IT202100007934A1 - SYSTEM FOR MOLECULAR SEPARATION AND TREATMENT OF GASEOUS EFFLUENTS FOR MACHINERY FOR THE TREATMENT OF ORGANIC AND INORGANIC WASTE - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo Attached to a patent application for INDUSTRIAL INVENTION having the title
?Sistema di separazione molecolare e trattamento di effluenti gassosi per macchinario per trattamento di reflui organici ed inorganici? ?Molecular separation system and treatment of gaseous effluents for machinery for the treatment of organic and inorganic wastewater?
La presente invenzione ha per oggetto una colonna di distillazione in continuo per un impianto WRT per concentrare, stabilizzare e trasformare i rifiuti e/o i prodotti a matrice organica/inorganica. La colonna di distillazione della presente invenzione permette di migliorare la separazione della miscela di vapori uscenti dal suddetto impianto in frazioni liquide efficacemente separate a seconda del differente punto di ebollizione di ciascuna frazione. The present invention relates to a continuous distillation column for a WRT plant for concentrating, stabilizing and transforming waste and/or organic/inorganic matrix products. The distillation column of the present invention makes it possible to improve the separation of the mixture of vapors leaving the aforesaid plant into effectively separated liquid fractions according to the different boiling point of each fraction.
La gestione e lo smaltimento dei rifiuti sia di matrice organica che inorganica, come ad esempio i fanghi di depurazione, i fanghi di industrie chimiche o farmaceutiche, la frazione umida dei rifiuti provenienti da mense, ristoranti o supermercati, gli scarti della produzione agroalimentare o della coltivazione, costituisce un problema socio-ambientale molto sentito. Particolarmente sensibili a questo problema sono le aziende che investono notevoli capitali per lo smaltimento dei rifiuti la cui gestione. Allo stato dell?arte attuale, la gestione dei rifiuti con modalit? sostenibili in linea con i dettami dell?economia circolare e che al contempo sia economicamente vantaggiosa per il bilancio delle aziende operanti nel settore, ? diventata una sfida sempre pi? sentita in quanto i costi dello smaltimento dei rifiuti sono in continua crescita anche a causa delle normative sempre pi? stringenti. The management and disposal of both organic and inorganic waste, such as, for example, purification sludge, sludge from chemical or pharmaceutical industries, the wet fraction of waste from canteens, restaurants or supermarkets, waste from agri-food production or cultivation, constitutes a deeply felt socio-environmental problem. Particularly sensitive to this problem are companies that invest considerable capital in the disposal of waste whose management. At the current state of the art, waste management with methods sustainable in line with the dictates of the circular economy and which at the same time is economically advantageous for the budget of companies operating in the sector, ? has become an increasingly challenging felt as the costs of waste disposal are constantly growing also due to increasingly more? stringent.
Attualmente esistono numerosi metodi per la trasformazione dei rifiuti che sono in continuo sviluppo allo scopo di ridurre sempre di pi? i costi, i tempi e soprattutto le emissioni di inquinanti associate al processo di smaltimento. Currently there are numerous methods for the transformation of waste that are in continuous development in order to reduce more and more? costs, times and above all the emissions of pollutants associated with the disposal process.
Infatti, uno dei problemi pi? rilevanti associati allo smaltimento dei rifiuti riguarda proprio le emissioni di inquinanti, soprattutto di tipo ambientale, e dei cattivi odori derivanti dal trattamento dei rifiuti. Indeed, one of the most significant factors associated with waste disposal concern precisely the emissions of pollutants, above all of an environmental nature, and bad odors deriving from waste treatment.
Pertanto, ? ancora molto sentita l?esigenza di sviluppare un metodo che migliori lo smaltimento dei rifiuti in termini di tempo, costi e inquinamento prodotto. Therefore, ? the need to develop a method that improves waste disposal in terms of time, costs and pollution produced is still strongly felt.
La presenza di acqua in quantit? elevata in queste tipologie di rifiuti pu? rappresentare tuttavia una importante opportunit?, poich? la sua rimozione e l?eventuale recupero consente di ottenere una sostanziale riduzione dei volumi da smaltire oltre ad un enorme beneficio in termini di impatto ambientale. Per ottenere questo risultato ? per? necessario adottare una nuova modalit? di trattamento economicamente sostenibile, ovvero con costi operativi nettamente inferiori rispetto a quelli delle tradizionali tecnologie attualmente disponibili sul mercato. Altrettanto importante ? assicurare ulteriori vantaggi differenziali, evitando di incorrere nei tipici effetti collaterali negativi che i sistemi tradizionali, oggi ormai obsoleti, per la riduzione dei fanghi comportano. The presence of water in quantity? high in these types of waste pu? represent, however, an important opportunity?, since? its removal and possible recovery makes it possible to obtain a substantial reduction in the volumes to be disposed of as well as an enormous benefit in terms of environmental impact. To get this result? For? Is it necessary to adopt a new modality? of economically sustainable treatment, i.e. with operating costs significantly lower than those of the traditional technologies currently available on the market. Equally important ? ensure further differential advantages, avoiding incurring the typical negative side effects that traditional systems, now obsolete, for sludge reduction entail.
Come descritto nella domanda di brevetto EP3148683A1 qui interamente incorporata, la Richiedente stessa ha sviluppato un metodo per concentrare, stabilizzare e trasformare i rifiuti e/o i prodotti a matrice organica/inorganica in un prodotto direttamente riutilizzabile, per esempio un fertilizzante oppure una biomassa e un impianto per l?attuazione di detto metodo la tecnologia di recupero. La suddetta tecnologia, altres? detta WRT - Waste Recovery Technology, ? la perfetta risposta alle esigenze del settore, essendo una tecnologia che permette di ridurre e valorizzare i rifiuti con limitati costi operativi. Una soluzione unica e concreta di Economia Circolare, in grado di trasformare un rifiuto destinato allo smaltimento in una nuova risorsa. As described in the patent application EP3148683A1 fully incorporated herein, the Applicant itself has developed a method for concentrating, stabilizing and transforming waste and/or products with an organic/inorganic matrix into a directly reusable product, for example a fertilizer or a biomass and a plant for the implementation of said recovery technology method. The aforementioned technology, also? called WRT - Waste Recovery Technology, ? the perfect response to the needs of the sector, being a technology that allows waste to be reduced and valorised with limited operating costs. A unique and concrete Circular Economy solution, capable of transforming waste intended for disposal into a new resource.
Il metodo WRT (e relativo impianto messo a punto dalla Richiedente) descritto nella domanda di brevetto EP3148683A1 ? un metodo per concentrare, stabilizzare e trasformare i rifiuti e/o i prodotti a matrice organica/inorganica e preferibilmente con un livello di umidit? fino al 50%, comprendente: The WRT method (and relative plant set up by the Applicant) described in the patent application EP3148683A1 ? a method for concentrating, stabilizing and transforming waste and/or products with an organic/inorganic matrix and preferably with a humidity level? up to 50%, including:
(i) Una fase di disidratazione, stabilizzazione e trasformazione dei rifiuti e/o dei prodotti a matrice organica e/o inorganica realizzata in una camera di reazione in condizioni di vuoto spinto, dove detti rifiuti e/o detti prodotti a matrice organica sono miscelati, preferibilmente anche triturati, riscaldati omogeneamente ad una temperatura di 60-70?C e trattati con microonde; e (i) A phase of dehydration, stabilization and transformation of waste and/or organic and/or inorganic matrix products carried out in a reaction chamber under high vacuum conditions, where said waste and/or said organic matrix products are mixed , preferably also ground, homogeneously heated to a temperature of 60-70°C and treated with microwaves; And
(ii) Una fase di condensazione del vapore che si libera durante la fase (i). (ii) A condensation step of the vapor released during step (i).
In accordo a quanto mostrato nella Figura 1, l?impianto WRT descritto nella domanda di brevetto EP3148683A1 per la realizzazione del suddetto metodo comprende: In accordance with what is shown in Figure 1, the WRT plant described in the patent application EP3148683A1 for carrying out the aforementioned method comprises:
- Una sorgente termica (1) a basso costo energetico; - A thermal source (1) with low energy cost;
- Una camera di reazione (2) atta a riceve i rifiuti e/o i prodotti a matrice organica/inorganica da trattare dotata di una camicia (3) che consente la circolazione al suo interno della sorgente termica detta camera di reazione comprendente ulteriormente una sorgente di microonde (4) ed un sistema di miscelazione e/o triturazione (5, 6) dei rifiuti e/o dei prodotti a matrice organica/inorganica da trattare; - A reaction chamber (2) suitable for receiving the waste and/or organic/inorganic matrix products to be treated equipped with a jacket (3) which allows the thermal source to circulate inside it said reaction chamber further comprising a source of microwaves (4) and a mixing and/or grinding system (5, 6) of the waste and/or organic/inorganic matrix products to be treated;
- Una sistema di vuoto (7) collegato alla camera di reazione che consente di realizzare condizioni di vuoto spinto all?interno della camera di reazione; ed - A vacuum system (7) connected to the reaction chamber which allows for high vacuum conditions to be created inside the reaction chamber; and
- Un condensatore di vapore (8). - A vapor condenser (8).
All?interno della camera di reazione (2) avviene la fase (i) del metodo. I rifiuti e/o i prodotti a matrice organica/inorganica da trattare vengono convogliati nella camera di reazione (2) attraverso una tramoggia (9). Ad essi possono essere aggiunti additivi (10) e/o agenti strutturanti (11) a seconda della natura del materiale da trattare. Phase (i) of the method takes place inside the reaction chamber (2). The waste and/or organic/inorganic matrix products to be treated are conveyed into the reaction chamber (2) through a hopper (9). Additives (10) and/or structuring agents (11) can be added to them according to the nature of the material to be treated.
La sorgente termica (1) ? preferibilmente esterna alla camera di reazione (2) e pu? comprendere un generatore di calore ex novo. Nelle forme di realizzazione pi? vantaggiose del suddetto impianto la sorgente termica comprende una coda entalpica, ovvero la sorgente termica comprende calore recuperato. Preferibilmente il calore recuperato ? un cascame di calore comprendente acqua di raffreddamento a circa 90?C, vapore di risulta, acqua calda da raffreddamento motori, ritorni di condensa dalle linee vapore, per esempio vapore di scarto, olio diatermico, o fumi da processi di combustione/motori endotermici /cogenerazione. The thermal source (1) ? preferably external to the reaction chamber (2) and pu? include a new heat generator. In the embodiments pi? advantages of the aforesaid plant, the thermal source comprises an enthalpy tail, ie the thermal source comprises recovered heat. Preferably the recovered heat ? a waste heat comprising cooling water at about 90°C, resulting steam, hot water from engine cooling, return condensate from steam lines, for example waste steam, diathermic oil, or fumes from combustion processes/endothermic engines / cogeneration.
La sorgente termica (1) ? fatta circolare all?interno della camicia (3) che circonda completamente o in parte la camera di reazione, in questo modo la temperatura della camera di reazione (2) ? portata a 60-70?C, preferibilmente a circa 65?C, col calore ceduto dalla sorgente termica. La temperatura viene anche mantenuta grazie al sistema di microonde (4) che ha anche lo scopo di abbattere la carica microbica del rifiuto da trattare, ovvero di stabilizzarlo. Una volta che la temperatura ? raggiunta all?interno della camera di reazione viene creato il vuoto spinto mediante il sistema di vuoto (7). The thermal source (1) ? circulated inside the jacket (3) which completely or partially surrounds the reaction chamber, in this way the temperature of the reaction chamber (2) ? brought to 60-70°C, preferably around 65°C, with the heat released by the thermal source. The temperature is also maintained thanks to the microwave system (4) which also has the purpose of breaking down the microbial load of the waste to be treated, ie stabilizing it. Once the temperature reached inside the reaction chamber, the high vacuum is created by means of the vacuum system (7).
Il sistema di vuoto (7) ? preferibilmente una pompa preferibilmente ad anello liquido, un sistema di compressione, un sistema Venturi o un collegamento diretto ad una eventuale linea del vuoto gi? esistente. The vacuum system (7) ? preferably a pump preferably liquid ring, a compression system, a Venturi system or a direct connection to a possible vacuum line already? existing.
Il materiale in trattamento nella camera di reazione ? miscelato mediante un sistema di miscelazione comprendente una serie di miscelatori (5) dotati di coltelli (6), preferibilmente a motore, per cui i rifiuti possono essere miscelati e triturati contemporaneamente. The material being treated in the reaction chamber ? mixed by means of a mixing system comprising a series of mixers (5) equipped with blades (6), preferably motor-operated, whereby the waste can be mixed and shredded simultaneously.
Durante la fase (i), grazie alla combinazione di vuoto spinto, microonde e temperatura di circa 60-70?C, l?acqua presente all?interno del materiale in trattamento evapora, le microonde e la temperatura stabilizzano il materiale abbattendo la carica microbica dello stesso e la temperatura, eventualmente anche gli additivi e/o gli agenti strutturanti aggiunti, lo trasformano. During phase (i), thanks to the combination of high vacuum, microwaves and a temperature of about 60-70?C, the water present inside the material being treated evaporates, the microwaves and the temperature stabilize the material by breaking down the microbial load of the same and the temperature, possibly also the additives and/or the added structuring agents, transform it.
Al termine del processo viene raccolto un prodotto finito che ? disidratato, stabilizzato, trasformato e che pu? essere riutilizzato. At the end of the process, a finished product is collected which is ? dehydrated, stabilized, processed and what can? be reused.
Il vapore che si genera nella camera di reazione sottovuoto durante la fase (i) del metodo della presente invenzione ? convogliato, eventualmente tramite un filtro (12), nel condensatore (8) che provvede a trasformare il vapore in un liquido a sua volta raccolto in un serbatoio (13) e pronto per essere trattato oppure riciclato, per esempio nell?impianto stesso. The vapor which is generated in the vacuum reaction chamber during step (i) of the method of the present invention ? conveyed, possibly through a filter (12), into the condenser (8) which transforms the vapor into a liquid which is in turn collected in a tank (13) and ready to be treated or recycled, for example in the plant itself.
Alla luce di quanto sopra descritto, appare chiaro come sia necessario trovare dei possibili miglioramenti da attuare all?impianto WRT, in particolare per quanto riguarda il trattamento del vapore che si genera nella camera di reazione sottovuoto e che, nel caso dell?impianto descritto nella domanda di brevetto EP3148683A1 viene convogliato direttamente nel condensatore (8). In the light of what has been described above, it appears clear that it is necessary to find possible improvements to be implemented in the WRT plant, in particular as regards the treatment of the steam which is generated in the vacuum reaction chamber and which, in the case of the plant described in patent application EP3148683A1 is conveyed directly into the condenser (8).
Tale vapore pu? comprendere una miscela gassosa di differenti componenti. Se tale vapore viene direttamente condensato all?interno del condensatore (8) mediante tecniche tradizionali, il liquido ottenuto contiene tali componenti miscelati tra di loro. This steam can comprise a gaseous mixture of different components. If this vapor is directly condensed inside the condenser (8) using traditional techniques, the liquid obtained contains these components mixed together.
Lo scopo della presente invenzione ? pertanto quello di poter assicurare una efficace separazione di detti componenti presenti all?interno del vapore generato dall?impianto WRT separandoli in varie frazioni liquide in base alla loro temperatura di ebollizione. The purpose of the present invention ? therefore that of being able to ensure effective separation of said components present within the steam generated by the WRT plant by separating them into various liquid fractions on the basis of their boiling temperature.
La presente invenzione ha per oggetto una colonna di separazione per un impianto WRT come sopra descritto e come rivendicato nella domanda di brevetto EP3148683A1 a nome della Richiedente stessa. The present invention relates to a separation column for a WRT plant as described above and as claimed in the patent application EP3148683A1 in the name of the Applicant.
La colonna di separazione secondo la presente invenzione ? montata alla sommit? del suddetto impianto WRT, preferibilmente tra la camera di reazione (2) e il condensatore (8) cos? che il vapore che si genera nella suddetta camera di reazione sottovuoto durante la fase (i) del metodo descritto in EP3148683A1 ? convogliato, eventualmente tramite un filtro (12), invece che direttamente nel condensatore (8) come nel caso dell?impianto base sopra descritto, bens? nella colonna di separazione secondo la presente invenzione che permette di separare i componenti presenti all?interno del vapore generato in base alla loro temperatura di ebollizione. The separation column according to the present invention ? mounted at the top? of the aforementioned WRT system, preferably between the reaction chamber (2) and the condenser (8) so? that the vapor which is generated in the aforementioned vacuum reaction chamber during phase (i) of the method described in EP3148683A1 ? conveyed, possibly through a filter (12), instead of directly in the condenser (8) as in the case of the basic system described above, but? in the separation column according to the present invention which allows to separate the components present inside the steam generated on the basis of their boiling temperature.
Ai fini della presente invenzione, l?espressione ?colonna di separazione? e ?colonna di distillazione? sono utilizzate come sinonimi interscambiabili. Ai fini della presente invenzione, detta ?colonna di separazione?/?colonna di distillazione? ? una colonna in cui la separazione/distillazione avviene in continuo, come descritto di seguito. For the purposes of the present invention, the expression ?separating column? and ?distillation column? are used as interchangeable synonyms. For the purposes of the present invention, said ?separation column?/?distillation column? ? a column in which the separation/distillation takes place continuously, as described below.
Ai fini della presente invenzione, la ?colonna di separazione? o ?colonna di distillazione? ? da considerarsi anche come una colonna di separazione molecolare. For the purposes of the present invention, the ?separating column? or ?distillation column? ? to be considered also as a molecular separation column.
Nel contesto della presente invenzione col termine rifiuti si intende i materiali di scarto sia di origine organica che inorganica. Per esempio, i rifiuti che possono essere trattati col metodo della presente invenzione comprendono la frazione organica dei rifiuti solidi urbani ed extraurbani, gli scarti della produzione agroalimentare o della coltivazione, gli scarti di lavorazione di carne e pesce, biodigestati anaerobici, grassi animali e prodotti correlati, i fanghi organici e inorganici provenienti da impianti da depurazione, i fanghi industriali o in generale matrici che contengano un tenore in acqua rilevante. Preferibilmente i rifiuti sono rifiuti triturati. In the context of the present invention, the term waste refers to waste materials of both organic and inorganic origin. For example, the wastes that can be treated with the method of the present invention include the organic fraction of urban and suburban solid waste, waste from agri-food production or cultivation, meat and fish processing waste, anaerobic bio-digestates, animal fats and correlated, organic and inorganic sludge from purification plants, industrial sludge or matrices in general which contain a significant water content. Preferably the waste is shredded waste.
Nel contesto della presente invenzione col termine concentrazione dei rifiuti e/o dei prodotti a matrice organica/inorganica si intende la riduzione volumetrica degli stessi che preferibilmente avviene mediante disidratazione a bassa temperatura degli stessi. In particolare, in questo contesto i rifiuti e/o i prodotti a matrice organica sono disidratati facendo evaporare l?acqua in essi contenuta ad una temperatura che varia da 60 a 70?C, preferibilmente circa 65?C. Infatti, ? possibile ottenere l?evaporazione dell?acqua a bassa temperatura perch? la camera di reazioni opera in condizioni di vuoto spinto. In the context of the present invention, the term concentration of waste and/or products with an organic/inorganic matrix means the volumetric reduction of the same which preferably takes place by dehydration at low temperature of the same. In particular, in this context the waste and/or organic matrix products are dehydrated by evaporating the water contained therein at a temperature ranging from 60 to 70°C, preferably around 65°C. Indeed, ? is it possible to obtain the evaporation of the water at a low temperature why? the reaction chamber operates in high vacuum conditions.
Nel contesto della presente invenzione per trasformazione dei rifiuti e/o dei prodotti a matrice organica/inorganica si intende il complesso delle trasformazioni chimico-fisiche e biologiche alle quali il rifiuto e/o il prodotto a matrice organica trattato, ? sottoposto in funzione del trattamento e/o all?eventuale aggiunta di additivi e/ di strutturanti di processo. Tali trasformazioni sono per esempio: la riduzione della fermentescibilit? della materia organica (ovvero la riduzione della capacit? di fermentazione della materia organica spontanea), l?aumento del potere calorifico inferiore della materia trattata concentrata, la riduzione della carica batterica e/o dei patogeni, la rottura delle macromolecole e/o delle catene organiche in molecole di minori dimensioni dovute per esempio al trattamento chimico (additivi/strutturanti), fisico (temperatura di 60-70?C) o meccanico (triturazione e/o strutturanti). In the context of the present invention, by transformation of waste and/or products with an organic/inorganic matrix we mean the complex of chemical-physical and biological transformations to which the treated waste and/or product with an organic matrix, ? subjected according to the treatment and/or the possible addition of process additives and/or structuring agents. Such transformations are for example: the reduction of fermentability? of the organic matter (i.e. the reduction of the fermentation capacity of the spontaneous organic matter), the increase of the lower calorific value of the concentrated treated matter, the reduction of the bacterial load and/or pathogens, the breaking of the macromolecules and/or the chains organic compounds into smaller molecules due, for example, to chemical (additives/structuring), physical (temperature of 60-70?C) or mechanical (shredding and/or structuring) treatment.
Nel contesto della presente invenzione per stabilizzazione dei rifiuti e/o dei prodotti a matrice organica/inorganica si intende essenzialmente il processo di abbattimento microbico degli stessi. In the context of the present invention, stabilization of waste and/or products with an organic/inorganic matrix essentially means the process of their microbial abatement.
La Figura 1 mostra uno schema semplificato dell?impianto base WRT in cui inserire e poter accoppiare la colonna di separazione secondo la presente invenzione. Il simbolo della stella raffigurato nella Figura 1 indica un possibile posizionamento della colonna di separazione secondo la presente invenzione all?interno di detto impianto secondo una possibile forma di realizzazione. Figure 1 shows a simplified diagram of the basic WRT plant in which to insert and be able to couple the separation column according to the present invention. The star symbol depicted in Figure 1 indicates a possible positioning of the separation column according to the present invention inside said plant according to a possible embodiment.
La Figura 2 mostra la curva di equilibrio a pressione costante di una miscela di composizione C1. Figure 2 shows the equilibrium curve at constant pressure of a mixture of composition C1.
La Figura 3 mostra la curva di equilibrio a pressione costante di una miscela di composizione C1 con particolare riferimento al meccanismo di distillazione frazionata. Figure 3 shows the equilibrium curve at constant pressure of a mixture of composition C1 with particular reference to the fractional distillation mechanism.
Figura 4, mostra una curva di equilibrio a pressione costante in cui le differenti fasi distillative (normalmente discontinue) sono sostituite da un insieme di equilibri intermedi che si susseguono in modo sostanzialmente continuo grazie all?utilizzo della colonna di separazione secondo la presente invenzione. Figure 4 shows an equilibrium curve at constant pressure in which the different distillation phases (normally discontinuous) are replaced by a set of intermediate equilibriums which follow one another in a substantially continuous manner thanks to the use of the separation column according to the present invention.
Le Figure 5, 5a e 5b mostrano differenti immagini di simulazioni a CFD (fluidodinamica computazionale) della colonna secondo la presente invenzione. Figures 5, 5a and 5b show different images of CFD (computational fluid dynamics) simulations of the column according to the present invention.
Secondo una forma di realizzazione della presente invenzione, la colonna di separazione ha una geometria calcolata in base alla grandezza dell?impianto WRT al quale ? accoppiata. Vantaggiosamente, il dimensionamento ? basato sul principio della fluidodinamica degli aeriformi al fine di ottenere il mantenimento di una velocit? di efflusso dei vapori dalla colonna di separazione compresa tra i 6 e i 12 m/s . According to an embodiment of the present invention, the separation column has a geometry calculated on the basis of the size of the WRT plant to which it is connected. coupled. Advantageously, the sizing ? based on the principle of fluid dynamics of aeriformes in order to obtain the maintenance of a speed? outflow of vapors from the separation column between 6 and 12 m/s.
Secondo una forma di realizzazione, la temperatura di funzionamento della colonna ? compresa tra i 10?C e i 100 ?C. According to one embodiment, the operating temperature of the column is between 10?C and 100?C.
Senza volersi legare ad una specifica teoria, ? possibile sostenere che la distillazione si basa su una serie di cicli di vaporizzazione-condensazione multipli (cosiddetta ?distillazione frazionata?). Il profilo di temperatura nella colonna secondo la presente invenzione ? caratterizzato da valori di temperatura pi? elevati vicino alla camera di reazione (2) del sistema WRT (dove bolle la miscela di rifiuti e/o i prodotti a matrice organica da trattare) e pi? bassi vicino al condensatore (8) posto nelle immediate vicinanze della testa della colonna di separazione secondo la presente invenzione. Senza volersi legare ad una specifica teoria, ? possibile osservare come, nella parte alta della colonna di distillazione secondo la presente invenzione si concentrano una maggior quantit? dei liquidi basso bollenti, mentre nella parte bassa una maggiore concentrazione di sostanze alto bollenti meno volatili. Without wanting to bind to a specific theory, ? It can be argued that distillation is based on a series of multiple vaporization-condensation cycles (so-called ?fractional distillation?). The temperature profile in the column according to the present invention? characterized by temperature values pi? elevated near the reaction chamber (2) of the WRT system (where the mixture of waste and/or organic matrix products to be treated boils) and more? low near the condenser (8) located in the immediate vicinity of the head of the separation column according to the present invention. Without wanting to bind to a specific theory, ? It is possible to observe how, in the upper part of the distillation column according to the present invention, a greater quantity is concentrated of low-boiling liquids, while in the lower part a greater concentration of less volatile high-boiling substances.
La colonna di separazione secondo la presente invenzione ? come rivendicata nella rivendicazione 1 e mostrata nelle figure 5, 5a e 5b e comprende: The separation column according to the present invention ? as claimed in claim 1 and shown in figures 5, 5a and 5b and comprises:
(i) una sezione di separazione (sezione di sizing molecolare) comprendente almeno un mezzo elettronico di rilevamento della pressione differenziale, necessario a valutare il grado di intasamento della sezione di separazione stessa, (i) a separation section (molecular sizing section) comprising at least one electronic means for detecting the differential pressure, necessary to evaluate the degree of clogging of the separation section itself,
(ii) almeno un mezzo di lavaggio in pressione denominato CIP (clean in place) (ii) at least one means of pressure washing called CIP (clean in place)
(iii) e almeno un sistema di registrazione delle temperature in continuo. Secondo una forma di realizzazione particolarmente preferita, la colonna secondo la presente invenzione funziona a pressione negativa (ovvero in condizioni di vuoto assoluto). (iii) and at least one continuous temperature recording system. According to a particularly preferred embodiment, the column according to the present invention operates at negative pressure (that is, in absolute vacuum conditions).
Preferibilmente, detta sezione (i) di separazione ? una sezione per la selezione e separazione delle molecole di dimensioni non desiderate. Preferibilmente detta sezione (i) di separazione delle molecole ? una sezione orizzontale intercambiabile. Pi? preferibilmente detta sezione orizzontale intercambiabile ? realizzata con uno o pi? materiali scelti nel gruppo costituito da: grafene, Teflon, carboni attivi, acidi umici, materiale plastico, titanio, acciai inossidabili, e una loro combinazione. Preferably, said separation section (i) ? a section for the selection and separation of molecules of unwanted size. Preferably said section (i) for separating the molecules ? an interchangeable horizontal section. Pi? preferably said interchangeable horizontal section ? made with one or more materials chosen from the group consisting of: graphene, Teflon, activated carbon, humic acids, plastic material, titanium, stainless steel, and a combination thereof.
Preferibilmente, detta sezione orizzontale di separazione intercambiabile pu? essere vantaggiosamente dimensionata e costruita in funzione alla tipologia di processo di separazione richiesta. Preferably, said horizontal interchangeable separation section can? be advantageously sized and constructed according to the type of separation process required.
Senza volersi legare ad una specifica teoria, la Richiedente ha tuttavia trovato che l?impiego della colonna secondo la presente invenzione permette di ottenere un processo di distillazione migliorato rispetto ad una distillazione ?standard?. Without intending to be bound by a specific theory, the Applicant has nevertheless found that the use of the column according to the present invention allows to obtain an improved distillation process with respect to a "standard" distillation.
Supponendo di portare ad ebollizione una miscela di composizione C1 (Figura 2), il vapore liberato dal liquido in ebollizione sar? pi? ricco nel componente pi? volatile e avr? la composizione C2. Questo vapore inizier? a risalire lungo la colonna la cui temperatura diminuisce con l'allontanarsi dal bollitore (nel caso dell?impianto sopra descritto la camera di reazione (2) dell?impianto WRT): appena il vapore raggiunger? la zona della colonna dove la temperatura si ? ridotta al suo punto di condensazione, inizier? a gocciolare per riformare il liquido. Questo liquido che gocciola, incontrando il vapore che risale lungo la colonna, si riscalder? e riprender? quindi ad evaporare raggiungendo il punto P3 al quale corrisponde una composizione C3 (Figura 3). Assuming that a mixture of composition C1 is brought to the boil (Figure 2), the vapor released by the boiling liquid will be? more rich in the component pi? volatile and avr? the composition C2. Will this steam start? to go back along the column whose temperature decreases as you move away from the kettle (in the case of the plant described above, the reaction chamber (2) of the WRT plant): as soon as the steam reaches? the area of the column where the temperature is ? reduced to its point of condensation, will begin? to drip to reform the liquid. This dripping liquid, meeting the vapor rising up the column, will heat up? and resume then to evaporate reaching the point P3 to which a composition C3 corresponds (Figure 3).
Questo vapore inizia a risalire lungo la colonna fino a ripetere il processo precedente. This vapor begins to go up the column until the previous process is repeated.
Il continuo riscaldamento del condensato che ricade nel bollitore (nel caso dell?impianto sopra descritto la camera di reazione (2) dell?impianto WRT), fa s? che il processo di distillazione con la colonna secondo la presente invenzione sia pi? efficiente. The continuous heating of the condensate which falls back into the boiler (in the case of the system described above, the reaction chamber (2) of the WRT system), makes s? that the distillation process with the column according to the present invention is more? efficient.
In altre parole, il vapore (di composizione C2) risalir? lungo la colonna fino a raggiungere la temperatura alla quale pu? condensare. Allora l'intero processo si ripete (con il vapore di composizione C3) e poi anc?ra. In other words, will the vapor (of composition C2) rise? along the column until it reaches the temperature at which pu? condense. Then the whole process is repeated (with the vapor of composition C3) and then again.
Ogni volta che il vapore condensa in un liquido, questo liquido prende a gocciolare gi? per la colonna della presente invenzione dove sar? riscaldato dal vapore caldo che sopraggiunge. Ogni volta che questo accade il nuovo vapore sar? pi? ricco del componente pi? volatile. Whenever vapor condenses into a liquid, this liquid starts dripping down the body. for the column of the present invention where will it be? heated by the hot steam that arrives. Every time this happens the new steam will be? more rich in the component pi? volatile.
La finalit? ? equilibrare la temperatura della colonna della presente invenzione in modo che al momento in cui il vapore raggiunge la parte superiore dopo un certo numero di processi di condensazione ed evaporazione, sia costituito soltanto dal componente pi? volatile - in questo caso, B. The purpose? ? Equilibrate the temperature of the column of the present invention so that by the time the vapor reaches the top after a number of condensation and evaporation processes, it consists only of the lowest component. volatile - in this case, B.
Se questo risultato ? possibile o meno, dipende dalla differenza fra i punti di ebollizione dei due liquidi: quanto pi? sono vicini tra loro, tanto pi? deve essere lunga la colonna. If this result ? possible or not, depends on the difference between the boiling points of the two liquids: how much more? are close to each other, the more? the column must be long.
Per quanto riguarda il liquido successivamente ad ogni evaporazione, se il vapore ? pi? ricco di componente pi? volatile, il liquido residuo deve diventare pi? ricco del componente meno volatile. As regards the liquid after each evaporation, if the vapor ? more rich in component pi? volatile, the residual liquid must become more? rich in the least volatile component.
Appena il liquido condensato gocciola gi? per la colonna della presente invenzione, viene rinviato su come vapore e ciascuna evaporazione successiva lo rende sempre pi? ricco del componente meno volatile, in questo caso, A. Poich? il liquido condensa nel bollitore ((nel caso dell?impianto sopra descritto la camera di reazione (2) dell?impianto WRT), esso si arricchir? di A. As soon as the condensed liquid drips down? for the column of the present invention, it is returned up as a vapor and each successive evaporation makes it more and more? rich in the less volatile component, in this case, A. Since? the liquid condenses in the boiler ((in the case of the system described above the reaction chamber (2) of the WRT system), it will be enriched by A.
Cos?, col tempo, via via che B oltrepassa il top della colonna nel condensatore, il liquido nel bollitore (nel caso dell?impianto sopra descritto la camera di reazione (2) dell?impianto WRT) diviene pi? ricco in A: controllando accuratamente la temperatura, si pu? separare la miscela con B nel recipiente di raccolta e A nel bollitore (nel caso dell?impianto sopra descritto la camera di reazione (2) dell?impianto WRT). Thus, over time, as B passes the top of the column in the condenser, the liquid in the boiler (in the case of the system described above, the reaction chamber (2) of the WRT system) becomes more? rich in A: carefully controlling the temperature, you can? separate the mixture with B in the collecting vessel and A in the boiler (in the case of the system described above, the reaction chamber (2) of the WRT system).
Da quanto discusso, ? chiara l'importanza dell'impacchettamento nella colonna. Per rendere il processo di evaporazione condensazione evaporazione quanto pi? efficace possibile, esso deve ripetersi molte volte. Per ottenere un'ampia superficie all'interno della colonna della presente invenzione, ? necessario avere la maggior superficie di contatto tra il liquido che condensa gocciolando e il vapore che risale. From what was discussed, ? the importance of packing in the column is clear. To make the evaporation process evaporation condensation as much as possible? effective as possible, it must be repeated many times. To obtain a large surface area within the column of the present invention, ? It is necessary to have the greatest contact surface between the liquid which condenses by dripping and the steam which rises.
Senza l'impaccamento, il liquido condenserebbe solo sulla superficie laterale del condensatore gocciolandovi, mentre la maggior parte del vapore attraverserebbe il condensatore senza incontrare il liquido di ritorno. Without packing, the liquid would only condense on the side surface of the condenser and drip onto it, while most of the vapor would pass through the condenser without meeting the returning liquid.
Secondo una forma di realizzazione particolarmente preferita della presente invenzione, la colonna ? caratterizzata dal possedere un impacchettamento caratteristico e funzionale ad aumentare la superficie di contatto tra liquido e vapore all?interno della colonna stessa. According to a particularly preferred embodiment of the present invention, the column ? characterized by having a characteristic and functional packing to increase the contact surface between liquid and vapor inside the column itself.
Senza volersi legare ad una specifica teoria, ? tuttavia possibile sostenere che, a differenza delle colonne di distillazioni standard in cui il processo di distillazione ? un processo discontinuo, la colonna secondo la presente invenzione permette di avere vantaggiosamente un processo continuo come schematizzato nella Figura 4, in cui le differenti fasi distillative (discontinue) sono sostituite da un insieme di equilibri intermedi che si susseguono in modo sostanzialmente continuo. Without wanting to bind to a specific theory, ? however, it is possible to argue that, unlike the standard distillation columns in which the distillation process is? a discontinuous process, the column according to the present invention advantageously allows to have a continuous process as schematized in Figure 4, in which the different (discontinuous) distillation phases are replaced by a set of intermediate equilibria which follow one another in a substantially continuous manner.
Claims (7)
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| US5253597A (en) * | 1992-06-18 | 1993-10-19 | Chemical Waste Management, Inc. | Process for separating organic contaminants from contaminated soils and sludges |
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- 2021-09-06 WO PCT/IB2021/058095 patent/WO2022208155A1/en active Application Filing
Patent Citations (3)
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| EP4313343A1 (en) | 2024-02-07 |
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