MÉTODO E INSTALACIÓN DE PIRÓLISIS DE LLANTAS
CAMPO TÉCNICO La presente invención se refiere a un método para pirólisis de llantas de desecho y a la instalación para su implementación y puede aplicarse en el reprocesamiento de llantas para la producción de energía térmica, negro de carbón y aceite mineral. El negro de carbón obtenido puede utilizarse en la producción de artículos de caucho y el aceite mineral, como combustible o ablandador en la producción de tales artículos. TÉCNICA ANTERIOR El documento GB 2 303 859 da a conocer un método para la pirólisis de llantas, procesadas en una pieza o cortadas en piezas grandes, en el cual las llantas se calientan indirectamente a una temperatura de 200 a 1000°C, preferentemente, de 300 a 800°C, en un pirolizador, que es un canal horizontal, siendo alimentadas las llantas en el mismo cargadas en transportadores móviles. Al calentarse, las llantas se pirolizan y se obtiene gas de pirólisis, vapores de aceites minerales exportados con el gas de pirólisis y carbón sólido. El proceso tiene lugar en tres etapas: el calentamiento de las llantas, el proceso de pirólisis en sí y el enfriamiento del carbón sólido obtenido. El calentamiento indirecto se realiza a través de gases de combustión calientes obtenidos de la combustión de una parte del gas de pirólisis. Los gases de pirólisis recibidos se limpian de óxidos de azufre. El documento GB 2 303 859 también muestra una instalación para la pirólisis de llantas, que incluye un pirolizador, conformado como un canal de horno horizontal, en el cual se colocan los transportadores con llantas. El canal se calienta desde el exterior con gases de combustión calientes. El pirolizador se separa mediante pantallas móviles hacia una zona de calentamiento y pirólisis y una zona para el enfriamiento del carbón sólido. La instalación incluye quemadores para quemar el gas de pirólisis, una unidad para limpieza de los gases de combustión de óxidos de azufre, una unidad de condensación para la separación de aceites minerales, así como un sistema de imanes para retirar los alambres de los productos de carbón obtenidos. El método e instalación conocidos, utilizan el calentamiento indirecto de las llantas que se efectúa a través de la pared del pirolizador y por esa razón los gases quemados se liberan con alta temperatura, lo cual es la razón del incremento de pérdidas de energía. Además, el calentamiento de la pared del pirolizador a una alta temperatura ocasiona la fractura de los hidrocarburos obtenidos de la pirólisis, lo cual conduce a la disminución de su rendimiento y a la disminución de la calidad del producto de carbón obtenido. BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN El problema técnico, considerado para resolverse, consiste en incrementar la eficiencia de la energía en el reprocesamiento de las llantas de desecho a través de la pirólisis, mientras que la calidad del residuo de carbón sólido obtenido de esta manera, sería adecuado para su uso como negro de carbón en la industria del caucho. La invención se resuelve a través de un método para pirólisis de llantas completas, en el cual se calientan a una temperatura de 400-950°C y se pirolizan. Como resultado del proceso de obtiene gas de pirólisis, vapores de aceites minerales exportados con el gas de pirólisis y carbón sólido. Los aceites minerales se separan al enfriarse el gas de pirólisis. El calor necesario para la pirólisis se suministra mediante los gases de combustión obtenidos en la combustión del gas de pirólisis. Los óxidos de azufre obtenidos en el proceso se separan. De acuerdo con la invención, un rasgo característico del método es que las llantas se calientan directamente mediante los gases de combustión en un contraflujo cruzado a una temperatura de 600-950°C, predominantemente de 650-750°C, enriqueciéndose los gases de combustión con vapor con una concentración de 15-40%, preferentemente de 18-30%. En el curso, se obtienen gases de pirólisis que se enfrían a una temperatura de 150-300°C y después del enfriamiento se dividen en dos corrientes. Una de las corrientes se enfría adicionalmente a una temperatura de 80-100°C, condenándose parte de los aceites minerales contenidos en esa corriente como resultado y después, ésta se mezcla de nuevo con otra corriente de gases de pirólisis no enfriados. Los gases obtenidos se queman, utilizando solo parte de los gases de combustión calientes para la pirólisis y después del enfriamiento, se limpian los gases de los óxidos de azufre y se liberan en la atmósfera. El carbón sólido obtenido representa el negro de carbón adecuado para su uso en la industria del caucho. De acuerdo con la invención, la instalación para la realización del método incluye un pirolizador horizontal conformado como un canal de horno en el cual se mueven transportadores cargados con llantas, dividiéndose el pirolizador en sí mediante pantallas móviles hacia una zona para el calentamiento y la pirólisis y una zona para el enfriamiento del negro de carbón. También se proporcionan quemadores para quemar el gas de pirólisis, una unidad para la limpieza de los gases de combustión de óxidos de azufre y un condensador para la separación de los aceites minerales. De acuerdo con la invención un rasgo característico de la instalación, es que el pirolizador se encuentra térmicamente aislado, los transportadores tienen una separación vertical, se colocan en rieles y se encuentran sellados a las paredes del pirolizador. Los canales para suministro y descarga de gases y los canales que permiten el flujo cruzado del gas a través del pirolizador se encuentran localizados en ambos lados del mismo. Todos los canales se encuentran conectados al pirolizador a través de orificios, uniformemente distribuidos en sus paredes laterales. En estas paredes se encuentran armadas paredes compactas con una longitud no menor que la longitud de un solo transportador. Una zona para el calentamiento y la pirólisis, una zona para el enfriamiento del negro de carbón, así como una zona para el pre-calentamiento, una zona para soplado con aire y una zona para la separación del negro de carbón, se encuentran formadas a través de las paredes compactas y la porción vertical de los transportadores. El canal para descarga de los gases de combustión enfriados se encuentra conectado a una ' chimenea. El canal que suministra los gases de combustión en la zona de pre-calentamiento se encuentra conectado al canal de descarga de los gases de combustión desdé la zona de enfriamiento del negro de carbón. El canal que : suministra los gases de combustión en la zona de enfriamiento del negro de carbón se encuentra conectado a la chimenea a través de un conducto de gas. También se encuentra conectada a este conducto de gas una tubería de suministro de agua que termina con un aspersor. El canal de gases de pirólisis se encuentra conectado a la cámara de combustión con un quemador a través de un conducto de gas en el cual se instala una válvula de gases de pirólisis. La unidad de condensación para la separación de los aceites minerales, que consiste de un enfriador directo y un termopermutador, se encuentra conectada a ambos lados de la válvula. La cámara de combustión con quemador se encuentra conectada directamente a un calentador que, a su vez, se encuentra conectado al canal para el suministro de gases calientes en el pirolizador, así como a un economizador de contacto. Este economizador se encuentra conectado también a la unidad para limpieza de los gases de combustión de óxidos de azufre que, a su vez, se encuentra conectada a la chimenea. La instalación incluye también un humidificador de aire que se encuentra conectado al primer ventilador, a la cámara de combustión con quemador y al economizador de contacto. La zona para soplado con aire se encuentra conectada a un segundo ventilador de aire a través del canal de suministro de aire. Esta zona se encuentra conectada también al canal de salida de aire, encontrándose éste último conectado a la chimenea. En cuanto a un modo preferido para llevar a cabo la instalación, los transportadores tienen perfiles conectados con el piso y con la separación vertical. La última se encuentra conformada para seguir la sección transversal del pirolizador y se encuentra sellada al mismo mediante placas conectadas con "bisagras" y tensadas por tirantes. Cada transportador tiene ruedas. El eje horizontal de los diámetros de las llantas cargadas en el transportador, es predominantemente perpendicular al eje del pirolizador. Las llantas se encuentran soportadas por postes, hechos preferentemente de hojas de metal expandido y se estabilizan por medio de soportes. Las ventajas del método e instalación para pirólisis de llantas son que el calentamiento de las llantas se lleva a cabo directamente por medio de los gases, lo cual conduce a una reducción en el gasto de energía en comparación con el calentamiento a través de una pared. La adición de vapor a la mezcla de gas y la disminución de la temperatura en el pirolizador, reducen la distribución del impacto dañino de fractura en la cantidad y calidad de los productos obtenidos de la pirólisis y el vapor se recupera dentro de esta' instalación. La instalación es especialmente eficiente para la pirólisis de llantas completas, ya que se proporcionan instalaciones que no permiten la trituración de las llantas debido a los transportadores utilizados para el suministro de las llantas en el pirolizador. Cuando las llantas se ablandan como resultado del calentamiento, su superficie de calentamiento no disminuye. BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La invención se ilustra mediante los dibujos anexos, en los cuales: La Figura 1 muestra un diagrama de flujo de la instalación de acuerdo con un modo para llevar a cabo la invención. ' La Figura 2 muestra la vista frontal de un transportador . La Figura 3 muestra una vista lateral de un transportador . DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Un ejemplo de la instalación de pirólisis de llantas de acuerdo con la invención, como se muestra en la Figura 1, incluye un pirolizador 2, que representa un canal de horno horizontal térmicamente aislado. Los transportadores 1 corren sobre los rieles en el mismo. La instalación incluye también una cámara de combustión con un quemador 33, un calentador 34, un economizador de contacto 42, un humidificador de aire 40, un enfriador directo 29, un termópermutador 24, ventiladores 19, 39 y 56 y bombas 26 y 38. ' Los transportadores 1 se hacen de perfiles que forman una estructura, como se muestra en la Figura 2 y en la Figura 3. 'Un piso 12, hecho de hojas compactas de metal y una separación vertical 50, ubicada en la parte posterior del transportador 1, se conectan con esta estructura. Esta separación se encuentra conformada para seguir la sección transversal del pirolizador 2 y se encuentra sellada a las paredes del pirolizador mediante las placas 51, inclinadas opuestas a la dirección de movimiento del transportador 1. Las placas 51 se encuentran conectadas por "bisagras" con el transportador 1 y se tensan mediante tirantes. Cada transportador 1 tiene ruedas 52. Los transportadores se encuentran cargados con las llantas 49, estando el eje horizontal de los diámetros de las llantas 49 perpendicular al eje del pirolizador 2. Las llantas 49 se encuentran soportadas por postes 54 hechos de hojas de metal expandido y se estabilizan por medio de soportes 53 hechos de tubos. Los canales 4, 5, 6, 8, 9, 10, 11 y 57 para el suministro y descarga de gases hacia y desde el pirolizador, así como los canales 7 para efectuar el movimiento transversal del gas, se localizan en el lado del pirolizador. La altura de los canales, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 y 57 es la misma que la altura del pirolizador 2. Éstos se encuentran conectados al pirolizador mediante orificios uniformemente distribuidos, ubicados en sus paredes que son comunes a esos canales. Entre, los canales adyacentes 7, así como entre los canales adyacentes 6 y 7 y 7 y 8, las paredes del pirolizador 2 se forman como paredes compactas 3. La distancia entre los canales adyacentes antes mencionados es igual a 1.05 la longitud del transportador. Las zonas de separación se forman por medio de las paredes compactas opuestas 3 y la porción vertical 50 para separar el pirolizador 2 en cinco zonas: una zona de pre-calentamiento 58, una zona de calentamiento y pirólisis 59, una zona de enfriamiento del negro de carbón 60, una zona para soplado con aire 61 y una zona de separación 62 del negro de carbono. Una pared compacta 3 y una separación vertical 50 aseguran el cambio del flujo de gas a través de las llantas 49. La zona de separación 62 del negro de carbón se encuentra conectada a un depósito 13. El depósito 13 se encuentra conectado también con la línea 17 para descargar el negro de carbono de la instalación. El canal 4 sirve para la descarga de gases de combustión enfriados y se encuentra conectado a través del segundo conducto de gas 21 para gases de combustión enfriados al primer conducto de gas para gases de combustión enfriados 44, conectado a la chimenea 63. Una válvula de gases de combustión 45 se encuentra instalada sobre el primer conducto de gas para gases de combustión enfriados 44. El canal 5 sirve para el suministro de los gases de combustión en la zona para el pre-calentamiento de las llantas 58 y se encuentra conectado al canal 10 para la descarga de los gases de combustión desde la zona de enfriamiento 60 del negro de carbono a través del tercer conducto de gas para gases de combustión enfriados 14. El canal 9 sirve para el suministro de los gases de combustión en la zona de enfriamiento 60 del negro de carbón y se encuentra conectado a través de un cuarto conducto de gas 20 al primer conducto de gas para gases de combustión enfriados 44, antes del punto en donde se conecta al segundo conducto de gas para gases de combustión enfriados 21. Una tubería de suministro de agua 64 para el suministro de agua, que termina con un aspersor, se encuentra conectada al extremo del cuarto conducto de gas 20. El ventilador 19 se encuentra conectado al segundo conducto de gas para gases de combustión enfriados 21. El canal de gases de pirólisis 6 se encuentra conectado a través del primer conducto de gases de pirólisis 28 a la cámara de combustión con un quemador 33. La válvula de gases de pirólisis 31 y el ventilador de gases de pirólisis 56 se encuentran conectados al conducto de gas 28 antes de la cámara de combustión con el quemador 33. La cámara de combustión con el quemador 33 se encuentra conectada directamente al calentador 34. Éste último se encuentra conectado a través de un conducto de gas para gases de combustión calientes 36 al canal 8, que sirve para ' suministrar gases de combustión calientes hacia el pirolizador 2. Los conductos de gas 65 y 32, que sirven, respectivamente, para suministro y descarga del gas de pirólisis al enfriador directo 29, se encuentran conectados a ambos lados de la válvula de gases de pirólisis 31, situada en el primer conducto de gases de pirólisis 28. El enfriador 29 se encuentra conectado también a una tubería para descarga del condensado de aceite 27. La tubería 27 se encuentra conectada también a las tuberías 25 y 30 para el suministro y descarga de condensado de aceite caliente y frío, respectivamente, al termopermutador 24. Una bomba 26 se encuentra instalada en la tubería de suministro de condensado de aceite caliente 25. Las tuberías 22 y 23 para el suministro de agua fría y la descarga de agua caliente, respectivamente, se encuentran también conectadas al termopermutador 24. El humidificador de aire 40 se encuentra conectado al primer ventilador de suministro de aire 39 a través del primer conducto de aire 55. Éste se encuentra también conectado a la cámara de combustión con el quemador 33 a través del segundo conducto de aire 35 y al economizador de contacto 42, a través de una tubería para agua de circulación enfriada 37, en la cual se encuentra instalada una bomba de agua 38. Ésta se encuentra conectada también a este aparato a través de la tubería de agua caliente 41. El economizador de contacto 42 se encuentra también conectado a la primera chimenea de humos para descargar los gases de combustión 44 a través de la quinta tubería de gases de combustión 43, antes de la válvula de gases de combustión 45. El economizador de contacto 42 se encuentra conectado también a la unidad para limpieza de los gases de combustión de óxidos de azufre 47 a través de la sexta chimenea de combustión 46. Ésta última, a su vez, se encuentra conectada a través de la séptima chimenea de combustión 48 a la primera chimenea de combustión 44 para la descarga de gases de combustión a la chimenea 63, después de la válvula de gases de combustión 45, pero antes del lugar en el cual la chimenea de combustión se conecta al cuarto conducto de gas 20 para gases de combustión enfriados. La zona para soplado con aire 61 se encuentra conectada a través del canal de suministro de aire 11 a un segundo conducto de aire 16 y a través de éste, a un segundo ventilador de aire 15. Éste se encuentra conectado también al canal de aire descargado 57, que se encuentra conectado al tercer conducto de aire 18. El último se encuentra conectado a la primera chimenea de combustión para, descarga de gases de combustión 44, después de su conexión con el segundo conducto de gas 21 para gases de combustión enfriados. Aplicabilidad Industrial La instalación antes descrita funciona de la siguiente manera: Las llantas 49, previamente lavadas y secadas, se cargan en los transportadores 1, sobre los postes 54. Los transportadores cargados se alimentan en el pirolizador 2 y se sellan a sus paredes a través de las placas 51. El gas de combustión se alimenta en el pirolizador 2 en contraflujo con los transportadores 1 cargados con las llantas 49, manteniendo la temperatura en la sección de entrada del pirolizador 2 a 650°C. El gas de combustión contiene 25% de vapor. Los gases se extraen del calentador 34, en donde se han enfriado previamente y a lo largo del conducto de gases de combustión calientes 36, a través de la pared perforada del canal 8, para el suministro de los gases calientes en el pirolizador 2 se alimentan en contraflujo cruzado a las llantas 49. Su progreso sigue este patrón: a través de las llantas 49 hacia el primer paso del canal de gas 7, efectuando el movimiento transversal del gas. Desde ese canal, a través de las llantas 49 hacia el canal opuesto 7, se efectúa de nuevo el movimiento transversal del gas y de nuevo hacia el último canal 7, efectuando sucesivamente el movimiento transversal del gas. Desde el mismo y a través de las llantas 49, los gases se introducen al canal 6 para gases de pirólisis. Cuando los gases se mueven a través de las llantas, se enfrían a 170°C. Con esa temperatura, pasando a través del canal de gases de pirólisis 6 y a través del primer conducto de gases de pirólisis 28, los gases de pirólisis obtenidos abandonan el pirolizador 2. Desde allí, una parte de los gases se desvía hacia el primer enfriador directo 29 por medio de la válvula de gases de pirólisis 31, en donde se enfrían a 85°C circulando aceite de pirólisis enfriado. Una parte del aceite que portan los gases se condensa en el enfriamiento y se separa de la instalación a través de la tubería 27 para descargar condensado de aceite. Los gases tratados se mezclan con los gases de pirólisis no tratados y se suministran en la cámara de combustión en el quemador 33 a través del ventilador de gases de pirólisis 56. El aceite de pirólisis que se ha condensado en el enfriador directo 29, se suministra a través de la bomba de condensado de aceite 26 al termopermutador 24, en donde se enfría indirectamente con agua a 87°C. El agua que se ha utilizado para el enfriamiento se suministra al termopermutador 24 a lo largó de la tubería 22 para el suministro de agua fría y con una temperatura de 80°C se descarga de la misma a lo largo de la tubería 23. El calor utilizado se utiliza para propósitos de calentamiento local y regional. Los gases de pirólisis, mezclados con un flujo de aire pre-calentado, conteniendo 24% de vapor, suministrados a través del segundo conducto de aire 35 desde el humidificador 40 se inflaman y se queman en la cámara de combustión con el quemador 33. Los gases de combustión quemados se suministran en el calentador 34, en donde descargan su calor para la producción de vapor. Una parte de los gases de combustión quemados se separa en el calentador 34 antes de su enfriamiento final y con una temperatura de 650°C entran al piroíizador 2 a través del conducto de gases de combustión calientes 36. El resto de los mismos, abandona el calentador 34 con una temperatura de 110°C y, con la ayuda de la válvula de gases de combustión 45, se desvían a lo largo de la tubería de gases de combustión 43 para entrar al economizador de contacto 42. Éstos se lavan con agua de circulación enfriada, calentándose a 67°C. Los gases de combustión enfriados en el economizador de contacto, entran a la unidad para limpiar los gases de combustión de óxidos de azufre 47 a través de la sexta chimenea de combustión 46 y después de eso, corren a través de la séptima chimenea de combustión 48 descargándose en la atmósfera a través de la chimenea 63. El agua calentada en el economizador de contacto se suministra en el humidificador de aire, en donde calienta el aire en contraflujo suministrado desde el primer ventilador (a) para suministrar aire 39, calentar el aire a una temperatura de 66.5°C y humidificario a 25%. Con esa temperatura y contenido de humedad, el aire caliente se suministra al quemador de la cámara de combustión con el quemador 33 a través del segundo conducto de aire 35. Las llantas 49, preparadas para someterse a pirólisis, se cargan en los transportadores 1 y entran en los rieles a la primera zona de separación. Desde allí, pasan a través de la zona de pre-calentamiento de llantas 58, en donde se calientan mediante los gases de combustión a una temperatura de 60°C. Habiéndose enfriado aquí a una temperatura de 110°C, los gases de combustión se envían a la chimenea 63 a través del segundo conducto de gas para gases de combustión enfriados 21. La zona para pre-calentamiento de llantas 58 se separa de la zona para calentamiento y pirólisis 59 mediante la segunda zona de separación entre las pantallas opuestas 3. Cuando se tratan con los gases de combustión calientes, que en el curso del proceso se convierten en gas de pirólisis, las llantas se pirolizan. Los vapores de los productos líquidos de pirólisis y los gases de pirólisis obtenidos en ese proceso se mezclan con los gases de combustión y se descargan como gases de pirólisis a través del canal de los gases de pirólisis 6. El alambre de las llantas, así como el negro de carbón y los otros rellenadores agregados en la producción de las llantas y contenidos en las mismas permanecen en los transportadores 1. Expuesto a la alta temperatura de los gases de combustión suministrados y a su alto contenido de humedad, el negro de carbón se refina y se hace adecuado para su uso en la industria del caucho, para uso secundario en la producción de artículos de caucho. Cuando los transportadores 1 pasan a través del pirolizador 2, cada transportador 1 correspondiente entra a la siguiente zona de separación 3. Desde allí, pasa a través de la zona 60 para enfriar los transportadores y el negro de carbón se enfría a una temperatura de 110°C mediante los gases de combustión suministrados a través del cuarto conducto de gas 20. Finalmente, el agua dispersada se inyecta para mejorar el enfriamiento de los gases de combustión a través de la tubería de agua 64 que termina con un aspersor. Enfriados a una temperatura de 95°C a lo largo del conducto de gas 14, esos gases entran a la zona de pre-calentamiento de llantas 58. La cuarta zona de separación 3 sigue los transportadores 1 más allá hacia la zona 61 para soplado con aire suministrado por el segundo ventilador de aire 15. El flujo de aire caliente se suministra a la chimenea 63 a través del tercer conducto de aire 18. Los transportadores 1 enfriados pasan a través de la quinta zona de separación 3. Desde allí entran a la zona 62 para separar el negro de carbón. Allí, el negro de carbón se retira de los transportadores y se alimenta al depósito 13, desde allí, se descarga del pirolizador a través de la línea 17 para la separación del alambre y la trituración consecuente. Los transportadores 1 se re-cargan con llantas 49 lavadas y secas y se suministran de nuevo en el pirolizador 2. En el procesamiento de 2.2 toneladas de llantas, se obtienen aproximadamente 770 kg de negro de carbón y aproximadamente 9000 kWh de calor en forma de vapor. Al extraer parte del aceite de pirólisis como producto final, la cantidad de calor obtenida se reduce de manera corr spondiente .