ES2294964B1 - Sistema y proceso de reciclado de plasticos. - Google Patents
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Abstract
Sistema y proceso de reciclado de plásticos que
comprende, al menos:
- una tolva de recepción [1];
- un sistema de introducción de plásticos en la
tolva [2];
- un sistema de introducción de plásticos y
aceite mineral
{}\hskip0.1cm en el trómel [3];
{}\hskip0.1cm en el trómel [3];
- un trómel de
disolución-destilación [4];
- una entrada de gases calientes [5];
- una salida de gases calientes [6];
y mediante el cual, trabajando en
modo continuo, se obtiene gasóleo, negro de carbón y humo, sin
necesidad de parar el sistema ni de efectuar ciclos de
calentamiento-enfriamiento.
Description
Sistema y proceso de reciclado de plásticos.
\global\parskip0.930000\baselineskip
El objeto de la presente invención es presentar
un nuevo sistema para el reciclado de plásticos en un sistema
continuo, es decir, en un sistema donde continuamente se introducen
plásticos y se extraen los productos resultantes. Estos productos
resultantes son parafinas y pequeñas cantidades de carbón y gases
no condensables a temperatura ambiente.
Existen dos soluciones generales para cuando un
producto se convierte en residuo, bien tirarlo a un vertedero o
recuperarlo. Los plásticos no se degradan en el medioambiente como
la basura ecológica (exceptuando el caso de los plásticos
biodegradables), y la primera opción no es ecológicamente
aceptable. Si, en cambio, lo es su recupe-
ración.
ración.
Se trata de un amplio concepto que engloba en sí
a otros dos:
a) reutilización;
b) reciclaje;
El que más interés acapara es sin lugar a dudas
el primero de ellos, tanto ecológica como económicamente, debido a
que requiere mínimos recursos y el menor desgaste del valor del
producto. Sin embargo, la normativa legal, la salubridad y la
degradación del producto no siempre posibilitan recurrir a la
reutilización, con lo cual la única alternativa posible para esta
serie de supuestos es la del reciclaje, que, en cualquier caso,
nunca será el último fin, sino una vía para alcanzar otros
objetivos. Si lo que se pretende es disminuir la cantidad de
residuos y el consumo de materias primas, el reciclaje siempre
resultará rentable; si se persigue reducir el consumo energético, la
energía necesaria para el reciclaje deberá ser inferior a la que se
requiera para fabricar la materia prima.
En el reciclaje se pueden distinguir cuatro
niveles:
1.- Se denomina reciclaje primario a la
trituración de los residuos plásticos procedentes del proceso de
fabricación de un producto, posterior mezcla con plásticos vírgenes
y su utilización a modo de materia prima (reciclaje mecánico). Se
trata de un proceso barato y rentable, dado que el residuo es
homogéneo y se encuentra poco contaminado.
2.- En el reciclaje secundario, sin embargo, el
residuo plástico procede de una pieza ya utilizada, con lo cual el
material es más heterogéneo y contaminado. Hay que separar,
triturar, limpiar y convertir los plásticos en materia prima
(reciclaje mecánico). Dada la degradación del plástico, para que la
calidad del material reciclado sea aceptable se han de agregar
aditivos especiales y caros, motivo por el cual en la mayoría de los
casos se recurre a este tipo de reciclaje -más complejo y costoso-
cuando se cuenta con alguna subvención pública. Si bien durante los
últimos años se ha avanzado en la tecnología de separación de
plásticos, en ocasiones resulta insuficiente.
3.- En el reciclaje terciario o químico
(pirolisis, glicólisis, alcoholisis e hidrólisis) las cadenas
moleculares se reducen hasta obtener los monómeros iniciales o
productos intermedios de bajo peso molecular que pueden servir
nuevamente de materia prima.
4.- En el reciclaje cuaternario o recuperación
de la energía, el residuo plástico se emplea como combustible. Dado
que los plásticos son materiales provenientes del petróleo, su
valor energético es similar al de este último. El PP, por ejemplo,
tiene 45 MJ/kg, mientras que la leña tiene 16 MJ/kg.
Otro ejemplo: la energía proveniente de un
envase de yogur de 0,3 litros es capaz de mantener encendida una
bombilla de 40 W por espacio de una hora. Decir asimismo que un
estudio de APME efectuado en unos hornos de cemento de Suiza
demuestra que por cada tonelada de residuos plásticos empleado como
combustible se ahorran 1,4 toneladas de carbón, lo cual supondría
3,8 millones de toneladas de carbón menos al año en Europa,
reduciéndose al mismo tiempo las emisiones. Así pues, la
recuperación de la energía de los plásticos reduce la cantidad de
material depositado en los vertederos y contribuye a la
conservación de los combustibles clásicos.
Para paliar los problemas arriba mencionados, se
presenta el sistema de reciclado de plásticos, objeto de la
presente patente de invención. El tratamiento de plásticos fuera de
uso consistirá en provocar su disolución en aceites minerales a
media temperatura, transformando los plásticos en un hidrocarburo.
El proceso de disolución de los plásticos se lleva a cabo a medias
temperaturas y a presión atmosférica.
Durante el proceso de disolución el plástico se
descompone en hidrocarburos más pequeños, que se recuperan más
adelante en el proceso. De esta forma, mediante los plásticos
troceados se alimenta el reactor de disolución, que se calienta por
su parte externa, tras lo cual el plástico se empapa
progresivamente y se descompone en hidrocarburos de cadena menor
debido a las reacciones que tienen lugar durante la disolución.
\global\parskip1.000000\baselineskip
El sistema objeto de la invención implementa un
proceso de reciclado que consiste, al menos, en las siguientes
etapas:
- -
- Introducción de plásticos;
- -
- Empapamiento de los plásticos;
Donde, posteriormente a este empapamiento se
desarrollan en paralelo los siguientes procesos:
- -
- Disolución de los plásticos (en este proceso se inicia la descomposición de los mismos);
- -
- Evaporación de los componentes volátiles;
De la etapa de disolución se pasa a las
siguientes etapas:
- -
- Etapa de destilación;
- -
- Etapa de separación del plástico recuperado del resto de residuos;
De la etapa de evaporación se pasa a las
siguientes etapas:
- -
- Etapa de condensación de los elementos volátiles;
El proceso de reciclado así descrito se
implementa en un sistema de reciclado de plásticos que comprende,
al menos, los siguientes elementos:
- -
- una tolva de recepción, consistente en un cuerpo esencialmente rectangular en su planta y trapezoidal en su alzado, con la parte inferior del mismo más estrecha que su parte superior y con uno de sus laterales inclinado para, de este modo, favorecer la introducción de plásticos troceados tanto en la propia tolva como el trómel;
- -
- introducción del aceite disolvente en la tolva de recepción de plásticos;
- -
- un sistema de introducción de plástico troceado en la tolva, seleccionado entre:
- \circ
- hidráulico;
- \circ
- por cinta de alimentación;
- \circ
- un sistema de introducción hidráulico del plástico empapado desde la tolva de almacenamiento hasta el trómel;
- -
- un trómel de disolución-destilación, que es un único cuerpo cilíndrico, estanco y estático, que dispone en su interior de una bañera de aceite caliente a través del cual viajan los plásticos troceados, en el que se inicia la disolución. Se calienta por su cara externa, en un circuito en camisa, con los gases calientes que provienen de un horno de combustión de biomasa u otro tipo, de forma que el líquido que está en su interior transmite el calor a los trozos de plástico que van viajando por su interior. Para que la transmisión sea más eficaz la camisa está dotada de un sistema de aletas que incrementan la transmisión de calor. La masa pastosa aceite-plástico entrará en el trómel y avanzará a través de su interior, volteándose por efecto de los sinfines y paletas que existen para asegurar que no existen zonas no expuestas a la temperatura de la pared. A los sinfines están unidos unas paletas que recogen el producto del fondo del trómel y lo voltean y empujan hacia arriba y hacia delante, en contacto con las superficies, que se encuentran a una temperatura elevada. A medida que el producto avanza se generan vapores de destilado que posteriormente serán extraídos del trómel y condensados. A la salida del trómel se encuentra la conexión al tubo de recepción de la mezcla carbón-negro de humo.
- -
- una entrada de gases calientes al trómel;
- -
- una salida de gases calientes del trómel;
- -
- medios de calentamiento, que a su vez comprenden, al menos:
- \circ
- una tolva de biomasa;
- \circ
- un horno de biomasa;
Donde el proceso de reciclado descrito se
implementa sobre el sistema de la siguiente forma:
- 1.
- Etapa de introducción: En primer lugar y mediante el sistema de introducción de plásticos, se introducen éstos en la tolva de recepción.
- 2.
- Etapa de empapamiento: La tolva de recepción está parcialmente llena de un agente diluyente, preferentemente aceite de plástico procedente del propio reciclado o aceites derivados del petróleo. Los plásticos se empapan de este producto, comenzando el proceso químico de disolución de los plásticos. Estos plásticos empapados se introducen en el trómel de disolución-destilación mediante un sistema de empujadores hidráulicos tipo camisa-pistón. La parte inferior de la tolva está conectada con este sistema de alimentación, que inyecta estos plásticos en el trómel por su primera zona de disolución. La bañera de aceite existente en la tolva de alimentación se comunica con el interior del trómel de disolución por el principio de los vasos comunicantes, con lo cual los plásticos troceados se introducen en esta zona, sumergidos en todo momento en el agente disolvente.
- 3.
- Etapa de disolución: La pasta formada por los plásticos parcialmente disueltos y el agente diluyente introducidos en la primera zona del trómel o zona de disolución, comienzan el proceso químico de despolimerización a una temperatura que va paulatinamente incrementándose a medida que van viajando por su interior. El nivel del agente diluyente en el trómel es el mismo que el que se tiene en la tolva, ya que se comunican por vasos comunicantes entre sí. La temperatura se alcanza en el trómel gracias a los gases calientes introducidos en la doble camisa del mismo, procedente de los medios de calentamiento.
- 4.
- Etapa de evaporación: Los componentes volátiles generados en el proceso de despolimerización de la goma de los plásticos se evaporan debido a la temperatura alcanzada en el interior de la zona de destilación del trómel.
- 5.
- Etapa de condensación: Los gases generados son canalizados y condensados fuera del trómel. Los vapores de la destilación abandonan el trómel de destilación por la parte superior. Para ayudar a que la destilación sea más efectiva y rápida, a la salida del trómel y en el recorrido de los gases por el tubo de condensación se inyectará gasóleo procedente de plásticos hasta unos inyectores; la salida de este gasóleo por los inyectores produce un efecto "venturi" que arrastrará todos los gases que se encuentran en las proximidades. De esta forma se consigue un efecto de succión de los gases que van destilando y su enfriamiento rápido. El gasóleo de plásticos calentado durante el proceso de destilación se enfriará a su vez en aerorefrigeradores. A la salida del condensador los productos van a una torre de destilación que los separa de los gases no condensables y de ahí se bombean a un depósito. Los gases no condensables recuperados se dirigen a su combustión posterior bien en una antorcha o bien en el horno de biomasa. El depósito de gasóleo se mantendrá a una temperatura constante de unos 60°C para evitar que a temperatura ambiente solidifiquen las parafinas obtenidas.
- 6.
- Etapa de destilación: La pasta resultante de la disolución del plástico es transportada por una pluralidad de tornillos sinfín a través de la zona de destilación del trómel, ya fuera del baño de agente diluyente.
- 7.
- Etapa de separación: De la mezcla resultante de la destilación se separa el producto final del resto de residuos. Los productos finales se extraen del trómel mediante una válvula basculante de doble cierre alternativo, herméticamente sellada, que impide el paso de aire al interior del trómel y fugas de volátiles hacia el exterior, al mismo tiempo que va dejando salir de forma programada y continua los residuos sólidos generados durante la etapa final de destilación. Estos caen posteriormente en una cinta transportadora, que los conduce hasta el sistema de separación, cayendo cada uno de ellos en unas cintas transportadoras que los llevan a depósitos distintos.
Mediante el sistema y proceso descrito se
obtienen las siguientes ventajas:
- -
- Se trata de un proceso continuo, no hace falta parar el sistema en ningún momento el uso de ciclos consecutivos de calentamiento-enfriamiento, obteniendo una mayor efectividad térmica. Lógicamente la tasa de productividad es óptima respecto de los sistemas actualmente conocidos.
- -
- Los materiales que componen el trómel no sufren ciclos de dilatación-contracción, que acortan su vida.
- -
- No existen fugas de volátiles contaminantes al exterior, el sistema es hermético y ecológicamente sostenible.
- -
- Una calidad óptima del producto reciclado.
A continuación se pasa a describir de manera muy
breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la
invención y que se relacionan expresamente con una realización de
dicha invención que se presenta como un ejemplo ilustrativo pero no
limitativo de ésta.
- La figura 1 muestra una vista esquematizada
del sistema de reciclado de plásticos.
- La figura 2 muestra una vista en alzado
esquematizada del trómel de disolución-destilación,
en planta (figura 2a) y alzado (figura 2b).
Como es posible observar en la figura 1, el
sistema de reciclado de plásticos comprende:
- -
- medios de recepción plásticos, que comprenden, al menos:
- \circ
- una tolva de recepción (1) de plásticos;
- \circ
- medios de almacenamiento (11) de disolvente plásticos;
- -
- primeros medios de introducción de plásticos (2) en la tolva;
- -
- segundos medios de introducción de plásticos (3) en el trómel;
- -
- un trómel de disolución-destilación [4];
- -
- medios de entrada de gases calientes [5];
- -
- medios de salida de gases calientes [6], que comprenden, al menos:
- \circ
- una salida de humos al exterior (61);
- -
- medios de extracción de gases a condensación [7], que comprenden, al menos:
- \circ
- un conducto de salida de gases (71);
- \circ
- una pluralidad de inyectores (72);
- \circ
- una torre de destilación (73);
- \circ
- medios de almacenamiento de condensados (74);
- \circ
- medios de refrigeración (75);
- -
- medios de transporte [8] de producto;
- -
- medios de extracción [9] de producto, que comprenden, al menos:
- \circ
- una válvula hermética de salida (91);
- \circ
- medios de separación (92);
- -
- medios de calentamiento (10), que comprenden al menos:
- \circ
- una tolva de biomasa (101);
- \circ
- un horno de biomasa (102);
- -
- medios de almacenamiento de gasóleo (13);
- -
- medios de almacenamiento de producto final (14);
donde dicha tolva de recepción [1]
consiste en un cuerpo esencialmente rectangular en su planta y
trapezoidal en su alzado, con la parte inferior del mismo más
estrecha que su parte superior, y donde uno de sus laterales está
inclinado. Los primeros medios de introducción de plásticos [2] se
encuentran situados en la parte inferior de la tolva de recepción
[1] y a su vez conectados con los segundos medios de introducción
de plásticos en el trómel [3]. El trómel de
disolución-destilación [4] comprende un cuerpo
único esencialmente cilíndrico; donde el trómel además es de doble
camisa, provista de un circuito interno aleteado; y donde los
medios de transporte (8) comprenden, al menos, un eje (81)
rotatorio y provisto de una pluralidad de paletas (82) que recogen
y voltean el producto en contacto con las paredes calientes del
trómel
(4).
Los primeros medios de introducción de plásticos
[2], los segundos medios de introducción de plásticos en el trómel
[3] y la tolva de recepción [1] están conectados de tal forma que
trabajan a modo de émbolo:
- -
- en la retracción de los primeros medios de introducción de plásticos [2], parte de los plásticos presentes en la tolva [1], precipitan y se colocan en la entrada de los segundos medios de introducción de plásticos en el trómel [3];
- -
- en la inyección de los primeros medios de introducción de plásticos [2], los plásticos precipitados son inyectados hacia los segundos medios de introducción de plásticos en el trómel [3], mientras que los nuevos plásticos pasan a la tolva de recepción [1].
La tolva de recepción [1] y el trómel de
disolución-destilación [4] están parcialmente
llenos de un agente diluyente, el cual está seleccionado entre:
- -
- aceite de plástico;
- -
- otro aceite derivado del petróleo;
donde el nivel de este agente
diluyente es el mismo, tanto en la tolva [1] como en el trómel
[4].
El proceso de reciclado de plásticos,
implementado en el sistema anteriormente descrito comprende, al
menos, las siguientes etapas:
- -
- introducción de plásticos;
- -
- empapamiento de los plásticos;
- -
- disolución de los plásticos (despolimerización del plástico troceado);
- -
- evaporación de los componentes volátiles [13];
- -
- etapa de destilación;
- -
- etapa de separación;
- -
- etapa de condensación de los elementos volátiles;
donde en la etapa de introducción
se introducen los plásticos en la tolva de recepción [1], donde
comienza la etapa de empapamiento. Una vez empapados los plásticos,
éstos se inyectan en el trómel de
disolución-destilación [4], donde se alcanza una
temperatura comprendida entre 300ºC y 430ºC, a presión atmosférica,
debido a los gases calientes que circulan por la doble camisa del
trómel [4]. Esta temperatura acelera la disolución de los plásticos
en el agente diluyente, en la etapa de disolución, dentro de la
primera zona [41] de disolución del trómel [4]. Del mismo modo, y
paralelamente se produce la evaporación de los componentes
volátiles, que se condensan en la etapa de condensación. En esta
etapa los gases son canalizados y condensados fuera del trómel (4)
inyectándose gasóleo de plásticos en torno a los 60°C,
produciéndose un efecto "venturi", que arrastrará todos los
gases de destilación fuera del trómel. El gasóleo se enfriará
debido a los medios de refrigeración (75), situado entre el depósito
(74) y la tubería de condensación (71). La salida del condensador,
es decir los condensados, van a una torre de destilación (73) y de
ahí caen en un depósito (74). Este depósito es mantenido a una
temperatura constante en torno a los 60°C, de donde este producto
pasará a almacenamiento final. Posteriormente a la disolución, y en
paralelo a las etapas de evaporación y condensación, se produce la
destilación en la segunda zona [42] del trómel [4], y finalmente la
separación entre los productos
sólidos.
Por último, solamente resta por decir que la
invención puede cambiar en forma y materiales, siempre y cuando
dichas modificaciones no afecten a las reivindicaciones que se
enuncian a continuación.
Claims (4)
1. Sistema de reciclado de plásticos,
caracterizado porque comprende, al menos:
- -
- medios de recepción de plásticos, que comprenden, al menos:
- \circ
- una tolva de recepción (1) de plásticos;
- \circ
- medios de almacenamiento (11) de disolvente de plásticos;
- -
- primeros medios de introducción de plásticos (2) en la tolva;
- -
- segundos medios de introducción de plásticos (3) en el trómel;
- -
- un trómel de disolución-destilación [4];
- -
- medios de entrada de gases calientes [5];
- -
- medios de salida de gases calientes [6], que comprenden, al menos:
- \circ
- una salida de humos al exterior (61);
- -
- medios de extracción de gases a condensación [7], que comprenden, al menos:
- \circ
- un conducto de salida de gases (71);
- \circ
- una pluralidad de inyectores (72);
- \circ
- una torre de destilación (73);
- \circ
- medios de almacenamiento aéreo de condensado (74);
- \circ
- medios de refrigeración (75);
- -
- medios de transporte [8] de producto;
- -
- medios de extracción [9] de producto, que comprenden, al menos:
- \circ
- una válvula hermética de salida (91);
- \circ
- medios de separación (92);
- -
- medios de calentamiento (10), que comprenden al menos:
- \circ
- una tolva de biomasa (101);
- \circ
- un horno de biomasa (102);
- -
- medios de almacenamiento de gasóleo (13);
- -
- medios de almacenamiento de productos reciclados (14);
donde dicha tolva de recepción [1] consiste en
un cuerpo esencialmente rectangular en su planta y trapezoidal en
su alzado, con la parte inferior del mismo más estrecha que su
parte superior, y donde uno de sus laterales está inclinado;
donde dichos primeros medios de introducción de
plásticos [2] se encuentran situados en la parte inferior de la
tolva de recepción [1] y a su vez conectado con los segundos medios
de introducción de plásticos en el trómel [3];
donde el trómel de
disolución-destilación [4] comprende un cuerpo
esencialmente cilíndrico, estático y estanco; donde el trómel además
es de doble camisa, provista de un circuito interno aleteado;
y donde los medios de transporte (8) comprenden,
al menos, un eje (81) rotatorio y provisto de una pluralidad de
paletas (82) que recogen y voltean el producto en contacto con las
paredes calientes del trómel (4).
2. Sistema de reciclado de plásticos, según
reivindicación primera, caracterizado porque los primeros
medios de introducción de plásticos [2], los segundos medios de
introducción de plásticos en el trómel [3] y la tolva de recepción
[1] están conectados de tal forma que trabajan a modo de
émbolo:
- -
- en la retracción de los primeros medios de introducción de plásticos [2], parte de los plásticos presentes en la tolva [1], precipitan y se colocan en la entrada de los segundos medios de introducción de plástico en el trómel [3];
- -
- en la inyección de los primeros medios de introducción de plásticos [2], los plásticos precipitados son inyectados hacia los segundos medios de introducción de plástico en el trómel [3], mientras que los nuevos plásticos pasan a la tolva de recepción [1].
3. Sistema de reciclado de plásticos, según
reivindicación primera, caracterizado porque la tolva de
recepción [1] y el trómel de disolución-destilación
[4] están parcialmente llenos de un agente diluyente, seleccionado
entre:
- -
- aceite de plástico;
- -
- otro aceite derivado del petróleo;
donde el nivel del agente diluyente
es el mismo tanto en la tolva [1] como en el trómel [4] y que se
mantiene así por el principio de vasos
comunicantes.
4. Proceso de reciclado de plásticos,
implementado en un sistema de reciclado según reivindicaciones 1 a
3, caracterizado porque comprende, al menos, las siguientes
etapas:
- -
- introducción de plásticos;
- -
- empapamiento de los plásticos;
- -
- disolución de los plásticos (polimerización del plástico troceado);
- -
- evaporación de los componentes volátiles [13];
- -
- etapa de destilación;
- -
- etapa de separación;
- -
- etapa de condensación de los elementos volátiles;
donde en la etapa de introducción
se introducen los plásticos en la tolva de recepción [1], donde
comienza la etapa de empapamiento; donde una vez empapados los
plásticos, éstos se inyectan en el trómel de
disolución-destilación [4], donde se alcanza una
temperatura de entre 300°C y 430°C, a presión atmosférica, debido a
los gases calientes que circulan por la doble camisa del trómel
[4]; donde paralelamente se produce la evaporación de los
componentes volátiles, que se condensan en la etapa de condensación,
siendo los gases canalizados y condensados fuera del trómel (4)
inyectándose gasóleo frío, produciendo un efecto "venturi",
que arrastrará todos los gases, y donde además el gasóleo se enfría
debido a los medios de refrigeración (75), situados entre el
depósito (74) y la tubería de condensación (71); donde, además, la
salida del condensador, es decir los condensados, van a una torre
de destilación (73) y de ahí caen en un depósito (74); este depósito
es mantenido a una temperatura constante de 60°C, posteriormente a
la disolución, y en paralelo las etapas de evaporación y
condensación, se produce la destilación en la segunda zona [42] del
trómel [4], y finalmente la separación entre los productos
sólidos.
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|---|---|---|---|
| ES200701147A ES2294964B1 (es) | 2007-04-27 | 2007-04-27 | Sistema y proceso de reciclado de plasticos. |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200701147A ES2294964B1 (es) | 2007-04-27 | 2007-04-27 | Sistema y proceso de reciclado de plasticos. |
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|---|---|---|---|
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2007
- 2007-04-27 ES ES200701147A patent/ES2294964B1/es not_active Expired - Fee Related
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| ES2294964A1 (es) | 2008-04-01 |
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