IT202300001860A1 - PROCESS FOR PRODUCING PYROLYSIS OIL INCLUDING LIQUID HYDROCARBONS FROM PLASTICS WITH HIGH EXERGETIC EFFICIENCY AND RELATED PLANT - Google Patents
PROCESS FOR PRODUCING PYROLYSIS OIL INCLUDING LIQUID HYDROCARBONS FROM PLASTICS WITH HIGH EXERGETIC EFFICIENCY AND RELATED PLANT Download PDFInfo
- Publication number
- IT202300001860A1 IT202300001860A1 IT102023000001860A IT202300001860A IT202300001860A1 IT 202300001860 A1 IT202300001860 A1 IT 202300001860A1 IT 102023000001860 A IT102023000001860 A IT 102023000001860A IT 202300001860 A IT202300001860 A IT 202300001860A IT 202300001860 A1 IT202300001860 A1 IT 202300001860A1
- Authority
- IT
- Italy
- Prior art keywords
- heat transfer
- transfer fluid
- tank
- pyrolysis
- temperature
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B23/00—Other methods of heating coke ovens
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B47/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials with indirect heating, e.g. by external combustion
- C10B47/18—Destructive distillation of solid carbonaceous materials with indirect heating, e.g. by external combustion with moving charge
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B47/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials with indirect heating, e.g. by external combustion
- C10B47/18—Destructive distillation of solid carbonaceous materials with indirect heating, e.g. by external combustion with moving charge
- C10B47/26—Destructive distillation of solid carbonaceous materials with indirect heating, e.g. by external combustion with moving charge with the aid of hot liquids, e.g. molten salts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
- C10B53/07—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of solid raw materials consisting of synthetic polymeric materials, e.g. tyres
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B57/00—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
- C10B57/02—Multi-step carbonising or coking processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G1/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
- C10G1/10—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal from rubber or rubber waste
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G9/00—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
- C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
- C10K1/04—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by cooling to condense non-gaseous materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
- C10K3/00—Modifying the chemical composition of combustible gases containing carbon monoxide to produce an improved fuel, e.g. one of different calorific value, which may be free from carbon monoxide
- C10K3/001—Modifying the chemical composition of combustible gases containing carbon monoxide to produce an improved fuel, e.g. one of different calorific value, which may be free from carbon monoxide by thermal treatment
- C10K3/003—Reducing the tar content
- C10K3/008—Reducing the tar content by cracking
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
- Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
Description
Processo per produrre un olio di pirolisi comprendente idrocarburi liquidi da materiale plastico ad elevata efficienza exergetica, e relativo impianto Process for producing a pyrolysis oil comprising liquid hydrocarbons from plastic material with high exergy efficiency, and related plant
Descrizione Description
La presente invenzione si riferisce a un processo sostenibile per produrre un olio di pirolisi che comprende idrocarburi liquidi da materiale plastico, preferibilmente materiale di scarto. The present invention relates to a sustainable process for producing a pyrolysis oil comprising liquid hydrocarbons from plastic material, preferably waste material.
Il campo di applicazione ? la pirolisi di materiale plastico per produrre un olio di pirolisi comprendente idrocarburi. Dopo l?ulteriore trattamento, questo olio di pirolisi pu? essere convertito in monomeri utili per produrre polimeri, chiudendo pertanto il ciclo. The field of application is the pyrolysis of plastic material to produce a pyrolysis oil comprising hydrocarbons. After further treatment, this pyrolysis oil can be converted into monomers useful for producing polymers, thus closing the cycle.
Nell?industria chimica e pi? in particolare dei polimeri, ? sempre pi? strategico non soltanto riciclarli ma anche poterlo fare in modo sostenibile. Difatti, un processo di riciclo a "ciclo chiuso" che ? "chiuso" dal punto di vista della materia, ma non dell?energia richiesta (vale a dire che esso usa combustibili fossili o qualsiasi energia che proviene principalmente da queste sorgenti) non ? veramente chiuso, soprattutto considerando la quantit? notevolmente elevata di energia termica richiesta per il processo di pirolisi. Di conseguenza, la risultante carbon footprint (impronta di carbonio) pu? essere talmente ampia da mettere in pericolo l?efficacia dell?intero ciclo di riciclo, rendendo il processo non pi? opportuno. In the chemical industry and more specifically in polymers, it is increasingly strategic not only to recycle them but also to be able to do so in a sustainable way. In fact, a "closed cycle" recycling process that is "closed" in terms of the material but not the energy required (i.e. it uses fossil fuels or any energy that comes mainly from these sources) is not truly closed, especially considering the remarkably high amount of thermal energy required for the pyrolysis process. Consequently, the resulting carbon footprint can be so large that it endangers the effectiveness of the entire recycling cycle, making the process no longer appropriate.
Una soluzione integrata, come la nuova proposta, consente non soltanto l?uso di energia "verde", ma ne massimizza anche l?efficacia. Questo miglioramento in termini di efficienza ? significativo, considerando il fatto che il basso irradiamento solare e il fattore di concentrazione elevato richiesto determinano un valore elevato di superficie di terreno per unit? di olio di pirolisi prodotto. An integrated solution, such as the new proposal, not only allows the use of "green" energy, but also maximizes its effectiveness. This improvement in efficiency is significant, considering that the low solar irradiation and the high concentration factor required determine a high value of land surface per unit of pyrolysis oil produced.
Tuttavia, il processo che pu? consentire di chiudere il ciclo della plastica e che, di conseguenza, pu? essere estremamente auspicabile richiede cospicue quantit? di energia termica a temperature elevate. A tal fine, ? usata convenzionalmente la combustione di gas naturale e/o elettricit? che, a sua volta, ? ottenuta ampiamente usando la combustione di materiali carboniosi (gas, idrocarburi, carbone fossile). Di conseguenza, la carbon footprint del processo ? elevata. However, the process that can close the plastics cycle and which, consequently, can be extremely desirable requires significant amounts of thermal energy at high temperatures. For this purpose, the combustion of natural gas and/or electricity is conventionally used, which, in turn, is largely obtained using the combustion of carbonaceous materials (gas, hydrocarbons, coal). Consequently, the carbon footprint of the process is high.
Sono note soluzioni tecnologiche che usano raggi solati in qualit? di sorgente di energia per i processi di gassificazione (di conseguenza molto simili alla pirolisi dei materiali plastici). Tipicamente, in questi processi, i raggi solari sono concentrati direttamente su un assorbitore collocato nel reattore o sulla sua superficie esterna. In altri processi (per esempio, per la pirolisi della biomassa), ? usato un fluido termovettore con sali fusi, ma ovviamente deve essere portato almeno alla temperatura massima richiesta per la pirolisi. There are known technological solutions that use solar rays as an energy source for gasification processes (therefore very similar to the pyrolysis of plastic materials). Typically, in these processes, solar rays are concentrated directly on an absorber located in the reactor or on its external surface. In other processes (for example, for the pyrolysis of biomass), a heat transfer fluid with molten salts is used, but obviously it must be brought at least to the maximum temperature required for pyrolysis.
Di conseguenza, l?uso di radiazione solare come sorgente di energia pu? essere una soluzione nota, tuttavia le soluzioni illustrate finora hanno gravi limitazioni, incluse in particolare il fatto che il riscaldamento di un fluido alla temperatura richiesta mediante il processo di pirolisi (o il riscaldamento diretto del reattore di pirolisi) richiede temperature notevolmente elevate, vale a dire come richiedere un fattore di concentrazione notevolmente elevato che ? associato a un?efficienza notevolmente ridotta, quest?ultima essendo collegata, tra altri fattori, all?aumento drastico di emissivit? dei tubi assorbitori, per cui un?ampia parte di energia radiante ? riemessa nell?ambiente. Ci? implica l?uso di una superficie notevolmente elevata di specchi per una data produzione fissa di olio di pirolisi. Consequently, the use of solar radiation as an energy source may be a known solution, however the solutions illustrated so far have serious limitations, including in particular the fact that heating a fluid to the required temperature by the pyrolysis process (or direct heating of the pyrolysis reactor) requires significantly high temperatures, i.e. requiring a significantly high concentration factor which is associated with a significantly reduced efficiency, the latter being linked, among other factors, to the drastic increase in emissivity of the absorber tubes, so that a large part of the radiant energy is re-emitted into the environment. This implies the use of a significantly high surface area of mirrors for a given fixed production of pyrolysis oil.
Di conseguenza, ? auspicabile un processo di pirolisi che consente l?uso di energia solare, ma che limita l?estensione della superficie radiante richiesta per una data produzione. La soluzione della presente invenzione consente di raggiungere questo scopo. Consequently, a pyrolysis process that allows the use of solar energy is desirable, but which limits the amount of radiant surface required for a given production. The solution of the present invention achieves this goal.
Svariate domande di brevetto illustrano processi di pirolisi termica o catalitica di materiali plastici. Alcuni di essi affrontano la possibilit? di usare energia solare. Several patent applications illustrate processes of thermal or catalytic pyrolysis of plastic materials. Some of them address the possibility of using solar energy.
Il brevetto US 4,415,339 del Dipartimento dell?Energia (DOE) insegna un metodo per produrre con un reattore solare gas di prodotto sostanzialmente privi di idrocarburi (gas di sintesi) a partire da una carica di materiale carbonioso, il quale metodo include indirizzare l?energia solare direttamente nel reattore. L?energia solare ? somministrata direttamente, vale a dire per mezzo di una finestra attraverso cui i raggi solari possono passare e riscaldare i materiali per la gassificazione. U.S. Patent 4,415,339, Department of Energy (DOE), teaches a method of producing substantially hydrocarbon-free product gas (synthesis gas) from a carbonaceous feedstock in a solar reactor, which method includes directing solar energy into the reactor. The solar energy is supplied directly, that is, by means of a window through which solar rays can pass and heat the gasification materials.
US 4,582,590 (National Aeronautics and Space Administration) illustra un metodo di pirolisi di scisto che include l?uso di radiazione solare concentrata. La radiazione solare passa attraverso una ?finestra solare? che raggiunge un ricevitore di ceramica a nido d?ape a che, di conseguenza, ? riscaldato a 350 ?C. US 4,582,590 (National Aeronautics and Space Administration) illustrates a method of shale pyrolysis involving the use of concentrated solar radiation. Solar radiation passes through a “solar window” to a honeycomb ceramic receiver which is subsequently heated to 350 ?C.
WO 2010/103520 illustra un dispositivo ad alimentazione solare per convertire fanghi mediante pirolisi, che include un reattore di pirolisi azionabile mediante energia solare. Tale energia solare ? concentrata e reindirizzata al ricevitore collocato all?interno del reattore pirolitico mediante specchi focalizzati. Il reattore ? disattivato quando un sensore rileva che l?intensit? della radiazione della luce solare scende al di sotto di una soglia. WO 2010/103520 illustrates a solar-powered device for converting sludge by pyrolysis, which includes a pyrolysis reactor that can be driven by solar energy. This solar energy is concentrated and redirected to the receiver located inside the pyrolysis reactor by means of focusing mirrors. The reactor is deactivated when a sensor detects that the radiation intensity of sunlight falls below a threshold.
WO 2017/055652 (Dipartimento dell?Energia) descrive una centrale elettrica ibrida basata sull?uso di energia solare comprendente un ricevitore solare a sale fuso configurato per riscaldare i sali fusi mediante energia solare. Vi ? un serbatoio polmone freddo e un serbatoio polmone a sale caldo, un generatore di vapore, un condensatore e uno scambiatore-reattore di salibiomassa per scambiare calore tra un flusso continuo di sali e la biomassa. WO 2017/055652 (Department of Energy) describes a solar hybrid power plant comprising a molten salt solar receiver configured to heat the molten salts using solar energy. There is a cold storage tank and a hot salt storage tank, a steam generator, a condenser and a salt-biomass exchanger-reactor to exchange heat between a continuous flow of salts and the biomass.
CN109207179 illustra un sistema di produzione di gas di sintesi attraverso pirolisi solare concentrata a sali fusi di materiale carbonioso. Per esempio, il materiale carbonioso pu? essere lolla di riso, residui di paglia di cotone e granturco e rifiuti domestici urbani e la temperatura pu? essere superiore a 800 ?C, per esempio 1000 ?C. CN109207179 illustrates a system for producing synthesis gas through concentrated solar molten salt pyrolysis of carbonaceous material. For example, the carbonaceous material can be rice husks, cotton straw residues, corn straw residues, and municipal household waste, and the temperature can be above 800 ?C, for example 1000 ?C.
WO/2020/150244 (Sabic) illustra l?uso di energia rinnovabile in sintesi di olefina. Nell?impianto rivendicato, almeno uno dei forni ? un forno elettrificato, in cui almeno il 90% del riscaldamento ? prodotto senza combustione di un combustibile. WO/2020/150244 (Sabic) illustrates the use of renewable energy in olefin synthesis. In the claimed plant, at least one of the furnaces is an electrified furnace, in which at least 90% of the heating is produced without combustion of a fuel.
Nessuno dei brevetti citati illustra un processo per il trattamento di materiali plastici per produrre un olio di pirolisi, usando una sorgente di energia solare. Inoltre, in molti casi, l?energia solare ? usata direttamente, per esempio focalizzando la radiazione solare direttamente su una superficie di assorbimento che ? collocata all?interno del reattore. None of the cited patents illustrate a process for treating plastic materials to produce a pyrolysis oil, using a solar energy source. Furthermore, in many cases, solar energy is used directly, for example by focusing solar radiation directly onto an absorber surface that is located inside the reactor.
Alcune domande di brevetto illustrano l?uso di un sale fuso come supporto di trasporto di calore per produrre gas di sintesi da biomassa (come rifiuti domestici urbani, paglia di cotone e granturco, lolla di riso). Le biomasse dal punto di vista chimico sono abbastanza diverse dai materiali plastici e il prodotto (gas di sintesi) ? completamente differente dagli oli di pirolisi. Di conseguenza, le condizioni di funzionamento richieste, come la temperatura, sono abbastanza differenti (anche superiori a 1000 ?C). Tipicamente questo processo non ? in grado di effettuare il compito della presente invenzione: per esempio, come illustrato in CN109207179 citato, i sali fusi usati fondono a circa 400 ?C. Generalmente, non ? sicuro usare sali fusi vicini al loro punto di fusione per evitare una solidificazione della miscela di sale nell?apparecchio, il che significa che non ? possibile usare quel processo per la pirolisi della plastica, che richiede una temperatura di 400-520 ?C. Some patent applications illustrate the use of a molten salt as a heat transport medium to produce synthesis gas from biomass (such as municipal household waste, cotton straw and corn, rice husks). Biomasses are chemically quite different from plastics and the product (synthesis gas) is completely different from pyrolysis oils. Consequently, the required operating conditions, such as temperature, are quite different (even above 1000 °C). Typically this process is not capable of performing the task of the present invention: for example, as illustrated in the cited CN109207179, the used molten salts melt at about 400 °C. Generally, it is not safe to use molten salts close to their melting point to avoid a solidification of the salt mixture in the apparatus, which means that it is not possible to use that process for the pyrolysis of plastics, which requires a temperature of 400-520 °C.
La pirolisi dei materiali plastici ? un processo estremamente auspicabile poich? consente di riciclare materiali plastici misti di scarto, spezzando le catene polimeriche in piccole molecole organiche che, dopo i processi di raffinazione appropriati, possono essere usate nella sintesi dei polimeri. La maggior parte degli altri processi di riciclo, come il cosiddetto riciclo meccanico (vale a dire l?estrusione di plastica di scarto con plastica vergine in modo da produrre una mescola) richiede l?uso di rifiuti di plastica notevolmente pura (vale a dire comprendente soltanto un polimero specifico, per esempio polistirene espanso o polietilene lineare a bassa densit? o polietilene tereftalato). Difatti, polimeri differenti non sono compatibili tra loro e, di conseguenza, la mescola di tale miscela di polimeri con uno specifico polimero vergine riduce drasticamente le sue prestazioni. Pyrolysis of plastics is a highly desirable process because it allows recycling mixed waste plastics by breaking the polymer chains into small organic molecules that, after appropriate refining processes, can be used in polymer synthesis. Most other recycling processes, such as so-called mechanical recycling (i.e. extruding waste plastic with virgin plastic to produce a blend) require the use of highly pure plastic waste (i.e. comprising only one specific polymer, for example expanded polystyrene or linear low-density polyethylene or polyethylene terephthalate). In fact, different polymers are not compatible with each other and, consequently, blending such a polymer blend with a specific virgin polymer drastically reduces its performance.
Altri processi di riciclo, come dissoluzione di solvente e precipitazione, possono essere usati nello specifico per disciogliere un materiale plastico specifico, in modo tale da poter fare precipitare un polimero pressoch? puro. Tuttavia, sono richieste quantit? estremamente cospicue di solvente e, inoltre, ? anche richiesto di rimuovere la plastica che non si discioglie nonch? purificare il solvente da tutte le sostanze contaminanti disciolte e disperse (come molecole a catena corta, additivi inorganici che sono usati come riempitivi e simili). Inoltre, il processo ? disponibile soltanto per plastiche selezionate, poich? per esempio ? abbastanza difficile disciogliere le poliolefine. Other recycling processes, such as solvent dissolution and precipitation, can be used specifically to dissolve a specific plastic material, so that a nearly pure polymer can be precipitated. However, extremely large amounts of solvent are required, and it is also necessary to remove the plastic that does not dissolve and to purify the solvent from all dissolved and dispersed contaminants (such as short-chain molecules, inorganic additives that are used as fillers, and the like). Furthermore, the process is only available for selected plastics, as it is quite difficult to dissolve polyolefins, for example.
La pirolisi dei materiali plastici ha il vantaggio chiave che ? in grado di funzionare efficacemente con rifiuti misti di plastica, anche in presenza di materiali di scarto non plastici come carta; inoltre, a differenza di altre tecniche, ha la capacit? di riciclare in modo illimitato rifiuti di plastica misti, vale a dire che vi sono cicli illimitati: produzione di plastica da monomeri, uso della plastica, raccolta dei relativi scarti dopo l?uso, e produzione di monomeri mediante pirolisi dei relativi scarti; di seguito chiusura del ciclo. Per questo motivo, tale processo ? frequentemente denominato ?riciclo a ciclo chiuso?. Plastic pyrolysis has the key advantage that it can work effectively with mixed plastic waste, even in the presence of non-plastic waste materials such as paper; furthermore, unlike other techniques, it has the ability to recycle mixed plastic waste in an unlimited manner, i.e. there are unlimited cycles: production of plastic from monomers, use of the plastic, collection of the related waste after use, and production of monomers by pyrolysis of the related waste; then closing the loop. For this reason, this process is often referred to as ?closed loop recycling?.
Tuttavia, questo ? un processo fortemente endotermico e, di conseguenza, richiede una cospicua quantit? di energia termica. Inoltre, poich? la temperatura di pirolisi richiesta ? abbastanza elevata (> 500 ?C), ? richiesta un?elevata quantit? di calore (vale a dire, un?elevata exergia). Di conseguenza, a questo scopo possono essere usate soltanto poche sorgenti di energia. Tipicamente, questa sorgente di energia ? un riscaldatore a gas (che brucia gas naturale e/o gas incondensabili prodotti mediante il processo stesso di pirolisi) o mediante riscaldamento elettrico diretto tramite effetto Joule. L?energia elettrica ha un contenuto exergetico estremamente elevato e non ? opportuno usarla con riscaldamento Joule. Inoltre, sia l?energia elettrica sia il riscaldamento di gas contribuiscono considerevolmente ad aumentare la carbon footprint, poich? la combustione di idrocarburi produce cospicue quantit? di anidride carbonica (CO2) e, nella maggior parte dei paesi, l?energia elettrica ? prodotta da gas, petrolio o combustione di carbonio. Inoltre, per via della temperatura elevata, in pratica non ? realizzabile l?uso di pompe di calore per pompare il calore da sorgenti di calore ad energia inferiore (come vapore o energia geotermica). However, this is a highly endothermic process and, therefore, requires a large amount of heat energy. Furthermore, since the required pyrolysis temperature is quite high (> 500 °C), a large amount of heat (i.e., high exergy) is required. Consequently, only a few energy sources can be used for this purpose. Typically, this energy source is a gas heater (burning natural gas and/or non-condensable gases produced by the pyrolysis process itself) or by direct electrical heating via the Joule effect. Electrical energy has an extremely high exergy content and is not suitable for use with Joule heating. Furthermore, both electrical energy and gas heating contribute significantly to the carbon footprint, since the combustion of hydrocarbons produces large amounts of carbon dioxide (CO2) and, in most countries, electrical energy is produced from gas, oil or carbon combustion. Furthermore, due to the high temperature, it is practically not feasible to use heat pumps to pump heat from lower energy heat sources (such as steam or geothermal energy).
Di conseguenza, vi ? il rischio elevato che la capacit? di riciclo illimitata della pirolisi (?riciclo a ciclo chiuso?) sia infatti limitata dal fatto che devono essere usate cospicue quantit? di sorgenti di energia preziose e/o non ecologiche. Consequently, there is a high risk that the unlimited recycling capacity of pyrolysis (?closed loop recycling?) is in fact limited by the fact that large quantities of valuable and/or non-environmentally friendly energy sources have to be used.
Come gi? riportato, alcuni brevetti illustrano l?uso diretto di luce solare, raccolta e concentrata mediante specchi di focalizzazione, direttamente a un ricevitore collocato nella camera di reattore per produrre gas di sintesi. Tuttavia, la luce solare ? una sorgente discontinua e, di conseguenza, la produzione di gas di sintesi pu? arrestarsi subito dopo una diminuzione di luce solare. Poich? questi processi richiedono un?elevata temperatura e un esteso periodo di tempo per stabilizzarsi, l?uso di luce solare diretta ? una grave limitazione alla loro implementazione pratica. As previously reported, some patents illustrate the use of direct sunlight, collected and concentrated by focusing mirrors, directly to a receiver located in the reactor chamber to produce synthesis gas. However, sunlight is a discontinuous source and, consequently, synthesis gas production may stop soon after a decrease in sunlight. Since these processes require high temperature and an extended period of time to stabilize, the use of direct sunlight is a serious limitation to their practical implementation.
Di conseguenza, da tempo ? sentita l?esigenza di un processo per produrre olio di pirolisi da materiali essenzialmente plastici che usi una sorgente di calore con impatto pressoch? nullo sulla produzione di CO2 e che sia in grado di usare in modo efficiente questa sorgente di energia. Consequently, there has long been a need for a process to produce pyrolysis oil from essentially plastic materials that uses a heat source with virtually no impact on CO2 production and that is able to use this energy source efficiently.
SOMMARIO DELL?INVENZIONE SUMMARY OF THE INVENTION
La Richiedente ha sorprendentemente scoperto un processo per produrre almeno un olio di pirolisi da materiali essenzialmente plastici che comprende le fasi di: The Applicant has surprisingly discovered a process for producing at least one pyrolysis oil from essentially plastic materials which comprises the steps of:
a) riscaldare un primo fluido termovettore F1 a una temperatura T1 compresa tra 400 ?C e 520 ?C per mezzo di radiazione solare; a) heating a first heat transfer fluid F1 to a temperature T1 between 400 ?C and 520 ?C by means of solar radiation;
b) riscaldare un secondo fluido termovettore F2 a una temperatura T2 superiore alla temperatura T1 per mezzo di radiazione solare; b) heating a second heat transfer fluid F2 to a temperature T2 higher than the temperature T1 by means of solar radiation;
c) riscaldare un primo reattore di pirolisi R1 per mezzo del primo fluido termovettore F1 riscaldato che, di conseguenza, ? raffreddato durante l?operazione; c) heating a first pyrolysis reactor R1 by means of the first heated heat transfer fluid F1 which is consequently cooled during the operation;
d) riscaldare un secondo reattore di pirolisi R2 per mezzo del secondo fluido termovettore F2 riscaldato che, di conseguenza, ? raffreddato durante l?operazione; d) heating a second pyrolysis reactor R2 by means of the second heated heat transfer fluid F2 which is consequently cooled during the operation;
e) alimentare il primo reattore di pirolisi R1 con almeno un materiale essenzialmente plastico M1; e) feed the first pyrolysis reactor R1 with at least one essentially plastic material M1;
f) mantenere detto materiale essenzialmente plastico M1 in detto primo reattore di pirolisi per un tempo di permanenza RT1 che ? di almeno 2 minuti e in ogni caso sufficiente a produrre un fluido allo stato gassoso M2 contenente idrocarburi; f) maintaining said essentially plastic material M1 in said first pyrolysis reactor for a residence time RT1 which is at least 2 minutes and in any case sufficient to produce a gaseous fluid M2 containing hydrocarbons;
g) alimentare detto fluido allo stato gassoso M2 contenente idrocarburi prodotti nel primo reattore di pirolisi R1 a un secondo reattore di pirolisi R2; g) feeding said gaseous fluid M2 containing hydrocarbons produced in the first pyrolysis reactor R1 to a second pyrolysis reactor R2;
h) mantenere detto fluido allo stato gassoso M2 in detto secondo reattore di pirolisi per un tempo di permanenza RT2 che ? di almeno 10 secondi; h) maintaining said fluid in the gaseous state M2 in said second pyrolysis reactor for a residence time RT2 which is at least 10 seconds;
i) condensare, totalmente o parzialmente, il gas uscente da detto secondo reattore di pirolisi R2 in modo da formare almeno un liquido che comprende idrocarburi aventi un punto di ebollizione standard non inferiore a 25 ?C. (i) condensing, totally or partially, the gas exiting from said second pyrolysis reactor R2 so as to form at least a liquid comprising hydrocarbons having a standard boiling point of not less than 25 °C.
Il processo illustrato e rivendicato nella presente invenzione ha i seguenti vantaggi rispetto ai processi noti nella tecnica anteriore: The process illustrated and claimed in the present invention has the following advantages over processes known in the prior art:
- pronto per riciclo a ciclo chiuso: Il processo illustrato ? in grado di produrre idrocarburi liquidi che, dopo l?ulteriore trattamento (per esempio mediante processi di piroscissione e/o raffinazione), possono essere usati per produrre polimeri. Dopo l?uso, gli articoli realizzati mediante tali polimeri possono essere alimentati nuovamente al processo illustrato. Il processo pu? essere ripetuto in modo illimitato. Di conseguenza, i materiali plastici possono essere riciclati virtualmente un numero infinito di volte. - GHG privo di emissioni: il calore richiesto per il processo di pirolisi ? ottenuto senza produzione diretta e/o indiretta di gas dannosi per l?effetto serra (come anidride carbonica, CO2). - ready for closed-loop recycling: The illustrated process is capable of producing liquid hydrocarbons which, after further processing (e.g. by cracking and/or refining), can be used to produce polymers. After use, articles made from these polymers can be fed back into the illustrated process. The process can be repeated indefinitely. As a result, plastic materials can be recycled virtually an infinite number of times. - GHG emission-free: The heat required for the pyrolysis process is obtained without direct and/or indirect production of greenhouse gases (such as carbon dioxide, CO2).
- l?uso efficiente di fluido termovettore a sale fuso: il fluido termovettore, che ? costituito preferibilmente da sali fusi, ? lo stesso sia per il sistema solare sia per il sistema di pirolisi, in modo tale che lo stesso fluido possa fluire in entrambi i sistemi. Di conseguenza, non vi ? l?esigenza di scambiatori di calore costosi. - efficient use of molten salt heat transfer fluid: the heat transfer fluid, which is preferably molten salt, is the same for both the solar system and the pyrolysis system, so that the same fluid can flow in both systems. As a result, there is no need for expensive heat exchangers.
- uso massimizzato di energia solare: l?energia solare ? una sorgente preziosa, soprattutto quando ? richiesto calore a temperatura elevata. Difatti, in questo caso ? richiesto un fattore di concentrazione elevato che, a sua volta, significa che un?ampia area di radiazione solare in ingresso deve essere riflessa su un?area di calore relativamente ridotta. La configurazione specifica di processo sinergico illustrata nella presente domanda ? in grado di affrontare questo problema molto specifico, poich? la soluzione fornita infatti ? in grado di ridurre il fattore di concentrazione medio richiesto, come sar? mostrato pi? avanti. - maximized use of solar energy: Solar energy is a valuable source, especially when high temperature heat is required. In fact, in this case a high concentration factor is required, which in turn means that a large area of incoming solar radiation has to be reflected onto a relatively small area of heat. The specific synergic process configuration illustrated in the present application is able to address this very specific problem, since the provided solution is in fact able to reduce the average concentration factor required, as will be shown later.
- pronto per rifiuti misti di plastica e plasmix: - ready for mixed plastic and plasmix waste:
preferibilmente, il processo ? alimentato da materiali plastici misti di scarto, di conseguenza, non ? richiesto alcun processo preliminare o ? richiesto un processo preliminare ridotto e non vi ? la necessit? di alimentare sorgenti di materiale unico come polietilene essenzialmente puro. Anche pi? preferibilmente, il processo ? alimentato con plastiche residue dopo che il processo di selezione ha gi? selezionato ed estratto i materiali unici (in particolare, polimeri che possono essere riutilizzati come tali quando le contaminazioni sono basse, come polietilene tereftalato (PET) e polietilene a bassa densit? (LDPE)). Tale carica ? talvolta denominata ?Plasmix? (da ?plastic mix?, miscela di plastica). Il materiale essenzialmente plastico che pu? essere alimentato al processo pu? contenere quantit? minori di materiali non plastici, come legno, carta, calcestruzzo, metalli e biomassa. Possono anche essere alimentate e processate plastiche comprendenti riempitivi inorganici e alogeni (come polivinilcloruro). Preferably, the process is fed with mixed waste plastic materials, hence, no or little preliminary processing is required and there is no need to feed unique material sources such as essentially pure polyethylene. Even more preferably, the process is fed with residual plastics after the sorting process has already sorted and extracted the unique materials (in particular, polymers that can be reused as such when contamination is low, such as polyethylene terephthalate (PET) and low density polyethylene (LDPE)). Such a feed is sometimes referred to as a “Plasmix” (from “plastic mix”). The essentially plastic material that may be fed to the process may contain minor amounts of non-plastic materials, such as wood, paper, concrete, metals and biomass. Plastics including inorganic fillers and halogens (such as polyvinyl chloride) may also be fed and processed.
- privo di incrostazione: il processo ? privo di incrostazioni e formazioni di carbonio, ostruzioni, anche quando il materiale essenzialmente plastico che ? alimentato ? ricco di plastiche con elevato rapporto carbonio/idrogeno come polistirene o polimeri ricchi di ossigeno come polietilene tereftalato. - scale-free: the process is free from scale and carbon build-up, blockages, even when the essentially plastic material being fed is rich in high carbon/hydrogen ratio plastics such as polystyrene or oxygen-rich polymers such as polyethylene terephthalate.
La presente invenzione illustra e rivendica anche un impianto per produrre almeno un olio di pirolisi da materiali essenzialmente plastici che comprende: The present invention also discloses and claims a system for producing at least one pyrolysis oil from essentially plastic materials which comprises:
A) un primo reattore di pirolisi 70 che ha almeno un ingresso in cui ? alimentato un materiale essenzialmente plastico, un?uscita in cui ? rimosso almeno un effluente gassoso e una camicia e/o bobina dotate almeno di un ingresso e di un?uscita per sali fusi; A) a first pyrolysis reactor 70 which has at least one inlet into which an essentially plastic material is fed, an outlet into which at least one gaseous effluent is removed, and a jacket and/or coil equipped with at least one inlet and one outlet for molten salts;
B) un secondo reattore di pirolisi 71 che ha almeno un ingresso in cui ? alimentato almeno un flusso gassoso continuo dal reattore 70, un?uscita in cui ? rimosso almeno un effluente gassoso e una camicia e/o bobina dotate almeno di un ingresso e di un?uscita per sali fusi; B) a second pyrolysis reactor 71 which has at least one inlet into which at least one continuous gaseous flow is fed from the reactor 70, an outlet into which at least one gaseous effluent is removed, and a jacket and/or coil equipped with at least one inlet and one outlet for molten salts;
C) un primo serbatoio 63, denominato anche ?serbatoio freddo?, in cui sono raccolti i sali fusi a bassa temperatura; C) a first tank 63, also called the "cold tank", in which the low-temperature molten salts are collected;
D) un secondo serbatoio 64, denominato anche ?serbatoio tiepido?, in cui sono raccolti i sali fusi a temperatura media; D) a second tank 64, also called the "warm tank", in which the molten salts at medium temperature are collected;
E) un terzo serbatoio 65, denominato anche ?serbatoio caldo?, in cui sono raccolti i sali fusi a temperatura elevata; E) a third tank 65, also called the "hot tank", in which the molten salts at high temperature are collected;
F) un primo gruppo collettore solare 61 comprendente un primo ricevitore solare, quest?ultimo comprendendo almeno un ingresso e un?uscita per i sali fusi, in cui detto gruppo collettore solare ? in grado di erogare radiazione solare concentrata a detto primo ricevitore solare che, a sua volta, ? configurato per riscaldare detti sali fusi; G) un secondo gruppo collettore solare 62 comprendente un secondo ricevitore solare, quest?ultimo comprendendo almeno un ingresso e un?uscita per i sali fusi, in cui detto gruppo collettore solare ? in grado di somministrare radiazione solare concentrata a detto secondo ricevitore solare che, a sua volta, ? configurato per riscaldare detti sali fusi; F) a first solar collector assembly 61 comprising a first solar receiver, the latter comprising at least one inlet and one outlet for molten salts, wherein said solar collector assembly is capable of delivering concentrated solar radiation to said first solar receiver which, in turn, is configured to heat said molten salts; G) a second solar collector assembly 62 comprising a second solar receiver, the latter comprising at least one inlet and one outlet for molten salts, wherein said solar collector assembly is capable of delivering concentrated solar radiation to said second solar receiver which, in turn, is configured to heat said molten salts;
H) un condensatore 72 con almeno un ingresso per il flusso gassoso continuo comprendente idrocarburi e un?uscita per il liquido condensato, che ? in grado di condensare almeno parzialmente il flusso gassoso continuo comprendente idrocarburi; H) a condenser 72 with at least one inlet for the continuous gaseous flow comprising hydrocarbons and an outlet for the condensed liquid, which is capable of at least partially condensing the continuous gaseous flow comprising hydrocarbons;
in cui detto primo collettore solare 61 ? collegato in modo fluidico a detto primo serbatoio 63 in corrispondenza di un?estremit? del ricevitore a tubo e a detto secondo serbatoio 64 in corrispondenza dell?altra estremit? del ricevitore a tubo; e in cui detto secondo collettore solare 62 ? collegato in modo fluidico a detto secondo serbatoio 64 in corrispondenza di un?estremit? del ricevitore a tubo e a detto terzo serbatoio 65 in corrispondenza dell?altra estremit? del ricevitore a tubo; in cui detti primo serbatoio 63 e secondo serbatoio 64 sono collegati fluidicamente a detta camicia e/o bobina di detto primo reattore di pirolisi 70; in cui detti secondo serbatoio 64 e terzo serbatoio 65 sono collegati fluidicamente a detta camicia e/o bobina di detto secondo reattore di pirolisi 71; in cui detto condensatore 72 ? collegato fluidicamente a detto secondo reattore di pirolisi 71, in modo da poter condensare parzialmente i vapori di pirolisi prodotti da detti primo e secondo reattore di pirolisi. wherein said first solar collector 61 is fluidly connected to said first tank 63 at one end of the tube receiver and to said second tank 64 at the other end of the tube receiver; and wherein said second solar collector 62 is fluidly connected to said second tank 64 at one end of the tube receiver and to said third tank 65 at the other end of the tube receiver; wherein said first tank 63 and second tank 64 are fluidly connected to said jacket and/or coil of said first pyrolysis reactor 70; wherein said second tank 64 and third tank 65 are fluidly connected to said jacket and/or coil of said second pyrolysis reactor 71; wherein said condenser 72 is fluidly connected to said second pyrolysis reactor 71, so as to be able to partially condense the pyrolysis vapours produced by said first and second pyrolysis reactors.
DEFINIZIONI DEFINITIONS
Nella descrizione della presente invenzione, a meno che non sia indicato in modo diverso, devono essere considerati i valori di intervalli (per esempio intervalli di pressione, temperatura, quantit?, eccetera) che includono i valori estremi. In the description of the present invention, unless otherwise indicated, range values (e.g. ranges of pressure, temperature, quantity, etc.) which include the extreme values are to be considered.
Nella descrizione della presente invenzione, a meno che non sia indicato in modo diverso, le percentuali sono in peso (vale a dire in massa). Il simbolo "%" indica percento, a meno che non sia indicato in modo diverso, in peso (massa). In the description of this invention, unless otherwise indicated, percentages are by weight (i.e., mass). The symbol "%" indicates percent, unless otherwise indicated, by weight (mass).
Nella descrizione della presente invenzione, il termine "comprendente" include anche come un caso limite particolare il suo significato come "costituito da" ed ?essenzialmente costituito da?. In the description of the present invention, the term "comprising" also includes as a particular limiting case its meaning as "consisting of" and "essentially consisting of".
Nella descrizione della presente invenzione, il termine essenzialmente costituito da? indica che la composizione o la formulazione (i) include necessariamente gli ingredienti elencati e (ii) ? aperto a ingredienti non elencati che non influenzano materialmente le propriet? di base e le propriet? innovative della composizione. In the description of the present invention, the term essentially consisting of? means that the composition or formulation (i) necessarily includes the listed ingredients and (ii) is open to non-listed ingredients that do not materially affect the basic properties and novel properties of the composition.
Nella descrizione della presente invenzione, a meno che non sia indicato in modo diverso, l?atto di mantenere un certo parametro (per esempio la pressione) all?interno di un intervallo indicato significa che le operazioni sono eseguite attivamente in modo tale che questo parametro rientri nell?intervallo, per esempio verificando che il valore misurato rientri nell?intervallo indicato, e/o regolando il parametro per mezzo di un sistema di regolazione di retroazione in cui un valore di questo parametro ? impostato all?interno dell?intervallo indicato. In the description of the present invention, unless otherwise indicated, the act of maintaining a certain parameter (e.g. pressure) within a specified range means that operations are actively performed so that this parameter falls within the range, for example by checking that the measured value falls within the specified range, and/or by adjusting the parameter by means of a feedback regulation system in which a value of this parameter is set within the specified range.
Nella descrizione della presente invenzione, con ?materiale essenzialmente plastico?, ? indicata una composizione di una o pi? plastiche, comprendente facoltativamente fino al 30% in peso, in base al peso del materiale essenzialmente plastico, di materiali non plastici. In the description of the present invention, with "essentially plastic material" is indicated a composition of one or more plastics, optionally comprising up to 30% by weight, based on the weight of the essentially plastic material, of non-plastic materials.
Nella descrizione della presente invenzione, con ?materiale plastico? si intende un materiale polimerico generico che pu? contenere altre sostanze per migliorare le prestazioni e/o ridurre i costi, come per la definizione IUPAC (Pure Appl. In the description of the present invention, "plastic material" means a generic polymeric material that may contain other substances to improve performance and/or reduce costs, as per the IUPAC (Pure Appl.
Chem. Volume 84 n? 2, pagine 377-410, 2012). Chem. Volume 84 n? 2, pages 377-410, 2012).
Nella descrizione della presente invenzione, ?idrocarburi aventi un punto di ebollizione standard non inferiore a 25 ?C? indica che tali idrocarburi hanno individualmente un punto di ebollizione standard, come definito da IUPAC, di almeno 25 ?C (vale a dire pari o superiore a 25 ?C). In the specification of the present invention, ?hydrocarbons having a standard boiling point not lower than 25 ?C? means that such hydrocarbons individually have a standard boiling point, as defined by IUPAC, of at least 25 ?C (i.e., at or above 25 ?C).
Nella descrizione della presente invenzione, l?atto di condensare, totalmente o parzialmente, il gas in uscita da detto secondo reattore di pirolisi R2 in modo da formare almeno un liquido che comprende idrocarburi aventi un punto di ebollizione standard non inferiore a 25 ?C non esclude che tale liquido possa comprendere anche idrocarburi aventi un punto di ebollizione al di sotto di 25 ?C, e composti non idrocarburici. In the description of the present invention, the act of condensing, totally or partially, the gas exiting from said second pyrolysis reactor R2 so as to form at least one liquid comprising hydrocarbons having a standard boiling point not lower than 25 °C does not exclude that such liquid may also comprise hydrocarbons having a boiling point below 25 °C, and non-hydrocarbon compounds.
Nella descrizione della presente invenzione, con ?vapori di pirolisi? si intende la fase gassosa che ? prodotta nella pirolisi del materiale essenzialmente plastico, come l?effluente allo stato gassoso del primo reattore di pirolisi. Quest?ultimo contiene il prodotto della pirolisi, ma anche i composti che si trovano allo stato gassoso nelle condizioni di pressione e temperatura della pirolisi che erano gi? presenti nel materiale essenzialmente plastico sottoposto alla pirolisi o aggiunto o gi? presente nel primo reattore di pirolisi (per esempio, nel gas inerte) come azoto, acqua o plastificanti a basso punto di ebollizione. Nei vapori di pirolisi, il contenuto di idrocarburi tipicamente ? superiore al 50% in peso. In the description of the present invention, ?pyrolysis vapors? means the gaseous phase which is produced in the pyrolysis of the essentially plastic material, such as the gaseous effluent of the first pyrolysis reactor. The latter contains the pyrolysis product, but also compounds which are in the gaseous state under the pyrolysis pressure and temperature conditions which were already present in the essentially plastic material subjected to pyrolysis or added to or already present in the first pyrolysis reactor (for example, in the inert gas) such as nitrogen, water or low boiling point plasticizers. In the pyrolysis vapors, the hydrocarbon content is typically greater than 50% by weight.
Nella descrizione della presente invenzione, con olio di pirolisi si intende il liquido formato mediante condensazione parziale o totale dei vapori di pirolisi e che comprende idrocarburi che hanno un punto di ebollizione standard non inferiore a 25 ?C. Nell?olio di pirolisi, il contenuto di idrocarburi tipicamente ? superiore al 50% in peso. In the description of the present invention, pyrolysis oil means the liquid formed by partial or total condensation of pyrolysis vapors and which comprises hydrocarbons having a standard boiling point not lower than 25 °C. In pyrolysis oil, the hydrocarbon content typically exceeds 50% by weight.
Nella descrizione della presente invenzione, con residuo di pirolisi (o in modo equivalente con char) si intende il prodotto che ? allo stato liquido, solido o liquido e solido (vale a dire semisolido) nel primo reattore di pirolisi o che si trova allo stato liquido e/o solido nelle condizioni di temperatura, pressione e composizione nella pirolisi. In the description of the present invention, pyrolysis residue (or equivalently char) means the product which is in the liquid, solid or liquid and solid (i.e. semi-solid) state in the first pyrolysis reactor or which is in the liquid and/or solid state under the conditions of temperature, pressure and composition in the pyrolysis.
Nella descrizione della presente invenzione, a meno che non sia indicato in modo diverso, con sostanziale assenza di ossigeno si intende che l?ossigeno (compreso come ossigeno molecolare) nei vapori di pirolisi ? inferiore al 2% in peso, preferibilmente inferiore allo 0,8% in peso, anche pi? preferibilmente tra 20 e 4000 ppm in peso, rispetto al peso totale della composizione di detti vapori. In the description of the present invention, unless otherwise indicated, by substantially absent oxygen it is meant that the oxygen (including molecular oxygen) in the pyrolysis vapors is less than 2% by weight, preferably less than 0.8% by weight, even more preferably between 20 and 4000 ppm by weight, with respect to the total weight of the composition of said vapors.
Nella descrizione della presente invenzione, con ?fluido termovettore? si intende un fluido solido, liquido, gassoso o multifase che ? usato per trasferire calore da un sistema all?altro, in particolare da una sorgente di calore ad altre richieste di calore (richiesta termica). Preferibilmente, i fluidi termovettori sono fluidi fabbricati nello specifico allo scopo di trasmettere calore e che sono stabili (vale a dire che non degradano rapidamente) nelle condizioni di processo usate. In the description of the present invention, "heat transfer fluid" means a solid, liquid, gaseous or multiphase fluid that is used to transfer heat from one system to another, in particular from a heat source to other heat demands (heat demand). Preferably, heat transfer fluids are fluids specifically manufactured for the purpose of transferring heat and which are stable (i.e. do not degrade rapidly) under the process conditions used.
Nella descrizione della presente invenzione, il primo fluido termovettore non deve essere differente dal punto di vista della composizione dal secondo fluido termovettore, tuttavia, hanno preferibilmente temperature differenti. In the description of the present invention, the first heat transfer fluid need not be different in composition from the second heat transfer fluid, however, they preferably have different temperatures.
Nella descrizione della presente invenzione, con ?SCA? si intende il gruppo collettore solare che comprende generalmente riflettori (specchi, come riflettori Fresnel, o specchi parabolici nel caso di cilindri parabolici), la struttura di supporto metallica, gli uno o pi? tubi ricevitori e facoltativamente il sistema di tracciamento che include l?azionamento, i sensori e i controlli. La lunghezza dei tubi ricevitori non deve essere pari alla lunghezza del riflettore, poich? svariati tubi ricevitori possono essere collegati in serie a formare un tubo ricevitore pi? lungo (in modo tale che inoltre possa essere ottenuta una lunghezza superiore a 200 m) che, a sua volta, pu? ricevere la radiazione di luce solare da molteplici specchi/riflettori in serie. Inoltre, per ottimizzare la portata in peso del fluido termovettore nei tubi ricevitori, nonch? per massimizzare la radiazione solare, ? utile suddividere il flusso del fluido termovettore da riscaldare in svariati tubi assorbitori in parallelo. Per questo motivo, nella descrizione della presente invenzione, il gruppo collettore solare comprende generalmente una pluralit? di specchi/riflettori e tubi assorbitori relativi, preferibilmente combinati in serie, in parallelo e in combinazioni in serie-in parallelo. In the description of the present invention, ?SCA? means the solar collector assembly which generally comprises reflectors (mirrors, such as Fresnel reflectors, or parabolic mirrors in the case of parabolic cylinders), the metal support structure, the one or more receiver tubes and optionally the tracking system which includes the drive, sensors and controls. The length of the receiver tubes does not have to be equal to the length of the reflector, since several receiver tubes can be connected in series to form a longer receiver tube (so that a length greater than 200 m can also be obtained) which, in turn, can receive the sunlight radiation from multiple mirrors/reflectors in series. Furthermore, in order to optimize the weight flow rate of the heat transfer fluid in the receiver tubes, as well as to maximize the solar radiation, it is useful to divide the flow of the heat transfer fluid to be heated into several absorber tubes in parallel. For this reason, in the description of the present invention, the solar collector assembly generally comprises a plurality of reflectors (mirrors, such as Fresnel reflectors, or parabolic mirrors in the case of parabolic cylinders). of mirrors/reflectors and related absorber tubes, preferably combined in series, in parallel and in series-parallel combinations.
Nella descrizione della presente invenzione, con ?sale fuso? o in modo equivalente, sali fusi) si indica un sale che ? solido a temperatura e pressione standard ma che entra nella fase liquida per via della temperatura elevata. I sali fusi possono essere composti da un unico componente (per esempio, soltanto nitrato di sodio) o una miscela di sali (per esempio, una miscela di nitrato di sodio e di potassio). In the description of the present invention, "molten salt" or equivalently, "molten salts" means a salt that is solid at standard temperature and pressure but enters the liquid phase due to the elevated temperature. Molten salts may be composed of a single component (for example, only sodium nitrate) or a mixture of salts (for example, a mixture of sodium and potassium nitrate).
Nella descrizione della presente invenzione, con ?dispositivo carico? si intende qualsiasi dispositivo che ? riscaldato per mezzo del fluido termovettore. Esempi di ?dispositivo carico? sono il primo e il secondo reattore di pirolisi, il dispositivo di coking, il preriscaldatore. In the description of the present invention, by "charged device" is meant any device that is heated by means of the heat transfer fluid. Examples of "charged device" are the first and second pyrolysis reactors, the coker, the preheater.
Nella descrizione della presente invenzione, con ?ciclo di fluido?, ?ciclo di fluido termovettore?, ?ciclo caldo?, ?ciclo tiepido? si intendono i processi mediante cui il fluido termovettore ? fatto ricircolare sostanzialmente per intero nel processo. In the description of the present invention, the terms "fluid cycle", "heat transfer fluid cycle", "hot cycle", and "warm cycle" mean processes by which the heat transfer fluid is recirculated substantially entirely in the process.
Con ?fatto ricircolare sostanzialmente per intero? si intende che il fluido termovettore non ? generato o consumato nel processo, pertanto non vi sono flussi continui netti di ingresso o uscita; tuttavia, in modo opportuno, il fluido pu? essere sversato o lentamente sostituito, in particolare poich? ? noto che la maggior parte dei fluidi termovettori degrada nel tempo a temperatura elevata. Preferibilmente, un fluido fatto ricircolare sostanzialmente per intero ha una portata in peso in ingresso o uscita totale che ? inferiore all?1% della portata in peso di ricircolazione, anche pi? preferibilmente inferiore allo 0,1%. By substantially entirely recirculated is meant that the heat transfer fluid is not generated or consumed in the process, so there is no continuous net inflow or outflow; however, where appropriate, the fluid may be spilled or slowly replaced, particularly since most heat transfer fluids are known to degrade over time at elevated temperatures. Preferably, a substantially entirely recirculated fluid has a total inflow or outflow weight flow rate that is less than 1% of the recirculation weight flow rate, even more preferably less than 0.1%.
Nella descrizione della presente invenzione, a meno che non sia indicato in modo diverso, per un valore di un parametro che ? pari perlopi? a un valore X determinato si intende che il parametro ? pari a X o inferiore a X; e per un valore di un parametro che ? pari almeno a un determinato valore X si intende che il parametro ? pari a X o superiore a X. In the description of the present invention, unless otherwise indicated, a value of a parameter that is mostly equal to a given value X means that the parameter is equal to X or less than X; and a value of a parameter that is at least equal to a given value X means that the parameter is equal to X or greater than X.
Nella descrizione della presente invenzione, a meno che non sia indicato in modo diverso, con resa nella produzione di un prodotto si intende la percentuale in peso di quel prodotto rispetto al totale dei prodotti ottenuti. In the description of the present invention, unless otherwise indicated, yield in the production of a product means the percentage by weight of that product with respect to the total of the products obtained.
A meno che non sia indicato in modo diverso, in questo documento "parte" e "parti" indicano rispettivamente parte in peso e parti in peso. Peso significa massa, vale a dire kg in unit? SI. Unless otherwise indicated, in this document "part" and "parts" mean part by weight and parts by weight, respectively. Weight means mass, i.e. kg in YES units.
A meno che non sia indicato in modo diverso, in questo documento la combinazione di un singolo intervallo di un elenco con un altro singolo intervallo che deriva da un secondo elenco di intervalli e relativo a una caratteristica differente deve essere considerata illustrata nella domanda, anche in assenza di un chiaro indicatore di tale combinazione. Unless otherwise indicated, in this document the combination of a single range from one list with another single range that comes from a second list of ranges and relates to a different characteristic shall be considered as illustrated in the application, even in the absence of a clear indicator of such a combination.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
La Figura 1 mostra uno schema di processo illustrativo di una forma di realizzazione della presente invenzione, caratterizzato da tre serbatoi di fluido termovettore e due reattori di pirolisi. Figure 1 shows an illustrative process diagram of an embodiment of the present invention, featuring three heat transfer fluid tanks and two pyrolysis reactors.
La Figura 2 mostra uno schema di processo illustrativo di una forma di realizzazione della presente invenzione caratterizzato dall?aggiunta di un preriscaldatore di plastica (come un estrusore o dispositivo di vite). Figure 2 shows an illustrative process diagram of one embodiment of the present invention featuring the addition of a plastic preheater (such as an extruder or screw device).
La Figura 3 mostra uno schema di processo illustrativo di una forma di realizzazione della presente invenzione, caratterizzato dall?aggiunta di un dispositivo aggiuntivo (?dispositivo di coking?) che inoltre tratta l?effluente di residuo liquido/solido/semi-solido (char) del reattore. Figure 3 shows an illustrative process scheme of an embodiment of the present invention, featuring the addition of an additional device (?coking device?) that additionally treats the liquid/solid/semi-solid residue (char) effluent from the reactor.
La Figura 4 mostra uno schema di processo illustrativo di una forma di realizzazione della presente invenzione, caratterizzato sia dalla presenza di detto dispositivo di coking che tratta inoltre l?effluente di residuo liquido/solido/semisolido (char) del reattore, sia il preriscaldatore di plastica (come un estrusore o un dispositivo di vite). Figure 4 shows an illustrative process scheme of an embodiment of the present invention, characterized by the presence of both said coking device which additionally treats the liquid/solid/semi-solid residue (char) effluent from the reactor, and the plastic preheater (such as an extruder or screw device).
La Figura 5 mostra uno schema di processo illustrativo di una forma di realizzazione della presente invenzione, caratterizzato dal fatto che la condensazione del gas di pirolisi viene effettuata in pi? di un?unit?, e in cui la prima di tali unit? di detto gas di pirolisi ? raffreddata mediante il fluido termovettore prima dell?entrata nel serbatoio freddo, realizzando pertanto un?unit? di recupero di calore. Figure 5 shows an illustrative process diagram of an embodiment of the present invention, characterized in that the condensation of the pyrolysis gas is carried out in more than one unit, and wherein the first of such units of said pyrolysis gas is cooled by the heat transfer fluid before entering the cold tank, thereby providing a heat recovery unit.
La Figura 6 mostra uno schema di processo illustrativo di una forma di realizzazione della presente invenzione, caratterizzato dal fatto che il fluido termovettore uscente dal serbatoio tiepido viene erogato al primo reattore di pirolisi e al dispositivo preriscaldatore in semiserie per mezzo di un dispositivo a stramazzo 78 prima di ritornare al serbatoio freddo. Figure 6 shows an illustrative process diagram of an embodiment of the present invention, characterized in that the heat transfer fluid exiting the warm tank is delivered to the first pyrolysis reactor and the semi-series preheater device by means of a weir device 78 before returning to the cold tank.
La Figura 7 mostra uno schema di processo illustrativo di una forma di realizzazione della presente invenzione, caratterizzato dal fatto che il fluido termovettore uscente dal serbatoio caldo viene erogato al dispositivo di coking e al secondo reattore di pirolisi in semiserie per mezzo di un dispositivo a stramazzo 79 prima di ritornare al serbatoio freddo. Figure 7 shows an illustrative process diagram of an embodiment of the present invention, characterized in that the heat transfer fluid exiting the hot tank is delivered to the coker and the second semi-series pyrolysis reactor by means of a weir device 79 before returning to the cold tank.
La Figura 8 mostra uno schema di processo con un circuito a doppio fluido termovettore, corrispondente all?Esempio 1 (dell?invenzione). Figure 8 shows a process diagram with a dual heat transfer fluid circuit, corresponding to Example 1 (of the invention).
La Figura 9 mostra uno schema di processo con un circuito a singolo fluido termovettore, corrispondente all?Esempio 2 (comparativo). Figure 9 shows a process diagram with a single heat transfer fluid circuit, corresponding to Example 2 (comparative).
La Figura 10 mostra uno schema di processo illustrativo di una forma di realizzazione della presente invenzione, caratterizzato dal fatto che il primo fluido termovettore e il ciclo di fluido termovettore relativo non ? in collegamento fluidico con il secondo fluido termovettore e il ciclo di trasferimento di calore relativo. Figure 10 shows an illustrative process diagram of an embodiment of the present invention, characterized in that the first heat transfer fluid and the related heat transfer fluid cycle are not in fluidic connection with the second heat transfer fluid and the related heat transfer cycle.
La Figura 11 mostra uno schema di processo illustrativo di alcune forme di realizzazione della presente invenzione, caratterizzato dal fatto che ? mostrata la posizione delle sorgenti di alimentazione aggiuntive in tre posizioni differenti (66A per disposizione in parallelo, 66B e 66C per disposizione in serie) Figure 11 shows an illustrative process diagram of some embodiments of the present invention, characterized in that the location of the additional power sources is shown in three different positions (66A for parallel arrangement, 66B and 66C for series arrangement).
La Figura 12 mostra uno schema di processo illustrativo di una forma di realizzazione della presente invenzione, caratterizzato dall?uso di tre serbatoi e che si focalizza per mostrare i cicli caldo e tiepido e la loro distinzione. Figure 12 shows an illustrative process diagram of one embodiment of the present invention, featuring the use of three tanks and focusing to show the hot and warm cycles and their distinction.
La Figura 13 mostra uno schema di processo illustrativo di una forma di realizzazione della presente invenzione, caratterizzato dall?uso di quattro serbatoi e due cicli completamente indipendenti, che si focalizza per mostrare i cicli caldo e tiepido e la loro distinzione. Figure 13 shows an illustrative process diagram of one embodiment of the present invention, featuring the use of four tanks and two completely independent cycles, focusing on showing the hot and warm cycles and their distinction.
La Figura 14 mostra uno schema di processo illustrativo di una forma di realizzazione della presente invenzione, caratterizzato da tre serbatoi e da due cicli completamente indipendenti o parzialmente indipendenti. Figure 14 shows an illustrative process diagram of an embodiment of the present invention, featuring three tanks and two fully independent or partially independent cycles.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL?INVENZIONE DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Secondo una forma di realizzazione, il processo per produrre almeno un olio di pirolisi da materiali essenzialmente plastici ? caratterizzato dal fatto che i fluidi F1 e F2 sono fatti ricircolare sostanzialmente per intero. According to one embodiment, the process for producing at least one pyrolysis oil from essentially plastic materials is characterized in that the fluids F1 and F2 are recirculated substantially in their entirety.
Una prima forma di realizzazione della presente invenzione ? mostrata nella Figura 1. Lo schema comprende: A first embodiment of the present invention is shown in Figure 1. The scheme comprises:
- un primo reattore di pirolisi 70 (a temperatura inferiore), indicato anche come reattore di pirolisi primario; - a first pyrolysis reactor 70 (at lower temperature), also referred to as the primary pyrolysis reactor;
- un secondo reattore di pirolisi 71 (a una temperatura pi? elevata), indicato anche come reattore di pirolisi secondario; - a second pyrolysis reactor 71 (at a higher temperature), also referred to as a secondary pyrolysis reactor;
- un condensatore 72 che condensa l?effluente del secondo reattore di pirolisi 71; - a condenser 72 which condenses the effluent of the second pyrolysis reactor 71;
- un separatore 73 che separa la fase gassosa (non condensata) da quella liquida; - a separator 73 which separates the gaseous phase (not condensed) from the liquid phase;
- un gruppo collettore solare a temperatura media 61 (SCA); - un gruppo collettore solare a temperatura elevata 62 (SCA); - un serbatoio freddo del fluido termovettore 63; - a medium temperature solar collector group 61 (SCA); - a high temperature solar collector group 62 (SCA); - a cold heat transfer fluid tank 63;
- un serbatoio tiepido del fluido termovettore 64; - a warm tank of heat transfer fluid 64;
- un serbatoio caldo del fluido termovettore 65; - a hot tank of heat transfer fluid 65;
- pompe di fluido termovettore 66 che erogano il fluido termovettore al sistema di riscaldamento (ricevitori solari) e alle applicazioni (reattori di pirolisi); - heat transfer fluid pumps 66 that deliver the heat transfer fluid to the heating system (solar receivers) and applications (pyrolysis reactors);
- by-pass da B1 a B4 facoltativi. - optional bypasses from B1 to B4.
Il materiale essenzialmente plastico ? alimentato in 51 al primo reattore di pirolisi 70 che ? riscaldato dal fluido termovettore a temperatura media 33 proveniente dal serbatoio tiepido 64. Il fluido termovettore proveniente dal primo reattore di pirolisi 70 (di conseguenza, a temperatura inferiore) ? portato al serbatoio freddo 63. The essentially plastic material 51 is fed to the first pyrolysis reactor 70 which is heated by the medium temperature heat transfer fluid 33 coming from the warm tank 64. The heat transfer fluid coming from the first pyrolysis reactor 70 (consequently, at a lower temperature) is brought to the cold tank 63.
I gas di pirolisi sviluppati nel reattore 70 sono erogati al secondo reattore di pirolisi 71, che si trova a una temperatura pi? elevata rispetto al primo reattore di pirolisi 70, mentre il residuo solido o semisolido (come char) ? recuperato in 53. The pyrolysis gases evolved in reactor 70 are delivered to the second pyrolysis reactor 71, which is at a higher temperature than the first pyrolysis reactor 70, while the solid or semi-solid residue (such as char) is recovered in 53.
In alcune forme di realizzazione, pu? essere recuperata da 53 anche una parte del liquido compreso nel reattore 70. In some embodiments, a portion of the liquid contained in the reactor 70 can also be recovered from 53.
Nel secondo reattore di pirolisi 71, il gas di pirolisi proveniente dal primo reattore 70 ? riscaldato ulteriormente a una temperatura pi? elevata per mezzo del fluido termovettore 37 proveniente dal serbatoio caldo 65. Di conseguenza, nel secondo reattore 71 i gas sono ulteriormente pirolizzati. L?effluente del secondo reattore 71 ? raffreddato e condensato per mezzo del condensatore 72. I gas che non sono condensati sono recuperati in 55. Il condensato forma l?olio di pirolisi che ? raccolto nel serbatoio 73 e recuperato in 56. Il serbatoio 73 pu? essere integrato nel condensatore 72. Il fluido termovettore che esce dal secondo reattore di pirolisi ? portato al serbatoio tiepido 64. In the second pyrolysis reactor 71, the pyrolysis gas from the first reactor 70 is further heated to a higher temperature by means of the heat transfer fluid 37 from the hot tank 65. As a result, in the second reactor 71 the gases are further pyrolyzed. The effluent from the second reactor 71 is cooled and condensed by means of the condenser 72. The gases which are not condensed are recovered in 55. The condensate forms the pyrolysis oil which is collected in the tank 73 and recovered in 56. The tank 73 can be integrated into the condenser 72. The heat transfer fluid exiting the second pyrolysis reactor is led to the warm tank 64.
By-pass da B1 a B4 facoltativi sono utili a ricaricare i serbatoi, senza necessit? di passare attraverso il sistema di riscaldamento e le applicazioni (per la manutenzione e/o per disaccoppiare la portata dalla richiesta termica). Optional B1 to B4 bypasses are useful for recharging tanks, without having to pass through the heating system and applications (for maintenance and/or to decouple the flow from the thermal demand).
Il gruppo collettore solare (SCA) 61 a temperatura media riscalda il fluido termovettore 31 dal serbatoio freddo 63, mentre il gruppo collettore solare 62 a temperatura elevata riscalda il fluido termovettore 35 dal serbatoio tiepido 64. Dal gruppo collettore solare 61 a temperatura media il fluido termovettore ? portato al serbatoio tiepido 64, mentre dal gruppo collettore solare 62 a temperatura elevata il fluido termovettore ? portato al serbatoio caldo 65. The medium temperature solar collector group (SCA) 61 heats the heat transfer fluid 31 from the cold tank 63, while the high temperature solar collector group 62 heats the heat transfer fluid 35 from the warm tank 64. From the medium temperature solar collector group 61 the heat transfer fluid is carried to the warm tank 64, while from the high temperature solar collector group 62 the heat transfer fluid is carried to the hot tank 65.
Secondo una forma di realizzazione preferita, il fluido termovettore in un ciclo ? riscaldato mediante almeno un gruppo collettore solare ed ? raffreddato, rilasciando il suo calore, almeno in un reattore di pirolisi prima di ritornare al gruppo collettore solare (passando eventualmente attraverso un serbatoio di fluido termovettore). According to a preferred embodiment, the heat transfer fluid in a cycle is heated by at least one solar collector assembly and is cooled, releasing its heat, in at least one pyrolysis reactor before returning to the solar collector assembly (possibly passing through a heat transfer fluid tank).
Secondo una forma di realizzazione preferita, nel processo per produrre almeno un olio di pirolisi da materiali essenzialmente plastici, i fluidi F1 e F2 sono fatti ricircolare sostanzialmente per intero. According to a preferred embodiment, in the process for producing at least one pyrolysis oil from essentially plastic materials, fluids F1 and F2 are recirculated substantially in their entirety.
Preferibilmente, il processo della presente invenzione ? un processo a doppio ciclo (o in alternativa ?processo a due cicli?). Preferably, the process of the present invention is a double-loop process (or alternatively ?two-loop process?).
Ci? significa che vi sono due cicli termici sostanzialmente indipendenti: nel cosiddetto ?ciclo termico a temperatura tiepida? (o pi? sinteticamente ?ciclo tiepido?), il fluido termovettore F1 ? riscaldato da una bassa temperatura a una temperatura ?tiepida? per mezzo di un primo gruppo collettore solare (a temperatura inferiore). Questo fluido ? usato nel primo reattore di pirolisi e facoltativamente in altri dispositivi come concepiti nell?illustrazione della presente invenzione. This means that there are two substantially independent thermal cycles: in the so-called "warm temperature thermal cycle" (or more synthetically "warm cycle"), the heat transfer fluid F1 is heated from a low temperature to a "warm" temperature by means of a first solar collector group (at a lower temperature). This fluid is used in the first pyrolysis reactor and optionally in other devices as conceived in the illustration of the present invention.
Nel cosiddetto ?ciclo termico a temperatura calda? (?ciclo caldo?), il fluido termovettore F2 ? riscaldato da una temperatura ?tiepida? a una temperatura ?calda? per mezzo di un secondo gruppo collettore solare. Questo fluido ? usato nel secondo reattore di pirolisi e facoltativamente in altri dispositivi come concepiti nell?illustrazione della presente invenzione. In the so-called ?hot temperature thermal cycle? (?hot cycle?), the heat transfer fluid F2 is heated from a ?warm? temperature to a ?hot? temperature by means of a second solar collector assembly. This fluid is used in the second pyrolysis reactor and optionally in other devices as conceived in the illustration of the present invention.
Secondo una forma di realizzazione preferita, la ricircolazione del fluido F1 forma un primo ciclo di fluido termovettore (?ciclo tiepido?) e la ricircolazione del fluido F2 forma un secondo ciclo di fluido termovettore (?ciclo caldo?). According to a preferred embodiment, the recirculation of the fluid F1 forms a first heat transfer fluid cycle (?warm cycle?) and the recirculation of the fluid F2 forms a second heat transfer fluid cycle (?hot cycle?).
Nel processo a doppio ciclo, ? possibile che i fluidi di sale fuso dei due cicli si miscelino in un certo punto (tipicamente nel serbatoio tiepido). Tuttavia, la caratteristica essenziale che caratterizza il processo a doppio ciclo dal processo a singolo ciclo ? il fatto che il fluido termovettore ? almeno parzialmente estratto da almeno due punti degli uno o pi? gruppi collettori solari (F1, F2) a temperature differenti (T1, T2) e usato almeno in parte separatamente per riscaldare i dispositivi di pirolisi (come i reattori) a temperature differenti. In the double-loop process, it is possible that the molten salt fluids of the two cycles mix at some point (typically in the warm tank). However, the essential feature that distinguishes the double-loop process from the single-loop process is that the heat transfer fluid is at least partially extracted from at least two points of the one or more solar collector groups (F1, F2) at different temperatures (T1, T2) and used at least partly separately to heat the pyrolysis devices (such as reactors) at different temperatures.
Con ?usato almeno in parte separatamente? si intende che vi sono almeno due circuiti distinti (?ciclo caldo?, ?ciclo tiepido?) in cui fluisce il fluido termovettore e in cui i dispositivi carichi (come i reattori di pirolisi) sono collegati fluidicamente. By ?used at least partly separately? it is meant that there are at least two distinct circuits (?hot cycle?, ?warm cycle?) in which the heat transfer fluid flows and in which the charged devices (such as pyrolysis reactors) are fluidically connected.
Secondo una forma di realizzazione, detto primo fluido termovettore F1 e detto secondo fluido termovettore F2 hanno la stessa composizione ma a una temperatura differente. Secondo una forma di realizzazione, a un certo punto i fluidi F1 e F2 possono miscelarsi, preferibilmente quando essi hanno sostanzialmente la stessa temperatura. According to one embodiment, said first heat transfer fluid F1 and said second heat transfer fluid F2 have the same composition but at a different temperature. According to one embodiment, at a certain point the fluids F1 and F2 may mix, preferably when they have substantially the same temperature.
Secondo una forma di realizzazione, detto primo fluido termovettore F1 e detto secondo fluido termovettore F2 hanno la stessa composizione, ma a temperatura di esercizio differente (T1 e T2), e si miscelano in un singolo punto, preferibilmente in un serbatoio (come il ?serbatoio tiepido?). According to one embodiment, said first heat transfer fluid F1 and said second heat transfer fluid F2 have the same composition, but at different operating temperatures (T1 and T2), and mix at a single point, preferably in a tank (such as the ?warm tank?).
Una vista semplificata di questa forma di realizzazione ? mostrata nella Figura 12, che ? fornita per mostrare chiaramente il flusso del fluido termovettore in ciascun ciclo. Nella Figura 12, ? osservato che nel serbatoio ?tiepido? 64 i due cicli si miscelano insieme, tuttavia, i due cicli sono mantenuti sostanzialmente distinti poich? vi ? soltanto un unico punto di contatto. Nella Figura 12, la scatola tratteggiata ? stata collocata intorno al dispositivo di coking 76 e al preriscaldatore 74 per mostrare che essi sono facoltativi. Le linee tratteggiate nei serbatoi mostrano la direzione del flusso all?interno del serbatoio. A simplified view of this embodiment is shown in Figure 12, which is provided to clearly show the flow of the heat transfer fluid in each cycle. In Figure 12, it is observed that in the “warm” tank 64 the two cycles mix together, however, the two cycles are kept substantially distinct since there is only a single point of contact. In Figure 12, the dotted box has been placed around the coker 76 and preheater 74 to show that they are optional. The dotted lines in the tanks show the direction of flow within the tank.
I serbatoi freddo, caldo e tiepido possono comprendere facoltativamente alcune caratteristiche di miscelazione, come una pompa di ricircolo interna o un agitatore, per esempio un agitatore ad ancora, agitatore a turbina o girante a paletta inclinata. Tali mezzi di miscelazione migliorano l?omogeneizzazione della temperatura del serbatoio e, in particolare, possono essere particolarmente utili all?avvio. Cold, hot and warm tanks may optionally include some mixing features, such as an internal recirculation pump or an agitator, such as an anchor agitator, turbine agitator or inclined-vane impeller. Such mixing means improve the homogenization of the tank temperature and, in particular, can be particularly useful at start-up.
Tuttavia, anche senza detta caratteristica di miscelazione, il flusso del fluido termovettore dagli ingressi alle uscite e la convezione naturale contribuiscono a un certo grado di ricircolazione interna e miscelazione nei serbatoi. Di conseguenza, dette linee tratteggiate, in particolare nel serbatoio tiepido, sono rappresentazioni simboliche delle direzioni di flusso del fluido termovettore all?interno dei serbatoi, ma non devono essere concepite come gli unici flussi che possono verificarsi all?interno dei serbatoi. However, even without such mixing feature, the flow of the heat transfer fluid from the inlets to the outlets and the natural convection contribute to a certain degree of internal recirculation and mixing in the tanks. Consequently, the said dotted lines, especially in the warm tank, are symbolic representations of the directions of flow of the heat transfer fluid inside the tanks, but should not be conceived as the only flows that can occur inside the tanks.
Di conseguenza, facendo riferimento alle fasi del processo della presente invenzione gi? illustrata, un oggetto della presente invenzione ? un processo per produrre almeno un olio di pirolisi da materiali essenzialmente plastici, in cui il primo ciclo comprende detta fase a) e detta fase c) e il secondo ciclo comprende detta fase b) e d). Accordingly, referring to the process steps of the present invention already illustrated, an object of the present invention is a process for producing at least one pyrolysis oil from essentially plastic materials, wherein the first cycle comprises said step a) and said step c) and the second cycle comprises said step b) and d).
Secondo un?altra forma di realizzazione, il processo per produrre almeno un olio di pirolisi da materiali essenzialmente plastici comprende in aggiunta le fasi di: According to another embodiment, the process for producing at least one pyrolysis oil from essentially plastic materials additionally comprises the steps of:
j) stoccare il primo fluido termovettore F1 proveniente dalla fase c) in un serbatoio (?serbatoio freddo?) prima del suo uso nella fase a); j) store the first heat transfer fluid F1 from phase c) in a tank (?cold tank?) before using it in phase a);
k) stoccare il secondo fluido termovettore F2 riscaldato nella fase b) in un serbatoio (?serbatoio caldo?) prima del suo uso nella fase d). k) store the second heat transfer fluid F2 heated in phase b) in a tank (?hot tank?) before using it in phase d).
Secondo un?altra forma di realizzazione, nel processo per produrre almeno un olio di pirolisi da materiali essenzialmente plastici, il fluido termovettore F1 ha la stessa composizione del fluido termovettore F2. According to another embodiment, in the process for producing at least one pyrolysis oil from essentially plastic materials, the heat transfer fluid F1 has the same composition as the heat transfer fluid F2.
Quando i fluidi F1 e F2 hanno la stessa composizione, secondo un?altra forma di realizzazione, il processo della presente invenzione per produrre almeno un olio di pirolisi da materiali essenzialmente plastici comprende in aggiunta le fasi di: When fluids F1 and F2 have the same composition, according to another embodiment, the process of the present invention for producing at least one pyrolysis oil from essentially plastic materials additionally comprises the steps of:
l) stoccare il primo fluido termovettore F1 riscaldato nella fase a) prima del suo uso nella fase c) e il secondo fluido termovettore F2 raffreddato nella fase d) prima del suo uso nella fase b) in un serbatoio (?serbatoio tiepido?). l) store the first heat transfer fluid F1 heated in phase a) before its use in phase c) and the second heat transfer fluid F2 cooled in phase d) before its use in phase b) in a tank (?warm tank?).
Un?altra forma di realizzazione della presente invenzione, avente ?cicli separati?, ? mostrata nella Figura 10. Lo schema comprende gli stessi dispositivi della Figura 1, ad eccezione del serbatoio tiepido 64 che ? suddiviso in due serbatoi 64A e 64B separati: Another embodiment of the present invention, having ?separate cycles?, is shown in Figure 10. The scheme includes the same devices as in Figure 1, except that the warm tank 64 is divided into two separate tanks 64A and 64B:
- Il primo serbatoio ?tiepido? (?serbatoio tiepido A?, 64A) raccoglie il fluido termovettore proveniente dal primo gruppo collettore solare 61. - The first ?warm? tank (?warm tank A?, 64A) collects the heat transfer fluid coming from the first solar collector group 61.
- Il primo serbatoio ?tiepido? 64A eroga il fluido termovettore ai dispositivi di pirolisi che richiedono temperature inferiori, come il primo reattore di pirolisi 70 e facoltativamente il preriscaldatore o gli scambiatori di calore con fluidi termovettori organici. - The first “warm” tank 64A supplies the heat transfer fluid to the pyrolysis devices requiring lower temperatures, such as the first pyrolysis reactor 70 and optionally the preheater or organic heat transfer fluid heat exchangers.
- Il secondo serbatoio ?tiepido? (?serbatoio tiepido B?, 64B) raccoglie il fluido termovettore proveniente dai dispositivi che richiedono temperature superiori, come il secondo reattore di pirolisi o il dispositivo di coking. - Il secondo serbatoio ?tiepido? 64B eroga il fluido termovettore al secondo gruppo collettore solare 62. - The second ?warm? tank (?warm tank B?, 64B) collects the heat transfer fluid from devices requiring higher temperatures, such as the second pyrolysis reactor or the coking device. - The second ?warm? tank 64B delivers the heat transfer fluid to the second solar collector group 62.
Una vista semplificata della stessa forma di realizzazione ? mostrata nella Figura 13, che ? fornita per mostrare chiaramente il flusso del fluido termovettore in ciascun ciclo. A simplified view of the same embodiment is shown in Figure 13, which is provided to clearly show the flow of the heat transfer fluid in each cycle.
Di conseguenza, una forma di realizzazione della presente invenzione ? un processo per produrre almeno un olio di pirolisi da materiali essenzialmente plastici, che comprende in aggiunta le fasi di: Accordingly, one embodiment of the present invention is a process for producing at least one pyrolysis oil from essentially plastic materials, which additionally comprises the steps of:
m) stoccare il primo fluido termovettore F1 riscaldato nella fase a) prima del suo uso nella fase c) in un serbatoio (?serbatoio tiepido A?); m) store the first heat transfer fluid F1 heated in phase a) before its use in phase c) in a tank (?warm tank A?);
n) stoccare il secondo fluido termovettore F2 raffreddato nella fase d) prima del suo uso nella fase b) in un serbatoio (?serbatoio tiepido B?). n) store the second heat transfer fluid F2 cooled in phase d) before its use in phase b) in a tank (?warm tank B?).
Secondo detta forma di realizzazione con cicli separati, i cicli chiusi di fluido termovettore possono essere completamente separati, di conseguenza, ? possibile usare fluidi differenti per il ciclo caldo e il ciclo tiepido. Per esempio, ? possibile usare sali fusi aventi una temperatura di fusione inferiore per tale ciclo. Generalmente, ? vantaggioso usare sali fusi a basso punto di fusione poich? significa che ? possibile mettere in funzione l?impianto in modo sicuro a temperature inferiori (generalmente, ? consigliabile mettere in funzione l?impianto in modo tale che nel punto pi? freddo i sali fusi abbiano una temperatura almeno di 50 ?C superiore al loro punto di fusione), poich? il riavvio dopo arresti prolungati richiede meno tempo. According to the said embodiment with separate cycles, the closed heat transfer fluid cycles can be completely separated, as a result, it is possible to use different fluids for the hot cycle and the warm cycle. For example, it is possible to use molten salts having a lower melting point for such a cycle. Generally, it is advantageous to use molten salts with a low melting point as this means that it is possible to safely operate the system at lower temperatures (generally, it is advisable to operate the system in such a way that at the coldest point the molten salts have a temperature at least 50 °C above their melting point), as restarting after prolonged shutdowns takes less time.
Tuttavia, tipicamente i sali fusi aventi un punto di fusione inferiore hanno anche una stabilit? termica inferiore, in modo tale che essi non possono essere usati per il ciclo caldo che richiede una temperatura notevolmente elevata. However, typically molten salts having a lower melting point also have a lower thermal stability, such that they cannot be used for the hot cycle which requires a significantly high temperature.
Secondo questa forma di realizzazione, di conseguenza, ? vantaggioso usare un fluido termovettore per il ciclo tiepido che ? differente dal fluido termovettore del ciclo caldo. Secondo questa forma di attuazione, preferibilmente, il fluido termovettore del ciclo tiepido ha un punto di fusione inferiore rispetto al fluido termovettore del ciclo caldo, pi? preferibilmente il fluido termovettore del ciclo tiepido ha un punto di fusione che ? al massimo 180 ?C, anche pi? preferibilmente al massimo 150 ?C. According to this embodiment, it is therefore advantageous to use a heat transfer fluid for the warm cycle that is different from the heat transfer fluid of the hot cycle. According to this embodiment, preferably, the heat transfer fluid of the warm cycle has a lower melting point than the heat transfer fluid of the hot cycle, more preferably the heat transfer fluid of the warm cycle has a melting point that is at most 180 °C, even more preferably at most 150 °C.
Per esempio, ? possibile usare come fluido termovettore i cosiddetti sali fusi Hitec (nitrato di sodio al 7% in peso, nitrato di potassio al 53% in peso, nitrito di sodio al 40% in peso) o le miscele ternarie di nitrato di litio, nitrato di sodio e nitrato di potassio, per esempio la miscela eutettoide avente composizione al 25,9% in peso di nitrato di litio 20,6% in peso di nitrato di sodio 54,1% in peso di nitrato di potassio. For example, it is possible to use as a heat transfer fluid the so-called Hitec molten salts (7% sodium nitrate by weight, 53% potassium nitrate by weight, 40% sodium nitrite by weight) or ternary mixtures of lithium nitrate, sodium nitrate and potassium nitrate, for example the eutectoid mixture having a composition of 25.9% lithium nitrate by weight, 20.6% sodium nitrate by weight and 54.1% potassium nitrate by weight.
Per esempio, ? possibile usare la miscela quaternaria di nitrato di sodio, nitrato di potassio, nitrato di litio e nitrato di calcio, per esempio la miscela composta dal 9,5% in moli di nitrato di sodio, 52,8% in moli di nitrato di potassio, 27,6% in moli di nitrato di litio e al 10,1% in moli di nitrato di calcio, avente un punto di fusione soltanto di 98,3 ?C. For example, it is possible to use the quaternary mixture of sodium nitrate, potassium nitrate, lithium nitrate and calcium nitrate, for example the mixture composed of 9.5 mol% sodium nitrate, 52.8 mol% potassium nitrate, 27.6 mol% lithium nitrate and 10.1 mol% calcium nitrate, having a melting point of only 98.3 ?C.
Un?altra forma di realizzazione della presente invenzione, avente ?cicli separati?, ? mostrata nella Figura 14. Secondo questa forma di realizzazione, il serbatoio tiepido 64 ? suddiviso in due serbatoi 64A e 64B, come per la forma di realizzazione della Figura 13, tuttavia i due serbatoi 64A e 64B si trovano all?interno dello stesso contenitore (come un serbatoio) e sono separati da uno stramazzo 64C. In questo modo, ? possibile ridurre il numero di unit? da costruire, riducendo di conseguenza i costi di installazione. Inoltre, lo stramazzo 64C permette a un fluido termovettore di traboccare nell?altro serbatoio nel caso il livello diventi troppo elevato. Another embodiment of the present invention, having “separate cycles,” is shown in Figure 14. In this embodiment, the warm tank 64 is divided into two tanks 64A and 64B, as in the embodiment of Figure 13, however, the two tanks 64A and 64B are located within the same container (such as a tank) and are separated by a weir 64C. In this way, it is possible to reduce the number of units to be built, thereby reducing installation costs. Furthermore, the weir 64C allows a heat transfer fluid to overflow into the other tank in the event the level becomes too high.
Facoltativamente, lo stramazzo 64C comprende almeno un?apertura 64D, preferibilmente nella parte di fondo dello stramazzo, che consente di equilibrare i livelli dei due serbatoi 64A e 64B. Quando ? presente almeno un?apertura, non ? completa la separazione dei fluidi nei due serbatoi 64A e 64B. Di conseguenza, quando l?apertura ? ampia, lo schema nella Figura 14 corrisponde allo schema nella Figura 12, poich? ? ampia la superficie di contatto in cui i fluidi dei due serbatoi sono a contatto. Per contro, quando l?apertura ? ridotta, lo schema nella Figura 14 corrisponde allo schema della Figura 13, poich? la superficie di contatto ? minima o persino zero. Optionally, the weir 64C includes at least one opening 64D, preferably in the bottom part of the weir, which allows the levels of the two tanks 64A and 64B to be equilibrated. When at least one opening is present, the separation of the fluids in the two tanks 64A and 64B is not complete. Consequently, when the opening is large, the scheme in Figure 14 corresponds to the scheme in Figure 12, since the contact surface in which the fluids of the two tanks are in contact is large. Conversely, when the opening is small, the scheme in Figure 14 corresponds to the scheme in Figure 13, since the contact surface is minimal or even zero.
Di conseguenza, una forma di realizzazione della presente invenzione ? il processo per produrre almeno un olio di pirolisi da materiale essenzialmente plastico che comprende in aggiunta le fasi m) e n) caratterizzate dal fatto che detto serbatoio tiepido A e serbatoio tiepido B sono compresi nello stesso contenitore e sono preferibilmente separati da uno stramazzo. Secondo un?altra forma di realizzazione, in detto processo detto stramazzo comprende almeno un?apertura che consente al fluido in detto serbatoio tiepido A di fluire in detto serbatoio tiepido B e viceversa. Accordingly, one embodiment of the present invention is the process for producing at least one pyrolysis oil from essentially plastic material which additionally comprises steps m) and n) characterized in that said warm tank A and warm tank B are comprised in the same container and are preferably separated by a weir. According to another embodiment, in said process said weir comprises at least one opening which allows fluid in said warm tank A to flow into said warm tank B and vice versa.
Preferibilmente, il materiale essenzialmente plastico comprende composizioni di plastiche differenti. Ancor pi? preferibilmente, dette composizioni di plastiche differenti comprendono almeno polimeri con un rapporto H/C elevato, come per esempio polietilene, polipropilene, poliammidi, polimetilmetacrilato, e polimeri con un rapporto H/C basso, come polistirene, policarbonato, polietilene tereftalato. Preferably, the essentially plastic material comprises compositions of different plastics. Even more preferably, said compositions of different plastics comprise at least polymers with a high H/C ratio, such as for example polyethylene, polypropylene, polyamides, polymethyl methacrylate, and polymers with a low H/C ratio, such as polystyrene, polycarbonate, polyethylene terephthalate.
In alternativa o in combinazione, dette composizioni di plastiche differenti includono polimeri con indice di carbonio elevato, come polietilene (incluso LDPE, LLDPE, HDPE), polipropilene, polistirene, elastomeri e polimeri con indice di carbonio basso, come poliammidi, polimetilmetacrilato, polietilene tereftalato, polivinil cloruro e cellulosa. Alternatively or in combination, said different plastic compositions include high carbon index polymers, such as polyethylene (including LDPE, LLDPE, HDPE), polypropylene, polystyrene, elastomers and low carbon index polymers, such as polyamides, polymethyl methacrylate, polyethylene terephthalate, polyvinyl chloride and cellulose.
Preferibilmente, detto materiale essenzialmente plastico ? caratterizzato da un rapporto H/C (indice H/C) pari almeno a 70, preferibilmente tra 80 e 98, pi? preferibilmente tra 85 e 96. Preferably, said essentially plastic material is characterised by an H/C ratio (H/C index) equal to at least 70, preferably between 80 and 98, more preferably between 85 and 96.
Preferibilmente, detto materiale essenzialmente plastico ? caratterizzato da un indice di carbonio pari almeno a 55, preferibilmente tra 65 e 95, pi? preferibilmente tra 75 e 90. Preferably, said essentially plastic material is characterised by a carbon index of at least 55, preferably between 65 and 95, more preferably between 75 and 90.
L?indice H/C ? proporzionale al rapporto della massa totale di atomi di idrogeno sulla massa totale degli atomi di carbonio presenti nel materiale essenzialmente plastico ed ? calcolato usando la seguente formula: The H/C index is proportional to the ratio of the total mass of hydrogen atoms to the total mass of carbon atoms present in the essentially plastic material and is calculated using the following formula:
L?indice di carbonio ? proporzionale al rapporto della massa totale di atomi di carbonio sulla massa totale di tutti gli atomi presenti nel materiale essenzialmente plastico ed ? calcolato us ando la seguente formula: The carbon index is proportional to the ratio of the total mass of carbon atoms to the total mass of all atoms present in the essentially plastic material and is calculated using the following formula:
in cui ?peso di TUTTI gli atomi? corrisponde al peso del materiale essenzialmente plastico. where ?weight of ALL atoms? corresponds to the weight of the essentially plastic material.
Preferibilmente, detto materiale essenzialmente plastico contiene almeno un materiale non plastico con una quantit? che va dallo 0,01% al 10% in peso rispetto al peso del materiale essenzialmente plastico, pi? preferibilmente con una quantit? dallo 0,05% al 7,5%, anche pi? preferibilmente con una quantit? che va dallo 0,2% al 5%. Detto materiale non plastico comprende preferibilmente almeno uno dei seguenti materiali: carta, cartone, legno, compost (come definito da IUPAC in ?Terminology for biorelated polymers and applications (IUPAC Recommendations 2012)?, Pure Appl. Chem., Volume 84, n? 2, pagine 377?410, 2012, DOI 10.1351/PAC-REC-10-12-04), materiali metallici come alluminio e ferro, e/o materiali inerti. Preferably, said essentially plastic material contains at least one non-plastic material in an amount ranging from 0.01% to 10% by weight with respect to the weight of the essentially plastic material, more preferably in an amount ranging from 0.05% to 7.5%, also more preferably in an amount ranging from 0.2% to 5%. Said non-plastic material preferably comprises at least one of the following materials: paper, cardboard, wood, compost (as defined by IUPAC in “Terminology for biorelated polymers and applications (IUPAC Recommendations 2012)”, Pure Appl. Chem., Volume 84, No. 2, pages 377-410, 2012, DOI 10.1351/PAC-REC-10-12-04), metallic materials such as aluminum and iron, and/or inert materials.
Facoltativamente, detto materiale essenzialmente plastico contiene riempitivi inorganici come, per esempio, silice, ossido di titanio, talco, coke, grafite, nerofumo, carbonato di calcio. Optionally, said essentially plastic material contains inorganic fillers such as, for example, silica, titanium oxide, talc, coke, graphite, carbon black, calcium carbonate.
Facoltativamente, detto materiale essenzialmente plastico contiene additivi bromurati e clorurati usati per rendere ignifugo il materiale plastico o in ogni caso per conferire propriet? ritardanti la propagazione di fiamma. Esempi di tali additivi sono esabromociclododecano, decabromodifenilossido, difenileteri polibromurati e polimeri contenenti bromo come copolimeri di stirene-butadiene bromurati o polistirene bromurato. Optionally, said essentially plastic material contains brominated and chlorinated additives used to make the plastic material flame retardant or in any case to confer flame retardant properties. Examples of such additives are hexabromocyclododecane, decabromodiphenyloxide, polybrominated diphenyl ethers and brominated polymers such as brominated styrene-butadiene copolymers or brominated polystyrene.
Facoltativamente, detto materiale essenzialmente plastico contiene additivi non alogenati usati per rendere ignifugo il materiale plastico o in ogni caso per conferire propriet? ritardanti la propagazione di fiamma, come composti di fosforo e azoto. Optionally, said essentially plastic material contains non-halogenated additives used to make the plastic material flame retardant or in any case to confer flame retardant properties, such as phosphorus and nitrogen compounds.
Preferibilmente, detto materiale essenzialmente plastico ? materiale riciclato, come materiale di scarto o materiale grezzo secondario. Preferably, said essentially plastic material is recycled material, such as waste material or secondary raw material.
Preferibilmente, detto materiale essenzialmente plastico contiene anche alogeni (tipicamente, di polivinilcloruro) in una quantit? che da dallo 0,01% al 10% in peso di alogeni rispetto al peso del materiale essenzialmente plastico. Preferably, said essentially plastic material also contains halogens (typically, from polyvinyl chloride) in an amount ranging from 0.01% to 10% by weight of halogens based on the weight of the essentially plastic material.
Preferibilmente, detto materiale essenzialmente plastico ? ottenuto da un processo di classificazione di materiale plastico. Ancor pi? preferibilmente, detto materiale essenzialmente plastico ? il materiale residuo di materiale essenzialmente plastico, vale a dire la frazione di materiale essenzialmente plastico che rimane dopo aver recuperato alcune plastiche o dopo aver estratto selettivamente alcune plastiche dal materiale essenzialmente plastico alimentato al processo di selezione. L?estrazione selettiva consiste nell?estrazione essenzialmente monomateriale (vale a dire di una monoplastica) di determinate plastiche. Tipicamente, in un processo di selezione (classificazione) ? possibile estrarre flussi continui di plastica sostanzialmente pura (vale a dire, una monoplastica) dei componenti di polietilene, polipropilene e polietilene tereftalato. In questa selezione preferita, di conseguenza, il materiale residuo di materiale essenzialmente plastico ? il materiale che risulta dopo l?estrazione di dette plastiche sostanzialmente pure. Questa frazione ? nota in Italia con il termine "Plas Mix" o "Plasmix", definita come ?l?insieme di plastiche eterogenee incluse negli imballaggi post-consumo e non recuperate come singoli polimeri" (Articolo 1 del progetto di legge della Camera dei Deputati n? 4502 del 18/05/2017). Preferably, said essentially plastic material is obtained from a plastic material sorting process. Even more preferably, said essentially plastic material is the residual material of essentially plastic material, i.e. the fraction of essentially plastic material that remains after recovering some plastics or after selectively extracting some plastics from the essentially plastic material fed to the sorting process. Selective extraction consists in the essentially monomaterial extraction (i.e. of a monoplastic) of certain plastics. Typically, in a sorting (sorting) process it is possible to extract continuous streams of substantially pure plastic (i.e., a monoplastic) of the components polyethylene, polypropylene and polyethylene terephthalate. In this preferred sorting, therefore, the residual material of essentially plastic material is the material that remains after the extraction of said substantially pure plastics. This fraction is known in Italy with the term "Plas Mix" or "Plasmix", defined as "the set of heterogeneous plastics included in post-consumer packaging and not recovered as single polymers" (Article 1 of the draft law of the Chamber of Deputies n? 4502 of 18/05/2017).
Secondo un?altra forma di realizzazione della presente invenzione, mostrata nella Figura 2, il materiale essenzialmente plastico ? preriscaldato prima di essere alimentato al primo reattore di pirolisi 70 in un dispositivo di preriscaldamento 74. Vantaggiosamente, secondo questa forma di attuazione, il fluido termovettore 33 ? alimentato dal serbatoio tiepido alla camicia di riscaldamento del primo reattore di pirolisi 70. Il fluido termovettore uscente dalla camicia di reattore di pirolisi ? inviato alla camicia di detto dispositivo di preriscaldamento 74. Il fluido termovettore uscente dal dispositivo di preriscaldamento 34 ritorna al serbatoio freddo. According to another embodiment of the present invention, shown in Figure 2, the essentially plastic material is preheated before being fed to the first pyrolysis reactor 70 in a preheating device 74. Advantageously, according to this embodiment, the heat transfer fluid 33 is fed from the warm reservoir to the heating jacket of the first pyrolysis reactor 70. The heat transfer fluid exiting the pyrolysis reactor jacket is sent to the jacket of said preheating device 74. The heat transfer fluid exiting the preheating device 34 returns to the cold reservoir.
Secondo un?altra forma di realizzazione della presente invenzione, mostrata nella Figura 3, il materiale solido, semisolido o liquido dal primo reattore di pirolisi 70 viene erogato al dispositivo di trattamento di ?coking? 76. Un separatore 77 (che pu? essere integrato nel dispositivo di coking) consente alla fase gassosa 53E di essere riciclata nuovamente nel processo (per esempio, nel primo reattore di pirolisi come rappresentato nella Figura 3), mentre la fase non gassosa ? raccolta nel flusso 53D. In accordance with another embodiment of the present invention, shown in Figure 3, solid, semi-solid, or liquid material from the first pyrolysis reactor 70 is delivered to the coking treater 76. A separator 77 (which may be integrated into the coking device) allows the gaseous phase 53E to be recycled back into the process (e.g., into the first pyrolysis reactor as shown in Figure 3), while the non-gaseous phase is collected in stream 53D.
Il dispositivo alimentatore di char 75 pu? essere un dispositivo di pompaggio che muove il materiale solido, semisolido o liquido dal primo reattore di pirolisi a detto dispositivo di coking, consentendo al contempo una separazione fisica tra i due dispositivi. Un esempio di tale dispositivo ? una pompa a ingranaggi. In alternativa, il dispositivo alimentatore di char 75 pu? essere una valvola, come una valvola rotante, una valvola a saracinesca o una valvola a farfalla. The char feeder 75 may be a pumping device that moves solid, semisolid, or liquid material from the first pyrolysis reactor to said coker while allowing for a physical separation between the two devices. An example of such a device is a gear pump. Alternatively, the char feeder 75 may be a valve, such as a rotary valve, gate valve, or butterfly valve.
Vantaggiosamente, secondo questa forma di realizzazione, il fluido termovettore proveniente dal serbatoio caldo 37 viene erogato innanzitutto a detto dispositivo di coking 76 e, successivamente, in 53B al secondo reattore di pirolisi 71 prima di tornare al serbatoio tiepido 38. Vantaggiosamente, detto dispositivo alimentatore di char 75 pu? essere riscaldato dal fluido termovettore 34A uscente dalla camicia di riscaldamento del primo reattore di pirolisi 70, prima di ritornare al serbatoio freddo. Advantageously, according to this embodiment, the heat transfer fluid from the hot tank 37 is supplied first to said coker 76 and, subsequently, at 53B to the second pyrolysis reactor 71 before returning to the warm tank 38. Advantageously, said char feeder 75 may be heated by the heat transfer fluid 34A exiting the heating jacket of the first pyrolysis reactor 70, before returning to the cold tank.
Secondo un?altra forma di realizzazione della presente invenzione, mostrata nella Figura 4, entrambe le forme di realizzazione mostrate nella Figura 2 e nella Figura 3 sono combinate insieme. Di conseguenza, il materiale essenzialmente plastico ? preriscaldato in detto preriscaldatore 74 e il materiale solido, semisolido o liquido dal primo reattore di pirolisi 70 viene erogato per mezzo del dispositivo alimentatore di char 75 al ?dispositivo di coking? 76. Vantaggiosamente, il riscaldamento di tali dispositivi viene effettuato per mezzo del fluido termovettore proveniente dai serbatoi caldo e tiepido, come descritto prima nella spiegazione delle forme di realizzazione della Figura 2 e 3. According to another embodiment of the present invention, shown in Figure 4, both embodiments shown in Figure 2 and Figure 3 are combined together. Accordingly, the essentially plastic material is preheated in said preheater 74 and the solid, semi-solid or liquid material from the first pyrolysis reactor 70 is delivered by means of the char feeder 75 to the coker 76. Advantageously, the heating of such devices is carried out by means of the heat transfer fluid from the hot and warm tanks, as described earlier in the explanation of the embodiments of Figures 2 and 3.
Nel dispositivo di coking 76, detto materiale ? riscaldato a una temperatura da 500 ?C a 1200 ?C, preferibilmente da 600 ?C a 1000 ?C, pi? preferibilmente da 700 ?C a 900 ?C, per un tempo di almeno 5 minuti, preferibilmente tra 15 e 180 minuti, pi? preferibilmente tra 30 e 120 minuti. Come risultato di tale trattamento termico, il char ? purificato, in particolare i componenti pi? volatili sono separati e raccolti nella fase gassosa e il char ? ulteriormente pirolizzato, producendo un prodotto solido che ha un rapporto H/C inferiore e un indice di carbonio superiore e con un profilo di salute, sicurezza e ambiente (HSE) migliore. In the coker 76, said material is heated at a temperature of 500 °C to 1200 °C, preferably 600 °C to 1000 °C, more preferably 700 °C to 900 °C, for a time of at least 5 minutes, preferably 15 to 180 minutes, more preferably 30 to 120 minutes. As a result of such heat treatment, the char is purified, in particular the more volatile components are separated and collected in the gas phase and the char is further pyrolyzed, producing a solid product that has a lower H/C ratio and a higher carbon index and with a better health, safety and environmental (HSE) profile.
In qualit? di dispositivo di coking ? idoneo qualsiasi dispositivo che pu? effettuare tale operazione. Preferibilmente, tale dispositivo di coking ? un dispositivo comprendente una vite rotante. Pi? preferibilmente, tale vite rotante ? orizzontale o presenta un?inclinazione fino a 30? rispetto all?asse orizzontale. Any device capable of performing this operation is suitable as a coking device. Preferably, such a coking device is a device comprising a rotating screw. More preferably, such a rotating screw is horizontal or has an inclination of up to 30° from the horizontal axis.
Il dispositivo di coking pu? essere riscaldato per mezzo di un fluido termovettore e, facoltativamente, anche mediante un riscaldatore a gas, per mezzo di resistenza elettrica (effetto Joule) o loro combinazioni. Nel caso di uso del fluido termovettore, ? preferito usare il fluido termovettore proveniente dal serbatoio caldo. The coking device can be heated by means of a heat transfer fluid and, optionally, also by means of a gas heater, by means of electrical resistance (Joule effect) or combinations thereof. In the case of using the heat transfer fluid, it is preferred to use the heat transfer fluid coming from the hot tank.
Di conseguenza, secondo una forma di realizzazione della presente invenzione, il processo per produrre almeno un olio di pirolisi da materiali essenzialmente plastici comprende in aggiunta le fasi di: Accordingly, according to one embodiment of the present invention, the process for producing at least one pyrolysis oil from essentially plastic materials additionally comprises the steps of:
o) riscaldare il residuo liquido, solido o semisolido della pirolisi della fase f) (il char) per mezzo del secondo fluido termovettore F2 riscaldato e facoltativamente anche mediante un riscaldatore a gas, per mezzo di resistenzaa(effetto Joule) o loro combinazioni. o) heating the liquid, solid or semi-solid residue of the pyrolysis of phase f) (the char) by means of the second heated heat transfer fluid F2 and optionally also by means of a gas heater, by means of resistance (Joule effect) or combinations thereof.
Preferibilmente, nella fase o), detto char ? riscaldato a una temperatura da 500 ?C a 1200 ?C, preferibilmente da 600 ?C a 1000 ?C, pi? preferibilmente da 700 ?C a 900 ?C, per un tempo di almeno 5 minuti, preferibilmente tra 15 e 180 minuti, pi? preferibilmente tra 30 e 120 minuti. Preferably, in step (o), said char is heated to a temperature of 500 ?C to 1200 ?C, preferably 600 ?C to 1000 ?C, more preferably 700 ?C to 900 ?C, for a time of at least 5 minutes, preferably 15 to 180 minutes, more preferably 30 to 120 minutes.
Secondo un?altra forma di realizzazione della presente invenzione, mostrata nella Figura 5, la condensazione del gas di pirolisi uscente dal secondo reattore di pirolisi ? suddivisa in pi? di un?unit? 72A, 72B. Pi? in dettaglio, il gas di pirolisi 54 uscente dal secondo reattore di pirolisi 71 passa attraverso un primo condensatore 72A ad ?alta temperatura? e un primo separatore 73A, che separa il liquido condensato 56A dai vapori non condensati 55A. Detti vapori non condensati 55A passano successivamente attraverso un secondo condensatore 72B a ?bassa temperatura? e un secondo separatore 73B, che separa il liquido condensato 56B dai vapori non condensati 55. According to another embodiment of the present invention, shown in Figure 5, the condensation of the pyrolysis gas exiting the second pyrolysis reactor is divided into more than one unit 72A, 72B. In more detail, the pyrolysis gas 54 exiting the second pyrolysis reactor 71 passes through a first ?high temperature? condenser 72A and a first separator 73A, which separates the condensed liquid 56A from the uncondensed vapors 55A. Said uncondensed vapors 55A then pass through a second ?low temperature? condenser 72B and a second separator 73B, which separates the condensed liquid 56B from the uncondensed vapors 55.
Vantaggiosamente, secondo questa forma di realizzazione, il raffreddamento del primo condensatore 72A viene effettuato per mezzo del fluido termovettore 33E gi? usato per riscaldare il primo reattore di pirolisi 70, prima di entrare nel serbatoio freddo 63. In questo modo, vi ? un recupero di calore che consente di ridurre la richiesta termica complessiva per condensare l?olio di pirolisi e, al contempo, riscaldando il fluido termovettore, di ridurre la richiesta termica del gruppo collettore solare 61. Advantageously, according to this embodiment, the cooling of the first condenser 72A is carried out by means of the heat transfer fluid 33E already used to heat the first pyrolysis reactor 70, before entering the cold tank 63. In this way, there is a heat recovery that allows to reduce the overall thermal demand for condensing the pyrolysis oil and, at the same time, by heating the heat transfer fluid, to reduce the thermal demand of the solar collector group 61.
Secondo una forma di realizzazione, il riscaldamento del primo reattore di pirolisi 70, del dispositivo alimentatore di char 75 e del preriscaldatore 74 nello stesso intervallo di temperatura pu? essere effettuato usando il fluido termovettore 33 proveniente dal serbatoio tiepido 64. In one embodiment, heating of the first pyrolysis reactor 70, the char feeder 75 and the preheater 74 in the same temperature range can be accomplished using heat transfer fluid 33 from the warm tank 64.
Tutti gli altri vari dispositivi ausiliari e le parti che collegano tali dispositivi (per esempio, i tubi di collegamento) possono essere riscaldati con lo stesso fluido termovettore. All other various auxiliary devices and the parts connecting these devices (for example, connecting pipes) can be heated with the same heat transfer fluid.
Preferibilmente, la distribuzione del fluido termovettore a tali dispositivi pu? essere effettuata in serie, in parallelo o in semiserie. Preferably, the distribution of the heat transfer fluid to such devices can be carried out in series, in parallel or in semi-series.
Quando in serie, preferibilmente, il fluido termovettore proveniente dal serbatoio tiepido 64 ? alimentato innanzitutto al reattore di pirolisi e successivamente ad altri dispositivi, come il preriscaldatore 74 o il dispositivo alimentatore di char 75. Pi? preferibilmente, l?ordine ?: primo reattore di pirolisi 70, successivamente (se presente) il preriscaldatore 74 e, in seguito, (se presente) il dispositivo alimentatore di char 75. Secondo un?ulteriore forma di realizzazione, se la condensazione ? suddivisa in due o pi? fasi e il fluido di raffreddamento nel primo condensatore ? il fluido termovettore, come rappresentato nella Figura 5, tale serie include anche detto primo condensatore e, preferibilmente, in detto ordine l?ultimo elemento ? detto primo condensatore. Di conseguenza, pi? preferibilmente, l?ordine ?: primo reattore di pirolisi 70, successivamente (se presente) il preriscaldatore 74, in seguito (se presente) il dispositivo alimentatore di char 75 e in ultimo (se presente) il primo condensatore 72A. When in series, preferably, the heat transfer fluid from the warm tank 64 is fed first to the pyrolysis reactor and then to other devices, such as the preheater 74 or the char feeder 75. Most preferably, the order is: first pyrolysis reactor 70, then (if present) the preheater 74 and then (if present) the char feeder 75. According to a further embodiment, if the condensation is divided into two or more phases and the cooling fluid in the first condenser is the heat transfer fluid, as shown in Figure 5, such series also includes said first condenser and, preferably, in said order the last element is said first condenser. Accordingly, more preferably, the order is: first pyrolysis reactor 70, then (if present) the preheater 74 and then (if present) the char feeder 75. preferably, the order is: first pyrolysis reactor 70, then (if present) the preheater 74, then (if present) the char power supply device 75 and lastly (if present) the first capacitor 72A.
Configurazioni in semiserie sono combinazione di configurazioni in serie e in parallelo che consentono di ottenere i vantaggi della modalit? sia in serie sia in parallelo. Semi-series configurations are combinations of series and parallel configurations that allow the advantages of both series and parallel operation to be achieved.
Una forma di realizzazione di una configurazione in semiserie ? rappresentata nella Figura 6 e nella Figura 7. An embodiment of a semi-series configuration is shown in Figure 6 and Figure 7.
La Figura 6 mostra un dispositivo a stramazzo 78 che riceve il fluido termovettore proveniente dal serbatoio tiepido 64 ed eroga tale fluido al primo reattore di pirolisi 70 e al preriscaldatore 74, rilasciando infine tale fluido al serbatoio freddo 63. Secondo tale forma di realizzazione, il dispositivo a stramazzo comprende una prima camera, in cui ? inviato l?olio proveniente da detto serbatoio tiepido. In tale prima camera ? collocata una prima pompa 66B che eroga il fluido termovettore al primo reattore di pirolisi 70. Il fluido termovettore uscente dal primo reattore di pirolisi entra nella stessa camera. Uno stramazzo, che pu? essere per esempio uno stramazzo di Bazin, garantisce il fatto che vi sia un?altezza sufficiente (altezza di aspirazione positiva netta) per evitare una cavitazione durante il pompaggio del fluido termovettore al primo reattore di pirolisi 70, nonch? trascinamento della fase gassosa. Questo stramazzo forma anche la parete di contenimento di detta prima camera, in modo tale che il fluido ? fatto ricircolare all?interno della camera. Ci? garantisce un?uniformit? nella temperatura di fluido all?interno della camera, nonch? un?elevata resilienza alle instabilit? nella portata del fluido in ingresso dal serbatoio tiepido. Figure 6 shows a weir device 78 that receives heat transfer fluid from warm tank 64 and delivers that fluid to the first pyrolysis reactor 70 and preheater 74, finally releasing that fluid to the cold tank 63. In this embodiment, the weir device includes a first chamber, into which oil from said warm tank is fed. In this first chamber is located a first pump 66B that delivers heat transfer fluid to the first pyrolysis reactor 70. Heat transfer fluid exiting the first pyrolysis reactor enters the same chamber. A weir, which may be for example a Bazin weir, ensures that there is sufficient head (net positive suction head) to avoid cavitation during pumping of heat transfer fluid to the first pyrolysis reactor 70, as well as carryover of the gas phase. This weir also forms the containment wall of said first chamber, so that the fluid is recirculated within the chamber. This ensures uniformity in the fluid temperature within the chamber, as well as high resilience to instabilities in the flow rate of the fluid entering from the warm tank.
Il fluido termovettore in eccesso trabocca dallo stramazzo, entrando pertanto nella camera successiva. Analogamente alla prima camera, nella camera successiva ? collocata un?altra pompa 66B che eroga il fluido termovettore al preriscaldatore 74 e raccoglie il suo ritorno. Analogamente, un altro stramazzo garantisce che la pompa 66B che eroga il fluido al preriscaldatore abbia abbastanza NPSH e che non venga trascinato gas. Infine, l?ultima camera include un?altra pompa per erogare il fluido termovettore al serbatoio freddo 63. L?avvio e l?arresto di tale pompa possono essere gestiti automaticamente per mezzo di un commutatore di livello, in modo tale che la pompa si avvii soltanto quando il livello dell?ultima camera ? al di sopra di una data altezza. The excess heat transfer fluid overflows the overflow, thereby entering the next chamber. Similar to the first chamber, the next chamber includes another pump 66B that delivers heat transfer fluid to the preheater 74 and collects its return. Similarly, another overflow ensures that the pump 66B that delivers fluid to the preheater has enough NPSH and that no gas is carried over. Finally, the last chamber includes another pump to deliver heat transfer fluid to the cold tank 63. The starting and stopping of this pump may be managed automatically by means of a level switch, such that the pump will only start when the level in the last chamber is above a certain height.
A differenza della configurazione in serie, il dispositivo a stramazzo 78 consente di erogare differenti portate di fluido termovettore a ciascun dispositivo. A differenza della configurazione parallela, in cui tutti i dispositivi condividono la stessa sorgente (il serbatoio tiepido), il dispositivo a stramazzo consente di erogare un fluido termovettore a temperatura pi? elevata al dispositivo che richiede una temperatura pi? elevata e una rilevanza superiore (vale a dire, al fine di avere una temperatura costante sul fluido termovettore rispetto alla temperatura delle camere successive). Unlike the series configuration, the weir device 78 allows for different flow rates of heat transfer fluid to be delivered to each device. Unlike the parallel configuration, where all devices share the same source (the warm tank), the weir device allows for a higher temperature heat transfer fluid to be delivered to the device that requires a higher temperature and higher relevance (i.e., in order to have a constant temperature on the heat transfer fluid relative to the temperature of subsequent chambers).
Di conseguenza, il dispositivo a stramazzo consente una flessibilit? e un?efficacia maggiori se confrontate a configurazioni in parallelo e in serie standard. As a result, the weir device allows for greater flexibility and effectiveness when compared to standard parallel and series configurations.
In un?altra forma di realizzazione, tale dispositivo pu? essere collocato all?interno del serbatoio tiepido stesso, in modo tale che non sia pi? richiesta la pompa che eroga il fluido termovettore al dispositivo a stramazzo. In un?altra forma di realizzazione, i serbatoi tiepido, freddo e caldo possono essere collocati nel campo solare, mentre l?impianto di pirolisi pu? essere collocato a una certa distanza dal campo solare. In tali casi, ? richiesto un serbatoio tampone per evitare che qualsiasi problema nell?erogazione del fluido termovettore determini un guasto nel processo di pirolisi. In another embodiment, such a device may be located within the warm tank itself, such that the pump that delivers the heat transfer fluid to the weir device is no longer required. In another embodiment, the warm, cold, and hot tanks may be located in the solar field, while the pyrolysis system may be located some distance from the solar field. In such cases, a buffer tank is required to prevent any problem in the heat transfer fluid delivery from causing a failure in the pyrolysis process.
In questi casi, i dispositivi a stramazzo possono fungere anche da serbatoio tampone. In these cases, weir devices can also act as a buffer tank.
? assodato che vi sono molte altre personalizzazioni differenti del dispositivo a stramazzo, per esempio che consentono a pi? camere di gestire pi? dispositivi da riscaldare mediante il fluido termovettore. It is well known that there are many other different customizations of the weir device, for example allowing multiple chambers to handle multiple devices to be heated by the heat transfer fluid.
Vantaggiosamente, tutti i dispositivi che ricevono il fluido termovettore sono collocati a differenti livelli di altezza in modo tale che sia richiesto il numero minimo di pompe di trasferimento di calore. Advantageously, all devices receiving the heat transfer fluid are placed at different height levels so that the minimum number of heat transfer pumps is required.
Pi? precisamente, secondo questa forma di realizzazione, il primo dispositivo che riceve il fluido termovettore dalle pompe 66 ? collocato al livello di altezza massimo e i dispositivi che ricevono il fluido termovettore uscente dal primo dispositivo sono collocati a un livello di altezza inferiore, in modo tale che il fluido possa fluire nel dispositivo mediante forza gravitazionale. Facendo ci? non vi ? la necessit? di pompe aggiuntive. More precisely, according to this embodiment, the first device that receives the heat transfer fluid from the pumps 66 is placed at the maximum height level and the devices that receive the heat transfer fluid exiting from the first device are placed at a lower height level, so that the fluid can flow into the device by gravitational force. By doing this, there is no need for additional pumps.
Ci? ? vantaggioso poich? qualsiasi parte mobile sul fluido a temperatura elevata, che pu? mostrare anche una temperatura di fusione elevata, ? particolarmente delicata e pu? richiedere misure specifiche per l?avvio appropriato e per la manutenzione in caso di guasto. Inoltre, in questo modo, la pressione del fluido termovettore in detti dispositivi pu? essere atmosferica, semplificando la progettazione e riducendo il costo dei dispositivi. Infine, ma non in ultimo, non essendo sotto pressione, una rottura accidentale della camicia termica ? pi? sicura poich? ? ridotto lo sversamento dalla rottura. This is advantageous because any moving part on the high temperature fluid, which may also show a high melting temperature, is particularly delicate and may require specific measures for proper start-up and maintenance in case of failure. Furthermore, in this way, the pressure of the heat transfer fluid in such devices can be atmospheric, simplifying the design and reducing the cost of the devices. Last but not least, as it is not under pressure, an accidental rupture of the thermal jacket is safer since the spillage from the rupture is reduced.
Secondo una forma di realizzazione preferita, tutti i serbatoi di fluido termovettore sono collocati in corrispondenza del livello di fondo. According to a preferred embodiment, all heat transfer fluid tanks are located at the bottom level.
Il preriscaldatore 74 pu? essere qualsiasi dispositivo in cui il materiale essenzialmente plastico pu? essere riscaldato e, preferibilmente, parzialmente o totalmente fuso. The preheater 74 may be any device in which the essentially plastic material can be heated and, preferably, partially or totally melted.
Esempi di tali dispositivi sono estrusori monovite, estrusori a doppia vite o pi? generalmente dispositivi a vite che sono in grado di erogare un materiale plastico e che hanno una camicia o mezzi equivalenti in cui pu? fluire il fluido termovettore. Examples of such devices are single-screw extruders, twin-screw extruders or more generally screw devices that are capable of dispensing a plastic material and that have a jacket or equivalent means in which the heat transfer fluid can flow.
Facoltativamente, il fluido termovettore fluisce anche all?interno della vite, migliorando pertanto l?efficacia del dispositivo. Optionally, the heat transfer fluid also flows inside the screw, thus improving the effectiveness of the device.
Preferibilmente, tale dispositivo ? in grado di essere pressoch? impermeabile ai gas, in modo tale che i gas nel primo reattore di pirolisi 70 non escano dal reattore di pirolisi 70. Un mezzo per ottenere tale risultato ? usare le stesse plastiche fuse che fluiscono tra le viti e i cilindri come un mezzo per ottenere impermeabilit? ai gas. Preferably, such a device is capable of being nearly gas-tight, such that gases in the first pyrolysis reactor 70 do not escape from the pyrolysis reactor 70. One means of achieving this is to use the same molten plastics that flow between the screws and cylinders as a means of achieving gas-tightness.
Detta apparecchiatura di preriscaldamento pu? essere dotata di un dispositivo di degassamento per l?evacuazione del vapore acqueo e qualsiasi altro gas prodotto, come in particolare cloruro di idrogeno (HCl). A questo scopo, pu? essere vantaggioso alimentare detto apparecchio di preriscaldamento, oltre a detto materiale essenzialmente plastico, anche con additivi in grado di favorire l?evoluzione dell?acido cloridrico o per salificare lo stesso. Questi additivi sono preferibilmente composti degli elementi del gruppo IA e IIA. Anche pi? preferibilmente, sono gli ossidi, idrossidi, carbonati, silicati e alluminosilicati del gruppo IA e IIA. Anche pi? preferibilmente, sono ossido di calcio, idrossido di calcio, carbonato di calcio, ossido di sodio, idrossido di sodio, carbonato di sodio, ossido di potassio, idrossido di potassio, carbonato di potassio, alluminosilicato di sodio. Said preheating apparatus may be equipped with a degassing device for the evacuation of water vapor and any other gas produced, such as in particular hydrogen chloride (HCl). For this purpose, it may be advantageous to feed said preheating apparatus, in addition to said essentially plastic material, also with additives capable of promoting the evolution of hydrochloric acid or to salify it. These additives are preferably composed of elements of group IA and IIA. Even more preferably, they are the oxides, hydroxides, carbonates, silicates and aluminosilicates of group IA and IIA. Even more preferably, they are calcium oxide, calcium hydroxide, calcium carbonate, sodium oxide, sodium hydroxide, sodium carbonate, potassium oxide, potassium hydroxide, potassium carbonate, sodium aluminosilicate.
La temperatura di preriscaldamento pu? essere tra 120 ?C e 430 ?C, preferibilmente tra 150 ?C e 320 ?C, pi? preferibilmente tra 180 ?C e 220 ?C. Il tempo di permanenza in detto apparecchio di preriscaldamento ? preferibilmente inferiore a 20 minuti, pi? preferibilmente inferiore a 4 minuti, in particolare inferiore a un minuto. The preheating temperature may be between 120 °C and 430 °C, preferably between 150 °C and 320 °C, more preferably between 180 °C and 220 °C. The residence time in said preheating apparatus is preferably less than 20 minutes, more preferably less than 4 minutes, in particular less than one minute.
Di conseguenza, una forma di realizzazione della presente invenzione ? un processo per produrre almeno un olio di pirolisi da materiali essenzialmente plastici, che comprende in aggiunta la fase di: Accordingly, one embodiment of the present invention is a process for producing at least one pyrolysis oil from essentially plastic materials, which additionally comprises the step of:
p) riscaldare il materiale essenzialmente plastico prima della fase e) per mezzo del primo fluido termovettore (F1) riscaldato. p) heat the essentially plastic material before phase e) by means of the first heated heat transfer fluid (F1).
Secondo tale forma di realizzazione, preferibilmente nella fase p), il materiale essenzialmente plastico ? portato a una temperatura tra 120 ?C e 430 ?C, pi? preferibilmente tra 150 ?C e 320 ?C, ancor pi? preferibilmente tra 180 ?C e 220 ?C, e in cui il tempo di permanenza medio della fase p) ? preferibilmente inferiore a 20 minuti, ancor pi? preferibilmente inferiore a 4 minuti, in particolare inferiore a un minuto. According to this embodiment, preferably in phase p), the essentially plastic material is brought to a temperature between 120 °C and 430 °C, more preferably between 150 °C and 320 °C, even more preferably between 180 °C and 220 °C, and wherein the average residence time of phase p) is preferably less than 20 minutes, even more preferably less than 4 minutes, in particular less than one minute.
Il primo reattore di pirolisi 70 pu? essere qualsiasi reattore che ? in grado di ricevere una carica essenzialmente di plastica e portarla alle condizioni di pirolisi (temperatura e pressione). The first pyrolysis reactor 70 can be any reactor that is capable of receiving an essentially plastic feedstock and bringing it to pyrolysis conditions (temperature and pressure).
Detto primo reattore di pirolisi per la pirolisi di materiale essenzialmente plastico pu? essere azionato nella modalit? discontinua, nella modalit? continua e nella modalit? semicontinua. Nell?ultima modalit?, il materiale essenzialmente plastico ? caricato in continuo, i vapori generati sono estratti continuamente, ma qualsiasi residuo solido ? mantenuto all?interno del reattore di pirolisi. The first pyrolysis reactor for the pyrolysis of essentially plastic material can be operated in batch mode, continuous mode and semi-continuous mode. In the last mode, the essentially plastic material is continuously loaded, the generated vapours are continuously extracted, but any solid residue is kept inside the pyrolysis reactor.
Quando la quantit? di residuo solido all?interno del reattore aumenta al di sopra di una certa soglia, o a intervalli di tempo predefiniti, per esempio con una frequenza che va da 2 a 10 giorni, detto materiale solido contenuto nel reattore ? rimosso. When the amount of solid residue inside the reactor increases above a certain threshold, or at predefined time intervals, for example with a frequency ranging from 2 to 10 days, the solid material contained in the reactor is removed.
Preferibilmente, il reattore ? azionato in modalit? continua o semicontinua, pi? preferibilmente nella modalit? semicontinua. Preferably, the reactor is operated in continuous or semi-continuous mode, more preferably in semi-continuous mode.
Il processo di pirolisi della presente invenzione non ? limitato da un tipo particolare di reattore. The pyrolysis process of the present invention is not limited by any particular type of reactor.
In particolare, possono essere usati reattori orizzontali o verticali, agitati o non agitati, reattori a forno o reattori a vite. Non sono preferiti reattori a letto fluidizzato. In particular, horizontal or vertical reactors, stirred or unstirred, oven reactors or screw reactors can be used. Fluidized bed reactors are not preferred.
Tra i reattori ad agitazione, possono essere usati i reattori ad agitazione continua (CSTR) e reattori multizona. Possono essere usati anche reattori a flusso a pistone (PFR), preferibilmente agitati in modo da agevolare il trasferimento termico. Among the stirred reactors, continuously stirred reactors (CSTR) and multizone reactors can be used. Plug flow reactors (PFR) can also be used, preferably stirred to facilitate heat transfer.
Tra i reattori ad agitazione continua (CSTR) ? possibile usare reattori completamente riempiti (che significa che non vi ? essenzialmente una fase gassosa sulla plastica trattata fusa e prodotti di reazione come char) e reattori con una separazione della fase gassosa dalla fase che include il liquido e altre possibili fasi, come il char solido prodotto, vale a dire reattori in cui vi ? una superficie libera. Among the continuously stirred reactors (CSTRs) it is possible to use completely packed reactors (which means that there is essentially no gas phase on the molten treated plastic and reaction products such as char) and reactors with a separation of the gas phase from the phase that includes the liquid and other possible phases, such as the solid char produced, i.e. reactors in which there is a free surface.
Preferibilmente, il reattore ? un reattore ad agitazione con una superficie libera. Preferably, the reactor is a stirred reactor with a free surface.
Il tempo di permanenza del materiale essenzialmente plastico (M1) in detto primo reattore di pirolisi ? di almeno 2 minuti e in ogni caso sufficiente a produrre un fluido allo stato gassoso (M2) contenente idrocarburi. Ci? significa che in ogni caso il tempo di permanenza deve essere sufficiente a produrre un fluido allo stato gassoso e che questo tempo pu? essere superiore a 2 minuti. Questo tempo pu? essere differente a seconda della composizione del materiale essenzialmente plastico alimentato al reattore, tuttavia, in caso non siano prodotti gas, l?esperto nella tecnica non ha difficolt? ad aumentare il tempo di permanenza in modo tale da soddisfare questa condizione. The residence time of the essentially plastic material (M1) in said first pyrolysis reactor is at least 2 minutes and in any case sufficient to produce a fluid in the gaseous state (M2) containing hydrocarbons. This means that in any case the residence time must be sufficient to produce a fluid in the gaseous state and that this time may be greater than 2 minutes. This time may be different depending on the composition of the essentially plastic material fed to the reactor, however, if no gas is produced, the person skilled in the art has no difficulty in increasing the residence time so as to satisfy this condition.
La temperatura del materiale nei reattori di pirolisi pu? essere misurata mediante qualsiasi metodo noto nella tecnica. Per esempio, possono essere usati i seguenti dispositivi: termocoppie con una membrana di facciata allineata alla superficie interna del reattore, in modo da ridurre l?incrostazione; o termocoppie termometriche per una misurazione pi? precisa all?interno del reattore; o termocoppie che misurano la temperatura del metallo vicino alla superficie del reattore bagnata dal polimero; o sistemi di misurazione senza contatto, per esempio dispositivi a infrarossi. Molteplici sistemi possono essere usati simultaneamente per un?affidabilit? migliorata. The temperature of the material in pyrolysis reactors can be measured by any method known in the art. For example, the following devices can be used: thermocouples with a membrane face aligned with the inner surface of the reactor, to reduce fouling; or thermometric thermocouples for more precise measurement inside the reactor; or thermocouples measuring the metal temperature near the polymer-wetted surface of the reactor; or non-contact measurement systems, for example infrared devices. Multiple systems can be used simultaneously for improved reliability.
La temperatura pu? essere regolata agendo sull?energia termica introdotta nel reattore. L?energia termica ? ottenuta mediante il flusso di detto fluido termovettore nel reattore. The temperature can be regulated by acting on the thermal energy introduced into the reactor. The thermal energy is obtained by the flow of said heat transfer fluid in the reactor.
Le parti a contatto con tale fluido termovettore sono separate da parti a contatto con i fluidi di processo (ingresso per plastica, plastiche liquefatte, char, gas prodotto mediante pirolisi, eccetera). The parts in contact with this heat transfer fluid are separated from the parts in contact with the process fluids (inlet for plastic, liquefied plastics, char, gas produced by pyrolysis, etc.).
Preferibilmente, il fluido termovettore fluisce in una camicia. Facoltativamente, il fluido termovettore fluisce anche all?interno dell?agitatore, in modo da riscaldare anche l?agitatore. Preferably, the heat transfer fluid flows in a jacket. Optionally, the heat transfer fluid also flows inside the stirrer, so that the stirrer is also heated.
Preferibilmente, i fluidi termovettori F1 e/o F2 sono sali fusi. Preferably, the heat transfer fluids F1 and/or F2 are molten salts.
Per la presente invenzione pu? essere usato qualsiasi sale fuso. Secondo una forma di realizzazione, i sali fusi sono un sale fuso di un gruppo IA e IIA della tavola periodica, preferibilmente nitrato di sodio, nitrito di sodio, nitrito di potassio, nitrato di potassio, nitrato di litio, nitrato di calcio o loro miscele. For the present invention, any molten salt may be used. According to one embodiment, the molten salts are a molten salt of a group IA and IIA of the periodic table, preferably sodium nitrate, sodium nitrite, potassium nitrite, potassium nitrate, lithium nitrate, calcium nitrate or mixtures thereof.
Secondo una forma di realizzazione, i sali fusi che possono essere usati sono miscele di nitrato/nitrito, in particolare miscele di nitrato di potassio e nitrato di sodio, facoltativamente con l?aggiunta di nitrito di sodio e nitrato di calcio. According to one embodiment, the molten salts that may be used are nitrate/nitrite mixtures, in particular mixtures of potassium nitrate and sodium nitrate, optionally with the addition of sodium nitrite and calcium nitrate.
Secondo una forma di realizzazione, tale miscela di nitrato/nitrito ? la miscela eutettica al 53% in peso di nitrato di potassio, 40% in peso di nitrito di sodio e 7% in peso di nitrato di sodio; in alternativa, secondo un?altra forma di realizzazione, tali miscele di K/Na nitrato/nitrito sono la miscela eutettica al 45,5% in peso di nitrato di potassio e al 54,5% in peso di nitrito di sodio. According to one embodiment, such nitrate/nitrite mixture is the eutectic mixture of 53 wt.% potassium nitrate, 40 wt.% sodium nitrite, and 7 wt.% sodium nitrate; alternatively, according to another embodiment, such K/Na nitrate/nitrite mixtures are the eutectic mixture of 45.5 wt.% potassium nitrate and 54.5 wt.% sodium nitrite.
Secondo una forma di realizzazione, tale miscela di nitrato/nitrito ? il cosiddetto ?sale solare?, caratterizzato dal 60% in peso di nitrato di sodio e 40% in peso di nitrato di potassio. According to one embodiment, this nitrate/nitrite mixture is the so-called "solar salt", characterized by 60% by weight of sodium nitrate and 40% by weight of potassium nitrate.
Secondo una forma di realizzazione, tale miscela di nitrato/nitrito ? la cosiddetta ?Hitec XL?, caratterizzata dal 7% in peso di nitrato di sodio, 45% in peso di nitrato di potassio e 48% in peso di nitrato di calcio. According to one embodiment, this nitrate/nitrite mixture is the so-called "Hitec XL", characterized by 7% by weight of sodium nitrate, 45% by weight of potassium nitrate and 48% by weight of calcium nitrate.
Secondo una forma di realizzazione, la miscela nitrato/nitrito ? al 100% in peso di nitrato di litio. In one embodiment, the nitrate/nitrite mixture is 100% by weight lithium nitrate.
Secondo una forma di realizzazione, la miscela nitrato/nitrito ? nitrato di litio al 25% in peso, nitrato di sodio al 25% in peso e nitrato di potassio al 50% in peso. In one embodiment, the nitrate/nitrite mixture is 25 wt% lithium nitrate, 25 wt% sodium nitrate, and 50 wt% potassium nitrate.
Secondo una forma di realizzazione, i sali fusi sono una miscela di cloruri, come cloruro di sodio, e miscele di cloruri di sodio e di potassio, facoltativamente con cloruro di magnesio. In one embodiment, the molten salts are a mixture of chlorides, such as sodium chloride, and mixtures of sodium and potassium chlorides, optionally with magnesium chloride.
Secondo un?ulteriore forma di realizzazione, il fluido termovettore ? un sale fuso comprendente i fluoruri metallici di gruppo IA e IIA, preferibilmente fluoruro di litio, sodio, potassio e calcio. Anche pi? preferibilmente, il fluido termovettore ? costituito da un sale fuso comprendente nitrito di sodio, nitrato di sodio e nitrato di potassio. Ancor pi? preferibilmente, il fluido termovettore ? costituito da un sale fuso comprendente nitrato di sodio e nitrato di potassio. According to a further embodiment, the heat transfer fluid is a molten salt comprising metal fluorides of Groups IA and IIA, preferably lithium, sodium, potassium and calcium fluoride. Even more preferably, the heat transfer fluid is constituted by a molten salt comprising sodium nitrite, sodium nitrate and potassium nitrate. Even more preferably, the heat transfer fluid is constituted by a molten salt comprising sodium nitrate and potassium nitrate.
Preferibilmente, il fluido termovettore ha una bassa temperatura di fusione. Pi? preferibilmente, detta temperatura di fusione ? al massimo 340 ?C, ancor pi? preferibilmente al massimo 270 ?C, ancor pi? preferibilmente al massimo 240 ?C. Preferably, the heat transfer fluid has a low melting temperature. More preferably, said melting temperature is at most 340 °C, even more preferably at most 270 °C, even more preferably at most 240 °C.
Preferibilmente, questo fluido termovettore ha un?elevata temperatura di decomposizione. Pi? preferibilmente, detta temperatura di decomposizione ? almeno 400 ?C, ancor pi? preferibilmente almeno 450 ?C, anche pi? preferibilmente almeno 490 ?C, in modo maggiormente preferibile almeno 540 ?C. Preferably, this heat transfer fluid has a high decomposition temperature. More preferably, said decomposition temperature is at least 400 °C, even more preferably at least 450 °C, even more preferably at least 490 °C, most preferably at least 540 °C.
Secondo una forma di realizzazione, la temperatura di fusione del fluido termovettore ? almeno 60 ?C, preferibilmente superiore a 80 ?C, pi? preferibilmente superiore a 105 ?C. According to one embodiment, the melting temperature of the heat transfer fluid is at least 60 °C, preferably greater than 80 °C, more preferably greater than 105 °C.
Preferibilmente, questo fluido termovettore ha un basso contenuto di cloruro. Preferibilmente, il contenuto dei cloruri ? inferiore a 1000 ppm in peso. Pi? preferibilmente, il contenuto dei cloruri ? inferiore a 100 ppm in peso. Preferably, this heat transfer fluid has a low chloride content. Preferably, the chloride content is less than 1000 ppm by weight. More preferably, the chloride content is less than 100 ppm by weight.
Secondo una forma di realizzazione, qualsiasi componente del processo, come per esempio il reattore, il dispositivo di coking, il preriscaldatore, le valvole eccetera, destinato a contenere i sali fusi ? drenabile per gravit?. Per esempio, i serbatoi (caldo, freddo, tiepido) possono essere collocati in corrispondenza del punto pi? basso, in modo tale che in caso di guasto (come guasto di pompe a sale fuso 66 o interruzione improvvisa di sorgente di energia elettrica) il fluido termovettore si scarichi nei serbatoi mediante gravit?. Secondo un?altra forma di realizzazione, qualsiasi componente comprendente sali fusi che ? caratterizzato dalla presenza di parti mobili (come valvole) o da ampi rapporti lunghezza/larghezza (per esempio tubi) ha un tracciamento di calore elettrico che pu? essere attivato prima di avviare l?impianto, in modo da fondere il mezzo di trasferimento di calore. In one embodiment, any component of the process, such as the reactor, coker, preheater, valves, etc., that is designed to contain the molten salts is gravity drainable. For example, the tanks (hot, cold, warm) may be located at the lowest point, such that in the event of a failure (such as failure of molten salt pumps 66 or sudden interruption of electrical power source) the heat transfer fluid drains into the tanks by gravity. In another embodiment, any component comprising molten salts that is characterized by the presence of movable parts (such as valves) or large length/width ratios (e.g. pipes) has an electrical heat trace that can be activated prior to starting the system, so as to melt the heat transfer medium.
Il gruppo collettore solare (SCA) pu? essere di qualsiasi tipo. Secondo una forma di realizzazione, il collettore solare ? un ?punto focale unico?, che significa che i raggi solari sono riflessi in una zona focale che ha essenzialmente una dimensione limitata. Esempi di ?punto focale unico? sono il piatto parabolico e la torre di alimentazione. Secondo un?altra forma di realizzazione, il collettore solare ? una ?linea focale?, indicando che i raggi solari sono riflessi in una zona focale che ? essenzialmente una linea. Esempi di tali collettori solari sono il cilindro parabolico e il Fresnel lineare. Vi sono svariati tipi specifici di cilindro parabolico e Fresnel lineare, come il ?riflettore Fresnel lineare compatto? (CLFR) o il ?sistema a collettore racchiuso? che pu? essere usato anch?esso nella presente invenzione. The solar collector assembly (SCA) may be of any type. In one embodiment, the solar collector is a “single focal point,” meaning that the sun’s rays are reflected into a focal zone that is essentially limited in size. Examples of a “single focal point” are the parabolic dish and the power tower. In another embodiment, the solar collector is a “line focal,” meaning that the sun’s rays are reflected into a focal zone that is essentially a line. Examples of such solar collectors are the parabolic trough and the linear Fresnel. There are several specific types of parabolic trough and linear Fresnel, such as the “compact linear Fresnel reflector” (CLFR) or the “enclosed collector system,” which may also be used in the present invention.
Preferibilmente, il collettore solare ? un collettore parabolico o un Fresnel lineare, nell?ultimo caso in particolare il Fresnel lineare compatto. Preferably, the solar collector is a parabolic collector or a linear Fresnel, in the latter case in particular the compact linear Fresnel.
Di conseguenza, secondo una forma di realizzazione del processo della presente invenzione, il riscaldamento della fase a) e b) viene effettuato per mezzo di almeno un gruppo collettore solare comprendente un collettore parabolico, un Fresnel lineare o una loro combinazione. Secondo una forma di realizzazione preferita del processo della presente invenzione, il riscaldamento della fase a) e b) viene effettuato per mezzo di almeno un gruppo collettore solare costituito da un collettore parabolico, un Fresnel lineare o una loro combinazione. Accordingly, according to an embodiment of the process of the present invention, the heating of phase a) and b) is carried out by means of at least one solar collector group comprising a parabolic collector, a linear Fresnel or a combination thereof. According to a preferred embodiment of the process of the present invention, the heating of phase a) and b) is carried out by means of at least one solar collector group consisting of a parabolic collector, a linear Fresnel or a combination thereof.
I raggi solari che sono raccolti da tali collettori sono riflessi sui cosiddetti ricevitori solari. In una forma di realizzazione, tali ricevitori solari sono costituiti da uno scambiatore di calore in cui ? riscaldato il fluido termovettore. Tipicamente, in tali ricevitori il fluido fluisce in tubi che sono riscaldati dai raggi solari. The solar rays that are collected by such collectors are reflected onto so-called solar receivers. In one embodiment, such solar receivers consist of a heat exchanger in which the heat transfer fluid is heated. Typically, in such receivers the fluid flows in tubes that are heated by the solar rays.
In un?altra forma di realizzazione, tali ricevitori solari sono costituiti da un tubo a cui sono indirizzati i raggi solari. Il tubo, tipicamente un tubo metallico, ? denominato ?assorbitore?. Il tubo ? rivestito con un rivestimento selettivo che massimizza l?assorbimento di luce solare, al contempo riducendo al minimo le perdite termiche mediante emissione a infrarossi. Un tubo di vetro che ingloba detto tubo di assorbimento ? trasparente, in modo tale che la luce solare possa passare attraverso di esso. Tra i due tubi ? prodotto un vuoto elevato, in modo da limitare le perdite termiche per convezione. Talvolta, ? aggiunto un ugello di degassamento e/o un getter, in modo da poter mantenere tale vuoto nel tempo. In another embodiment, such solar receivers consist of a tube into which the solar rays are directed. The tube, typically a metal tube, is called an “absorber”. The tube is coated with a selective coating that maximizes the absorption of sunlight, while minimizing heat losses through infrared emission. A glass tube that encloses said absorber tube is transparent, so that sunlight can pass through it. A high vacuum is produced between the two tubes, so as to limit heat losses by convection. Sometimes, a degassing nozzle and/or a getter is added, so that this vacuum can be maintained over time.
Il ricevitore solare termina con soffietti per realizzare un?espansione termica differenziale del vetro e dei materiali di metallo. The solar receiver ends with bellows to achieve differential thermal expansion of glass and metal materials.
I collettori solari e i ricevitori relativi possono essere assemblati in parallelo, in serie o in combinazione di configurazioni parallele e in serie. ? preferita la combinazione di configurazioni in parallelo e in serie. Solar collectors and their receivers can be assembled in parallel, in series or in a combination of parallel and series configurations. The combination of parallel and series configurations is preferred.
In alcuni casi, come in particolare per Fresnel lineare (e Fresnel lineare compatto), un unico ricevitore pu? ricevere la radiazione solare concentrata da svariati riflettori. In some cases, especially for linear Fresnel (and compact linear Fresnel), a single receiver can receive the concentrated solar radiation from several reflectors.
Il fattore di concentrazione (denominato talvolta anche ?rapporto di concentrazione?) ? il rapporto della densit? di energia radiante in corrispondenza del ricevitore divisa per la densit? di energia radiante del sole senza alcuna concentrazione, di conseguenza, ? il fattore mediante cui il flusso di energia incidente ? aumentato otticamente sulla superficie di ricezione. Il fattore di concentrazione secondo la presente invenzione ? da 8 a 1000, pi? preferibilmente da 10 a 100, ancor pi? preferibilmente da 15 a 80. The concentration factor (sometimes also called the ?concentration ratio?) is the ratio of the radiant energy density at the receiver divided by the radiant energy density of the sun without any concentration, hence, it is the factor by which the incident energy flux is optically increased on the receiving surface. The concentration factor according to the present invention is from 8 to 1000, more preferably from 10 to 100, still more preferably from 15 to 80.
Secondo una forma di realizzazione della presente invenzione, il fattore di concentrazione del gruppo collettore solare 62 che riscalda il serbatoio caldo 65 ? superiore al fattore di concentrazione del gruppo collettore solare 61 che riscalda il serbatoio tiepido 64. In one embodiment of the present invention, the concentration factor of the solar collector assembly 62 that heats the hot tank 65 is higher than the concentration factor of the solar collector assembly 61 that heats the warm tank 64.
Di conseguenza, secondo una forma di realizzazione del processo della presente invenzione, il fattore di concentrazione dell?almeno un gruppo collettore solare della fase b) ? superiore al fattore di concentrazione dell?almeno un gruppo collettore solare della fase a). Accordingly, according to one embodiment of the process of the present invention, the concentration factor of the at least one solar collector group of step b) is higher than the concentration factor of the at least one solar collector group of step a).
Il serbatoio caldo, tiepido e freddo pu? essere qualsiasi contenitore che pu? essere riempito di un fluido termovettore, come serbatoio verticale o orizzontale. Vantaggiosamente, questi contenitori sono isolati termicamente per limitare le perdite di calore. The hot, warm and cold tank can be any container that can be filled with a heat transfer fluid, such as a vertical or horizontal tank. Advantageously, these containers are thermally insulated to limit heat loss.
Secondo una forma di realizzazione, la pompa di fluido termovettore 66 ? collocata all?interno del serbatoio. According to one embodiment, the heat transfer fluid pump 66 is located inside the tank.
Secondo una forma di realizzazione, il livello del fluido termovettore nel serbatoio ? monitorato in modo da limitare il rendimento di pirolisi quando il livello del fluido termovettore nel serbatoio caldo o tiepido diviene troppo basso. In one embodiment, the level of heat transfer fluid in the tank is monitored so as to limit the pyrolysis efficiency when the level of heat transfer fluid in the hot or warm tank becomes too low.
Secondo una forma di realizzazione della presente invenzione, vi ? inoltre un ulteriore serbatoio del fluido termovettore, in modo da erogare fluido termovettore a pi? di due temperature ai dispositivi di pirolisi. According to one embodiment of the present invention, there is also an additional heat transfer fluid tank, so as to supply heat transfer fluid at more than two temperatures to the pyrolysis devices.
Secondo una forma di realizzazione, tale primo reattore di pirolisi ? un contenitore verticale, preferibilmente con una forma essenzialmente cilindrica. According to one embodiment, such a first pyrolysis reactor is a vertical container, preferably with an essentially cylindrical shape.
Preferibilmente, le estremit? di sommit? e di fondo del primo reattore di pirolisi sono coniche, ellissoidali o semiellissoidali. In questo modo, viene effettuato un ricircolo migliore e viene osservata una minore incrostazione. Infatti, l?incrostazione ? critica nei reattori di pirolisi. Preferably, the top and bottom ends of the first pyrolysis reactor are conical, ellipsoidal or semi-ellipsoidal. In this way, better recirculation is achieved and less fouling is observed. In fact, fouling is critical in pyrolysis reactors.
Preferibilmente, il primo reattore di pirolisi 70 ha almeno un agitatore. Tale agitatore deve avere una dimensione adeguata a garantire che almeno l?intero volume del reattore riempito di fase liquida e solida ? agitato in modo continuo o semicontinuo (per esempio, non necessariamente la fase gassosa). Preferibilmente, l?agitatore deve essere anche in grado di muovere periodicamente il materiale vicino alla parete del reattore, in modo da pulire la superficie e ridurre l?incrostazione. Preferably, the first pyrolysis reactor 70 has at least one agitator. This agitator should be of adequate size to ensure that at least the entire reactor volume filled with liquid and solid phase is continuously or semi-continuously agitated (e.g., not necessarily the gas phase). Preferably, the agitator should also be capable of periodically moving material close to the reactor wall, in order to clean the surface and reduce fouling.
Un esempio di tali agitatori ? costituito da agitatori ad ancora o a nastro o, in alcuni casi, agitatori a turbina. An example of such agitators are anchor or belt agitators or, in some cases, turbine agitators.
La velocit? di tali agitatori ? tipicamente da 1 a 300 rpm, preferibilmente da 5 a 120 rpm. The speed of such agitators is typically 1 to 300 rpm, preferably 5 to 120 rpm.
Secondo alcune forme di realizzazione, ? possibile usare pi? di un agitatore. In questo caso, vantaggiosamente, gli agitatori hanno differenti velocit? di agitatore. Un modo semplice per realizzare questo compito ? lasciare un agitatore libero di ruotare, in modo tale che sia trascinato dal fluido a una velocit? rotazionale che ? al di sotto dell?agitatore che si muove attivamente, ma superiore a zero. In some embodiments, it is possible to use more than one stirrer. In this case, advantageously, the stirrers have different stirrer speeds. A simple way to accomplish this task is to leave one stirrer free to rotate, so that it is dragged by the fluid at a rotational speed that is below the actively moving stirrer, but above zero.
Con ?condensatore? si intende qualsiasi apparecchiatura che riceve un fluido allo stato gassoso e in grado di rimuovere calore sufficiente da detto fluido, in modo da generare almeno una parte del fluido allo stato liquido. By ?condenser? we mean any apparatus which receives a fluid in the gaseous state and is capable of removing sufficient heat from that fluid, so as to generate at least a portion of the fluid in the liquid state.
Esempi di questa apparecchiatura sono condensatori comprendenti bobine al cui interno fluisce un fluido termovettore, in grado di rimuovere calore dal fluido allo stato gassoso processato. Examples of this equipment are condensers comprising coils inside which a heat transfer fluid flows, capable of removing heat from the gaseous fluid being processed.
Possono essere usati altri modi per rimuovere il calore, per esempio, in alternativa o in combinazione, il condensatore pu? essere dotato di una camicia in cui fluisce detto fluido termovettore al fine di rimuovere calore. Other ways to remove heat can be used, for example, alternatively or in combination, the condenser can be equipped with a jacket in which said heat transfer fluid flows in order to remove heat.
Vantaggiosamente possono essere usati anche condensatori sommersi, in cui il condensatore ? parzialmente sommerso nella fase liquida prodotta e la cui potenza di condensazione ? regolata variando l?altezza di detta fase liquida, poich? soltanto la bobina che non ? sommersa ? in grado di assorbire calore dal vapore da condensare. Di conseguenza, ci? consente una regolazione efficace della potenza del condensatore. Advantageously, submerged condensers can also be used, in which the condenser is partially submerged in the liquid phase produced and whose condensation power is regulated by varying the height of said liquid phase, since only the coil that is not submerged is able to absorb heat from the vapor to be condensed. Consequently, this allows effective regulation of the condenser power.
In alternativa, il condensatore pu? essere costituito da una colonna di distillazione. In questo caso, il fluido condensato si origina nel condensatore della colonna e il liquido condensato fluisce all?indietro mediante gravit? o mediante pompaggio nella colonna, condensando i vapori all?interno di essa. In questo modo, ? ottenuto anche un frazionamento migliore dei vapori in ingresso, vale a dire che ? ottenuta una separazione migliore tra componenti di ebollizione superiori che sono condensati e componenti di ebollizione inferiori, che rimangono nella fase di vapore, poich? in ciascuno stadio vi ? un arricchimento della fase liquida di sostanze pesanti e un arricchimento della fase gassosa di sostanze leggere. Inoltre, il lavaggio dei vapori messo in atto dalla colonna consente a qualsiasi particolato solido presente nei vapori in ingresso di essere separato e riunito nella fase liquida. Alternatively, the condenser may be a distillation column. In this case, the condensed fluid originates in the column condenser and the condensed liquid flows back by gravity or pumping into the column, condensing the vapors within it. In this way, a better fractionation of the incoming vapors is also achieved, that is, a better separation is achieved between higher boiling components that are condensed and lower boiling components, which remain in the vapor phase, since at each stage there is an enrichment of the liquid phase with heavy substances and an enrichment of the gas phase with light substances. In addition, the vapor scrubbing performed by the column allows any solid particulates present in the incoming vapors to be separated and reunited in the liquid phase.
Il condensatore dei vapori di pirolisi pu? essere un unico condensatore o pi? condensatori in serie o in parallelo. Preferibilmente, quando ? usato pi? di un condensatore, sono usati da due a quattro condensatori in serie, ancor pi? preferibilmente sono usati tre condensatori in serie. The pyrolysis vapor condenser can be a single capacitor or multiple capacitors in series or parallel. Preferably, when more than one capacitor is used, two to four capacitors in series are used, even more preferably three capacitors in series are used.
Quando i condensatori sono in serie, ciascun condensatore riceve il gas non condensato che ha lasciato il condensatore precedente, mentre il primo condensatore riceve i vapori di pirolisi. When the capacitors are in series, each capacitor receives the uncondensed gas that has left the previous capacitor, while the first capacitor receives the pyrolysis vapors.
In questa modalit? preferita, il condensatore che riceve i vapori di pirolisi (il primo condensatore) funziona a temperatura pi? alta rispetto al secondo condensatore che riceve i vapori non condensati dal primo condensatore. Se vi sono pi? condensatori, il successivo (per esempio il terzo) riceve i vapori non condensati dal precedente e funziona a una temperatura inferiore. In this preferred mode, the condenser receiving the pyrolysis vapors (the first condenser) operates at a higher temperature than the second condenser receiving the uncondensed vapors from the first condenser. If there are more than one condenser, the next one (for example the third one) receives the uncondensed vapors from the previous one and operates at a lower temperature.
Secondo un metodo preferito, parte del fluido allo stato liquido condensato in almeno un condensatore ? riciclato nel primo reattore di pirolisi. Preferibilmente, il fluido riciclato nel reattore ? preso dal primo condensatore. According to a preferred method, part of the liquid fluid condensed in at least one condenser is recycled into the first pyrolysis reactor. Preferably, the fluid recycled into the reactor is taken from the first condenser.
Secondo una forma di realizzazione, quando ? usato pi? di un condensatore il calore ? rimosso dal primo condensatore per mezzo del fluido termovettore gi? descritto nella Figura 5 (condensatore 72A). According to one embodiment, when more than one condenser is used, heat is removed from the first condenser by means of the heat transfer fluid already described in Figure 5 (condenser 72A).
Il fluido comprendente idrocarburi che, dopo il passaggio attraverso detto almeno un condensatore non sono stati condensati, definiti di seguito gas residuo, contiene vantaggiosamente almeno il 40% in peso di idrocarburi leggeri (C1-C5) e pu? essere vantaggiosamente usato come gas combustibile. Una parte di questo gas pu? essere bruciata per alimentare un?energia termica aggiuntiva che pu? essere utile per il processo di pirolisi e dispositivi correlati, in particolare quelli che richiedono una temperatura pi? elevata come il secondo reattore di pirolisi e il dispositivo di coking. A tal fine, per esempio, pu? essere usato un riscaldatore a gas, il quale riscaldatore a gas regola la temperatura del fluido termovettore che circola nella camicia di reattore. In alternativa o in combinazione, questo gas residuo pu? essere usato vantaggiosamente per alimentare impianti di raffineria, come per esempio un impianto di cracking. The fluid comprising hydrocarbons which, after passing through said at least one condenser have not been condensed, hereinafter referred to as residual gas, advantageously contains at least 40% by weight of light hydrocarbons (C1-C5) and can advantageously be used as a fuel gas. A portion of this gas can be burned to supply additional heat energy which can be useful for the pyrolysis process and related devices, in particular those requiring a higher temperature such as the second pyrolysis reactor and the coker. For this purpose, for example, a gas heater can be used, which gas heater regulates the temperature of the heat transfer fluid circulating in the reactor jacket. Alternatively or in combination, this residual gas can advantageously be used to supply refinery plants, such as for example a cracking plant.
Secondo l?invenzione, il fluido che si trova allo stato liquido dopo la condensazione in detto almeno un condensatore ? quantitativamente almeno il 10% in massa, preferibilmente tra il 20% e il 92%, ancor pi? preferibilmente tra il 30% e l?85%, ancor pi? preferibilmente tra il 40% e il 75%, rispetto alla massa del materiale essenzialmente plastico alimentato. Se sono usati svariati condensatori, questa quantit? ? calcolata addizionando la quantit? di massa di liquido prodotta da ciascun condensatore. According to the invention, the fluid which is in the liquid state after condensation in said at least one capacitor is quantitatively at least 10% by mass, preferably between 20% and 92%, even more preferably between 30% and 85%, even more preferably between 40% and 75%, with respect to the mass of the essentially plastic material fed. If several capacitors are used, this quantity is calculated by adding the quantity of mass of liquid produced by each capacitor.
Secondo l?invenzione, almeno un fluido ? formato dopo la condensazione in detto almeno un condensatore, il quale fluido ? allo stato liquido e comprende idrocarburi aventi un punto di ebollizione standard non inferiore a 25 ?C, preferibilmente non inferiore a 40 ?C, pi? preferibilmente tra 80 ?C e 220 ?C. According to the invention, at least one fluid is formed after condensation in said at least one condenser, which fluid is in the liquid state and comprises hydrocarbons having a standard boiling point of not less than 25 °C, preferably not less than 40 °C, more preferably between 80 °C and 220 °C.
Preferibilmente, almeno il primo reattore di pirolisi ? azionato a una pressione che ? atmosferica o sopra-atmosferica (vale a dire superiore alla pressione atmosferica). Secondo una forma di realizzazione, la pressione ? tra 1,1 e 20 bara, pi? preferibilmente tra 2 e 10 bara, e anche pi? preferibilmente tra 2,2 e 6 bara. Preferably, at least the first pyrolysis reactor is operated at a pressure that is atmospheric or supra-atmospheric (i.e., greater than atmospheric pressure). In one embodiment, the pressure is between 1.1 and 20 bara, more preferably between 2 and 10 bara, and also most preferably between 2.2 and 6 bara.
Preferibilmente, la temperatura a cui il materiale essenzialmente plastico ? portato in detto primo reattore di pirolisi ? da 330 ?C a 580 ?C, preferibilmente da 340 a 540 ?C, pi? preferibilmente da 360 a 500 ?C, ancor pi? preferibilmente da 380 a 480 ?C, anche pi? preferibilmente da 410 a 450 ?C. Qualsiasi tecnica nota nell?arte pu? essere usata per mantenere la pressione nel primo reattore di pirolisi a un valore definito, in cui la pressione mantenuta pu? avere valori differenti come una funzione della temperatura di pirolisi. Secondo un primo metodo, la pressione pu? essere mantenuta a un valore definito regolando il calore estratto dal condensatore collocato a valle del reattore e in collegamento fluidico con esso. In questa modalit?, un aumento del calore rimosso dal condensatore ha come risultato una maggiore condensazione di vapore. Questa condensazione, che porta il materiale evaporato dallo stato gassoso allo stato liquido, avente una densit? notevolmente maggiore, comporta una riduzione di pressione. Preferably, the temperature to which the essentially plastic material is brought in said first pyrolysis reactor is from 330 °C to 580 °C, preferably from 340 to 540 °C, more preferably from 360 to 500 °C, still more preferably from 380 to 480 °C, also most preferably from 410 to 450 °C. Any technique known in the art can be used to maintain the pressure in the first pyrolysis reactor at a defined value, wherein the maintained pressure can have different values as a function of the pyrolysis temperature. According to a first method, the pressure can be maintained at a defined value by regulating the heat extracted from the condenser located downstream of the reactor and in fluidic connection with it. In this manner, an increase in the heat removed from the condenser results in increased condensation of vapor. This condensation, which brings the evaporated material from the gaseous state to the liquid state, having a significantly higher density, causes a reduction in pressure.
In alternativa, la pressione pu? essere controllata introducendo un gas, come azoto, argon o vapore acqueo, e regolando il flusso di tale gas per mezzo di una valvola. Secondo una forma di realizzazione, tale gas ? introdotto nel primo reattore di pirolisi e funge anche da gas inerte (vale a dire un gas che non partecipa direttamente alle reazioni di pirolisi e che pu? spostare l?ossigeno presente nel reattore quando ? aperto nell?atmosfera, per esempio durante la manutenzione o prima dell?avvio). Alternatively, the pressure can be controlled by introducing a gas, such as nitrogen, argon, or water vapor, and regulating the flow of that gas by means of a valve. In one embodiment, that gas is introduced into the first pyrolysis reactor and also serves as an inert gas (i.e., a gas that does not directly participate in the pyrolysis reactions and that can displace oxygen present in the reactor when it is opened to the atmosphere, for example during maintenance or before start-up).
Secondo una forma di realizzazione preferita, la pressione pu? essere controllata regolando il flusso del flusso gassoso continuo che non ? condensato (in caso sia usato pi? di un condensatore in serie, il flusso gassoso continuo dell?ultimo condensatore). According to a preferred embodiment, the pressure can be controlled by regulating the flow of the continuous gas stream that is not condensed (in case more than one condenser is used in series, the continuous gas stream of the last condenser).
Secondo una forma di realizzazione, la pirolisi del materiale essenzialmente plastico della presente invenzione viene effettuata in sostanziale assenza di ossigeno, con il significato di ?sostanziale assenza di ossigeno? definito prima. According to one embodiment, the pyrolysis of the essentially plastic material of the present invention is carried out in the substantial absence of oxygen, with the meaning of ?substantial absence of oxygen? defined above.
Di conseguenza, secondo questa forma di realizzazione, il processo per produrre almeno un olio di pirolisi da materiali essenzialmente plastici ? caratterizzato anche dal fatto che la fase f) e la fase h) sono effettuate in sostanziale assenza di ossigeno. Accordingly, according to this embodiment, the process for producing at least one pyrolysis oil from essentially plastic materials is also characterized in that step f) and step h) are carried out in the substantial absence of oxygen.
L?alimentazione di calore al primo reattore di pirolisi e al secondo reattore di pirolisi pu? essere regolata controllando la portata del fluido termovettore o la sua temperatura o entrambe. The heat supply to the first pyrolysis reactor and the second pyrolysis reactor can be regulated by controlling the flow rate of the heat transfer fluid or its temperature or both.
Vantaggiosamente, il processo di pirolisi della presente invenzione produce un prodotto particolarmente utile per l?uso come combustibile a getto o come virgin-nafta, particolarmente idoneo per il cracking in presenza di vapore per la produzione di monomeri di interesse industriale o idoneo per la sintesi dei polimeri. Advantageously, the pyrolysis process of the present invention produces a product particularly useful for use as a jet fuel or as virgin naphtha, particularly suitable for steam cracking to produce monomers of industrial interest or suitable for the synthesis of polymers.
Preferibilmente, il secondo reattore di pirolisi ? azionato a una temperatura che ? superiore alla temperatura del primo reattore di pirolisi. Pi? preferibilmente, la differenza di temperatura tra il secondo reattore di pirolisi e il primo reattore di pirolisi ? di almeno 10? C, ancor pi? preferibilmente tra 30 ?C e 300 ?C, anche pi? preferibilmente tra 60 ?C e 250 ?C. Preferably, the second pyrolysis reactor is operated at a temperature that is higher than the temperature of the first pyrolysis reactor. More preferably, the temperature difference between the second pyrolysis reactor and the first pyrolysis reactor is at least 10? C, even more preferably between 30? C and 300? C, even more preferably between 60? C and 250? C.
Secondo un?altra forma di realizzazione, il secondo reattore di pirolisi ? azionato sempre a una temperatura che ? di almeno 10 ?C superiore alla temperatura del primo reattore di pirolisi, con la condizione aggiuntiva che tale temperatura ? tra 400 ?C e 650 ?C, preferibilmente tra 440 ?C e 550 ?C, pi? preferibilmente tra 460 ?C e 530 ?C; il che significa che quando la temperatura minima di questi intervalli ? inferiore alla temperatura del primo reattore di pirolisi pi? 10 ?C, l?ultimo (T primo reattore di pirolisi 10 ?C) deve essere considerato l?intervallo inferiore. According to another embodiment, the second pyrolysis reactor is always operated at a temperature that is at least 10 °C higher than the temperature of the first pyrolysis reactor, with the additional condition that this temperature is between 400 °C and 650 °C, preferably between 440 °C and 550 °C, more preferably between 460 °C and 530 °C; meaning that when the minimum temperature of these ranges is lower than the temperature of the first pyrolysis reactor plus 10 °C, the latter (T first pyrolysis reactor 10 °C) shall be considered the lower range.
Di conseguenza, ? incluso nell?invenzione un processo per produrre almeno un olio di pirolisi da materiale essenzialmente plastico, in cui l?effluente gassoso del primo reattore di pirolisi, prima della condensazione, ? portato a un secondo reattore di pirolisi, in cui il flusso gassoso continuo ? riscaldato a una temperatura che ? almeno di 10 ?C superiore alla temperatura del materiale essenzialmente plastico nel primo reattore di pirolisi. Accordingly, included in the invention is a process for producing at least one pyrolysis oil from essentially plastic material, wherein the gaseous effluent of the first pyrolysis reactor, prior to condensation, is taken to a second pyrolysis reactor, wherein the continuous gaseous stream is heated to a temperature that is at least 10 °C higher than the temperature of the essentially plastic material in the first pyrolysis reactor.
Di conseguenza, secondo una forma di realizzazione della presente invenzione, ? fornito un processo per produrre almeno un olio di pirolisi da materiali essenzialmente plastici, in cui la differenza di temperatura tra la temperatura T2 della fase b) e la temperatura T1 della fase a) ? di almeno 10 ?C, anche pi? preferibilmente tra 30 ?C e 300 ?C, anche pi? preferibilmente tra 60 ?C e 250 ?C. Accordingly, according to one embodiment of the present invention, a process is provided for producing at least one pyrolysis oil from essentially plastic materials, wherein the temperature difference between the temperature T2 of step b) and the temperature T1 of step a) is at least 10 °C, even more preferably between 30 °C and 300 °C, even more preferably between 60 °C and 250 °C.
Il tempo di permanenza dei vapori di pirolisi in detto secondo reattore di pirolisi, calcolato dividendo il volume occupato dai vapori nel reattore e la portata volumetrica, ? di almeno 10 secondi, preferibilmente tra 30 secondi e 6 minuti, ancor pi? preferibilmente tra 1 e 4 minuti. The residence time of the pyrolysis vapours in said second pyrolysis reactor, calculated by dividing the volume occupied by the vapours in the reactor by the volumetric flow rate, is at least 10 seconds, preferably between 30 seconds and 6 minutes, even more preferably between 1 and 4 minutes.
Preferibilmente, il secondo reattore di pirolisi ? catalitico. Pi? preferibilmente, detto effluente allo stato gassoso ? in movimento relativo rispetto a detto catalizzatore solido a contatto con detto effluente allo stato gassoso, e detto movimento relativo ? a una velocit? di almeno 0,5 m/s, pi? preferibilmente da 2 a 50 m/s. Preferably, the second pyrolysis reactor is catalytic. More preferably, said gaseous effluent is in relative motion with respect to said solid catalyst in contact with said gaseous effluent, and said relative motion is at a velocity of at least 0.5 m/s, more preferably 2 to 50 m/s.
Possono essere usati tutti i catalizzatori di pirolisi noti nella tecnica, incluse in particolare zeoliti. All pyrolysis catalysts known in the art can be used, including in particular zeolites.
Il secondo reattore di pirolisi pu? essere azionato alla stessa pressione del primo reattore di pirolisi 70 o a una pressione inferiore, preferibilmente il secondo reattore di pirolisi ? azionato a una pressione compresa tra la pressione atmosferica e la pressione del primo reattore di pirolisi. Ancor pi? preferibilmente, ? azionato a una pressione compresa tra la pressione del primo reattore di pirolisi e la stessa pressione diminuita di 10000 Pa. The second pyrolysis reactor may be operated at the same pressure as the first pyrolysis reactor 70 or at a lower pressure, preferably the second pyrolysis reactor is operated at a pressure between atmospheric pressure and the pressure of the first pyrolysis reactor. Even more preferably, it is operated at a pressure between the pressure of the first pyrolysis reactor and the same pressure decreased by 10000 Pa.
Vantaggiosamente, il primo reattore di pirolisi pu? essere pi? di un?unit?, come anche il secondo reattore di pirolisi. In tal modo ? possibile scalare facilmente il processo. Advantageously, the first pyrolysis reactor can be more than one unit, as can the second pyrolysis reactor. This makes it possible to easily scale up the process.
Inoltre, quando il residuo liquido/solido/semisolido (char) del primo reattore si accumula in un?unit?, ? possibile arrestare tale unit?, scaricare il char, pulire l?unit? e riavviarla. Se l?impianto di produzione di ciascun primo reattore di pirolisi ? impostato in modo programmato, ? possibile impostare l?arresto delle singole unit? per la manutenzione in modo regolare e una alla volta, mantenendo pertanto l?intera pirolisi stabile nel tempo. In addition, when the liquid/solid/semi-solid residue (char) from the first reactor accumulates in a unit, it is possible to stop that unit, discharge the char, clean the unit, and restart it. If the production plant of each first pyrolysis reactor is set in a scheduled manner, it is possible to set individual units to stop for maintenance regularly and one at a time, thus keeping the entire pyrolysis stable over time.
Vantaggiosamente, i secondi reattori di pirolisi possono essere alimentati dai vapori di pirolisi in uscita provenienti da pi? di una unit? di primo reattore di pirolisi. Preferibilmente, i vapori gassosi da 2 a 20 unit? di primo reattore di pirolisi sono alimentati a un unico secondo reattore di pirolisi, anche pi? preferibilmente da 3 a 8 unit?. Advantageously, the second pyrolysis reactors can be fed by the outgoing pyrolysis vapors from more than one first pyrolysis reactor unit. Preferably, the gaseous vapors from 2 to 20 first pyrolysis reactor units are fed to a single second pyrolysis reactor, even more preferably from 3 to 8 units.
Analogamente, il char prodotto da pi? di una unit? di primo reattore di pirolisi ? alimentato a un unico dispositivo di trattamento di char (come il ?dispositivo di coking?). Similarly, char produced from more than one first pyrolysis reactor unit is fed to a single char treatment device (such as a ?coker?).
Per sostenere il processo di pirolisi mentre la potenza di radiazione di luce solare ? troppo bassa per fornire il calore richiesto, per esempio dopo il tramonto o in condizioni nuvolose o piovose, ? possibile usare il fluido termovettore accumulato nel serbatoio caldo e tiepido. Tipicamente, la temperatura dei serbatoi non ? cambiata in modo da garantire una pirolisi stabile e non influenzare la qualit? dell?olio di pirolisi che ? ottenuto. To support the pyrolysis process while the radiation power of sunlight is too low to provide the required heat, for example after sunset or in cloudy or rainy conditions, the heat transfer fluid stored in the hot and warm tank can be used. Typically, the temperature of the tanks is not changed in order to ensure stable pyrolysis and not to influence the quality of the pyrolysis oil that is obtained.
Per contro, ? possibile arrestare o ridurre la portata del fluido termovettore nella sezione di carica (i gruppi collettori solari), mantenendo al contempo invariate (o riducendo leggermente) la portata dei fluidi termovettori dal serbatoio caldo e tiepido. In questo modo, il livello del fluido termovettore nel serbatoio caldo diminuisce, eventualmente anche il livello del serbatoio tiepido diminuisce (a seconda del rapporto relativo delle portate in peso), mentre il livello del serbatoio freddo aumenta. Conversely, it is possible to stop or reduce the flow rate of the heat transfer fluid in the charging section (the solar collector groups), while at the same time keeping the flow rate of the heat transfer fluids from the hot and warm tanks unchanged (or slightly reducing it). In this way, the level of the heat transfer fluid in the hot tank decreases, possibly also the level of the warm tank decreases (depending on the relative ratio of the flow rates by weight), while the level of the cold tank increases.
Maggiore ? il volume dei serbatoi, pi? ? esteso il periodo di tempo in cui ? possibile azionare il processo in tali sorgenti di alimentazione aggiuntive ?di scarico?. Soprattutto in questi casi, la dimensione del serbatoio pu? essere molto ampia, di conseguenza, pu? essere opportuno suddividere i serbatoi in pi? unit? che, per esempio, possono essere azionate in parallelo. The larger the volume of the tanks, the longer the period of time during which the process can be operated on such additional "discharge" power sources. Especially in these cases, the tank size can be very large, consequently, it may be advisable to divide the tanks into several units which, for example, can be operated in parallel.
Inoltre, ? possibile aumentare l?accumulo di energia e, di conseguenza, le ore di funzionamento in scarico completo, permettendo al fluido termovettore di scambiare energia termica con materiali solidi che possono sostenere la temperatura del fluido termovettore, come, per esempio, calcestruzzo, sabbia, pietre, eccetera. Un mezzo semplice per realizzare questa forma di realizzazione ? porre grandi masse di tali materiali nel serbatoio o sulle sue pareti o sul suo basamento. Furthermore, it is possible to increase the energy storage and, consequently, the hours of operation in complete discharge, by allowing the heat transfer fluid to exchange thermal energy with solid materials that can withstand the temperature of the heat transfer fluid, such as, for example, concrete, sand, stones, etc. A simple means of realizing this embodiment is to place large masses of such materials in the tank or on its walls or on its base.
La sorgente di alimentazione aggiuntiva ? una sorgente di energia differente dall?energia solare concentrata (CSP) che pu? essere usata, per esempio, per interruzioni di emergenza o per avviare l?impianto. In alternativa o in combinazione, tali sorgenti di alimentazione aggiuntive possono essere usate, per esempio, per stabilizzare la produzione di pirolisi o per sovralimentarla. Tali sorgenti possono essere, per esempio, una cosiddetta sorgente rinnovabile (come vento, fotovoltaico solare, marea, nucleare, idroelettrico, biomassa) o combustibile fossile (carbonio, olio, scisto, gas naturale). The additional power source is an energy source other than concentrated solar power (CSP) that can be used, for example, for emergency shutdowns or to start up the plant. Alternatively or in combination, such additional power sources can be used, for example, to stabilize the pyrolysis production or to supercharge it. Such sources can be, for example, a so-called renewable source (such as wind, solar PV, tidal, nuclear, hydro, biomass) or fossil fuel (coal, oil, shale, natural gas).
Sorgenti preferite di tali sorgenti di alimentazione aggiuntive sono il fotovoltaico, la biomassa, il nucleare e il gas naturale, in modo particolarmente preferito il gas naturale. Preferred sources of such additional power sources are photovoltaics, biomass, nuclear and natural gas, with natural gas being particularly preferred.
Nel caso del gas naturale, ? data particolare preferenza ai riscaldatori a gas. Ancor pi? preferibilmente, il gas che ? bruciato nel riscaldatore a gas comprende il gas residuo del processo di pirolisi (che, come gi? descritto, ? il gas di pirolisi che non ? condensato, per esempio flusso continuo 55 nella Figura 11). In the case of natural gas, particular preference is given to gas heaters. Even more preferably, the gas that is burned in the gas heater comprises the residual gas from the pyrolysis process (which, as already described, is the pyrolysis gas that is not condensed, e.g. continuous flow 55 in Figure 11).
Tale sorgente di alimentazione aggiuntiva pu? essere posta in serie o in parallelo rispetto al fluido termovettore da riscaldare. This additional power source can be placed in series or in parallel with the heat transfer fluid to be heated.
La Figura 11 mostra alcune forme di realizzazione della presente invenzione, comprendenti tale sorgente di alimentazione aggiuntiva in parallelo 68A o in serie 68B e 68C. Figure 11 shows some embodiments of the present invention, including such additional power source in parallel 68A or in series 68B and 68C.
Configurazione in parallelo significa che la sorgente di alimentazione, in parallelo al gruppo collettore solare, trascina parte del fluido termovettore da un serbatoio pi? freddo (quello freddo o tiepido), riscalda il fluido alla temperatura bersaglio (solitamente, la temperatura del serbatoio di destinazione) ed eroga il fluido termovettore a detto serbatoio di destinazione. Il serbatoio di destinazione ? il serbatoio tiepido 64 o il serbatoio caldo 65, in caso il fluido sia trascinato dal serbatoio freddo 63, e il serbatoio caldo 65, in caso il fluido sia trascinato dal serbatoio tiepido 64. Parallel configuration means that the power source, in parallel with the solar collector assembly, pulls part of the heat transfer fluid from a colder tank (the cold or warm one), heats the fluid to the target temperature (usually the temperature of the destination tank) and delivers the heat transfer fluid to said destination tank. The destination tank is the warm tank 64 or the hot tank 65, in case the fluid is pulled from the cold tank 63, and the hot tank 65, in case the fluid is pulled from the warm tank 64.
Nella configurazione in serie, l?ingresso di tale sorgente di alimentazione aggiuntiva ? l?uscita del gruppo collettore solare e la sua uscita ? l?ingresso del serbatoio di fluido termovettore ricevente. Facendo riferimento alla Figura 11, una forma di realizzazione di questa soluzione ? la seguente: il fluido termovettore dal serbatoio tiepido 64 ? inviato al gruppo collettore solare caldo 62, successivamente, alla sorgente di alimentazione aggiuntiva 68B, in seguito, al serbatoio caldo 65. In the series configuration, the input of this additional power source is the output of the solar collector assembly and its output is the input of the receiving heat transfer fluid tank. Referring to Figure 11, one embodiment of this solution is as follows: heat transfer fluid from the warm tank 64 is sent to the hot solar collector assembly 62, then to the additional power source 68B, then to the hot tank 65.
In alternativa, sempre nella configurazione in serie, l?ingresso di tale sorgente di alimentazione aggiuntiva ? l?uscita del serbatoio caldo e l?uscita ? il circuito di scarico del serbatoio caldo (il circuito che alimenta il secondo reattore di pirolisi e facoltativamente il dispositivo di coking). Questa ? l?opzione maggiormente preferita. Alternatively, still in the series configuration, the input of this additional power source is the hot tank outlet and the output is the hot tank exhaust loop (the loop feeding the second pyrolysis reactor and optionally the coker). This is the most preferred option.
Facendo riferimento alla Figura 11, una forma di realizzazione di questa soluzione ? la seguente: il fluido termovettore dal serbatoio caldo 65 ? inviato alla sorgente di alimentazione 68C aggiuntiva, successivamente alle richieste (secondo reattore di pirolisi 71). Referring to Figure 11, one embodiment of this solution is as follows: the heat transfer fluid from the hot reservoir 65 is sent to the additional feed source 68C, upon request (second pyrolysis reactor 71).
Preferibilmente, quando ? presente tale sorgente di alimentazione aggiuntiva, la sua potenza ? tra il 3% e il 40%, pi? preferibilmente tra il 6% e il 20%, anche pi? preferibilmente tra l?8% e il 15% della potenza alimentata dai gruppi collettori solari caldo e tiepido. Preferably, when such an additional power source is present, its power is between 3% and 40%, more preferably between 6% and 20%, even more preferably between 8% and 15% of the power supplied by the hot and warm solar collector groups.
Esempi Examples
I presenti Esempi riportano la simulazione di un processo che usa il processo dell?invenzione azionato a doppio fluido termovettore (ciclo doppio) a confronto con il processo convenzionale azionato a singolo fluido (ciclo singolo). Per motivi di chiarezza, essi sono Esempi profetici e, di conseguenza, ? usato il presente indicativo. The present Examples report the simulation of a process using the invention process operated by a double heat transfer fluid (double cycle) compared to the conventional process operated by a single fluid (single cycle). For the sake of clarity, they are prophetic Examples and, consequently, the present indicative is used.
Esempio 1 (secondo l?invenzione) Example 1 (according to the invention)
Processo di pirolisi solare azionato da due fluidi (cicli a doppio fluido termovettore) della stessa composizione. Solar pyrolysis process driven by two fluids (dual heat transfer fluid cycles) of the same composition.
Il processo corrispondente a questo Esempio ? fornito nella Figura 8. The process corresponding to this Example is given in Figure 8.
Il fluido termovettore ? la miscela solare di sali fusi (?sale solare?) avente il 60% in peso di nitrato di sodio e il 40% in peso di nitrato di potassio. The heat transfer fluid is the solar mixture of molten salts (?solar salt?) having 60% by weight of sodium nitrate and 40% by weight of potassium nitrate.
I collettori solari e i ricevitori 61,62 sono costituiti da collettori parabolici (PTC) di tipo Luz (SEGS) LS-2 con ricevitori solari con tubo di evacuazione con diametro esterno di 70 mm. Questo modello ha una larghezza W di 5,0 m e una lunghezza L di 7,8 m. Le caratteristiche dettagliate e la caratterizzazione di tale collettore parabolico sono riportate in ?SEGS LS2 solar collector-test results?. 958 Report of Sandia National Laboratories, SAN94-1884, 1994, e sono riportate in modo pi? conciso nella tabella 1 e 2 di Bellos, Evangelos & Tzivanidis, Christos ?A detailed exergetic analysis of parabolic trough collectors?, Energy Conversion and Management, (149) 275-292, 2017 doi: 10.1016/j.enconman.2017.07.035. Questo documento, che sar? definito di seguito come documento di Bellos, ? usato anche per il bilancio energetico ed exergetico in dettaglio. Solar collectors and receivers 61,62 consist of Luz-type parabolic trough collectors (PTC) (SEGS) LS-2 with solar receivers with an external diameter of 70 mm evacuation tube. This model has a width W of 5.0 m and a length L of 7.8 m. The detailed characteristics and characterization of this parabolic trough collector are given in ?SEGS LS2 solar collector-test results?. 958 Report of Sandia National Laboratories, SAN94-1884, 1994, and are given more concisely in Tables 1 and 2 of Bellos, Evangelos & Tzivanidis, Christos ?A detailed exergetic analysis of parabolic trough collectors?, Energy Conversion and Management, (149) 275-292, 2017 doi: 10.1016/j.enconman.2017.07.035. This document, which will be referred to as the Bellos document below, is also used for detailed energy and exergy balance.
Un codice che riproduce il modello sviluppato nel documento di Bellos ? stato preparato e testato per la validazione del caso di test 4 del Sandia National Laboratory (tabella 4 a pagina 11 del documento di Bellos). I risultati corrispondevano in modo ottimale a quelli mostrati nella Tabella 4 e 5 del documento di Bellos per questo caso di test che, a sua volta, si ? dimostrato molto vicino ai valori sperimentali. A code reproducing the model developed in the Bellos paper was prepared and tested for validation of the Sandia National Laboratory test case 4 (Table 4 on page 11 of the Bellos paper). The results closely matched those shown in Tables 4 and 5 of the Bellos paper for this test case, which in turn was found to be very close to the experimental values.
La portata di sali fusi nel gruppo collettore solare 62 ? 24,2 kg/s. I ricevitori del gruppo collettore solare sono disposti in 20 linee in parallelo, ciascuno ricevendo 24,2/20 = circa 1,21 kg/s di sali solari. Ciascuna linea comprende 19 ricevitori. Questo ? il numero di ricevitori (ciascuno con 7,8 m di lunghezza) richiesto per aumentare la temperatura da 485 ?C a 565 ?C. Il calcolo viene effettuato come segue: le condizioni ambiente (temperatura ambiente, temperatura del cielo, temperatura del sole, angolo di incidenza) sono come per la Tabella 3 del documento di Bellos, ad eccezione del fatto che l?umidit? dell?aria specifica (rapporto di umidit?) ? stata considerata 0,01 (vale a dire, 10 g di acqua per kg di aria). Inoltre, l?irradiazione solare da raggio diretto (Gb) ? selezionata a 650 W/m<2>, poich? i valori di circa 900 W/m<2 >riportati nella Tabella 4 del documento di Bellos sono abbastanza elevati e disponibili soltanto in regioni selezionate della terra e per un periodo di tempo limitato. Le caratteristiche di modulo PTC e le propriet? ottiche sono come per la Tabella 1 e 2 del documento di Bellos. Le equazioni che sono usate sono quelle descritte nel documento di Bellos. The flow rate of molten salts in the solar collector group 62 is 24.2 kg/s. The receivers of the solar collector group are arranged in 20 parallel lines, each receiving 24.2/20 = approximately 1.21 kg/s of solar salts. Each line comprises 19 receivers. This is the number of receivers (each 7.8 m long) required to raise the temperature from 485 °C to 565 °C. The calculation is made as follows: the ambient conditions (ambient temperature, sky temperature, sun temperature, incidence angle) are as per Table 3 of the Bellos paper, except that the specific air humidity (humidity ratio) has been taken to be 0.01 (i.e., 10 g of water per kg of air). Furthermore, the direct solar irradiance (Gb) is 0.01 (i.e., 10 g of water per kg of air). selected at 650 W/m<2>, since the values of about 900 W/m<2 >reported in Table 4 of the Bellos paper are quite high and available only in selected regions of the earth and for a limited period of time. The PTC module characteristics and optical properties are as per Table 1 and 2 of the Bellos paper. The equations that are used are those described in the Bellos paper.
Le propriet? fisiche del fluido termovettore a ?sale solare? sono calcolate con le seguenti espressioni, prese da ?Solar Salt ? thermal Property Analysis?, Scientific Report DLR-FB-2021-19 31.08.2021, Deutsches Zentrum f?r Luftund Raumfahrt: The physical properties of the ?solar salt? heat transfer fluid are calculated with the following expressions, taken from ?Solar Salt ? thermal Property Analysis?, Scientific Report DLR-FB-2021-19 31.08.2021, Deutsches Zentrum f?r Luftund Raumfahrt:
La capacit? termica ? considerata indipendente dalla temperatura poich? vi sono ampie incongruenze nella misurazione di questo parametro, pertanto si ? deciso di usare un valore costante. The heat capacity is considered independent of temperature since there are large inconsistencies in the measurement of this parameter, therefore it was decided to use a constant value.
Per effettuare i calcoli, Bellos ha impiegato il software ?Engineering Equation Solver?, tuttavia si ? scoperto che possono essere risolti facilmente con un algoritmo in qualsiasi linguaggio di programmazione o scrittura, poich? l?equazione pi? difficile da risolvere ? un?equazione di quarto grado (polinomio di quarto grado) per calcolare la temperatura in corrispondenza della copertura (?Tc?, in Kelvin), che ha soltanto due radici reali, delle quali soltanto una ? positiva (pertanto soltanto questa radice ? significativa e deve essere selezionata), pi? due calcoli iterativi (su temperatura di uscita e Tc), che in ogni modo convergono molto rapidamente e senza la presenza di soluzioni alternative. To perform the calculations, Bellos used the software "Engineering Equation Solver", however it turned out that they can be easily solved with an algorithm in any programming or writing language, since the most difficult equation to solve is a fourth degree equation (fourth degree polynomial) to calculate the temperature at the roof (Tc, in Kelvin), which has only two real roots, of which only one is positive (so only this root is significant and must be selected), plus two iterative calculations (on outlet temperature and Tc), which in any case converge very quickly and without the presence of alternative solutions.
La simulazione viene effettuata per ciascun ricevitore solare, iniziando dal primo che riceve i sali fusi dal serbatoio freddo. La temperatura calcolata dei sali fusi in corrispondenza dell?uscita del primo ricevitore ? impostata come la temperatura di ingresso dei sali fusi in corrispondenza dell?ingresso del secondo ricevitore. Pertanto, ? possibile calcolare la temperatura dei sali fusi in corrispondenza dell?uscita del secondo ricevitore, che diviene la temperatura di ingresso dei sali fusi in corrispondenza del terzo ricevitore e cos? via. In questo modo ? possibile calcolare il numero di ricevitori richiesto per raggiungere la temperatura di sale fuso bersaglio (in questo caso, 19 ricevitori per linea per raggiungere 565 ?C). The simulation is performed for each solar receiver, starting with the first one receiving molten salt from the cold tank. The calculated molten salt temperature at the outlet of the first receiver is set to be the molten salt inlet temperature at the inlet of the second receiver. Therefore, the molten salt temperature at the outlet of the second receiver can be calculated, which becomes the molten salt inlet temperature at the third receiver, and so on. In this way, the number of receivers required to reach the target molten salt temperature can be calculated (in this case, 19 receivers per line to reach 565 °C).
L?energia totale e il flusso exergetico sono calcolati aggiungendo i contributi di ciascun ricevitore. The total energy and exergy flux are calculated by adding the contributions of each receiver.
Il gruppo solare 62 riceve il sale solare dal serbatoio tiepido 64, riscalda il sale solare alla temperatura bersaglio, in seguito invia il sale solare caldo al serbatoio caldo 65. Dal serbatoio caldo, il sale solare ? inviato alle unit? che richiedono la temperatura di esercizio massima: il dispositivo di coking 76 e il reattore di pirolisi secondario 71. The solar group 62 receives solar salt from the warm tank 64, heats the solar salt to the target temperature, then sends the hot solar salt to the hot tank 65. From the hot tank, the solar salt is sent to the units requiring the highest operating temperature: the coker 76 and the secondary pyrolysis reactor 71.
I sali fusi sono inviati direttamente al dispositivo di coking, vale a dire senza un dispositivo a stramazzo. Il dispositivo a stramazzo pu? consentire un controllo di precisione della temperatura e della portata elevata (non richiesta nel dispositivo di coking), tuttavia alle spese di un valore ridotto dello stesso, mentre il dispositivo di coking beneficia di una temperatura elevata di sali fusi nella camicia. The molten salts are fed directly to the coker, i.e. without a weir. The weir can allow for fine control of temperature and high flow rate (not required in the coker), but at the expense of a reduced flow rate, while the coker benefits from a high temperature of molten salts in the jacket.
L?alimentazione di sale fuso sia per il primo reattore di pirolisi 70, sia per il secondo reattore di pirolisi 71 viene effettuata per mezzo dei dispositivi a stramazzo 78, 79. Questi dispositivi a stramazzo hanno due camere. Il primo riceve i sali fusi caldi e li eroga alla camicia di reattore di pirolisi (per esempio, per mezzo di una pompa sommergibile). A differenza dei dispositivi a stramazzo rappresentati nella Figura 6 e nella Figura 7, il ritorno di tali sali fusi dal reattore ? inviato alla seconda camera. La portata dei sali fusi che ? fatta circolare nei reattori di pirolisi ? decisamente maggiore rispetto alla portata dei sali fusi caldi erogati dal serbatoio. Questa portata elevata ? auspicabile poich? riduce la differenza di temperatura all?interno dei reattori di pirolisi, nonch? massimizza il trasferimento termico. Di conseguenza, parte dei sali fusi nella seconda camera trabocca dallo stramazzo tra la prima e la seconda camera e cade nella prima camera. Ci? garantisce il fatto che la pompa nella prima camera ? in grado di erogare la portata richiesta, massimizzando al contempo la temperatura dei sali solari erogati ai reattori di pirolisi. The molten salt supply to both the first pyrolysis reactor 70 and the second pyrolysis reactor 71 is accomplished by means of the weirs 78, 79. These weirs have two chambers. The first receives the hot molten salts and delivers them to the pyrolysis reactor jacket (e.g., by means of a submersible pump). Unlike the weirs shown in Figure 6 and Figure 7, the return of these molten salts from the reactor is sent to the second chamber. The flow rate of molten salts that is circulated in the pyrolysis reactors is significantly greater than the flow rate of hot molten salts delivered from the reservoir. This high flow rate is desirable because it reduces the temperature difference within the pyrolysis reactors as well as maximizes heat transfer. As a result, some of the molten salts in the second chamber overflows the weir between the first and second chambers and falls into the first chamber. This ensures that the pump in the first chamber is able to deliver the required flow rate, while maximizing the temperature of the solar salts delivered to the pyrolysis reactors.
I sali fusi del dispositivo di coking sono erogati al dispositivo a stramazzo 79 che alimenta i sali fusi al secondo reattore di pirolisi 71. I sali fusi uscenti dal dispositivo a stramazzo 79 sono inviati al serbatoio tiepido 64, chiudendo pertanto il ?ciclo caldo? del fluido termovettore. The molten salts from the coker are delivered to the weir 79 which feeds the molten salts to the second pyrolysis reactor 71. The molten salts exiting the weir 79 are sent to the warm tank 64, thus closing the ?hot cycle? of the heat transfer fluid.
Il ricevitore solare 61 riceve il sale solare dal serbatoio freddo 63, riscalda il sale solare alla temperatura bersaglio (485 ?C in questo caso), in seguito, invia il sale solare tiepido al serbatoio tiepido 64. Il ricevitore solare 61 ? realizzato da 75 linee parallele, ciascuna comprendendo 8 tubi ricevitori in serie (ciascun tubo ricevitore avendo sempre una lunghezza di 7,8 m). In questo modo, la portata di ciascuna linea ? 91,6/75=1,22 kg/s, di conseguenza molto simile alla portata del ricevitore caldo 62. The solar receiver 61 receives the solar salt from the cold tank 63, heats the solar salt to the target temperature (485 °C in this case), then sends the warm solar salt to the warm tank 64. The solar receiver 61 is made of 75 parallel lines, each comprising 8 receiver tubes in series (each receiver tube always having a length of 7.8 m). In this way, the flow rate of each line is 91.6/75=1.22 kg/s, therefore very similar to the flow rate of the hot receiver 62.
Garantire una portata abbastanza elevata nei tubi ricevitori ? richiesto per un funzionamento sicuro del gruppo collettore solare, in particolare per ridurre la differenza di temperatura tra la parte del tubo esposta a differenti intensit? di irradiazione di luce solare e relativa piegatura dei tubi. Ensuring a sufficiently high flow rate in the receiver tubes is required for safe operation of the solar collector assembly, in particular to reduce the temperature difference between the part of the tube exposed to different intensities of sunlight irradiation and related bending of the tubes.
Dal serbatoio tiepido il sale solare ? inviato al primo reattore di pirolisi 70 per mezzo del dispositivo a stramazzo 78. From the warm tank the solar salt is sent to the first pyrolysis reactor 70 by means of the overflow device 78.
Parte del sale solare uscente dal primo reattore di pirolisi ? inviata allo scambiatore a olio caldo 81. Lo scambiatore a olio caldo ? uno scambiatore di calore che riscalda un fluido termovettore organico (Marlotherm SH di Eastman), rinominato ?olio?, a circa 320 ?C per mezzo di sali fusi a ?bassa? temperatura proveniente dal primo reattore di pirolisi. Part of the solar salt exiting the first pyrolysis reactor is sent to the hot oil exchanger 81. The hot oil exchanger is a heat exchanger that heats an organic heat transfer fluid (Eastman's Marlotherm SH), renamed 'oil', to about 320 ?C by means of 'low' temperature molten salts coming from the first pyrolysis reactor.
L?uso di un fluido termovettore organico per l?uso a bassa temperatura ? vantaggioso poich? ha una bassa temperatura di fusione, eliminando pertanto il rischio di congelare i sali solidi nelle zone in cui la circolazione ? scarsa o l?isolamento termico insufficiente. Inoltre, non ? richiesto un tracciamento elettrico per le linee rivestite con olio. Poich? la richiesta ? di gran lunga inferiore alla richiesta del primo reattore di pirolisi, soltanto una parte dei sali fusi uscenti dal primo reattore di pirolisi ? deviata allo scambiatore a olio caldo. The use of an organic heat transfer fluid for low temperature operation is advantageous because it has a low melting point, thus eliminating the risk of solid salts freezing in areas where circulation is poor or thermal insulation is insufficient. Furthermore, heat tracing is not required for oil-lined lines. Since the demand is much lower than the demand of the first pyrolysis reactor, only a portion of the molten salts exiting the first pyrolysis reactor is diverted to the hot oil exchanger.
Il sale solare uscente dal primo reattore di pirolisi ? raccolto nel serbatoio di sale fuso freddo 63, chiudendo il ?ciclo tiepido? di sali fusi. The solar salt exiting the first pyrolysis reactor is collected in the cold molten salt tank 63, closing the “warm cycle” of molten salts.
Le perdite di calore nel ricevitore solare 62 sono calcolate nel modello di Bellos summenzionato. Le perdite di calore nei cosiddetti collettori e tubi di collegamento del gruppo collettore solare sono trascurate poich? considerate trascurabili rispetto alle perdite di calore nei ricevitori. The heat losses in the solar receiver 62 are calculated in the above-mentioned Bellos model. The heat losses in the so-called collectors and connecting pipes of the solar collector group are neglected since they are considered negligible compared to the heat losses in the receivers.
Le perdite di calore nel circuito di sali fusi, comprendente il dispositivo di coking e il secondo reattore di pirolisi e tubi di collegamento relativi, sono concentrate in una perdita di calore 83 concentrata, denominata ?perdita di entalpia 2?. Le perdite di calore nel sale fuso comprendenti il primo reattore di pirolisi, lo scambiatore a olio caldo e tubi di collegamento relativi sono concentrate in una seconda perdita di calore 82 concentrata, denominata ?perdita di entalpia 1?. The heat losses in the molten salt circuit, comprising the coker and the second pyrolysis reactor and related connecting pipes, are concentrated in a concentrated heat loss 83, called ?enthalpy loss 2?. The heat losses in the molten salt comprising the first pyrolysis reactor, the hot oil exchanger and related connecting pipes are concentrated in a second concentrated heat loss 82, called ?enthalpy loss 1?.
Il bilancio exergetico ? realizzato considerando come volume di controllo le pareti interne in cui circolano i sali fusi, ad eccezione del gruppo collettore solare (SCA) in cui il calcolo viene effettuato seguendo il modello e le equazioni di Bellos summenzionate. Di conseguenza, soltanto per lo SCA (per esempio per l?ingresso di exergia) il confine ? sulla radiazione in ingresso proveniente dal sole. The exergy balance is made considering as control volume the internal walls in which the molten salts circulate, with the exception of the solar collector group (SCA) where the calculation is performed following the above-mentioned Bellos model and equations. Consequently, only for the SCA (i.e. for the exergy input) the boundary is on the incoming radiation from the sun.
Poich? non vi sono flussi di materia attraverso i confini scelti, gli unici flussi continui di exergia sono: Since there are no flows of matter across the chosen boundaries, the only continuous flows of exergy are:
- l?exergia di irradiamento solare in ingresso (segno ?+?) - the incoming solar radiation exergy (sign ?+?)
- l?exergia in uscita associata al flusso termico in corrispondenza di: - the outgoing exergy associated with the heat flow at:
o reattori di pirolisi, dispositivo di coking, scambiatore a olio caldo or pyrolysis reactors, coking device, hot oil exchanger
o Perdite termiche concentrate nei dispositivi di ?perdita di entalpia?. o Concentrated heat losses in “enthalpy loss” devices.
Si pu? ipotizzare che la temperatura sui confini cambia linearmente con il flusso di calore. Questa ipotesi ? anche pi? realistica considerando che il cambiamento di temperatura lungo il confine di flusso di calore ? basso rispetto al suo valore assoluto (in Kelvin). Di conseguenza, il flusso exergetico in corrispondenza di tali confini pu? essere calcolato con la <seguente equazione> <:>It can be assumed that the temperature at the boundaries changes linearly with the heat flux. This assumption is even more realistic considering that the temperature change along the heat flux boundary is small compared to its absolute value (in Kelvin). Consequently, the exergy flux at such boundaries can be calculated with the <following equation> <:>
in cui: in which:
- T1 e T2 sono la temperatura all?inizio e alla fine del confine di scambio di calore in Kelvin. - T1 and T2 are the temperature at the beginning and end of the heat exchange boundary in Kelvin.
- T0 ? la temperatura di riferimento (in questo caso, 298 K) - T0 ? the reference temperature (in this case, 298 K)
- ?Q ? il flusso di calore - ?Q ? the heat flow
- ?? ? il flusso exergetico. - ?? ? the exergy flow.
T1 e T2 corrispondono alla temperatura di ingresso e uscita, ad eccezione di quando ? usato un dispositivo a stramazzo. Infatti, in questo caso la pompa di ricircolo all?interno del dispositivo a stramazzo riduce la differenza di temperatura tra ingresso e uscita del flusso di sale fuso ricircolato (nel limite della portata infinita, T1 ? pari a T2). T1 and T2 correspond to the inlet and outlet temperatures, except when a weir device is used. In this case, the recirculation pump inside the weir device reduces the temperature difference between the inlet and outlet of the recirculated molten salt flow (in the limit of infinite flow, T1 is equal to T2).
La tabella seguente riporta i calcoli dettagliati, nonch? il calcolo del flusso totale di calore ed exergia ottenuto sommando tutti i singoli contributi. The following table shows the detailed calculations, as well as the calculation of the total heat and exergy flux obtained by adding all the individual contributions.
? possibile osservare che il bilancio di entalpia (?flusso di calore?) ? zero (indicando che tutta l?energia netta ricevuta dai gruppi collettori solari viene erogata alle richieste o persa in detta ?perdita di entalpia? concentrata) mentre la somma di tutti i contributi di exergia ? positiva. It can be observed that the enthalpy balance (?heat flow?) is zero (indicating that all the net energy received by the solar collector groups is delivered to the demands or lost in said concentrated ?enthalpy loss?) while the sum of all exergy contributions is positive.
Tale squilibro exergetico rappresenta perdite di exergia (associate a perdite di calore), soltanto per SCA, pi? distruzione di exergia (associata a perdita irreversibile di qualit? termica, vale a dire durante la miscelazione di due fluidi a temperatura differente: l?entalpia prima e dopo la miscelazione ? la stessa, ma al contrario viene persa exergia). This exergy imbalance represents exergy losses (associated with heat losses), only for SCA, plus exergy destruction (associated with irreversible loss of thermal quality, i.e. during mixing of two fluids at different temperatures: the enthalpy before and after mixing is the same, but on the contrary exergy is lost).
Il presente Esempio ? applicato alla pirolisi di rifiuti misti di plastica come segue: This Example is applied to the pyrolysis of mixed plastic waste as follows:
- Il materiale essenzialmente plastico (rifiuti misti di plastica) ? alimentato a un riscaldatore a vite la cui camicia - The essentially plastic material (mixed plastic waste) is fed to a screw heater whose jacket
? riscaldata dal fluido termovettore organico (Marlotherm SH) che ? stato riscaldato per mezzo dello scambiatore a olio caldo, portando la sua temperatura a circa 290 ?C. ? heated by the organic heat transfer fluid (Marlotherm SH) which has been heated by means of the hot oil exchanger, bringing its temperature to approximately 290 ?C.
- Il materiale essenzialmente plastico riscaldato dall?estrusore ? alimentato al primo reattore di pirolisi, riscaldato da sali fusi a temperatura ?tiepido?, dove ? pirolizzato, formando una fase gassosa e una fase semisolida (char). Il reattore ? un cilindro sostanzialmente verticale con un agitatore ad ancora. - The essentially plastic material heated by the extruder is fed to the first pyrolysis reactor, heated by molten salts at a "warm" temperature, where it is pyrolyzed, forming a gaseous phase and a semi-solid phase (char). The reactor is a substantially vertical cylinder with an anchor stirrer.
- L?effluente gassoso del primo reattore di pirolisi ? alimentato a un secondo reattore di pirolisi. Questo reattore ? sostanzialmente uno scambiatore di calore tubolare, che pu? essere riempito facoltativamente con un catalizzatore, in cui i vapori di pirolisi sono riscaldati e ulteriormente pirolizzati in molecole pi? piccole. - The gaseous effluent from the first pyrolysis reactor is fed to a second pyrolysis reactor. This reactor is essentially a tubular heat exchanger, which can optionally be filled with a catalyst, in which the pyrolysis vapors are heated and further pyrolyzed into smaller molecules.
- L?effluente gassoso del secondo reattore di pirolisi ? alimentato a una sezione di condensazione, in cui ? ottenuto almeno un flusso continuo di liquido, che ? quantitativamente superiore al 10% in peso del peso iniziale del materiale plastico alimentato, e che comprende idrocarburi per un?ampia frazione. - The gaseous effluent of the second pyrolysis reactor is fed to a condensation section, in which at least a continuous flow of liquid is obtained, which is quantitatively greater than 10% by weight of the initial weight of the fed plastic material, and which includes hydrocarbons for a large fraction.
- Il char ottenuto nel primo reattore di pirolisi ? inviato a un dispositivo di coking riscaldato da sali fusi caldi, in modo da produrre un materiale solido avente un profilo HSE (salute, sicurezza, ambiente) migliore e utile non soltanto come sorgente di energia, ma anche come riempitivo. I gas sviluppati in tale trattamento sono portati alla sezione di condensazione, aumentando pertanto la resa della pirolisi. - The char obtained in the first pyrolysis reactor is sent to a coker heated by hot molten salts, in order to produce a solid material with a better HSE (health, safety, environment) profile and useful not only as an energy source, but also as a filler. The gases evolved in this treatment are brought to the condensation section, thus increasing the pyrolysis yield.
Esempio comparativo 2 Comparative example 2
Processo di pirolisi solare azionato da un unico fluido (ciclo a singolo fluido termovettore). Solar pyrolysis process driven by a single fluid (single heat transfer fluid cycle).
Il processo corrispondente a questo Esempio ? fornito nella Figura 9. The process corresponding to this Example is given in Figure 9.
Il fluido termovettore ? la stessa miscela solare di sali fusi (?sale solare?) di Esempio 1 e sono state usate le stesse correlazioni delle propriet? fisiche. The heat transfer fluid is the same solar molten salt mixture (?solar salt?) as in Example 1 and the same physical property correlations have been used.
Il gruppo collettore solare 62 ? dello stesso tipo dell?Esempio 1. The solar collector group 62 is of the same type as in Example 1.
Il codice usato per calcolare le prestazioni dei ricevitori solari ? lo stesso codice usato nell?Esempio 1 e con gli stessi valori delle costanti geometriche, ottiche, fisiche e condizioni ambiente. The code used to calculate the performance of the solar receivers is the same code used in Example 1 and with the same values of the geometric, optical, physical constants and ambient conditions.
I rendimenti dei sali fusi erano gli stessi dell?Esempio 1, in termini sia di potenza di flusso di calore (in Watt) sia di temperatura di ingresso e uscita di sali fusi. The molten salt efficiencies were the same as in Example 1, both in terms of heat flux power (in Watts) and molten salt inlet and outlet temperatures.
Con questi vincoli, la portata in peso richiesta di sali fusi attraverso il ricevitore solare 63 ? 42,6 kg/s. La temperatura di ingresso dei sali solari ? 418 ?C e la temperatura di uscita ? 565 ?C. Under these constraints, the required mass flow rate of molten salts through the solar receiver 63 is 42.6 kg/s. The inlet temperature of the solar salts is 418 ?C and the outlet temperature is 565 ?C.
Il ricevitore caldo 64 riceve il sale solare uscente da SCA 62. Il sale solare caldo proveniente dal serbatoio caldo ? inviato, in parallelo, alle unit? che richiedono la temperatura di esercizio massima (per esempio, il dispositivo di coking 76 e il reattore di pirolisi secondario 71), e al primo reattore di pirolisi 70. Infatti, il primo reattore di pirolisi richiede un flusso di calore maggiore a una temperatura inferiore. Pertanto, l?impostazione mostrata nella Figura 9 e in maggior dettaglio nella presente ? progettata nello specifico per massimizzare l?efficacia in tale configurazione: il sale solare, dopo aver attraversato il dispositivo di coking e il secondo reattore di pirolisi, ? ancora sufficientemente a temperatura elevata per riscaldare il primo reattore di pirolisi, ma la sua quantit? ? insufficiente per il calore (cospicuo) richiesto da alimentare. Di conseguenza, un flusso continuo aggiuntivo di sale solare ? alimentata direttamente dal serbatoio caldo al primo reattore. The hot receiver 64 receives the solar salt exiting from SCA 62. The hot solar salt from the hot reservoir is fed, in parallel, to the units requiring the highest operating temperature (e.g., the coker 76 and the secondary pyrolysis reactor 71), and to the first pyrolysis reactor 70. In fact, the first pyrolysis reactor requires a higher heat flux at a lower temperature. Therefore, the setup shown in Figure 9 and in more detail herein is specifically designed to maximize the efficiency in this configuration: the solar salt, after passing through the coker and the second pyrolysis reactor, is still sufficiently high in temperature to heat the first pyrolysis reactor, but its quantity is insufficient for the (large) heat required to be fed. Consequently, an additional continuous flow of solar salt is fed directly from the hot reservoir to the first reactor.
Il riscaldamento sia del primo reattore di pirolisi 70 sia del secondo reattore di pirolisi 71 viene effettuato per mezzo dei dispositivi a stramazzo 78, 79. Questi dispositivi a stramazzo erano gli stessi usati nell?Esempio 1. Heating of both the first pyrolysis reactor 70 and the second pyrolysis reactor 71 is carried out by means of the weir devices 78, 79. These weir devices were the same as those used in Example 1.
Parte del sale solare uscente dal primo reattore di pirolisi ? inviata allo scambiatore a olio caldo 81. Lo scambiatore a olio caldo ? uno scambiatore di calore che riscalda il fluido termovettore organico per mezzo di sali fusi a ?bassa? temperatura provenienti dal primo reattore di pirolisi, allo stesso modo dell?Esempio 1. Part of the solar salt exiting the first pyrolysis reactor is sent to the hot oil exchanger 81. The hot oil exchanger is a heat exchanger that heats the organic heat transfer fluid by means of ?low? temperature molten salts coming from the first pyrolysis reactor, in the same way as in Example 1.
Poich? la richiesta ? di gran lunga inferiore alla richiesta del primo reattore di pirolisi, soltanto una parte dei sali fusi uscenti dal primo reattore di pirolisi ? deviata allo scambiatore a olio caldo. Since the demand is much lower than the demand of the first pyrolysis reactor, only a portion of the molten salts exiting the first pyrolysis reactor is diverted to the hot oil exchanger.
Il sale solare uscente dal primo reattore di pirolisi ? raccolto nel serbatoio di sale fuso freddo 63, chiudendo il (singolo) ciclo di sali fusi. The solar salt exiting the first pyrolysis reactor is collected in the cold molten salt tank 63, closing the (single) molten salt cycle.
Come nell?Esempio 1, le perdite di calore nel circuito di sale fuso, comprendente il dispositivo di coking e il secondo reattore di pirolisi e tubi di collegamento relativi, sono concentrate in una perdita di calore concentrata 83, denominata ?perdita di entalpia 2?. Le perdite di calore nel sale fuso comprendenti il primo reattore di pirolisi, lo scambiatore a olio caldo e tubi di collegamento relativi sono concentrate in una seconda perdita di calore 82 concentrata, denominata ?perdita di entalpia 1?. As in Example 1, the heat losses in the molten salt circuit, comprising the coker and the second pyrolysis reactor and related connecting pipes, are concentrated in a concentrated heat loss 83, referred to as "enthalpy loss 2". The heat losses in the molten salt comprising the first pyrolysis reactor, the hot oil exchanger and related connecting pipes are concentrated in a second concentrated heat loss 82, referred to as "enthalpy loss 1".
Anche il bilancio exergetico ? realizzato allo stesso modo. The exergy balance is also performed in the same way.
<5 >La tabella seguente riporta i calcoli dettagliati, nonch? il calcolo del flusso totale di calore ed exergia ottenuto sommando tutti i singoli contributi. <5 >The following table shows the detailed calculations, as well as the calculation of the total heat and exergy flux obtained by adding all the individual contributions.
? possibile osservare che il bilancio di entalpia (?flusso di calore?) ? zero (come nell?Esempio 1) mentre la somma di tutti i contributi di exergia ? positiva. It is possible to observe that the enthalpy balance (?heat flux?) is zero (as in Example 1) while the sum of all exergy contributions is positive.
Confronto di Esempio 1 con Esempio Comparativo 2 La tabella seguente mostra le caratteristiche operative dell?Esempio 1 in confronto all?Esempio Comparativo 2: Comparison of Example 1 with Comparative Example 2 The following table shows the operating characteristics of Example 1 in comparison to Comparative Example 2:
In entrambi i casi, tutte le richieste sono uguali, sia in termini di flusso di calore sia di flusso exergetico. L?ultimo ? lo stesso, nonostante la temperatura di ingresso differente nello stramazzo, poich? la pompa a circolazione interna garantisce la stessa differenza di temperatura (T1 e T2 sono uguali sia nell?Esempio 1 sia nell?Esempio Comparativo 2). In both cases, all demands are the same, both in terms of heat flux and exergy flux. The latter is the same, despite the different inlet temperature in the weir, since the internal circulation pump guarantees the same temperature difference (T1 and T2 are the same in both Example 1 and Comparative Example 2).
Di conseguenza, pu? essere affermato che sia l?Esempio 1 sia l?Esempio Comparativo 2 erogano gli stessi rendimenti con le stesse temperature verso i carichi, di conseguenza il processo di pirolisi non mostra differenze. Tuttavia, il bilancio exergetico ? differente: infatti, l?Esempio 1 ha 14918 kW di squilibrio, mentre l?Esempio Comparativo 2 ha 16570 kW, che ? circa l?11% in pi?. Consequently, it can be stated that both Example 1 and Comparative Example 2 deliver the same efficiencies at the same temperatures to the loads, hence the pyrolysis process does not show any differences. However, the exergy balance is different: in fact, Example 1 has 14918 kW of imbalance, while Comparative Example 2 has 16570 kW, which is about 11% more.
Ci? significa che l?Esempio Comparativo 2 ? meno efficiente, poich? richiede energia alla stessa quantit? ma a un livello di qualit? superiore (pi? energia a temperatura elevata). This means that Comparative Example 2 is less efficient, since it requires the same amount of energy but at a higher quality level (more energy at high temperature).
Il motivo ? che se sono miscelati due flussi continui a temperatura differente, l?energia ? conservata ma l?exergia no. Infatti, in tale operazione il flusso continuo a temperatura elevata (pertanto, a qualit? superiore) ? distrutto in modo irreversibile. The reason is that if two continuous flows at different temperatures are mixed, energy is conserved but exergy is not. In fact, in such an operation the continuous flow at high temperature (therefore, at higher quality) is irreversibly destroyed.
Infine, la migliore efficienza del processo dell?Esempio 1 ha come risultato un requisito inferiore di terreno e installazione di impianto e costi operativi, come mostrato nella seguente tabella: Finally, the improved process efficiency of Example 1 results in lower land and plant installation requirements and operating costs, as shown in the following table:
Suddividendo il caricatore di sale solare (il gruppo collettore solare SCA) in due unit? separate, ? possibile generare un flusso continuo di ?energia calda? di sali fusi, a temperatura elevata ma non di quantit? elevata, pi? un flusso continuo di ?energia tiepida? di sali fusi, a una temperatura inferiore ma in quantit? maggiore. I collettori solari sono pi? efficienti quando usati per riscaldare fluidi termovettori a bassa temperatura poich? le perdite termiche sono pi? basse, in particolare poich? il tubo evacuato consente un?intensa riduzione di conduttivit? termica, ma non limita le emissioni radianti, che aumenta con la 4<a >potenza della temperatura, senza considerare nemmeno che anche l?emissivit? del materiale cermet applicato ai tubi ricevitori (per limitare l?emissivit?) aumenta notevolmente oltre 500 ?C. By splitting the solar salt loader (the SCA solar collector assembly) into two separate units, it is possible to generate a continuous flow of molten salt ?hot energy?, at a high temperature but not in large quantities, plus a continuous flow of molten salt ?warm energy?, at a lower temperature but in greater quantities. Solar collectors are more efficient when used to heat low-temperature heat transfer fluids because heat losses are lower, in particular because the evacuated tube allows for a dramatic reduction in thermal conductivity, but does not limit radiant emissions, which increases with the 4th power of the temperature, without even considering that the emissivity of the cermet material applied to the receiver tubes (to limit emissivity) also increases significantly above 500 ?C.
Il processo di pirolisi di rifiuti misti di plastica per produrre un condensato di pirolisi comprendente idrocarburi richiede un primo reattore di pirolisi (pi? facoltativamente un preriscaldatore) a temperatura relativamente bassa ma ad elevato rendimento e, in aggiunta, un secondo reattore di pirolisi (pi? facoltativamente un dispositivo di coking) a temperatura pi? elevata ma a rendimento inferiore. Di conseguenza, ? possibile far corrispondere il flusso continuo di sale fuso a temperatura pi? elevata e quantit? inferiore al secondo reattore di pirolisi e il flusso continuo di sale fuso a una temperatura inferiore e in quantit? maggiore al primo reattore di pirolisi, ottimizzando pertanto l?efficienza. The pyrolysis process of mixed plastic waste to produce a pyrolysis condensate comprising hydrocarbons requires a first pyrolysis reactor (plus optionally a preheater) at relatively low temperature but high efficiency and, in addition, a second pyrolysis reactor (plus optionally a coker) at higher temperature but lower efficiency. Consequently, it is possible to match the higher temperature and lower quantity continuous flow of molten salt to the second pyrolysis reactor and the lower temperature and higher quantity continuous flow of molten salt to the first pyrolysis reactor, thereby optimising efficiency.
Di conseguenza, il numero di ricevitori solari totale nell?Esempio che usa il circuito doppio di sali fusi, secondo la presente invenzione, ? 980. Per contro, il numero di ricevitori solari per le stesse richieste, ma che usa un ciclo unico di sali fusi ? 1050, che ? circa il 7% in pi?. Ci? non implica soltanto maggiori costi di installazione e funzionamento, ma anche (ovviamente) un terreno occupato pi? ampio. Accordingly, the total number of solar receivers in the Example using the double molten salt circuit, according to the present invention, is 980. In contrast, the number of solar receivers for the same requirements, but using a single molten salt circuit is 1050, which is approximately 7% more. This not only implies higher installation and operating costs, but also (obviously) a larger occupied area.
Claims (22)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
IT102023000001860A IT202300001860A1 (en) | 2023-02-06 | 2023-02-06 | PROCESS FOR PRODUCING PYROLYSIS OIL INCLUDING LIQUID HYDROCARBONS FROM PLASTICS WITH HIGH EXERGETIC EFFICIENCY AND RELATED PLANT |
PCT/IB2024/050844 WO2024165942A1 (en) | 2023-02-06 | 2024-01-30 | Process to produce a pyrolysis oil comprising liquid hydrocarbons from plastic material at high exergetic efficiency, and relative plant |
TW113104123A TW202446864A (en) | 2023-02-06 | 2024-02-02 | Process to produce a pyrolysis oil comprising liquid hydrocarbons from plastic material at high exergetic efficiency, and relative plant |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
IT102023000001860A IT202300001860A1 (en) | 2023-02-06 | 2023-02-06 | PROCESS FOR PRODUCING PYROLYSIS OIL INCLUDING LIQUID HYDROCARBONS FROM PLASTICS WITH HIGH EXERGETIC EFFICIENCY AND RELATED PLANT |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
IT202300001860A1 true IT202300001860A1 (en) | 2024-08-06 |
Family
ID=85792572
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
IT102023000001860A IT202300001860A1 (en) | 2023-02-06 | 2023-02-06 | PROCESS FOR PRODUCING PYROLYSIS OIL INCLUDING LIQUID HYDROCARBONS FROM PLASTICS WITH HIGH EXERGETIC EFFICIENCY AND RELATED PLANT |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
IT (1) | IT202300001860A1 (en) |
TW (1) | TW202446864A (en) |
WO (1) | WO2024165942A1 (en) |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4415339A (en) | 1981-04-06 | 1983-11-15 | The United States Of America As Represented By The Department Of Energy | Solar coal gasification reactor with pyrolysis gas recycle |
US4582590A (en) | 1984-07-23 | 1986-04-15 | The Unied States Of America As Represented By The Administrator, National Aeronautics And Space Administration | Solar heated oil shale pyrolysis process |
WO2010103520A1 (en) | 2009-03-10 | 2010-09-16 | Boaz Zadik | Solar powered method and system for sludge treatment |
WO2017055652A1 (en) | 2015-10-01 | 2017-04-06 | Abengoa Solar New Technologies, S.A. | Hybrid power plant based on the use of solar energy and biomass, and functioning method thereof |
US20180347406A1 (en) * | 2012-11-15 | 2018-12-06 | Kevin Lee Friesth | Quintuple-effect generation multi-cycle hybrid renewable energy system with integrated energy provisioning, storage facilities and amalgamated control system |
CN109207179A (en) | 2018-09-18 | 2019-01-15 | 华中科技大学 | A kind of system of Photospot solar fuse salt pyrolysis carbonaceous material preparing synthetic gas |
US10544936B1 (en) * | 2018-12-04 | 2020-01-28 | Hélio Da Igreja | Thermochemical treatment system for plastic and/or elastomeric waste |
WO2020150244A1 (en) | 2019-01-15 | 2020-07-23 | Sabic Global Technologies, B.V. | Use of renewable energy in olefin synthesis |
CN114874814A (en) * | 2022-05-17 | 2022-08-09 | 西安交通大学 | Biomass pyrolysis gasification device and method based on alkali metal molten salt |
-
2023
- 2023-02-06 IT IT102023000001860A patent/IT202300001860A1/en unknown
-
2024
- 2024-01-30 WO PCT/IB2024/050844 patent/WO2024165942A1/en unknown
- 2024-02-02 TW TW113104123A patent/TW202446864A/en unknown
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4415339A (en) | 1981-04-06 | 1983-11-15 | The United States Of America As Represented By The Department Of Energy | Solar coal gasification reactor with pyrolysis gas recycle |
US4582590A (en) | 1984-07-23 | 1986-04-15 | The Unied States Of America As Represented By The Administrator, National Aeronautics And Space Administration | Solar heated oil shale pyrolysis process |
WO2010103520A1 (en) | 2009-03-10 | 2010-09-16 | Boaz Zadik | Solar powered method and system for sludge treatment |
US20180347406A1 (en) * | 2012-11-15 | 2018-12-06 | Kevin Lee Friesth | Quintuple-effect generation multi-cycle hybrid renewable energy system with integrated energy provisioning, storage facilities and amalgamated control system |
WO2017055652A1 (en) | 2015-10-01 | 2017-04-06 | Abengoa Solar New Technologies, S.A. | Hybrid power plant based on the use of solar energy and biomass, and functioning method thereof |
CN109207179A (en) | 2018-09-18 | 2019-01-15 | 华中科技大学 | A kind of system of Photospot solar fuse salt pyrolysis carbonaceous material preparing synthetic gas |
US10544936B1 (en) * | 2018-12-04 | 2020-01-28 | Hélio Da Igreja | Thermochemical treatment system for plastic and/or elastomeric waste |
WO2020150244A1 (en) | 2019-01-15 | 2020-07-23 | Sabic Global Technologies, B.V. | Use of renewable energy in olefin synthesis |
CN114874814A (en) * | 2022-05-17 | 2022-08-09 | 西安交通大学 | Biomass pyrolysis gasification device and method based on alkali metal molten salt |
Non-Patent Citations (6)
Title |
---|
"IUPAC definition", PURE APPL. CHEM., vol. 84, no. 2, 2012, pages 377 - 410 |
"IUPAC Recommendations 2012", PURE APPL. CHEM., vol. 84, no. 2, 2012, pages 377 - 410 |
"set of heterogeneous plastics included in post-consumer packaging and not recovered as individual polymers", DRAFT BILL OF THE CHAMBER OF DEPUTIES, no. 4502, 18 May 2017 (2017-05-18) |
A. BONK ET AL.: "Solar Salt - thermal Property Analysis", SCIENTIFIC REPORT DLR-FB-2021-19, 31 August 2021 (2021-08-31) |
BELLOS, EVANGELOSTZIVANIDIS, CHRISTOS: "A detailed exergetic analysis of parabolic trough collectors", ENERGY CONVERSION AND MANAGEMENT, no. 149, 2017, pages 275 - 292, XP085169731, DOI: 10.1016/j.enconman.2017.07.035 |
JIANG GUOZHAN ET AL: "Molten Solar Salt Pyrolysis of Mixed Plastic Waste: Process Simulation and Technoeconomic Evaluation", ENERGY & FUELS, vol. 34, no. 6, 26 May 2020 (2020-05-26), WASHINGTON, DC, US., pages 7397 - 7409, XP055942431, ISSN: 0887-0624, DOI: 10.1021/acs.energyfuels.0c01052 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW202446864A (en) | 2024-12-01 |
WO2024165942A1 (en) | 2024-08-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2711498C2 (en) | Gasification system | |
EP3894516B1 (en) | Plastic-to-oil plant for converting plastic waste into petrochemical products | |
US11530815B2 (en) | Furnace | |
JP2019524913A (en) | Plant and method for pyrolysis of mixed plastic waste | |
RU2621097C2 (en) | Device for thermal destruction of waste from polyethylene and polypropylene | |
WO2010083457A1 (en) | System and method for providing an integrated reactor | |
JP6251892B2 (en) | Combustion system | |
RU2619688C2 (en) | Method of thermal destruction of waste from polyethylene and polypropylene | |
CA3205342A1 (en) | Conversion of waste plastics to petrochemicals | |
BRPI0820641A2 (en) | method for the industrial scale production of calcium carbide in the low-bowl electric oven | |
KR20210133021A (en) | Separation and moving apparatus of wax in pyrolysis oil from pyrolysis system of plastic waste, and its including pyrolysis system | |
IT202300001860A1 (en) | PROCESS FOR PRODUCING PYROLYSIS OIL INCLUDING LIQUID HYDROCARBONS FROM PLASTICS WITH HIGH EXERGETIC EFFICIENCY AND RELATED PLANT | |
CN102041010B (en) | Innocent treatment and oily recovery device of polymer waste | |
IT202300001869A1 (en) | PROCESS FOR PRODUCING PYROLYSIS OIL INCLUDING LIQUID HYDROCARBONS FROM PLASTIC MATERIAL FROM AN ENERGY SOURCE AND RELATED PLANT | |
EP1511823B1 (en) | Indirectly heated waste plastic pyrolysis device | |
KR20220154909A (en) | Apparatus for Converting Waste Synthetic Resin into Oil | |
RU167118U1 (en) | DEVICE FOR THERMAL DESTRUCTION OF POLYETHYLENE AND POLYPROPYLENE WASTE | |
US20250083119A1 (en) | Reactor apparatus | |
KR102676398B1 (en) | Manufacturing process of recyled oil using continuous waste vinyl pyrolysis unit with screw pre-heating unit | |
EP4202017A1 (en) | Plant and process for conversion of plastic raw material to fuel | |
KR102648961B1 (en) | Continuous hydrogen generator and power generation system using the same | |
HK40082093A (en) | Reaction vessel for liquid phase catalytic pyrolysis of polymers | |
CN108179025A (en) | A kind of waste oil and used oil thermal cracking unit | |
PL216836B1 (en) | Device for processing waste, especially plastics into synthetic high-energy oil |