IT202000025951A1

IT202000025951A1 - Dissociatore molecolare pirolitico.

Info

Publication number: IT202000025951A1
Application number: IT102020000025951A
Authority: IT
Inventors: Gianluca Marcorelli; Giovanni Sella
Original assignee: Get Energy Prime Italia Srl
Priority date: 2020-10-30
Filing date: 2020-10-30
Publication date: 2022-04-30
Also published as: EP3998326A1; EP3998326B1

Description

Descrizione dell?invenzione industriale dal titolo: DISSOCIATORE MOLECOLARE PIROLITICO,

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un processo ed un impianto per il trattamento di rifiuti speciali non pericolosi in modalit? continua, ed in particolare un dissociatore molecolare termico pirolitico di rifiuti speciali non pericolosi, a basso consumo energetico, volto a trasformare rifiuti di varie matrici in miscele di idrocarburi utilizzabili come combustibili, nel rispetto degli aspetti ambientali previsti, grazie ad un sistema di carico e scarico studiato per non avere mai la necessit? di fermare l?esercizio del reattore di pirolisi.

Caratteristica peculiare dell?invenzione ? quella che detto reattore di pirolisi ? dotato di un sistema di riscaldamento ad induzione settoriale la cui potenza, modulabile per settori secondo necessit?, consente di raggiungere temperature di esercizio comprese fra 200? e 750?C.

Per rifiuti speciali non pericolosi si intendono le tipologie di rifiuti generati dalle attivit? produttive che non contengono al loro interno un'elevata dose di sostanze inquinanti che non possono essere smaltite nelle comuni discariche, ma devono essere gestite in modo separato tramite operatori autorizzati, come societ? di trasporto o di smaltimento.

In particolare il dissociatore molecolare che si descrive ? particolarmente indicato per il trattamento di vetroresina e materiali plastici, per recuperare quantit? interessanti di metano ed idrogeno.

Si deve sottolineare che processo ed impianto, convertendo un rifiuto non pericoloso in un olio/gas combustibile, una volta definita con chiarezza la classificazione dei prodotti, secondo la normativa vigente, porta alla cessazione della qualifica di rifiuto, prevedendo l?utilizzo degli stessi prodotti come combustibili in un motore stazionario endotermico per la produzione di energia elettrica e termica.

STATO DELL?ARTE

La pirolisi ? un processo di decomposizione termochimica in assenza di ossigeno e senza fiamma che per effetto del calore determina il cracking termico delle molecole ovvero la rottura dei legami chimici e la trasformazione della materia in componenti pi? semplici.

In assenza di ossigeno le grandi molecole si spaccano successivamente in molecole pi? piccole, fino ad arrivare alle molecole pi? elementari come quelle degli elementi primari (C, H, O, N) o gas leggeri (CH4, CO, CO2, H20).

Sono noti numerosi impianti di trattamento dei rifiuti solidi basati su tale processo, nelle sue diverse modalit?:

la pirolisi convenzionale, a temperature moderate minori di 600 ?C, con moderati tempi di reazione; da cui si ottengono approssimativamente le tre frazioni in uguale proporzioni;?

la carbonizzazione, il pi? antico e conosciuto processo di pirolisi, che avviene a temperature comprese tra i 300 e 500 ?C. Da tale processo si recupera solo la frazione solida (carbone vegetale), per cui si procede in modo da minimizzare le altre frazioni;

la fast pirolisi, a temperature relativamente basse (da 500 a 650 ?C), in cui le reazioni della gassificazione avvengono velocemente e con tempi di contatto brevi in modo da ridurre il riformarsi di composti intermedi, favorendo la produzione della frazione liquida fino al 70-80% in peso della biomassa in entrata; e

la flash pirolisi, realizzata in modo da mantenere gli stessi tempi di contatto della ?fast pirolisi?, ma a temperature superiori a 700 ?C e con tempi di contatto inferiori ad 1 secondo, in modo da favorire la produzione di una frazione liquida intorno all?80% in peso della biomassa in entrata, ma con una variazione di composizione pi? ristretta.

Praticamente con il processo di pirolisi si trasforma un combustibile a bassa densit? energetica (3.000-4.000 kcal/kg) in un altro a pi? elevato contenuto energetico specifico (8.000-10.000 kcal/kg), riducendone di conseguenza i costi di trasporto.

A puro titolo informativo, fra i tanti documenti brevettuali disponibili possiamo citare i seguenti::

In CN 1910401 B si descrive un sistema di trattamento pirolitico di rifiuti avente camere multiple di pirolisi. E? previsto che il sistema sia adatto a riscaldare almeno una camera di pirolisi indipendentemente da almeno una altra camera di pirolisi.

WO2005//022038 riguarda un sistema di trattamento avente una camera di pirolisi supportata in modo da causare minimi movimenti o flessioni della camera quando la temperature della camera cambia. Soluzioni preferite utilizzano strutture di supporto fatte di materiali aventi bassi coefficienti di espansione termica e strutture adatte a permettere alle camere di espandersi e contrarsi con i cambi di temperatura.

In US 8,153,850, ? previsto un sistema di trattamento di .biogas che comprende un sottosistema di conversione di biomassa, un sottosistema di pirolisi ed un sottosistema di conversione di carburante. Il sistema di conversione di biomassa utilizza un processo biologico per creare alcool, metano, o miscele di questi da una biomassa mentre produce una certa quantit? di biomassa residua. Il sottosistema pirolisi genera gas idrocarburici (gas di pirolisi) e/o olio di pirolisi dalla biomassa residua.

In US 9,410,094 si descrivono metodi ed apparati per trasformare rifiuti, come per esempio rifiuti solidi municipali e biomasse, in una camera di pirolisi che crea un gas sintetico che pu? essere usato per generare corrente elettrica mediante un generatore elettrico, una turbina od altro dispositivo di generatore di potenza.

L?impianto secondo la presente invenzione si differenzia nettamente dall?oggetto di tali privative e da quanto noto per numerose caratteristiche sia funzionali che strutturali che consentono all?impianto di lavorare in continuo, con un notevole risparmio energetico a parit? di temperatura di esercizio, senza le emissioni prodotte da una combustione a fiamma libera, con il controllo dell?ingresso dell?aria nel reattore per mantenere la concentrazione di ossigeno al di sotto di una soglia che impedisca reazioni di ossidazione/combustione prodotti nel processo, e con la possibilit? di regolare proporzionalmente, entro limiti prefissati, il rapporto finale tra olio/gas prodotti.

Pi? in particolare:

secondo una prima caratteristica del trovato, il cuore dell?impianto oggetto dell?invenzione ? costituito da un reattore tubolare cilindrico nel quale viene introdotto il rifiuto finemente triturato, dove il sistema di alimentazione del rifiuto al reattore prevede un sistema di due valvole a ghigliottina, tra le quali si trova una camera di sottovuoto operante in modo da eliminare l?ingresso di aria ?parassita? e quindi da minimizzare il rischio di reazioni di ossidazione/combustione. In combinazione a tale sistema di alimentazione, il reattore ? anche dotato di un sistema di sicurezza che provvede all?insufflaggio, nel suo interno, di azoto qualora la concentrazione di ossigeno dovesse superare il 4% su base volumetrica.

Secondo un?altra caratteristica peculiare dell?invenzione, il reattore non viene riscaldato a fiamma viva, con le conseguenti emissioni prodotte dalla combustione, ma esternamente ? dotato di un sistema di riscaldamento ad induzione settoriale, che prevede una spirale costituita da una tubazione di rame, percorsa da un fluido refrigerante, attraverso la quale si crea un campo magnetico la cui potenza ? modulabile per settori secondo necessit?, grazie alla presenza di termocoppie distribuite per la lunghezza del reattore. Tale soluzione, che consente il raggiungimento di temperature di esercizio dai 200? ai 750?C, permette di non utilizzare il sistema obsoleto di fiamme libere con le conseguenti emissioni prodotte dalla combustione, facendo risparmiare il 42% di energia elettrica necessaria al processo, a parit? di temperatura, rispetto ad una resistenza elettrica tradizionale;

All?interno del reattore ? presente una coclea, che oltre a provvedere all?avanzamento del rifiuto da trattare, essendo all?interno del campo magnetico generato dalla spirale che avvolge il reattore, esercita la funzione di un vettore termico in grado di restituire energia termica al rifiuto con cui sta a contatto. Questo comporta la formazione di un ambiente omogeneamente pi? caldo con enorme risparmio di energia/tempo. .

Un'altra caratteristica della presenta invenzione sta nel fatto che la corrente di gas prodotto nel reattore viene aspirata da una pompa a valle dell?impianto. Tale pompa di aspirazione gas ha due funzioni: oltre a facilitare l?estrazione del gas dall?interno del reattore (gi? facilitata dalla posizione inclinata dello stesso), permette di regolare il tempo di permanenza del gas attraverso due condensatori a temperatura variabile e programmabile, dando la possibilit? di ottenere, condensando la frazione pi? pesante, una maggiore o minore quantit? di prodotto liquido, che risulta prevalentemente costituito da idrocarburi aventi temperature di ebollizione (e quindi pesi molecolari) orientativamente comprese tra il taglio della benzina e quello del gasolio pesante.

Da quanto detto ? evidente che questa tecnologia, pi? avanzata in termini ecologici, non produce gli effetti dei comuni inceneritori in quanto consente una termo trasformazione e non distruzione, permettendo la produzione di energia elettrica e la produzione di un sottoprodotto derivato dello scarto di lavorazione.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno evidenti dalla descrizione che segue facendo riferimento alle allegate tavole di disegno che rappresentano a solo titolo di esempio non limitativo una sua preferita forma di realizzazione .

Nelle tavole:

La fig. 1 ? uno schema tecnico dell? impianto di dissociazione pirolitico secondo il presente trovato;

la fig. 2 ? una vista laterale in elevazione dello stesso impianto che mostra la tramoggia di carico, il reattore pirolitico e due torri di raffreddamento/ condensazione;

la fig.2A ? un rendering che mostra schematicamente in prospettiva lo sviluppo dell?impianto dalla tramoggia di carico al sistema di scarico del solido al termine del reattore di pirolisi con l?allontanamento delle scorie solide attraverso un condotto che da un livello inferiore raggiunge la camera di stoccaggio delle ceneri, e l?invio del vapore a base di idrocarburi attraverso un condotto superiore che raggiunge le torri di raffreddamento/ condensazione ;

la fig. 3 mostra in prospettiva il solo reattore pirolitico secondo l?invenzione, montato su una struttura metallica in modo da risultare in leggera pendenza (inclinazione di 10?-20?) rispetto all?ingresso di alimentazione, per favorire il flusso in uscita dei vapori che si creano per effetto del processo di dissociazione molecolare;

la fig.4 ? una vista del sistema di alimentazione dei rifiuti al reattore, che mostra in sezione la coclea interna nel tubo che collega la tramoggia di carico all?ingresso del reattore stesso, e che fa avanzare il materiale di rifiuto caricato nella tramoggia;

la fig. 5 ? una vista in elevazione laterale del reattore di fig. 3, con la sua tramoggia di carico;

la fig.6 ? una vista in sezione secondo il piano di traccia K-K di fig.5, che mostra la coclea interna al reattore pirolitico;

la fig. 7 ? una vista in prospettiva del reattore, in ferro acciaioso, ancora privo di coibentazione esterna per la sicurezza di eventuali contatti accidentali degli operatori, su cui ? montata una spirale di rame, attraverso la quale si crea un campo magnetico in grado di portare il materiale trattato alla temperatura voluta;

la fig. 8 ? un particolare del reattore pirolitico di fig. 7 che evidenzia la presenza di un opportuno strato isolante termico interposto fra la parete del reattore e la spirale costituita da un tubo di rame percorso da fluido refrigerante ed una delle termocoppie distribuite lungo il reattore pirolitico che attraversando lo strato di coibentazione consentono di controllare la temperatura operativa del reattore ;

la fig. 8a mostra la coibentazione esterna del reattore pirolitico volta a garantire una temperatura non gravemente dannosa ad eventuali contatti accidentali da parte degli operatori.

, la fig. 9 mostra il sistema di due valvole a ghigliottina, disposte tra il sistema a coclea e l?ingresso del reattore, atte a funzionare in contrapposizione (aperta?chiusa/chiusa?aperta), le quali delimitano una camera di sottovuoto dotata di un aspiratore d?aria e di un sonda di controllo per verificare il pieno del materiale nella camera stessa;

la fig. 10 mostra in prospettiva di una delle valvole a ghigliottina di fig.9;

la fig. 11 ? una vista in prospettiva dell?impianto che mostra il sistema di scarico delle scorie solide che comprende una seconda camera di sottovuoto compresa fra due valvole a ghigliottina che gestiscono l?uscita delle scorie alla estremit? terminale del reattore pirolitico, con la coclea di scarico che porta tali scorie sino alla cabina di raccolta ceneri visibile in primo piano;

la fig. 11a ? un particolare del sistema a ghigliottina con la camera sottovuoto fra le due valvole a ghigliottina ed il suo collegamento con la coclea di scarico;

la fig. 12 mostra la cabina che raccoglie in sacconi (big bag,) le ceneri al di sotto del sistema di scarico del solido, e la cappa filtrante ed aspirante montata sul cielo della stessa cabina che evita la dispersione nell?ambiente di vapori e polveri sottili;

la fig. 13 ? una vista posteriore della cabina che mostra il suo interno con la sacca di raccolta delle ceneri;

la fig. 14 ? una vista in sezione della coppia di condensatori a temperatura variabile e programmabile, che costituiscono un dissipatore di energia, a cui pervengono i vapori provenienti dal reattore grazie alla 0 depressione che si crea per differenza di temperature tra reattore e condensatori e all?aspirazione di una pompa a valle dell?impianto;

la fig. 15 ? un particolare ingrandito del primo condensatore dal cui fondo esce la parte liquida diretta ai gruppi di filtraggio e dal cielo la parte gassosa che passa al secondo condensatore.;

DESCRIZIONE PARTICOLAREGGIATA DELL?INVENZIONE

Compito dell? impianto che si descrive ? la produzione, a partire da rifiuti speciali non pericolosi, di un olio e di un gas combustibile a base di idrocarburi, principalmente in vista di un loro utilizzo per la produzione di energia elettrica e termica in motori stazionari endotermici. Oltre ai sottoprodotti combustibili, generalmente si forma un residuo solido, a base carboniosa (denominato coke di pirolisi).

Con riferimento allo schema di fig. 2, diamo qui una descrizione di massima del processo secondo l?invenzione.

L?impianto opera in modalit? continua, in quanto il sistema di carico e scarico ? studiato per non avere mai la necessit? di fermare l?esercizio del reattore. Questo sistema ha permesso di aumentare la produttivit? del 40% a parit? di ore d?esercizio rispetto ad impianti a batch .

Il cuore dell?impianto ? un reattore tubolare cilindrico nel quale viene introdotto il rifiuto finemente triturato. Il sistema di alimentazione del rifiuto al reattore ? dotato di un sistema di due valvole a ghigliottina, tra le quali si trova una camera di sottovuoto, le quali valvole operano in modo da eliminare l?ingresso di aria ?parassita? e quindi da minimizzare il rischio di reazioni di ossidazione/combustione. Comunque, il reattore ? dotato di un sistema di sicurezza che provvede all?insufflaggio di azoto qualora la concentrazione di ossigeno dovesse sperare il 4% su base volumetrica.

Il reattore esternamente ? dotato di un sistema di riscaldamento ad induzione settoriale, la cui potenza ? modulabile per settori secondo necessit? -consente il raggiungimento di temperature di esercizio dai 200? ai 750?C.

All?interno del reattore ? presente una coclea, che provvede all?avanzamento del rifiuto da trattare.

Il riscaldamento del materiale trattato provoca una reazione chimica che principalmente rompe le lunghe catene idrocarburiche che costituiscono i polimeri presenti nel rifiuto trattato. La maggior parte del rifiuto viene quindi convertita in una miscela di idrocarburi a medio/basso peso molecolare che, alle temperature e nei tempi determinati quali avvengono nelle reazioni di cracking, si trova in stato gassoso. Una frazione di minore entit? resta invece nello stato solido, andando a costituire lo scarto del processo. La corrente di gas prodotto nel reattore viene aspirata da una pompa a valle dell?impianto. Il suddetto gas, passando attraverso due condensatori a temperatura variabile e programmabile, viene raffreddato cos? da determinare la condensazione della sua frazione pi? pesante, che former? un liquido prevalentemente costituito da idrocarburi aventi temperature di ebollizione (e quindi pesi molecolari) orientativamente comprese tra il taglio della benzina e quello del gasolio pesante. Viceversa, la frazione a minor peso molecolare resta in fase gassosa anche a valle del raffreddamento, e costituisce quindi un ulteriore prodotto, distinto dal liquido sopra citato, composto in parte da prodotti leggeri derivanti dalle reazioni di cracking, come idrogeno molecolare (H2), idrocarburi leggeri (metano, CH4, etano, C2H6, propano, C3H8 ecc.). La pompa di aspirazione gas ha due funzioni: oltre a facilitare l?estrazione del gas dall?interno del reattore (gi? facilitata dalla posizione inclinata dello stesso), permette di regolare il tempo di permanenza del gas nei condensatori, dando la possibilit? di ottenere, nel limite del possibile, una maggio o minor quantit? di prodotto liquido.

Per ovviare ai problemi di corrosione e di aumentarne la vita utile, tutto l?impianto ? costruito in acciaio AISI 316 e AISI 316L, tranne il reattore e la coclea interna che sono di ferro acciaioso e solo trattati con sistemi anticorrosione, lasciando sviluppare il campo magnetico per il riscaldamento dal sistema ad induzione esterno. Inoltre, tutti i componenti elettrici sono dotati di certificazione ATEX.

Con riferimento allo schema tecnico di fig. 2 , l?impianto che realizza il processo ? costituito dai seguenti elementi principali::

A) sistema di alimentazione del rifiuto

B) reattore di pirolisi,

C) sistema di scarico del solido;

D) torre di raffreddamento/condensazione dei vapori prodotti,;

E) gruppi di filtraggio;

F) unit? di stoccaggio del gas e del liquido, G) generatore per la combustione del gas/olio (fuori schema)

ed ? dotato ulteriormente di noti dispositivi di comando, controllo e sicurezza quali: :

un pulpito di comando con sistema computerizzato di gestione e controllo,

quadri di rilevazione delle principali variabili operative;

quadri elettrici; ed

un sistema antincendio con bombole di CO2/N, che non costituiscono oggetto del trovato.

Analizziamo ora i singoli elementi in dettaglio .

A) Sistema di alimentazione

Come precedentemente evidenziato, l?impianto opera in modalita? continua, ed il sistema di carico e scarico ? studiato per non avere mai la necessit? di fermare l?esercizio del reattore.

Questo sistema ha permesso di aumentare la produttivit? del 40% a parit? di ore d?esercizio rispetto ad impianti a batch .

Secondo l?invenzione, il sistema di alimentazione ? costituito da una tramoggia di carico 10 e da un condotto di alimentazione 12 all?interno del quale ? presente una coclea a passo variabile 14, (fig.4), che, azionata da un motore 7, trasporta il rifiuto caricato nella tramoggia 10 fino all?ingresso del reattore tubolare cilindrico 20.

La protezione del reattore dall?ingresso di aria parassita viene garantita da un sistema di due valvole a ghigliottina 15a,15b, (figg.1, 9), disposte in un raccordo tubolare 18 tra il condotto 12 del sistema a coclea 14 ed il reattore 20, in particolare predisposte in modo tale da funzionare in contrapposizione (aperta?chiusa/chiusa?aperta), come illustrato nella fig.10.

Tra le due ghigliottine 15a e 15b si trova una camera di sottovuoto 16 (fig.9) dove una volta fatto entrare il rifiuto dalla prima ghigliottina, prima di aprire la seconda, viene, per qualche secondo, applicata una aspirazione dell?eventuale aria che il materiale stesso fisiologicamente si ? trascinato all?interno tramite un aspiratore 23 (fig..9). Nella stessa camera di sottovuoto ? prevista una sonda di controllo 24 per controllare il pieno di materiale.

B) Reattore di pirolisi

Secondo una caratteristica dell?invenzione, il reattore 20 (fig.12) esternamente ? dotato di un sistema di riscaldamento ad induzione settoriale, che prevede una spirale 17 avvolgente costituita da una tubazione di rame, attraverso la quale si crea un campo magnetico la cui potenza ? modulabile per settori secondo necessit?, grazie alla presenza di termocoppie 11 distribuite per la lunghezza del reattore (vedi fig.8).

Il reattore 20 ? costruito in ferro acciaioso per favorire l?effetto dell?induzione e trattato internamente con sistemi di galvanizzazione per resistere alle sostanze acide che si potrebbero crearsi durante il processo. Ha forma cilindrica, con una proporzione tra lunghezza e diametro molto alta (fino e lungo), stabilita secondo la quantit? di rifiuti che si devono processare/h.

Il reattore, secondo le temperature di esercizio che deve raggiungere, ? opportunamente coibentato al suo esterno, come illustrato in fig.8a, garantendo una temperatura non gravemente dannosa ad eventuali contatti accidentali da parte degli operatori.

Esso ? inoltre disposto in leggera pendenza (inclinazione di 10?-20?) per favorire il flusso in uscita dei vapori che si creano per effetto del processo ed ? montato su una struttura metallica indicata genericamente con 9 e come d?obbligo ? dotato di un sistema di messa a terra.

La spirale 17 posta esternamente al reattore, ma internamente alla coibentazione 22 (vedi fig.8a) ? costituita da una tubazione in rame con passo di circa cm.5 percorsa da un fluido refrigerante. Il campo magnetico creato da tale spirale 17 come elemento di induzione fa raggiungere al materiale trattato la temperatura desiderata (200??750?C, come indicato in precedenza) in un tempo stimato in ca. 20-50 min. Come accennato precedentemente, un opportuno numero di termocoppie 11 poste lungo il reattore, (fig.8) gestiscono la potenza elettrica necessaria per operare con la temperatura occorrente e prestabilita. Vantaggiosamente, il fluido che passa all?interno della tubazione di rame della spirale 17 viene raffreddato costantemente da un chiller, (refrigeratore) non illustrato, per garantire il suo stato di non fusione.

Secondo una caratteristica dell?invenzione, la coclea 13, all?interno del reattore 20, (fig.6), oltre al compito di trasportare il rifiuto, essendo all?interno del campo magnetico creato dalla spirale 17, diventa lei stessa elemento riscaldante, cedendo calore al rifiuto con cui sta a contatto. Questo comporta la formazione di un ambiente omogeneamente pi? caldo con un enorme ---risparmio di energia/tempo.

Vale la pena di osservare a tal proposito che il rifiuto entra nel reattore a temperatura ambiente, e quindi in forma solida; successivamente a causa del riscaldamento assume una consistenza pastosa, e poi per effetto delle reazioni di cracking progressivamente si fa via via pi? liquido e viene poi convertito in vapore, mentre una parte, contenente gli inerti, va a formare il sottoprodotto solido (coke di pirolisi). La velocit? di avanzamento della coclea di fatto regola sia il tempo di permanenza nel reattore del materiale trattato, sia il consumo di rifiuto.

Internamente al reattore sono anche presenti delle sonde per la misura della concentrazione di ossigeno libero, nonch? un sistema di insufflaggio di azoto che si attiva in caso di concentrazione di ossigeno superiore al 4% su base volumetrica. Infine, nella zona terminale la tenuta della connessione con il sistema di scarico del coke viene garantita da guarnizioni spirometalliche..

C) Sistema di scarico del solido

Nella parte finale del reattore, ? previsto un sistema di recupero del vapore a base di idrocarburi, che viene poi avviato alla condensazione, e delle scorie solide (principalmente coke di pirolisi). L?uscita delle scorie,attraverso un condotto tubolare 26, ? gestita da un?ulteriore coppia di valvole a ghigliottina 27a, 27b operanti in modalit? contrapposta (aperta?chiusa/chiusa?aperta), come per il sistema di carico. Tra le due ghigliottine si trova una seconda camera di sottovuoto 28, , dalla quale prima dell?apertura della ghigliottina inferiore viene aspirato eventuale gas/vapore che fisiologicamente la parte carboniosa potrebbe trascinarsi, rimandandolo nel sistema di condensazione.

A valle di tale sistema le scorie sono allontanate dal reattore attraverso un condotto metallico 33 inclinato verso l?alto (vedi fig. 2A e11) e dotato internamente di una coclea in acciaio. Contestualmente si effettua un processo di raffreddamento (fino a temperatura ambiente), e quindi scaricate (fig.13),in un ?big bag? 35 (un saccone omologato per il trasporto di materiali pericolosi), inserito in una struttura metallica 36 e dotato di un opportuno sistema a tenuta, oltre che di un sistema 38 di controllo in continuo del peso scaricato. Esternamente al ?big bag? una cappa 40 aspirante e filtrante provvede ad evitare la dispersione nell?ambiente di vapori e polveri non raccolte nei sacchi predisposti.

D) Torre di raffreddamento/condensazione

I vapori provenienti dal reattore 20, richiamati da una pompa di aspirazione P a valle, vengono inviati attraverso il condotto angolato 34 (figg. 2, 2a, 11) ad una torre di raffreddamento?, denominata anche ?dissipatore di energia?, costituita da un serbatoio verticale 30 in acciaio al carbonio avente volume secondo la quantit?/h di rifiuti da trattare. Da questa prima condensazione, dal fondo esce la parte liquida diretta ai gruppi di filtraggio 38 e dal cielo la parte gassosa che ? diretta ad un secondo condensatore 32, (fig.1) costituito da un serbatoio a doppia parete dove passa un fluido di raffreddamento proveniente dal chiller. Nello stesso condensatore si crea una seconda separazione tra parte liquida condensata e la parte gassosa incondensabile. La parte liquida ? inviata ai gruppi di filtraggio 38 come la prima, la parte gassosa viene aspirata dalla pompa P che la invia al serbatoio di stoccaggio F (fig.1).

Scrubber per il gas e unit? di stoccaggio del gas e del liquido

Il liquido, dopo il processo di filtraggio con cartucce a maglia metallica autopulenti, viene inviato ad un serbatoio cilindrico disposto orizzontalmente. A titolo indicativo ma non limitativo, in un impianto in grado di trattare 1,5 Ton/ora di rifiuti speciali non pericolosi di cui sopra, tale serbatoio di stoccaggio ha un volume di 5 m<3>, comprensivo di piedi di sostegno e dotato di una vasca di contenimento.

La parte gassosa invece viene inviata ad uno scrubber ad acqua per la rimozione di particelle grossolane, tar ecc. prima di raggiungere il serbatoio di stoccaggio. Preferibilmente lo scrubber ? cilindrico e nello stesso impianto da 1,5Ton/ora preso a titolo esemplificativo come sopra, ha un diametro di 800 mm, altezza di 2000 mm, per un volume di 1 m<3.>

Periodicamente si prevede di analizzare l?acqua usata nello scrubber, anche allo scopo di poter meglio definire il pi? opportuno sistema di trattamento.

Pulpito di comando

L?intero impianto ? dotato di un sistema informatico di automazione, che viene gestito da un pulpito di comando ( anche da remoto), posto ad opportuna distanza dall?impianto.. A tale pulpito pervengono le informazioni provenienti dai vari sensori (di temperatura, di concentrazione di ossigeno, ecc.), e sono resi disponibili i comandi per una gestione efficiente e sicura del processo. In particolare ? presente un rilevatore di O2 interno al reattore che comander? l?immissione di N2, due regolatori di pressione per modificare le pressioni tra dissipatore, condotte e serbatoi, un sistema di registrazione in continuo delle pressioni, e flussostati termici e meccanici per misurare e controllare la produzione di gas e olio.

Punti di emissione in atmosfera

L?impianto pilota ? dotato di due punti di emissione in atmosfera, uno derivante dal generatore dove viene bruciato il gas/olio prodotto dal processo e l?altro dalla cappa aspirante posta sopra il ?big bag? di confezionamento del residuo carbonioso .

Per quanto riguarda il primo punto di emissione, i fumi di scarico caldi del generatore attraversano un sistema catalitico a blocchi che combinati con l?urea si scindono in azoto e vapore acqueo, abbattono il CO del 78% e gli NOX del 73,3 %.

Per quanto riguarda il secondo punto di emissione, si ? dotato il condotto che dalla cappa porta al camino, di un filtro a cartucce ?usa e getta? a carboni attivi per la rimozione dei composti organici volatili e del particolato eventualmente presenti nelle emissioni.

Dispositivi di sicurezza

L?impianto ? dotato di una torcia di sicurezza ?a fiamma nascosta? per la combustione del gas prodotto, la quale viene attivata automaticamente in caso di malfunzionamento del generatore o di sovrappressione nel serbatoio di stoccaggio, ed, inoltre, di un impianto antincendio a CO2. Un altro presidio di sicurezza gi? menzionato sopra ? costituito da un ?pacco? di bombole di azoto il cui contenuto verr? utilizzato per inertizzare l?atmosfera interna al reattore nel caso in cui si dovesse superare il limite di concentrazione del 4% di ossigeno.

Procedura per il campionamento e la caratterizzazione dei prodotti del processo.

Sono previsti dei punti di prelievo dei sottoprodotti, in condizioni di regime e decorso un tempo sufficientemente ampio dall?avvio del processo, liquidi, gassosi e solidi derivanti dal processo, per sottoporli successivamente ad analisi. Per il campionamento del liquido ? previsto un rubinetto di prelievo all?entrata del serbatoio di stoccaggio.

Per il campionamento del gas i ? previsto un rubinetto di spillatura all?uscita della pompa e prima del serbatoio di stoccaggio dello stesso. Infine per il solido (coke di pirolisi) si procede semplicemente ad un prelievo dal big bag di raccolta.

L?impianto garantisce e deve garantire che il residuo solido carbonioso uscente deve rispettare la classificazione di rifiuto non ?PERICOLOSO? ovvero, in caso di necessit? di smaltimento come rifiuto, la caratterizzazione ha il codice 190112 (?ceneri pesanti e scorie da incenerimento o pirolisi di rifiuti, contenenti sostanze non pericolose).

PROVE SPERIMENTALI

Dalle sperimentazioni effettuate con un impianto pilota su PFU (pneumatici fuori uso), si sono raggiunti risultati significativamente diversi, modulando in modo differente le temperature ed i tempi di processo tra loro, ottenendo diversi tipi di sottoprodotti da poter riutilizzare commercialmente come materie prime/seconde perdendo la classificazione di RIFIUTO .

Ad una temperatura di esercizio di 480? C x 60 minuti si sono ottenuti:

20% syngas,

35% synoil

45% carbon black , che viene utilizzato come additivo per gli asfalti stradali per aumentare la resistenza all?abrasione.

Ad una temperatura di esercizio di 480?C x 80 minuti si sono ottenuti:

46% Syngas

18% synoil

36% carbon black 774, utilizzato come additivo nei prodotti in gomma per aumentare la resistenza all?usura e nero fumo.

Ad una temperatura di esercizio di 600?C x 60 minuti si sono ottenuti:

49% syngas

23% synoil

28% carbon black , con un alto valore di BET (area superficiale per unit? di massa), ottimo per attivarlo raggiungendo un BET di 600-700mq/g, con uno scarto solo del 15/20%.

Da quanto si qui descritto sono evidenti i numerosi vantaggi della presente invenzione rispetto allo stato dell?arte:

a) l?impianto con il sistema di carico e scarico descritto, pu? lavorare in continuo con un aumento della produzione fino al 40% annuo;

b) il sistema delle camere sottovuoto, garantiscono una presenza di aria nel reattore < del 0,5%;

c) il sistema dell?induzione fa risparmiare il 42% di

energia elettrica necessaria al processo, a parit? di

temperatura, rispetto ad una resistenza elettrica

tradizionale;

d) il sistema di riscaldamento ad induzione permette

di non utilizzare il sistema obsoleto di fiamme

libere con le conseguenti emissioni prodotte dalla

combustione;

e) l?utilizzo della coclea interna al reattore come

vettore termico restituente energia termica;

f) l?utilizzo della pompa aspirante a valle dell?impianto, come regolatore proporzionale di produzione gas/olio.

Claims

RIVENDICAZIONI

1) Impianto dissociatore molecolare pirolitico di rifiuti speciali non pericolosi per la produzione di un olio e di un gas combustibile a base di idrocarburi, caratterizzato dal fatto che comprende un reattore tubolare cilindrico dotato esternamente di un sistema di riscaldamento ad induzione settoriale attraverso il quale si crea un campo magnetico la cui potenza ? modulabile per settori secondo necessit?, ed internamente di una coclea che provvede all?avanzamento del rifiuto da trattare che viene introdotto in modalit? continua, finemente triturato, attraverso un sistema di alimentazione comprendente una tramoggia di carico ed un condotto di alimentazione all?interno del quale ? disposta una coclea a passo variabile che trasporta il rifiuto caricato nella tramoggia fino all?ingresso del reattore, la protezione del reattore dall?ingresso di aria parassita essendo garantita dalla presenza di un sistema di due valvole a ghigliottina, disposte fra il sistema a coclea e l?ingresso del reattore, le quali funzionano in contrapposizione (aperta-chiusa /chiusa-aperta) per minimizzare il rischio di reazioni di ossidazione/ combustione nello stesso reattore pirolitico dovute ad una concentrazione di ossigeno libero superiore al 4% su base volumetrica.

2) Impianto dissociatore molecolare pirolitico di rifiuti speciali non pericolosi come alla rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che tra le due ghigliottine si trova una camera di sottovuoto, dove, una volta fatto entrare il rifiuto dalla prima ghigliottina, prima di aprire la seconda, viene applicata per Il tempo necessario una aspirazione dell?eventuale aria che il materiale stesso si ? trascinato fisiologicamente all?interno.

3 ) Impianto dissociatore molecolare pirolitico come alla riv. 1 caratterizzato dal fatto che in combinazione al sistema di alimentazione con due valvole a ghigliottina, il reattore ? anche dotato di un sistema di sicurezza che provvede all?insufflaggio di azoto nel suo interno, qualora la concentrazione di ossigeno dovesse superare il 4% su base volumetrica.

4) Impianto dissociatore molecolare come ad una qualunque delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il reattore ? dotato esternamente di un sistema di riscaldamento ad induzione settoriale, in forma di una spirale costituita da una tubazione di rame, percorsa da un fluido refrigerante, attraverso la quale si crea un campo magnetico la cui potenza ? modulabile per settori secondo necessit?, grazie alla presenza di termocoppie distribuite per la lunghezza del reattore.

5) Impianto dissociatore molecolare pirolitico come alla rivendicazione 4 caratterizzato dal fatto che il riscaldamento esterno settoriale ad induzione, consente il raggiungimento di temperature di esercizio dai a 200? ai 750?C, evitando di utilizzare il sistema obsoleto di fiamme libere con le conseguenti emissioni prodotte dalla combustione, facendo risparmiare il 42% di energia elettrica necessaria al processo, a parit? di temperatura, rispetto ad una resistenza elettrica tradizionale.

6) Impianto dissociatore molecolare pirolitico come ad una qualunque delle rivendicazioni precedenti o ad una loro combinazione caratterizzato dal fatto che all?interno del reattore ? presente una coclea, che oltre a provvedere all?avanzamento del rifiuto da trattare, essendo all?interno del campo magnetico generato dalla spirale che avvolge il reattore, esercita la funzione di un vettore termico in grado di restituire energia termica al rifiuto con cui sta a contatto, la velocit? di avanzamento della coclea regolando di fatto sia il tempo di permanenza nel reattore del materiale da trattare sia il consumo del rifiuto.

7) Impianto dissociatore molecolare pirolitico come ad una qualunque delle rivendicazioni precedenti o ad una loro combinazione caratterizzato dal fatto che il reattore ? disposto in leggera pendenza , con una inclinazione tra i 10? ed i 20? per favorire il flusso in uscita dei vapori che si creano per effetto del processo, ? montato su una struttura di supporto metallica ed ? dotato di un sistema di messa a terra.

8) Impianto dissociatore molecolare pirolitico come ad una qualunque delle rivendicazioni precedenti o ad una loro combinazione caratterizzato dal fatto che all?interno del reattore tubolare cilindrico sono presenti sonde per la misura della concentrazione di ossigeno libero.

9) Impianto dissociatore molecolare pirolitico come ad una qualunque delle rivendicazioni precedenti o ad una loro combinazione caratterizzato dal fatto che all?estremit? di uscita del reattore ? previsto un sistema di recupero del vapore a base di idrocarburi, da inviare alla condensazione, e delle scorie solide, l?uscita di dette scorie essendo gestita da una seconda coppia di valvole a ghigliottina operanti in modalit? contrapposta <(aperta-chiusa/chiusa-aperta), come per il sistema di carico ,tra le due ghigliottine essendo presente una seconda camera di sottovuoto, dalla quale prima dell?apertura della ghigliottina inferiore, di uscita, viene aspirato l?eventuale gas/vapore che fisiologicamente la parte carboniosa potrebbe trascinarsi, rimandandolo nel sistema di condensazione.

10) Impianto dissociatore molecolare pirolitico come alla rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che a valle del sistema di recupero del vapore a base di idrocarburi, le scorie sono allontanate dal reattore attraverso un condotto metallico inclinato verso l?alto e dotato internamente di una coclea metallica che lo scarica in un sacco (big bag) inserito in una struttura metallica con un sistema di controllo del peso scaricato, e dotata di una cappa aspirante e filtrante atta ad evitare la dispersione bell?ambiente di vapori e di polveri.

11) Impianto dissociatore molecolare pirolitico come ad una qualunque delle rivendicazioni precedenti o ad una loro combinazione caratterizzato dal fatto che la corrente di gas prodotto nel reattore a seguito delle reazioni di cracking viene aspirata da una pompa a valle dell?impianto: e viene fatta passare attraverso due condensatori in serie a temperatura variabile e programmabile, per raffreddare il gas cos? da determinare nel primo condensatore la condensazione della sua frazione pi? pesante, che forma un liquido prevalentemente costituito da idrocarburi aventi temperature di ebollizione, e quindi pesi molecolari, comprese tra il taglio della benzina e quello del gasolio pesante che esce dal fondo del primo condensatore diretto ad un gruppo di filtraggio, mentre dal cielo la parte gassosa passa al secondo condensatore, costituito da un serbatoio a doppia parete dove passa un fluido di raffreddamento proveniente da un chiller, dove avviene una seconda separazione tra parte liquida condensata ed una parte gassosa incondensabile

12) Impianto dissociatore molecolare pirolitico come alla rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che la frazione a minor peso molecolare resta in fase gassosa anche a valle del raffreddamento e costituisce un prodotto distinto dal liquido, composto in parte da prodotti leggeri derivanti dalle reazioni di cracking come idrogeno molecolare (H2) ed idrocarburi leggeri come metano, CH4, etano C2H6, propano C3H8 che viene aspirato dalla pompa ed inviato ad un serbatoio di stoccaggio.

13) Impianto dissociatore molecolare pirolitico come alla rivendicazione 10 caratterizzato dal fatto che la pompa di aspirazione gas ha la funzione, oltre che facilitare l?estrazione del gas dall?interno del reattore, anche di regolare il tempo di permanenza del gas nei condensatori, dando la possibilit? di ottenere una maggiore o minore quantit? di prodotto liquido.

14) Impianto dissociatore molecolare pirolitico come alla rivendicazione 11 caratterizzato dal fatto che il gruppo di filtraggio ? costituito da una serie parallela di cartucce a maglia metallica autopulenti contenuta in un serbatoio cilindrico disposto orizzontalmente e dotato di una vasca di contenimento.

15) Impianto dissociatore molecolare pirolitico come alla rivendicazione 13 caratterizzata dal fatto che il gas incondensabile viene inviato ad uno scrubber ad acqua per la rimozione delle particelle grossolane, del tar e di altre impurezze.

16) Processo per il trattamento di rifiuti speciali non pericolosi in modalit? continua caratterizzato dal fatto che prevede le seguenti fasi :

a) triturare finemente i rifiuti da trattare;

b inviare tali rifiuti ad un reattore pirolitico termico disposto in leggera pendenza (inclinazione di 10?-20?) per favorire il flusso in uscita dei vapori che si creano per effetto del processo pirolitico, tramite un sistema di alimentazione che prevede l?utilizzo combinato di due valvole a ghigliottina, tra le quali si trova una camera di sottovuoto operante in modo da eliminare l?ingresso di aria ?parassita? e quindi da minimizzare il rischio di reazioni di ossidazione/combustione, all?interno di detto reattore;

c) riscaldare detto reattore pirolitico, evitando le emissioni prodotte da una combustione a fiamma viva, tramite un sistema di riscaldamento ad induzione settoriale, impiegando una spirale, avvolta esternamente, che ? costituita da una tubazione di rame, percorsa da un fluido refrigerante, attraverso la quale si crea un campo magnetico la cui potenza ? modulabile per settori secondo necessit?, grazie alla presenza di termocoppie distribuite per la lunghezza del reattore in grado di gestire la temperatura interna di esercizio del reattore ad una temperatura desiderata compresa tra 200? e 750?C;

d) disporre, all?interno di detto reattore, una coclea, che oltre a provvedere all?avanzamento del rifiuto da trattare, essendo all?interno del campo magnetico generato dalla spirale che avvolge il reattore, esercita la funzione di un vettore termico in grado di restituire energia termica al rifiuto con cui sta a contatto, con la formazione di un ambiente omogeneamente pi? caldo con enorme risparmio di energia/tempo;;

e) disporre mezzi, nella parte finale del reattore, per recuperare separatamente il vapore a base di idrocarburi, per avviarlo alla fase di condensazione, e le scorie solide (principalmente coke di pirolisi) gestendo l?uscita delle scorie tramite un?ulteriore coppia di valvole a ghigliottina operanti in modalit? contrapposta (aperta?chiusa/chiusa?aperta), come per il sistema di carico, e prevedendo tra le due ghigliottine una seconda camera di sottovuoto, dalla quale prima dell?apertura della ghigliottina inferiore viene aspirato eventuale gas/vapore che fisiologicamente la parte carboniosa potrebbe trascinarsi, rimandandolo alla fase di condensazione; f) utilizzare per tale fase di condensazione due condensatori in serie a temperatura variabile e programmabile, per raffreddare il gas cos? da determinare nel primo condensatore la condensazione della sua frazione pi? pesante, che forma un liquido prevalentemente costituito da idrocarburi aventi temperature di ebollizione, e quindi pesi molecolari, comprese tra il taglio della benzina e quello del gasolio pesante che esce dal fondo del primo condensatore diretto ad un gruppo di filtraggio, mentre dal cielo la parte gassosa passa al secondo condensatore, costituito da un serbatoio a doppia parete dove passa un fluido di raffreddamento proveniente da un chiller, dove avviene una seconda separazione tra parte liquida condensata ed una parte gassosa a minor peso molecolare incondensabile;

g) aspirare la corrente di gas prodotto nel detto reattore da una pompa a valle dell?impianto, la quale pompa, oltre a facilitare l?estrazione del gas dall?interno del reattore permette di regolare il tempo di permanenza del gas attraverso i due condensatori a temperatura variabile e programmabile, dando la possibilit? di ottenere, condensando la frazione pi? pesante, una maggiore o minore quantit? di prodotto liquido, che risulta prevalentemente costituito da idrocarburi aventi temperature di ebollizione (e quindi pesi molecolari) orientativamente comprese tra il taglio della benzina e quello del gasolio pesante mentre la frazione a minor peso molecolare che resta in fase gassosa anche a valle del raffreddamento, costituisce un prodotto, distinto dal liquido, che viene aspirato dalla pompa ed inviato ad un serbatoio di stoccaggio, composto in parte da prodotti leggeri derivanti dalle reazioni di cracking come idrogeno molecolare (H2) ed idrocarburi leggeri come metano, CH4, etano C2H6, propano C3H8

17) Processo per il trattamento di rifiuti speciali non pericolosi come alla rivendicazione 16 caratterizzato dal fatto che prevede, In combinazione al sistema di alimentazione del rifiuto, l?insufflaggio all?interno del reattore di azoto qualora la concentrazione di ossigeno dovesse superare il 4% su base volumetrica.

18) Processo per il trattamento di rifiuti speciali non pericolosi come alle rivendicazione 16 caratterizzato dal fatto che il gruppo di filtraggio ? costituito da una serie parallela di cartucce a maglia metallica autopulenti contenuta in un serbatoio cilindrico disposto orizzontalmente e dotato di una vasca di contenimento.

19) Processo per il trattamento di rifiuti speciali come alle rivendicazioni da 16 in poi caratterizzato dal fatto che il gas incondensabile viene inviato ad uno scrubber ad acqua per la rimozione delle particelle grossolane,, del tar e di altre impurezze.

20 ) Processo per il trattamento di rifiuti speciali come alle rivendicazioni da 16 in poi caratterizzato dal fatto che prevede di allontanare le scorie dal reattore attraverso un condotto metallico inclinato verso l?alto e dotato internamente di una coclea in acciaio effettuando contestualmente un processo di raffreddamento fino a temperatura ambiente, e quindi scaricare dette scorie in un saccone omologato (big bag) per il trasporto di merci pericolose, il quale ? inserito in una struttura metallica e dotato di un opportuno sistema a tenuta, oltre che di un sistema di controllo in continuo del peso scaricato, dove una cappa aspirante e filtrante provvede ad evitare la dispersione nell?ambiente di vapori e polveri sottili che non vengono raccolte nel saccone predisposto.