ES2853324T3 - Reactor para el tratamiento por oxidación hidrotermal de una materia orgánica en un medio de reacción - Google Patents

Reactor para el tratamiento por oxidación hidrotermal de una materia orgánica en un medio de reacción Download PDF

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Abstract

Reactor (20) para el tratamiento por oxidación hidrotermal de una materia orgánica en un medio de reacción, que comprende: - un cuerpo principal (21) que se extiende según un eje longitudinal, que en el primero de sus extremos está provisto de una brida de interfaz fría (22), estando unos medios de estanqueidad dispuestos entre el cuerpo principal (21) y la brida (22); - un tubo interno (23) colocado en el interior del cuerpo principal (21) para formar una zona anular (31) a lo largo del cuerpo principal, comprendiendo el tubo interno (23) un primer extremo frío en contacto de manera estanca con la brida fría (22), y un segundo extremo caliente, delimitando el tubo interno una zona interior de reacción (30) que está en comunicación de fluido con la zona anular (31) a través de al menos una abertura (36) dispuesta en el extremo caliente del tubo interno; - un medio de agitación para realizar un mezclado del medio de reacción situado en la zona interior de reacción (30) del tubo interno (23), estando dicho medio de agitación montado de manera rotatoria alrededor del eje longitudinal; - un medio de refrigeración para enfriar un efluente que se encuentra en la zona de reacción interna del tubo interno antes de su evacuación del reactor a través de una salida (29) del cuerpo principal; - una entrada (27) para una mezcla de agua y oxidante situada en el lado del primer extremo frío del cuerpo principal (21), recorriendo la mezcla de agua y oxidante la zona anular (31) desde el primer extremo frío hasta el segundo extremo caliente del tubo interno (23), antes de penetrar en la zona interior de reacción (30) del tubo interno; - una salida (29) de efluentes situada al nivel del primer extremo frío del cuerpo principal (21); - un medio de inyección para inyectar la materia orgánica a tratar en el tubo interno; estando dicho reactor caracterizado por que el tubo interno está montado de manera rotatoria sobre la brida fría, para accionarse en rotación alrededor del eje longitudinal; por que el medio de inyección consta de una vaina (42), colocada en el interior del tubo interno (23), teniendo dicha vaina un primer extremo que está fijado de manera estanca a la brida fría (22) y un segundo extremo que está situado cerca del extremo caliente del tubo interno (23), teniendo la vaina (42), además, un orificio (45) que define un paso de la materia orgánica a tratar desde el primer extremo hasta el segundo extremo de la vaina; y por que el medio de agitación comprende una pluralidad de palas (24) fijadas en la pared interna del tubo interno (23) y separadas entre sí según una dirección longitudinal del tubo interno, estando las palas accionadas en rotación por la rotación del tubo interno, y una pluralidad de contrapalas (26) fijadas en la pared externa de la vaina (42) y separadas entre sí según una dirección longitudinal de la vaina.

Description

DESCRIPCIÓN
Reactor para el tratamiento por oxidación hidrotermal de una materia orgánica en un medio de reacción Campo técnico
El campo de la invención es el del tratamiento por oxidación hidrotermal o por vía húmeda de una materia orgánica. La invención encuentra una aplicación en particular en la destrucción de materias orgánicas tales como desechos industriales peligrosos líquidos tales como, por ejemplo, disolventes halogenados, efluentes orgánicos tóxicos, efluentes farmacéuticos, biológicos o contaminados, y/o desechos industriales peligrosos sólidos (por ejemplo, resinas de intercambio de iones (REI)).
Estado de la técnica anterior
La oxidación hidrotermal (OHT) y la oxidación por vía húmeda (OVH) permiten, por medio agua a presión y a temperatura, y en presencia de un oxidante, la descomposición total o parcial de materias orgánicas (como, por ejemplo, efluentes orgánicos halogenados o no, de alto valor calorífico inferior (PCI) o no). El oxidante puede ser aire, oxigeno puro, en forma gaseosa o líquida, o bien, incluso, por ejemplo, peróxido de agua oxigenada (peróxido de hidrógeno).
La mezcla del oxidante y agua, que solubiliza materia orgánica, se efectúa en un reactor (también llamado autoclave) mantenido a una temperatura entre 400 y 550 °C para la OHT, luego formando una mezcla homogénea monofásica. En estas condiciones se oxida la materia orgánica. En el caso de la OVH, el reactor se mantiene a una temperatura inferior a la temperatura crítica del agua (374 °C), generalmente entre 150 y 325 °C, y a una presión comprendida entre 20 y 175 bares.
La técnica de oxidación en un medio supercrítico se implementó en primer lugar en el seno de un reactor que tiene una simple geometría tubular. Esta geometría ha demostrado ser eficaz desde el punto de vista de la reacción, pero muy limitado durante el tratamiento de compuestos halogenados debido a los fenómenos de corrosión que ocurren al nivel de las paredes, así como el depósito de compuestos minerales que provocan la formación de tapones. Para resolver estos problemas de corrosión y de acumulación de sales, se ha propuesto (documentos [1] [2] [3] y [4]) el uso de un reactor de continuo de doble envoltura agitada, ilustrado en la figura 1.
El reactor 13 consta de un cuerpo principal 1 de forma tubular, ciega y resistente a la presión y a la temperatura de operación, que está cerrado por una brida de estanqueidad 2 mantenida fría por enfriamiento activo. El cuerpo principal 1 del reactor presenta dos zonas muy diferenciadas, a saber, una zona mantenida a la temperatura de operación 11 por medios de calentamiento independientes y una zona mantenida fría 12 por medios de enfriamiento independientes.
Un tubo interior 3 está situado en el interno del cuerpo principal 1 y se mantiene estanco al nivel de la brida fría 2. Este tubo interno 3 delimita una zona de reacción 9, situada en el interior del tubo interno, y una zona anular 10, comprendida entre el extradós del tubo interno y la pared interna del cuerpo principal 1. El tubo interno 3 pone en comunicación de fluido, en el lado de la zona caliente (temperatura de operación), la zona de reacción 9 con la zona anular 10 a través de al menos una abertura 14.
El tubo interno 3 no está sometido a una restricción mecánica de presión y confina la reacción de OHT u OVH en la zona de reacción 9. Este confinamiento se realiza tanto de manera estática, debido a la presencia del tubo interno 3 que forma una pantalla para la zona de reacción 9, como de manera dinámica, debido a la circulación de fluidos durante el funcionamiento del reactor. Este tubo interno 3 está concebido para resistir las agresiones químicas inducidas por la reacción y se puede reemplazar fácilmente por el desmontaje de su acoplamiento sobre la brida fría 2. Este tubo interno también hace la función de intercambiador de calor a contracorriente entre los reactivos a precalentar (oxidante agua) y los fluidos calientes provenientes de la zona de reacción. De este modo, los reactivos necesarios para la reacción de OHT o de OVH (oxidante agua) se suministran en el caudal de operación a través de la brida fría 2 y circulan en la zona anular 10 hasta el extremo caliente del reactor, para luego penetrar en la zona de reacción 9. En ese lugar, los reactivos (oxidante agua) se encuentran con las materias orgánicas que se inyectan al caudal de operación al nivel de una alimentación tubular simple 7 situada en el extremo caliente del reactor. La materia tratada sale de la zona de reacción por una salida 8.
Un medio de agitación equivalente a una turbina 4, que comprende un árbol provisto de palas, está situado en el tubo interno. El árbol se pone en rotación por una motorización eléctrica externa 5. El medio de agitación permite homogeneizar el medio de reacción y facilita las transferencias térmicas entre la zona de reacción 9 y la pared del tubo interno 3. La turbina 4, al igual que el tubo interno 3, están fabricados con un material resistente a los ataques químicos inducidos por la reacción y a los gradientes axiales de temperaturas a lo largo del reactor. Este medio de agitación se puede reemplazar fácilmente desmontando la brida fría 2.
También existen medios de calentamiento y medios de enfriamiento fabricados:
- en el exterior del cuerpo principal 1 del reactor y a presión atmosférica, a través de resistencias de calentamiento (por ejemplo, collares calefactores) o de dobles envolturas de circulación de agua helada (documentos [1] y [2]); - en el interior del cuerpo principal 1 del reactor, a presión de operación, por medio de resistencias o circuitos de fluidos caloportadores sumergidos en la zona anular y suficientemente cerca de la zona de reacción, mientras está protegido del ataque por el tubo interno 3 (documento [3]).
Sin embargo, estos reactores de la técnica anterior pueden mejorarse aún más. Estos reactores presentan las siguientes limitaciones en particular.
El uso de un tubo interno 3 implica la presencia de una zona anular en cuasi equipresión con la zona de reacción 9. Esta configuración permite delimitar un volumen protegido de las agresiones químicas inducidas por la reacción de OHT o de OVH. Este volumen es recorrido por un fluido compuesto de agua y oxidante (también llamado "fluido de procedimiento"), que se calienta por intercambio de calor con el fluido proveniente de la reacción, por un lado (en el intradós del tubo interno), y por medios de calentamiento independientes, por otra parte (collares calefactores externos a la pared del cuerpo principal 1 del reactor). En los documentos [1], [2] y [3], el fluido de procedimiento se utiliza como fluido caloportador, que permite la transferencia de calor desde el extradós del tubo interno hacia la superficie de un intercambiador de calor sumergido en la zona anular o hacia la superficie de la pared del cuerpo principal del reactor.
La circulación de este fluido de procedimiento se efectúa a un caudal de alimentación requerido por las necesidades de la reacción de OHT o de OVH, lo que puede conducir a una circulación muy poco turbulenta. Por otra parte, si se encuentra en condiciones de temperaturas del agua supercríticas, esta última y el oxidante eventualmente gaseoso, tal como aire o dioxígeno, forman una mezcla homogénea, este no es el caso en las condiciones de temperaturas subcríticas encontradas en la zona fría del reactor. Por lo tanto, no se excluye que tenga lugar una separación de las fases líquida y gaseosa en la zona anular a baja temperatura, que conduce a la estratificación de la circulación, colocándose la fase acuosa en la parte inferior y la fase gaseosa en la parte superior. Por lo tanto, sería deseable poder actuar sobre el régimen de circulación en la zona anular, independientemente del caudal de alimentación requerido por la reacción.
Por otro lado, las conexiones utilizadas para alimentar el reactor con materia orgánica a descomponer (desechos fríos) sufre, en las condiciones de operación de presión y de temperatura, restricciones mecánicas, a las que se añaden ciclos de temperatura durante las fases de arranque y parada del reactor. Por lo tanto, es necesario, si se desea mantener una buena estanqueidad en el tiempo, cambiar este conector eléctrico con regularidad.
Por otra parte, como los caudales de alimentación de desechos fríos son relativamente bajas en comparación con los otros flujos que entran y salen del reactor, esta alimentación se realiza generalmente mediante un tubo de muy pequeño diámetro. Ahora bien, como el oxidante no está generalmente presente en este tubo, está sujeto a obstrucciones por pirólisis de los desechos.
El concepto de reactor continuo de doble envoltura se ha utilizado ampliamente para diversas aplicaciones continuas o semicontinuas de OVH y OHT. Ciertas aplicaciones que implican compuestos que constan de heteroátomos tales como S, P, CI puede ocasionar, en condiciones de funcionamiento a largo plazo, daños significativos en el tubo interno 3 y el medio de agitación 4, y más particularmente, sobre una región situada sobre el árbol del medio de agitación, situado en una zona llamada de transición denominada supercrítica/subcrítica. Los esfuerzos de flexión sufridos por el medio de agitación también son importantes en esta región particular. Por lo tanto, esta región del árbol está sujeta a una combinación de efectos mecánicos, termohidráulicos, incluso termogalvánicos, que se suman a los fenómenos de corrosión generalizada convencional y corrosión bajo depósitos. Esta combinación induce una debilidad del dispositivo, que puede dar lugar a mantenimientos más frecuentes en determinadas condiciones de operación.
Exposición de la invención
La invención tiene como objetivo mejorar un reactor de doble envoltura agitada de la técnica anterior, en particular, permitiendo un control del régimen de circulación en el núcleo del reactor, independientemente del caudal de alimentación de agua (medio de reacción) y oxidantes fríos (aire, oxígeno puro...).
Para ello, la invención tiene como objetivo en particular mejorar la eficacia de las transferencias térmicas (calentamiento y enfriamiento) actuando sobre la agitación del medio de reacción, así como sobre la introducción de los desechos en la zona de reacción.
De este modo, la invención se refiere a un reactor para el tratamiento de oxidación hidrotermal de una materia orgánica en un medio de reacción (que puede ser un medio supercrítico), que comprende:
- un cuerpo principal que se extiende según un eje longitudinal, que en el primero de sus extremos está provisto de una brida de interfaz fría, estando medios de estanqueidad dispuestos entre el cuerpo principal y la brida; - un tubo interno colocado en el interior del cuerpo principal para formar una zona anular a lo largo del cuerpo principal, comprendiendo el tubo interno un primer extremo frío en contacto de manera estanca con la brida fría, y un segundo extremo caliente, delimitando el tubo interno una zona interior de reacción que está en comunicación de fluido con la zona anular a través de al menos una abertura dispuesta en el extremo caliente del tubo interno;
- un medio de agitación para realizar un mezclado del medio de reacción situado en la zona interior de reacción del tubo interno, estando dicho medio de agitación montados de manera rotatoria alrededor del eje longitudinal; - un medio de refrigeración para enfriar un efluente (que contiene la materia orgánica tratada) que se encuentra en la zona de reacción interna del tubo interno antes de su evacuación del reactor a través de una salida del cuerpo principal;
- una entrada para una mezcla de agua y oxidante situada en el lado del primer extremo frío del cuerpo principal, recorriendo la mezcla de agua y oxidante la zona anular desde el primer extremo frío hasta el segundo extremo caliente del tubo interno, antes de penetrar en la zona interior de reacción del tubo interno;
- una salida de efluentes situada al nivel del primer extremo frío del cuerpo principal;
- un medio de inyección para inyectar la materia orgánica a tratar en el tubo interno;
estando el reactor caracterizado por que el tubo interno está montado de manera rotatoria sobre la brida fría, para accionarse en rotación alrededor del eje longitudinal;
por que el medio de inyección consta de una vaina, colocada en el interior del tubo interno, teniendo dicha vaina un primer extremo que está fijado de manera estanca a la brida fría y un segundo extremo que está situado cerca del extremo caliente del tubo interno, teniendo la vaina además un orificio que define un paso de la materia orgánica a tratar desde el primer extremo al segundo extremo de la vaina; y
por que el medio de agitación comprende una pluralidad de palas fijadas en la pared interna del tubo interno y separadas entre sí según una dirección longitudinal del tubo interno, siendo accionadas las palas en rotación por la rotación del tubo interno, y una pluralidad de contrapalas fijadas en la pared externa de la vaina y separadas entre sí según una dirección longitudinal de la vaina.
Cabe señalar que el contacto entre el primer extremo frío del tubo interno y la brida fría es un contacto que permite tanto la estanqueidad como la rotación del tubo interno, dado que el tubo interno se monta estanco con la brida fría, pero también debe poder girar.
Las palas y las contrapalas del medio de agitación permiten mejorar el cizallamiento del fluido agitado contenido en la zona de reacción.
Ciertos aspectos preferentes, pero no limitantes de este reactor, son los siguientes.
Ventajosamente, el medio de agitación comprende además un árbol giratorio que está dispuesto en la zona interior de reacción del tubo interno y que pasa a través de la brida fría, estando el árbol giratorio alojado en el orificio de la vaina del medio de inyección. El diámetro interno del orificio y el diámetro externo del árbol giratorio se eligen, por supuesto, para permitir el paso de la materia orgánica a tratar desde el primer extremo hasta el segundo extremo de la vaina. En esta configuración preferente de la invención, hay tanto una agitación de la zona de reacción, como de la zona anular y del paso de materia orgánica en el orificio de la vaina.
Según la invención, el tubo interno está montado de manera rotatoria alrededor del eje longitudinal del cuerpo principal y pertenece al medio de rotación. Cuando el medio de rotación consta, además, de un árbol giratorio, son posibles diferentes configuraciones. La rotación del tubo interno y la del árbol giratorio pueden ser independientes, siendo cada uno accionado en rotación alrededor del eje longitudinal por su propia motorización. También es posible utilizar una sola motorización para accionar en rotación tanto el tubo interno como el árbol giratorio conectándolo al tubo interno, o al árbol giratorio y haciendo que el árbol giratorio solidarizado con el tubo interno.
El medio de agitación puede comprender además una pluralidad de palas fijadas en la pared externa del tubo interno y separadas entre sí según la dirección longitudinal del tubo interno. Esto actuar sobre el régimen de circulación en la zona anular, independientemente del caudal de alimentación requerido por la reacción de OHT o de OVH.
La vaina también puede constar, en su pared externa, de al menos un disco que se sobresale radialmente. Esto permite dividir el volumen de reacción en una sucesión de al menos dos reactores elementales perfectamente agitados, cuya circulación media tiende hacia la circulación del pistón.
El medio de refrigeración puede incluir un intercambiador de calor que forma un radiador de bucle frío, estando este intercambiador de calor dispuesto en la zona anular cerca, preferentemente en contacto, de la brida fría. Esto permite enfriar el efluente de la zona de reacción al tiempo que se limita las resistencias a la transferencia térmica entre este efluente y el bucle frío.
El reactor también puede comprender una pluralidad de dedos de guante, dispuestos en la zona anular y atravesando la brida fría. Estos dedos de guante le permiten acercarse lo más posible a la zona de reacción, asegurando al mismo tiempo la máxima transferencia térmica entre esta zona de reacción y estos dedos de guante. Además, se pueden insertar varios dispositivos en estos dedos de guante que ayudarán en el control (suministro o extracción de potencia térmica localizada) y en la supervisión (instrumentación de seguimiento de temperaturas localizadas) de la reacción de OHT o de OVH. En estos dos casos, se entiende por "localizada" una ubicación longitudinal según el eje de la zona de reacción, en lo que difieren las necesidades de intercambio de potencia térmica y la precisión de la medición de temperatura. De este modo, los dedos de guante pueden estar provistos de cartuchos calefactores que permitan inyectar potencia térmica en una porción definida de la longitud de la zona de reacción, o incluso estar equipados con dispositivos de medición que permitan medir uno o varios puntos de temperatura en posiciones precisas a lo largo la zona de reacción.
El intercambiador de calor que forma un radiador de bucle frío puede ser un elemento anular que es coaxial con el tubo interno. Este elemento anular puede estar provisto de canales, definiendo cada canal un paso para un dedo de guante; esta configuración presenta la ventaja de ser compacta, al mismo tiempo que permite mantener frío el extremo de los dedos de guante que está conectado a la brida fría (esto permite una limitación de los puentes térmicos y una protección de la brida fría).
El reactor puede comprender, además, un intercambiador de calor que forma un radiador de bucle caliente, obtenido por la circulación de un fluido caloportador en contacto con la pared externa del cuerpo principal. Este intercambiador de calor que forma un radiador de bucle caliente puede estar formado, por ejemplo, por al menos una ranura practicada en la pared externa del cuerpo principal y en donde se hace circular un fluido caloportador. También puede tratarse de un serpentín, en donde se hace circular un fluido caloportador. Preferentemente, la ranura o el serpentín se extiende sobre una superficie de la pared externa del cuerpo principal del reactor que va al menos desde el segundo extremo caliente del cuerpo principal a la derecha del medio de refrigeración; la ranura o el serpentín puede, por ejemplo, extenderse helicoidalmente alrededor del eje longitudinal del cuerpo principal o también extenderse longitudinalmente con respecto al eje longitudinal del cuerpo principal realizando movimientos sucesivos de ida y vuelta.
El medio de agitación puede comprender además una pieza de geometría anular provista de un orificio, que es coaxial con el orificio de la vaina y que define un paso para el árbol giratorio, así como una contrapala fija que conecta la pieza al segundo extremo de la vaina. La pieza tiene preferiblemente un diámetro externo idéntico, excepto por un juego de deslizamiento cerca, al de la vaina, desempeñando esta pieza el papel de cojinete de apoyo en rotación.
El reactor también puede comprender una doble envoltura, que se mantiene a una presión menor o igual a 300 mbar (la doble envoltura se mantiene, por lo tanto, bajo un vacío primario o bajo una depresión alta) y que se dispone alrededor del cuerpo principal (que se lleva a una temperatura alta) y en contacto con la brida fría. Esta doble envoltura desempeña el papel de un aislante térmico. Esto es posible por el hecho de que las conexiones de alimentación y de evacuación de fluidos se han transferido sobre la brida fría. Esta doble envoltura permite una rotura del puente térmico alrededor de la zona caliente del cuerpo principal y también puede formar un aislamiento térmico de esta zona caliente.
El tubo interno puede constar de una pluralidad de aberturas dispuestas en el extremo caliente del tubo interno. La invención presenta numerosas ventajas. Las mejoras realizadas permiten en particular:
- poder, a un volumen de reacción dado, aumentar de manera significativa la capacidad de tratamiento continuo de materia orgánica de PCI bajo a alto;
- extraer eficazmente la potencia térmica liberada por la reacción de oxidación de la materia orgánica para transferirla hacia un circuito secundario y recuperarla;
- mejorar las posibilidades de instrumentación lo más cerca posible de la reacción;
- permitir el control térmico de la OHT independientemente de las condiciones de alimentación de fluido de procedimiento;
- asegurar un enfriamiento eficiente y continuo de los productos de reacción de OHT;
- aumentar la disponibilidad del equipo disminuyendo el tiempo necesario para el mantenimiento (en particular, los cambios necesarios del tubo interno y del medio de agitación son menos frecuentes).
Breve descripción de los dibujos
Otros aspectos, objetivos, ventajas y características de la invención aparecerán mejor al leer la siguiente descripción detallada de las formas de realización preferentes de la misma, dada únicamente a modo de ejemplo no limitativo y realizada con referencia a los dibujos adjuntos en donde:
- la figura 1, ya descrita, representa una vista en sección de un reactor continuo de doble envoltura agitado según la técnica anterior;
- la figura 2 representa una vista en sección de un modo de realización de un reactor según la invención; - la figura 3 representa una vista en sección según la línea A-A de la figura 2;
- la figura 4 representa, según una vista en sección, un detalle de la figura 2, en donde se puede percibir un dedo de guante 37 en una configuración adaptada para la realización de una extracción de potencia térmica de la zona caliente, por medio de un alfiler de enfriamiento 47.
Exposición detallada de modos de realización particulares
En la figura 2 se ha representado una vista esquemática de un reactor según un modo de realización preferente de la invención.
El reactor 20 consta de:
- un cuerpo principal longitudinal 21 provisto en el primero de sus extremos de una brida de interfaz fría 22, estando medios de estanqueidad (no representados) dispuestos entre el cuerpo principal 21 y la brida 22;
- un tubo interno 23 colocado en el interior del cuerpo principal 21 para formar una zona anular 31 a lo largo del cuerpo principal, comprendiendo el tubo interno 23 un primer extremo frío en contacto de manera estanca con la brida fría 22, y un segundo extremo caliente, delimitando el tubo interno 23 una zona interior de reacción 30 que está en comunicación de fluido con la zona anular 31 a través de al menos una abertura 36 dispuesta en el extremo caliente del tubo interno 23;
- un medio de agitación para realizar un mezclado del medio de reacción situado en la zona interior de reacción 30 del tubo interno 23, siendo dicho medio de agitación accionado en rotación por medio de un árbol giratorio 35 dispuesto en la zona interior de reacción 30 del tubo interno 23 y que pasa a través de la brida fría 22, que es puesto en rotación por un accionador 44;
- un medio de refrigeración 32, que se encuentra en la zona anular 31 en contacto con la brida fría 22, que permite enfriar un efluente presente en la zona de reacción 30 antes de su evacuación del reactor por la salida 29;
- una entrada 27 para una mezcla de agua y oxidante situada en el lado del primer extremo frío del cuerpo principal 21, en la brida fría 22, recorriendo la mezcla de agua y oxidante la zona anular 31 desde el primer extremo frío hasta el segundo extremo caliente del tubo interno 23, antes de penetrar en la zona interior de reacción 30 del tubo interno por medio de al menos una apertura 36;
- una salida 29 de los efluentes situada al nivel del primer extremo frío del cuerpo principal 21, en la brida fría 22; - un medio de inyección para inyectar la materia a tratar en el tubo interno a partir de la alimentación de desechos 28 situado en la brida fría 22.
Según la invención, el tubo 23 es giratorio. En el modo de realización ilustrado en la figura 2, el tubo está solidarizado con el árbol 35 y es accionado en rotación por la rotación del árbol 35. Según otro modo de realización no ilustrado, el tubo, solidarizado con el árbol, podría ponerse en rotación por un accionador externo y accionar el árbol en rotación.
El reactor 20 comprende además una vaina fija 42 provista de un orificio en donde se aloja el árbol 35.
Según la invención, como la agitación permite el mezclado del medio de reacción en la zona de reacción 30, es decir, de la mezcla de agua, oxidante y desechos, desde el punto de inyección de los desechos a la derecha del medio de refrigeración 32 situado en la zona anular 31, no se lleva a cabo, como en la técnica anterior, por la puesta en rotación de una turbina 4 con respecto al tubo interno 3, pero para poner en rotación el propio tubo interno 23 con respecto a una superficie de la pared interna del cuerpo principal 21, por una parte, y con respecto a una superficie externa de la vaina 42 situada en el interior del tubo interno 23, por otra parte. La presencia de las palas 25 sobre el extradós del tubo interno giratorio también permite obtener la agitación de la mezcla de agua y oxidante en la zona anular 31, agitación que no estaba asegurada en la técnica anterior.
El tubo giratorio interno 23 debe presentar una buena resistencia a las tensiones estáticas, al pandeo, a las flexiones y a las torsiones. Está realizado de un material adecuado que presenta una determinada resistencia, que se elige en función de los desgastes por corrosión inducidos por la composición química de la materia orgánica a tratar, así como por la reacción de OHT u OVH. El tubo interno generalmente estará realizado de titanio. Además, el tubo interno tiene un gran diámetro (en particular para permitir la inserción, en el interior del tubo, palas 24 y contrapalas 26, 41).
Este tubo giratorio 23 está montado de manera estanca sobre la brida 22 de interfaz fría. Para realizar la estanqueidad giratoria del tubo 23 sobre la brida fría 22, se utilizan, por ejemplo, dos superficies planas con un deslizamiento en rotación, superficies llamadas granos 15. La estanqueidad de los granos se puede realizar, por ejemplo, mediante un esfuerzo de compresión ajustable por medio de un resorte no representado en la figura 2. El tubo giratorio 23 permite que la zona anular 31 se coloque en comunicación de fluido con la zona de reacción 30 (confinamiento dinámico de la reacción de OHT o de OVH) al nivel de la parte caliente (zona de temperatura de operación 38) del reactor 20. Esta comunicación de fluido se realiza aquí por medio de varias aberturas 36 realizadas en el extremo caliente del tubo y cuya función es generar varios chorros giratorios de mezcla agua/aire caliente inyectados en la zona de reacción. La función de los chorros giratorios es ayudar a la mezcla de los reactivos agua/aire/disolventes, lo que permite el inicio y finalización de la reacción de OHT o de OVH.
En la figura 2 se ha representado una configuración en donde el tubo giratorio 23 es accionado en rotación por la puesta en rotación del árbol 35, que es solidarizado con el tubo interno 23 al nivel del extremo caliente del cuerpo principal 21 del reactor. Al nivel de la brida fría 22, este árbol giratorio 35 es puesto en rotación por un dispositivo mecánico estanco contra la presión de operación, por ejemplo, utilizando un accionamiento magnético movido por una motorización eléctrica externa (accionador externo 44). Los volúmenes interior y exterior del tubo interno 23 están en una cuasi equipresión debido a la comunicación de fluido de los volúmenes al nivel de la zona de temperatura de operación 38 del reactor, donde el fluido implementado es, por ejemplo, una mezcla de solutos en el agua supercrítica, cuya viscosidad es baja. Por lo tanto, los granos tienen una estanqueidad a realizar con un bajo gradiente de presión, pero para una presión de operación hidrostática que puede variar desde la presión ambiental hasta presiones mucho más altas que la presión crítica del agua.
El tubo giratorio 23 está provisto de palas 24 (por ejemplo, aletas) que están soldadas sobre su intradós (su pared interna) y dispuestas sobre toda la longitud del tubo. Las contrapalas 26 (por ejemplo, aletas) están soldadas sobre el extradós (pared externa) de la vaina 42 fija de inyección de desechos. Las palas 24 y las contrapalas 26 están, por ejemplo, dispuestas al tresbolillo. La implementación de la agitación por medio de las palas 24 (puestas en movimiento por el ajuste en rotación del tubo interno 23), y por la presencia de las contrapalas 26 fijas, permite mejorar el cizallamiento del fluido agitado contenido en la zona de reacción.
En la figura 2, la vaina fija 42 es una barra cilíndrica que tiene un orificio 45 (luz) que permite el paso del árbol de motor 35; un extremo de la vaina fija 42 está solidarizado con la brida fría 22 de manera estanca. Como se ilustra en la ampliación de la figura 2 o en la figura 3, el juego entre el diámetro del orificio de la vaina fija 42 y el diámetro del árbol de motor 35 forma un volumen de inyección 46 en donde se inyectan los desechos fríos al nivel de la entrada de la alimentación de desechos 28 fríos, que ahora se encuentra sobre la brida fría 22. Este volumen de inyección 46 se pone en movimiento continuamente, independientemente del caudal de alimentación de desechos, por el desplazamiento relativo entre la superficie del árbol del motor 35 y la superficie interna de la vaina fija 42. Como los desechos se alimentan al nivel de la base del árbol en la brida fría 22, por lo tanto, los desechos recorren el volumen de inyección 45 desde el extremo frío hasta el extremo caliente del reactor y se precalienta progresivamente mediante el intercambio de calor con el fluido que ha reaccionado, caliente y proveniente de la zona de reacción 30. Además, los desechos se mantienen agitados en este volumen de inyección 45, debido a la presencia permanente de una restricción de cizallamiento entre la vaina fija 42 y el árbol giratorio 35. Este método de introducción tolera de este modo la pirólisis eventual de los desechos, así como la presencia de partículas sólidas en suspensión en el deshecho inyectado, y por lo tanto limita la acumulación en esta zona de depósitos que tienden a colmatar la inyección.
La vaina 42 está dimensionado para que su extremo caliente llegue a la zona de temperatura de operación 38 del reactor 20, pero este extremo puede llegar a mayor o menor distancia del extremo caliente del tubo interno 23. Con el fin de limitar la flecha entre los dos extremos de la vaina fija 42, el extremo caliente de la vaina 42 puede estar soportado por un sistema asociado con la función de agitación. En este caso concreto, este sistema de soporte consta de una pieza 40 cilíndrica provista de un orificio que es coaxial con el orificio 45 de la vaina fija 42, teniendo la pieza 40 preferentemente un diámetro externo idéntico al de la vaina 42; el sistema de soporte consta además una contrapala fija 41, que está solidarizada tanto con la vaina 42 como con la pieza 40.
Esta combinación de palas giratorias 24 y contrapalas fijas 26, 41 mejora, en comparación con la configuración de la técnica anterior ilustrada en la figura 1, las condiciones de agitación y de mezclado radial en el volumen de reacción. La vaina fija 42 también puede estar provista de uno o varios discos 43 (solo se representa un disco en la figura 2), separados regularmente o no (según de la configuración seleccionada) a lo largo del eje longitudinal de la vaina. Este o estos discos permiten limitar la transferencia de masa axial; el volumen de reacción forma de este modo una sucesión de reactores elementales perfectamente agitados, cuya circulación media tiende hacia la circulación del pistón.
Ventajosamente, como se ha representado en la figura 2, el tubo interno giratorio 23 también está provisto sobre su extradós (pared externa) de palas 25 (por ejemplo, aletas), que están soldadas sobre toda su longitud, estando las palas 25 separadas entre sí longitudinalmente. Las palas 25, como las palas 24, se ponen en movimiento por la rotación del tubo interno 23. Se especifica que el dimensionamiento radial de las palas 24, 25 y de las contrapalas 26, 41 se adapta en función del espacio disponible. Las palas 25 se enfrentan a elementos (dedos de guante 37 (de los cuales se representa solo uno en la figura 2) así como, para algunos, al intercambiador de frío 32) que constituyen obstáculos fijos; por lo tanto, tienen una dimensión radial más pequeña que las palas 24.
Según el modo de realización ilustrado en la figura 3, el reactor consta de tres conjuntos de palas 24 (fijadas al intradós del tubo interno 23), tres conjuntos de palas 25 (fijadas sobre el extradós del tubo interno 23) y tres conjuntos de contrapalas 26 (fijadas sobre el extradós de la vaina 42 y no representadas en la figura 3).
Las palas 24 y 25, así como las contrapalas 26 y 41 participan:
- en mejorar la transferencia térmica jugando con la hidrodinámica de la circulación en la zona anular 31 y en la zona de reacción 30;
- en el aumento de la superficie de intercambio térmico entre el medio de reacción y la zona anular 31 por creación de una superficie de intercambio secundaria.
Al final, el medio de agitación mejorado, en asociación con el medio mejorado de introducción de la materia orgánica a tratar, permite que los desechos se dispersen rápidamente en el medio de reacción, lo que conduce a una mejora de la eficacia de las transferencias térmicas (calentamiento y enfriamiento). Más particularmente, el medio de agitación mejorado permite, por una parte, mejorar la mezcla de los reactivos a lo largo de toda la zona de reacción y, por lo tanto, asegurar la ausencia de zonas muertas y, por otra parte, mejorar los intercambios térmicos entre la zona de reacción y la zona anular, así como entre la zona anular y los dedos de guante, lo que permite un mejor control de la reactividad del medio y de las condiciones de operación locales (limitación de los calentamientos locales, por ejemplo).
Además, a diferencia de las configuraciones de la técnica anterior, la introducción de desechos ya no tiene lugar al nivel del extremo caliente del reactor, pero al nivel de su extremo frío y a través de la brida fría 22. La alimentación de desechos 28 se implementa internamente desde el reactor 20 por medio de la vaina fija de inyección 42, estanca y solidaria con la brida fría 22 del reactor 20 y que desemboca directamente a la zona de reacción 30. Asimismo, como veremos a continuación, la medición de temperatura, el enfriamiento y calentamiento del reactor 20 se lleva a cabo por medio de dedos de guante 37. De este modo, según el modo de realización preferente de la invención, por lo tanto, se han eliminado todas las conexiones que aseguraban la estanqueidad a la presión del reactor que estaban situadas cerca de la zona de reacción de OHT o a temperatura, ya sea que se trate de inyección o extracción de fluidos o medición (temperatura, presión). Se evita de este modo cualquier riesgo de estanqueidad débil al nivel estas conexiones y mejora la resistencia a la restricción mecánica de estas conexiones en las condiciones de operación.
En la figura 2, se representa un solo dedo de guante 37. Un dedo de guante 37 es un elemento bien conocido por los expertos en la materia: se trata de una vaina ciega, que forma un alojamiento protector destinado a recibir un sistema que puede ser, por ejemplo, un sistema de calentamiento, un sistema de medición de temperatura o incluso un sistema de extracción de potencia térmica. La función del dedo de guante 37 es conservar la estanqueidad del reactor 20 a la presión y a la temperatura de operación, mientras abandona el sistema que contiene a presión atmosférica.
En la presente invención, los dedos de guante 37 están dispuestos en la zona anular 31 del reactor 20, paralelos al tubo interno 23 de confinamiento y se insertan a través de una abertura practicada en la brida fría 22 del reactor. El uso de dedos de guante 37 para precalentamiento y seguimiento de temperatura es configurable. De este modo, es posible, a modo de ejemplos, dedicar ciertos dedos de guante al calentamiento, posicionar las zonas de calentamiento en lugares específicos situados a la derecha de la zona de reacción 30, instrumentar el seguimiento de la temperatura a lo largo del reactor 20 de una manera más o menos fina, añadir medios de extracción de potencia térmica (intercambiadores de frío, como veremos a continuación) a través de los alfileres de enfriamiento 47.
Según un modo de realización preferente de la invención, al menos uno de los dedos de guante 37 del reactor 20 está equipado con un sistema de calentamiento del tipo cartucho calefactor, por ejemplo, un cartucho calefactor de alta potencia calorífica. Se obtiene de este modo una inyección de una potencia de calentamiento cerca de las inmediaciones de la zona de reacción 30. Como el sistema de calentamiento se inserta en el exterior del tubo de confinamiento 23 (y por lo tanto fuera de la zona de reacción 30), no está expuesto a las agresiones resultantes de la reacción de OHT.
El cartucho calefactor insertado en un dedo de guante 37 permite:
- la puesta en calentamiento rápido y arranque de la reacción de OHT a partir de un reactor frío;
- el arranque de la reacción de OHT en condiciones difíciles (disolvente de PCI bajo), por el calentamiento de los fluidos de agua/oxidante antes de mezclar e iniciar la reacción de OHT al nivel de la zona de reacción 30, en el caso de que las condiciones de funcionamiento establecidas no permitan que la ignición espontánea de la reacción de OHT se alcance de manera estable;
- el mantenimiento de las condiciones de operación mínimas de temperaturas requeridas para el desarrollo de la reacción de OHV u de OHT esperada en la zona de reacción a lo largo de esta zona de reacción.
Sin embargo, cabe señalar que la eficacia del calentamiento se basa en la eficacia del intercambio de calor entre los dedos de guante 37 y el fluido de procedimiento contenido en la zona anular 31, en particular, sobre la agitación forzada que se implementa en la zona anular 31.
La tecnología de los cartuchos de calentamiento permite posicionar la producción de potencia térmica sobre determinadas longitudes específicas del reactor 20 y asociarle una medida de temperatura adaptada y una regulación específica. En estas tecnologías, los cartuchos calefactores, también llamados varillas calefactoras o resistencias cilíndricas blindadas, se pueden presentar en una forma tubular de diferentes diámetros y de longitudes muy variadas. Los cartuchos disipan densidades de potencia relativamente altas en todo o parte de su longitud total. Por ejemplo, estas potencias pueden alcanzar los 60 W.cm-2 para temperaturas máximas del orden de 800 °C. Es posible, por ejemplo, equipar el reactor con seis dedos de guante 37 e insertar tres cartuchos de calentamiento en tres de los seis posibles dedos de guante, con el fin de administrar una potencia térmica distribuida homogéneamente sobre una longitud caliente del reactor que va al menos desde el intercambiador de frío 32 (excluido) hasta la derecha de la zona de mezcla de desechos/agua/oxidante en la zona de reacción 30. Cada cartucho puede estar provisto de un termopar para su regulación y un termopar independiente que permite controlar la ausencia de sobrecalentamiento del dedo de guante en donde se coloca. De hecho, los dedos de guante deben respetar un límite de temperatura en función del material elegido para su constitución y garantizar sus características mecánicas. Por ejemplo, en el caso del Inconel™ 625, material ampliamente utilizado en oxidación hidrotermal, esta temperatura límite es de 700 °C.
Un dedo de guante también puede contener un sistema de medición de la temperatura prevaleciente en la zona 31 que, debido a la agitación, es muy representativo del campo de temperatura que prevalece en la zona de reacción 30.
Según una variante de realización, uno de los seis dedos de guante puede dedicarse a la instalación de una serie de termopares colocados en un haz que permite medir la temperatura a lo largo del dedo de guante. Al igual que con los cartuchos de calentamiento, la inserción del sistema de medición de temperatura en un dedo de guante permite separar las funciones del sistema de medición contenido en el dedo de guante (aquí medición a distancia de la temperatura) y la resistencia a la presión de dicho sistema. De este modo, los termopares no tienen que estar engarzados al nivel de la brida fría 22.
El uso de un haz de termopares permite adquirir de forma sencilla y muy configurable (fácil elección del posicionamiento de las medidas de temperatura) un gran número de puntos de medición de temperatura, distribuidos sobre la longitud del reactor. Estos puntos de medición pueden:
- contribuir al pilotaje de la reacción de OHT o de OVH;
- permitir la supervisión del campo de funcionamiento de la temperatura del reactor.
La sensibilidad de la medición de temperatura es esencialmente una función de la calidad y la cinética del intercambio de calor entre los dedos de guante 37 y el fluido de procedimiento contenido en la zona anular 31, y en particular de la agitación forzada que se implementa en la zona anular.
Con el fin de gestionar la potencia liberada por la reacción de OHT a altos caudales de alimentación de disolvente, es preferente instalar equipos eficaces de gestión del calor que permita ganar un grado de libertad para el funcionamiento de estos equipos en condiciones difíciles (disolvente con alto PCI). Por tanto, los inventores han optado por mejorar los medios para controlar la potencia liberada por la reacción de OHT.
Se utilizan intercambiadores de calor que forman un radiador de bucle caliente (también llamado "intercambiador de calor") cuyo objetivo es recuperar el exceso de potencia térmica (calor) liberado por la reacción de OHT hacia un circuito externo, lo que permite homogeneizar la temperatura en la zona de reacción 30 y limitar la temperatura a la que se expone el reactor 20 presurizado.
Tal como se ha representado en la figura 2, la homogeneidad y la limitación de la temperatura se aseguran de dos formas:
- un intercambiador de calor 33 del tipo de intercambiador de calor se inserta en la pared externa del cuerpo principal 21 del reactor 20 desde su extremo frío hasta el extremo caliente del intercambiador de frío 32. Este intercambiador de calor 33 se realiza, por ejemplo, a partir de un ranurado realizado en la pared externa del cuerpo principal 21 del reactor y que realiza sucesivos movimientos de ida y vuelta según el eje longitudinal del reactor sobre la totalidad de la superficie del reactor (figura 3), un fluido caloportador que circula en la ranura realiza de este modo;
- un intercambiador de calor del tipo intercambiador de calor en forma de alfiler 47, tal como se ha representado en la figura 4, que se inserta en el reactor lo más cerca posible de la reacción por medio de un dedo de guante 37. Se introduce un fluido caloportador a través de una entrada de fluido 49 en el alfiler; este fluido circula en el dedo de guante 37 y sale a través de una salida de fluido 48. Este intercambiador de calor en forma de alfiler 47, está situado a la derecha de la zona de reacción en uno o varios dedos de guante 37, contribuye a la mejora del control térmico de la reacción de OHT.
La circulación de un fluido caloportador en estos intercambiadores de calor permite extraer eficazmente la potencia térmica. El fluido caloportador utilizado puede ser, por ejemplo, CO2 supercrítico o bien, agua supercrítica. Esta circulación permite controlar la temperatura de los equipos del reactor y del volumen de reacción, con el fin de controlar la cinética de reacción de OHT o de OVH limitando la formación de pirólisis y preservando materiales eventualmente sometidos a temperaturas extremas.
El caudal de circulación del caloportador puede servocontrolarse mediante la temperatura máxima aceptada al nivel de la pared interna del cuerpo principal 21 del reactor y registrarse en un dedo de guante de medición 37. Esta variante no se detalla.
Independientemente del intercambiador de calor de tipo intercambiador de calor que se use, se puede alimentar con fluido caloportador a un caudal continuo servocontrolado a una medición de temperatura situada lo más cerca posible de la reacción. El fluido caloportador puede vaporizarse a presión atmosférica en el intercambiador de calor o puede presurizarse.
También es posible utilizar un intercambiador de calor que forme un radiador de bucle de frío (también llamado "intercambiador de frío"), que permite el enfriamiento continuo de los productos de la reacción de combustión con el uso complementario de un circuito externo de agua refrigerada a presión atmosférica. Como se ilustra en la figura 2, esta función de enfriamiento se asegura por un intercambiador de calor del tipo de intercambiador de frío 32 que es compacto y que se inserta en el reactor 20 en la zona anular 31 al nivel del extremo frío del reactor y que permitirá tener una zona enfriada 39 en el reactor. El intercambiador de frío 32 está protegido de este modo de agresiones de la reacción de OHT o de OVH por el tubo de confinamiento 23. La inserción del intercambiador de frío 32 en el núcleo del fluido que circula por el espacio anular 31 permite aumentar de manera significativa la eficacia de los intercambios térmicos y, por lo tanto, reducir su volumen, haciendo posible de este modo maximizar el volumen de reacción. No obstante, la eficacia de enfriamiento se basa en la eficacia del intercambio de calor entre este intercambiador de frío 32 y el fluido de procedimiento contenido en la zona anular 31 y, en particular, en la agitación forzada que se implementa en la zona anular.
La función principal del intercambiador de frío 32 es asegurar el enfriamiento continuo de los productos de reacción, a presión de operación, con ayuda de un circuito de presión atmosférica. Por lo tanto, este componente trabaja con una presión exterior que es igual a la presión de operación y una presión interior que es baja. La inserción de este intercambiador de frío 32 en el cuerpo principal del reactor implica por lo tanto una resistencia de sus paredes a una restricción mecánica en compresión y no en tracción, lo que permite considerar su realización en un material estándar y con espesores de paredes delgados, permitiendo de este modo una transferencia de calor facilitada. En la configuración ilustrada en la figura 2, el intercambiador de frío 32 tiene forma anular y está presionado contra la pared interna del cuerpo principal 21 del reactor al nivel de la brida fría 22. También consta de canales que permiten el paso de los dedos de guante 37. Por lo tanto, el intercambiador de calor 32 también permite limitar la conducción de calor a lo largo de los dedos de guante 37 que lo atraviesan, desde la zona de reacción caliente 30 en donde están sumergidos hasta la brida fría 22 a la que están conectados de forma estanca.
Eligiendo, por una parte, implantar en el lado frío del reactor el conjunto de conexiones a presión y, por otra parte, internalizar los medios de calentamiento, se ha limpiado el espacio del extremo caliente del reactor. La casi longitud del reactor se puede dedicar por completo a la gestión de la temperatura del reactor. La temperatura del reactor es gestionada en particular por el intercambiador de calor 33 ya descrito anteriormente, que está dispuesto sobre la superficie exterior del cuerpo principal del reactor y cuya función es la extracción de potencia térmica.
Se asume que se puede implementar el aislamiento térmico mediante aislamiento térmico externo ya utilizado en versiones anteriores. Sin embargo, este tipo de aislamiento puede plantear dificultades de mantenimiento en espacios confinados y en la gestión de desechos.
El objetivo de este aislamiento térmico es cuádruple:
- limitar las pérdidas de calor para permitir que se alcancen las condiciones de temperatura para la reacción de OHT o de OVH en la zona de reacción;
- limitar las pérdidas de calor para limitar el calentamiento del aire en la periferia del reactor, en particular en el momento de un funcionamiento en un espacio confinado;
- limitar la temperatura de la pared externa del cuerpo principal del reactor a una temperatura aceptable en ciertas condiciones de aprovechamientos de restricciones;
- limitar las pérdidas de calor para concentrar la extracción de potencia mediante un circuito caloportador dedicado, pudiendo maximizar la recuperación del exceso de energía de combustión liberada por la reacción de OHT o de OVH.
Como se ilustra en la figura 2, el aislamiento térmico del reactor se mejora aún más por la presencia de una doble envoltura 34, que preferentemente tiene la forma de una manga ciega, delimitando una cavidad para el alojamiento del cuerpo principal del reactor, solidarizado con la brida fría 22. La doble envoltura 34 se mantiene a la menor presión posible, incluso a alto vacío, para limitar las transferencias conductoras y convectivas por el aire en la periferia del reactor. Preferentemente, el intradós de esta envoltura 34 y el extradós del cuerpo principal 21 del reactor se tratan, por ejemplo, por cromado, para limitar las transferencias radiativas. La doble envoltura 34, una vez instalada y puesta en depresión, forma un aislante de manera similar a la que forma a un vaso Dewar.
Esta doble envoltura 34 se puede complementar con enfriamiento exterior (no representado en la figura 2), en el caso de que la temperatura de la pared externa de la doble envoltura sea demasiado alta o que la pérdida de calor sea demasiado nociva para mantener la temperatura ambiente alrededor del reactor. En este último caso, la envoltura al vacío asegura una rotura del puente térmico importante y un simple serpentín metálico fijado al exterior de la envoltura permite el mantenimiento de los criterios demandados por las condiciones de aprovechamiento de restricciones.
REFERENCIAS CITADAS
[1] WO 02/30836 A1
[2] WO 2007/036526 A2
[3] WO 2014/111581 A1
[4] WO 2007/036512 A1

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Reactor (20) para el tratamiento por oxidación hidrotermal de una materia orgánica en un medio de reacción, que comprende:
- un cuerpo principal (21) que se extiende según un eje longitudinal, que en el primero de sus extremos está provisto de una brida de interfaz fría (22), estando unos medios de estanqueidad dispuestos entre el cuerpo principal (21) y la brida (22);
- un tubo interno (23) colocado en el interior del cuerpo principal (21) para formar una zona anular (31) a lo largo del cuerpo principal, comprendiendo el tubo interno (23) un primer extremo frío en contacto de manera estanca con la brida fría (22), y un segundo extremo caliente, delimitando el tubo interno una zona interior de reacción (30) que está en comunicación de fluido con la zona anular (31) a través de al menos una abertura (36) dispuesta en el extremo caliente del tubo interno;
- un medio de agitación para realizar un mezclado del medio de reacción situado en la zona interior de reacción (30) del tubo interno (23), estando dicho medio de agitación montado de manera rotatoria alrededor del eje longitudinal;
- un medio de refrigeración para enfriar un efluente que se encuentra en la zona de reacción interna del tubo interno antes de su evacuación del reactor a través de una salida (29) del cuerpo principal;
- una entrada (27) para una mezcla de agua y oxidante situada en el lado del primer extremo frío del cuerpo principal (21), recorriendo la mezcla de agua y oxidante la zona anular (31) desde el primer extremo frío hasta el segundo extremo caliente del tubo interno (23), antes de penetrar en la zona interior de reacción (30) del tubo interno;
- una salida (29) de efluentes situada al nivel del primer extremo frío del cuerpo principal (21);
- un medio de inyección para inyectar la materia orgánica a tratar en el tubo interno;
estando dicho reactor caracterizado por que el tubo interno está montado de manera rotatoria sobre la brida fría, para accionarse en rotación alrededor del eje longitudinal;
por que el medio de inyección consta de una vaina (42), colocada en el interior del tubo interno (23), teniendo dicha vaina un primer extremo que está fijado de manera estanca a la brida fría (22) y un segundo extremo que está situado cerca del extremo caliente del tubo interno (23), teniendo la vaina (42), además, un orificio (45) que define un paso de la materia orgánica a tratar desde el primer extremo hasta el segundo extremo de la vaina; y
por que el medio de agitación comprende una pluralidad de palas (24) fijadas en la pared interna del tubo interno (23) y separadas entre sí según una dirección longitudinal del tubo interno, estando las palas accionadas en rotación por la rotación del tubo interno, y una pluralidad de contrapalas (26) fijadas en la pared externa de la vaina (42) y separadas entre sí según una dirección longitudinal de la vaina.
2. Reactor según la reivindicación 1, en donde el medio de agitación comprende, además, un árbol giratorio (35) que está dispuesto en la zona interior de reacción del tubo interno y que pasa a través de la brida fría (22), estando el árbol giratorio alojado en el orificio (45) de la vaina (42) del medio de inyección.
3. Reactor según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde el medio de agitación comprende, además, una pieza de geometría anular (40) provista de un orificio, que es coaxial con el orificio de la vaina y que define un paso para el árbol giratorio (35), así como una contrapala fija (41) que conecta la pieza (40) al segundo extremo de la vaina (42).
4. Reactor según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el medio de agitación comprende, además, una pluralidad de palas (25) fijadas en la pared externa del tubo interno (23) y separadas entre sí según la dirección longitudinal del tubo interno.
5. Reactor según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde la vaina (42) consta, además, en su pared externa, de al menos un disco (43) que sobresale radialmente.
6. Reactor según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el medio de refrigeración consta de un intercambiador de calor que forma un radiador de bucle frío (32), estando este intercambiador de calor dispuesto en la zona anular (31) cerca, preferentemente en contacto, de la brida fría (22).
7. Reactor según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que consta, además, de una pluralidad de dedos de guante (37), dispuestos en la zona anular (31) y atravesando la brida fría (22).
8. Reactor según las reivindicaciones 6 y 7 tomadas en conjunto, en donde el intercambiador de calor que forma un radiador de bucle frío (32) es un elemento anular que es coaxial con el tubo interno (23) y que está provisto de canales, definiendo cada canal un paso para un dedo de guante (37).
9. Reactor según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende, además, un intercambiador de calor que forma un radiador de bucle caliente (33), obtenido por la circulación de un fluido caloportador en contacto con la pared externa del cuerpo principal (21).
10. Reactor según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que comprende, además, una doble envoltura (34), que se mantiene a una presión inferior o igual a 300 mbar y que se dispone alrededor del cuerpo principal (21) y en contacto con la brida fría (22).
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