WO2024103193A1

WO2024103193A1 - Reactor de pirólisis para tratamiento por lote de residuos urbanos

Info

Publication number: WO2024103193A1
Application number: PCT/CL2023/050107
Authority: WO
Inventors: Marcia HENRIQUES MANTELLI; João CARVALHO DELLACQUA; Luis RODRÍGUEZ CISTERNA; Camilo FLORES CONDORI; Lorena CORNEJO PONCE
Original assignee: Universidad De Tarapacá; Universidad Federal De Santa Catarina
Priority date: 2022-11-16
Filing date: 2023-11-16
Publication date: 2024-05-23
Also published as: CL2022003203A1

Abstract

Se provee un reactor de pirólisis para un tratamiento en lote de residuos urbanos que comprende una cámara de reacción (100); en donde se aporta calor a dicha cámara de reacción (100) mediante la circulación natural en un termosifón bifásico de un fluido de trabajo compuesto entre 90 y 99% de naftaleno; dicho termosifón bifásico constituido por una cámara de condensación (200) dispuesta para rodear externamente la cámara de reacción (100), en donde se define una zona superior (220), una zona media (230) y una zona inferior (240) donde se dispone una conexión fluida a la línea externa (310) de un ducto de circulación doble (300); dicha cámara de condensación (200) comprende una bandeja (210) recolectora, separadora y distribuidora de fases líquido y gaseosas del fluido de trabajo, y que comprende al menos una salida (212) que se conecta a la línea interna (320) de dicho ducto de circulación doble (300); una cámara de evaporación (400) situada distante del reactor y que comprende una conexión superior (410) conectada fluidamente a la línea externa (310) de dicho ducto de circulación doble (300) y una fuente de calor para calefaccionar el fluido de trabajo hasta al menos alrededor de 400°C para su evaporación y circulación por el termosifón; y dicho ducto de circulación doble (300) con dicha línea externa (310) por donde asciende el fluido de trabajo en fase gaseosa y dicha línea interna (320) por donde desciende el fluido de trabajo en fase líquida.

Description

REACTOR DE PIRÓLISIS PARA TRATAMIENTO POR LOTE DE RESIDUOS URBANOS MEMORIA DESCRIPTIVA CAMPO TÉCNICO La invención se relaciona con el tratamiento de residuos urbanos mediante pirólisis, en particular, con un reactor de pirólisis para tratamiento por lotes de residuos urbanos y generación de biochar, gases de pirólisis o síntesis, bioaceite y agua. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La pirólisis ha sido utilizada en recientes desarrollo como una técnica prometedora en el tratamiento de residuos urbanos y otros residuos, como residuos peligrosos de tipo explosivos, gases y sustancias líquidas o sólidas inflamables, también como subproductos especialmente tóxicos y cancerígenos de procesos de fabricación e investigación, por ejemplo, pinturas en base disolvente, pesticidas y otros productos químicos para el jardín, baterías (por ejemplo, automóviles, teléfonos móviles o baterías domésticas regulares), aceites de motor (por ejemplo, de coches o cortacéspedes), gasolina y queroseno, productos químicos para limpieza y pulido, biomasa descartada de procesos agrícolas y otras industrias. Surge como alternativa para recuperar energía a la incineración de residuos que tiene un importante impacto negativo en su entorno y el medio ambiente. Además, la ocupación de vertedores puede no ser factible por el tipo de desecho, según la legislación o reglamentación correspondiente o disponibilidad de espacio físico. La pirólisis es un proceso fisicoquímico en ausencia de oxígeno que requiere temperatura y presión para degradar térmicamente una sustancia sin combustión, por lo que un reactor es necesario para poder llevarla a cabo. Para efecto del tratamiento de residuos urbanos mediante pirólisis se puede considerar un proceso de tratamiento por lote, donde se realiza un tratamiento a un volumen máximo de residuos, o un proceso de tratamiento en continuo donde se realiza un tratamiento a un flujo de residuos. La elección del tipo de tratamiento por lote o continuo dependerá de diferentes factores, pero ambos tipos de tratamiento requieren de reactores y equipamiento sustancialmente distintos. Sin desear generalizar, se puede estimar que un tratamiento por lote podrá utilizar un equipamiento o un reactor de fabricación relativamente más simple que para un tratamiento continuo, dado que el tratamiento continuo debe adicionalmente asegurar un flujo de material, desde su admisión hasta su evacuación y disposición o distribución. Así, un ejemplo de estos factores, puede ser la cantidad y volumen de residuos urbanos a tratar mediante pirolisis, según el proyecto que se desee implementar como un tratamiento para una pequeña colectividad o para una ciudad completa. Otro factor puede ser la composición o el estado de los residuos, lo que puede a su vez influir en el tiempo de residencia en el reactor necesario para su tratamiento, en donde los tiempos de residencias muy largos o variables pueden condicionar la elección de un tratamiento por lote o un tratamiento continuo. Se entiende acá por un tratamiento de pirólisis de residuos urbanos a un tratamiento para todos los desechos producidos en una urbe a excepción de los materiales que no logran la pirólisis con temperaturas alrededor de 400 °C, en particular, los metales y cerámicos. Por ejemplo, estos residuos urbanos son una mezcla de material orgánico de múltiples fuentes, incluyendo biomasa, residuos orgánicos de alimentos, desechos plásticos, papel, cartones y todo desecho apto para producir lograr la pirólisis en 400°C aproximadamente. Arte previo Se aborda acá el tratamiento por lote de residuos urbanos mediante pirolisis para lo cual también se revisan los reactor de pirólisis disponibles en el estado del arte para un tratamiento por lote. Se conoce la solución propuesta en la publicación de la solicitud de patente WO2015/104400A1 (A1) como cámara de pirólisis para el tratamiento de desechos domésticos y una vivienda equipada con dicha cámara, en donde se propone equipar una vivienda con un reactor de pirólisis para tratar sus residuos, produciendo combustible y calor que puede aprovecharse en la propia vivienda. En dicho reactor, se provee calor mediante calentadores eléctricos a un intercambiador de calor con un fluido de trabajo según la temperatura que se desee operar, el cual puede ser sodio para temperatura entre 700°C y 400°C, un producto comercial propietario Dowtherm® A para temperatura entre 400°C y 300°C y agua para temperatura por debajo los 300°C. Si bien, permite aprovechar los desechos domiciliarios produciendo combustible a partir de los residuos el cual puede ser quemado para proveer calor a la vivienda y al fluido de trabajo, recuperar energía de la corriente resultante del proceso para precalentar el fluido de trabajo disminuyendo el gasto energético de la pirólisis, se observa que la solución propuesta requiere la intervención de una vivienda para su implementación, aprovechamiento energético y eficiencia, lo que limitada su alcance y no permite un escalamiento para tratar una mayor cantidad de desechos. Adicionalmente, el consumo eléctrico para calentar el fluido de trabajo inicialmente puede ser un impedimento para su implementación a mayor escala como para una planta de tratamiento de residuos. Además, requiere la adquisición de un producto comercial propietario Dowtherm® A que puede estar en una disponibilidad limitada o un costo excesivo para un proyecto de mayor escala como en una planta de tratamiento de residuos. Se conocen otros reactores para el tratamiento de biomasa como los reactores divulgados en la publicación “An Extensive Review and Comparison of Modern Biomass Torrefaction Reactors vs. Biomass Pyrolysis - Part 1”. Energies, Vol.15 (2022) 6-2227, Piersa, Piotr; Unyay, Hilal; Szufa, Szymon; Lewandowska, Wiktoria; Modrzewski, Remigiusz; Ślężak, Radosław y Ledakowicz, Stanisław, doi: 10.3390/en150622272022- 02-07 no obstante, su diseño y aplicación están restringido a un tratamiento de torrefacción por lotes de residuos de biomasa que opera a una temperatura sustancialmente inferior, alrededor de 300ºC. Por otra parte, el tratamiento de una biomasa preseleccionada de un tipo de fuente es sustancialmente distinto a un tratamiento de residuos urbanos por su heterogeneidad en cuanto a fuentes distintas de materiales. Por lo que los reactores de torrefacción no permiten un tratamiento de pirolisis de residuos urbanos que se efectúa alrededor de 400ºC. Problema técnico Al intentar realizar un tratamiento por lote de residuos urbanos, se observan que los problemas de los reactores del arte previo, están limitados tanto en su capacidad e instalación, por ejemplo, a una vivienda con un volumen bajo de capacidad de lote como también por el fluido de trabajo Dowtherm® A. En efecto, estos reactores no son escalables a aplicaciones de mayores capacidad al menos por el siguiente problema, al proveer calor mediante calentadores eléctricos, el control de la temperatura de la cámara de reacción se vuelve impreciso, y pueden existen diferencias en la temperatura de la cámara. Si bien pueden existir camisas envolventes que pueden rellenarse con un fluido de trabajo para mantener la temperatura homogénea en la cámara de reacción, al tener un mayor tamaño, la superficie de contacto del fluido de trabajo con la cámara de reacción, donde el fluido se condensa para aportar su calor a la cámara, se vuelve demasiado grande para controlar correctamente su temperatura de manera homogénea. Por lo que surgen zonas demasiado “frías” en donde el fluido de trabajo que se encuentra condensado en las paredes de la cámara de reacción se solidifica y congela, empeorando la transmisión y la distribución del calor dentro de la cámara, afectando también la operación completa del reactor. Un segundo problema al escalar un reactor del arte previo se relaciona con el mayor aporte de calor necesario al fluido de trabajo que circula en una camisa o cámara envolvente de la cámara de reacción. Para un mayor tamaño del reactor implicaría un mayor aporte de calor lo que implica un gasto energético que se desea optimizar. Así se observa que para llevar a cabo el tratamiento por lote de residuos urbanos es necesario un reactor con un alto rendimiento, bajo consumo de energía y mínimo impacto ambiental, considerando que pueda ser modulable o escalable a una capacidad suficiente para su aplicación a mediana o gran escala, como para una planta de tratamiento de residuos para una comunidad o incluso parte de una ciudad. Se desea tener una temperatura de alrededor 400°C en la cámara de reacción con una distribución de calor homogénea, en que se asegure un escalamiento de tamaño para una capacidad de lote tan grande como es deseada, con un aporte calorífico que también pueda ser escalable, tanto en su producción como en su transporte hasta la cámara de reacción. Solución técnica Para enfrentar el problema antes mencionando, un objeto de la presente invención es un reactor de pirólisis para el tratamiento de residuos urbanos fácilmente escalable, en donde se transforman los residuos urbanos en biochar, gases de pirólisis o síntesis, bioaceite y agua. El biochar o biocarbón es un carbón vegetal usado como fertilizante de suelos ácidos, incrementar la productividad agrícola y proteger contra enfermedades de los cultivos, pero también como forma de secuestra carbono y mitigar el cambio climático. El gas de pirólisis o de síntesis y el bioaceite son recuperado como combustible o como productos intermediarios para otros procesos, por ejemplo, la producción de gas natural, así como también el agua que puede ser reutilizada. Es un objeto de la invención, un reactor de pirólisis para transformar residuos urbanos en biochar, gases de pirólisis o síntesis, bioaceite y agua, en donde la cámara de reacción se mantiene alrededor de 400°C para favorecer la producción de biochar, con un termosifón bifásico operando con un fluido de trabajo compuesto entre 90 y 99% de naftaleno, y que comprende una cámara de condensación en torno a la cámara de reacción, un circuito de dos ductos concéntricos por donde circula el fluido de trabajo en forma líquida por el ducto interno y gaseosa por el ducto externo, y una cámara de evaporación dispuesta separadamente de dicha cámara de reacción, conectada a dichos ductos concéntricos en su parte superior, calentada por al menos una fuente de calor, conteniendo un depósito de fluido de trabajo líquido y cerrando el circuito de circulación dentro del termosifón. También es un objeto de la invención que un conjunto de varios reactores de pirólisis en circuito para un tratamiento por lote de residuos urbanos, cada uno comprende una cámara de condensación en torno a una cámara de reacción y dicha cámara de condensación opera como termosifón bifásico conectándose a un mismo ducto de doble circulación y, así, comparten y una misma cámara de evaporación para operar a aproximadamente 400°C. También es un objeto de la invención que dicho termosifón bifásico comprenda una variedad de fuentes térmicas mediante una combinación de uno o varios termosifones de tipo árbol como fuente térmica de una cámara de evaporación o mediante varias cámaras de evaporación con depósito de naftalenos líquidos, gracias a la disposición separada de la cámara de evaporación con la cámara de condensación en el reactor. Es un objeto adicional de la presente invención que dicho termosifón bifásico opere con un fluido de trabajo formado por una mezcla con una proporción en volumen que comprenda 90 a 99% de naftaleno y de 1 a 10% de un líquido inmiscible y compatible con un punto de ebullición entre 81°C y 120 °C, por ejemplo, agua. La adición al naftaleno de un líquido inmiscible y compatible con un punto de condensación mayor a 81°C, mayor al punto de congelación de 80°C del naftaleno, permite producir una barrera de condensado entre el naftaleno y las zonas “frías” que puedan surgir en el ducto de doble circulación y en las cámaras de reacción y de condensación. De esta manera, en una zona “fría” se condensa una interfase del líquido inmiscible presente en la mezcla de vapores circulantes por el reactor y el ducto de doble circulación evitando que el naftaleno se solidifique en esas zonas y deteriore su operación. Ventajas de la presente invención El reactor de pirólisis de acuerdo con la presente invención tiene la ventaja de poder operar con un termosifón que comprende una cámara de evaporación distante o remota a la cámara de reacción, por lo que puede ser calentada mediante todo tipo de fuente de calor, incluso con uno o varios termosifones de tipo árbol dispuestos en la cámara de evaporación. Esto puede realizarse ya sea quemando los gases de pirólisis o síntesis producidos por el reactor, recuperando energía de algún otro proceso industrial o instalación como, por ejemplo, una caldera, incluso doméstica, y/o producido por energía renovables como, por ejemplo, concentradores solares, paneles voltaicos, turbinas eólicas, energía mareomotriz y otras fuentes de energía disponibles como, por ejemplo, energía eléctrica proveniente de la red eléctrica. Así, al separarse la cámara de evaporación del termosifón del propio reactor, se permite instalar, modular y escalar más fácilmente el propio reactor según las instalaciones disponibles, en función de la cantidad de residuos urbanos que se proyecte tratar y de la disponibilidad energética de otros procesos. También permite conectar y operar varios reactores conectados en circuito a un mismo ducto de doble circulación y a una misma cámara de evaporación, lo que implica un mejor aprovechamiento de una o varias fuentes térmicas para una instalación más versátil de uno o varios reactores. La disposición separada de la cámara de evaporación con el reactor permite transportar el calor en forma de vapor y calentar la cámara de reacción mediante la condensación de este vapor, lo que permite un calor homogéneo en todo el reactor, sin importar su tamaño. Así, se puede realizar un reactor de gran capacidad para procesar por lote una cantidad mayor de residuos urbanos, para su aplicación también a instalaciones industriales como una planta de tratamiento de residuos urbanos de una comunidad, barrio o ciudad. Gracias a la presente invención, la mezcla de fluido de trabajo con una proporción en volumen que comprenda 90 a 99% de naftaleno y de 1 a 10% de un líquido inmiscible y compatible con un punto de ebullición entre 81°C y 120 °C, por ejemplo, agua, permite que se pueda realizar este transporte de calor en forma de vapor, evitando que el fluido de trabajo se solidifique en puntos “fríos”, tanto el recorrido por un ducto de doble circulación entre la cámara de evaporación y el reactor, como en el propio reactor, en la cámara de condensación y de reacción. Cabe destacar que el naftaleno se encuentra en estado sólido a temperatura ambiente, por lo que la disposición de un ducto de circulación doble anular también favorece la circulación del naftaleno líquido por una línea interna que es mantenida caliente gracias a una línea externa por donde asciende el naftaleno gaseoso a mayor temperatura. Sin desearse vincularse a alguna teoría en particular, el reactor de pirólisis de acuerdo con la presente invención tiene la ventaja de poder operar a una temperatura alrededor de 400°C favoreciendo la producción de biochar o carbón vegetal en un proceso de pirólisis y permitiendo el uso de ese carbón vegetal como mejora del suelo, la captura de carbono y mitigar el cambio climático. Adicionalmente, el reactor de pirólisis de acuerdo con la presente invención opera con un termosifón con una cámara de condensación que entrega calor a la cámara de reacción mediante un cambio de fase del fluido de trabajo y la entrega del calor latente a las paredes de la cámara de reacción que se calienta en su interior a 400°C de manera muy homogénea y constante, independiente de la variación en la demanda calorífica de un material muy heterogéneo como en un tratamiento de pirólisis de residuos urbanos, lo que favorece la producción de biochar a pesar de la variabilidad del material a tratar, como lo son los residuos urbanos. El reactor de pirólisis de acuerdo con la presente invención tiene la ventaja de poder operar a una temperatura alrededor de 400°C con una mezcla de fluido de trabajo con una proporción en volumen que comprenda 90 a 99% de naftaleno, lo que asegura una mayor disponibilidad tanto de producto como de costo que al trabajar con un producto propietario como el Dowtherm® A. Adicionalmente, el naftaleno de la mezcla permite mantener la temperatura del proceso constante y homogénea en aproximadamente 400°C, con presiones de operación altamente inferiores a las presentadas por el agua a la misma temperatura.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS A continuación, se describen las figuras de formas preferidas de realización de la presente invención. Se debe apreciar que las figuras se proveen solamente a modo de ilustración y que la invención no está limitada por estas ilustraciones. Las figuras no están necesariamente a escala y algunas características pueden ser exageradas o minimizadas para mostrar detalles de componentes particulares. Los componentes, materiales o métodos bien conocidos no se describen necesariamente con gran detalle para evitar oscurecer la presente descripción. Cualquier detalle estructural y funcional específico descrito acá no debe interpretarse como limitante, sino simplemente como una base para las reivindicaciones y como una base representativa para enseñar a un experto en la técnica a emplear de manera diversa la invención. La figura 1 ilustra esquemáticamente un reactor de pirólisis de acuerdo con una forma de realización de la presente invención. La figura 2 ilustra esquemáticamente un conjunto de reactores de pirólisis de acuerdo con la presente invención conectados en circuito. La figura 3 ilustra esquemáticamente un reactor de pirólisis de acuerdo con otra forma de realización de la presente invención. La figura 4 ilustra esquemáticamente un reactor de pirólisis de acuerdo con otra forma de realización de la presente invención. La figura 5 ilustra esquemáticamente un reactor de pirólisis de acuerdo con otra forma de realización de la presente invención. La figura 6 ilustra esquemáticamente un reactor de pirólisis de acuerdo con otra forma de realización de la presente invención. La figura 7 ilustra esquemáticamente un reactor de pirólisis de acuerdo con otra forma de realización de la presente invención. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN En la siguiente descripción detallada de la invención, se hace referencia a las figuras adjuntas que forman parte de esta descripción detallada. Las formas de realización ilustrativas y descritas en esta descripción detallada y representadas esquemáticamente en las figuras no pretenden ser limitantes. Se pueden utilizar otras formas de realización y se pueden hacer otros cambios sin apartarse del espíritu o alcance de la presente invención tal como se encuentra definida en las reivindicaciones adjuntas. En referencia a la figura 1, la presente invención provee un reactor de pirólisis para un tratamiento en lote de residuos urbanos que comprende: una cámara de reacción (100) con una tapa superior hermética y retirable (110) que comprende una salida de gases (111) para la evacuación de los gases producidos durante la pirólisis de los residuos y medios sujeción (112) a dicha cámara de reacción (100); dicha cámara de reacción (100) comprende en su parte inferior proyecciones tubulares o tubos de reacción (120) y se define internamente un volumen de líquido (130) en la parte inferior de la cámara de reacción (100) y un volumen de gasificación (140) en la parte superior de la cámara de reacción (100); en donde se aporta calor a dicha cámara de reacción (100) mediante la condensación de vapor de naftaleno que circula naturalmente como fluido de trabajo en un termosifón bifásico; dicho termosifón bifásico operando con un fluido de trabajo compuesto entre 90 y 99% de naftaleno y constituido por: una cámara de condensación (200) dispuesta para rodear externamente la cámara de reacción (100) por al menos todo su volumen de líquido (130), en donde se define una zona superior (220) dispuesta entorno a dichos tubos de reacción (120), una zona media (230) dispuesta por debajo de dichos tubos de reacción (120) y una zona inferior (240) donde se dispone una conexión de fluido a la línea externa (310) de un ducto de circulación doble anular (300); en donde dicha cámara de condensación (200) comprende una bandeja (210) recolectora, separadora y distribuidora de fases líquido y gaseosas del fluido de trabajo, dispuesta entre la zona media (230) y la zona inferior (240) de la cámara de condensación (200) y que comprende al menos una salida (212) que se conecta a la línea interna (320) de dicho ducto de circulación doble (300), y al menos un canal de paso (211) que conecta fluidamente dicha zona inferior (230) a dicha zona media (240) a través la bandeja (210); una cámara de evaporación (400) situada distante del reactor, en donde se define un volumen de líquido (401) y un volumen de evaporación (402) y que comprende una conexión superior (410) conectada fluidamente a dicho volumen de evaporación y a la línea externa (310) de dicho ducto de circulación doble (300), en donde dicho volumen de líquido (401) es llenado con dicho fluido de trabajo, y una fuente de calor (420) que irradia calor hacia la cámara de evaporación (400) generando la evaporización del fluido de trabajo a temperaturas alrededor de 400ºC y la circulación del vapor por el termosifón bifásico; y dicho ducto de circulación doble (300) con dicha línea externa (310) por donde asciende el fluido de trabajo en fase gaseosa y dicha línea interna (320) por donde desciende el fluido de trabajo en fase líquida, en donde dicha línea interna (320) se proyecta dentro de la cámara de evaporación (400) hasta el interior del volumen de líquido (401). De acuerdo con una forma preferida de la presente invención, el fluido de trabajo es una mezcla con una proporción en volumen que comprenda 90 a 99% de naftaleno y de 1 a 10% de un líquido inmiscible y compatible con un punto de ebullición entre 81°C y 120 °C, por ejemplo, agua. De acuerdo con una forma de realización de la presente invención, dicha cámara de condensación (200) del termosifón bifásico está dispuesta para rodear externamente la cámara de reacción (110) y colindar con la tapa (110). De acuerdo con una forma de realización de la presente invención, dicho al menos un canal de paso (211) de dicha bandeja (210) tiene un largo mayor que la altura de naftaleno en forma líquida recolectado en la bandeja (210) para separar la fase gaseosa que la atraviesa para entrar en la cámara de condensación (200) de la fase líquida que es recolectada para salir de la cámara de condensación (200), en el ejemplo ilustrado se disponen dos canales de paso (211). De acuerdo con una forma de realización de la presente invención, dicha bandeja (210) puede tener una inclinación o ser ahusada hacia la salida (212) para favorecer la circulación de líquido hacia dicha salida (212). Opcionalmente, la cara inferior de dicha cámara de condensación (200) es sustancialmente cónica o ahusada. En referencia a la figura 2, se ilustra esquemáticamente un reactor de pirólisis de acuerdo con la presente invención conectado en circuito con al menos un segundo reactor similar, cada uno con su cámara de condensación (200, 201) conectada al ducto de circulación doble anular (300) y en donde se produce un flujo de condensado del fluido de trabajo (F8, F8’) que desciende y circula por la línea interna (320) hasta la cámara de evaporación (400), al interior del volumen de líquido (401), y asciende el fluido de trabajo en fase gaseosa como flujo (F9) desde la cámara de evaporación hacia ambos reactores por la línea externa (310) de dicho ducto de circulación doble anular (300). En referencia a la figura 3 y de acuerdo con una forma de realización de la presente invención, se ilustra esquemáticamente que la cámara de evaporación (400) comprende una pluralidad de termosifones de tipo árbol (4030, 4031, 4032, 4033) operando con un fluido de trabajo a aproximadamente 400°C y que se calientan con una combinación de una o más de las siguientes fuentes térmicas: directamente con un quemador de gas (4200) que puede ser alimentado (F2) por el gas de pirolisis generado por el propio reactor, directamente con un circuito eléctrico con resistencias para calentar (4201), con un circuito de circulación de fluido de trabajo (F4, F5) con un colector solar con concentradores como lentes de Fresnel y reflectores parabólicos (4202), con un circuito de circulación de fluido de trabajo (F6, F7) con una caldera (4203) donde se puede quemar biomasa y que también puede ser alimentada (F3) por el gas de pirolisis generado por el propio reactor. En particular, se entiende por termosifón bifásico tipo árbol, una cámara de condensación sustancialmente alargada y dispuesta horizontalmente, por ejemplo, un tubo horizontal, de donde se disponen una pluralidad de tubos verticales conectados fluidamente con la cámara de condensación y que permiten una circulación ascendente de la fase gaseosa operando como cámaras de condensación. En referencia a las figuras 4 a 6 y de acuerdo con otra forma de realización de la presente invención, se ilustra esquemáticamente que la cámara de condensación (200) se conecta por dicho ducto de circulación doble anular (300) a diferentes cámaras de evaporación (4000, 4001, 4002, 4003), cada una, con un volumen de líquido (4010, 4011, 4012, 4013) que produce un flujo ascendente en fase gaseosa (F9, F9’, F9’’, F9’’’) que se recolecta por el ducto de circulación doble anular (300) que también distribuye, por la línea interna (320), el líquido condensado desde la cámara de condensación en el reactor como flujo (F8). Dichas cámaras de evaporación (4000, 4001, 4002, 4003) se calientan directamente o mediante un termosifón de tipo árbol (4030) con una combinación de una o más de las siguientes fuentes térmicas: con un quemador de gas (4200) que puede ser alimentado (F2) por el gas de pirolisis generado por el propio reactor, directamente con un circuito eléctrico con resistencias para calentar (4201), con un circuito de circulación de fluido de trabajo (F4, F5) con un colector solar con concentradores como lentes de Fresnel y reflectores parabólicos (4202), con una caldera (4203) donde se puede quemar biomasa y que también puede ser alimentada (F3) por el gas de pirólisis generado por el propio reactor. En referencia a la figura 7, se ilustra una planta termosolar con una torre con un colector concentrador que recibe la radiación solar de un parque de heliostatos o espejos (4205) en un medio de trabajo (4206) como, por ejemplo, sales fundidas, el cual, a su vez, calienta otro fluido para su aprovechamiento energético. De acuerdo con una forma de realización de la presente invención, la cámara de condensación (200) se conecta por dicho ducto de circulación doble anular (300) a diferentes cámaras de evaporación (4000, 4004), en donde una cámara de evaporación (4004) es calentada mediante un circuito y un intercambiador de calor (4204) calentado por un medio de trabajo (4206) de una planta termosolar. De acuerdo con la presente invención, se contempla que varios reactores de pirólisis pueden conectarse en circuito mediante el ducto de circulación doble anular (300) a una sola cámara de evaporación (400) o a varias cámaras de evaporación (4000, 4001, 4002, 4003, 4004) para adecuarse a las instalaciones disponibles, según los requerimientos y las capacidades caloríficas de la aplicación del reactor o de los varios reactores en circuito conectados y según las capacidades energéticas disponible. Así es posible alimentar un quemador a gas (4200) o una caldera (4203) con gas de pirólisis generado por el propio reactor o reactores, o también puede aprovecharse un exceso energético proveniente de una fuente disponible para recuperar dicho gas de pirólisis en combustible para su aprovechamiento posterior. La terminología utilizada acá tiene el propósito de describir formas de realización particulares solamente y no pretende ser limitante del tema revelado. Como se usa acá, las formas singulares "un", "una", "uno", "el" y "la" están destinadas a incluir también las formas plurales, a menos que el contexto indique claramente lo contrario. Se entenderá además que los términos "comprende" y/o "que comprende", cuando se usan en esta memoria descriptiva, especifican la presencia de características, números enteros, etapas, operaciones, elementos y/o componentes establecidos, pero no excluyen la presencia o la adición de una o más características, números enteros, etapas, operaciones, elementos, componentes y/o grupos de éstos. Las estructuras, materiales, actos y equivalentes correspondientes de todos los elementos de medios o etapas más las funciones en las reivindicaciones a continuación pretenden incluir cualquier estructura, material o acto para realizar la función en combinación con otros elementos reivindicados como se reivindica específicamente. La descripción de la presente materia divulgada se ha presentado con fines ilustrativos y descriptivos, pero no pretende ser exhaustiva o limitada a la materia divulgada en la forma divulgada. Muchas modificaciones y variaciones serán evidentes para los expertos en la materia sin apartarse del alcance y el espíritu del tema revelado. La forma de realización se eligió y describió para explicar mejor los principios de la materia divulgada y la aplicación práctica, y para permitir que otros expertos en la materia entiendan la materia divulgada para diversas formas de realización con diversas modificaciones que sean adecuadas para el uso particular contemplado.

Claims

REIVINDICACIONES 1.- Un reactor de pirólisis para un tratamiento en lote de residuos urbanos, CARACTERIZADO porque comprende: una cámara de reacción (100) con una tapa superior hermética y retirable (110) que comprende una salida de gases (111) para la evacuación de los gases producidos durante la pirólisis de los residuos y medios sujeción (112) a dicha cámara de reacción (100); dicha cámara de reacción (100) comprende en su parte inferior proyecciones tubulares o tubos de reacción (120) y se define internamente un volumen de líquido (130) en la parte inferior de la cámara de reacción (100) y un volumen de gasificación en la parte superior de la cámara de reacción (100); en donde se aporta calor a dicha cámara de reacción (110) mediante la circulación natural de naftaleno como fluido de trabajo en un termosifón bifásico; dicho termosifón bifásico operando con un fluido de trabajo compuesto entre 90 y 99% de naftaleno y constituido por: una cámara de condensación (200) dispuesta para rodear externamente la cámara de reacción (110) por al menos todo su volumen de líquido (130), en donde se define una zona superior (220) dispuesta entorno a dichos tubos de reacción (120), una zona media (230) dispuesta por debajo de dichos tubos de reacción (120) y una zona inferior (240) donde se dispone una conexión fluida a la línea externa (310) de un ducto de circulación doble (300); en donde dicha cámara de condensación (200) comprende una bandeja (210) recolectora, separadora y distribuidora de fases líquido y gaseosas del fluido de trabajo, dispuesta entre la zona media (230) y la zona inferior (240) de la cámara de condensación (200) y que comprende al menos una salida (212) que se conecta a la línea interna (320) de dicho ducto de circulación doble (300), y al menos un canal de paso (211) que conecta fluidamente dicha zona inferior (230) a dicha zona media (240) a través la bandeja (210); 1 una cámara de evaporación (400) situada distante del reactor en donde se define un volumen de líquido (401) y un volumen de evaporación (402) y que comprende una conexión superior (410) conectada fluidamente a dicho volumen de evaporación y a la línea externa (310) de dicho ducto de circulación doble (300), en donde dicho volumen de líquido (401) es llenado con dicho fluido de trabajo, y una fuente de calor (420) que irradia calor hacia la cámara de evaporación (400) para calefaccionar el fluido de trabajo hasta al menos alrededor de 400°C para su evaporación y circulación por el termosifón; y dicho ducto de circulación doble (300) con dicha línea externa (310) por donde asciende el fluido de trabajo en fase gaseosa y dicha línea interna (320) por donde desciende el fluido de trabajo en fase líquida, en donde dicha línea interna (320) se proyecta dentro de la cámara de evaporación (400) hasta el interior del volumen de líquido (401).

2.- Un reactor de pirólisis de acuerdo con la reivindicación 1, CARACTERIZADO porque dicho fluido de trabajo es una mezcla con una proporción en volumen que comprenda 90 a 99% de naftaleno y de 1 a 10% de un líquido inmiscible y compatible con un punto de ebullición entre 81°C y 120 °C.

3.- Un reactor de pirólisis de acuerdo con la reivindicación 2, CARACTERIZADO porque dicho fluido de trabajo es una mezcla con una proporción en volumen que comprenda 90 a 99% de naftaleno y de 1 a 10% de agua.

4.- Un reactor de pirólisis de acuerdo con la reivindicación 1, CARACTERIZADO porque está conectado en circuito con al menos un segundo reactor similar, cada uno, con su cámara de condensación (200, 201) conectada al ducto de circulación doble anular (300) y en donde se produce un flujo de condensado del fluido de trabajo (F8, F8’) que desciende y circula por la línea interna (320) hasta la cámara de evaporación (400), al interior del volumen de líquido (401), y asciende el fluido de trabajo en fase gaseosa como flujo (F9) desde la cámara de evaporación hacia ambos reactores por la línea externa (310) de dicho ducto de circulación doble anular (300). 2

5.- Un reactor de pirólisis de acuerdo con la reivindicación 1, CARACTERIZADO porque la cámara de evaporación (400) comprende una pluralidad de termosifones de tipo árbol (4030, 4031, 4032, 4033) operando con un fluido de trabajo a aproximadamente 400°C y que se calientan con una combinación de una o más de las siguientes fuentes térmicas: directamente con un quemador de gas (4200) que puede ser alimentado (F2) por el gas de pirolisis generado por el propio reactor, directamente con un circuito eléctrico con resistencias para calentar (4201), con un circuito de circulación de fluido de trabajo (F4, F5) con un colector solar con concentradores como lentes de Fresnel y reflectores parabólicos (4202), con un circuito de circulación de fluido de trabajo (F6, F7) con una caldera (4203) donde se puede quemar biomasa y que también puede ser alimentada (F3) por el gas de pirolisis generado por el propio reactor.

6.- Un reactor de pirólisis de acuerdo con la reivindicación 1, CARACTERIZADO porque la cámara de condensación (200) se conecta por dicho ducto de circulación doble anular (300) a diferentes cámaras de evaporación (4000, 4001, 4002, 4003), cada una, con un volumen de líquido (4010, 4011, 4012, 4013) que produce un flujo ascendente en fase gaseosa (F9, F9’, F9’’, F9’’’) que se recolecta por el ducto de circulación doble anular (300) que también distribuye, por la línea interna (320), el líquido condensado desde la cámara de condensación en el reactor como flujo (F8).

7.- Un reactor de pirólisis de acuerdo con la reivindicación 6, CARACTERIZADO porque dichas cámaras de evaporación (4000, 4001, 4002, 4003) se calientan directamente o mediante un termosifón de tipo árbol (4030) con una combinación de una o más de las siguientes fuentes térmicas: con un quemador de gas (4200) que puede ser alimentado (F2) por el gas de pirolisis generado por el propio reactor, directamente con un circuito eléctrico con resistencias para calentar (4201), con un circuito de circulación de fluido de trabajo (F4, F5) con un colector solar con concentradores como lentes de Fresnel y reflectores parabólicos (4202), con una caldera (4203) donde se puede quemar biomasa y que también puede ser alimentada (F3) por el gas de pirólisis generado por el propio reactor. 3

8.- Un reactor de pirólisis de acuerdo con la reivindicación 1, CARACTERIZADO porque la cámara de condensación (200) se conecta por dicho ducto de circulación doble anular (300) a diferentes cámaras de evaporación (4000, 4004), en donde una cámara de evaporación (4004) es calentada mediante un circuito y un intercambiador de calor (4204) calentado por un medio de trabajo (4206) de una planta termosolar.

9.- Un reactor de pirólisis de acuerdo con la reivindicación 1, CARACTERIZADO porque dicha cámara de condensación (200) del termosifón bifásico está dispuesta para rodear externamente la cámara de reacción (110) y colindar con la tapa (110).

10.- Un reactor de pirólisis de acuerdo con la reivindicación 1, CARACTERIZADO porque dicha cámara de condensación (200) del termosifón bifásico está dispuesta para rodear externamente la cámara de reacción (110) y colindar con la tapa (110).

11.- Un reactor de pirólisis de acuerdo con la reivindicación 1, CARACTERIZADO porque dicho al menos un canal de paso (211) de dicha bandeja (210) tiene un largo mayor que la altura del fluido de trabajo en forma líquida recolectado en la bandeja (210) para separar la fase gaseosa que la atraviesa para entrar en la cámara de condensación (200) de la fase líquida que es recolectada para salir de la cámara de condensación (200), en el ejemplo ilustrado se disponen dos canales de paso (211).

12.- Un reactor de pirólisis de acuerdo con la reivindicación 1, CARACTERIZADO porque dicha bandeja (210) puede tener una inclinación o ser ahusada hacia la salida (212) para favorecer la circulación de líquido hacia dicha salida (212). 4