ES2929817A2

ES2929817A2 - Sistemas de procesamiento de materias primas y metodos para producir liquidos fischer-tropsch y combustibles para el transporte

Info

Publication number: ES2929817A2
Application number: ES202290073A
Authority: ES
Inventors: Peter G Tiverios; James E Macias; Stephen H Lucas; Lewis L Rich; Gregor A Thomson
Original assignee: Fulcrum Bioenergy Inc
Current assignee: Fulcrum Bioenergy Inc
Priority date: 2020-04-30
Filing date: 2021-04-30
Publication date: 2022-12-01
Also published as: BR112022021703A2; MX2022013636A; CO2022016963A2; CA3177225A1; SA522441128B1; AU2021262819A1; EP4143274A1; WO2021222823A1; GB202216198D0; GB2609158A; JP2023523800A; KR20230004221A

Abstract

Se describe un método para procesar materia prima, caracterizado porque la materia prima entrante se procesa para recuperar selectivamente el material de carbono biogénico de la materia prima entrante. En algunas realizaciones, la materia prima entrante se compone de residuos sólidos mixtos, como los residuos sólidos urbanos (RSU). En otras realizaciones, la materia prima entrante está compuesta de biomasa leñosa. En algunos casos, la materia prima entrante se procesa para recuperar selectivamente el material de carbono biogénico de la materia prima entrante para producir una materia prima procesada con un contenido de carbono biogénico del 50% y más adecuada para la conversión en líquidos Fischer Tropsch de carbono biogénico. Los líquidos Fischer Tropsch de alto contenido biogénico de carbono pueden mejorarse a combustibles líquidos de carbono biogénico. Alternativamente, la materia prima entrante se procesa para recuperar selectivamente material plástico de la materia prima entrante para producir una materia prima procesada con un contenido de carbono biogénico del 50% o menos.

Description

SISTEMAS DE PROCESAMIENTO DE MATERIAS PRIMAS Y MÉTODOS PARA PRODUCIR LÍQUIDOS FISCHER-TROPSCH Y COMBUSTIBLES PARA EL TRANSPORTE

REFERENCIA CRUZADA A LA APLICACIÓN RELACIONADA

Esta solicitud reclama el beneficio de prioridad a U. S. Solicitud de patente No.

16/864,124 presentada el 30 de abril de 2020, cuya divulgación completa se incorpora por referencia en este documento.

La solicitud está relacionada además con las siguientes solicitudes de patente en los Estados Unidos: Solicitud de patente de los Estados Unidos No. 13/023,497, presentada el 8 de febrero de 2011, titulada "Procesos para recuperar el calor residual de los sistemas de gasificación para convertir los desechos sólidos municipales en etanol", que se emitió el 10 de diciembre de 2013 como Patente de los Estados Unidos No. 8,604,088 B2, y Solicitud de patente de los Estados Unidos No. 13/023,510, presentada el 8 de febrero de 2011, titulada "Gas Recycle Loops in Process For Converting Municipal Solid Waste Into Ethanol", que se emitió el 10 de diciembre de 2013 como patente estadounidense No. 8,604,089 B2. Estas aplicaciones se incorporan por referencia en este documento.

CAMPO TÉCNICO

El tema se refiere generalmente a procesos, sistemas e instalaciones para procesar materias primas y convertir materias primas procesadas, incluidos materiales orgánicos o carbonosos como, entre otros, los desechos sólidos municipales (RSU) en combustible.

FONDO

Los residuos sólidos urbanos (RSU) incluyen todos los materiales sólidos eliminados por los municipios. Si bien algunos de estos desechos se reciclan, la mayoría generalmente se vierte en vertederos, donde se descompone durante un período de décadas o incluso siglos. Se ha reconocido que los residuos sólidos municipales contienen materiales orgánicos que tienen contenido energético. Si los RSU se dejan sin tratar en vertederos, el contenido de energía puede drenarse lentamente del vertedero mediante procesos bacterianos, que no solo disipan la energía concentrada, sino que también producen metano, un fuerte gas de efecto invernadero. Algunos vertederos han tratado de recolectar metano, que puede usarse como combustible; sin embargo, la conversión a metano tiene lugar en escalas de tiempo largas, desperdicia gran parte de la energía interna del RSU y es bastante ineficaz para recuperar gran parte del contenido energético disponible del RSU.

El método más temprano y más común para recuperar energía de los RSU es la incineración. La incineración incluye la combustión de RSU o combustible derivado de residuos (CDR) para producir calor, que normalmente alimenta una turbina para producir electricidad. Los subproductos de la incineración incluyen cenizas volantes, cenizas de fondo y gases de combustión que contienen contaminantes peligrosos, incluidos compuestos de azufre, CO2, que es un gas de efecto invernadero, gases ácidos, así como metales, compuestos metálicos y partículas. Las cenizas volantes y las cenizas de fondo generalmente se descartan en vertederos. Algunos gases de combustión y partículas nocivos pueden eliminarse de la corriente de combustión de incineración antes de su descarga a la atmósfera.

Otro método para recuperar energía de los RSU es la pirólisis, que consiste en calentar las porciones orgánicas del RSU, de modo que los compuestos térmicamente inestables se descomponen químicamente en otros compuestos. Esos compuestos se mezclan con otros componentes volátiles para formar un gas de pirólisis que típicamente incluye alquitranes, alquenos, hidrocarburos aromáticos, compuestos de azufre, vapor y dióxido de carbono. El residuo sólido del proceso de pirólisis incluye coque (carbono residual), que luego puede quemarse o usarse como materia prima de gasificación.

Un método relacionado para recuperar energía de los RSU es la gasificación. La gasificación implica convertir al menos una fracción de los RSU en un gas de síntesis ("gas de síntesis") compuesto principalmente de monóxido de carbono dióxido de carbono e hidrógeno. La tecnología de gasificación ha existido durante algunos siglos. En el siglo XIX, por ejemplo, el carbón y la turba a menudo se gasificaban en "gas de ciudad" que proporcionaba una mezcla inflamable de monóxido de carbono (CO), metano (CH⁴) e hidrógeno (H2) que se usaba para cocinar, calentar e iluminar. Durante la Primera y Segunda Guerra Mundial, la biomasa y el carbón se gasificaron para producir CO y H2 para satisfacer las necesidades de transporte. A veces, parte del gas de síntesis se convertía directamente en combustibles líquidos para el transporte utilizando el proceso Fisher-Tropsch. Con el descubrimiento de grandes cantidades de petróleo y gas natural doméstico después de la Segunda Guerra Mundial, la gasificación del carbón y la biomasa ya no eran competitivas en costos y casi desaparecieron.

La gasificación se ha aplicado directamente a los RSU pero, en otros casos, los RSU se pirolizan primero y luego se someten a un proceso de gasificación secundario. La gasificación de RSU generalmente incluye un paso de procesamiento mecánico que elimina los materiales reciclables y otros materiales que tienen bajo o ningún contenido de energía. Luego, la materia prima procesada se calienta en un gasificador en presencia de un agente de gasificación (que incluye al menos algo de oxígeno y posiblemente vapor). Los gasificadores pueden tener varias configuraciones. Por ejemplo, los gasificadores de lecho fijo colocan la materia prima en un lecho fijo y luego la contactan con una corriente de un agente de gasificación en forma de contracorriente ("corriente ascendente") o cocorriente ("corriente descendente"). Los gasificadores también pueden usar reactores de lecho fluidizado.

Otro método de gasificación de RSU es el tratamiento en presencia de oxígeno con un plasma de alta temperatura. Tales sistemas pueden convertir los RSU en gas de síntesis, dejando desechos vitrificados y metales como subproducto.

Para crear hidrocarburos como combustibles sintéticos, un método conocido para convertir el gas de síntesis en combustibles sintéticos es el proceso catalítico Fischer-Tropsch (F-T). Este proceso produce una mezcla de hidrocarburos que podrían refinarse aún más para producir combustibles líquidos para el transporte.

Dado que cada vez se documentan más los efectos perjudiciales de los gases de efecto invernadero, existe una clara necesidad de reducir la producción de energía a partir de combustibles fósiles, en particular del petróleo y las fuentes de combustible derivadas del carbón. Para fomentar la reducción del uso de combustibles fósiles, los gobiernos están promoviendo el uso de combustibles derivados de fuentes orgánicas renovables en lugar de fuentes basadas en fósiles.

La Agencia de Protección Ambiental (EPA) en los Estados Unidos ha ordenado un Estándar de Combustible Renovable ("RFS") bajo el cual los combustibles a base de celulósica generan RIN celulósicos (números de identificación renovables) que son una forma de créditos de cumplimiento para las Partes Obligadas (por ejemplo, refinerías). En virtud de la RFS, las Partes Obligadas están obligadas a mezclar una cantidad cada vez mayor de combustible celulósico en combustibles derivados de combustibles fósiles.

Para determinar el contenido porcentual biogénico de los combustibles, la EPA requiere pruebas que utilizan métodos de datación por radiocarbono. Más particularmente, las regulaciones actuales de la USEPA, en la Sección 8.1426 (f) (9), requieren que las partes utilicen el Método B o el Método C de ASTM D 6866 para realizar la datación por radiocarbono para determinar la fracción renovable del combustible.

BREVE RESUMEN DE LA INVENCIÓN

La presente divulgación generalmente se refiere a procesos y métodos para convertir materiales orgánicos, como los contenidos en RSU, en combustibles. Más concretamente, la presente divulgación se refiere a los procesos de producción de líquidos Fischer-Tropsch de alta concentración biogénica y los respectivos productos combustibles mejorados derivados de la fracción orgánica de las materias primas de desechos sólidos municipales (RSU) que contienen concentraciones relativamente altas de carbono biogénico (derivado de plantas) y una concentración relativamente baja de carbono no biogénico (derivado de fuentes fósiles) junto con otros materiales no carbonosos. En la práctica, la concentración relativamente alta de carbono biogénico es de hasta aproximadamente el 80% de carbono biogénico. Particularmente digno de mención es que la alta concentración biogénica de líquidos de Fischer-Tropsch ccontiene la misma concentración relativamente alta de carbono biogénico que la materia prima derivada de los RSU.

En otro aspecto, las realizaciones de la presente divulgación se refieren a los sistemas de procesamiento de materias primas y los métodos para producir una materia prima segregada o procesada. En algunas realizaciones, el sistema de procesamiento de materias primas está configurado para producir materia prima procesada que contiene una mayor concentración de materiales de carbono biogénico que los materiales de carbono no biogénicos. Por ejemplo, en algunas realizaciones, la materia prima procesada tiene un contenido de carbono biogénico en el rango de 50% a 100% en peso, o 51 % a 95% en peso. En otras realizaciones, el sistema de procesamiento de materias primas está configurado para procesar múltiples flujos de materias primas, tales como, entre otros, flujos de materias primas de RSU, biomasa leñosa u otros flujos de materia prima de biomasa, flujos de materias primas plásticas y mezclas de cualquiera de los flujos antes mencionados. En otra realización donde los plásticos se incluyen en el vapor de la materia prima, la materia prima procesada puede tener un contenido de carbono biogénico del 50% o menos en peso.

En otra realización, la presente divulgación proporciona un método para procesar materia prima, caracterizado en que la materia prima entrante se procesa para recuperar selectivamente material de carbono biogénico de la materia prima entrante . En algunas realizaciones, la materia prima entrante se compone de residuos sólidos mezclados. En otras realizaciones, la materia prima entrante está compuesta de biomasa leñosa. En algunas realizaciones, los residuos sólidos mezclados son residuos sólidos urbanos (RSU). En algunos casos, la materia prima entrante se procesa para recuperar selectivamente el material de carbono biogénico de la materia prima entrante para producir una materia prima procesada con un contenido de carbono biogénico del 50% y más adecuada para la conversión en líquidos Fischer Tropsch de carbono biogénico. Los líquidos Fischer Tropsch de alta biodiversidad pueden mejorarse a combustibles líquidos de carbono biogénico. En realizaciones alternativas, la materia prima entrante se procesa para recuperar selectivamente el material plástico de la materia prima entrante para producir una materia prima procesada con un contenido de carbono biogénico del 50% o menos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Las figuras adjuntas, que se incorporan a esta especificación, ilustran una o más realizaciones ejemplares de las invenciones aquí divulgadas y, junto con la descripción detallada, sirven para explicar los principios y las implementaciones ejemplares de estas invenciones. Uno de los expertos en la técnica entenderá que las figuras son solo ilustrativas, y que lo que se representa en ellas puede adaptarse, en función de esta divulgación, en vista del conocimiento común dentro de este campo. Varias realizaciones, incluyendo adiciones y modificaciones a la realización ilustrada, de las presentes invenciones se describen aquí en el contexto de la conversión de materia prima derivada de residuos de RSU en combustibles.

En las figuras:

La FIG. 1 muestra una realización de un sistema global para producir líquidos Fischer-Tropsch de alta concentración biogénica derivados de materias primas de residuos sólidos urbanos (RSU); que contiene una concentración relativamente alta de carbono biogénico y una concentración relativamente baja de carbonos no biogénicos junto con otros materiales no carbonosos;

La FIG. 2 muestra un ejemplo de una realización de una isla de gasificación;

La FIG. 3 muestra un ejemplo de una realización de un sistema de acondicionamiento de gas de síntesis;

La FIG. 4A muestra un ejemplo de una realización de un sistema de eliminación de CO2/H2S;

La FIG. 4B muestra un ejemplo de otra realización de un sistema de eliminación de CO2/H2S;

La FIG. 5 muestra un ejemplo de una realización de un sistema para generar líquidos F-T;

La FIG. 6 muestra un ejemplo de una realización de un sistema para producir líquidos F-T refinados a partir del sistema de la FIG. 5;

La FIG. 7 es un diagrama esquemático que ilustra una realización de un sistema y método de procesamiento de materias primas;

La FIG. 8 es un diagrama esquemático que muestra otra realización de un sistema y método de procesamiento de materias primas;

La FIG. 9 es un diagrama esquemático que representa otra realización ejemplar de un sistema y método de procesamiento de materias primas;

La FIG. 10 es un diagrama esquemático que muestra otra realización ejemplar de un sistema y método de procesamiento de materias primas;

La FIG. 11 es un diagrama esquemático que ilustra otra realización de un sistema y método de procesamiento de materias primas;

La FIG. 12 es un diagrama esquemático que muestra otra realización de un sistema y método de procesamiento de materias primas.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

Aquellos con conocimientos ordinarios en la técnica entenderán que la siguiente descripción detallada es solo ilustrativa y no pretende ser de ninguna manera limitante. Otras realizaciones de las presentes invenciones se sugerirán fácilmente a tales personas calificadas que tengan el beneficio de esta divulgación, a la luz de lo que se conoce en las artes relevantes, la provisión y operación de sistemas de información para tal uso y otras áreas relacionadas. Ahora se hará referencia en detalle a implementaciones ejemplares de las presentes invenciones, como se ilustra en los dibujos adjuntos.

En aras de la claridad, no se muestran y describen todas las características rutinarias de las implementaciones ejemplares descritas en este documento. Por supuesto, se apreciará que en el desarrollo de cualquier implementación real, se deben tomar numerosas decisiones específicas de implementación para lograr los objetivos específicos del desarrollador, como el cumplimiento de las restricciones reglamentarias, de seguridad, sociales, ambientales, de salud y relacionadas con el negocio, y que estos objetivos específicos variarán de una implementación a otra y de un desarrollador a otro. Además, se apreciará que tal esfuerzo de desarrollo podría ser complejo y llevar mucho tiempo, pero sin embargo sería una tarea rutinaria de ingeniería para aquellos con conocimientos ordinarios en la técnica que tienen el beneficio de esta divulgación.

A lo largo de la presente divulgación, los términos pertinentes deben entenderse de manera coherente con sus significados típicos establecidos en el arte pertinente. Sin embargo, sin limitar el alcance de la presente divulgación, se proporcionan más aclaraciones y descripciones para los términos y conceptos relevantes que se establecen a continuación:

El término residuos sólidos urbanos (RSU) tal como se utiliza en este documento tiene el mismo significado que el término se entiende por uno de habilidad en la técnica. Un ejemplo de RSU son los residuos sólidos que se obtienen de la recolección de basura comercial y doméstica. En su forma cruda, los RSU no necesitan ser completamente sólidos, ya que pueden contener líquidos arrastrados o absorbidos, o líquidos en recipientes u otros espacios cerrados. Uno de los expertos en la técnica entenderá que los RSU tendrán una amplia gama de composiciones, y que la fuente de RSU no necesariamente tiene que ser de un municipio. A efectos de esta divulgación, otros materiales de desecho orgánico y diversos materiales de biomasa, como la materia vegetativa, pueden ser equivalentes a los RSU.

El término corriente tal como se usa en este documento significa cualquier fluido o sólido que se mueva o se mueva en ruta, directa o indirectamente, de un lugar a otro. Una corriente sigue siendo una corriente incluso si está temporalmente estacionaria. La referencia a una porción de una corriente o material se refiere a cualquier porción de la corriente o material, incluida la corriente o el material en su totalidad. Una porción de una corriente o material puede mezclarse con otras composiciones de materia y se considerará que la mezcla comprende la porción de la corriente o material original. El término en comunicación fluida con tal como se utiliza en este documento incluye, sin limitación, la comunicación fluida directa e indirecta, como, por ejemplo, a través de una unidad de proceso intermedia.

El término unidad, tal como se utiliza en el presente documento, significa parte de un sistema, y puede, por ejemplo, comprender una operación unitaria, un sistema o grupo de operaciones unitarias, una planta, etc.

El término syngas (gas de síntesis) tal como se usa aquí tiene el mismo significado que el término es utilizado por alguien con habilidad en la técnica. Por ejemplo, el gas de síntesis puede comprender una combinación de monóxido de carbono, hidrógeno, dióxido de carbono y posiblemente otros componentes como, entre otros, vapor de agua, compuestos que contienen azufre o nitrógeno, metano y otros alcanos, hidrocarburos, gases ácidos, halógenos y partículas.

El término separador tal como se usa en la presente invención se refiere a cualquier unidad de proceso conocida en la técnica para realizar un proceso de separación y, dependiendo del contexto, puede incluir columnas de destilación, sistemas de separación por membrana, sistemas de adsorción por intercambio iónico, adsorción térmica, adsorción por cambio de presión, tamices moleculares, tambores de flash, columnas de absorción o adsorción, depuradores húmedos, depuradores venturi, centrífugas, cromatógrafos o cristalizadores. Los separadores pueden separar vapores de líquidos, líquidos de líquidos, vapores de líquidos de sólidos, sólidos de sólidos o fluidos de sólidos.

El término intercambiador de calor tal como se usa en este documento incluye, sin limitación, cualquier intercambiador de calor o dispositivo de intercambio de calor conocido en la técnica, y más ampliamente, cualquier dispositivo que eleve la entalpía o energía interna de una primera composición de materia, disminuya la entalpía o energía interna de una segunda composición de materia y transfiera calor de la segunda composición de materia a la primera composición de materia. Aquí se divulgan varios medios de intercambio de calor, todos los cuales están incluidos dentro de este término. El término también incluye combinaciones o series de medios de intercambio de calor múltiple. Incluye, sin limitación, intercambiadores de calor de carcasa y tubos, enfriadores de aire o "ventilador de aleta", unidades de refrigeración, enfriadores, torres de enfriamiento, generadores de vapor, calderas, intercambiadores de calor de placas, intercambiadores de calor de rueda adiabática, intercambiadores de calor de aletas de placas, intercambiadores de calor de fluidos, unidades de recuperación de calor residual de cualquier tipo o intercambiadores de calor de cambio de fase de cualquier tipo. Pueden operar en una configuración de contracorriente, paralela, corriente cruzada o cualquier otra configuración de flujo, y pueden implicar la separación de dos fluidos o el contacto directo entre dos fluidos, o el uso de un fluido intermedio (como agua, aceite caliente, sal fundida, etc.) para transferir calor de un fluido a otro.

El término compresor tal como se usa en este documento incluye cualquier cosa que se entienda como un compresor en el sentido normal de ese término. En general, sin embargo, el término incluye cualquier dispositivo que eleva un fluido de una primera presión a una segunda presión más alta, ya sea adiabáticamente o no adiabáticamente. Puede incluir cualquier tipo de compresor o bomba, incluidos, entre otros, centrífugos o axiales, o desplazamiento positivo (como recíproco, diafragma o engranaje rotativo). El término también puede incluir una o más etapas de un compresor multietapa. El término compresor utilizado en singular también puede referirse a múltiples compresores dispuestos en serie y/o paralelo.

En la Fig.1, el numeral 11 designa un sistema global para producir líquidos de Fischer-Tropsch de alta concentración biogénica derivados de residuos sólidos municipales (RSU) que contienen una concentración relativamente alta de carbono biogénico y una concentración relativamente baja de carbonos no biogénicos junto con otros materiales no carbonosos.

A la cabeza del sistema 11, se proporciona una instalación productora de materias primas para RSU, generalmente designada con el número 13, para eliminar materiales de carbono derivados no biogénicos y materiales no carbonosos de RSU para producir una materia prima segregada que contenga una concentración relativamente alta de carbono biogénico y una concentración relativamente baja de carbono no biogénico junto con otros materiales no carbonosos encontrados en RSU.

En la realización preferida, la Planta de Procesamiento de Materias Primas 13 procesará los RSU entrantes y los materiales separados en las siguientes categorías:

•Material de materia prima, clasificado a partir del flujo de RSU para ser utilizado para su conversión en combustible;

• Material recuperable, incluidos, entre otros, metales ferrosos y no ferrosos, cartón, plásticos, papel y otros materiales reciclables que pueden clasificarse y enviarse a los mercados de productos básicos; y

•Material residual, que es el resto del material no reciclado o utilizado como materia prima, que puede enviarse al vertedero.

Al recuperar plásticos como el polietileno de alta densidad (HDPE) y el tereftalato de polietileno (PET), entre otros, el porcentaje de carbono no biogénico en la materia prima se reduce a medida que se reduce el porcentaje de plásticos de origen fósil. Por lo tanto, la instalación de procesamiento de materia prima funciona para proporcionar un material de materia prima altamente biogénico que puede gasificarse en gas de síntesis. Por las razones explicadas anteriormente, el contenido porcentual biogénico de la materia prima tiene un impacto significativo en el valor económico del combustible celulósico.

En la unidad de procesamiento de materias primas 13, el material de desecho puede ser dimensionado, separado y procesado para eliminar materiales que no son útiles en el proceso, o que podrían reducir su eficiencia. Por ejemplo, el sistema elimina metales, materiales inorgánicos y materiales húmedos como residuos de alimentos o productos agrícolas. Dichos materiales pueden, por ejemplo, reciclarse o enviarse a un vertedero. Algunos de los residuos de alimentos y materiales agrícolas que tienen un alto contenido biogénico podrían secarse y agregarse nuevamente a la corriente de alimentación junto con otros materiales.

Como se indica en el dibujo, la Instalación de Procesamiento de Materia Prima 13 puede ser una instalación físicamente separada de las otras partes del sistema que se muestran en la Fig. 1. A modo de ejemplo, la Planta de procesamiento de materias primas 13 puede ser como se describe en la solicitud de patente pendiente de los Estados Unidos N° de serie: 14/138.635 para bucles de reciclaje de productos en proceso de conversión de residuos sólidos municipales en etanol, cuya divulgación se incorpora aquí como referencia. En otro ejemplo, la Planta de Procesamiento de Materias Primas 13 puede ser como se describe a continuación y se muestra en las Figs. 7 - 12 en este documento. La instalación de procesamiento de materias primas puede estar ubicada o separada de las otras partes del sistema que se muestran en la Fig. 1.

Aunque la materia prima puede variar mucho en composición, en una realización ejemplar: el material entrante (número de referencia 1200 en las Figuras 7 - 12), que también se conoce como materia prima o inicial o materia prima, es una mezcla diversa y heterogénea de RSU. La composición de los RSU suele variar ampliamente. A los efectos de esta descripción, a menos que se indique lo contrario, todos los valores porcentuales (%) descritos en este documento son porcentaje en peso (wt. %). En algunas realizaciones, por ejemplo, y sin limitación, el contenido de plástico puede variar del 10% al 30%, el contenido de papel mixto puede variar del 10% al 40%, el contenido de madera puede variar del 5% al 20%, los textiles y las telas pueden variar del 1% al 15%, los desechos de alimentos y jardín pueden variar del 5% al 20%, el metal ferroso puede variar del 1 % al 10%, El metal no ferroso puede variar de 0.1% a 1.5%, el material inerte de más de 2 pulgadas de tamaño puede variar de 1% a 15%, y el material residual de menos de 2 pulgadas de tamaño puede variar de 5% a 40%. El contenido de humedad de los RSU entrantes puede oscilar entre el 5% y el 50%.

Un ejemplo de composición elemental nominal del material restante después de que la materia prima se recicla y clasifica se enumera en la Tabla 1 a continuación.

Tabla 1. Ejemplo de composición química definitiva de la materia prima

Los materiales residuales preferiblemente excluidos por el proceso de procesamiento, almacenamiento y manipulación pueden incluir, por ejemplo, metales, rocas, suciedad, vidrio, hormigón y PVC. Preferiblemente, en condiciones normales, la tasa de rechazo oscilará entre aproximadamente el 10% y aproximadamente el 55% de la velocidad de alimentación total a la unidad de procesamiento de materiales. Preferiblemente, se separarán individualmente de la materia prima, se depositarán en un contenedor y se transportarán a un vertedero u operación de compostaje, o se enviarán para su reciclaje o eliminación fuera del sitio de acuerdo con las regulaciones gubernamentales aplicables. Las Figs. 7 - 12 ilustran realizaciones adicionales de un sistema de procesamiento de materias primas para producir una materia prima procesada o segregada que contiene una concentración selectiva de carbono biogénico y carbono no biogénico, a partir de una variedad de materias primas crudas o iniciales o entrantes . Las figs. 7 - 12 se describen en detalle más adelante.

Un punto importante es que una biorrefinería, generalmente designada por el numeral 17, se alimenta con una corriente 15 que contiene una concentración relativamente alta de carbono biogénico y la concentración relativamente baja de carbonos no biogénicos junto con otros materiales no carbonosos de los desechos sólidos municipales. En la práctica, la concentración relativamente alta de carbono biogénico es de hasta aproximadamente el 80% de carbono biogénico.

El resto del sistema representado en la Fig. 1 es la biorrefinería 17 para convertirla corriente 15 de materia prima procesada en una corriente 19 de líquidos de Fischer-Tropsch. Particularmente digno de mención es que la alta concentración biogénica de líquidos de Fischer-Tropsch contiene la misma concentración relativamente alta de carbono biogénico que la corriente de entrada 15. En otras palabras, es decir, no se agrega carbono no biogénico a los líquidos de Fischer-Tropsch en el sistema de producción y, de hecho, algunos pueden eliminarse.

En la realización ilustrada, la biorrefinería 17 incluye un sistema de gasificación, generalmente designado por el número 21 y a veces referido aquí como la Isla de Gasificación (IG), para convertir la materia prima derivada de RSU en gas de síntesis y procesar posteriormente ese gas de síntesis a través de un reformador de hidrocarburos (HR), como se describirá a continuación, para generar un gas de síntesis de alto contenido biogénico. Cabe destacar que el sistema de gasificación 21 recibe los arroyos 231 y 235 que transportan productos de hidrocarburos reciclados y productos intermedios, respectivamente, al HR. Además, el GI 21 recibe una corriente 27 que transporta CO2 reciclado a su etapa 1 y etapa 2, las cuales se describirán en detalle a continuación. Además, como se explicará más adelante, el CO2 reciclado se utiliza para moderar la reacción de cambio agua-gas dentro del reformador de vapor en el GI 2 y como gas de purga para instrumentos, sistemas de instrumentos y sistemas de alimentación de RSU. Además, el GI 21 recibe la corriente 273 de oxígeno y una corriente 25 de gas de cola F-T.

En la isla de gasificación 21, en términos generales, el carbono biogénico se convierte en gas de síntesis biogénico mediante una combinación de reformado con vapor, oxidación subestequiométrica de carbono y reforma de hidrocarburos. El producto de gas de síntesis, incluyendo CO, H2 y CO2, es transportado por la corriente 29 en la realización ilustrada. Las reacciones de gasificación que ocurren en el GI 21 se describirán con más detalle a continuación.

La corriente de gas de síntesis 29 se procesa en un sistema de acondicionamiento de gas de síntesis 41, como se describirá con más detalle a continuación, para proporcionar una corriente de alimentación de gas de síntesis 31 a un sistema de reactor F-T 33. Cabe señalar que el sistema de acondicionamiento de gas de síntesis 41 proporciona la corriente de reciclaje de CO2 27 para reciclar el CO2 de vuelta a la IG 21.

La salida del sistema del reactor F-T 33 comprende fluidos F-T, incluyendo un Medium Fischer Tropsch Liquid (MFTL) stream 520 y un Heavy Fischer Tropsch liquid (HFTL) stream 540, ambos de los cuales son hidrocarburos F-T. Cualquier gas de síntesis no reaccionado se puede reciclar en el reactor F-T 33 como se describirá a continuación. Además, la salida del sistema del reactor F-T 33 incluye la corriente 25 de gas de cola F-T antes mencionada.

La biorrefinería incluye un sistema de recuperación de hidrógeno para eliminar el hidrógeno que se necesita para la actualización del gas de síntesis acondicionado. Una porción del gas de síntesis acondicionado fluye a través de una combinación de membrana / unidad PSA para producir una corriente de hidrógeno de alta pureza para la unidad de mejora. El hidrógeno recuperado (permeado) de la membrana se alimenta a una unidad de PSA y el retentado se combina con gas de síntesis de derivación y se alimenta hacia adelante al reactor FT. El hidrógeno recuperado se alimenta a la unidad PSA donde se produce una corriente de hidrógeno relativamente pura (>99,5% H2) y la corriente de rechazo de PSA se dirige a la succión del compresor de gas de síntesis para la recuperación del gas de síntesis rechazado. La biorrefinería 17 en la Fig. 1 incluye además un sistema de actualización 54 para recibir los fluidos F-T del sistema F-T 33. En la realización ilustrada, tanto la corriente 540 del líquido pesado Fischer Tropsch (HFTL) como la corriente 520 del líquido medio Fischer Tropsch (MFTL) se alimentan al sistema de actualización 54. El líquido de salida de líquidos F-T del sistema de actualización 54 es transportado por la corriente 58 en la realización ilustrada. En la práctica, los líquidos F-T pueden incluir nafta, diesel, queroseno parafínico sintético (SPK), alcanos más pesados junto con iso-alcanos, oxigenados y olefinas o combinaciones de todos estos componentes. Otras salidas del sistema de mejora 54.son la corriente 231 de nafta antes mencionada y la corriente 233 de gas de salida.

El sistema de isla de gasificación 21, como se muestra en detalle en la Fig. 2, implementa un proceso de gasificación de 3 etapas. En la realización preferida, el proceso de gasificación de 3 etapas incluye:

a.Etapa 1 - reformado con vapor;

Etapa 2 - oxidación subestequiométrica de carbono para gasificar el carbono no reaccionado después del reformado con vapor; y

c. Etapa 3 - reformado de hidrocarburos.

En la realización ilustrada, la unidad de gasificación, generalmente designada por el número 211, incluye unidades de etapa 1 y 2, generalmente designadas por los números 251 y 271, respectivamente. Se puede entender que la unidad 251 es un reformador de vapor en el que se logra la gasificación. Además, se puede entender que la unidad 271 es un sistema de oxidación de carbono en el que el carbono no reaccionado de la gasificación de la etapa 1 se convierte en gas de síntesis subestequiométricamente. También en la isla de gasificación 21, el reformado de hidrocarburos se proporciona en una tercera etapa mediante un sistema de reformado de hidrocarburos generalmente designado por el número 215.

El reformador de vapor 251 recibe selectivamente la corriente 15 de materia prima procesada y produce una corriente 219 de gas de síntesis. Por lo tanto, la unidad de gasificación 211 recibe flujos 27 de CO2 reciclado. En la unidad de gasificación 211, el CO2 biogénico recuperado en la corriente 27 se puede utilizar para ayudar a fluidificar los materiales del lecho, moderar la reacción de cambio agua-gas y los instrumentos de purga en el reformador de vapor 251, en la unidad subestequiométrica de oxidación de carbono 271 y en el reformador de hidrocarburos 215. Además, el CO2 biogénico alto recuperado en la corriente 27 se puede agregar a la corriente 15 de materia prima procesada como se muestra.

Como se mencionó anteriormente, la unidad de gasificación 211 en la realización de la Fig. 2 incluye el reformador de vapor 251 y la unidad de oxidación de carbono subestequiométrica 271. Es el reformador de vapor 251 el que inicialmente recibe el vapor 15 de materia prima procesada. Además, es el reformador de vapor 251 el que inicialmente recibe el vapor 273 de oxígeno. Preferiblemente, el reformador de vapor 251 incluye una fuente de calor indirecta 253. Las corrientes de salida del reformador de vapor 251 incluyen una corriente 254 de gas de síntesis y una corriente 256 de sólidos. La corriente de gas de síntesis 254 se lleva a la unidad de reformado de hidrocarburos 215 con la corriente 219. La corriente de sólidos 256, compuesta principalmente de cenizas y carbón fino, se transporta a la unidad subestequiométrica de oxidación de carbono 271.

En la realización preferida, el reformador de vapor 251 es un sistema de lecho fluidizado que utiliza vapor sobrecalentado, CO2 y O2 como medio de fluidización del lecho. En otra realización, solo el vapor y el O2 se utilizan como medio fluidificador de lecho. Preferiblemente, los calentadores indirectos de combustión externa 253 mantienen la temperatura del lecho reformador y proporcionan gran parte de la energía para soportar las reacciones endotérmicas requeridas en el proceso de gasificación. La corriente de gas de proceso puede salir del reformador de vapor 251 a través de una serie de ciclones. Preferiblemente, un ciclón interno separa y devuelve la mayoría de los medios de lecho arrastrados al lecho fluidizado reformador, mientras que un segundo ciclón externo recoge el carbón no reaccionado para su posterior conversión a gas de síntesis en la unidad subestequiométrica de oxidación de carbono 271. Preferiblemente, el gas de combustión de los calentadores indirectos del reformador de vapor se utiliza en una caldera de tubo de fuego para generar vapor para uso en la planta.

La unidad 215 del reformador de hidrocarburos ilustrada recibe la corriente de gas de síntesis 219 y produce la corriente primaria 29 de gas de síntesis que contiene CO, H2 y CO2 junto con los constituyentes traza. Además, la unidad reformadora de hidrocarburos 215 recibe la corriente 273 de oxígeno y la corriente 25 de gas de cola F-T. Básicamente, la unidad reformadora de hidrocarburos 215 recibe las corrientes mencionadas 231 de nafta y 233 de gas residual.

La unidad reformadora de hidrocarburos 215 opera para recuperar el carbono biogénico disociando térmicamente hidrocarburos a temperaturas superiores a 2200 grados F. El calor para el reformador de hidrocarburos es proporcionado por la oxidación del monóxido de carbono y el hidrógeno. Cabe señalar que estas reacciones son exotérmicas.

La unidad reformadora de hidrocarburos 215, en la realización de la Fig. 2, incluye una sección de enfriamiento de gas de síntesis 225. La sección de enfriamiento de gas de síntesis puede comprender, por ejemplo, un enfriador de escoria radiante o un enfriador de escoria de gas de síntesis reciclado.

En la práctica preferida, la unidad de reformado de hidrocarburos 215 es un recipiente revestido de refra ctory con quemador / mezclador de gas oxígeno que opera en el rango de 1800 ° F a 3000 ° F para asegurar que todos los compuestos de hidrocarburos en la corriente de gas, incluidos los alquitranes, se conviertan en gas de síntesis, los compuestos de azufre se conviertan en H²S y las reacciones de cambio de gas de agua se acerquen al equilibrio. En la unidad de reformado de hidrocarburos 215, el gas de cola F-T purgado del circuito de reacción F-T, el sistema de purificación de gas de salida y la corriente 231 de nafta vaporizada se vuelvena convertir en CO y H².

La unidad subestequiométrica de oxidación de carbono 271, además de recibir la corriente de sólidos 256, recibe la corriente 27 de corriente de CO2 reciclado y una corriente 273 de oxígeno. El calentamiento en la unidad de oxidación subestequiométrica 271 de ca-rbon es proporcionado por la oxidación subestequiométrica del carbono no reaccionado. Una corriente 275 de vapor de baja presión se sobrecalienta en la unidad de oxidación de carbono subestequiométrica y se utiliza como vapor de fluidización para la gasificación de la etapa 1 y la etapa 2. La salida de la unidad subestequiométrica de oxidación de carbono 271 es la corriente de gas de síntesis 277 que, en la realización ilustrada, se une con la corriente de gas de síntesis 254 del reformador de vapor 251 para formar la corriente de gas de síntesis 219 que se alimenta a la unidad reformadora de hidrocarburos 215.

En la realización preferida, la unidad subestequiométrica de oxidación de carbono 271 utiliza un lecho fluidizado en el que se agrega oxígeno con el vapor de fluidización y CO2 para convertir aún más el carbón fino en gas de síntesis. Los gases generados y que pasan a través de la unidad subestequiométrica de oxidación de carbono 271 pasan a través de un ciclón externo y vuelven a entrar en la corriente principal de gas de síntesis 219. Preferiblemente, las cenizas eliminadas en el ciclón se enfrían y se transportan a un silo de recolección para su eliminación fuera del sitio. Los intercambiadores de calor, sumergidos en el lecho fluido de la unidad subestequiométrica de oxidación de carbono 271, eliminan algo de calor sobrecalentando el vapor a baja presión a 1100 ° F para su uso en el reformador de vapor de lecho de fluidización 251 y el lecho de fluidización de la unidad 271.

En funcionamiento del sistema de la Fig. 2, dentro del lecho fluidizado del reformador de vapor 251, los calentadores de combustión externa calientan rápidamente los medios de lecho circulante y la materia prima que ingresa al recipiente. Casi inmediatamente, la materia prima se somete a secado y pirólisis, creando así productos gaseosos y sólidos (carbón). Los productos de pirólisis gaseosa se someten a reacciones de cambio agua-gas y, junto con el reformado simultáneo con vapor del material de carbón sólido, producen un gas de síntesis compuesto principalmente de H2, CO, CO2 y algunos hidrocarburos. La mayor parte del carbón restante reacciona con vapor sobrecalentado y oxígeno para producir gas de síntesis. El carbón que escapa del reformador de vapor se separa a través de un ciclón y se deja caer en la unidad subestequiométrica de oxidación de carbono para una gasificación y conversión adicionales. El reformador de vapor y la unidad subestequiométrica de oxidación de carbono utilizan ciclones internos y externos para separar y retener los medios de lecho que se arrastran en la corriente de gas de proceso. Desde el reformador de vapor 251 y la unidad subestequiométrica de oxidación de carbono 271, el gas de síntesis fluye a través de la corriente 219 a la unidad reformadora de hidrocarburos 215 para convertir cualquier carbón restante, hidrocarburos y alquitranes en gas de síntesis.

Como se mencionó anteriormente, la salida de la unidad reformadora de hidrocarburos 215 es la corriente de gas de síntesis 29 que se alimenta al sistema de acondicionamiento de gas de síntesis 41 que ahora se describirá en conjunción con la Fig. 3.

Como se muestra en la Fig. 3, el sistema de acondicionamiento de gas de síntesis ejemplar, que generalmente se ha designado con el número 41, recibe la corriente de gas de síntesis primaria 29 y condiciona esa corriente para producir la corriente de alimentación gaseosa 31 a los reactores F-T. En la realización ilustrada, el syngcomo sistema de acondicionamiento 41 incluye, secuencialmente en la comunicación de flujo de fluidos, una unidad 411 de generador de vapor de recuperación de calor de gas de síntesis (HRSG) para recuperación de calor residual, una unidad de depuración de gas de síntesis 421, un compresor de gas de síntesis 431, un lecho de protección primario 436, un reactor de cambio de gas de agua 441, unidad de eliminación de amoníaco 446 , camas de guardia secundarias 451 y un sistema de eliminación de CO2/H2S 461. Una salida del sistema de eliminación de CO2/H2S 461, en la realización ilustrada, es una corriente de alimentación de gas de síntesis 470. Otra salida del sistema de eliminación de CO2/H2S 461 es la corriente 27 de CO2 reciclado. Como se puede ver en los dibujos, el vapor se genera a partir de varias fuentes dentro del proceso. Un HRSG recupera vapor de los gases de combustión generados en la unidad de calentador de combustión indirecta 253 en la unidad reformadora de vapor 251. El vapor también se genera en la unidad HRSG 411 que recupera el calor de la corriente de gas de síntesis 29 que sale de la isla de gasificación y el vapor se genera en la caldera de energía. El vapor de las tres fuentes se combina y sobrecalienta para proporcionar el vapor de presión media utilizado como fluido motriz en la turbina de vapor del compresor de gas de síntesis (unidad 431) o en un generador de energía de turbina de vapor (Fig. 1). El vapor combinado de presión media puede tener un contenido biogénico igual al alimento de RSU dependiendo de la cantidad de gas natural utilizado en la combustión de los calentadores externos. En la realización preferida una porción del gas de síntesis generado se alimenta a una turbina de gas / turbina de vapor (central eléctrica de ciclo combinado) para generar una potencia de alto contenido biogénico que se utiliza para abastecer la demanda eléctrica de la planta. En otra realización, todo el gas de síntesis se utiliza para generar vapor para energía biogénica y para impulsar la unidad compresora de gas de síntesis 431 con una turbina de vapor.

La unidad de depuración de gas de síntesis 421 es un dispositivo de lavado de gases convencional que recibe la corriente de gas de síntesis 420 y una corriente 424 de solución cáustica u otra solución alcalina adecuada. Los líquidos extraídos de la unidad depuradora 421 comprenden la corriente de agua ácida 426 que se puede transportar a un sistema de tratamiento de aguas residuales. El agua agria puede contener contaminantes indeseables como, por ejemplo, partículas de ceniza, ácidos, mercurio y compuestos ácidos como ácido clorhídrico (HCl) y sulfuro de hidrógeno (H2S) que se eliminan del gas de síntesis. Por lo tanto, se puede apreciar que la unidad de depuración de gas de síntesis 421 se proporciona para eliminar contaminantes que potencialmente pueden dañar el equipo aguas abajo y afectar el rendimiento del catalizador de síntesis F-T.

Preferiblemente, la unidad de depuración de gas de síntesis tiene tres secciones principales: una depuradora venturi, una sección de torre compacta y una sección de enfriador de contacto directo. Si se utiliza un enfriador de enfriamiento de gas de síntesis, aproximadamente la mitad del gas de síntesis limpio que sale de la unidad depuradora de gas de síntesis se hará circular de regreso al enfriador de enfriamiento del reformador de hidrocarburos a través de los sopladores de enfriamiento, mientras que la mitad restante se comprimirá en el compresor de gas de síntesis 431 para cumplir con los requisitos del proceso de síntesis F-T. Si se emplea un enfriador de escoria radiante, no se requerirá el soplador de gas reciclado y el flujo hacia el depurador será igual al flujo que sale de la isla de gasificación 21. El lavado de gas de síntesis se describe con más detalle en la solicitud de patente pendiente de los Estados Unidos N° de serie: 14/138.635, cuya divulgación se ha incorporado aquí como referencia. El gas de síntesis depurado se transporta en la corriente 428.

En la realización ilustrada, una etapa 431 de compresor de gas de síntesis que comprende una o más etapas 433 de compresor convencionales dispuestas en serie para elevar la presión de una corriente de entrada del compresor que comprende al menos una parte del gas de síntesis a un nivel predefinido, produciendo así una corriente de gas de síntesis comprimido 434. En la práctica, la presión final de la corriente de gas de síntesis 434 puede oscilar entre aproximadamente 400 psig y aproximadamente 600 psig para cumplir con los requisitos del proceso de síntesis F-T. Preferiblemente, el calor de compresión se elimina con intercoolers después de todo, excepto la etapa final, con toda el agua condensada que se recoge y se envía a la planta de tratamiento de aguas residuales para su recuperación. La salida del compresor se envía caliente al lecho de protección primario 436 donde cualquier COS y HCN se hidroliza a H2S y NH3 y luego al reactor de turno 441.

En una realización, el accionamiento del compresor de gas de síntesis es una turbina de extracción/condensación que es accionada por vapor sobrecalentado a alta presión con una porción del vapor extraído a baja presión para los requisitos del proceso. Además, el compresor de reciclaje F-T (unidad 511 en la Fig. 5) puede estar en el eje del compresor de gas de síntesis y accionado por el accionamiento de la turbina de vapor del compresor de gas de síntesis. En otra realización, el compresor de gas de síntesis es accionado por un motor eléctrico que se energiza a partir de la energía generada en una central eléctrica de ciclo combinado utilizando gas de síntesis como combustible para producir una alta potencia biogénica.

Como también se muestra en la Fig. 3, el reactor de cambio de gas de agua 441 recibe una porción de la corriente de gas de síntesis primaria presurizada 440 para cambiar parte del vapor y el CO en H2 y CO2 a través de la reacción de cambio de gas de agua hasta que se cumpla la relación H2 / CO requerida en la corriente de salida 450. Posteriormente, una corriente lateral 442 del gas de síntesis primario presurizado puede pasar por alto el reactor de cambio de gas de agua 441 y puede recombinarse con una corriente de salida 450 del reactor de cambio de gas de agua 441. El vapor de alta presión se genera en la unidad de cambio de gas de agua para eliminar el calor de reacción de cambio. El vapor generado se devuelve a la corriente de gas de síntesis 440 que alimenta el reactor para proporcionar la fuente de hidrógeno para la reacción de cambio. Cualquier vapor adicional requerido puede ser proporcionado por el sistema de vapor de la planta.

En la realización de la Fig. 3, la corriente de salida 450 de gas de síntesis del reactor de cambio de gas de agua 441 se proporciona a una unidad convencional de eliminación de amoníaco 446. En la unidad de eliminación de amoníaco 446, el gas de síntesis se enfría hasta que el exceso de agua se condensa con amoníaco absorbido. Luego, el gas de síntesis sale del condensador 446 como corriente 448. El agua ácida del condensador 446 se puede transportar a un sistema de tratamiento de aguas residuales. La corriente 448 se transporta a la entrada del segundo lecho de protección 451 donde se elimina cualquier Hg volatilizado.

Como se muestra más adelante en la Fig. 3, el gas de síntesis primario presurizado de los segundos lechos de protección 451 se transporta como una corriente 460 al sistema de eliminación de CO2 / H2S 461. El sistema de eliminación de CO2/H2S 461 se describirá con más detalle junto con las Figs. 4A y 4B. Una salida del sistema de eliminación de CO2/H2S 461 es una corriente 464 de azufre. Otra salida es una corriente 470 de gas de síntesis de la que se ha eliminado el azufre. La tercer asalida es el flujo de reciclaje de CO227.

En la realización ilustrada de la Fig. 3, la corriente de alimentación de gas de síntesis 470 se transmite a H2S y lechos de arseno de protección final 471 y, luego, a una unidad de recuperación de H2481.

El gas de síntesis de los lechos protectores de H2S/Arsina fluye hacia la unidad de recuperación de hidrógeno 481. La unidad de recuperación de hidrógeno 481 extrae un vapor 482 de H2 de alta pureza que se requiere para el proceso de mejora de hidrocraqueo, como se describe a continuación. La salida de la unidad de recuperación de H2481 es la corriente de alimentación de gas de síntesis 31 al reactor F-T 33. Una tercera salida de la unidad de recuperación de hidrógeno 481 es una corriente 483 de gas de síntesis rechazado. El arroyo 483 se puede reciclar para unirse al arroyo 428.

En la realización preferida, la unidad de recuperación de hidrógeno (HRU) 481 extrae H2 utilizando una membrana combinada y un sistema de adsorción por oscilación de presión ("PSA"). El gas retenido de membrana HRU se vuelve a mezclar con la corriente de gas de síntesis a granel y se envía a los reactores de líquidos F-T. El gas de purga HRU PSA se dirige a la succión del compresor de gas de síntesis 431 y la corriente purificada de H2482 se envía a la actualización.

Como se ilustra en la FIG. 5, un sistema 33 para generar líquidos F-T recibe la corriente de alimentación de gas de síntesis 31. El sistema incluye uno o más reactores F-T 533 y proporciona, como se mencionó anteriormente, el flujo de salida de fluidos 535 que comprende líquidos F-T y gas de cola F-T. La corriente de salida 535 del reactor F-T se alimenta a un sistema de separación térmica generalmente designado por el número 500 para separar el líquido F-T en su líquido pesado F-T (HFTL), líquido FT medio (MFTL), agua y el gas de cola F-T.

En la realización preferida como se ilustra en la Fig. 5, el sistema de separación térmica 500 incluye dos condensadores 501 y 531 y dos separadores 503 y 504. El separador HFTL 503 tiene salidas 518 y 520, respectivamente. En la práctica, el condensador 501 funciona utilizando un circuito de agua caliente templada como medio de enfriamiento para condensar y separar la fracción líquida HFTL del agua F-T y la fracción líquida MFTL. Tanto el agua MFTL como el gas de cola FT permanecen en una fase de vapor. La corriente HFTL es transportada por la salida 20 para su almacenamiento en tanque(s) 521 para su posterior procesamiento. En la práctica, la corriente HFTL 520 se compone principalmente de ceras de hidrocarburos pesados que son sólidas a temperatura ambiente. Estas ceras se mantienen calientes por encima de 230 ° F para evitar la solidificación.

También como se ilustra en la Fig. 5, el sistema de separación térmica 500 incluye el segundo condensador 531 que recibe, a través de la corriente 518 del separador HFTL 503, el agua F-T y MFTL. En la práctica, el segundo condensador 531 utiliza agua de refrigeración para condensar y separar el agua F-T y MFTL del gas de síntesis no reaccionado y los hidrocarburos no condensables (es decir, metano, etc.). El agua condensada F-T y la fase de flujo MFTL se dividieron en el segundo separador 504, con la corriente MFTL enrutada a la(s) unidad(es) de almacenamiento 522 a través de la corriente 540 y el agua F-T enrutada al tratamiento de aguas residuales a través de una corriente 542.

Como muestra la Fig. 5, el gas de cola F-T se puede reciclar en los reactores F-T 533 a través de una corriente 537. En la realización ilustrada, el gas de cola F-T se separa en el separador MFTL 504 y se transporta por la corriente 550 a un compresor 511 cuya salida se transporta en la línea de reciclaje de gas de síntesis 537. Antes del compresor de reciclaje 511, una corriente de purga 552 se ramifica de la corriente 550. La corriente de purga 552 se puede dirigir tanto al reformador de hidrocarburos 215 a través de la corriente 25 (Fig. 2) para controlar el contenido de hidrocarburos en el gas de síntesis reciclado como a la caldera de energía para purgar los inertes del gas de síntesis reciclado.

La Fig. 6 muestra un ejemplo de una realización del sistema de actualización 54 de la Fig. i. Más particularmente, esta figura ilustra un sistema para producir líquidos F-T refinados a partir del sistema de la FIG. 5. El sistema ilustrado incluye una unidad de reactor hidrocraqueador 643 que recibe líquidos del recipiente de carga de hidrocra 524 alimentado por los tanques 521 y 522 antes mencionados (Fig. 5). En la realización preferida, la unidad de reactor hidrocraqueador 643 emplea un proceso catalítico de alta temperatura y alta presión que actualiza las corrientes de hidrocarburos HFTL y MFTL en un combustible de transporte (SPK o Diesel). Debido a la baja gravedad de la mejora, el hidroprocesamiento y el hidrocraqueo se producen en un reactor. Las olefinas y alcoholes se saturan primero y luego los alcanos se rompen en la gama de productos SPK. El mecanismo de hidrocraqueo, que involucra un intermediario ciclopropano protonado, forma un producto isómero junto con un producto de cadena recta. En la unidad 643 del reactor de hidrocraqueo, la mezcla de alimentación pasa a través de una serie de lechos catalíticos para su conversión en hidrocarburos de cadena más corta.

En una realización alternativa, el prefraccionado del MFTL puede ser prefraccionado y puede haber eliminación de la sobrecarga de fracción ligera al reformador de hidrocarburos; luego, la fracción pesada junto con el HFTL se transportaría al hidrocraqueador para su actualización. Esta realización elimina la mayor parte de los oxigenados de la corriente que fluye hacia el hidrocraqueador y disminuye la carga de hidrotratamiento en el hidrocraqueador.

Como se ilustra con más detalle en la Fig. 6, la unidad de reactor hidrocraqueador 643 proporciona la corriente de salida 644 que se alimenta a un sistema de separación térmica de hidrocarburos generalmente designado por el número 701 en el que el crackato se enfría, condensa y separa en dos corrientes separadas de crackato pesado y ligero, utilizando una serie de intercambiadores de calor y recipientes separadores.

En la realización ilustrada del sistema de separación térmica de hidrocarburos 701, el crackato se enfría en un intercambiador de calor de alimentación/efluente 702 y el crackato pesado se separa del crackate ligero en un separador de crackato pesado 703. Desde el separador de crackato pesado 703, el sincromuro de crackato pesado se enruta a un fraccionador 853, como por los flujos 704 y 750. Además, parte del crackate pesado se puede reciclar en el hidrocraqueador 643 para mantener el material fluyendo hacia el hidrocraqueador durante el arranque y cuando la columna de fraccionamiento no funciona correctamente.

En la realización ilustrada, se proporciona un separador de crackato ligero 705 para separar el agrietato ligero del agua agrietada pesada y el hidrógeno. El agrietamiento ligero separado se dirige al fraccionador 853 por la corriente 750. El agua agrietada pesada se envía, como por la línea 706, a la planta de tratamiento de aguas residuales de la biorrefinería para su tratamiento. El gas hidrógeno separado se enruta para reciclar como por las corrientes 708, 741 y 742.

El proceso de fraccionamiento en la Fig. 6 ahora se describirá con mayor detalle. Como se mencionó anteriormente, el fraccionador 853 recibe una corriente 704 de líquidos crackatos pesados y una corriente 750 de líquidos de crackato ligero . El propósito del fraccionador 853 es separar el corte SPK o Diesel de la fracción de crackato pesado y la fracción de nafta. La corriente de extracción lateral 856 se introduce en una columna peladora 857 para eliminar las luces de la alimentación SPK/Diesel y proporcionar la limpieza y recuperación final de los productos SPK/Diesel. En el fraccionador 853, las corrientes de crackato pesadas y ligeras entrantes se combinan y calientan con un calentador de gas natural para una separación inicial en la columna del fraccionador. Preferiblemente, el fraccionador 853 utiliza inyección directa de vapor para eliminar los hidrocarburos de bajo punto de ebullición de los hidrocarburos de alto punto de ebullición sin utilizar una configuración de caldera de alta temperatura.

Las salidas del fraccionador 853 incluyen la corriente aérea 23 que transporta productos de hidrocarburos reciclables. Preferiblemente, la corriente aérea 823 que se proporciona en una unidad condensadora 860 donde la corriente se condensa y se separa en tres corrientes: la corriente de agua 862 del fraccionador principal ("MF"), la corriente de fase ligera (nafta) 231 mencionada anteriormente y la corriente de gas residual 233. En la práctica, la nafta puede ser refluida de nuevo en el fraccionador 53 y/o enviada a un vaporizador de nafta para su inyección en el reformador de hidrocarburos. La corriente de gas residual 233 es reciclada por el compresor de gas de apagado al reformador de hidrocarburos para su reprocesamiento. Los fondos de la columna fraccionadora 853 se bombean al recipiente de carga de hidrocraqueo 560, como por la corriente 855, para un hidrocraqueo adicional. MF Water se envía a la planta de tratamiento de agua de la biorrefinería para su tratamiento.

La nafta del separador OH del fraccionador se bombea al vaporizador de nafta donde se vaporiza con vapor a baja presión. El vapor de nafta luego fluye hacia el reformador de hidrocarburos 215 de la Fig. 2 para su recuperación. La prensa aérea de la columna de fraccionamiento flota en la tasa de descarga del compresor de gases residuales. El compresor de gases residuales proporciona fuerza motriz para mover el gas residual del separador aéreo del fraccionador a la descarga del vaporizador de nafta. Las corrientes combinadas luego fluyen hacia el reformador de hidrocarburos. El producto SPK, extraído por el vapor 856 de la parte superior del fraccionador 853, se envía a la columna 857 del separador de productos para la separación del producto final. El calor a la columna 857 del producto Stripper es proporcionado, por ejemplo, por un recortador de peladores de productos alimentado con gas natural. El flujo aéreo Product Stripper se recicla de nuevo al Fractionator 853. La corriente inferior 800 se enfría y se envía, a través de la corriente 58, a la unidad de almacenamiento 803 como producto SPK.

Como se muestra en la Fig. 4A, una realización de un sistema ejemplar de eliminación de CO2/H2S 461 incluye una unidad de eliminación de azufre 463 que recibe la corriente 460. Una salida de la unidad de eliminación de azufre 463 es una corriente 464 de azufre. Otra salida de la unidad de eliminación 463 es una corriente 466 de gas de síntesis de la que se han eliminado los azufres.

La corriente de gas de síntesis 466 se alimenta a un sistema de disolvente de amina, generalmente indicado por el número 491. En la realización ilustrada, el sistema de disolvente de amina 491A comprende una unidad absorbente 493 y una unidad regeneradora 495 conectadas en relación de contracorriente. La salida de la unidad regeneradora 493 es la corriente de alimentación de gas de síntesis 470 antes mencionada. La salida de la unidad absorbente 495 es la corriente 27 de CO2 reciclado antes mencionada.

En la realización preferida de Fig. 4A, la unidad absorbente 493 es una columna donde el CO2 se elimina por contacto con una solución circulante de amina/agua. En esta realización, el absorbedor de aminas puede eliminar H2S de la corriente 466 en caso de que la unidad de eliminación de azufre tenga un rendimiento inferior. El gas de síntesis tratado se lava con agua para eliminar cualquier solución de amina arrastrada. En la realización preferida, el gas de síntesis limpio que sale del absorbedor de disolvente 493 se calienta utilizando vapor saturado de presión media (MP) y se enruta, como corriente 470, al lecho protector para eliminar la traza H2S y los venenos catalizadores de arsénico antes de su introducción en el proceso de síntesis F-T.

Como se muestra en la Fig. 4B, otro sistema ejemplar de eliminación de CO2/H2S 461 incluye una unidad de amina donde la corriente de gas de síntesis 460 se alimenta a un sistema de disolvente de amina, generalmente indicado por el número 491B. En la realización ilustrada, el sistema de solvente de amina 491B comprende una unidad absorbente 493 y una unidad regeneradora 495 conectadas en relación a contracorriente. La salida de la unidad regeneradora 495 se alimenta a la unidad de eliminación de azufre 463. La salida de la unidad absorbente 493 es la corriente de alimentación de gas de síntesis 470 antes mencionada. En esta realización, la unidad absorbente 493 es una columna donde el CO2 y el H2S se eliminan por contacto con una solución circulante de amina / agua. El gas de síntesis tratado se lava con agua para eliminar cualquier solución de amina arrastrada y se envía, como corriente 470, a los lechos de protección finales 471.

En la realización de la Fig. 4B, la corriente de salida aérea del regenerador 466 se alimenta a la unidad de eliminación de azufre 463 donde el H2S se elimina de la corriente de CO2 rechazada. Una salida de la unidad de eliminación de azufre 463 es la corriente 27 de CO2 reciclado y una corriente 464 de azufre. Una parte de la corriente de rechazo de CO2 aérea de la unidad de eliminación de azufre se comprime y recicla de nuevo en la isla de gasificación y el exceso se ventila a la atmósfera. En funcionamiento del sistema de eliminación de CO2/H2S en las Figs. 4A y 4B, la amina "rica" (es decir, la amina después de la absorción de CO2) de la columna absorbedora pasa a través de un intercambiador magro/rico y luego parpadea en el tambor flash de disolvente rico. El gas flasheado, rico en CO y H2, fluye hacia la succión del compresor de gas de síntesis para su reutilización en el proceso. La corriente de líquido rico destellado fluye hacia la columna del regenerador de solvente. En el regenerador de solvente, el solvente rico se calienta en un hervidor de vapor, expulsando el CO2 / H2S absorbido. El disolvente "inclinado" que fluye por la parte inferior del regenerador de disolvente se recircula de nuevo a través del intercambiador magro/rico y el enfriador de disolvente al absorbedor para su reutilización. Una parte de la corriente de rechazo de CO2 aérea del regenerador de solvente se comprime y recicla de nuevo en la isla de gasificación y el exceso se ventila a la atmósfera. Preferiblemente, el sistema está diseñado para reducir el contenido de CO2 en la corriente de gas de síntesis a <1 mol% y el contenido de H2S a <5ppmv, al tiempo que minimiza la pérdida de CO y H2.

En el funcionamiento general del sistema descrito anteriormente, se producen múltiples reacciones a medida que se gasifica el RSU. La reacción principal ocurre a temperaturas elevadas cuando el carbón (carbono) reacciona con el vapor para producir gas de síntesis compuesto principalmente de hidrógeno (H2), monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2) y algunos hidrocarburos:

C H2O —— H2 CO

2C O2 — 2CO

C O2 — CO2

Simultáneamente, la reacción reversible de "cambio de gas de agua"

CO H2O ~ CO2 H2,

aproxima las condiciones de equilibrio con las relaciones CO / H2O y CO2 / H2 basadas en la constante de equilibrio a la temperatura de funcionamiento del gasificador. El sistema de gasificación podrá configurarse y proporcionarse las condiciones de manera que se produzca al menos la siguiente reacción de gasificación:

C H 2 O — H²+ CO.

Simultáneamente, se pueden proporcionar preferiblemente condiciones para que la siguiente reacción reversible de "cambio de agua" alcance un estado de equilibrio determinado principalmente por la temperatura del gasificador, la presión sea preferiblemente cercana a la atmosférica:

CO H2O ^ CO2 H2.

La reacción FT primaria convierte el gas de síntesis en hidrocarburos de mayor peso molecular y agua en presencia de un catalizador:

nCO (2n 1)H2 ^ CnH²ⁿ⁺²+ⁿH2O.

Además del funcionamiento general del sistema, cabe señalar que el gas de síntesis producido en la isla de gasificación 21 tiene una cantidad insuficiente de hidrógeno para la producción efectiva y la mejora de los líquidos F-T. El reactor de cambio agrio 441 genera hidrógeno adicional para aumentar la relación H 2: CO en el gas de síntesis de aproximadamente 0.8 a aproximadamente ^2.0. La reacción de cambio de gas de agua convierte una porción del CO y H 2 O en el gas de síntesis a H 2 y CO ². La reacción es exotérmica y ocurre sobre un catalizador de cambio agrio. La reacción es un "cambio agrio" ya que ^H2Stodavía está presente en la corriente de gas de síntesis. El vapor de utilidad y el vapor generado por el reactor de cambio 441 se mezclan con el gas de síntesis para proporcionar el agua para la reacción de cambio agua-gas y para moderar el aumento de temperatura en el reactor. La producción de hidrógeno y la relación H ²:CO de gas de síntesis se controlan evitando una parte de la corriente de gas de síntesis alrededor del reactor de cambio. El calor del efluente del reactor de turno se recupera intercambiando con el gas de síntesis del reactor afluente, generando vapor del reactor de turno y precalentando el agua de alimentación de la caldera.

Refiriéndose a las Figs. 7 - 12, se muestran realizaciones adicionales de un sistema de procesamiento de materias primas (también denominado a veces instalación de procesamiento de materias primas (FPF)) 1000. La Fig. 7 es un diagrama esquemático que ilustra una realización de un sistema de procesamiento de materia prima 1000 y un método asociado. Mientras que la Fig. 7 y la descripción se refieren a un ejemplo específico utilizando materia prima de RSU, dicho ejemplo es solo para fines ilustrativos y la presente invención no se limita a ningún ejemplo específico. Se entenderá por aquellos con conocimientos ordinarios en la técnica que otras materias primas iniciales o crudas pueden ser utilizadas y procesadas en el sistema 1000. Además, los términos "crudo" o "inicial" o "entrante" se usan indistintamente para describir la materia prima o el material que se ingresa o se alimenta al sistema 1000. Estos términos son por conveniencia no limitan el contenido o el carácter de la materia prima o material de entrada o alimentado al sistema 1000. Por ejemplo, la materia prima o la entrada de material al sistema 1000 puede estar sujeta a un procesamiento previo y luego enviarse al sistema 1000 para su posterior procesamiento. La entrada de materia prima al sistema 1000 puede enviarse directamente desde un municipio sin procesamiento previo. En el ejemplo de la materia prima de biomasa leñosa, esta materia prima puede triturarse o cortarse antes de ser introducida en el sistema 1000, aunque no necesariamente. Aquellos con conocimientos ordinarios en la técnica reconocerán que muchos tipos de materia prima o material pueden ser introducidos al sistema 1000, y que la invención no se limita a ningún tipo o entrega en particular. En general, el sistema de procesamiento de materias primas 1000 puede configurarse para procesar materias primas u otros materiales, como residuos, para producir materias primas procesadas con contenido selectivo de carbono biogénico. El sistema de procesamiento de materias primas 1000 proporciona un procesamiento flexible de una o más materias primas para generar una materia prima procesada adaptada a una instalación, aplicación o necesidad específica. Por ejemplo, en algunas realizaciones, el sistema de procesamiento de materias primas 1000 puede configurarse para optimizar o maximizar la recuperación de material de carbono biogénico de la entrada de materia prima prima o inicial al sistema 1000 para producir una materia prima procesada con alto contenido de carbono biogénico. En otras realizaciones, el contenido de carbono biogénico en la materia prima procesada se controla selectivamente para estar en un rango específico y no necesariamente se maximiza. Por ejemplo, puede ser deseable producir una materia prima procesada que contenga una cierta cantidad de material de carbono no biogénico, como, entre otros, el carbono derivado de plásticos, además del material de carbono biogénico. Y en otras realizaciones, puede ser deseable procesar un mayor contenido de material de carbono no biogénico, como los plásticos al final de su vida útil, de modo que el contenido de carbono biogénico de la materia prima procesada sea inferior al 50% en peso. Como se señaló anteriormente, todos los valores porcentuales (%) son porcentaje en peso (peso %) a menos que se indique lo contrario.

En general, la entrada de materia prima al sistema 1000 puede ser cualquier tipo de material. En algunas realizaciones, la materia prima incluirá material de desecho orgánico. A los efectos de esta divulgación, el término materiales o residuos de residuos orgánicos se entiende ampliamente y pretende incluir cualquier material orgánico o carbonoso, como, entre otros, RSU, biomasa leñosa, material celulósico, plásticos y similares.

En general, a los efectos de esta divulgación, el término carbono biogénico "alto" con respecto a la materia prima procesada se compone de al menos un 51% de material de carbono biogénico en peso. Las realizaciones del sistema de procesamiento de materias primas 1000 pueden configurarse para producir materias primas procesadas con un contenido de carbono biogénico en el rango de 50% a 100%. En otras realizaciones, el sistema de procesamiento de materias primas 1000 puede configurarse para producir materias primas procesadas con un contenido de carbono biogénico en el rango de 51% a 95%. Alternativamente, el sistema de procesamiento de materias primas 1000 puede configurarse para procesar plásticos para producir una materia prima procesada con un contenido de carbono biogénico en el rango del 50% o menos.

El sistema de procesamiento de materia prima 1000 puede configurarse para procesar una gran variedad de material de alimentación ingresado en el sistema 1000 mediante uno o más flujos de materia prima 1200. En algunas realizaciones, la materia prima 1200 puede incluir residuos sólidos mixtos, como residuos orgánicos húmedos, residuos orgánicos secos y residuos inorgánicos que se mezclan en uno o más flujos de residuos. En otras realizaciones, el material de la materia prima puede incluir materiales de biomasa, como biomasa leñosa o material vegetativo, o mezclas de los mismos. En otra realización, la materia prima puede incluir plásticos. Los plásticos se pueden mezclar con residuos sólidos mezclados o se pueden introducir en un flujo de residuos separado (como se muestra en las Figs. 11 y 12 como se describe más adelante). Aquellos con conocimientos ordinarios en la técnica reconocerán que la entrada de material de materia prima en el sistema 1000 no está destinada a ser limitada, el único criterio es que el material de materia prima contenga cierta cantidad de material carbonoso.

Como se ilustra en la Fig. 7 , la materia prima o el material 1200 pueden transferirse a la instalación o sistema de procesamiento de materias primas 1000. En este ejemplo, la materia prima 1200 está compuesta por RSU. Por ejemplo, la materia prima 1200 puede ser entregada por camiones de transferencia y descargada en el piso tipo 1210 para ser clasificada. En la realización ejemplar, en el piso tipo 1210, los desechos voluminosos de gran tamaño, como calentadores de agua, refrigeradores, tanques de propano, piezas metálicas grandes, etc., artículos peligrosos y otros artículos incompatibles con el resto del tren de procesamiento pueden eliminarse en la corriente 1202 al almacenamiento de material residual pesado 1290, produciendo la corriente 1205. Tenga en cuenta que la unidad de almacenamiento de material residual pesado 1290 también se refiere a veces como simplemente almacenamiento de material residual 1290 o, a veces, como estación de material inerte 1290. El tipo de piso 1210 separa el material más grande del material más pequeño. En una realización, el material de tamaño de 10 pulgadas o más se separa del material más pequeño (material de menos de 10 pulgadas) para producir la corriente 1205. Se pueden usar otros tamaños para diferenciar entre material grande y pequeño.

Después de esta clasificación inicial, el RSU (corriente 1205) puede introducirse en una unidad de reducción de tamaño 1230 donde se puede reducir el material de 10 pulgadas y más en la corriente 1205. Por ejemplo, la unidad de reducción de tamaño 1230 puede incluir un transportador (no mostrado) que alimenta una trituradora de cizalla (o igual). El RSU (corriente 1205) puede triturarse a un tamaño de menos 10 pulgadas de material productor en la corriente 1235. El tamaño reducido / triturado de RSU en el flujo 1235 puede enviarse a la unidad de fraccionamiento 1240. Cualquier tipo adecuado de dispositivo de fraccionamiento puede ser implementado aquí. La unidad de fraccionamiento 1240 puede utilizarse para eliminar carbonos no biogénicos junto con otros materiales no carbonosos de la corriente 1235 para producir la corriente 1245. La corriente 1245 puede incluir material de carbono biogénico y otros materiales carbonosos. La corriente de rechazo 1242 de la unidad de fraccionamiento 1240 puede variar en tamaño de 1 a 4 pulgadas y contener un alto porcentaje de material no carbonoso. Podrá aplicarse cualquier tipo adecuado de unidad de fraccionamiento. Por ejemplo, la corriente 1245 se puede cribar en una unidad de pantalla de tipo dedo en cascada 1240 para eliminar material fino de menos de dos pulgadas. Los materiales finos pueden incluir suciedad, vidrio, compuestos orgánicos húmedos y otros inertes. Los productos orgánicos húmedos pueden incluir, por ejemplo, recortes de césped y desperdicios de alimentos. A los efectos de esta descripción, el término material inerte o "inertes" se refiere a cualquier material no carbonoso.

El material en la corriente 1245 se procesa posteriormente en la unidad de separación de densidad de fraccionamiento fine-1250, que está configurada para separar la fracción pesada / media de la fracción ligera en la corriente 1245. La fracción pesada/media que contiene materiales como tierra, grava, vidrio, metal, desechos de jardín y desperdicios de alimentos puede separarse como corriente 1255 de una fracción ligera (relaciones de separación de densidad en el rango de 2: 2 a 5: 1) y enviarse a una estación de material residual 1290. La fracción ligera o fina en la corriente 1257 típicamente contiene los materiales carbonosos como papel, plástico y textiles. Un tipo adecuado de unidad para el fraccionamiento fino sería una unidad de separación de aire de tipo densidad.

La salida de flujo 1257 de RSU de la unidad de fraccionamiento fino y separación de densidad 1250 se puede procesar aún más eliminando material ferroso en la unidad de eliminación ferrosa 1270 (también denominada a veces separadores magnéticos). Los separadores magnéticos en la unidad de eliminación ferrosa 1270 eliminan los metales ferrosos para producir una alta salida de material carbonoso (corriente 1277). Los materiales ferrosos separados en la corriente 1275 se pueden recuperar en la estación de metales recuperados 1278 y, finalmente, en una estación de reciclaje. La salida de la corriente 1277 de RSU de la unidad de eliminación ferrosa 1270 se puede procesar aún más eliminando materiales metálicos no ferrosos en la unidad de eliminación no ferrosa 1280, para producir una corriente de salida de RSU carbonosa más alta 1287. Los materiales metálicos no ferrosos separados en la corriente 1285 se pueden recuperar en la estación de metales no ferrosos recuperada 1288 y, finalmente, en una estación de reciclaje. Los metales no ferrosos 1288 pueden incluir, por ejemplo, aluminio, cobre y acero no magnético. En algunas realizaciones, los separadores de corrientes de Foucault se pueden usar para eliminar metales no ferrosos para producir la corriente de salida de material altamente carbonoso 1287. Además, el flujo de RSU 1287 puede procesarse aún más para eliminar y recuperar plásticos del flujo 1287 en la unidad de eliminación de plástico 1300 para producir el flujo de salida de RSU 1307. La unidad de eliminación de plástico 1300 puede incluir un conjunto de clasificadores ópticos de infrarrojo cercano configurados para separar los plásticos en la corriente 1305. Los plásticos 1305 pueden incluir, entre otros, una mezcla de una corriente de plástico de tereftalato de polietileno ("PET") y una corriente combinada de cloruro de polivinilo ("PVC") y polietileno de alta densidad ("HDPE") y polietileno de baja densidad (LDPE). El poliestireno ("PS") y el polipropileno ("PP") se pueden recuperar con la corriente de HDPE/PVC ajustando la configuración del clasificador óptico. Los plásticos separados en la corriente 1305 pueden embalarse y almacenarse en una estación de plásticos recuperados 1308 para su envío y venta fuera del sitio.

Ahora que los inertes, metales ferrosos, metales no ferrosos, compuestos orgánicos "húmedos" y plásticos se eliminan de la corriente de materia prima procesada 1307, el material carbonoso en la corriente 1307 se introduce en una segunda unidad de reducción de tamaño 1310 para la trituración final. El material en la corriente 1307 puede ser triturado a cualquier tamaño deseado dependiendo de los requisitos para la materia prima procesada final. Por ejemplo, el material de la materia prima puede triturarse a un tamaño en el rango de 0.75 a 1.5 pulgadas dependiendo de los requisitos del proceso.

Una vez conminutado al tamaño deseado, el material de materia prima procesada dimensionado en la corriente 1315 generalmente se seca en una unidad de secado 1320 según la especificación de la materia prima para producir una materia prima procesada final en la corriente 1325. La corriente final de materia prima procesada 1325 puede transferirse a una biorrefinería donde se convierte en líquidos F-T y combustibles líquidos, como se discutió anteriormente. En algunas realizaciones, la materia prima procesada final puede estar compuesta de material de tamaño en el rango de 0.75 a 1.25 pulgadas. La materia prima procesada final tiene un bajo contenido de humedad, generalmente en el rango de alrededor del 8% al 15%. Específicamente, la materia prima procesada final puede tener un bajo contenido de humedad inferior al 10%. La materia prima final procesada puede incluir un bajo contenido de material inerte. Por ejemplo, el bajo contenido de material inerte puede estar en el rango de 0.5 - 2.5%. Alternativamente, el bajo contenido de material inerte puede ser inferior al 2%. La recuperación de material carbonoso está entre el 35-40% La Fig. 8 es un diagrama esquemático que ilustra una realización alternativa de un sistema de procesamiento de materia prima 1020 y el método asociado. La realización en la Fig. 8 proporciona una mayor recuperación de material carbonoso de la materia prima inicial y produce una materia prima final más procesada 1325 que la realización ilustrada en la Fig. 7.

En general, el sistema de procesamiento de materias primas 1020 puede configurarse para procesar materias primas crudas, como residuos, para producir una materia prima procesada con contenido selectivo de carbono biogénico. El sistema de procesamiento de materias primas 1020 proporciona un procesamiento flexible de materia prima cruda para generar una materia prima procesada adaptada a una instalación, aplicación o necesidad específica. El sistema de procesamiento de materias primas 1020 de la Fig. 8 incluye componentes similares del sistema de procesamiento de materia prima 1000 de la Fig. 7 , con las siguientes adiciones y/o diferencias para procesar aún más la materia prima.

Por ejemplo, el sistema de procesamiento de materia prima 1020 como se muestra en la Fig. 8 puede incluir una unidad de separación aproximada 1220. Después de la clasificación inicial, el flujo de RSU 1205 puede alimentarse en una unidad de separación aproximada o separación de tamaño inicial 1220 donde el material más grande se separa del material más pequeño en una separación aproximada. En una realización, el material más grande (por ejemplo, material de tamaño de 10 pulgadas o más) puede separarse en la corriente 1225. El material más pequeño (por ejemplo, material con un tamaño inferior a 10 pulgadas) se separa en la corriente 1215. Se pueden usar otros tamaños para diferenciar entre material grande y pequeño.

El material más grande en la corriente 1225 se alimenta en una unidad de reducción de tamaño 1230 donde el material de 10 pulgadas y más en la corriente 1225 se tritura aún más al ser alimentado en un transportador (no se muestra) que alimenta una trituradora de cizalladura. La trituradora de cizalla puede triturar el material más grande a un tamaño de menos 10 pulgadas de material de producción. El material triturado de menos 10 pulgadas de tamaño de RSU se produce en la corriente 1235. El material más pequeño en la corriente 1215 (por ejemplo, 10 pulgadas debajo del material) se envía desde la unidad de separación aproximada 1220 a una unidad de separación de densidad de fraccionamiento 1260 donde la fracción pesada / media se separa de la fracción ligera. La fracción pesada / media se separa en la corriente 1267 y generalmente contiene materiales como tierra, grava, vidrio, metal, desechos de jardín y desechos de alimentos. La fracción más ligera se separa en la corriente 1265 y generalmente contiene papel, plásticos y textiles y otros materiales carbonosos. Las relaciones de separación de densidad en el rango de 2: 2 a 5: 1 se pueden lograr para separar la fracción más ligera de la fracción pesada.

El flujo de fracción pesada/media 1267 se envía a la primera unidad de separación de densidad de fraccionamiento 1250 donde se combina con el flujo 1245. La fracción ligera (corriente 1265) del fraccionador de densidad 1260 puede contener papel, plásticos y textiles puede enviarse a una etapa final de trituración en 1310 donde se mezcla con otras corrientes de producto antes de secar el producto de materia prima. Esta realización aumenta la recuperación de material carbonoso entre un 44-50% La Fig. 9 es un diagrama esquemático que ilustra una realización alternativa de un sistema de procesamiento de materia prima 1030 y el método asociado. La realización en la Fig. 9 aumenta la recuperación de material carbonoso de la corriente 1200 a alrededor del 50-55% y produce una mayor materia prima final procesada 1325 que las realizaciones ilustradas en la Fig. 7 y la Fig. 8. El sistema de procesamiento de materia prima 1030 de la Fig. 9 incluye componentes similares del sistema de procesamiento de materia prima 1020 de la Fig. 8 , con las siguientes adiciones y/o diferencias para procesar aún más la materia prima.

Para proporcionar una recuperación adicional del material carbonoso de la materia prima, el sistema 1030 incluye unidades adicionales de fraccionamiento fino. En el ejemplo mostrado, se utilizan tres unidades de separación de densidad de fraccionamiento; dos unidades primarias y una secundaria. Las unidades primarias 1250 y 1260 están configuradas como se describe en el sistema de procesamiento de materias primas 1020. Una unidad de separación de densidad de fraccionamiento secundario 1244 está configurada para aumentar la recuperación del material carbonoso de la corriente de rechazo 1242 de la unidad de fraccionamiento 1240. En esta realización, la unidad de fraccionamiento básico 1240 produce dos flujos de salida 1242 y 1245 de diferente tamaño. Generalmente, el flujo de salida 1242 contiene material fino más pequeño (<dos pulgadas) que se envía a la unidad de separación de densidad de fraccionamiento secundario 1244, donde el material se clasifica en función de la densidad para recuperar parte del material carbonoso de la corriente 1242 que se filtró con la fracción inerte en la unidad de fraccionamiento 1240. Los materiales en la corriente 1242 que se eliminaron en la unidad 1240 pueden incluir papel, textiles, además de suciedad, vidrio, orgánicos húmedos y otros inertes. Los productos orgánicos húmedos pueden incluir, por ejemplo, recortes de césped y desperdicios de alimentos. La fracción pesada / media de la unidad 1244, corriente 1246 se envía al material residual y la fracción ligera, corriente 1248 se combina con la fracción ligera de la unidad 1250 y se envía a la unidad de eliminación ferrosa 1270. La fracción ligera (corriente 1248) del fraccionador de densidad secundaria 1244 puede contener papel, plásticos y textiles. A los efectos de esta descripción, el término material inerte 1202, 1246 y 1255 o "inertes" se refiere a cualquier material no carbonoso. El material inerte 1202, 1246 y 1255 se envía a una estación de material inerte 1290. Los inertes pueden eliminarse para producir una alta producción de material carbonoso (corrientes 1248 y 1257). Los arroyos 1248 y 1257 se envían a la estación de eliminación de ferrosos 1270 y se procesan como se describe anteriormente con respecto a las Fig. 7 y 8.

La Fig. 10 es un diagrama esquemático que ilustra una realización alternativa de un sistema de procesamiento de materia prima 1040 y el método asociado. La realización en la Fig. 10 recupera aún más material carbonoso de la materia prima inicial y produce una materia prima final más procesada 1325 que las realizaciones ilustradas en las Figs. 7, 8 y 9. La realización en la Fig. 10 produce mayor materia prima final procesada 1325 (55-60% de recuperación) que las realizaciones ilustradas en las Figs. 7, 8 y 9. Al agregar pasos de procesamiento adicionales, se puede lograr una mayor recuperación del material carbonoso de la materia prima original 1200 stream. El sistema de procesamiento de materia prima 1030 de la Fig. 10 incluye componentes similares del sistema de procesamiento de materia prima 1030 de la Fig.9 , con las siguientes adiciones y/o diferencias para procesar aún más la materia prima.

El sistema de procesamiento de materia prima 1040 incluye una unidad adicional de separación de densidad de fraccionamiento secundario 1090 aguas abajo de una de las unidades de separación de densidad de fraccionamiento primario 1260. La corriente inerte 1267 de la unidad de separación de densidad de fraccionamiento primario 1260 se envía a la densidad de fraccionamiento secundario y a la unidad de separación 1090 para recuperar material carbonoso adicional. Se recupera más material carbonoso cuando se operan dos dispositivos de separación de densidad de fraccionamiento en serie debido al rango de densidad más amplio alcanzable. El material inerte 911 se enviará a la estación de material residual 1290 y el flujo de material carbonoso 912 se enviará a la primera unidad de separación de densidad de fraccionamiento 1250 donde se combina con el flujo 1245. Las operaciones posteriores a la unidad 1260 se describen ilustradas anteriormente en las figuras 8 y 9.

En otro aspecto de las presentes invenciones, se proporciona un sistema de procesamiento de materias primas configurado para procesar múltiples flujos iniciales de materia prima que contienen material carbonoso. La Fig. 11 es un diagrama esquemático que ilustra una realización alternativa de un sistema de procesamiento de materia prima 1050 y el método asociado. La Fig. 11 es un ejemplo de un sistema de procesamiento de materias primas configurado para procesar múltiples flujos de materia prima y flujos de materias primas de diferentes tipos.

En general, el sistema de procesamiento de materias primas 1050 se configura para procesar uno o más flujos de materias primas iniciales o crudas para producir materias primas procesadas con contenido selectivo de carbono biogénico. El sistema de procesamiento de materias primas 1050 proporciona un procesamiento flexible de múltiples materias primas para generar materias primas procesadas adaptadas a una instalación, aplicación o necesidad específica. El sistema de procesamiento de materias primas 1050 de la Fig. 11 incluye algunos componentes similares del sistema de procesamiento de materias primas 1040 de la Fig. 10, pero con las siguientes diferencias y/o adiciones.

El sistema de procesamiento de materias primas 1050 está configurado para recibir y procesar plásticos recuperados 1201 (como plásticos previamente recuperados o reciclados) y/o biomasa leñosa 1202, además de otras materias primas carbonosas 1200, como los RSU. El plástico recuperado 1201 puede incluir, sin limitación, una mezcla de una corriente de plástico de tereftalato de polietileno ("PET") y una corriente combinada de cloruro de polivinilo ("PVC") y polietileno de alta densidad ("HDPE") y polietileno de baja densidad ("LDPE"). La biomasa leñosa 1202 puede incluir, sin limitación, biomasa de madera, paja, hierba de cambio, residuos de construcción y demolición, y otros materiales similares de biomasa. Los vapores plásticos 1201 y de biomasa leñosa 1202 pueden introducirse por separado en el sistema 1050 como se muestra en la Fig. 11, o las corrientes pueden mezclarse y luego introducirse en el sistema en una corriente de alimentación. En la realización ejemplar, las corrientes de plástico 1201 y biomasa leñosa 1202 se envían a una unidad de reducción de tamaño 1203 donde el material de 10 pulgadas y más en plástico 1201 y biomasa leñosa 1202 se tritura al ser alimentado en un transportador (no se muestra) alimentando una trituradora de cizalla (o similar). La trituradora de cizalla puede triturar el material más grande a un tamaño de menos 10 pulgadas de material de producción. El material triturado de menos 10 pulgadas de tamaño de RSU se produce en la corriente 992.

El material triturado puede enviarse a una unidad de separación de densidad de fraccionamiento 1150 donde la fracción ligera/media se separa de los materiales pesados. Los materiales pesados pueden incluir suciedad, vidrio, compuestos orgánicos húmedos y otros inertes. Los productos orgánicos húmedos pueden incluir, por ejemplo, recortes de césped y desperdicios de alimentos. El material inerte 996 puede incluir cualquier material no carbonoso. El material inerte 996 puede enviarse a la estación de material residual 1290. Después de eliminar muchos de los inertes, se produce la corriente 994. La fracción ligera/media (corriente 994) puede enviarse a la unidad de eliminación ferrosa 1270 (también denominada a veces separadores magnéticos) y mezclarse con otras corrientes para la eliminación de material ferroso de las corrientes 1248, 1257 y 1265, y luego continuar con los pasos del proceso descritos anteriormente. Por lo tanto, en esta realización se procesan materias primas de residuos carbonosos adicionales para proporcionar una materia prima procesada 1325 que luego se utiliza para crear líquidos F-T y combustibles para el transporte.

La Fig. 12 es un diagrama esquemático que ilustra una realización alternativa de un sistema de procesamiento de materia prima 1060 y el método asociado. La Fig. 12 es un ejemplo de un sistema de procesamiento de materias primas configurado para procesar múltiples flujos de materia prima y flujos de materias primas de diferentes tipos, y además proporciona digestores anaeróbicos para recuperar metano del sistema 1060.

En general, el sistema de procesamiento de materias primas 1060 puede configurarse para procesar materias primas, como desechos, para producir una materia prima procesada con contenido selectivo de carbono biogénico. El sistema de procesamiento de materias primas 1060 proporciona un procesamiento flexible de materia prima para generar una materia prima procesada adaptada a una instalación, aplicación o necesidad específica. El sistema de procesamiento de materia prima 1060 de la Fig. 12 incluye componentes similares del sistema de procesamiento de materia prima 1050 de la Fig. 11, pero con la siguiente adición de un digestor anaeróbico configurado para recuperar metano del material rechazado en la unidad de material residual 1290.

Como se ilustra en la Fig. 12, el material rechazado de las diversas corrientes 996, 1246, 911 y 1255 alimentadas a la estación de material residual 1290 se emite en la corriente 1295 y se envía a una estación digestora anaeróbica 1296. La digestión anaeróbica puede incluir un proceso en el que los microorganismos descomponen el material biológico en ausencia de oxígeno. La estación digestora anaeróbica 1296 puede incluir uno o más digestores anaeróbicos, utilizados para digerir biosólidos de aguas residuales, estiércol animal bajo en sólidos o cribado, y sólidos suspendidos bajos o sólidos solubles altos como en filtros anaeróbicos o digestores de manta de lodo de flujo ascendente. Los digestores también se pueden usar para digerir desechos orgánicos de partículas, especialmente desechos sólidos (la fracción digerible de los desechos municipales), incluidos los desechos de alimentos preconsumo y posconsumo, como grasas, aceites y grasas, desechos de procesamiento de alimentos, recortes de jardín, hojas, papel y otros inertes de la estación de material residual 1290. La estación digestora anaeróbica 1296 produce un subproducto de biogás (metano) 1297 que se recupera y se utiliza como fuente de energía para el calentamiento de procesos.

Las cuatro etapas básicas de la digestión anaeróbica para producir un subproducto de biogás (metano) son: (1) hidrólisis de partículas sólidas grandes; (2) fermentación de polímeros grandes en productos intermedios, es decir, ácidos y alcoholes; 3) conversión de estos ácidos y alcoholes en dióxido de carbono, hidrógeno y ácidos grasos de cadena pequeña, por ejemplo, acetatos; y (4) reducción de dióxido de carbono, hidrógeno y acetatos en metano. Las bacterias hidrolíticas se pueden usar como biomasa digestiva para producir enzimas para la descomposición de todos los diversos sólidos en partículas más pequeñas, luego líquidos que liberan dióxido de carbono e hidrógeno en el licor de fermentación. Las enzimas producidas por las bacterias hidrolíticas pueden escindir los grandes polímeros de celulosa, proteína y grasa.

Por lo tanto, en esta realización, la porción carbonosa del material en la unidad de material residual 1290 se procesa para generar biogás (metano) que puede usarse como fuente de energía para calentadores de proceso o reciclar la isla de gasificación para reformarse en gas de síntesis que luego se usa para crear líquidos F-T y combustibles de transporte. El metano generado en el vertedero a partir del material residual se reduce y se maximiza la recuperación de carbono.

La creación de combustible a partir de materias primas de RSU, biomasa leñosa, plásticos y otras materias primas carbonosas mediante el sistema descrito anteriormente tiene ventajas significativas. Proporciona un sistema energéticamente eficiente con un perfil de emisiones muy bajo, reduce los RSU y los plásticos y otros materiales que ingresan a los vertederos (reduciendo así drásticamente las emisiones nocivas de gas metano de los vertederos y mitigando la necesidad de vertederos nuevos o ampliados), reduce por desplazamiento los gases de efecto invernadero asociados con el uso de productos combustibles derivados del petróleo y el carbón. El sistema aumenta el contenido biogénico de los combustibles a base de celulósica y, por lo tanto, aumenta sustancialmente el valor de dichos combustibles.

Se han descrito realizaciones ejemplares con referencia a configuraciones específicas. La descripción anterior de realizaciones y ejemplos específicos se ha presentado únicamente con fines ilustrativos y descriptivos, y aunque la invención ha sido ilustrada por algunos de los ejemplos anteriores, no debe interpretarse como limitada por ello.

Claims

REIVINDICACIONES

1.Un método para procesar la materia prima, caracterizado por que la materia prima entrante se procesa para recuperar selectivamente el material de carbono biogénico de la materia prima entrante.

2.

método de la reivindicación 1, caracterizado por que la materia prima entrante está compuesta por residuos sólidos mezclados.

3.

método de la reivindicación 1, caracterizado por que en la materia prima entrante está compuesta de biomasa leñosa.

4.

método de la reivindicación 1, caracterizado por que el residuo sólido mezclado es un residuo sólido municipal (RSU).

5.

método de la reivindicación 2, caracterizado por que el residuo sólido mezclado está compuesto por residuos orgánicos húmedos, residuos orgánicos secos y residuos inorgánicos que se mezclan.

6.

método de la reivindicación 1, en el que la materia prima entrante se procesa para recuperar selectivamente el material de carbono biogénico de la materia prima entrante para producir una materia prima procesada con un contenido de carbono biogénico del 50% y más adecuada para la conversión en líquidos biogénicos de carbono Fischer Tropsch.

7.

método de la reivindicación 6, caracterizado por que los líquidos de Fischer Tropsch con alto contenido de carbono biogénico se mejoran a combustibles líquidos de carbono biogénico.

8. El método de la reivindicación 5, que comprende además:

separar los residuos sólidos mezclados mezclados en una primera corriente que contenga material de desecho sólido mezclado que tenga un tamaño predeterminado y más grande, y una segunda corriente que contenga material de desecho sólido mezclado que tenga el tamaño predeterminado y más pequeño.

9. El método de la reivindicación 8, que comprende además:

triturar la primera corriente para producir una corriente de salida que contenga residuos sólidos mezclados con el tamaño predeterminado y más pequeño.

10. El método de la reivindicación 9, que comprende además:

combinar el flujo de salida y el segundo flujo para producir un flujo combinado, y

fraccionar la corriente combinada por tamaño para eliminar el material de tamaño pequeño y bajo contenido de carbono que tiene un tamaño de 2 pulgadas y más pequeño del material de alto contenido de carbono.

11. El método de la reivindicación 10, que comprende además:

fraccionar aún más el material de alto contenido de carbono (overs) para eliminar el material inerte para producir una corriente de material carbonoso.

12. El método de la reivindicación 11, que comprende además:

triturar la corriente de material carbonoso para producir una corriente de salida que contenga material carbonoso con un tamaño de 1 pulgada o menor.

13. El método de la reivindicación 12, que comprende además:

secar el flujo de salida para producir una materia prima procesada que contiene material carbonoso y un contenido de humedad en el rango de 8% a 15%.

14.

método de la reivindicación 11, caracterizado por que la materia prima entrante se procesa para recuperar selectivamente material plástico de la materia prima entrante para producir una materia prima procesada que tiene un contenido de carbono biogénico del 50% o menos.

15.

método de la reivindicación 13, caracterizado por que la materia prima procesada contiene contenido de carbono biogénico en un rango de 50% a 100%.

16.

método de la reivindicación 13, caracterizado por que la materia prima procesada contiene 51% y mayor contenido de carbono biogénico.

17.

método de la reivindicación 8, caracterizado por que el paso de separación de los residuos sólidos mezclados mezclados se lleva a cabo utilizando un trómel.

18.

método de la reivindicación 9, caracterizado por que el paso de trituración se lleva a cabo utilizando una trituradora con una abertura de trituradora en un rango de 6 - 15 pulgadas.

19.

método de la reivindicación 10, caracterizado por que el paso de fraccionamiento de la corriente combinada se lleva a cabo a través de una pantalla vibratoria, y donde la fracción de 2 pulgadas y menor se elimina para su posterior fraccionamiento en un material inerte de bajo contenido de carbono biogénico y un material de alto contenido biogénico.

20.

método de la reivindicación 11, caracterizado por que el paso de fraccionamiento adicional se lleva a cabo a través de un separador de aire caracterizado porque una fracción pesada se separa de una fracción ligera por diferencias de densidad.

21.El método de la reivindicación 20, caracterizado por que la fracción pesada del separador de aire se fracciona aún más en otro separador de aire en el que la fracción pesada se separa aún más en una fracción media y una fracción pesadapesada por diferencias de densidad.

22.El método de la reivindicación 21, caracterizado por que la fracción pesadapesada se elimina como material biogénico bajo inerte.

23.

método de la reivindicación 21, caracterizado por que la fracción ligera se combina con la fracción media y la corriente combinada se pasa sobre un imán para eliminar el material ferroso de la corriente combinada.

24.

método de la reivindicación 20, caracterizado por que la fracción pesada se fracciona adicionalmente a través de una pantalla vibratoria para eliminar material no carbonoso (es decir, inerte) que tiene un tamaño de 1 pulgada y menor.

25.

método de la reivindicación 21, caracterizado por que la fracción ligera, la fracción media y la fracción pesada se combinan para producir una corriente de fracción combinada y luego pasan a través de una corriente de Foucault para eliminar material no ferroso.

26.

método de la reivindicación 25, caracterizado por que la corriente de fracción combinada se pasa a través de un clasificador óptico para eliminar al menos una porción de contenido de plástico en la corriente de fracción combinada, para producir una materia prima procesada.

27.

método de la reivindicación 26, caracterizado por que el contenido de plástico en la corriente de fracción combinada se elimina selectivamente de tal manera que la materia prima procesada tiene un contenido de carbono biogénico de hasta el 95%.

28.El método de la reivindicación 26, caracterizado por que el contenido de plástico en la corriente de fracción combinada se elimina selectivamente de tal manera que la materia prima procesada tiene un contenido de carbono biogénico de hasta el 50%.

29.El método de la reivindicación 26, caracterizado por que el contenido de plástico en la corriente de fracción combinada se elimina selectivamente de tal manera que la materia prima procesada tiene un contenido de carbono biogénico del 51% o mayor.

30.EI método de la reivindicación 26, caracterizado por que el contenido de plástico en la corriente de fracción combinada se elimina selectivamente de tal manera que la materia prima procesada tiene un contenido de carbono biogénico entre 50% y 95%.

31.

Un sistema para procesar la materia prima entrante para recuperar selectivamente material de carbono biogénico de la materia prima entrante, el sistema comprende:

una estación de clasificación configurada para separar la materia prima entrante en una primera corriente que contenga material de desecho sólido mezclado con un tamaño predeterminado y más grande, y una segunda corriente que contenga material de desecho sólido mezclado con el tamaño predeterminado y más pequeño;

una primera unidad de combustión en comunicación con la estación de clasificación y configurada para triturare la primera corriente para producir una corriente de salida que contenga residuos sólidos mezclados con el tamaño predeterminado y más pequeño, y combinar la corriente de salida y la segunda corriente para producir una corriente combinada;

una unidad de fraccionamiento en comunicación con la unidad de conminación y configurada para fraccionar la corriente combinada por tamaño para eliminar el material de tamaño pequeño y bajo contenido de carbono que tiene un tamaño de 2 pulgadas o más pequeño del material de alto contenido de carbono;

una unidad de densidad de fraccionamiento fino en comunicación con la unidad de fraccionamiento y configurada para fraccionar aún más el material de alto contenido de carbono para eliminar el material inerte para producir una corriente de material carbonoso;

una unidad de eliminación ferrosa en comunicación con la unidad de densidad de fraccionamiento fino configurada para eliminar el material ferroso de la corriente de material carbonoso;

una unidad de eliminación no ferrosa en comunicación con la unidad de eliminación ferrosa y configurada para eliminar el material no ferroso del flujo de material carbonoso;

una unidad de eliminación de plástico en comunicación con la unidad de eliminación de no ferrosos y configurada para eliminar el material plástico de la corriente de material carbonoso;

una segunda unidad de conminación en comunicación con la unidad de eliminación de plástico y configurada para disminuir el flujo de material carbonoso para producir un flujo de salida que contenga material carbonoso con un tamaño de 1 pulgada o menor; y

una unidad de secado en comunicación con la segunda unidad de conminación y configurada para secar el flujo de salida para producir una materia prima procesada que contiene material carbonoso y un contenido de humedad en el rango de 8% a 15%.

32.

El sistema de la reivindicación 31, caracterizado por que la materia prima entrante está compuesta por residuos sólidos mezclados.

33.

El sistema de la reivindicación 31, caracterizado por que la materia prima entrante está compuesta de biomasa leñosa.

34.

El sistema de la reivindicación 31, caracterizado porque los residuos sólidos mezclados son residuos sólidos urbanos (RSU).

35.

sistema de la reivindicación 31, caracterizado porque al menos una porción de carbonos no biogénicos y materiales no carbonosos comprende tierra, vidrio, compuestos orgánicos húmedos y otros inertes.

36.

El sistema de la reivindicación 31, en el que la materia prima entrante se procesa para recuperar selectivamente material de carbono biogénico de la materia prima entrante para producir una materia prima procesada con alto contenido de carbono biogénico adecuado para la conversión en líquidos de Fischer Tropsch con alto contenido de carbono biogénico.

37.

sistema de la reivindicación 36, caracterizado por que los líquidos Fischer Tropsch de alto contenido biogénico de carbono se mejoran a combustibles líquidos de alto contenido biogénico de carbono.

38.

El sistema de la reivindicación 31, caracterizado por que la unidad de eliminación de ferrosos comprende separadores magnéticos.

39. El sistema de la reivindicación 31, que comprende además una estación digestora anaeróbica que comprende uno o más digestores anaeróbicos, utilizados para digerir biosólidos de aguas residuales, estiércol animal bajo en sólidos o filtrado, y sólidos bajos en suspendidos o sólidos altamente solubles como en filtros anaeróbicos o digestores de manta de lodo ascendente.

40. El sistema de la reivindicación 31, caracterizado por que la materia prima procesada contiene hasta un 50% de contenido de carbono biogénico.

41. El sistema de la reivindicación 31, caracterizado por que la materia prima procesada contiene contenido de carbono biogénico en un rango de 50% a 100%.

42. El sistema de la reivindicación 31, caracterizado por que la materia prima procesada contiene 51% y mayor contenido de carbono biogénico.

43. El sistema de la reivindicación 31, caracterizado por que la estación de clasificación comprende un trómel.

44. El sistema de la reivindicación 31, caracterizado por que la primera unidad de conminación comprende una trituradora con una abertura de trituradora en un rango de 6 a 15 pulgadas.

45. El sistema de la reivindicación 31, caracterizado por que la unidad de fraccionamiento comprende una pantalla vibratoria, y donde la fracción de 2 pulgadas y más pequeña se elimina para su posterior fraccionamiento en un material inerte de bajo contenido de carbono biogénico y un material de alto contenido biogénico.

46. El sistema de la reivindicación 31, caracterizado por que la unidad de fraccionamiento comprende además un separador de aire en el que una fracción pesada está separada de una fracción ligera por diferencias de densidad.

47. El sistema de la reivindicación 46, caracterizado por que la fracción pesada del separador de aire se fracciona aún más en otro separador de aire en el que la fracción pesada se separa aún más en una fracción media y una fracción pesadapesada por diferencias de densidad.

48. El sistema de la reivindicación 47, caracterizado por que la fracción pesadapesada se elimina como material biogénico bajo inerte.

49. El sistema de la reivindicación 48, caracterizado porque la fracción ligera se combina con la fracción media y la corriente combinada se envía a la unidad de eliminación de ferrosos.

50. El sistema de la reivindicación 49, caracterizado por que la unidad de densidad de fraccionamiento fino está configurada para fraccionar la fracción pesada a través de una pantalla vibratoria para eliminar material no carbonoso (es decir, inerte) que tiene un tamaño de 1 pulgada y menor.

51. El sistema de la reivindicación 50, caracterizado por que la fracción ligera, la fracción media y la fracción pesada se combinan para producir una corriente de fracción combinada y luego se pasan a la unidad de eliminación no férrea, la unidad de eliminación no ferrosa que comprende una corriente de Foucault configurada para eliminar material no ferroso.

52. El sistema de la reivindicación 51, caracterizado porque la corriente de fracción combinada se pasa a la unidad de eliminación de plástico, la unidad de eliminación de plástico que comprende un clasificador óptico configurado para eliminar al menos una porción del contenido de plástico en la corriente de fracción combinada, para producir una materia prima procesada.

53. El sistema de la reivindicación 52, caracterizado por que el contenido de plástico en la corriente de fracción combinada se elimina selectivamente de tal manera que la materia prima procesada tiene un contenido de carbono biogénico de hasta el 95%.

54. El sistema de la reivindicación 52, caracterizado por que el contenido de plástico en la corriente de fracción combinada se elimina selectivamente de tal manera que la materia prima procesada tiene un contenido de carbono biogénico de hasta el 50%.

55. El sistema de la reivindicación 52, caracterizado por que el contenido de plástico en la corriente de fracción combinada se elimina selectivamente de tal manera que la materia prima procesada tiene un contenido de carbono biogénico del 51% o mayor.

56. El sistema de la reivindicación 52, caracterizado por que el contenido de plástico en la corriente de fracción combinada se elimina selectivamente de tal manera que la materia prima procesada tiene un contenido de carbohidratos biogénicos entre 50% y 100%.