IT201900014199A1 - apparatus and method for the production of gas and oil from materials of vegetable or plastic origin using radio frequencies, active coalescence and metal catalysts - Google Patents
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Description
TITOLO TITLE
APPARATO E METODO PER LA PRODUZIONE DI GAS E OLIO APPARATUS AND METHOD FOR THE PRODUCTION OF GAS AND OIL
DA MATERIALI DI ORIGINE VEGETALE O PLASTICI FROM MATERIALS OF VEGETABLE OR PLASTIC ORIGIN
UTILIZZANDO LE RADIO FREQUENZE, COALESCENZA ATTIVA USING RADIO FREQUENCIES, ACTIVE COALESCENCE
E CATALIZZATORI METALLICI AND METALLIC CATALYSTS
SETTORE TECNICO TECHNICAL FIELD
La presente invenzione concerne nella produzione di gas e Bio Olio utilizzando la tecnologia del Fast Pirolisi. The present invention relates to the production of gas and bio oil using the Fast Pyrolysis technology.
Tecnologia sviluppata per la Fast Pirolisi RF (microonde anche sotto il MHz) non è altro che una applicazione migliorativa per togliere le parti fondamentali che creano instabilità nei bio carburanti, infatti tutto questo avviene in totale assenza di ossigeno e di azoto. Technology developed for RF Fast Pyrolysis (microwaves even below MHz) is nothing more than an improvement application to remove the fundamental parts that create instability in bio fuels, in fact all this occurs in the total absence of oxygen and nitrogen.
La presente invenzione concerne in un apparato per la produzione di gas e Bio Olii da materiali plastici (RSU Rifiuto solido urbano) o da origine vegetali. Ovviamente le tipologie di gas prodotti e di olii prodotto sono in funzione della matrice in ingresso. L'apparato in funzione del tipo di matrice in ingresso modifica il suo funzionamento grazie alla gestione elettronica integrata per produrre e stoccare i carburanti prodotti. The present invention relates to an apparatus for the production of gas and Bio Oils from plastic materials (MSW solid urban waste) or from vegetable origin. Obviously, the types of gases produced and oils produced depend on the inlet matrix. Depending on the type of input matrix, the apparatus changes its operation thanks to the integrated electronic management to produce and store the fuels produced.
La presente invenzione concerne un apparato che lavora in continuo e comprende: un sistema di miscelazione di assorbente, almeno due camere stagne, un reattore di pirolisi che utilizza un qualsiasi sistema di riscaldamento in assenza di ossigeno ( riscaldatore elettrico, induzione elettromagnetica, Radio Frequenze, fiamma diretta), una colonna di frazionamento, un sistema di condensazione/raffreddamento a più stadi, un sistema di filtrazione a coalescenza, un sistema di compressione, un sistema di filtrazione a carboni attivi e/o grafene, un sistema di reazione water schift per mezzo di catalizzatori, un sistema di metanizzazione che utilizza ulteriori catalizzatori. The present invention relates to an apparatus which works continuously and comprises: an absorbent mixing system, at least two sealed chambers, a pyrolysis reactor which uses any heating system in the absence of oxygen (electric heater, electromagnetic induction, Radio Frequencies, direct flame), a fractionation column, a multi-stage condensing / cooling system, a coalescing filtration system, a compression system, an activated carbon and / or graphene filtration system, a water schift reaction system for means of catalysts, a methanization system that uses additional catalysts.
STATO DELL'ARTE STATE OF THE ART
Sono noti procedimenti termici che utilizzano come vettore termico carburanti fossili con evidenti problemi di emissioni poi in atmosfera, senza poi considerare la resa energetica poiché l'energia impiegata viene dispersa nei camini, con evidenti poi problemi di emissioni in atmosfera. Thermal processes are known which use fossil fuels as a thermal vector with evident problems of emissions then into the atmosphere, without then considering the energy yield since the energy used is dispersed in the chimneys, with obvious problems of emissions into the atmosphere.
In oltre questa è una reazione fast il problema è che per essere tale solo il materiale dovrebbe subire il trattamento termico, con gli attuali sistemi la termica impiegate prima deve scaldare il contenitore e poi solo per induzione il materiale a suo contatto. In addition, this is a fast reaction, the problem is that to be such only the material should undergo the heat treatment, with the current systems the heat used must first heat the container and then only by induction the material in contact with it.
Per fare ciò si rende anche necessario adottare sia mescolatori, dei sistemi rotanti, con possibili fughe di gas ed entrate di ossigeno, rendendo il processo pericoloso poiché trattasi di miscele gassose esplosive. To do this, it is also necessary to adopt both mixers, rotating systems, with possible gas leaks and oxygen entries, making the process dangerous since they are explosive gas mixtures.
In oltre il char che si produco sono poi in definitiva dei veri e propri scarti ma essendo il materiale trattato per contatto anche la produzione dello stesso risulta essere disomogeneo. In addition, the char that is produced is ultimately real waste but as the material is treated by contact, its production is also inhomogeneous.
Solitamente tutti gli impianti si fermano a questo stadio il gas prodotto poi viene inviato ad un apparato di cogenerazione oppure bruciato in torcia, e comunque il gas contiene un elevato quantitativo di tar che vanno poi a rovinare tutti gli apparati di produzione di energia a valle. Usually all plants stop at this stage, the gas produced is then sent to a cogeneration apparatus or burned in a flare, and in any case the gas contains a high quantity of tar which then ruin all the downstream energy production equipment.
Ad esempio il gas di sintesi ottenuto contiene tuttavia elevate quantità di Tar e di polveri e composti azotati, per cui deve essere sottoposto a processi di depurazione per renderne il successivo utilizzo efficace e non dannoso per macchinari ed ambiente. For example, the synthesis gas obtained does however contain high quantities of Tar and powders and nitrogen compounds, so it must be subjected to purification processes to make its subsequent use effective and not harmful to machinery and the environment.
-Un reattore di pirolisi; -A pyrolysis reactor;
-Un sistema di condensazione -A condensation system
-Una torcia di emergenza -An emergency flashlight
- mezzi di depurazione del gas di sintesi; - synthesis gas purification means;
- mezzi di recupero del calore dal gas di sintesi. - means for recovering heat from synthesis gas.
Un problema fondamentale degli apparati di produzione di gas di sintesi di tecnica nota riguarda l'efficacia, la compattezza e l'economicità dei mezzi di depurazione del gas di sintesi. A fundamental problem of the synthesis gas production apparatuses of the known art concerns the efficiency, compactness and economy of the synthesis gas purification means.
Sono noti sia sistemi di filtraggio a secco che sistemi di lavaggio tramite liquidi, utilizzati sia alternativamente che contemporaneamente, i quali sono tuttavia poco economici e molto spesso non danno risultati ottimali a causa principalmente delle temperature del gas di sintesi alle quali avvengono i vari processi di depurazione. Both dry filtering systems and liquid washing systems are known, used both alternately and simultaneously, which are however not very economical and very often do not give optimal results mainly due to the temperatures of the synthesis gas at which the various processes take place. purification.
In oltre i liquidi prodotti per i lavaggi sono dei veri e propri scarti e dannosi per l'ambiente. In addition, the liquids produced for washing are real waste and harmful to the environment.
SINTESI DELL'INVENZIONE SUMMARY OF THE INVENTION
Scopo della presente invenzione è quello di proporre un apparato ed un processo per la produzione di gas e Bio Olio da origine vegetale o Rifiuto solido urbano RSU (plastmix, CRD, CSS, plastiche più o meno pure) che sia ottimizzato dal punto di vista del rendimento energetico e dei costi di esercizio, oltre che purificazione in ambito ambientale. The purpose of the present invention is to propose an apparatus and a process for the production of gas and Bio Oil from vegetable origin or urban solid waste MSW (plastmix, CRD, CSS, more or less pure plastics) which is optimized from the point of view of energy efficiency and operating costs, as well as environmental purification.
Il trattamento termico in funzione della matrice in ingresso poi genera un gas che viene poi rispinto in basso attraverso la colonna di frazionamento, per selezionare prodotti altobollenti e bassobollenti, successivamente un sistema di condensazione produce olio combustibile con diverse caratteristiche rispetto al materiale in ingresso. Stessa sorte accade con il gas prodotto, infatti che prodotta da legno è assimilabile ad un gas di sintesi, se da materiale plastico, gas tipo GPL, metano, quindi si rende necessaria una opportuna gestione elettronica del processo. The heat treatment as a function of the inlet matrix then generates a gas which is then pushed back down through the fractionation column, to select high boiling and low boiling products, subsequently a condensation system produces fuel oil with different characteristics compared to the incoming material. The same fate happens with the gas produced, in fact that produced from wood is comparable to a synthesis gas, if from plastic material, gas such as LPG, methane, therefore an appropriate electronic management of the process is necessary.
Per questo motivo un altro scopo è quello di rendere il sistema flessibile grazie ai sistemi di supporto elettronici e di controllo di adattarsi ai cambiamenti della matrice in entrata permettendo di modificare i metodi di estrazione in termini di tempi di lavorazione che metodi di reazione. For this reason another purpose is to make the system flexible thanks to the electronic support and control systems to adapt to the changes of the incoming matrix allowing to modify the extraction methods in terms of processing times and reaction methods.
Un altro scopo è quello di produrre dei bio olio di seconda generazione che non contengono ne azotati ne ossigeno, oltre che produrre un gas di elevata qualità grazie a hai sistemi di filtrazione e di conversione catalitici a valle del processo di pirolisi. Another object is to produce second generation bio oils which do not contain nitrogen or oxygen, as well as to produce a high quality gas thanks to filtration and catalytic conversion systems downstream of the pyrolysis process.
Gli scopi suddetti sono raggiunti per mezzo di un apparato/sistema secondo la rivendicazione 1, 2, 3, 4. The above purposes are achieved by means of an apparatus / system according to claim 1, 2, 3, 4.
Convenzionalmente un apparato per la produzione di gas e Bio olio da matrici vegetali e da RSU comprende: Conventionally, an apparatus for the production of gas and Bio oil from vegetable matrices and MSW includes:
- un mescolatore di materiale assorbente - a mixer of absorbent material
- un sistema a due valvole, o rotovalvola a tenuta stagna o camera con un sistema a tenuta stagna; - a two-valve system, or sealed rotary valve or chamber with a sealed system;
- un reattore di pirolisi provvista di almeno un'apertura di ingresso della matrice di ingresso e di almeno un'apertura di uscita compresa di organi di alimentazione di detta apertura di ingresso della camera di pirolisi; - a pyrolysis reactor provided with at least one inlet opening of the inlet matrix and with at least one outlet opening comprised of feeding members for said inlet opening of the pyrolysis chamber;
- un sistema stagno per la fuoriuscita del materiale carbonioso a valle del reattore di pirolisi; - a sealed system for the discharge of the carbonaceous material downstream of the pyrolysis reactor;
- un dispositivo di generazione Radio frequenza o induzione elettromagnetica o riscaldamento elettrico atto a generare energia per il processo di fast pirolisi; - a radio frequency or electromagnetic induction or electric heating generation device capable of generating energy for the fast pyrolysis process;
- una colonna di frazionamento; - a fractionation column;
- un dispositivo a stadi per la condensazione/raffreddamento dei gas; - sistemi di trasporto del liquidi prodotti dalla condensazione; - a stage device for gas condensation / cooling; - transport systems for liquids produced by condensation;
- un sistema di coalescenza; - a coalescence system;
-un sistema di filtrazione con carboni attivi/grafene; - a filtration system with activated carbon / graphene;
- sistema di compressione del gas prodotto; - compression system of the produced gas;
- sistema di reazione di water schifi; - water schifi reaction system;
- sistema di metanizzazione; - methanisation system;
- sistema di accumulo / trasporto dei gas prodotti - gas storage / transport system
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Queste ed altre caratteristiche dell'invenzione risulteranno più facilmente comprensibili dalla seguente descrizione di una forma realizzativa preferita dell'invenzione, fornita come esempio non limitativo, con riferimento alle figure allegate nelle quali: These and other characteristics of the invention will be more easily understood from the following description of a preferred embodiment of the invention, given as a non-limiting example, with reference to the attached figures in which:
- la figura 1 mostra uno schema di flusso di un apparato per la produzione di gas e bio Olio secondo la presente invenzione - figure 1 shows a flow diagram of an apparatus for the production of gas and bio oil according to the present invention
DESCRIZIONE DELLE FORME REALIZZATIVE PREFERITE DESCRIPTION OF THE PREFERRED MANUFACTURING FORMS
In fig. 1 è rappresentato uno schema di flusso di un apparato per la produzione di gas e bio Olio il quale comprende: In fig. 1 shows a flow diagram of an apparatus for the production of gas and bio oil which includes:
10 alimentazione matrice RSU o vegetale, 20 sistema di trasporto che sia pneumatico che coclea che nastro, 30 sistema per la miscelazione del assorbente che sia del tipo a tamburo ruotante o mescolante, 60 organi per la tenuta stagna che sia rotovalvola che sia camera con due valvole, o qualsiasi altro sistema per rendere stagno il componente a valle e monte, 70 reattore stagno per la fast pirolisi, 80 sorgente emettitrice di calore che sia elettrico ad induzione o radio frequenza microonde, 90 sistema per la pesata in continuo con celle di carico, 100 Colonna di frazionamento, 110 coclea di scarico raffreddata per la fuoriuscita di char ad alta temperatura, 140 serbatoio di accumulo. 10 MSW or vegetable matrix feeding, 20 conveying system that is pneumatic, screw or belt, 30 system for mixing the absorbent that is of the rotating or mixing drum type, 60 elements for watertightness that is rotovalve that is chamber with two valves, or any other system to make the downstream and upstream component watertight, 70 watertight reactor for fast pyrolysis, 80 heat emitting source that is electric induction or radio frequency microwave, 90 system for continuous weighing with load cells , 100 Fractionation column, 110 cooled discharge screw for the discharge of high temperature char, 140 storage tank.
Questi primi organi hanno la seguente funzione il materiale che arriva dal 10 per mezzo dei sistemi di trasporto 20 vengono dosati all'interno del mescolatore 30 che attraverso le celle di carico 90 utilizzando una logica software viene dosato per mezzo di 20 il materiale assorbente, che successivamente una volta mescolato viene inserito all'interno del reattore 70 che alla sua base si trova un letto di char, che viene estratto in funzione del peso misurato dalle celle 90, la presente tecnologia utilizza sia induzione che microonde che sistemi di riscaldamento elettrici il materiale viene inserito fino al raggiungimento del peso corretto sotto controllo dal software. Il char di scarto poi prodotto viene riutilizzato in parte come materiale assorbente. La colonna di frazionamento viene calibrata e sostituita in funzione del tipo di matrice in ingresso, che sia materiale vegetale, che solido plastico anche RSU. These first members have the following function: the material arriving from 10 by means of the transport systems 20 are dosed inside the mixer 30 which through the load cells 90 using a software logic is dosed by means of 20 the absorbent material, which subsequently, once mixed, a bed of char is placed inside the reactor 70, which is extracted according to the weight measured by the cells 90, this technology uses both induction and microwaves and electric heating systems. it is inserted until the correct weight is reached under control by the software. The waste char then produced is reused in part as an absorbent material. The fractionation column is calibrated and replaced according to the type of inlet matrix, whether it is plant material or solid plastic, including MSW.
La seconda sezione del apparato è composto da un primo condensatore 150 per andare a separare parti altobollenti, viene usata aria ambiente per mezzo di un dry cooler 170, successivamente 160 è un condensatore per i bassobollenti in questo caso viene usato un chiller per avere anche temperature sotto lo zero. Il gas condensa e forma degli oli che vengono raccolti nei contenitori 190 e 200. Un ulteriore filtrazione viene effettuata per mezzo del sistema di filtraggio fine 210, in questo caso è presente un filtro a coalescenza e successivamente un filtro con carboni attivi e successivamente uno in grafene, gli oli vengono raccolti sempre in un serbatoio 220. The second section of the apparatus is composed of a first condenser 150 to separate high boiling parts, ambient air is used by means of a dry cooler 170, subsequently 160 is a condenser for low boiling in this case a chiller is used to also have temperatures below zero. The gas condenses and forms oils which are collected in the containers 190 and 200. A further filtration is carried out by means of the fine filtering system 210, in this case there is a coalescing filter and subsequently a filter with activated carbon and subsequently one in graphene, the oils are always collected in a 220 tank.
Nel caso si volesse ottenere dei prodotti ulteriori la macchina è dotata di una vera e propria sezione di distillazione, infatti nel caso si usasse plastmix il gas prodotto è molto vicino al GPL in tal caso viene compresso 230 in un serbatoio 280 e stoccato nello stato liquido, ovviamente prima di farlo viene filtrato da impurità. If you want to obtain additional products, the machine is equipped with a real distillation section, in fact if you use plastmix the gas produced is very close to the LPG in this case it is compressed 230 in a tank 280 and stored in the liquid state , obviously before doing so it is filtered from impurities.
Nel caso avessimo come gas un prodotto vicino al gas di sintesi che in questo caso è assente da azoto viene aggiunta una sezione di metanizzazione che comprende un sistema di reazione che utilizza dei catalizzatori metallici 240 e come agente riscaldante un induttore elettromagnetico 250 o altro sistema, tipo elettrico con aggiunta di vapor acqueo si genera CO2 e H2 consumando CO, successivamente viene separato la CO2 tramite membrane all'interno del sistema 240 ed inviato al catalizzatore metallico 260 che anch'esso riscaldato con 270 medesime tecnologie a questo punto si ottiene un metano con purezza prossima al 98%. If we have as a gas a product close to the synthesis gas which in this case is absent from nitrogen, a methanization section is added which includes a reaction system that uses metal catalysts 240 and as a heating agent an electromagnetic inductor 250 or other system, electric type with the addition of water vapor CO2 and H2 are generated by consuming CO, subsequently the CO2 is separated through membranes inside the system 240 and sent to the metal catalyst 260 which is also heated with 270 the same technologies at this point a methane is obtained with purity close to 98%.
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| IT102019000014199A IT201900014199A1 (en) | 2019-08-07 | 2019-08-07 | apparatus and method for the production of gas and oil from materials of vegetable or plastic origin using radio frequencies, active coalescence and metal catalysts |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| IT (1) | IT201900014199A1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8574404B1 (en) * | 2010-04-14 | 2013-11-05 | Douglas Stewart Sinclair | Fast pyrolysis processor which produces low oxygen content, liquid bio-oil |
| WO2014209973A1 (en) * | 2013-06-24 | 2014-12-31 | Board Of Supervisors Of Louisiana State University And Agricultural And Mechanical College | Catalysts useful for biomass pyrolysis and bio-oil upgrading |
| WO2015089554A1 (en) * | 2013-12-16 | 2015-06-25 | Renergi Pty Ltd | Process and apparatus for cleaning raw product gas |
| WO2018000050A1 (en) * | 2016-06-30 | 2018-01-04 | Future Energy Investments Pty Ltd | Plant and process for pyrolysis of mixed plastic waste |
-
2019
- 2019-08-07 IT IT102019000014199A patent/IT201900014199A1/en unknown
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