IT202100032999A1 - Impianto di depolimerizzazione termo-meccanica - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE dell?invenzione avente per titolo:
?Impianto di depolimerizzazione termo-meccanica?
La presente invenzione si riferisce a un impianto di depolimerizzazione termo-meccanica, preferibilmente per la depolimerizzazione termo-meccanica di pneumatici triturati, e/o di residui di frantumazione automobilistica, e/o di materie plastiche di altro genere.
I battistrada di pneumatici per veicoli stradali si consumano per effetto dell?attrito, rendendo i battistrada progressivamente lisci. Inoltre, gli pneumatici sono soggetti a forature in alcuni casi non riparabili. Un battistrada liscio o danneggiato genera evidenti problemi di sicurezza stradale, soprattutto in caso di pioggia, neve o terreno scivoloso. ? quindi buona norma provvedere a una sostituzione periodica degli pneumatici.
Uno smaltimento irresponsabile di pneumatici usurati ? effettuato tramite abbandono o combustione degli stessi - ? una delle principali fonti di inquinamento atmosferico e ambientale. Inoltre, una mera combustione degli pneumatici usurati in un termovalorizzatore o come combustibili solidi secondari (CSS; menzionati a titolo di esempio), non ? pi? una soluzione accettabile, n? sostenibile, in un periodo transitorio verso un?economia circolare.
La Richiedente, dopo una lunga e intensa attivit? di ricerca e sviluppo, ha messo a punto un impianto di depolimerizzazione termo-meccanica in grado di fornire un?adeguata risposta ai limiti, agli inconvenienti e ai problemi esistenti.
Pertanto, forma oggetto della presente invenzione un impianto, avente le caratteristiche come definite nelle unite rivendicazioni.
Forme di realizzazione preferite della presente invenzione verranno qui di seguito descritte a titolo esemplificativo, e quindi non limitativo, con l?ausilio della Figura 1 che mostra una schematizzazione di un impianto di depolimerizzazione termo-meccanica , oggetto della presente invenzione, secondo una possibile forma di realizzazione.
Forma pertanto oggetto della presente invenzione un impianto di depolimerizzazione termo-meccanica 1 comprendente mezzi di alimentazione 10 di una miscela polimerica in forma di particolato e/o granulo, almeno un cilindro 2, almeno una coclea 6, mezzi motori 8, almeno un?apertura di scarico 14 di prodotti di depolimerizzazione, mezzi di intercettazione 16, mezzi di movimentazione 18, mezzi di rilevazione 22, e mezzi di gestione e controllo 20.
In questa descrizione l?espressione ?miscela polimerica? intende una miscela di materiali polimerici di diverso tipo, oppure una miscela di almeno un materiale polimerico con un altro materiale non polimerico.
Detto particolato e/o detti granuli preferibilmente comprendono o consistono di pneumatici triturati e/o residui di frantumazione automobilistica (ASRs; automotive shredder residues). Ciononostante, altre forme di realizzazione prevedono che miscele polimeriche di altre materie plastiche (ad esempio gomme vulcanizzate, elastomeri, termoplastiche o similari) possano essere trattate nel presente impianto di depolimerizzazione termo-meccanica 1.
Preferibilmente, detta miscela polimerica in forma di particolato e/o granulo comprende particolato o granuli con una distribuzione dimensionale media compresa da 0,5 mm a 15 mm, preferibilmente compresa da 1 mm a 10 mm, pi? preferibilmente compresa da 2 mm a 5 mm. A titolo di esempio, detta distribuzione dimensionale media potrebbe essere determinata tramite setacciatura o vagliatura. Detta miscela polimerica preferibilmente comprende un materiale polimerico (ad esempio pneumatici triturati e/o ASRs) e una carica inorganica.
La carica inorganica preferibilmente comprende o consiste di almeno una zeolite in forma di polvere. Detta zeolite ? se presente - funge anche da agente anti-agglomerante di detta miscela polimerica e ulteriormente da agente assorbente di un?umidit? residua eventualmente presente nella miscela polimerica.
La carica inorganica (preferibilmente una zeolite) ? preferibilmente presente in una quantit? compresa da 0,1% a 10% in peso rispetto al peso totale di detta miscela polimerica, pi? preferibilmente compresa da 0,2% a 5% in peso, ancor pi? preferibilmente compresa da 0,5% a 3% in peso.
I mezzi di alimentazione 10 della miscela polimerica preferibilmente comprendono:
(i) un primo contenitore 30 per il materiale polimerico; (ii) un secondo contenitore 32 per la carica inorganica; (iii) un miscelatore 34 di detto materiale polimerico e di detta carica inorganica a dare detta miscela polimerica, in cui detto miscelatore ? fluidicamente collegato a detto primo contenitore 30 e a detto secondo contenitore 32;
(iv) mezzi di trasporto 36, preferibilmente di tipo meccanico, della miscela polimerica da detto miscelatore 34 all?intercapedine anulare 12 (descritta a seguire).
Preferibilmente, l?impianto di depolimerizzazione termomeccanica 1 comprende una pompa o turbina 46 per spostare il materiale polimerico dal primo contenitore 30 al miscelatore 34. Pi? preferibilmente, l?impianto di depolimerizzazione termo-meccanica 1 comprende un ciclone 44 disposto fluidicamente a valle di detta pompa o turbina 46 e a monte di detto miscelatore 34. Preferibilmente, detta pompa o turbina 46 ? disposta fluidicamente a valle rispetto al primo contenitore 30. Preferibilmente, il secondo contenitore 32 ? montato verticalmente al disopra del miscelatore 34, in modo che la carica inorganica possa fluire nel miscelatore 34 per effetto della forza di gravit?. A tal proposito, un?uscita del secondo contenitore 32 ? preferibilmente dotata di mezzi dosatori della carica inorganica, in modo che quantit? dosate di carica inorganica possano fluire nel miscelatore 34.
All?interno del miscelatore 34 ? preferibilmente montato un mescolatore rotante 50, ruotabile attorno a un secondo asse di rotazione R2 (preferibilmente verticale) rispetto a un involucro di miscelatore 54.
I mezzi di trasporto 36 comprendono preferibilmente almeno un sistema a coclea. Detto sistema a coclea comprende un ingresso 56 collegato al miscelatore 34 e un?uscita 58 che termina nel cilindro 2.
Preferibilmente, i mezzi di trasporto 36 provvedono a privare la miscela polimerica dell?ossigeno e dell?umidit? in essa contenuti. Preferibilmente, i mezzi di trasporto (preferibilmente il sistema a coclea)36 sono fluidicamente collegati con un sistema di vuoto per allontanare l?ossigeno e l?umidit? dalla miscela polimerica.
L?almeno un cilindro 2 si sviluppa attorno a un asse longitudinale X per delimitare un vano di cilindro 4. L?asse longitudinale X ? preferibilmente un asse di orizzontale. Dal vano di cilindro 4 ? sostanzialmente assente l?ossigeno (condizioni anossiche).
L?impianto di depolimerizzazione termo-meccanica 1 opzionalmente comprende primi mezzi di riscaldamento 48 collegati al cilindro 2 e in contatto termico con il vano di cilindro 4. Preferibilmente, i primi mezzi di riscaldamento 48 sono fissati a una superficie esterna 60 del cilindro 2.
I primi mezzi di riscaldamento 48 preferibilmente comprendono almeno una resistenza elettrica.
I primi mezzi di riscaldamento 48 sono preferibilmente collegati operativamente ai mezzi di gestione e controllo 20 (descritti a seguire).
L?almeno una coclea 6 ? accolta in modo ruotabile nel vano di cilindro 4 ed ? montata con un proprio asse di rotazione R1 coassialmente all?asse longitudinale X.
Attraverso la rotazione della coclea 6 rispetto al cilindro 2, la miscela polimerica viene spostata all?interno dell?intercapedine anulare 12 verso l?apertura di scarico 14. A tal proposito, i mezzi motori 8 provvedono alla movimentazione della coclea 6 attorno all?asse di rotazione R1 con una velocit? angolare regolabile (vale a dire variabile).
La coclea 6 preferibilmente comprende un tratto prossimale 24, un tratto intermedio 26 e un tratto distale 28 assialmente adiacenti lungo l?asse longitudinale X.
Il cilindro 2 e la coclea 6 delimitano tra loro un?intercapedine anulare 12. Nell?intercapedine anulare 12 la miscela polimerica ? sottoposta a depolimerizzazione termo-meccanica tramite sollecitazioni termo-meccaniche in assenza di ossigeno a dare prodotti di depolimerizzazione. I prodotti di depolimerizzazione comprendono prodotti solidi (ad esempio carbon black, e opzionalmente una carica inorganica, e opzionalmente frammenti metallici derivanti da triturazione di pneumatico), liquidi e/o gassosi in quantit? variabili. Siccome la depolimerizzazione termo-meccanica ? un processo che si svolge in assenza di ossigeno, nel cilindro 2 non ? presente ossigeno (condizioni anossiche). Pertanto, nell?intercapedine anulare 12 non si verifica combustione.
Dette sollecitazioni termo-meccaniche sono generate prevalentemente dalle forze di attrito che si sviluppano attraverso l?azione di spinta (e quindi la pressione) esercitata dalla coclea sulla miscela polimerica, che forza i particolati e/o i granuli all?interno e lungo l?intercapedine anulare 12. Opzionalmente, le sollecitazioni termo-meccaniche possono essere aumentate agendo tramite i primi mezzi di riscaldamento 48, che sono comandabili secondo necessit? per riscaldare il vano di cilindro 4. A titolo di esempio, i primi mezzi di riscaldamento 48 possono essere usati in una fase di avviamento dell?impianto, fintanto che l?impianto non ha ancora raggiunto la propria temperatura di esercizio unicamente sotto l?azione delle sollecitazioni termomeccaniche.
In generale, la miscela polimerica comprende polimeri con un peso molecolare medio pi? alto, mentre i prodotti di depolimerizzazione comprendono polimeri decomposti o frammentati termo-meccanicamente di peso molecolare medio inferiore rispetto al peso molecolare medio del materiale polimerico o pluralit? di essi contenuti nella miscela polimerica.
Una prima sezione di passaggio dell?intercapedine anulare 12 al tratto prossimale 24 ? superiore a una seconda sezione di passaggio dell?intercapedine anulare 12 al tratto distale 28. Il tratto intermedio 26 ? preferibilmente di forma tronco-conica rastremata verso il tratto prossimale 24, al fine di ridurre la sezione di passaggio al tratto distale 28.
In altre parole, l?intercapedine anulare 12 subisce una riduzione della propria sezione di passaggio dal tratto prossimale 24 al tratto distale 28, laddove il tratto intermedio 26 realizza la transizione dalla prima sezione di passaggio alla seconda sezione di passaggio. In tale transizione aumentano le sollecitazioni termomeccaniche, le forze di attrito, e quindi la pressione esercitata, e la temperatura della miscela polimerica.
I mezzi di intercettazione 16 provvedono a intercettare i prodotti di depolimerizzazione uscenti dall?intercapedine anulare 12 attraverso l?apertura di scarico 14. Preferibilmente, i mezzi di intercettazione 16 sono disposti in corrispondenza dell?apertura di scarico 14.
I mezzi di intercettazione 16 comprendono almeno un otturatore mobile per regolare una sezione di passaggioprodotti attraverso i mezzi di intercettazione 16. Detto otturatore mobile ha preferibilmente una forma sostanzialmente conica oppure tronco-conica.
I mezzi di movimentazione 18 provvedono alla movimentazione di detto otturatore mobile. I mezzi di movimentazione 18 sono preferibilmente selezionati tra un attuatore lineare e un attuatore rotativo.
I mezzi di rilevazione 22 sono configurati per rilevare le quantit? di prodotti solidi, liquidi e/o gassosi uscenti dall?intercapedine anulare 12.
I mezzi di rilevazione 22 della quantit? di prodotti solidi, liquidi e/o gassosi preferibilmente comprendono o consistono di:
- uno o pi? rilevatori di peso dei prodotti solidi; e/o - uno o pi? rilevatori di volume, flusso e/o densit? dei prodotti liquidi; e/o
- uno o pi? rilevatori di flusso e/o pressione dei prodotti gassosi; e/o
- opzionalmente almeno un rilevatore gascromatografico per determinare una composizione di detti prodotti liquidi e/o di detti prodotti gassosi; e/o
- opzionalmente almeno uno o pi? rilevatori di temperatura di detta miscela polimerica e/o di detti prodotti solidi, liquidi e/o gassosi. La presenza di uno o pi? rilevatori di temperatura ? preferita in quanto il volume ? un parametro variabile in funzione della temperatura.
I mezzi di gestione e controllo 20 sono operativamente collegati ai mezzi motori 8, ai mezzi di movimentazione 18 e ai mezzi di rilevazione 22 in modo tale da inviare segnali di regolazione ai detti mezzi motori 8 e/o ai detti mezzi di movimentazione 18 per regolare detta velocit? angolare e/o detta sezione di passaggioprodotti in base a segnali di rilevazione - ricevuti dai mezzi di rilevazione 22 - in base a quantit? effettivamente rilevate di detti prodotti solidi, liquidi e/o gassosi.
In altre parole, la velocit? angolare e/o la sezione di passaggio-prodotti possono essere aggiustate o regolate in base alle quantit? effettive dei prodotti solidi, liquidi e/o gassosi. In tal modo, il presente impianto di depolimerizzazione termo-meccanica rende possibile intervenire sui parametri di processo per aumentare ? a titolo di esempio ? la quantit? di prodotti liquidi (oppure gassosi) rispetto alla quantit? di prodotti solidi.
I mezzi di gestione e controllo 20 preferibilmente comprendono almeno un controllore logico programmabile (PLC; programmable logic controller).
Preferibilmente, i mezzi di gestione e controllo 20 sono operativamente collegati anche ai primi mezzi di riscaldamento 48 in modo tale da inviare segnali di regolazione a detti primi mezzi di riscaldamento 48 in base a segnali di rilevazione - ricevuti dai mezzi di rilevazione 22 - in base a quantit? effettivamente rilevate di detti prodotti solidi, liquidi e/o gassosi.
Preferibilmente, detti segnali di regolazione inviati dai mezzi di gestione e controllo 20 ai mezzi motori 8 e ai mezzi di movimentazione 18 sono coordinati in modo che detta sezione di passaggio-prodotti sia aumentata o diminuita in modo proporzionale o corrispondente rispettivamente a un aumento o a una diminuzione di detta velocit? angolare.
Preferibilmente, l?impianto di depolimerizzazione termomeccanica comprende un dispositivo separatore 38 dei prodotti solidi, prodotti liquidi e prodotti gassosi.
Vantaggiosamente, l?impianto oggetto della presente invenzione ? costruito secondo i criteri di industria 4.0.
Vantaggiosamente, l?impianto oggetto della presente invenzione ? comandabile in sicurezza da remoto.
Alle forme di realizzazione dell?impianto di depolimerizzazione termo-meccanica suddetto, un tecnico del ramo potrebbe apportare sostituzioni o modifiche alle caratteristiche descritte a seconda delle contingenze. Anche tali forme di realizzazione sono da ritenersi ricomprese nell?ambito di tutela formalizzato nelle seguenti rivendicazioni.
Inoltre, si precisa che qualsiasi forma di realizzazione potr? essere implementata in modo indipendente dalle altre forme di realizzazione descritte.
ELENCO DEI NUMERI DI RIFERIMENTO
1 impianto di depolimerizzazione termo-meccanica 2 cilindro
4 vano di cilindro
6 coclea
8 mezzi motori
10 mezzi di alimentazione
12 intercapedine anulare
14 apertura di scarico
16 mezzi di intercettazione
18 mezzi di movimentazione
20 mezzi di gestione e controllo
22 mezzi di rilevazione
24 tratto prossimale della coclea
26 tratto intermedio della coclea
28 tratto distale della coclea
30 primo contenitore
32 secondo contenitore
34 miscelatore
36 mezzi di trasporto, preferibilmente sistema a coclea
38 dispositivo separatore
44 ciclone
46 pompa o turbina
48 primi mezzi di riscaldamento
50 mescolatore rotante
54 involucro di miscelatore
56 ingresso del sistema a coclea
58 uscita del sistema a coclea
60 superficie esterna del cilindro
R1 asse di rotazione della coclea
R2 asse di rotazione mescolatore rotante X asse longitudinale
Claims (10)
1. Un impianto di depolimerizzazione termo-meccanica (1) comprendente:
- mezzi di alimentazione (10) di una miscela polimerica in forma di particolato e/o granulo;
- almeno un cilindro (2) che si sviluppa attorno a un asse longitudinale (X) per delimitare un vano di cilindro (4);
- almeno una coclea (6), accolta in modo ruotabile nel vano di cilindro (4) e montata con un proprio asse di rotazione (R1) coassialmente all?asse longitudinale (X); - mezzi motori (8) per la movimentazione di detta coclea (6) attorno a detto asse di rotazione (R1) con una velocit? angolare regolabile;
in cui detto cilindro (2) e detta coclea (6) delimitano tra loro un?intercapedine anulare (12) in cui detta miscela polimerica ? sottoposta a depolimerizzazione tramite sollecitazioni termo-meccaniche in assenza di ossigeno a dare prodotti di depolimerizzazione, in cui detti prodotti di depolimerizzazione comprendono prodotti solidi, liquidi e/o gassosi in quantit? variabili;
- almeno un?apertura di scarico (14) di detti prodotti di depolimerizzazione;
- mezzi di intercettazione (16) di detti prodotti di depolimerizzazione uscenti da detta apertura di scarico (14); in cui detti mezzi di intercettazione (16) comprendono almeno un otturatore mobile per regolare una sezione di passaggio-prodotti attraverso detti mezzi di intercettazione (16);
- mezzi di movimentazione (18) di detto otturatore mobile;
- mezzi di rilevazione (22) di quantit? di prodotti solidi, liquidi e/o gassosi uscenti dall?intercapedine anulare (12);
- mezzi di gestione e controllo (20) operativamente collegati a detti mezzi motori (8), a detti mezzi di movimentazione (18) e a detti mezzi di rilevazione (22) in modo tale da inviare segnali di regolazione a:
(i) detti mezzi motori (8); e/o
(ii) detti mezzi di movimentazione (18);
per regolare detta velocit? angolare e/o detta sezione di passaggio-prodotti in base a segnali di rilevazione ricevuti dai mezzi di rilevazione (22) in base a quantit? effettivamente rilevate di detti prodotti solidi, liquidi e/o gassosi.
2. L?impianto di depolimerizzazione termo-meccanica (1) secondo la rivendicazione precedente, in cui detti segnali di regolazione inviati dai mezzi di gestione e controllo (20) ai mezzi motori (8) e ai mezzi di movimentazione (18) sono coordinati in modo che detta sezione di passaggio-prodotti sia aumentata o diminuita in modo corrispondente o proporzionale rispettivamente a un aumento o a una diminuzione di detta velocit? angolare.
3. L?impianto di depolimerizzazione termo-meccanica (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi di rilevazione (22) della quantit? di prodotti solidi, liquidi e/o gassosi comprendono o consistono di:
- uno o pi? rilevatori di peso dei prodotti solidi; e/o - uno o pi? rilevatori di volume, flusso e/o densit? dei prodotti liquidi; e/o
- uno o pi? rilevatori di flusso e/o pressione dei prodotti gassosi; e/o
- opzionalmente almeno un rilevatore gascromatografico; e/o
- opzionalmente almeno uno o pi? rilevatori di temperatura di detta miscela polimerica e/o di detti prodotti solidi, liquidi e/o gassosi.
4. L?impianto di depolimerizzazione termo-meccanica (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta coclea (6) comprende un tratto prossimale (24), un tratto intermedio (26) e un tratto distale (28) assialmente adiacenti lungo l?asse longitudinale (X), in cui una prima sezione di passaggio dell?intercapedine anulare (12) al tratto prossimale (24) ? superiore a una seconda sezione di passaggio dell?intercapedine anulare (12) al tratto distale (28), e in cui il tratto intermedio (26) ? di forma tronco-conica rastremata verso il tratto prossimale (24).
5. L?impianto di depolimerizzazione termo-meccanica (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi di alimentazione (10) della miscela polimerica comprendono:
(i) un primo contenitore (30) per un materiale polimerico;
(ii) un secondo contenitore (32) per una carica inorganica;
(iii) un miscelatore (34) di detto materiale polimerico e di detta carica inorganica a dare detta miscela polimerica, detto miscelatore essendo fluidicamente collegato a detto primo contenitore (30) e a detto secondo contenitore (32);
(iv) mezzi di trasporto (36), preferibilmente di tipo meccanico, della miscela polimerica da detto miscelatore (34) all?intercapedine anulare (12).
6. L?impianto di depolimerizzazione termo-meccanica (1) secondo la rivendicazione precedente, in cui detta carica inorganica comprende o consiste di una zeolite in forma di polvere, in cui detta zeolite funge ulteriormente da agente anti-agglomerante di detta miscela polimerica.
7. L?impianto di depolimerizzazione termo-meccanica (1) secondo la rivendicazione 5 o 6, in cui detta carica inorganica ? presente in una quantit? compresa da 0,1% a 10% in peso rispetto al peso totale di detta miscela polimerica, preferibilmente compresa da 0,2% a 5% in peso, pi? preferibilmente compresa da 0,5% a 3% in peso.
8. L?impianto di depolimerizzazione termo-meccanica (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto otturatore mobile ha una forma sostanzialmente conica oppure tronco-conica.
9. L?impianto di depolimerizzazione termo-meccanica (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta miscela polimerica in forma di particolato e/o granulo comprende particolato e/o granuli con una distribuzione dimensionale media compresa da 0,5 mm a 15 mm, preferibilmente compresa da 1 mm a 10 mm, pi? preferibilmente compresa da 2 mm a 5 mm.
10. L?impianto di depolimerizzazione termo-meccanica (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto particolato e/o detti granuli comprendono o consistono di:
- pneumatici triturati; e/o
- residui di frantumazione automobilistica (ASRs; automotive shredder residues).
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