ITTO20130345A1 - PROCEDURE FOR PURIFICATION GAS PURIFICATION OR GASIFICATION OF WASTE AND / OR BIOMASS. - Google Patents

PROCEDURE FOR PURIFICATION GAS PURIFICATION OR GASIFICATION OF WASTE AND / OR BIOMASS.

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ITTO20130345A1
ITTO20130345A1 IT000345A ITTO20130345A ITTO20130345A1 IT TO20130345 A1 ITTO20130345 A1 IT TO20130345A1 IT 000345 A IT000345 A IT 000345A IT TO20130345 A ITTO20130345 A IT TO20130345A IT TO20130345 A1 ITTO20130345 A1 IT TO20130345A1
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Enrico Maria Grieco
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Description

“PROCEDIMENTO DI DEPURAZIONE DI GAS PRODOTTI DA PIROLISI O GASSIFICAZIONE DI RIFIUTI E/O BIOMASSE†⠀ œPROCESSION OF PURIFICATION OF GAS PRODUCTS FROM PYROLYSIS OR GASIFICATION OF WASTE AND / OR BIOMASSâ €

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione si riferisce ad un procedimento per la depurazione dei gas prodotti da pirolisi o gassificazione di rifiuti o biomasse e, in particolare, per l’eliminazione di prodotti catramosi (tar) presenti in tali gas. The present invention refers to a process for the purification of gases produced by pyrolysis or gasification of waste or biomass and, in particular, for the elimination of tarry products (tar) present in such gases.

Secondo la tecnica nota, la depurazione di dei gas prodotti dalla pirolisi o dalla gassificazione di biomasse e/o rifiuti viene eseguita mediante uno o più lavaggi con opportuni solventi, idrocarburi o acqua, al fine di eliminare i composti catramosi in seguito alla loro condensazione ed eventuale dissoluzione nel liquido. According to the known technique, the purification of gases produced by the pyrolysis or gasification of biomass and / or waste is carried out by means of one or more washes with suitable solvents, hydrocarbons or water, in order to eliminate the tarry compounds following their condensation and possible dissolution in the liquid.

I maggiori difetti di tali sistemi sono: The major flaws of these systems are:

ï€ una produzione di reflui liquidi che devono essere smaltiti esternamente all’impianto, nel caso in cui si usi acqua come agente di lavaggio; ï € a production of liquid waste which must be disposed of externally to the plant, if water is used as a washing agent;

ï€ il costo dell’operazione, nel caso in cui si usino idrocarburi liquidi; ï € the cost of the operation, if liquid hydrocarbons are used;

ï€ la formazione di nebbie difficilmente asportabili; ï € the formation of mist that is difficult to remove;

ï€ la difficoltà a trattare microinquinanti come metalli pesanti presenti nel gas. ï € the difficulty in treating micropollutants such as heavy metals present in the gas.

Scopo quindi della presente invenzione à ̈ quello di risolvere i suddetti problemi della tecnica anteriore fornendo un procedimento di pulizia a secco, in cui sia assente la produzione di reflui liquidi, non richiedente reagenti specifici, facilmente integrabile con altri sistemi di depurazione da altre sostanze presenti nel gas, quali gas acidi, polveri, ceneri volanti. Therefore, the purpose of the present invention is to solve the aforementioned problems of the prior art by providing a dry cleaning process, in which the production of liquid waste is absent, which does not require specific reagents, which can be easily integrated with other purification systems from other substances present. in gas, such as acid gas, dust, fly ash.

I suddetti ed altri scopi e vantaggi dell’invenzione, quali risulteranno dal seguito della descrizione, vengono raggiunti con un procedimento come quello descritto nella rivendicazione 1, comprendente in particolare almeno una fase di assorbimento di tar residuo per mezzo di nerofumo prodotto durante una fase di cracking del tar. Forme di realizzazione preferite e varianti non banali della presente invenzione formano l’oggetto delle rivendicazioni dipendenti. Resta inteso che tutte le rivendicazioni allegate formano parte integrante della presente descrizione. The aforesaid and other objects and advantages of the invention, as will emerge from the following description, are achieved with a process such as that described in claim 1, comprising in particular at least one phase of absorption of residual tar by means of carbon black produced during a phase of tar cracking. Preferred embodiments and non-trivial variants of the present invention form the subject of the dependent claims. It is understood that all the attached claims form an integral part of the present description.

Risulterà immediatamente ovvio che si potranno apportare a quanto descritto innumerevoli varianti e modifiche (per esempio relative a forma, dimensioni, disposizioni e parti con funzionalità equivalenti) senza discostarsi dal campo di protezione dell'invenzione come appare dalle rivendicazioni allegate. It will be immediately obvious that innumerable variations and modifications (for example relating to shape, dimensions, arrangements and parts with equivalent functionality) can be made to what has been described without departing from the scope of the invention as appears from the attached claims.

La presente invenzione verrà meglio descritta da alcune forme preferite di realizzazione, fornite a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento all’unico disegno allegato, nel quale la FIG. 1 mostra uno schema blocchi delle fasi appartenenti ad una realizzazione preferita del procedimento di depurazione di gas prodotti da pirolisi di rifiuti e/o biomasse, secondo la presente invenzione. The present invention will be better described by some preferred embodiments, provided by way of non-limiting example, with reference to the single attached drawing, in which FIG. 1 shows a block diagram of the phases belonging to a preferred embodiment of the process for purifying gases produced by pyrolysis of waste and / or biomass, according to the present invention.

Facendo riferimento alla FIG. 1 à ̈ quindi possibile notare un sistema 1, sostanzialmente noto nella tecnica, atto all’implementazione del procedimento per la depurazione di gas prodotti dalla pirolisi di rifiuti e/o biomasse secondo la presente invenzione, tale sistema 1 comprendente: ï€ almeno una camera di reazione o di cracking 3; ï€ almeno uno scambiatore 5; Referring to FIG. 1 it is therefore possible to note a system 1, substantially known in the art, suitable for the implementation of the process for the purification of gases produced by the pyrolysis of waste and / or biomass according to the present invention, such system 1 comprising: ï € at least one reaction or cracking chamber 3; ï € at least one exchanger 5;

ï€ eventualmente, almeno un reattore (non mostrato); e ï € possibly, at least one reactor (not shown); And

ï€ almeno una camera di filtraggio 7, tale camera comprendente almeno un filtro a maniche. at least one filtering chamber 7, this chamber comprising at least one bag filter.

Così come si vedrà in seguito con maggiore dettaglio, il procedimento secondo la presente invenzione comprende almeno la fase a) di assorbire tar residuo contenuto in almeno un gas di pirolisi o di gassificazione G1per mezzo di nerofumo prodotto durante una fase di cracking di tar di tale gas di pirolisi o di gassificazione G1stesso. As will be seen in greater detail below, the process according to the present invention comprises at least step a) of absorbing residual tar contained in at least one pyrolysis or gasification gas G1 by means of carbon black produced during a tar cracking step. such pyrolysis or gasification gas G1 itself.

In particolare, tale fase a) comprende almeno la fase b) di innalzamento della temperatura di tale gas di pirolisi o di gassificazione G1in tale camera di reazione o di cracking 3, mediante almeno combustione parziale, producendo gas surriscaldato G2e realizzando un cracking della maggior parte del tar e la formazione di una opportuna quantità controllata di nerofumo. In aggiunta, il procedimento secondo la presente invenzione può comprendere, in combinazione o in alternativa le fasi di: In particular, this step a) comprises at least step b) of raising the temperature of said pyrolysis or gasification gas G1 in said reaction or cracking chamber 3, by at least partial combustion, producing superheated gas G2 and cracking most of the tar and the formation of a suitable controlled quantity of carbon black. In addition, the process according to the present invention can comprise, in combination or alternatively, the steps of:

c) abbassare la temperatura di tale gas surriscaldato G2proveniente da tale camera di reazione o di cracking 3 all’interno di tale scambiatore 5, per esempio anche mediante immissione di acqua nebulizzata o immissione di una portata di gas freddo depurato, emettendo gas raffreddato G3; c) lowering the temperature of this superheated gas G2 coming from said reaction or cracking chamber 3 inside this exchanger 5, for example also by introducing nebulized water or introducing a flow of purified cold gas, emitting cooled gas G3 ;

d) filtrare tale gas raffreddato G3all’interno di tale camera di filtraggio 7 per emettere gas depurato almeno dal tar G4. d) filtering said cooled gas G3 inside said filtering chamber 7 to emit gas purified at least by tar G4.

Preferibilmente, tale fase b) comprende la sottofase in cui tale gas G1prodotto da pirolisi o gassificazione, avente una temperatura compresa tra 350 e 900 °C, à ̈ immesso in tale camera di reazione o di cracking 3 in cui, à ̈ addizionato F1con vapore d’acqua e aria preriscaldata al fine di provocare una parziale combustione della miscela di gas stesso G1e la produzione di tale nerofumo: il calore prodotto innalza la temperatura di tale gas G1a valori superiori a 1000 °C provocando il cracking termico del tar e simultaneamente la produzione di nerofumo. Questa produzione di nerofumo viene controllata opportunamente agendo su due parametri: la temperatura di cracking (ovvero la quantità di aria immessa) ed il contenuto di vapore d’acqua. Preferably, this phase b) comprises the sub-phase in which said gas G1 produced by pyrolysis or gasification, having a temperature between 350 and 900 ° C, is introduced into said reaction or cracking chamber 3 in which F1 is added with steam of water and preheated air in order to cause a partial combustion of the mixture of gas itself G1 and the production of this carbon black: the heat produced raises the temperature of this gas G1 to values higher than 1000 ° C causing the thermal cracking of the tar and simultaneously the production of carbon black. This production of carbon black is suitably controlled by acting on two parameters: the cracking temperature (ie the quantity of air introduced) and the water vapor content.

In particolare, aria e vapore vengono dosati al fine di ottenere i seguenti effetti: In particular, air and steam are dosed in order to obtain the following effects:

ï€ cracking del tar, con una concentrazione del tar uscente pari a meno di 3 g/m<3>; e ï € tar cracking, with an outgoing tar concentration of less than 3 g / m <3>; And

ï€ formazione di una quantità controllata di nerofumo. ï € formation of a controlled quantity of carbon black.

La formazione di nerofumo à ̈ necessaria in quanto esso tende ad adsorbire il tar nelle fasi successive del procedimento secondo la presente invenzione condotte a temperatura inferiore. The formation of carbon black is necessary as it tends to adsorb the tar in the subsequent steps of the process according to the present invention carried out at a lower temperature.

Il gas di pirolisi o di gassificazione G1così trattato nella camera di reazione o di cracking 3 viene quindi inviato nella fase c) come gas surriscaldato G2ad una temperatura superiore a 1000 °C nello scambiatore 5 in cui avviene la fase c) di abbassamento della sua temperatura, dal quale fuoriesce un gas raffreddato G3, con il contestuale recupero di calore in almeno uno dei seguenti eventi: The pyrolysis or gasification gas G1 thus treated in the reaction or cracking chamber 3 is then sent in phase c) as superheated gas G2 at a temperature higher than 1000 ° C in the exchanger 5 in which phase c) of its lowering takes place. temperature, from which a cooled gas G3 escapes, with the simultaneous heat recovery in at least one of the following events:

ï€ recupero di calore a spese dei gas per il preriscaldo dell'aria richiesta dalla fase b) del procedimento secondo la presente invenzione; - heat recovery at the expense of the gases for the pre-heating of the air required by step b) of the process according to the present invention;

ï€ recupero di calore per la produzione di acqua calda, o per la produzione di aria calda. ï € heat recovery for the production of hot water, or for the production of hot air.

Il raffreddamento del gas surriscaldato G2può essere esteso fino a raggiungere una temperatura compresa tra i 60 ed i 300 °C, anche utilizzando un quench con immissione di acqua nebulizzata, o un raffreddamento mediante miscelazione con un gas più freddo non contenente ossigeno. The cooling of the superheated gas G2 can be extended to reach a temperature between 60 and 300 ° C, also using a quench with the introduction of atomized water, or a cooling by mixing with a colder gas containing no oxygen.

Anche durante questa fase c), la presenza di nerofumo, o di altri solidi porosi o di pezzatura molto fine (alcuni ï m) trascinati dal gas surriscaldato G2, permette di proteggere le apparecchiature evitando che i catrami presenti possano portare a costituire sulle zone fredde strati di morchie difficilmente asportabili. Also during this phase c), the presence of carbon black, or other porous or very fine-sized solids (some ï m) carried by the superheated gas G2, allows to protect the equipment avoiding that the tars present can lead to build up on the cold areas layers of sludge difficult to remove.

Al contrario, essendo il tar assorbito sulla superficie del solido, eventuali depositi risultano incoerenti e possono essere asportati con le normali tecniche adottate per la pulizia degli scambiatori nelle industrie di produzione di energia o petrolchimiche. On the contrary, since the tar is absorbed on the surface of the solid, any deposits are inconsistent and can be removed with the normal techniques adopted for cleaning the exchangers in the energy production or petrochemical industries.

Nella fase d), il gas raffreddato G3viene poi filtrato mediante la camera di filtraggio 7, ed in particolare dal filtro a maniche, al fine di ottenere i seguenti effetti: In step d), the cooled gas G3 is then filtered by means of the filtering chamber 7, and in particular by the bag filter, in order to obtain the following effects:

ï€ eliminare tutto il solido trascinato da tale gas raffreddato G3; ï € eliminate all the solid carried by this cooled gas G3;

ï€ costituire sulle superfici delle maniche del filtro una torta di solido che, attraversata dal gas raffreddato G3, porti alla completa eliminazione del tar eventualmente presente come aerosol; ï € build a solid cake on the surfaces of the filter sleeves which, when crossed by the cooled gas G3, leads to the complete elimination of any tar that may be present as an aerosol;

ï€ favorire l’assorbimento del tar ancora allo stato gassoso nelle porosità delle particelle solide filtrate e nelle porosità creatisi nella torta di solido presente sul filtro. ï € favor the absorption of the tar still in the gaseous state in the porosity of the filtered solid particles and in the porosity created in the solid cake present on the filter.

Come noto, la dimensione delle particelle di nerofumo, compresa tra poche decine di nanometri fino al micron, favorisce la creazione di porosità tra le varie particelle di solido, portando all’assorbimento di idrocarburi. As known, the particle size of carbon black, ranging from a few tens of nanometers down to micron, favors the creation of porosity between the various solid particles, leading to the absorption of hydrocarbons.

Secondo una variante al procedimento descritto, à ̈ possibile prevedere una fase e) di aggiunta di carbone attivo o residuo di pirolisi finemente macinato F2per eliminare metalli pesanti volatilizzati o altri composti pericolosi. In molte applicazioni l’aggiunta di carbone attivo non à ̈ necessaria in quanto il suo compito viene assolto dal nerofumo che viene deliberatamente prodotto nella camera di reazione 3. According to a variant to the described process, it is possible to provide a step e) of adding activated carbon or finely ground pyrolysis residue F2 to eliminate volatilized heavy metals or other dangerous compounds. In many applications the addition of activated carbon is not necessary as its task is performed by the carbon black which is deliberately produced in the reaction chamber 3.

In presenza di gas acidi, dopo o durante il raffreddamento del gas, il procedimento secondo la presente invenzione può comprendere la fase f) di aggiungere A1, per esempio all’interno di tale reattore, almeno un reagente neutralizzante di tali gas acidi come bicarbonato, idrossido di calce o similari. In the presence of acid gases, after or during the cooling of the gas, the process according to the present invention can comprise step f) of adding A1, for example inside such reactor, at least one neutralizing reagent of such acid gases such as bicarbonate , lime hydroxide or similar.

La corrente di gas raffreddato G3Ã ̈ quindi inviata alla camera di filtraggio 7, ed in particolare nel filtro a maniche, per completare la pulizia del gas G3stesso dal quale fuoriesce il gas depurato almeno di tar G4, ad una temperatura sufficientemente alta da non rendere critica la filtrazione per formazione di fasi liquide. The stream of cooled gas G3 is then sent to the filtering chamber 7, and in particular to the bag filter, to complete the cleaning of the gas G3 itself from which the purified gas at least of tar G4 comes out, at a temperature high enough not to make it critical. filtration by formation of liquid phases.

Il procedimento oggetto di invenzione si presta ad essere realizzato mediante apparecchiature standard. The process object of the invention lends itself to being carried out by means of standard equipment.

Vantaggiosamente, il procedimento secondo la presente invenzione può essere utilizzato sia nel trattamento dei gas di pirolisi sia nel trattamento dei gas di gassificazione prodotto da gassificatori noti nella tecnica. Advantageously, the process according to the present invention can be used both in the treatment of pyrolysis gases and in the treatment of gasification gases produced by gasifiers known in the art.

Si sono descritte alcune forme preferite di attuazione dell’invenzione, ma naturalmente esse sono suscettibili di ulteriori modifiche e varianti nell’ambito della medesima idea inventiva. In particolare, agli esperti nel ramo risulteranno immediatamente evidenti numerose varianti e modifiche, funzionalmente equivalenti alle precedenti, che ricadono nel campo di protezione dell'invenzione come evidenziato nelle rivendicazioni allegate. Some preferred embodiments of the invention have been described, but of course they are susceptible of further modifications and variations within the scope of the same inventive idea. In particular, numerous variants and modifications, functionally equivalent to the preceding ones, which fall within the scope of the invention as highlighted in the attached claims, will be immediately apparent to those skilled in the art.

Claims (7)

RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per l’eliminazione di prodotti catramosi (tar) presenti in gas prodotti da pirolisi o da gassificazione di biomasse e/o rifiuti, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno una fase a) di assorbire tar residuo contenuto in almeno un gas di pirolisi o di gassificazione (G1) per mezzo di nerofumo prodotto durante una fase di cracking di tar di detto gas di pirolisi o di gassificazione (G1). CLAIMS 1. Process for the elimination of tar products (tar) present in gases produced by pyrolysis or gasification of biomass and / or waste, characterized by the fact of including at least one step a) of absorbing residual tar contained in at least one gas pyrolysis or gasification (G1) by means of carbon black produced during a tar cracking phase of said pyrolysis or gasification gas (G1). 2. Procedimento secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che la fase a) comprende almeno la fase b) di innalzare una temperatura di detto gas di pirolisi o di gassificazione (G1) mediante almeno combustione parziale producendo gas surriscaldato (G2) per realizzare un cracking di detto tar ed una formazione controllata di detto nerofumo. 2. Process according to the preceding claim, characterized in that step a) comprises at least step b) of raising a temperature of said pyrolysis or gasification gas (G1) by at least partial combustion producing superheated gas (G2) to achieve a cracking of said tar and a controlled formation of said carbon black. 3. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi di: c) abbassare la temperatura di detto gas surriscaldato (G2) emettendo gas raffreddato (G3); d) filtrare detto gas raffreddato (G3) per emettere gas depurato almeno da detto tar (G4). 3. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises the steps of: c) lowering the temperature of said superheated gas (G2) by emitting cooled gas (G3); d) filtering said cooled gas (G3) to emit gas purified at least by said tar (G4). 4. Procedimento secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che la fase c) avviene mediante immissione di acqua nebulizzata o di gas freddo depurato. 4. Process according to the preceding claim, characterized in that step c) takes place by introducing nebulized water or purified cold gas. 5. Procedimento secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che la fase b) comprende la sottofase in cui detto gas (G1) à ̈ addizionato (F1) con vapore d’acqua e aria preriscaldata. 5. Process according to claim 2, characterized in that phase b) comprises the sub-phase in which said gas (G1) is added (F1) with water vapor and preheated air. 6. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere la fase e) di aggiungere carbone attivo o residuo di pirolisi finemente macinato (F2). 6. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises step e) of adding activated carbon or finely ground pyrolysis residue (F2). 7. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere la fase f) di aggiungere (A1) almeno un reagente neutralizzante di gas acidi.7. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises step f) of adding (A1) at least one neutralizing reagent for acid gases.
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