ITRE20000008A1 - Procedimento ed impianto per la depolimerizzazione delle catene ch dei materiali solidi - Google Patents

Procedimento ed impianto per la depolimerizzazione delle catene ch dei materiali solidi Download PDF

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Description

DESCRIZIONE
di Brevetto per Invenzione Industriale dal titolo: "PROCEDIMENTO ED IMPIANTO PER LA DEPOLIMERIZZAZIONE DELLE CATENE CH DEI MATERIALI SOLIDI",
La presente invenzione inerisce lo smaltimento dei materiali solidi mediante incenerimento, ed in particolare lo smaltimento di materiali solidi atti a generare, quando bruciano, gas altamente inquinanti.
La tipologia di questo tipo di materiali è molto ampia, e comprende una grande varietà di prodotti sintetici, materie plastiche, ed altri ancora.
Lo smaltimento di questo tipo di materiali avviene usualmente attraverso inceneritori, i quali comportano un rilevante dispendio energetico, e malgrado la depurazione dei gas presentano inconvenienti inerenti la produzione di diossine gassose ed altri gas inquinanti.
I processi noti, oltre che una comprensibile complicazione impiantistica, comportano una ossidazione del materiale trattato che esaurisce la sua capacità calorica e lo rende assai povero come combustibile.
E' subito evidente che ciò aggrava in modo rilevante la economia del processo.
Lo scopo del presente brevetto è lo smaltimento di materiali Il tempo di innesco della fiamma è dell'ordine di un minuto primo .
Una volta avvenuto l'innesco, l'intero serbatoio o reattore viene assoggettato ad una aspirazione forzata mediante ventilatore grazie alla quale esso viene svuotato dei primi gas di reazione, e lo stesso ventilatore, dopo un breve periodo, provvede a far scendere la pressione all'interno del serbatoio o reattore per evitare indesiderate reazioni di combustione.
La (de)pressione all'interno del reattore si stabilizza intorno ai 250 mm di Hg.
La carenza di aria all'interno del reattore, rallenta notevolmente il processo di combustione che inizialmente si era accompagnato a fiamma per poi divenire sempre più simile ad una piroscissione.
Dopo questa fase di avvio, con reazione stabilizzata, ha inizio il funzionamento a regime, durante il quale viene iniettato nella camera di reazione un ossidante, generalmente ossigeno, in ragione da 0,5 a 1,5 % in peso del prodotto da trattare.
L'iniezione di ossidante, che favorisce il processo di rottura molecolare, va fatta prestando le opportune attenzioni al dosaggio dell'ossidante per non incorrere in eventuali centri di combustione con innesco di fiamma.
Durante l'intera reazione, l'immissione di ossidante sarà costantemente parametrizzata con la quantità di gas di reazione, generatasi dal processo di scissione molecolare delle catene polimeriche, al fine di favorire al massimo l'intero processo.
La scissione molecolare delle catene polimeriche è tesa al ripristino di alcuni parametri chimici precedenti la formazione di catene polimeriche, in assenza di combustione e con l'intento di ottenere la maggior quantità di gas possibile come risultato finale di reazione.
I gas di reazione così ottenuti vengono inviati ad un condensatore che li converte in forma (fase) liquida.
II processo prevede la depurazione della fase liquida così ottenuta da sostanze e sottoprodotti indesiderati, come principalmente il componente zolfo ove presente nel prodotti di partenza.
Altro componente non desiderato e' il componente cloro che, se presente in ingresso, viene eliminato facendolo circolare in opportuna circuitazione di captazione e conseguente neutralizzazione mediante trattamento con carbonato di calcio CaCO3 o bicarbonato di sodio 2NaCHO3.
Il liquido pulito dalle componenti non desiderate viene convogliato verso alcuni serbatoi svolgenti il doppio ruolo di accumulo e di ulteriore purificazione del prodotto per via gravitazionale.
Tutto il sistema necessita di un opportuno sfiato che ne impedisca la pressurizzazione durante il ciclo.
Viene così estratta dalla maggior parte delle catene polimerizzate CH, una quantità di gas e/o liquido, con elevati valori di potere calorico e con bassi costi di depolimerizzazione .
Tutte quelle parti non aventi alcun titolo ad essere trasformate verranno scaricate a fine ciclo e viste come residui di processo.
Detti residui non sono necessariamente inidonei per eventuali altri impieghi, ma risultano inadatti ad essere adeguatamente trasformati con il presente processo.
La natura dei residui in questione rende prevedibile un riutilizzo mediante altre tecnologie di tipo distruttivo quale la combustione, oppure di tipo selettivo per singola catena polimerica, con conseguenti lavorazioni per ottenere a prodotti idonei allo stampaggio o alla estrusione.
Il processo, se richiesto da norme locali, prevede la pulizia dei fumi e delle emissioni mediante mezzi noti.
Il processo sopra descritto viene attuato in un impianto illustrato schematicamente nella Fig.1, nella descrizione del quale saranno precisati ulteriori parametri del processo .
Detto impianto comprende un serbatoio o reattore 1 dotato di un portello 2 di chiusura a tenuta stagna attraverso il quale, con l'ausilio del trasportatore 3 viene caricato il materiale da trattare.
Il materiale occuperà circa un quarto del volume del reattore 1, alla base del quale è applicato un normale bruciatore a nafta 4 con funzione di innesco della reazione. In un reattore avente un diametro interno di 1500 mm ed una altezza interna di 4500 mm vengono caricati materiali per un volume pari a circa un quarto del volume del reattore.
Alla base del reattore 1 è schematizzato un usuale sistema 5 di scarico del prodotto esausto.
Alla base del reattore 1, sotto il materiale da trattare confluiscono nello stesso uno o più condotti 6 provenienti da un evaporatore 7 alimentato dal serbatoio 8 contenente ossigeno o ozono, che vengono immessi nel materiale.
Il condotto 6 comprende mezzi 9, di per se conosciuti, per il dosaggio dell'ossigeno o ozono.
Possono essere previste, nella parte superiore del reattore, valvole 10 di immissione di aria in aggiunta od in alternativa alla immissione dell'ossigeno.
La quantità di ossigeno immessa durante il ciclo è compresa da 0,5% a 1,5% in peso del materiale da trattare, e preferibilmente è dell'ordine dell'1% in peso.
In prossimità della sommità del reattore si diparte un condotto 11 di raccolta dei gas il quale conduce i gas ad un condensatore 13, nel quale essi sono ridotti in fase liquida, grazie ad un ventilatore discontinuo 12 posto a monte del condensatore.
L'azione del ventilatore, oltre a svuotare il reattore dei fumi che si generano durante la fase di innesco del processo, fa scendere la pressione all'interno dello stesso a valori prossimi a 250 mm di Hg durante il funzionamento a regime .
La temperatura alla quale avviene la depolimerizzazione, con contestuale immissione di ossigeno è dell'ordine dei 200°C.
Il condensatore 13 è del tipo raffreddato ad acqua, ed in esso la temperatura si riduce a circa da 45°C a 50°C.
A valle del condensatore 13 sono previsti in serie un separatore 14 per la separazione dello zolfo, ed un dispositivo 15 decloratore , a valle del quale il liquido viene stoccato in un serbatoio 16 dotato di mezzi 17 che ne evitano la pressurizzazione.
Il separatore 14 è un serbatoio con grigliato che trattiene 10 zolfo presente nel condensato in forma di pasta o poltiglia .
Il dispositivo decloratore 15 è un usuale dispositivo funzionante a carbonato di calcio CaCCh o bicarbonato di sodio 2NaCHO3 all'interno del quale il cloro viene raccolto in forma di cloruro di sali.
Il liquido raccolto nel serbatoio presenta l'aspetto di un liquido più o meno viscoso a seconda del materiale trattato, ed ha un potere calorico compreso tra 3.000 e 10.000 kCal/kG.
Il rapporto tra il liquido ottenuto ed il materiale trattato è dell'ordine di circa 0,8 litri per Kilogrammo.
Il trattamento di una carica di materiale a base di catene CH richiede circa 1 ora, e lascia un residuo solido pari a circa il 10% del materiale immesso nel reattore.
Il processo viene interrotto quando si rileva una diminuzione sensibile del liquido prodotto, dovuta parte all'esaurimento del materiale ma soprattutto al fatto che la quantità di materiale composta da residui di processo che rimane nel reattore è troppo modesta.
Il materiale residuo viene prelevato dal reattore ed accantonato sino a quando, dopo una decina di cicli, non si accumula una quantità di materiale residuo sufficiente a fare una nuova carica.
Non risulta conveniente ripetere il trattamento del materiale residuo per più di una volta.
Il processo è stato descritto come processo discontinuo, ma esso può essere comprensibilmente realizzato anche in modo continuo in un reattore dotato di convenienti mezzi di carico del materiale a tenuta stagna.

Claims (14)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Processo per il trattamento di materiali contenenti catene polimeriche CH caratterizzato dalle seguenti fasi: -innescare una combustione del prodotto mediante mezzi esterni, in ambiente isolato dall'esterno; -aspirare i gas di combustione da detto ambiente sino a porlo in depressione; -alimentare gas comburente in quantità insufficienti a creare focolai di combustione, mantenendo l'ambiente in depressione, onde favorire un processo di scomposizione molecolare del prodotto; -assoggettare a condensazione i gas prodotti e raccogliere il condensato in ambiente non pressurizzato.
  2. 2. Processo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che la quantità di prodotto trattata occupa circa un quarto del volume del ambiente isolato in cui avviene il processo .
  3. 3. Processo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che l'ambiente viene mantenuto in depressione, ad una pressione dell'ordine di 250 mm di Hg.
  4. 4. Processo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che il gas comburente è ossigeno e viene alimentato in quantità da 0,5 a 1,5 % in peso del materiale in corso di trattamento .
  5. 5. Processo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che la temperatura all'interno dell'ambiente è dell'ordine di 200°C.
  6. 6. Processo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che il condensato viene assoggettato ad un trattamento per la separazione dello zolfo
  7. 7. Processo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che il condensato o i gas prodotti vengono assoggettati ad un trattamento mediante carbonato di calcio o bicarbonato di sodio per la neutralizzazione del cloro.
  8. 8. Impianto per il trattamento dei materiali contenenti catene polimeriche CH caratterizzato dal comprendere un reattore atto a contenere il materiale da trattare; mezzi di carico del reattore; mezzi di scarico ed allontanamento dei residui di processo; mezzi atti ad innescare una combustione all'interno del reattore,· mezzi atti a porre in depressione il reattore per aspirazione; mezzi per alimentare e dosare ossigeno o ozono all'interno del reattore e mezzi per condensare i gas aspirati dal reattore e mezzi di raccolta del condensato.
  9. 9. Impianto secondo la rivendicazione 8 caratterizzato dal fatto che i mezzi per innescare la combustione sono un bruciatore .
  10. 10. Impianto secondo la rivendicazione 9 caratterizzato dal fatto che detto bruciatore è posto alla base del reattore
  11. 11. Impianto secondo la rivendicazione 8 caratterizzato dal fatto che i mezzi atti a porre in depressione il reattore comprendono un ventilatore atto a creare nel reattore una (de)pressione pari a circa 250 raro di Hg.
  12. 12. Impianto secondo la rivendicazione 8 caratterizzato dal fatto che i mezzi atti ad alimentare un comburente all'interno del reattore sfociano alla base del reattore.
  13. 13. Impianto secondo la rivendicazione 8 caratterizzato dal fatto che comprende un condensatore ad acqua di tipo noto.
  14. 14. Impianto secondo la rivendicazione 8 caratterizzato dal comprendere mezzi atti a separare lo zolfo.
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