PT108075B - Mecanismo de produção de hidrocarbonetos por pirólise de resíduos plásticos e método de produção do mesmo - Google Patents

Mecanismo de produção de hidrocarbonetos por pirólise de resíduos plásticos e método de produção do mesmo Download PDF

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Abstract

A PRESENTE INVENÇÃO ENQUADRA-SE NAS ÁREAS DO AMBIENTE E DA ENERGIA E TEM COMO RESULTADO FINAL A PRODUÇÃO DE UM COMBUSTÍVEL LÍQUIDO A PARTIR DA RECICLAGEM TERMOQUÍMICA DE MATERIAIS PLÁSTICOS, ASSENTE NUM NOVO PROCESSO DE PIRÓLISE RÁPIDA. O INVENTO É CONSTITUÍDO POR UM REATOR EXTERNO (1), UM REATOR INTERNO (12), DOIS QUEIMADORES DE GÁS (9) LOCALIZADOS NAS PAREDES DO REATOR EXTERNO (1), UMA FORNALHA EXTERNA (2) ONDE SE LOCALIZA O QUEIMADOR PRINCIPAL (7), UMA CAIXA DE DISTRIBUIÇÃO CIRCULAR (5), UM PERMUTADOR DE CALOR (13), UM COMPRESSOR DE GÁS E UM SISTEMA DE ARREFECIMENTO POR ÁGUA. UMA NOVIDADE É A UTILIZAÇÃO DE DOIS REATORES CONCÊNTRICOS E CIRCULARES, EM QUE O REATOR EXTERNO (1) PROPORCIONA O CALOR PARA O PROCESSO DE PIRÓLISE. ALÉM DO MECANISMO, TAMBÉM SE PRETENDE PATENTEAR O MÉTODO DE FUNCIONAMENTO DO MESMO.

Description

DESCRIÇÃO
SISTEMA DE PRODUÇÃO DE HIDROCARBONETOS POR PIRÓLISE DE
RESÍDUOS PLÁSTICOS E MÉTODO DE PRODUÇÃO DO MESMO
Breve introdução à invenção conceito de sustentabilidade tem imperado no século XXI, estando a comunidade internacional cada vez mais consciente da necessidade de reduzir os problemas ambientais e, por isso, empenhada na concretização de objetivos ambiciosos na área ambiental.
Um dos principais objetivos prende-se com a redução gradual e significativa das emissões de gases poluentes.
Estas questões ambientais são particularmente relevantes no sector da energia, onde há uma procura cada vez mais acentuada de energias alternativas, limpas e a um custo mais reduzido, que permitam também diminuir a dependência existente em relação ao petróleo e seus derivados diretos (gasóleo e gasolina).
Assim a reciclagem de resíduos para produção de combustíveis assume um papel de extrema relevância, na medida em que concorre, simultaneamente, para os objetivos em matéria de ambiente e de produção de energia.
A presente invenção enquadra-se nas áreas do ambiente e da energia e tem como resultado final a produção de um combustível liquido (diesel) a partir da reciclagem termoquímica de materiais plásticos, assente num novo processo de pirólise rápida.
A mesma prevê uma reaproveitamento de plástico, em hidrocarbonetos, os quais nova e melhorada forma de através da sua transformação poderão ser utilizados como sucedâneos do petróleo.
Uma das principais vantagens deste método para produção de hidrocarbonetos é que este propõe uma utilização alternativa à queima direta para os resíduos plásticos, a qual não se esqota apenas na reciclaqem dos mesmos, contribuindo, assim para a diminuição dos problemas ambientais.
Ademais o processo de pirólise de resíduos contribui para uma utilização racional do petróleo enquanto fonte de enerqia. Através deste processo os hidrocarbonetos mais pesados são transformados em hidrocarbonetos de mais baixa massa molecular (líquidos ou gasosos), através da deqradação termoquímica, na ausência de oxiqénio, e condensação por arrefecimento.
Desta forma, pode-se afirmar que esta invenção prevê uma nova forma de reciclaqem de resíduos plásticos, com vista a obtenção de hidrocarbonetos, os quais podem ser utilizados, nomeadamente, nas indústrias petrolíferas e petroquímicas.
Além disso, este processo de transformação de plásticos é auto-suficiente do ponto de vista da enerqia térmica, uma vez que uma parte dos gases qerados são queimados para fornecer o calor necessário às reações de pirólise.
Estado da técnica da invenção
Em pesquisa do estado da técnica da invenção, a qual foi realizada com objetivo de aferir se a mesma já teria sido pensada ou executada por terceiros, foram identificados os sequintes documentos de patente, dos quais destacamos a sua distinção com a presente invenção.
- Yoshioka, T. at al, Pyrolysis of poly (ethylene terephthalate) in a fluidized bed plant, 2004, Elsevier - descreve a pirólise num sistema de leito fluidizado constituído por um reator de leito fluidizado, um ciclone, um precipitador electroestático, um compressor, um pré-aquecedor e um arrefecedor. Ora, como se verá adiante, este sistema não compreende todos os componentes da presente invenção, sendo a forma de realização de invenção diversa.
- US20140027265A1 - esta invenção descreve um método para produzir hidrocarbonetos a partir de materiais contendo carbono, utilizando um reator de pirólise de leito fluidizado e um catalisador sólido. Contudo, esta patente descreve apenas um método, não reivindicado qualquer produto, ao contrário da presente invenção que é de produto e de método.
Ademais da análise do mencionado pedido de patente os dois reatores utilizados separados, não sendo um interno e outro externo como se descreverá na presente invenção.
- CN202359074U - a presente invenção descreve um mecanismo em que para se produzir hidrocarbonetos através de pirólise de plásticos se recorre a dois leitos fluidizados, um de baixa temperatura e outro de alta temperatura. Ora, no caso do mecanismo ora reivindicando o leito fluidizado é apenas um, o qual vai sendo arrefecido ao longo do processo.
- Garforth, A. A et al, Production of hydrocarbons by catalytic degradation of high density polyethylene in a laboratory fluidized-bed reactor, 1998, Elsevier - neste artigo apenas é descrito um reator e não dois como a invenção que ora se reivindica.
- EP0008169A1 - também no caso desta invenção é apenas utilizado um reator, além disso o método de produção é diferente do método agora reivindicado na presente invenção.
- No pedido de patente n.° WO03029384 a alimentação dos plásticos é efetuada em modo batch e sobre uma superfície quente, ou seja, toda a quantidade de plásticos a processar é alimentada ao reator ao mesmo tempo, e toda esta massa de plásticos terá de ser aquecida ao mesmo tempo, até atingir as temperaturas de reação, o que faz com que o produto final (que sai continuamente do reator) varie e tenha oscilações em termos de composição e de caudal (que começa por ser baixo, aumenta até atingir um máximo e depois diminui até zero, altura em que se volta a alimentar plásticos).
No pedido de patente n.° WO03029384 a alimentação de uma grande quantidade de plásticos frios sobre uma superfície quente acarreta riscos de agregação de material e consequentes entupimentos.
Na presente invenção a alimentação de plásticos ao reator, é efetuada por transporte pneumático, que consiste num tubo de transporte rodeado por um permutador anelar, em que na parte exterior circula água fria e na parte interior passa um caudal de gás de processo, que arrasta os plásticos para o interior do reator.
- 5 A vantagem da presente invenção face ao pedido de patente n.° WO03029384 consiste no facto de este método permitir uma alimentação continua e estável de plásticos ao reator, e o facto de o tubo de transporte ser arrefecido, evita que os plásticos aqueçam, fundam e entupam o sistema de alimentação, antes de entrarem no reator.
Na presente invenção a alimentação de plásticos, bem como a operação do reator é efetuada de um modo contínuo e sob condições de operação constantes e estabilizadas. A utilização do leito fluidizado em areia, que apresenta coeficientes de transferência de calor muito superiores aos do aço e do gás (que são os mecanismos de transferência de calor descritos pedido de patente n.° WO03029384), permite o processamento de uma quantidade mais elevada de plásticos por unidade de volume de reator, relativamente ao pedido de patente n.° WO03029384. Na presente invenção, devido ao tempo de residência do material, ser de poucos segundos consegue-se obter um produto final com caracteristicas fisico-químicas constantes e consistentes ao longo do tempo, e também a um caudal constante. 0 que ao nível da utilização industrial permite uma fácil integração com as operações unitárias que se pretendam instalar a jusante, para processamento do produto final, o que já não se passa com o pedido de patente n.° WO03029384.
A constante movimentação do leito fluidizado de areia descrita na presente invenção, também promove a mistura e separação dos plásticos, evitando assim a sua agregação e consequente ocorrência de entupimentos.
A presente invenção pode facilmente ser integrada numa instalação industrial, ao contrário da tecnologia descrita no pedido de patente n.° WO03029384.
Uma vez que objetivo principal da pirólise é a produção de um produto que é maioritariamente líquido à temperatura ambiente, implica que uma parte dos qases que saem do reator terão de ser condensados. No caso do pedido de patente n.° WO03029384, os equipamentos situados a jusante terão de ser dimensionados para se conseguir processar o pico de produção do reator. Mas só durante uma parte do tempo é que se irá operar a esta capacidade máxima, no restante tempo estarão a ser subaproveitados, uma vez que terão de lidar com as flutuações na produção, quer em termos de necessidades térmicas quer no caudal de qás a processar. 0 que implica maiores custos de investimento, que não serão totalmente rentabilizados.
Pelo facto dos equipamentos, situados a jusante do reactor, estarem em operação ou em reqime páraarranca, enquanto o reator não está a produzir ou com uma produção baixa, implica um aumento nos custos de Operação, o que nunca é desejável numa operação ao nível industrial.
No pedido de patente n.° WO03029384, o aqitador que raspa a parede interior do reator, esta ação mecânica impede que os plásticos e o resíduo carbonoso se aqrequem à parede, mas não impede que estes se aqrequem às superfícies onde não existe este contacto mecânico entre duas superfícies, tais como o interior das pás do aqitador e até do próprio eixo. Nestes locais irão começar a formar-se depósitos de resíduo carbonoso que tendem a aumentar de tamanho por acumulação, até que sejam removidos, o que implica paraqens periódicas para a remoção do resíduo, o que implica perda de tempo de produção e um aumento nos custos de manutenção.
Na presente invenção, os plásticos caiem sobre um leito de areia, que se encontra fluidizado, o que vai promover a sua separação pelo leito de areia, impedindo qualquer tipo de aqreqação e aumentando a área de contacto entre os plásticos e a areia. 0 próprio movimento da areia vai erodindo as partículas de resíduo carbonoso, o que permite ao reator operar de modo contínuo e em condições de operação estáveis. Este modo de operação permite proceder-se mais facilmente a um aumento de escala, com todos os benefícios para a aplicação à escala industrial, poupando tempo, enerqia e custos.
Na presente invenção, o reator interior e o reator exterior, são ambos fluidizados com areia, sendo que a altura dos leitos de areia é semelhante em ambos. Uma vez que a areia fluidizada possui um elevado coeficiente de transferência de calor, a transferência de calor entre um leito fluidizado e as paredes do reator pode ser 20-40 vezes superior à transferência de calor entre um qás e as paredes, que permite:
1. Manter uma temperatura constante e homoqénea no interior do reator de pirólise, evitando o aparecimento de zonas com temperaturas heteroqéneas, uma vez que a areia se encontra a uma temperatura constante e em permanente movimento. A difusão do calor, desde os qases de combustão do interior do reator exterior até ao interior do reator interior, é superior em comparação com a do pedido de patente n.° WO03029384.
2. Misturar rapidamente os sólidos, o que leva a que se opere em condições quase isotérmicas, em todo o leito do reator, o que permite um controlo automático da operação, de uma forma simples e confiável.
3. Processar um caudal mais elevado de plásticos, em comparação com o reator do pedido de patente n.° WO03029384, uma vez que opera com coeficientes de transferência de calor mais elevados.
A caixa de distribuição circular, permite a distribuição uniforme dos gases pelos tubos perfurados originando uma fluidização uniforme do leito do reator exterior.
sistema de alimentação pneumático é alimentado por silos que estão assentes em células de carga, que controlam continuamente o peso de plásticos, permitindo um controlo rigoroso do caudal de plásticos alimentados ao interior do reator.
Descrição das figuras
A descrição que se apresenta a seguir é feita com referência aos diagramas em anexo que são apresentados apenas a titulo de referência, sem qualquer carácter limitativo, e em que:
Figura 1 - visão global do mecanismo, no qual estão identificados os vários componentes;
Figura 2 - corte vertical do mecanismo, no qual estão identificados os vários componentes interiores e exteriores da invenção; e
Figura 3 - visão da parte inferior da invenção, no qual estão descritos os vários componentes do mesmo.
Legenda dos números de referência - um reator externo (1);
- uma fornalha exterior (2);
- um ventilador (3);
- peça de ligação (4);
- uma caixa de distribuição circular (5);
- tubos microperfurados (6);
- um queimador principal (7);
- dois queimadores de gás (9);
- duas saídas de gases de combustão (10);
- um tubo de fornecimento de areia (11);
- um reator interno (12);
- um permutador de calor (13);
- uma parte exterior onde circula a água fria (14);
- tubo medidor de pressão(15);
- tubo de extração (16);
- dois tubos (17);
- um revestimento interno refratário (18);
- um distribuidor (19);
- Tubo para reposição da areia (20) do leito do reator interno (12), durante a operação; e
- um mecanismo de transporte pneumático (21).
Descrição da invenção
A presente invenção diz respeito a um sistema de produção de hidrocarbonetos por pirólise de resíduos plásticos em leito fluidizado, conforme representado na figura 1, que é constituído por um reator externo (1) , um reator interno (12), dois queimadores de gás (9) localizados nas paredes do reator externo (1), uma fornalha exterior (2) onde se localiza o queimador principal (7) , uma caixa de distribuição circular (5) , um permutador de calor (13) , um compressor de gás e um sistema de arrefecimento por água (14).
Além do sistema de produção de hidrocarbonetos por pirólise de resíduos plásticos em leito fluidizado reivindicado na presente invenção, também se pretende patentear na presente invenção o método de funcionamento do sistema de produção de hidrocarbonetos por pirólise de resíduos plásticos.
Quanto ao sistema de produção de hidrocarbonetos por pirólise de resíduos plásticos em leito fluidizado, importa referir que uma das novidades é a utilização de dois reatores concêntricos e circulares, conforme representados na fiqura 2, concretamente o reator externo (1) e o reator interno (12), em que o reator externo (1) proporciona o calor para o processo de pirólise, sendo que parte do qás de pirólise é queimado numa fornalha exterior (2) para produzir qases quentes, que serão misturados com ar exterior através do ventilador (3) atinqindo cerca de 500-900°C.
Estes qases quentes produzidos na fornalha exterior (2) , são então utilizados para aquecer e fluidificar o leito de areia do reator externo (1).
Os qases quentes produzidos na fornalha exterior (2) são transportados através de uma liqação (4) para uma caixa de distribuição circular (5) com tubos microperfurados (6), que está localizada em torno do reator externo (1).
Nesta caixa de distribuição circular (5), existem tubos microperfurados (6) os quais transportam o qás quente para o reator externo (1) e onde injetam esse qás quente na areia.
A fornalha exterior caixa de distribuição circular são feitas de aço de carbono e interno em material refratário (2)r o reator exterior (1), a (5) e a peça de ligação (4) cobertas com um revestimento (18) .
Na fornalha exterior (2) está localizado um queimador principal (7).
Este queimador principal (7) produz gases a 8001200°C, que são então arrefecidos até 500-900°C utilizando um ar secundário introduzido no queimador principal (7) através do ventilador (3).
Esta mistura é introduzida no reator exterior (1) através da caixa de distribuição circular (5).
O reator exterior (1) é construído de aço carbono revestido com um revestimento refratário (18).
No reator exterior dois queimadores de gás (9) paredes do reator externo (1) (1), lateralmente, existem que estão localizados nas para elevar a temperatura do reator externo (1) até 700-1000°C.
Os gases de combustão quentes saem do reator externo (1) pela parte superior por meio de duas saidas (10) .
O nivel do leito de areia do reator externo (1) é mantido no nivel desejado através do fornecimento de areia através de um tubo de fornecimento de areia (11) ao longo do tempo de utilização da presente invenção.
reator interno (12) é onde as reações de pirólise ocorrem.
No reator interno (12) não há oxigénio presente e a areia é fluidizada no reator interno (12) com uma parte do produto gasoso produzido previamente e comprimido no compressor de gás de processo e introduzido na areia por meio de dois tubos (17) que estão liqados ao distribuidor (19) em tubo microperfurado. Este qás foi pré-aquecido a cerca de 300-700°C, num permutador, aproveitando o calor dos qases do reator exterior (1) evacuados para a chaminé ão está nos desenhos, sendo a temperatura do reator interno (12) mantida a 400-700°C.
Este reator interno (12) é construído de aço resistente a alta temperatura para suportar as temperaturas elevadas.
A altura deste reator interno (12) é calculada para assegurar que o tempo de permanência é suficiente e a transferência de calor é a desejada.
A alimentação dos plásticos para o reator interno (12) é realizada através de um mecanismo de transporte pneumático (21).
mecanismo de transporte pneumático (21) consiste num permutador (13) anelar em que na parte exterior circula áqua fria (14) e na parte interior passa um fluxo de qás de processo misturado com o plástico alimentar ao reator.
arrefecimento por água é necessário para impedir amolecimento de plástico antes da sua entrada no reator interno (12).
Há ainda um tubo (15) fino inserido no reator interno (12) ao nível correspondente ao topo do leito fluidizado para medir a pressão ao longo do leito.
Assim os plásticos pirolisados são basicamente convertidos para um produto gasoso que sai do reator interno (12) por um tudo de extração (16) de onde se diriqe para o sistema de arrefecimento e condensação.
processo de pirólise envolve o aquecimento do reator interno (12) através do reator externo (1) de modo a que a temperatura interna no reator interno (12) atinqe uma qama de temperatura entre 400-700°C.
Uma vez atinqida esta temperatura entre 400700°C, inicia-se a alimentação dos plásticos ao reator interno (12) através de um mecanismo de transporte pneumático (21), os quais depois de entrarem no reator interno (12), na sua maioria vaporizam-se para produzir uma nuvem de hidrocarbonetos, que deixam o reator interno (12) e passam por um ciclone, no qual todas as partículas são retidas.
A partir do ciclone, os hidrocarbonetos fluem através de um tubo (não representado nas fiquras) que está isolado do lado de fora até um permutador de calor em que a temperatura dos gases baixa a 200-400°C.
A partir deste permutador de calor, os gases passam para os condensadores, nos quais o diesel é usado para arrefecer os gases de hidrocarbonetos até cerca de 1030°C.
À temperatura de cerca de 10-30°C, a parte condensável é misturada com o diesel e é separada da parte não-condensável.
Os gases não condensados, em seguida, passam por um ciclone para recuperar os vapores de hidrocarbonetos e, em seguida fluirão através de um permutador de calor, em que os gases serão arrefecidos até 10-30°C para garantir que se verifica a condensação total.
Após a passagem através de outro permutador de calor, os gases passam por um compressor no qual a pressão será aumentada para 200-850 Mbar.
Este gás produzido, de ora avante designado por gás de processo, será então usado para três fins:
1) Para fluidizar a areia do reator interno, de modo a aumentar a eficiência da transferência de calor;
2) Para ser utilizado nos queimadores para aquecer o reator externo até cerca de 700-1000°C; e
3) O remanescente será utilizado para gerar energia eléctrica.
No sistema de liquefação existirá um volume fixo de hidrocarbonetos produzidos que circulará em circuito fechado, passando por um permutador de arrefecimento que manterá a sua temperatura a cerca de 10-30°C e servirá para extrair calor aos gases de processo e condensá-los.
Por fim importa referir que a quantidade em excesso ao volume fixo em circulação no sistema de liquefação será encaminhada para o armazenamento, em depósitos, do combustível produzido
A presente invenção deve apenas ser limitada pelo espírito das reivindicações que se seguem.

Claims (7)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Um sistema de produção de hidrocarbonetos por pirólise de resíduos plásticos em leito fluidizado, constituído por um reator externo (1) que inclui dois queimadores de gás (9) localizados na parede do reator externo (1) e um reator interno (12), caracterizado por o reator externo (1) compreender:
    - uma caixa de distribuição circular (5) com tubos microperfurados (6);
    - um permutador de calor (13) com uma parte onde circula a água fria (14);
    - um compressor de gás;
    - um ventilador (3);
    - um sistema de arrefecimento por água (14); e
    - um tubo medidor de pressão inserido no reator interno (12) e que mede a pressão ao longo do leito;
    em que o reator externo (1) e o reator interno (12) são concêntricos e circulares, sendo o reator interno (12), no qual se realiza a pirólise, aquecido pelo reator externo (D ;
    e por compreender:
    - uma fornalha exterior (2) onde se localiza o queimador principal (7).
  2. 2. Um sistema de produção de hidrocarbonetos por pirólise de resíduos plásticos de acordo com a reivindicação n.° 1, caracterizado por a fornalha exterior (2) , o reator exterior, a caixa de distribuição circular (5) e a peça de ligação (4) serem de aço de carbono e cobertas com um revestimento interno em material refratário (18) .
  3. 3. Um sistema de produção de hidrocarbonetos por pirólise de resíduos plásticos de acordo com a reivindicação n.° 1, caracterizado por a alimentação dos plásticos para o reator interno (12) ser realizada por meio de um mecanismo de transporte pneumático (21), o qual consiste num permutador (13) anelar em que na parte exterior do transporte pneumático (21) circula áqua fria (14) e na parte interior do transporte pneumático (21) passa um fluxo de qás do processo que misturado com o plástico que alimenta ao reator externo (1).
  4. 4. Método de funcionamento do sistema de produção de hidrocarbonetos por pirólise de resíduos plásticos, descrito na reivindicação n.° 1, caracterizado por:
    - o reator externo (1) fornece o calor para o processo de pirólise, sendo parte do qás de processo queimado na fornalha exterior (2) que produz os qases quentes, que serão misturados com ar exterior através do ventilador (3) atinqindo cerca de 500-900°C, os quais são utilizados para fluidificar o leito de areia do reator externo (1);
    - os qases quentes produzidos na fornalha exterior (2) serem transportados através de uma liqação (4) para a caixa de distribuição circular (5) que está localizada em torno do reator externo (1);
    - os tubos microperfurados (6) da caixa de distribuição circular (5) transportam o qás quente para o reator externo (1) onde é injetado o qás quente na areia;
    - o nível do leito de areia do reator externo (1) é mantido no nível desejado através do fornecimento de areia através de um tubo de fornecimento de areia (11) ao lonqo de todo o tempo de produção de hidrocarbonetos;
    - o queimador principal (7) localizado na fornalha exterior (2) produz gases quentes a 800-1200°C, que são arrefecidos até 500-900°C utilizando um ar secundário introduzido na fornalha exterior (2) através do ventilador (3);
    - os dois queimadores de gás (9) localizados no reator externo (1) aumentam a temperatura do reator externo (1) até 700-1000°C;
    - o gás é pré-aquecido a cerca de 300-700°C aproveitando o calor dos gases de combustão do reator exterior (12) evacuado para a chaminé através de um permutador de calor sendo a temperatura do reator interno (12) mantida no máximo a 400-700°C;
    - as reações de pirólise ocorrem no reator interno (12) , no qual não há oxigénio presente e a areia é fluidizada com uma parte do produto gasoso obtido previamente comprimido no compressor de gás de processo e introduzido na areia por meio de dois tubos (17) que estão ligados ao distribuidor (19) através dos tubos microperfurados (6);
    - a alimentação dos plásticos para o reator interno (12) é realizada através de um mecanismo de transporte pneumático (21), anteriormente reivindicado na reivindicação n.° 3;
    - alimentado o reator interno (12), os plásticos pirolisados vaporizam-se para produzir uma nuvem de hidrocarbonetos que sai do reator interno (12) por um tubo de extração (16) de onde se dirige para o sistema de arrefecimento/ ciclone e condensação;
    - a partir do ciclone, os hidrocarbonetos fluem através de um tubo isolado do lado de fora até um permutador de calor em que a temperatura dos gases baixa a 200-400C;
    - a partir deste permutador de calor, os gases passam para os condensadores nos quais o diesel é usado para resfriar os gases de hidrocarbonetos até cerca de 1030°C;
    - atingida a temperatura de 10-30°C, a parte condensável é misturada com o diesel e é separada da parte não-condensável;
    - os gases não condensados, em seguida, passam por um ciclone para recuperar os vapores de hidrocarbonetos e, em seguida, fluirão através de um permutador de calor, em que os qases serão arrefecidos até 10-30°C para qarantir que se verifica a condensação total; e
    - após a passaqem através de outro permutador de calor os qases passam por um compressor no qual a pressão será aumentada para 200-850 Mbar.
  5. 5. Método de funcionamento do sistema de produção de hidrocarbonetos por pirólise de resíduos plásticos de acordo com a reivindicação anterior, caracterizado por no sistema de liquefação existir um volume fixo de hidrocarbonetos produzidos que circulará em circuito fechado, passando por um permutador de arrefecimento que manterá a sua temperatura a cerca de 1030°C e servirá para extrair calor aos qases de processo a condensar.
  6. 6. Método de funcionamento do sistema de produção de hidrocarbonetos por pirólise de resíduos plásticos de acordo com a reivindicação n.° 4, caracterizado por a quantidade em excesso do volume fixo em circulação no sistema de liquefacção ser encaminhada para o armazenamento do combustível produzido.
  7. 7. Método de funcionamento do sistema de produção de hidrocarbonetos por pirólise de resíduos plásticos de acordo com a reivindicação n.° 4, caracterizadó por no reator externo (1) ser produzido um gás quente até uma temperatura de cerca de 700-1000°C, que fluidiza o leito do reator interno (12) e alimenta os queimadores que aquecem o reator externo (1) até cerca de 850°C e que alimenta geradores para produção energia eléctrica.
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DE3523653A1 (de) * 1985-07-02 1987-02-12 Bbc Brown Boveri & Cie Wirbelschichtreaktor
HU2291U (en) * 2001-10-02 2002-05-28 Ferenc Czako Pirtolisating apparatus for processing coarse chips produced from plastic and rubber waste
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