ITBO20070104A1 - Apparato per la produzione di combustibile sintetico - Google Patents
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Description
Descrizione
APPARATO PER LA PRODUZIONE DI COMBUSTIBILE SINTETICO
Campo tecnico
La presente invenzione ha per oggetto un apparato meccano-termico per la produzione di combustibile sintetico, ottenuto tramite depolimerizzazione / riarrangiamento e riassestamento molecolare / rottura e ricombinazione di legami chimici in maniera catalitica di molecole organiche complesse contenute in materiali di rifiuto di varia tipologia, quali rifiuti solidi urbani, olii esausti minerali e vegetali, grassi, cellulose e polisaccaridi, materiali plastici e simili, reflui solidi della zootecnia, olii di trasformatori contenenti policlorurati aromatici, rifiuti ospedalieri trattati sanitariamente, olii pesanti da raffinazione di petrolio, olii di sentina della navigazione, rifiuti della pulizia di serbatoi per trasporto e stoccaggio.
Arte nota
Sono attualmente noti processi atti a sintetizzare prodotti combustibili, in particolare del tipo del gasolio o della benzina, a partire da materiali vari di rifiuto quali i rifiuti solidi urbani, gli oli di scarto e i materiali plastici. Tali processi prevedono in particolare di alimentare i rifiuti a un impianto di trattamento in cui vengono opportunamente trattati per ottenere la separazione del combustibile desiderato dalle sostanze residue.
Il brevetto US 5,849,964 descrive ad esempio un processo per il trattamento di materiali plastici di rifiuto, per l’ottenimento di sostanze chimiche e composti combustibili allo stato liquido. In particolare, il processo prevede di sottoporre i materiali plastici in ingresso a un trattamento iniziale di depolimerizzazione / riarrangiamento e riassestamento molecolare / rottura e ricombinazione di legami chimici in maniera catalitica in modo da ottenere una fase liquida e una fase volatile da trattare in modo separato. La fase volatile viene a sua volta separata in una fase liquida e una fase gassosa, singolarmente trattate per ottenere nuovamente rispettive fasi liquide che, per idrogenazione, diano luogo alle sostanze finali desiderate.
Il brevetto europeo EP 1.538.191 descrive a sua volta un procedimento per ottenere olio combustibile, il quale prevede di miscelare materiale di rifiuto contenente idrocarburi a un olio additivo, di porre tale miscela in un circuito di lavorazione e di sottoporre la stessa miscela a un trattamento di separazione per distillazione da cui si ottiene il combustibile desiderato e si separano i residui di scarto. Più precisamente, il procedimento prevede che i legami molecolari degli idrocarburi in ingresso vengano spezzati da reazioni di cracking di tipo termico -catalitico, dando luogo ad una miscela di sostanze più leggere separabili per distillazione, e che l'apporto di energia termica richiesto dalle reazioni di cracking derivi principalmente dalla trasformazione di energia cinetica. L’energia termica necessaria viene infatti ceduta al flusso della miscela di olio additivo e rifiuti attraverso appositi mezzi agitatori agenti in controcorrente ai mezzi di pompaggio del flusso stesso. Ciò consente una maggiore efficienza termocinetica, e quindi una maggiore convenienza economica, rispetto ai metodi tradizionali di riscaldamento per conduzione attraverso le pareti del recipiente.
I procedimenti di tipo noto descritti in precedenza, e in particolare il metodo descritto dal brevetto europeo EP 1.538.191 , consentono di sfruttare utilmente rifiuti di vario genere, fra cui anche miscele eterogenee come i rifiuti solidi urbani, ma non garantiscono l’ottenimento di un prodotto finale standardizzato puro e di elevata qualità.
In particolare, si è osservato che i procedimenti di tipo noto descritti comportano lo sviluppo, in fase di reazione, di sostanze non desiderate. Tali sostanze, in particolare quelle appartenenti al gruppo delle olefine, come il propilene o omologhi superiori, sono tipici sottoprodotti delle reazioni di cracking catalitico degli idrocarburi e riducono il livello di qualità del prodotto finale. Infatti le sostanze citate, se presenti in un carburante del tipo del gasolio, possono provocare danni al sistema di alimentazione dei motori diesel, in particolare l’occlusione degli iniettori. Inoltre, tali sostanze sono caratterizzate da un impatto odorigeno non trascurabile.
Inoltre, si è osservato che i processi noti citati portano alla formazione di notevoli quantità di materiali di risulta, caratterizzati dalla presenza di sostanze del tipo degli asfalteni, che devono essere smaltite in impianti specializzati a seguito della loro separazione dal prodotto finale.
Presentazione dell’invenzione
Il compito della presente invenzione è quello di risolvere i problemi citati, escogitando un apparato che consenta di ottenere un combustibile sintetico conforme alle specifiche richieste, in particolare un combustibile connotato da una ridotta concentrazione di diverse sostanze indesiderate comunemente presenti nei combustibili sintetici, quali le olefine e materiali di risulta contenenti elevati quantità di asfalteni.
Nell’ambito di tale compito, è ulteriore scopo della presente invenzione quello di fornire un apparato che consenta di operare con maggiore efficienza produttiva e di ridurre efficacemente l’impatto ambientale del processo di depolimerizzazione / riarrangiamento e riassestamento molecolare / rottura e ricombinazione di legami chimici in maniera catalitica degli idrocarburi, in particolare riducendo i materiali di scarto prodotti, le sostanze nocive e i cattivi odori emessi in fase di produzione e nel prodotto finito.
Un ulteriore scopo dell’invenzione è quello di fornire un apparato che consenta di aumentare la qualità del prodotto e il rendimento del processo di produzione rispetto alle tecniche note, attraverso il controllo sistematico dei parametri di reazione.
Un altro scopo dell’invenzione è quello di fornire un apparato di semplice concezione costruttiva e funzionale, dotato di funzionamento sicuramente affidabile, di impiego versatile, nonché di costo relativamente economico e gestibile da posizione remota.
Gli scopi citati vengono raggiunti, secondo la presente invenzione, dall’apparato per la produzione di combustibile sintetico, tramite depolimerizzazione / riarrangiamento e riassestamento molecolare / rottura e ricombinazione di legami chimici in maniera catalitica di molecole organiche complesse contenute in materiali di rifiuto, il quale si caratterizza per il fatto che comprende un sistema di caricamento atto a ricevere i materiali di rifiuto solidi da trattare; un serbatoio per il caricamento di rifiuti liquidi; recipienti dosatori per il carico di opportune sostanze additive catalizzatrici, neutralizzanti e reagenti; un dispositivo calibratore di ricircolo, atto ad essere alimentato con i detti materiali di rifiuto, con le dette sostanze additive e con un olio diluente avente la funzione di diluire e fluidificare gli stessi materiali di rifiuto in ingresso, formando una miscela fluida, per facilitarne la circolazione e consentire le reazioni di depolimerizzazione / riarrangiamento e riassestamento molecolare / rottura e ricombinazione di legami chimici in maniera catalitica; una turbina di reazione connessa a detto dispositivo calibratore, atta a provocare la conversione dell’energia cinetica in energia termica, con corrispondente aumento della temperatura della detta miscela fluida, per consentire lo sviluppo del processo di depolimerizzazione / riarrangiamento e riassestamento molecolare / rottura e ricombinazione di legami chimici in maniera catalitica; un condotto collegato in uscita a detta turbina di reazione e mantenuto in depressione da una pompa per il vuoto, per immettere la detta miscela fluida in un separatore a ciclone, atto a consentire la separazione per gravità dei liquidi e dei solidi dai vapori; una colonna di distillazione atta a ricevere da detto separatore a ciclone i vapori e i gas prodotti durante la detta reazione di depolimerizzazione / riarrangiamento e riassestamento molecolare / rottura e ricombinazione di legami chimici in maniera catalitica e a produrre la separazione delle frazioni più leggere che vengono immesse in un condensatore per ottenere il combustibile sintetico in fase liquida.
Breve descrizione dei disegni
I particolari dell'invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione dettagliata di una forma di esecuzione preferita dell’apparato per la produzione di combustibile sintetico secondo l’invenzione, illustrato a titolo indicativo nell’unito disegno, in cui:
l’unica figura mostra una rappresentazione schematica d’insieme dell’apparato per la produzione di combustibile sintetico in oggetto.
Forme di realizzazione dell’invenzione
Con particolare riferimento all’unita figura, si è indicato nell’insieme con 1 l’apparato per la produzione di combustibile sintetico tramite depolimerizzazione / riarrangiamento e riassestamento molecolare / rottura e ricombinazione di legami chimici in maniera catalitica di molecole carboniose contenute in materiali di rifiuto.
L’apparato 1 prevede una struttura fissa, non rappresentata, sviluppata preferibilmente su diversi piani, dotata nella parte superiore di un recipiente 2 del tipo comunemente noto come “a big bag”, atto a ricevere il materiale di rifiuto solido da trattare. Il recipiente 2 è posto in comunicazione con una sottostante tramoggia di carico 3 atta a consentire l’alimentazione continua di un sottostante dispositivo di caricamento 4 in assenza di aria. A fianco del dispositivo di caricamento 4 sono previsti un primo serbatoio 5 per il caricamento di un olio di input, un secondo serbatoio 6 per il caricamento di rifiuti liquidi, nonché ulteriori serbatoi o recipienti dosatori 7, 8, 9 per il carico di opportune sostanze catalizzatrici, neutralizzanti e reagenti. Il dispositivo di caricamento 4 e i serbatoi 5, 6, 7, 8, 9 alimentano tramite rispettivi condotti di uscita un sottostante dispositivo calibratore 10 di ricircolo. Il dispositivo calibratore 10 di ricircolo è atto a predisporre una miscela dispersa in olio diluente, tarata per la successiva introduzione in un dispositivo meccano-termico 11 costituito in pratica da una turbina di reazione.
L’olio di alimentazione ha la funzione di diluire e fluidificare la corrente di materiale in ingresso, facilitandone la circolazione nei circuiti successivi e consentendone le reazioni di depolimerizzazione / riarrangiamento e riassestamento molecolare / rottura e ricombinazione di legami chimici in maniera catalitica.
La turbina di reazione 11 è del tipo comprendente un agitatore meccanico, azionato in moto rotatorio da un apposito motore, che genera un flusso in controcorrente rispetto al moto del fluido in ingresso. Ciò provoca la conversione dell’energia cinetica in energia termica e un corrispondente aumento della temperatura del fluido, che consente lo sviluppo del processo di depolimerizzazione / riarrangiamento e riassestamento molecolare / rottura e ricombinazione di legami chimici in maniera catalitica.
Questo risultato è ottenuto in particolare, in modo noto, mediante un motore asincrono connesso con la turbina e controllato da un convertitore elettronico che, tramite un complesso algoritmo vettoriale, consente accelerazioni da 0 alla massima velocità in meno di 100 ms e decelerazioni in meno di 80 ms.
La turbina di reazione 11 è provvista di un condotto di uscita 28, posto nella parte superiore, in cui la miscela viene inviata in un circuito mantenuto in depressione da una pompa per il vuoto 12. La miscela viene così immessa tangenzialmente in un separatore a ciclone 13, atto a consentire la separazione per gravità dei liquidi e dei solidi dai vapori.
Il separatore a ciclone 13 è posto in comunicazione con una sottostante camera di calma 14, dove ricadono i materiali solidi e liquidi residui, e con una sovrastante colonna di distillazione 15, dove vengono trascinati i vapori e i gas prodotti durante le reazioni di depolimerizzazione / riarrangiamento e riassestamento molecolare / rottura e ricombinazione di legami chimici in maniera catalitica. Nella camera di calma 14 sono posti opportuni viscosimetri di controllo V. I materiali solidi residui vengono raccolti sul fondo di un serbatoio di scarico 16, i liquidi vengono estratti e inviati nuovamente al dispositivo calibratore 10 tramite un condotto di ricircolo 27.
Nella colonna di distillazione 15 avviene la separazione delle frazioni più pesanti dei vapori presenti; le frazioni più leggere fuoriescono dalla parte superiore della colonna 15 e vengono immesse tramite un condotto 29 in un condensatore 17, dove avviene il passaggio allo stato liquido. I gas incondensabili che si raccolgono nel condensatore 17 vengono aspirati, tramite un condotto 32, dalla pompa a vuoto 12, che mantiene in depressione tutto il circuito, e successivamente immessi in un apposito serbatoio di raccolta 23. Il prodotto in fase liquida viene raccolto nel fondo del condensatore 17 e inviato, tramite un condotto di trasporto 30, ad un apposito serbatoio di stoccaggio 21. Il condotto di trasporto 30 è provvisto di una valvola che permette il recupero del prodotto grezzo per le verifiche di qualità in corso di processo in un apposito serbatoio di controllo 19. Per i controlli di processo il condensatore 17 è predisposto per inviare, tramite sistema a fiorentino di separazione idrocarburi/acqua, la fase acquosa ad un dispositivo 18 per la misura del pH, attraverso un condotto 31. Il serbatoio di stoccaggio 21 è posto in comunicazione con un ulteriore serbatoio 22 di riserva.
Una pompa di prevalenza 34 consente di vincere la depressione deirimpianto al fine di garantire il recupero del prodotto finito.
II serbatoio 23 per la raccolta dei gas incondensabili di processo è dotato di un condotto 35, disposto nella sua parte superiore, che è posto in comunicazione con i serbatoi 21 , 22, consentendo così la raccolta dei vapori emessi dai prodotti stoccati. Detto serbatoio 23 è in comunicazione con un dispositivo 24 di abbattimento dei vapori di vario tipo, ad esempio a filtrazione a carboni attivi, che consente la depurazione prima dello scarico in atmosfera.
L’impianto comprende inoltre un generatore 26 per la produzione di energia elettrica per mezzo del combustibile prodotto dall’apparato, e una console di controllo 25, che tramite opportuni mezzi di elaborazione permette di gestire per via informatica tutti i parametri di funzionamento dell’apparato.
Il funzionamento dell’apparato per la produzione di combustibile sintetico risulta facilmente comprensibile dalla descrizione che precede.
I rifiuti da trattare vengono immessi manualmente da un operatore oppure tramite l’uso di dispositivi di carico nel recipiente 2, dopo essere stati sottoposti a un processo preliminare di selezione e preparazione, finalizzato alla rimozione di materiali non trattabili quali metalli, pietrisco, vetri e ad una opportuna riduzione granulometrica e di umidità.
I rifiuti contenuti nel recipiente 2 vengono trasferiti automaticamente nella tramoggia 3 e da qui nel dispositivo calibratore 10, attraverso l’apposito dispositivo di caricamento 4 in assenza di aria, con una portata commisurata ai ritmi di produzione richiesti. La portata dei rifiuti in ingresso nel dispositivo calibratore 10 determina, automaticamente o tramite intervento manuale, anche la portata dell’olio di alimentazione immesso dal serbatoio 5, al fine di garantire una miscela di composizione corretta. Analogamente, la portata complessiva in ingresso al dispositivo calibratore 10 determina, automaticamente o tramite intervento manuale, la portata degli additivi provenienti dai recipienti dosatori 7, 8, 9.
La portata dei suddetti additivi può anche essere ulteriormente regolata automaticamente, per mezzo di attuatori a controllo elettronico comandati dalla console di controllo 25, in base alle informazioni provenienti dai sistemi di rilevazione e controllo posti a valle nell’impianto, come ad esempio un dispositivo 18 per la misura del pH e/o viscosimetri online V. Ciò consente di modificare in tempo reale i parametri di controllo del processo in funzione delle caratteristiche del prodotto ottenuto.
I recipienti dosatori 7, 8, 9 possono contenere un catalizzatore e uno o più neutralizzanti, quali ossidi, carbonati o idrogeno carbonati di metalli alcalini o alcalino terrosi, come ad esempio calce spenta o soda solvay, in funzione del tipo di materiale di rifiuto introdotto in ingresso, additivi di reazione per il controllo di olefine ed asfalteni. Misure esterne per rilevare nel prodotto il numero di bromo consentono tramite la console di calibrare il quantitativo degli additivi, La turbina di reazione 11 è atta a cedere energia al fluido come precedentemente descritto, aumentandone la temperatura fino a circa 350 °C. La regolazione della temperatura avviene automaticamente, variando la velocità di rotazione dell’agitatore. L’aumento della temperatura del fluido, in presenza dei catalizzatori, provoca l’attivazione delle reazioni di depolimerizzazione / riarrangiamento e riassestamento molecolare / rottura e ricombinazione di legami chimici in maniera catalitica delle molecole carboniose presenti nel fluido.
La miscela reagente viene spinta, ad opera della turbina, nel condotto successivo 28 del circuito, ed entra tangenzialmente nel separatore a ciclone 13. I prodotti delle reazioni comprendono una miscela di gas e vapori e un insieme di sostanze residue allo stato solido e liquido. Dette sostanze residue solide e liquide ricadono per gravità dal separatore a ciclone 13 nella sottostante camera di calma 14, dove viene prelevata la componente liquida e ricircolata nel dispositivo calibratore 10. Inoltre, nel separatore a ciclone 13 l’aumento di superficie del fluido ne facilita la evaporazione, aumentando l’efficienza del processo. La componente solida residua viene raccolta e destinata ad essiccazione ed alla destinazione d’uso sulla base delle analisi chimiche e chimico-fisiche.
La componente gassosa del prodotto delle reazioni di depolimerizzazione / riarrangiamento e riassestamento molecolare / rottura e ricombinazione di legami chimici in maniera catalitica viene aspirata nella colonna di distillazione, dove avviene la condensazione e la separazione delle frazioni più pesanti dei costituenti la miscela, come precedentemente descritto. Il prolungamento della colonna di distillazione 15 e la realizzazione di un numero elevato di piatti, a cui corrispondono punti di spillamento delle frazioni condensate, permettono di ottenere come prodotto finale una miscela di idrocarburi sintetica con frazioni predeterminate.
La parte più leggera dei vapori condensa nel condensatore 17. L’estrazione dei gas incondensabili dal condensatore 17 e il corretto funzionamento del ramo in depressione sono assicurati dalla pompa per il vuoto 12 che mantiene una pressione costante di 0,3 - 0,5 bar.
Il prodotto, estratto dal condensatore in fase liquida, viene trasportato tramite il condotto 30 al serbatoio 21 dove viene stoccato. Un ulteriore serbatoio 33 di controllo livello e gli ulteriori strumenti di misura permettono il controllo continuo e la regolazione automatica dei parametri di processo. Se necessario, è disponibile un ulteriore serbatoio 22 utilizzabile per lo stoccaggio del prodotto finito.
I gas incondensabili di scarto prodotti durante le reazioni di depolimerizzazione / riarrangiamento e riassestamento molecolare / rottura e ricombinazione di legami chimici in maniera catalitica e i vapori presenti nei recipienti di stoccaggio del prodotto finito vengono raccolti dalla sommità dei serbatoi dal condotto e convogliati a un sistema di trattamento dei gas, ad esempio del tipo a filtrazione a carboni attivi.
Come è noto, in un sistema chimico a volume e pressione costante il raggiungimento asintotico alla retta descrivente la resa all’equilibrio termodinamico ha luogo seguendo specifiche isoterme di reazione. Nel processo in oggetto la reazione di depolimerizzazione / riarrangiamento e riassestamento molecolare / rottura e ricombinazione di legami chimici in maniera catalitica è condotta alla temperatura di 350 °C, raggiunta dalla massa costituita da matrice in trattamento, coadiuvante di omogeneizzazione, catalizzatore finemente suddiviso e in intimo contatto, mediante trasferimento di energia cinetica dalla turbina in energia termica in sistema a basso scambio di calore con l’esterno (condizioni adiabatiche). Il tempo di permanenza di reagenti nel reattore dovrà essere sufficiente affinché si svolgano con il massimo rendimento le reazioni chimiche volute, sfavorendo reazioni secondarie e/o competitive non desiderate. Diventano pertanto strategici i parametri “fattore tempo” e “velocità spaziale”, insieme alla costanza della temperatura di esercizio. La temperatura raggiunta attraverso la variazione del numero di giri della turbina e il riciclo dei reagenti che non sono intervenuti nella reazione risultano efficaci solamente se l’isoterma di reazione rimane univoca e grazie a oscillazioni di temperatura contenute nell'intervallo di 0,5 - 2%, consentendo così il mantenimento anche della velocità spaziale entro oscillazioni tollerabili.
Il sistema proposto quindi affronta e risolve le problematiche sopra evidenziate in quanto da un lato dispone di un complesso reattivo calibrato e dall’altro di automatismo di controllo e intervento efficaci in grado di mantenere costante la temperatura di reazione con scarti contenuti entro lo 0,3%, da cui deriva la costanza della velocità spaziale e del tempo di reazione prestabilito.
I parametri di reazione sono interamente controllati tramite sensori elettronici per le varie grandezze fisiche. Un governo elettronico costituito da elementi di conversione di segnali analogico/digitali crea comparazioni e operazioni di processo. Obiettivo del controllo elettronico del processo è quello di ottimizzare le proprietà chimiche del prodotto deirimpianto mediante la regolazione dei parametri di processo che gli studi effettuati hanno dimostrato essere maggiormente sensibili. Ciò si concretizza fondamentalmente nell’introduzione di tre regolazioni per il controllo della apertura dell’elettrovalvola di mandata al reattore, il controllo di velocità della turbina e il controllo della velocità della pompa di aspirazione.
La strategia di controllo dell’elettrovalvola di mandata della miscela al reattore mira a mantenere il più possibile costante la velocità di immissione dei reagenti. Tale condizione si è dimostrata essere utile a diminuire l’intervento di reazioni secondarie e quindi alla produzione di sostanze non desiderate (olefine, asfalteni). Il controllo dell’apertura dell’elettrovalvola proporzionale è ottenuto retroazionando la pressione misurata alla mandata della turbina su un setpoint impostabile dall’utente.
La velocità della turbina viene regolata in modo da mantenere costante la temperatura della miscela in mandata al reattore. Le misure scelte per effettuare la regolazione della velocità sono la temperatura rilevata mediante termocoppia e la corrente assorbita dalla turbina. Il controllo è dunque di tipo multiloop. Il primo anello del controllore chiude sulla temperatura misurata; è a dinamica lenta e permette al controllo di adattarsi all’evoluzione su tempi lunghi del sistema (temperatura ambientale, condizioni di isolamento, avviamento processo ecc.).
Il secondo anello, chiuso sul valore di corrente misurato dall’inverter e dunque sul valore istantaneo di potenza assorbita dall’impianto, è a dinamica veloce e permette di reagire alle variazioni su tempi brevi del sistema (variazione della composizione della miscela) riducendo le tipiche oscillazioni a regime, rapide e poco ampie, della temperatura.
Per la regolazione della velocità delle pompe di aspirazione, la depressione del condotto di aspirazione provvede al prelievo dei vapori dal reattore per la successiva condensazione. Al fine di mantenere omogenee le condizioni fisiche a cui si sviluppa la reazione è necessario che il valore di tale depressione si mantenga costante. La velocità di rotazione della pompa di aspirazione è regolata retroazionando la depressione misurata al condotto di aspirazione su un setpoint impostabile dall’utente.
Il controllo si avvale di diversi PID in forma numerica, descritti dall’equazione:
in cui ε[k] è il segnale errore, u[k]è la variabile controllata, Kp, KIKDi guadagni proporzionale, integrale e derivativo rispettivamente.
La soluzione proposta prevede altresì che, qualora per motivi incidentali la reazione proceda con formazione di prodotti non desiderati, si possa intervenire per porre rimedio ai problemi citati e garantire un efficace abbattimento dei materiali indesiderati quali le olefine e la degradazione degli asfalteni. A tal fine è prevista l’immissione di appositi additivi, contenuti nei recipienti dosatori 7, 8, 9. Tali additivi comprendono sostanze apportatrici di idrogeno, quali diidrofenantrene, cicloesene, tetralina, alcol benzilico, tetraidrochinolina, decalina, difenilmetano per l’abbattimento delle olefine, e sostanze in grado di produrre termicamente specie radicaliche, quali il nitrato di ottile, il metil-ter pentii etere o il MTBE.
L’apparato descritto raggiunge lo scopo di produrre combustibile sintetico di elevata qualità, conforme alle specifiche richieste in particolare per la ridotta concentrazione di sostanze indesiderate quali le olefine e gli asfalteni.
Una prerogativa dell’apparato in oggetto è costituita dal fatto che consente di operare con maggiore efficienza produttiva e di ridurre efficacemente l’impatto ambientale del processo di depolimerizzazione / riarrangiamento e riassestamento molecolare / rottura e ricombinazione di legami chimici in maniera catalitica catalitica degli idrocarburi, in particolare riducendo i materiali di scarto prodotti, le sostanze nocive e i cattivi odori emessi in fase di produzione. L’invenzione si propone inoltre come valida e strategica alternativa al sistema di trattamento dei rifiuti mediante incenerimento, consentendo il recupero di materia prima combustibile ad utilizzo diversificato e mobile (energia elettrica ed autotrazione) contribuendo altresì alla diminuzione dell'inquinamento atmosferico sia durante il processo, che attraverso la produzione di combustibile a bassa emissione di materiale particellare e aN’approvvigionamento energetico da combustibile fossile attraverso i ricorso a fonti energetiche rinnovabili.
Nella pratica attuazione dell’invenzione, i materiali impiegati, nonché la forma e le dimensioni, possono essere qualsiasi a seconda delle esigenze.
Laddove le caratteristiche tecniche menzionate in ogni rivendicazione siano seguite da segni di riferimento, tali segni di riferimento sono stati inclusi al solo scopo di aumentare la comprensione delle rivendicazioni e di conseguenza essi non hanno alcun valore limitativo sullo scopo di ogni elemento identificato a titolo d’esempio da tali segni di riferimento.
Claims (16)
- Rivendicazioni 1) Apparato per la produzione di combustibile sintetico, tramite depolimerizzazione / riarrangiamento e riassestamento molecolare / rottura e ricombinazione di legami chimici in maniera catalitica di molecole organiche complesse contenute in materiali di rifiuto, caratterizzato dal fatto che comprende: un sistema di caricamento (2, 3, 4) atto a ricevere i materiali di rifiuto solidi da trattare; un serbatoio (6) per il caricamento di rifiuti liquidi; recipienti dosatori (7, 8, 9) per il carico di opportune sostanze additive catalizzatrici, neutralizzanti e reagenti; un dispositivo calibratore (10) di ricircolo, atto ad essere alimentato con i detti materiali di rifiuto, con le dette sostanze additive e con un olio diluente avente la funzione di diluire e fluidificare gli stessi materiali di rifiuto in ingresso, formando una miscela fluida, per facilitarne la circolazione e consentire le reazioni di depolimerizzazione / riarrangiamento e riassestamento molecolare / rottura e ricombinazione di legami chimici in maniera catalitica; una turbina di reazione (11) connessa a detto dispositivo calibratore (10), atta a provocare la conversione dell’energia cinetica in energia termica, con corrispondente aumento della temperatura della detta miscela fluida, per consentire lo sviluppo del processo di depolimerizzazione / riarrangiamento e riassestamento molecolare / rottura e ricombinazione di legami chimici in maniera catalitica; un condotto (28) collegato in uscita a detta turbina di reazione (11) e mantenuto in depressione da una pompa per il vuoto (12), per immettere la detta miscela fluida in un separatore a ciclone (13), atto a consentire la separazione per gravità dei liquidi e dei solidi dai vapori; una colonna di distillazione (15) atta a ricevere da detto separatore a ciclone (13) i vapori e i gas prodotti durante la detta reazione di depolimerizzazione / riarrangiamento e riassestamento molecolare / rottura e ricombinazione di legami chimici in maniera catalitica e a produrre la separazione delle frazioni più leggere che vengono immesse in un condensatore (17) per ottenere il combustibile sintetico in fase liquida.
- 2) Apparato secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detto sistema di caricamento (2, 3, 4) comprende un recipiente (2) atto a ricevere i detti materiali di rifiuto solidi da trattare, una tramoggia di carico (3) posta in comunicazione con detto recipiente (2) e atta a consentire l’alimentazione continua di un dispositivo di caricamento (4) in assenza di aria, destinato ad alimentare detto dispositivo calibratore (10) di ricircolo.
- 3) Apparato secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detta turbina di reazione (11) comprende un organo agitatore meccanico, azionato in moto rotatorio da un apposito motore, atto a generare un flusso in controcorrente rispetto al moto di detta miscela fluida in ingresso, in modo da provocare la conversione dell’energia cinetica in energia termica e un corrispondente aumento della temperatura della stessa miscela fluida, per consentire lo sviluppo del detto processo di depolimerizzazione / riarrangiamento e riassestamento molecolare / rottura e ricombinazione di legami chimici in maniera catalitica.
- 4) Apparato secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detto separatore a ciclone (13) è posto in comunicazione con una sottostante camera di calma (14), dove ricadono i materiali residui solidi e liquidi residui, detti materiali residui solidi essendo raccolti sul fondo di un serbatoio di scarico (16) e detti materiali residui liquidi essendo estratti e inviati nuovamente al detto dispositivo calibratore (10) tramite un apposito condotto di ricircolo (27).
- 5) Apparato secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detto combustibile sintetico in fase liquida, raccolto nel fondo del condensatore 17, è inviato, tramite un condotto di trasporto (30), ad appositi serbatoi di stoccaggio (21 , 22).
- 6) Apparato secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detto condotto di trasporto (30) è provvisto di una valvola che permette il recupero del prodotto grezzo per le verifiche di qualità in corso di processo in un apposito serbatoio di controllo (19).
- 7) Apparato secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che i gas incondensabili che si raccolgono nel detto condensatore (17) vengono aspirati, tramite un condotto (32), dalla detta pompa per il vuoto (12) e successivamente immessi in un apposito serbatoio di raccolta (23), collegato a un dispositivo (24) di abbattimento dei vapori, che ne consente la depurazione prima dello scarico in atmosfera.
- 8) Apparato secondo le rivendicazioni 5 e 7, caratterizzato dal fatto che detto serbatoio di raccolta (23) è dotato di un condotto (35) che è posto in comunicazione con i detti serbatoi di stoccaggio (21 , 22) per la raccolta dei vapori emessi dal detto combustibile sintetico in fase liquida.
- 9) Apparato secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che comprende un generatore (26) per la produzione di energia elettrica alimentato per mezzo del detto combustibile sintetico prodotto dallo stesso apparato.
- 10) Apparato secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che la portata di alimentazione delle dette sostanze additive è regolabile automaticamente, per mezzo di appositi attuatori a controllo elettronico, in base alle informazioni provenienti da sistemi di rilevazione e controllo comprendenti un dispositivo (18) per la misura del pH.
- 11) Apparato secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detta colonna di distillazione (15) è prolungata in maniera da realizzare una pluralità di punti di spillamento delle frazioni condensate, per ottenere come prodotto finale una miscela sintetica di idrocarburi con frazioni predeterminate.
- 12) Apparato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende mezzi di controllo elettronici dei parametri del detto processo di depolimerizzazione / riarrangiamento e riassestamento molecolare / rottura e ricombinazione di legami chimici in maniera catalitica, comprendenti mezzi di regolazione per il controllo della apertura di un’elettrovalvola di mandata a detta turbina di reazione (11), il controllo della velocità della stessa turbina di reazione (1 1 ) e il controllo della velocità della detta pompa per il vuoto (12).
- 13) Apparato secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che detta velocità della turbina di reazione (11) viene regolata in modo da mantenere costante la temperatura della detta miscela fluida in mandata alla stessa turbina di reazione (11), misurando la temperatura mediante termocoppia e la corrente assorbita dalla detta turbina di reazione (11 ).
- 14) Apparato secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che detto controllo dell’apertura di detta elettrovalvola di mandata a detta turbina di reazione (1 1) è ottenuto retroazionando la pressione misurata alla mandata della turbina su un setpoint impostabile dall’utente.
- 15) Apparato secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che detto controllo della velocità della detta pompa per il vuoto (12) è ottenuto retroazionando la depressione misurata al condotto di aspirazione su un setpoint impostabile dall’utente.
- 16) Apparato secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che dette sostanze additive comprendono sostanze apportatrici di idrogeno, quali diidrofenantrene, cicloesene, tetralina, alcol benzilico, tetraidrochinolina, decalina, difenilmetano per l'abbattimento delle olefine, e sostanze in grado di produrre termicamente specie radicaliche, quali il nitrato di ottile, il metil-ter pentil etere o il MTBE.
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