidad de elementos dispensadores, como se describirá en lo sucesivo en el presente documento.

Los gases caloportadores se introducen en el reactor 73 a una temperatura suficientemente alta para iniciar la pirólisis de las piezas de materia prima, generalmente entre 650-700 oC. Los gases caloportadores pueden generarse por un generador de gas 84 por cualquier método bien conocido por los expertos en la técnica. Como alternativa, los gases caloportadores en el generador de gas 84 pueden generarse por la gasificación del producto sólido de piró lisis que es un residuo carbonizado sólido, o pueden ser los productos gaseosos de la pirólisis que se

5 purificaron a partir de sulfuro de hidrógeno y se calentaron, como se describe en la solicitud de patente internacional relacionada que tiene el n.o de expediente del mandatario 266701WO/10 y se titula "ENVIRONMENTALLY CLEAN PROCESS FOR UTILlZING PYROL YSIS PRODUCTS", cuyo contenido se incorpora en el presente documento por referencia.

1O La pared circunferencial del tambor interno 72 está ventajosamente formada con una pluralidad de aperturas, para permitir que los gases caloportadores, que son suministrados a través del conducto 86 e introducidos en el espacio libre 75 a través de la entrada sellada del tambor externo 88, pasen a través de las aperturas y transfieran calor a las piezas de materia prima. Mientras que el tambor interno de los reactores de la técnica anterior tiene una pared circunferencial continua y sin aperturas a lo largo de la cual los gases caloportadores fluyen para transferir calor

15 indirectamente a las piezas de materia prima introducidas a través de la pared circunferencial del tambor interno, en virtud del tambor interno perforado 72 de la presente invención, los gases caloportadores son suministrados al interior del tambor intemo 73 y son capaces de estar en contacto íntimo con las piezas de materia prima. Por lo tanto, el flujo cruzado de los gases caloportadores transfiere directamente calor a cada una de las piezas de materia prima por conducción y también por convección de área superficial pequeña, aumentando de este modo

20 drásticamente la intensidad de transferencia de calor a las piezas de materia prima suministradas al reactor de la presente invención con respecto a las suministradas a los reactores de la técnica anterior. Dado que el calor se transfiere por medio del reactor 70 a una velocidad elevada a las piezas de materia prima, las piezas de materia prima que se suministran al tambor interno 72 pueden ser más grandes que las suministradas a los reactores de la técnica anterior, mientras que se pirolizan sustancialmente al mismo tiempo que las piezas de materia prima

25 pequeñas que se pirolizan en un reactor de la técnica anterior. Por lo tanto, el reactor 70 de la presente invención conseguirá un buen rendimiento pirolltico con respecto a las piezas de materia prima relativamente grandes, por ejemplo, del orden de 200 mm o más, de manera que la relación de tamaño de una pieza de residuo sólido retirada del reactor al concluir el proceso pirolítico con respecto a una pieza de materia prima suministradas puede ser, por ejemplo, inferior al 10 %.

30 El conducto 86 a través del cual fluyen los gases caloportadores puede estar en comunicación con una unidad de dirección de flujo 89. Los gases caloportadores que pasan a través de la unidad 89 se empujan as! para fluir en una región específica del espacio libre 75, por ejemplo, en comunicación con el fondo del tambor interno 72, como se muestra, con el fin de maximizar su utilización de manera que estén en relación de intercambio de calor con las

35 piezas de materia prima que están dispuestas en la proximidad del fondo del tambor interno y no tengan que introducirse en otras regiones del interior del tambor interno 73.

Las Figs. 2 y 3 ilustran vistas en perspectiva y lateral, respectivamente, de un reactor pirolítico giratorio designado en general por el número 4, de acuerdo con una realización de la presente invención. Las piezas de materia prima se 40 suministran mediante el sistema de alimentación 1 a través del tubo de alimentación 2, que pasa a través de la unidad de dirección de flujo estacionaria 3 que siIVe como puerto de entrada, al reactor 4. Los gases caloportadores también son suministrados al reactor a través de la unidad de dirección de flujo 3. Los productos de pirólisis se descargan desde el reactor en el puerto de salida estacionario S, fluyendo el gas y los vapores a través del tubo de salida 20 a los sistemas de recuperación 92 y 95 (Fig. 1 " respectivamente, y el residuo sólido que se descarga a

45 través del tubo de salida 6 se transfiere al contenedor transportable 7. El flujo del residuo sólido que se descarga desde el reactor puede interrumpirse temporalmente por medio de la válvula de cuchilla 14, por ejemplo, cuando se reemplaza el contenedor 7.

El sistema de alimentación 1 puede ser cualquier sistema de alimentación ya conocido por los expertos en la técnica

50 para suministrar piezas de materia prima a un reactor pirolítico. Como alternativa, el sistema de alimentación puede ser el aparato descrito en la solicitud de patente internacional relacionada que tiene el n.o de expediente del mandatario 266691WO/l0 y titulada "FEEDING APPARATUS ANO METHOD FOR A PYROLYSIS REACTOR", que comprende un tambor giratorio al que se introducen piezas de materia prima, para aplicar fuerzas de suficiente magnitud y dirección variable a una masa agregada de piezas de materia prima, de tal forma que las piezas de

55 materia prima constituyentes se separen de la masa agregada y se descarguen del tambor a través del tubo de alimentación al reactor pirolítico, cuyo contenido se incorpora en el presente documento por referencia .

Como se describe en dicha solicitud de patente internacional relacionada, se pueden proporcionar medios de aislamiento 79 (Fig. 1 l para aislar los productos gaseosos nocivos de la pirólisis del sistema de alimentación cuando éste último se recarga y para prevenir así la contaminación ambiental. Los medios de aislamiento 79 pueden comprender una fuente para purgar 105 productos gaseosos de pirólisis del interior del tambor del sistema de alimentación por medio de gas que no puede reaccionar con las piezas de materia prima, tal como dióxido de carbono, que se suministra a través del sistema de alimentación 1 al reactor 4. Como altemativa, o además, el medio de aislamiento 79 puede ser una válvula de cuchilla conectada operativamente al tubo de alimentación 2.

El reactor 4 comprende un tambor ex1erno 17 y un tambor interno 18 (Figs. 5A y 7B) que se ponen en contacto entre 51 por una pluralidad de placas separadas circunferencialmente 21 (Figs. 6B y 8) que se ex1ienden radialmente entre 105 mismos. El tambor ex1erno 17 y el tambor interno 18, que pueden ser tambores tubulares concéntricos, giran en torno a un eje común (no mostrado). El tambor ex1erno 17 sobresale longitudinalmente ligeramente del tambor interno 18. Los elementos de anclaje 41 y 42 resisten la expansión longitudinal del reactor.

Con referencia a las Figs. 2, 4A, Y 12, 105 anillos 11 A-B están unidos de forma fija a, o forman parte integrante de, 105 ex1remos de entrada y de descarga del tambor ex1erno 17. Cada uno de 105 anillos 11 A-B está soportado por un par de rodillos separados 12 montados en una base, por ejemplo, un par correspondiente de travesaños 43 que sobresalen verticalmente de las vigas de soporte que se ex1ienden longitudinalmente 9 para alinear el tubo de alimentación 2 con la unidad de dirección de flujo 3. Una rueda dentada 8, a cuya superficie interna se fijan una pluralidad de cilindros separados circunferencialmente 35 dispuestos de tal forma que su eje es sustancialmente paralelo al eje del tambor ex1erno 17 para compensar la deformación térmica del reactor durante el proceso pirolítico, también está unida de forma fija, por ejemplo, por soldadura, al tambor ex1erno 17 de manera que la rueda dentada 8, 105 anillos 11 A-B Y el tambor ex1erno 17 sean concéntricos. A medida que la cadena 33 en acoplamiento con los dientes de la rueda dentada 8 y del engranaje de salida 13 del motor alojado en la carcasa 13a se impulsa por el motor, los tambores 17 y 18 giran, por ejemplo, a una velocidad predeterminada o controlada.

La Fig. 4A ilustra una vista frontal del aparato de pirólisis. El ex1remo de entrada del tambor ex1erno está cubierto por la placa final anular 10 en contacto hermético y giratorio con la unidad de dirección de flujo 3. En la unidad de dirección de flujo 3 se suministran gases caloportadores a través del tubo 16, por ejemplo, ex1endiéndose perpendicularmente al eje longitudinal del reactor y curvándose en la entrada de la unidad de dirección de flujo 3 para estar sustancialmente paralelos al eje longitudinal del reactor como se muestra en las Figs. 5C y 6A, Y las piezas de materia prima a través del tubo de alimentación 2, que pasa a través de la unidad de dirección de flujo 3 hacia el interior del tambor interno. El aparato de pirólisis, que incluye el sistema de alimentación 1 y el reactor 4, está soportado por una estructura 30 que comprende una pluralidad de vigas en U y vigas 9 por debajo del mismo.

La Fig. 4B es una vista posterior del aparato de pirólisis. El ex1remo de descarga del tambor ex1erno está cubierto por una placa en contacto hermético y giratorio con el puerto de salida estacionario.

Una vista de corte longitudinal del reactor 4 se muestra en la Fig. 5A, es decir, una porción del reactor se desprende para mostrar el tambor interno con aperturas. La pared circunferencial del tambor interno 18 está perforada, para permitir el paso de los gases caloportadores a una temperatura de aproximadamente 650'C a través de las aperturas al interior del tambor interno de manera que las piezas de materia prima se calienten lo suficiente, por ejemplo, una temperatura aproximadamente igualo superior a 500 " para someterse a un proceso pirolítico.

La siguiente descripción está relacionada con el movimiento de piezas de neumático de tamaño relativamente grande en el interior del tambor interno. La forma del movimiento puede ser diferente cuando las piezas de materia prima son de otro tipo.

El tambor ex1erno 17 y el tambor interno 18 pueden estar ligeramente inclinados en un ángulo, por ejemplo, que varía de 0,5-3 grados, de tal forma que el ex1remo de entrada está por encima del ex1remo de descarga. Por consiguiente, las piezas de materia prima introducidas en el interior del tambor interno a través del tubo de alimentación 2 serán transportadas gravitacionalmente al ex1remo de descarga del tambor interno. Además de transportarse gravitacionalmente, las piezas de materia prima también son transportadas por medio de la rotación del tambor interno 18. Es decir, las piezas de materia prima permanecen en contacto con la superficie interior del tambor interno a lo largo de una distancia angular desde el fondo del tambor interno hasta un ángulo de terminación correspondiente a una altura en la que caen, dependiendo de la velocidad del tambor interno, el coeficiente de fricción de las piezas de materia prima, y el número de capas de piezas de materia prima que se soportan por las divisiones longitudinales (Figs. 5A, 11 A Y 11 B), si se emplean divisiones. Las piezas de materia prima que se pirolizan y están situadas en una porción aguas abajo del tambor interno continúan el ciclo de rotación y caída hasta que se desplazan al ex1remo de descarga. La velocidad de avance de las piezas de materia prima hacia el ex1remo de descarga depende de la velocidad angular y la inclinación del tambor interno 18. En virtud de la calda de las piezas de materia prima en el interior del tambor interno y la posterior mezcla de las piezas de materia prima que caian con otras piezas de materia prima, aumenta la intensidad de la transferencia de calor de los gases caloportadores a las piezas de materia prima. Además, la rotación ascendente clclica, la caida y el avance hacia el extremo de descarga de las piezas de materia prima ayudan a evitar la agregación de piezas de materia prima adyacentes, lo que reducirá el área superficial disponible de la pieza de materia prima que se expone a los gases caloportadores.

En el extremo de descarga del tambor interno 18, como se muestra en la Fig. 6B, sobresaliendo hacia dentro desde su superficie interior hay una pluralidad de elementos de dispensación 24, para elevar las piezas de residuos sólidos 52 que quedan al término del proceso pirolitico, por ejemplo, carbón, de manera que esto último pueda dispensarse en el tubo de salida 6 y después descargarse al contenedor 7 (Figs. 3 Y 5A). Cada elemento de dispensación 24 puede ser plano como se muestra, o como alternativa, puede estar curvado, estando configurado adecuadamente de manera que la pieza de residuo sólido 52 se libere del mismo a una distancia angular predeterminada del fondo del tambor interno en la cual la pieza de residuo sólido 52 caerá en el tubo de salida 6, mediante lo cual se suministra gravitacionalmente al contenedor 7 (Fig. 3).

Cuando el elemento de dispensación 24 es plano, se extiende oblicuamente desde el tambor interno 18 de tal forma que el extremo proximal del mismo unido a la superficie del tambor interno coincida con el radio 58 del tambor interno 18 y el extremo distal del mismo esté desplazado del radio del tambor intemo, definiendo un ángulo de hasta aproximadamente 30 grados con respecto al radio 58 en la dirección de rotación R. En este ángulo, una pieza de residuo sólido 52 se soportará tanto por el lado opuesto exterior de un elemento de dispensación 24 como por la superficie del tambor intemo mientras se gira con un desplazamiento angular de aproximadamente 140 grados hasta deslizarse desde el elemento de dispensación al tubo de salida 6. Cada elemento de dispensación 24 es suficientemente largo para guiar la pieza de residuo sólido 52 al tubo de salida 6. Si una pieza de residuo sólido 52 está inicialmente en contacto con el lado opuesto interior de un elemento de dispensación 24, la rotación del tambor interno 18 hará que otro elemento de dispensación 24 se aproxime y soporte la pieza 52.

Como se muestra en las Figs. 5A y 11A-B, la superficie interna del tambor interno 18 puede estar dotada de una pluralidad de divisiones separadas circunferencialmente y que se extienden longitudinalmente 19, para aumentar adicionalmente el desplazamiento angular de las piezas de materia prima mientras giran hacia arriba y la intensidad de la transferencia de calor de los gases caloportadores a las piezas de materia prima.

Cada división se extiende longitudinalmente entre el extremo de entrada 47 al extremo de descarga 48 de la superficie interna del tambor interno 18 y puede extenderse radialmente desde la superficie del tambor interno hacia el interior. Las piezas de materia prima 45, después de descargarse del tubo de alimentación 2 (Fig. 3), se liberan en el interior del tambor interno 18 y caen sobre la superficie del tambor interno, mientras que se localizan en primer lugar en una región en la proximidad del extremo de entrada 47, como se muestra en la Fig. 11A. En consecuencia, se confinan un número limitado de piezas de materia prima dentro de un compartimento 49 definido por dos divisiones adyacentes 19 durante la rotación del tambor interno 18 en la dirección R.

Haciendo referencia ahora a la Fig . 11 B, las piezas de materia prima 45 se retienen en un compartimento 49 a lo largo de un desplazamiento angular predeterminado durante la rotación del tambor interno 18 en la dirección R. Cuando las piezas de materia prima se giran hacia arriba, una división, por ejemplo, la división 19A, soporta una pluralidad de piezas de materia prima desde abajo y otras piezas de materia prima se soportan por aquellas piezas que están soportadas por la división. Con un desplazamiento angular predeterminado, dependiendo de la altura de la división, la velocidad de rotación del tambor interno 18, la concentración de piezas de materia prima 45 en un compartimiento, la inclinación del tambor interno, y el coeficiente de fricción de las piezas de materia prima, las piezas de materia prima, por ejemplo, las piezas 45A, caen desde un compartimento al fondo del tambor interno. Por lo tanto, las piezas de materia prima pueden girarse hacia arriba con un desplazamiento angular significativamente mayor que las introducidas en un tambor interno proporcionado sin divisiones.

Dado que el tambor interno 18 está inclinado hacia abajo, las piezas de materia prima se desplazan hacia el extremo de descarga después de girar hacia arriba desde una primera región inferior del tambor interno. Las piezas de materia prima caen, al término de su desplazamiento angular, a una segunda región inferior del tambor interno más cercana al extremo de descarga que la primera región inferior del tambor intemo.

Las piezas de materia prima durante su avance desde el extremo de entrada 47 al extremo de descarga 48 del tambor interno 18 están normalmente en contacto con solamente una porción circunferencial especifica P de la superficie del tambor interno, que se extiende desde aproximadamente el fondo B de la superficie del tambor interno hasta la región S en la que las piezas de materia prima se separan de la superficie del tambor interno, un intervalo angular que puede ser de aproximadamente 100 grados.

Como se ha descrito anteriorrnente en el presente documento, la intensidad de transferencia de calor a las piezas de materia prima introducidas en el reactor se mejora con respecto a los reactores de la técnica anterior en virtud del paso de los gases caloportadores al interior del tambor interno 18 a través de las aperturas 39. Con el fin de optimizar la utilización de los gases caloportadores, se emplea una unidad de dirección de flujo en una realización de la invención para dirigir los gases caloportadores a una porción circunferencial limitada P. Además, la presión de los gases caloportadores dentro de la separación entre los tambores externo e interno, debido al diferencial de presión con respecto al interior del tambor interno, se puede seleccionar para asegurar que la alta presión de los gases caloportadores será apreciable, antes de disiparse, sólo dentro de una zona radial predeterrninada Z (Fig. 11A) desde la superficie interior del tambor interno 18. Mientras que el calor se transfiere en reactores de la técnica anterior a piezas de materia prima sólo por conducción desde la superficie del tambor interno, se realiza una intensa transferencia de calor dentro de la zona radial Z del reactor de la presente invención. Por lo tanto, las superficies de las piezas de materia prima que no están en contacto con la superficie del tambor interno, asf como las capas adyacentes de piezas de materia prima situadas en la zona radial Z de la porción circunferencial P, también se calentarán intensamente.

Las piezas de materia prima calentadas intensamente después de su movimiento descendente dentro del interior del tambor interno se calentarán y se mezclarán con otras piezas de materia prima. Las piezas de materia prima sometidas a pirólisis consiguen consecuentemente una temperatura sustancialmente uniforrne, dando lugar a una velocidad de la pirólisis sustancialmente uniforrne.

La estructura de la unidad de dirección de flujo 3 se apreciará haciendo referencia a las Figs. 5-8.

Como se muestra en las Figs. 5A y 7C-D, la unidad de dirección de flujo 3 tiene una pared cilíndrica 23 y una pared plana 29 en el extremo de entrada de la misma que es sustancialmente perpendicular al eje longitudinal de la pared

23. Se perforan dos aperturas en la pared plana 29, una apertura relativamente grande 37 a través de la cual pasa el tubo de alimentación de piezas de materia prima al interior del tambor interno, y una apertura relativamente pequeña 38 a través de la cual pasa el tubo de gas caloportador.

Como se muestra en las Figs. 5C y 7A-B, la unidad de dirección de flujo 3 también tiene una pared plana 31 en el extremo de descarga de la misma, para bloquear el paso de los gases caloportadores G al interior del tambor interno

18. La pared 31 está formada con una apertura sellada, cuya pared está soportada por el tubo de alimentación 2, que a su vez está soportado por uno o más elementos de soporte externos. El tubo de alimentación 2 también puede soportar una pared interrnedia 30 de la unidad de dirección de flujo 3, que está interpuesta entre las paredes 29 y

31 .

Con referencia a las Figs. 7B y 8, la unidad de dirección de flujo estacionaria 3 está montada dentro de una abertura interna a un cilindro de soporte 26, que se conecta, por ejemplo, mediante soldadura, a la placa final giratoria 36 del tambor interno 17 y a la placa final giratoria 10 del tambor externo 17. Los medios de sellado que se interconectan entre la unidad de dirección de flujo 3 y el cilindro 26 evitan la salida de los gases caloportadores G. El material de empaquetado 25 envuelto alrededor de la pared cilíndrica 23 de la unidad de dirección de flujo 3 se presiona por el eje prensaestopa 28 que encierra la unidad de dirección de flujo 3. Una o más placas de tope 32 que se extienden verticalmente desde la pared cilfndrica 23 limitan el desplazamiento horizontal del material de empaquetado 25.

Como se muestra en la Fig. 9, el material de empaquetado 35 envuelto alrededor de la pared cilíndrica del puerto de salida estacionario 5 hace contacto con el cilindro giratorio 40, que está conectado a la placa final 34 del tambor externo 17 en el extremo de descarga del mismo para evitar la sa lida de los gases de producto T descargados norrnalmente desde el tubo de salida 20.

Con referencia a las Figs. 5C, 6A Y 7B-D, la pared cilíndrica 23 de la unidad de dirección de flujo 3, en una región circunferencial de la misma, está forrnada por una o más aberturas 27 entre las paredes 30 y 31 . La distancia angular total de las aberturas 27 y su posición relativa a lo largo de la pared tubular 23 corresponden a las de la porción circunferencial P (Fig. 11 B), en cuya zona del interior del tambor interno las piezas de materia prima sometidas a pirólisis quedan confinadas a medida que avanzan desde el extremo de entrada hasta el extremo de descarga. El tubo 16 se extiende hasta la pared interrnedia 30, haciendo que los gases caloportadores G fluyan a través del espacio interrnedio entre las paredes 30 y 31 ya continuación a través de una abertura 27. Dado que las aberturas 27 están situadas en el hueco entre la placa final 10 del tambor externo 17 y la placa final 36 del tambor interno 18 (Fig. 5A), los gases caloportadores G que salen de una abertura 27 fluyen a la pared circunferencial del tambor externo 17 mientras que su flujo en una dirección longitudinal está restringido por la placa final 1 O.

Las aberturas 27 están en comunicación con el espacio anular 44 entre el tambor externo 17 y el tambor interno 18. Los gases caloportadores G se impulsan longitudinalmente a lo largo del espacio libre 44 debido a la diferencia de presión entre la presión de los gases caloportadores y la presión del interior del tambor interno, después de lo cual , los gases G fluyen a través de la pluralidad de aperturas 39 formadas en el tambor intemo 18 al interior del tambor interno para transferir selectivamente calor a las piezas de materia prima situadas en la porción circunferencial P (Fig. 11 B) del interior del tambor interno.

Con referencia a las Figs. 6A y 7B, el flujo de los gases caloportadores G dentro del espacio libre 44 está restringido a una zona circunferencial correspondiente a la distancia angular de las aberturas 27 por medio de una pluralidad de elementos de barrera separados circunferencialmente y que se extienden radialmente 51 que están conectados a la superficie interna del tambor externo 17, Y también pueden estar conectados al tambor interno 18, por ejemplo, a la placa final 36. Cada elemento de barrera 51 puede comprender dos elementos: un elemento metálico J, por ejemplo, hecho de acero, que sobresale de la superficie interior del tambor externo 17, y un elemento flexible K que se extiende radialmente desde, y unido a, el elemento K. El elemento flexible K puede ser un panel de material de aislamiento térmico que sea resistente a la alta temperatura de los gases caloportadores. Empleando un elemento flexible K, la longitud radial del elemento de barrera 51 puede ser ligeramente mayor que el hueco desde la superficie interna del tambor externo 17 a la pared cilfndrica 23 de la unidad de dirección de flujo 3. Por consiguiente, el extremo distal del elemento K se flexionará tras el contacto con la pared cilíndrica 23, de manera que durante el giro del tambor externo 17, por ejemplo, en la dirección R, el elemento flexible K de cada elemento de barrera 51 entrará en contacto de forma estanca y giratoria con la pared 23 de la unidad de dirección de flujo 3. Debido al contacto de sellado entre los elementos de barrera 51 y la pared cilindrica 23, se impide esencialmente que pase un flujo adicional circunferencial de gases caloportadores G a través de la abertura 27 por los dos elementos de barrera adyacentes 51 . Por lo tanto, los gases G se ven obligados a fluir longitudinalmente a través del espacio 44 y dentro de la zona circunferencial correspondiente a la distancia angular de las aberturas 27.

Como alternativa, cada elemento de barrera 51 puede comprender un único elemento que se extiende radialmente desde la superficie del tambor externo para estar esencialmente en contacto con, y ligeramente separado de, la pared cillndrica 23 de la unidad de dirección de flujo 3.

En otra realización de la invención ilustrada en las Figs. 10A Y 10B, se hace cambiar el caudal longitudinal de los gases caloportadores a través del espacio libre anular 44, para proporcionar un nivel requerido de entrada de calor de los gases caloportadores al interior del tambor interior, en una dirección que es generalmente perpendicular al flujo longitudinal dentro del espacio libre 44, para la pirólisis de piezas de materia prima relativamente grandes a lo largo del espacio anular. Si la anchura de la zona del espacio 44 a través de la cual fluyen los gases caloportadores era uniforme desde el extremo de entrada al extremo de descarga, la entrada de calor en el extremo de descarga será mayor que en el extremo de entrada mientras que el flujo de calor deberá ser mayor preferiblemente en el extremo de entrada.

Una placa deflectora 46 para controlar el flujo longitudinal de los gases caloportadores G puede estar unida a la superficie interna del tambor extemo 17 y ocupar una porción seleccionada del espacio libre 44 mientras se extiende hacia el tambor interno 18. El borde no fijado de la placa deflectora 46 puede formar un ángulo con respecto al borde de la misma fijado al tambor externo 17, para inducir un caudal correspondientemente reducido de gases caloportadores en el extremo de entrada 47 en comparación con el extremo de descarga 48. Una placa deflectora 46 puede extenderse angularmente entre dos elementos de barrera adyacentes 51 (Fig. 7B) desde el extremo de entrada 47 al extremo de descarga 48. Dado que el caudal y, por lo tanto, la presión dinámica de los gases caloportadores en las proximidades del extremo de entrada 47 es relativamente bajo, la presión estática de los gases caloportadores que influye al impulsar estos últimos al interior del tambor interno a través de las aperturas, debido a la diferencia de presión entre el espacio libre 44 y el interior del tambor interno, es relativamente alta. Por lo tanto, las piezas de materia prima en el extremo de entrada 47, que son de una temperatura relativamente baja y requieren un nivel proporcionalmente mayor de entrada de calor a pirolizar que las piezas de materia prima en la proximidad del extremo de descarga 48, se someten a una mayor presión estática de los gases caloportadores G que las piezas de materia prima en la proximidad del extremo de descarga 48. Por el contrario, la anchura W es mayor en una región aguas abajo, es decir, en una dirección hacia el extremo de descarga 48. Por consiguiente, el caudal y, por lo tanto, la presión dinámica de los gases caloportadores G en una región aguas abajo, aumenta, lo que da lugar a una presión estática relativamente reducida en una región aguas abajo que es, no obstante, suficiente para pirolizar las piezas de materia prima en la misma. Por lo tanto, la entrada de calor al tambor interno 18 en cada región longitudinal del mismo es suficientemente alta para pirolizar partes de materia prima relativamente grandes.

Como se muestra en la Fig. 10B, la placa deflectora 46 puede estar formada con una pluralidad de aperturas 53 que están adaptadas para inducir un cambio adicional en el caudal de los gases caloportadores. Si se desea, una porción G' de los gases caloportadores G puede empujarse, en el extremo de descarga 54 de la placa deflectora 46, para fluir a través de una región piramidal 50 formada entre la placa deflectora y la superficie intema del tambor extemo 17 y hacia el lado de la entrada 47 con el fin de controlar la entrada de calor en el tambor interno 18. La porción de gas caloportador G' que fluye hacia el lado de la entrada 47 puede fluir a través de aperturas 53 en la placa deflectora 46 y recircular alrededor del extremo de descarga 54 de la placa deflectora 46, o introducirse en el interior del tambor interno a través de las aperturas 39. El hueco entre la placa deflectora 46 y el elemento de barrera 51 (Fig. 7B) puede ser de una anchura variable W (Fig. 10A).

Como alternativa, el flujo longitudinal de los gases caloportadores a través del espacio libre anular se puede hacer que cambie variando la densidad de aperturas, es decir, el número de aperturas por unidad de área, en una región longitudinal dada o, si se desea, el tamaño de las aberturas en una región longitudinal dada.

Como se puede apreciar a partir de la descripción anterior, el reactor de la presente invención logra un buen rendimiento pirolltico incluso cuando se suministran al mismo piezas de materia prima de tamaño relativamente grande. Los tipos de piezas de materia prima que se pueden suministrar al reactor incluyen, pero no se limitan a, piezas de neumático, piezas de carbón, esquisto bituminoso, y productos de desechos municipales.

El siguiente ejemplo proporciona algunas condiciones operativas para un reactor al que se suministran piezas de neumático.

Ejemplo

El reactor pirolítico comprendla un tambor interno con un diámetro de 1 m, y un tambor externo coaxial que definfa un espacio libre de 30 mm. La pared circunferencial del tambor interno se perforó con aperturas de 5 mm de tal forma que la distancia uniforme entre las aperturas adyacentes era de 5 mm. El reactor estaba inclínado en un ángulo de 1 grado hacia abajo. El reactor se giró a una velocidad angular constante de 0,25 rpm. Las piezas de neumático con un tamaño que variaba entre 200-300 mm, y que tenfan cordones metálicos sobresaliendo de la base del caucho, se suministran continuamente a una velocidad de 100 kg/h.

Los gases caloportadores, que se dirigieron al espacio libre y luego al interior del tambor interno a través de las aperturas, era el producto de la gasificación del residuo carbonizado sólido pirolizado. Además del residuo sólido, se introdujeron vapor y aire en un generador de gas. El generador de gas se calentó inicialmente mediante la combustión de una mezcla estándar de propano y butano de un cilindro, logrando una temperatura dentro del generador de gas de 1000 oC. Como resultado de las reacciones dentro del generador de gas, los gases caloportadores que se generaron consistían principalmente en monóxido de carbono, sulfuro de hidrógeno y nitrógeno. La mezcla de gases caloportadores se enfrió a 650 oC por medio de intercambiadores de calor y se introdujo en el reactor a un caudal de 750 m3/hora y a una presión de 110 mmH20 . La presión del interior del tambor interno era de 20 mmH20.

En estas condiciones, la temperatura medida de las piezas de residuos sólidos descargadas del reactor era de 490 oC. Las piezas de materia prima avanzaron dentro del tambor interno por medio de una pluralidad de divisiones separadas circunferencialmente. Los gases producto que resultaron del proceso pirolltico inclufan hidrocarburos C,-C4 y sulfuro de hidrógeno. Se separó un producto liquido de los gases del producto y se condensó. El producto líquido tenía una gravedad especffica de 0,8929, una viscosidad a 40 oC de 2,401 , un contenido de azufre del 0,94 %, Y un contenido de cenizas del 0,008 %. La mezcla de vapor y gases de producto y de los gases caloportadores se evacuó del interior del tambor interno y se introdujo en un sistema de limpieza, enfriamiento, condensación y separación de polvo por medio de un extractor. El tamaño de las piezas de residuos sólidos no era mayor de 25 mm

De 100 kg de piezas de neumático que se suministrar en el reactor, se produjeron 11,7 kg de gases de producto, 43,5 kg de productos líquidos y 44,8 kg de piezas de residuos sólidos (que contenían 14,7 kg de acero). La porción no reciclada de los gases de producto, que se purificó a partir de sulfuro de hidrógeno por medio de carbono activado, se utilizó para generar energía eléctrica por medio de un electro-generador diese!.

Aunque se han descrito algunas realizaciones de la invención a modo de ilustración, será evidente que la invención se puede realizar con muchas modificaciones, variaciones y adaptaciones, y con el uso de numerosos equivalentes

o soluciones altemativas que están dentro del alcance de los expertos en la técnica, sin apartarse del espiritu de la invención o sin exceder el alcance de las reivindicaciones.

Claims (23)

1. REIVINDICACION ES

   1. Un reactor pirolítico (4), que comprende:

   a) un tambor interno giratorio (18) que tiene una pared circunferencial perforada formada con una pluralidad de aperturas (39); b) un tambor externo giratorio (17) que rodea, y está conectado a, dicho tambor interno y que define un espacio libre (44) entre el mismo; c) un dispositivo de alimentación (1) para suministrar una pluralidad de piezas de materia prima al interior de dicho tambor interno en un extremo de entrada del mismo; d) un puerto de entrada estacionario (3) a través del cual fluyen los gases caloportadores y se dirigen a dicho espacio libre, para la introducción de dichos gases caloportadores a través de dicha pluralidad de aperturas hasta una región seleccionada del interior del tambor interno para provocar la pirólisis de dichas piezas de materia prima suministradas por el contacto estrecho entre dichos gases caloportadores y dichas piezas de materia prima; e) medios para controlar el caudal longitudinal de dichos gases caloportadores a través de dicho espacio libre para asegurar un aumento de la entrada de calor en dicha extremo de entrada de dicho tambor interno en comparación con un extremo de descarga de dicho tambor interno; f) medios de transporte para transportar una pluralidad de piezas de residuos sólidos producidos a partir de un proceso pirolltico; y g) un puerto de salida estacionario (5) a través del cual se descargan los vapores y gases de producto, gases caloportadores empobrecidos en calor, y la pluralidad de piezas de residuos sólidos, en el que el puerto de entrada comprende una unidad de dirección de flujo configurada con:

   h) una pared circunferencial (23) formada por una o más aberturas (27) en comunicación con el espacio libre; i) una pared plana (29) en el extremo de entrada de dicha pared circunferencial de la unidad de dirección de flujo; j) una primera apertura (37) perforada en dicha pared del extremo de entrada a través de la cual pasa un tubo de alimentación de piezas de materia prima hasta el interior del tambor interno; k) una segunda apertura (38) perforada en dicha pared del extremo de entrada a través de la cual pasa un tubo de gas caloportador; y 1) una pared plana (31) en el extremo de descarga de dicha pared circunferencial de la unidad de dirección de flujo a través de la cual pasa dicho tubo de alimentación hasta el interior del tambor interno, y para dirigir los gases caloportadores a dicha una o más aberturas en comunicación con el espacio libre, y para provocar así el flujo longitudinal de los gases caloportadores a través del espacio libre.

2. 2.

   El reactor de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el tambor externo y el tambor interno están conectados entre sí y pueden girar en torno a un eje común mediante medios de accionamiento.

3. 3.

   El reactor de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el flujo longitudinal de los gases caloportadores se limita a través de una zona circunferencial del espacio libre por medio de una pluralidad de elementos de barrera separados circunferencialmente y que se extienden radialmente (51) que sobresalen de la superficie interna del tambor externo.

4. 4.

   El reactor de acuerdo con la reivindicación 3, en el que el tambor externo sobresale longitudinalmente del tambor interno y cada uno de la pluralidad de elementos de barrera se extiende radialmente desde la superficie interna del tambor externo para entrar en contacto sustancialmente con la pared circunferencial de la unidad de dirección de flujo.

5. 5.

   El reactor de acuerdo con la reivindicación 4, en el que cada uno de la pluralidad de elementos de barrera comprende un elemento rigido proximal y un elemento flexible distal para poner en contacto de forma estanca y giratoria la pared circunferencial de la unidad de dirección de flujo.

6. 6.

   El reactor de acuerdo con la reivindicación 5, en el que la longitud radial de cada elemento de barrera es ligeramente mayor que el hueco desde la superficie interna del tambor externo a la pared circunferencial de la unidad de dirección de flujo.

7. 7.

   El reactor de acuerdo con la reivindicación 5, en el que el elemento distal es un panel de material de aislamiento térmico que es resistente a la temperatura de los gases caloportadores.

8. 8.

   El reactor de acuerdo con la reivindicación 3, en el que los gases caloportadores se dirigen a una

   5 porción circunferencial del interior del tambor interno que tiene una distancia angular sustancialmente equivalente a la de la una o más aberturas formadas en la pared circunferencial de la unidad de dirección de flujo.
9. 9. El reactor de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el tambor interno está inclinado de tal forma que el extremo de entrada del mismo se dispone por encima del extremo de descarga del mismo, transportándose las piezas de materia prima desde una primera región inferior del tambor interno a una segunda región inferior del tambor interno más cerca del extremo de descarga que dicha primera reg ión inferior del tambor interno tras una rotación ascendente del tambor interno y un descenso posterior de las piezas de materia prima al término de su desplazamiento angular.

   15 10. El reactor de acuerdo con la reivindicación 9, en el que una pluralidad de divisiones separadas circunferencialmente (19) se extienden radialmente desde la superficie del tambor interno y se extienden longitudinalmente entre el extremo de entrada al extremo de descarga del tambor interno, estando las piezas de materia prima retenidas en un compartimento definido por dos divisiones adyacentes y la superficie del tambor interno a lo largo de un desplazamiento angular predeterminado durante la rotación del tambor interno.
10. 11 . El reactor de acuerdo con la reivindicación 10, en el que las divisiones están configuradas para soportar una pluralidad de piezas de materia prima desde abajo cuando se están girando hacia arriba.
11. 12. El reactor de acuerdo con la reivindicación 1, en el que una pluralidad de elementos de dispensación

    25 igual y circunferencialmente separados (24) sobresalen hacia dentro desde la superficie interna del tambor interno en el extremo de descarga del mismo, para elevar secuencialmente las piezas de residuos sólidos y dispensar las mismas en un tubo de salida durante la rotación del tambor intemo.

12. 13.

    El reactor de acuerdo con la reivindicación 12, en el que las piezas de residuos sólidos se dispensan gravitacionalmente a través del tubo de salida en un contenedor transportable (7).

13. 14.

    El reactor de acuerdo con la reivindicación 12, en el que cada uno de los elementos de dispensación es plano y tiene un extremo distal que se desplaza de un radio del tambor interno en la dirección de rotación, estando una pieza de residuo sólido soportada tanto por un lado opuesto exterior de un elemento de dispensación

    35 correspondiente como por la superficie del tambor interno mientras se desplaza angularmente hasta deslizarse desde el elemento de dispensación hasta el tubo de salida.

14. 15.

    El reactor de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el tambor externo y el tambor interno están conectados entre sI por una pluralidad de placas separadas circunferencialmente (21) que se extienden radialmente entre los mismos.

15. 16.

    El reactor de acuerdo con la reivindicación 3, en el que el medio de control de caudal es una placa deflectora (46) fijada a la superficie interna del tambor externo y que ocupa una porción seleccionada del espacio libre.

16. 17.

    El reactor de acuerdo con la reivindicación 16, en el que la placa deflectora se extiende angularmente entre dos elementos de barrera adyacentes (51) desde el extremo de entrada al extremo de descarga, induciendo un caudal correspondientemente más lento de los gases calo portadores en el lado de entrada que en el lado de descarga.

17. 18.

    El reactor de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el caudal longitudinal de los gases caloportadores se controla por medio de una densidad seleccionada de aperturas en la pared circunferencial del tambor interno.

    55 19. El reactor de acuerdo con la reivindicación 13, que comprende adicionalmente una válvula de cuchilla para ocluir el tubo de salida antes de transportar el contenedor a una ubicación en la que las piezas de residuos sólidos se descargan del mismo.
18. 20. El reactor de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende adicionalmente un medio de aislamiento

    (79)

    para aislar los vapores y gases de producto del dispositivo de alimentación, evitando de este modo la contaminación ambiental tras la carga del sistema de alimentación.

19. 21 . El reactor de acuerdo con la reivindicación 20, en el que el medio de aislamiento comprende medios para purgar el interior de un tambor del dispositivo de alimentación de los gases de producto por medio de un gas que no puede reaccionar con las piezas de materia prima y que puede suministrarse al tambor interno.

20. 22.

    El reactor de acuerdo con la reivindicación 20, en el que el medio de aislamiento comprende una válvula de cuchilla conectada operativamente a un tubo de alimentación a través del cual se suministran las piezas de materia prima desde el dispositivo de alimentación.

21. 23.

    Un método para usar un reactor pirolltico (4), comprendiendo el método:

    a) girar un tambor interno (18) que tiene una pared circunferencial perforada formada con una pluralidad de aperturas (39); b) girar un tambor externo (17) que rodea, y está conectado a, dicho tambor interno y que define un espacio libre (44) entre los mismos; c) suministrar una pluralidad de piezas de materia prima al interior de dicho tambor interno en un extremo de entrada del mismo; d) provocar que los gases caloportadores fluyan desde un puerto de entrada estacionario (3) y dirigir dichos gases caloportadores a dicho espacio libre, introduciendo de esta manera dichos gases caloportadores a través de dicha pluralidad de aperturas hasta una región seleccionada del interior del tambor interno y provocando la pirólisis de dichas piezas de materia prima suministradas por el contacto estrecho entre dichos gases caloportadores y dichas piezas de materia prima; e) controlar el caudal longitudinal de dichos gases caloportadores a través de dicho espacio libre para asegurar un aumento de la entrada de calor en dicha extremo de entrada de dicho tambor interno en comparación con un extremo de descarga de dicho tambor interno; f) transportar una pluralidad de piezas de residuos sólidos producidos a partir de un proceso pirolltico; g) descargar los vapores y gases de producto, gases caloportadores empobrecidos en calor, y la pluralidad de piezas de residuos sólidos desde un puerto de salida estacionario (5); y h) seleccionar la presión de los gases caloportadores dentro del espacio libre para que sea suficientemente alta como para pirolizar las piezas de materia prima únicamente dentro de una zona radial predeterminada desde la superficie interna del tambor interno.

22. 24.

    El método de la reivindicación 23, en el que dichos gases caloportadores que se hacen fluir en la etapa d) no pueden reaccionar con los gases de producto.

23. 25.

    El método de la reivindicación 23, en el que la relación de tamaño de una pieza de residuo sólido descargado con respecto a una pieza de materia prima suministrada es menor del 10 % para el tamaño de una pieza de materia prima suministrada en el orden de 200 mm o más.

    Fig. 1

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    Fig. 6A Fig. 68

    37 DETALLE A

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    Fig. 7 A

    Fig. 7B

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