IT8212583A1 - Sistema a sospensione per la cokificazione di prodotti vegetali ottenendo carbonio ad alta superficie specifica - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale avente per

titolo :

"SISTEMA A SOSPENSIONE PER LA COKIFICAZIONE DI PRO

DOTTI VEGETALI OTTENENDO CARBONIO AD ALTA SUPERFI-< ?

CIE SPECIFICA". z

< I della SANAC S.p.A. Refrattari Argille e Caolini (0

di nazionalit? italiana

con sede in Genova, CAP 16122- Via Martin Piaggio 13

depositata ,il .15. li-1 fi..1882 12583 A/82

RIASSUNTO

Il reattore a pluricicloni costituisce un sistema

a sospensione vantaggioso per cokificare e produrre

carbonio ad alta superficie specifica utilizzando

lolla di riso, paglia tritata, ecc. L'atmosfera

circolante nell'impianto ? controllata s?a come

componenti sia nel ciclo termico mediante azoto

preriscaldato .

???? ???? TESTO DELLA DESCRIZIONE

L'impiego del reattore a sospensione nel trattamento

termico per cokificare sostanze solide polverulente

? una applicazione innovativa e vantaggiosa.

I vantaggi pi? evidenti rispetto ai sistemi tradizionali si compendiano nell'ottima capacit? di scam

?/.

bio di calore e di materia che rende economicamente

c.onveniente questo processo nei confronti del trad^

zionale letto fisso ed anche "letto mobile".

Il carbone amorfo nei grandi complessi industriali

a :

? prodotto con il'seguente ciclo produttivo : le ma <r ir terie prime impiegate sono costituite da antraciti, < -?

(0

coke di petrolio, catrame di craking ; miscele dosate di questi componenti vengono cokificate, cio?

vengono private a morte delle sostanze volatili me

VJ

diante riscaldamento in ambiente non ossidante ad

una temperatura attorno ai 1100?C per un periodo

di 16 ore, dopodich? vengono macinate e selezionate

nelle varie grane mediante classificazione.

I consumi di energia sono perci? rilevanti in diver

se fasi come frantumazione, cokificazione, macinazione molto spinta quando ? richiesta una elevata

superficie specifica.

II concetto innovativo per lo sviluppo del sistema,

??? *.1 oggetto della presente invenzione, ? costituito nel

realizzare un reattore capace di cokificare sottoprodotti agricoli nel rispetto delle seguenti cond?

zioni di base :

- minimizzazione delle perdite di carbonio dovute a

reazioni di ossidazione,

- allontanamento di tutte le sostanze organiche infiammabili.

Le variabili fondamentali di processo come temperatura e tempo di contatto medio fluido di reazione-0 -materiale da cokificare in questo sistema possono essere impostate e mantenute con estrema precisio ?

<r ne. I requisiti principali che si ottengono con a il sistema oggetto dell'invenzione si possono compendiare come segue :

- idonea distribuzione dei tempi di contatto in con dizioni di esercizio continuo,

- distribuzione ottimale di calore e di materia,

- mantenimento delle condizioni necessarie alla cokificazione dei sottoprodotti agricoli, cio? : tem peratura, tempo di permanenza, percentuali di ossigeno nell'atmosfera del reattore,

- elasticit? di processo al variare dell'alimentazione : lolle di riso, paglia, altri prodotti ve getali,

- possibilit? di ottenere dati rappresentativi di scaling up.

Essenzialmente il sistema comprende il riscaldo del materiale con un sistema a pluricicloni sino a coki ficare.il materiale da trattare . H calore neces sario viene da una miscela di gas inerti (azoto) ed aria calda fornita da una camera di combustione a me tano. L'aria calda fuoriuscente dal ciclone superiore, ancora abbondantemente carica di polvere di cokificazione, viene raffreddata con un recuperato- N ? re speciale dotato di sistemi meccanici di pulitu-N ? ra che permettono il ricupero delle polveri che si fi? depositano sul fascio tubiero e si opera cos? pure

il recupero termico con un elevato rendimento.

I gas fuoriusciti dal recuperatore contengono ancora polvere carboniosa ma sono gi? raffreddati a meno di 220?'c e possono essere filtrati con un sistema a mae niche di tessuto che effettua la completa depolverazione recuperando il prodotto.

Per assicurare un elevato recupero termico lo scambiatore ? costruito a due stadi. Una quota di aria calda ? utilizzata come aria secondaria nella camera di combustione. L'efficacia del recupero del calo

re dei gas polverosi al fascio tubiero ? assicurata

dal sistema di scovolatura meccanica secondo il bre vetto (domanda) n. 12470A/82.

Mentre con altri sistemi di cokificazione una materia prima polverulenta incontrava disuniformit? nel trattamento, con questo sistema a sospensione pluri ciclonico si ha una resa omogenea ed ottimale proprio

con materiali a granulometria fine.

La materia prima viene immessa dentro il gasdotto u

scente dalla camera di combustione. Trascinate dal

flusso di gas ascendenti e trasportate dentro il c_i

clone Inferiore le particelle,a causa della distri o :

C? C buzione fine, subiscono un trattamento istantaneo

grazie pure.alla trasmissione ottimale del calore.

Nel primo ciclone avviene gi? una buona percentuale

di cokificazione e parte delle particelle precipita

no gi? cokizzate ; un'altra parte ? trascinata via

dal flusso d? gas ascendenti che entra nel secondo

reattore-precipitatore ciclonico.

Una parte di particelle non cokizzate cade nuovamen

te nel flusso di gas ascendenti dalla camera di com

bustione ed un'altra parte (quelle a pi? alta super

ficie specifica) seguono il flusso di gas sino ai

recuperatori di calore e sino al filtro a maniche

???? di tessuto Le quote a pi? alta superficie speci >??t fica sono raccolte appunto dal recuperatore di calo

re e dal filtro a maniche.

Con questo sistema risulta agevole il mantenimento

di una temperatura ideale di reazione in funzione

del materiale di alimentazione ed una concentrazio

ne delle polveri e delle percentuali di O2 entro li.

miti ben lontani dai pericoli di scoppio.

Infatti il sistema ? caratterizzato dal fatto che

sono impiegate quantit? dosate di azoto sia per con

trollare le percentuali di O2 sia per mantenere le

miscele polvere-gas lontane dalle percentuali che !? .? compongono possibili miscele esplosive. *

Il tenore di O2 ? mantenuto costantemente sotto con VJ

trollo tramite una strumentazione che utilizza le

pile elettrochimiche. La strumentazione di controllo comprende pure un apparecchio per il control

10 esplosivit? sia in camera di combustione sia nel.

le zone critiche della rete di trattamento.

11 funzionamento di questa strumentazione innovativa ? basato sull'innalzamento di temperatura prodot

to dalla combustione catalitica dei combustibili su

di un filamento (detector). Mediante un circuito

elettronico il valore della resistenza di detto filamento viene continuamente misurato e comparato ? **?. con quello di un secondo filamento (compensatore)

avente identiche caratteristiche termoelettriche,

ma ricoperto di una sostanza inibitrice del catalizzatore.

La termodinamica della trasformazione a carbonio ci

dice che gli idrocarburi ed i carboidrati quando li sottoponiamo a riscaldamento in ambiente riducente

si trasformano sviluppando acqua, gas, sostanze volatili e si separa carbonio ; anche il carbonio pni

mario viene liberato dalle ultime tracce di materie

volatili che tratteneva, si contrae in parte, si fejs o Vi sura (azione desiderata per aumentare la superficie e specifica) . vi Or In linea generale ? evidente che la granulometria

/ fine del materiale da trattare favorisce l'evaporazione delle sostanze volatili ; come pure un fattore stimolante l'evaporazione ? costituito dal tirag

gio esistente nel flusso circolante nel sistema (de

pressione) .

Una delle ragioni della formazione di carbonio prin

cipal.e, costituente desiderato .(97%), ? che se gli

?? *??* idrocarburi ed i carboidrati vengono portati ad una temperatura, per una certa durata, in queste condizioni , la scissione diventa sempre pi? profonda e

si arriva a metano, il quale a sua volta si scinde

nei suoi costituenti elementari CH4 ? > C 2 .

Il sistema secondo l'invenzione ? inoltre caratteriz

zato dal fatto che durante il trattamento termico

permette di applicare le condizioni che accelerano

le reazioni fondamentali risparmiando energia :

- rapidit? nel raggiungere la temperatura di reazione

in tutti i punti del sistema tramite la velocit?

del flusso dei gas di trattamento,

- facilitazioni alle evaporazioni, alle degasazioni, o alle sublimazioni con l'atmosfera in depressio ? ne,

- tenore di ossigeno controllato e dosato tramite

le insufflazioni di azoto nell'atmosfera del reat

tore,

- percentuale di miscela gas-polvere controllata e

dosata tramite insufflazione dosate di azoto.

Sotto l'effetto di questi vari agenti acceleratori

delle velocit? di reazione che la compongono, la tra

sformazione di cokificazione subisce un'alterazione

fisica in modo che l'effetto pi? appariscente risul

?ta il risparmio di energia termica, ma anche la ???? *??.???? struttura del carbonio ottenuto ha caratteristiche

peculiari come l'elevata superficie specifica.

RIVENDICAZIONI :

1) Sistema per cokificare prodotti vegetali ottenen

do carbonio ad alta superficie specifica caratt?

rizzato dal fatto che il trattamento termico si

esegue attraverso un fluido,gas inerte-aria calda, o entro un reattore'pluriciclonico ad alto rendimen

? to termico'. .

0) <$ 2) Sistema secondo,la rivendicazione 1 caratterizza * to dal fatto che 11assorbimento di calore delle

particelle dal fluido, che costituisce 1?atmosf^

:?ra del forno, avviene con un coefficiente ottima

le di?trasmissione per irradiazione o contatto e poi.

ch? il fluido avvolge con velocit? regolabile ogni singola particella (sistema a sospensione).

3) Sistema secondo le rivendicazioni precedenti ca ?:?.

ratterizzato dal fatto che il fluido, atmosfera *,?? *??????

?'*' m? . del reattore circola in senso longitudinale lungo ,??? *????*? l'asse del circuito di reazione facilitando cos?

una distribuzione uniforme della temperatura.

A) Sistema secondo le rivendicazioni precedenti ca

ratterizzato dal fatto che durante la marcia ?

mantenuta in una lieve depressione la quale favo

risce il lavoro necessario per fare effluire i

gas, i vapori dalle particelle da trattare.

5) Sistema secondo le rivendicazioni precedenti ca

ratterizzato dal fatto che 11atmosfera del reat_

tore ? mantenuta con un basso tenore di Og,mediar

0 te insufflazioni di azoto. s p> 6) Sistema secondo le rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che la miscela gas-polveri

? mantenuta lontana dal limite di esplosivit? me

diante insufflazioni dosate di azoto.

7) Sistema secondo le rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che l'azoto insufflato nel

reattore ? preriscaldato con calore ricuperato

dai fluidi di trattamento.

8) Sistema secondo le rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che parte dei fluidi di

trattamento sono ricircolati nella camera di com

bustione, permettendo ricupero di calore e riducen

* H do pure il tenore di ossigeno esistente.

9) Sistema secondo le rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che le apparecchiature uti

lizzate sono disposte in opera secondo quanto illustrato nello schema unifilare di Fig. 1.

Nello schema unifilare la camera che genera l'aria

calda ? indicata con 1, il reatt?re a pluriciclo

Claims (1)

1. ni con 2, il recuperatone di calore con il numero 3, il preriscaldatore o tubo di calore dell'azoto con il numero 4,infiltro:.a maniche di tessuto con il n.5, l'aspiratore centrifugo che regolali flusso dell'alt mosfera con il n. 6, le condotte del flusso gas-poi^ veri con n. 7, le condotte dei gas caldi depolvera ti con n. 8, il serbatoio di alimentazione dei pr? dotti vegetali polverulenti con il n. 9, i,serbatoi dei prodotto carbone amorfo ad alta superficie specifica con il n. 10, la condotta dell'azoto pr? riscaldato con il n. 11.

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   L?UFFECSALE ROGANTI

   {I$nhPJln. LeOTte?