ES2606838T3

ES2606838T3 - Dispositivo y procedimiento para el tratamiento físico de materias primas

Info

Publication number: ES2606838T3
Application number: ES12794901.4T
Authority: ES
Inventors: Alexander ABFALTERER
Original assignee: MERENAS TRUST REG
Current assignee: MERENAS TRUST REG
Priority date: 2012-10-16
Filing date: 2012-11-16
Publication date: 2017-03-28
Anticipated expiration: 2032-11-16
Also published as: IN2015DN03873A; EP2909287B1; EP2909287A1; CN104755589A; WO2014060052A1; HK1210802A1; US20150290556A1; JP2016500555A; US9718000B2; JP6112580B2; BR112015008345B1; CN104755589B; AP3922A; EA028708B1; ZA201501662B; AU2012392294A1; BR112015008345A2; CA2888353A1; AU2012392294B2; CA2888353C

Abstract

Dispositivo (1) para el tratamiento físico de materias primas que presenta un sistema calefactor (2), una unidad de destilación (3) y una unidad de reacción (4), configurándose - la unidad de reacción (4) para que pueda ser cargada con las materias primas y - el sistema calefactor (2) de modo que se pueda abrir y cerrar para el montaje de la unidad de reacción (4), caracterizado por que el sistema calefactor (2) comprende un elemento de cabeza (7) y un elemento de camisa (8) unido firmemente al elemento de cabeza (7) así como unos elementos de apoyo (6), disponiéndose el elemento de cabeza (7) en los elementos de apoyo (6) de longitud variable en dirección vertical, por lo que, mediante la variación de la longitud de los elementos de apoyo (6) entre dos posiciones finales, el sistema calefactor (2) se puede abrir y cerrar en dirección de movimiento vertical (B).

Description

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DESCRIPCION

Dispositivo y procedimiento para el tratamiento ffsico de materias primas

La invencion se refiere a un dispositivo para el tratamiento ffsico de materias primas. El dispositivo presenta un sistema calefactor, una unidad de destilacion y una unidad de reaccion. La unidad de reaccion se configura de modo que las materias primas se puedan aportar a la misma para su tratamiento. El sistema calefactor se puede abrir y cerrar para el montaje de la unidad de reaccion. El dispositivo tambien se define como modulo industrial de carbonizacion - destilacion VDI. La invencion se refiere ademas a un procedimiento para el funcionamiento de un dispositivo para el tratamiento ffsico de materias primas.

El dispositivo se preve para el tratamiento industrial, en especial para el tratamiento de productos de gomas de desecho, productos de caucho o productos compuestos similares al caucho tales como neumaticos viejos, correas de caucho con refuerzo de cable de acero, eslabones de cadenas engomados y cintas transportadoras, asf como de vehffculos viejos triturados, materias primas organicas regenerativas como madera, carbonos inorganicos contaminados y suelos contaminados. Se obtienen crudos ligeros, gases, metales, especialmente acero y carbono inorganico.

Las instalaciones conocidas por el estado de la tecnica se basan en el empleo de hornos rotativos tubulares, reactores de lecho fluidizado asf como tambores y funcionan con material de partida compactado o en una atmosfera inerte qmmica con exclusion de oxfgeno.

En el documento DE 695 11 626 T2 se describe un horno para el tratamiento termico de materiales solidos. El horno presenta un elemento rotatorio, en el que circulan los materiales solidos, y un medio calefactor. El medio calefactor fijo dispuesto coaxialmente y en el interior del elemento rotatorio se configura de manera apta para canalizar los materiales solidos y para garantizar su precalentamiento y/o calentamiento.

En el documento DE 199 30 071 C2 se describen un procedimiento y un dispositivo para el aprovechamiento de materiales organicos y mezclas de materiales. El material organico se pone en contacto con el material del lecho fluidizado de la capa fluidizada de combustion. Con el procedimiento se producen productos finales en forma de gases con sustancias condensables y residuos carbonados.

El documento DE 44 41 423 A1 revela un procedimiento y un dispositivo para la obtencion de gas aprovechable a partir de basura. La basura triturada se introduce en un tambor cerrado impermeable al gas. En el tambor se produce el gas, separandolo del residuo generado al mismo tiempo. El gas producido se divide en un transformador de gas en un gas de descomposicion mediante la aportacion de aire y en presencia de un lecho de coque incandescente. El calor necesario en el procedimiento se transmite por medio de un gas en contacto directo con el material a utilizar. Para la transmision del calor al gas se emplea un caudal parcial del gasa de descomposicion que sale del transformador de gas.

Con el documento DE 41 26 319 A1 se muestra un procedimiento para el aprovechamiento de productos vulcanizados de caucho de silicona en el que los productos vulcanizados se calientan a 350 °C a 700 °C, condensandose los siloxanos volatiles que se producen. Como productos se obtienen especialmente siloxanos y materiales de relleno.

El documento DE 40 11 945 C1 describe un procedimiento para la desgasificacion de sustancias organicas como, por ejemplo, basura domestica e industrial y similares, en una camara calentable. Con este procedimiento los materiales de partida se introducen compactados en la camara y atraviesan la seccion transversal de la camara manteniendo su estado compactado. El calor se aporta a traves de las paredes de la camara que estan en contacto de presion con el material compactado. Los productos gaseosos que se producen se eliminan a una presion mayor. El material compactado impermeabiliza la zona de alimentacion de la camara a prueba de gas. Mediante una compactacion posterior de los residuos solidos se consigue en la zona de salida de los productos gaseosos una mayor resistencia al flujo.

En el documento DE 39 32 803 A1 se muestra un procedimiento de reaccion de materiales organicos por medio de la adicion de acido borico/oxido borico y compuestos organicos de nitrogeno, en atmosfera no oxidante o al vacfo, a carbono y grafito.

El funcionamiento de instalaciones tradicionales requiere gastos mas elevados para materiales, energfa y logfstica.

Mediante el empleo de gases de proteccion, es decir, mediante una atmosfera no oxidante, el rendimiento de paso de unidades comparables es, por ejemplo, reducido. La generacion de un lecho fluidizado en reactores de lecho fluidizado exige un mayor gasto de energfa puesto que, por una parte, se tiene que producir y mantener el lecho fluidizado y que, por otra parte, los materiales a empelar se tienen que preparar mecanicamente de manera que contacten de manera eficaz con el lecho fluidizado.

Debido a la compactacion de los materiales de partida en la fase de preparacion y durante el proceso de aprovechamiento tambien se originan gastos de energfa elevados.

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El documento WO 2007/053088 A1 revela un procedimiento asf como un dispositivo para el tratamiento de materiales de hidrocarburos. Los materiales se introducen en un recipiente interior que se puede disponer, a su vez, en un recipiente exterior. Los dos recipientes se cierran respectivamente con un elemento de tapa. El material de hidrocarburos se caliente mediante microondas o radiacion de alta frecuencia. Los gases de escape generados salen de los recipientes a traves de una salida de gas. Se pueden empelar de forma paralela dos o mas recipientes que tambien se pueden conectar a una depuradora de gases para mantener un caudal practicamente continuo a traves de la depuradora de gases.

Por el documento JP S56 109282 A se conocen un dispositivo y un procedimiento para la descomposicion termica de desechos como PVC. Una camara de descomposicion termica se alimenta con los desechos que contienen PVC. Un quemador permite la aportacion de energfa para la descomposicion termica de los desechos. El gas generado durante la descomposicion se conduce por una tubena de gas a un deposito de gas, pudiendose desplazar un recipiente movil en direccion vertical en funcion de la cantidad de gas aportada.

El documento WO 2010/012275 A2 revela un dispositivo para el tratamiento de materiales con un horno cilmdrico asf como un sistema para el control del proceso. Las superficies interiores del horno poseen una capa aislante de un material termoaislante inorganico. Sobre o en las superficies interiores de las capas aislantes se disponen los elementos calefactores. El control del proceso a traves de una regulacion de la temperatura de los elementos calefactores sirve para lograr un alto rendimiento de carbono u hollm fino, petroleo y gas de combustion.

El objetivo de la presente invencion consiste en proporcionar un dispositivo y un procedimiento para el tratamiento de diferentes productos de gomas de desecho; productos compuestos de caucho o similares al caucho. Se trata de separar los productos compuestos y de recuperar componentes valiosos como carbono, petroleo crudo ligero, gas y, en su caso, materiales metalicos. Se pretende que el dispositivo tenga una estructura sencilla y que se pueda realizar de forma economica.

La tarea se resuelve con un procedimiento segun la invencion para el tratamiento ffsico de materias primas. El dispositivo presenta un sistema calefactor, una unidad de destilacion y una unidad de reaccion. La unidad de reaccion se configura de modo que las materias primas se puedan aportar a la misma para su tratamiento. El sistema calefactor se puede abrir y cerrar para el montaje de la unidad de reaccion.

De acuerdo con el concepto de la invencion, el sistema calefactor comprende un elemento de cabeza y un elemento de camisa unido firmemente al elemento de cabeza asf como elementos de apoyo. El elemento de cabeza se dispone en los elementos de apoyo cuya longitud se puede regular en direccion vertical. Mediante la variacion de la longitud de los elementos de apoyo entre dos posiciones extremas, el sistema calefactor se abre y cierra en direccion de movimiento vertical.

Conforme a una variante de realizacion ventajosa de la invencion el sistema calefactor presente dos elementos de apoyo. Los elementos de apoyo se disponen preferiblemente a ambos lados del sistema calefactor. Segun una primera alternativa, los elementos de apoyo se accionan por medio de husos electricos. Segun una segunda alternativa los elementos de apoyo se configuran como apoyos hidraulicos.

De acuerdo con una variante perfeccionada de la invencion, el elemento de camisa se configura con una pared en forma de cilindro hueco. En direccion vertical, la pared se abre hacia abajo y se cierra hacia arriba con una caperuza circular. El elemento de camisa se une en la caperuza al elemento de cabeza formando una unidad.

El elemento de camisa presenta ventajosamente tubos de combustion repartidos uniformemente por el penmetro de la superficie interior de la pared. La pared presenta ademas un aislamiento termico de polvo de ceramica para evitar la transmision de calor al entorno exterior.

Conforme a una variante de realizacion preferida de la invencion, la caperuza se configura en el centro con un tubo de empalme como conexion a la tubena de gas de escape. La tubena de gas de escape se extiende desde el tubo de empalme, a traves de la caperuza, hasta el elemento de cabeza del sistema calefactor.

La tubena de gas de escape presenta ventajosamente, por el extremo distal hacia el tubo de empalme de la caperuza, un elemento de conexion para la conexion a una tubena de gas de escape de la unidad de destilacion.

Segun otra variante de la invencion, la unidad de reaccion se configura con una pared en forma de recipiente hueco cilmdrico cerrado por el fondo. El lado abierto de la pared se puede cerrar con ayuda de un elemento de tapa.

Entre la pared y el elemento de tapa se dispone ventajosamente una junta resistente a temperaturas elevadas.

El elemento de tapa de la unidad de reaccion se configura preferiblemente de forma circular y presenta en el centro un tubo de empalme para el gas de escape. Resulta especialmente ventajoso que el tubo de empalme del elemento de tapa y el tubo de empalme del elemento de camisa encajen el uno dentro del otro en estado cerrado del sistema calefactor para crear una conexion estanca a la tubena de gas de escape.

De acuerdo con una variante de realizacion ventajosa de la invencion, la unidad de reaccion presenta en el interior unos elementos de cribado. Los elementos de cribado se orientan en direccion horizontal y se disponen, a distancia los unos respecto a los otros, a distintas alturas. Los elementos de cribado cubren preferiblemente toda la seccion transversal de la unidad de reaccion.

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El procedimiento segun la invencion para el funcionamiento del dispositivo para el tratamiento ffsico de materias primas comprende los siguientes pasos:

- aportacion de materias primas a una unidad de reaccion,

- precalentamiento de la unidad de reaccion,

- apertura de un sistema calefactor y montaje de la unidad de reaccion sobre un elemento de fondo del sistema calefactor,

- cierre del sistema calefactor de modo que la unidad de reaccion se encuentre en un espacio cerrado,

- calentamiento de la unidad de reaccion e inicio de un proceso de carbonizacion y destilacion,

- conduccion de los gases producidos desde la unidad de reaccion a una unidad de destilacion,

- enfriamiento y condensacion de los gases en la unidad de destilacion,

- introduccion de los productos de destilacion en un deposito de petroleo y separacion del petroleo,

- conduccion de los gases no condensables desde el deposito de petroleo a un deposito de filtracion de gases y filtracion de los gases,

- apertura del sistema calefactor y extraccion de la unidad de reaccion del sistema calefactor,

- enfriamiento de la unidad de reaccion, extraccion de los productos finales de la unidad de reaccion y separacion de los productos finales, asf como

- extraccion de los productos finales del deposito de petroleo y del deposito de filtracion de gases, abriendose y cerrandose el sistema calefactor mediante la extraccion e introduccion de elementos de apoyo.

Conforme a una variante de realizacion especialmente ventajosa de la invencion, durante el cierre del sistema calefactor se acopla un tubo de empalme de la unidad de reaccion a un tubo de empalme de una tubena de gas de escape del sistema calefactor asf como, en un elemento de conexion, la tubena de gas de escape del sistema calefactor a una tubena de gas de escape de la unidad de destilacion. De este modo se establece ventajosamente una conexion a prueba de gas entre la unidad de reaccion y la unidad de destilacion.

El procedimiento se realiza preferiblemente de forma modular y simultanea con al menos cuatro unidades de reaccion y los siguientes pasos:

- alimentacion de una primera unidad de reaccion, mientras que una segunda unidad de reaccion ya cargada se precaliente,

- aportacion de una tercera unidad de reaccion cargada y precalentada al sistema calefactor y calentamiento de la unidad de reaccion para llevar a cabo el proceso de carbonizacion y destilacion, asf como

- enfriamiento y vaciado de una cuarta unidad de reaccion en la que ya ha finalizado el proceso de carbonizacion y destilacion.

Segun una variante de realizacion perfeccionada de la invencion, la unidad de reaccion se carga con materias primas con una masa del orden de 2,5 t a 3 t. La unidad de reaccion permanece ventajosamente durante unas 2,5 h a 3,5 h en el sistema calefactor. La temperatura de reaccion dentro de la unidad de reaccion es, con preferencia, de entre 350 °C y 650 °C, consumiendose energfa del orden de 40 kWh por hora.

El procedimiento segun la invencion se basa en un proceso de carbonizacion - destilacion, por lo que se trata en el caso del dispositivo segun la invencion de un modulo industrial de carbonizacion - destilacion definido tambien como modulo VDI.

Para la realizacion efectiva del procedimiento, el dispositivo se basa en la configuracion con modulos a fin de optimizar o maximizar el rendimiento y de poder adaptar el mismo a las necesidades en cada momento.

Otras ventajas del modulo industrial de carbonizacion - destilacion frente al estado de la tecnica se pueden resumir como sigue:

* no hace falta una clasificacion previa de las materias primas,

* tratamiento de

- productos de gomas de desecho, como neumaticos viejos, correas de caucho con refuerzo de cable de acero, eslabones de cadenas engomados y cintas transportadoras, siendo posible tratar los productos en su forma inicial para mantener su estructura y sin necesidad de triturarlos,

- materias primas organicas regenerativas como madera en todas sus formas, especialmente hayas y robles,

- carbonos inorganicos contaminados

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- reactivacion de carbon activado despues del uso, asf como

- suelos contaminados, aguas contaminadas u otros materiales, por ejemplo vertidos petroKferos, y

- vehnculos viejos triturados;

* tecnologfa ecologica, economica as^ como libre de dioxido de carbono y, por lo tanto, sostenible con un consumo de energfa muy reducido.

Otras ventajas esenciales consisten en que los compuestos de acero y caucho, que hasta ahora solo se han podido separar con un esfuerzo energetico elevado, se pueden separar sin recurrir de manera importante a energfa ajena. Los productos obtenidos se pueden aportar nuevamente en el sentido de una economfa circular eficiente, a un aprovechamiento de gran calidad, lo que contribuye al cuidado de los recursos. Por otra parte, se abren campos de aplicacion en parte completamente novedosos de los materiales obtenidos por medio del procedimiento, basandose los productos producidos en diferentes distribuciones porcentuales basados a su vez en las distintas materias primas empeladas. Entre los productos que se obtienen cuentan:

* petroleo crudo ligero, por ejemplo con una densidad de aprox. 927 kg/m3 a 15 °C, una densidad de 4,74

mm2/s y un punto de inflamacion inferior a 21 °C,

* gas,

* metales, sobre todo acero o hierro y titanio, asf como

* carbono inorganico.

En funcion de la materia prima de partida, el carbono presenta un grado de pureza del orden del 95 % al 99,9 %, con una superficie BET del orden de 1.500 m2/g BET a 2.500 m2/g BET, una capacidad de absorcion muy alta sin emision de sustancias al medio ambiente. De este modo el medio ambiente no se contamina, por ejemplo a causa de lixiviaciones.

Como campos de aplicacion se pueden enumerar, por ejemplo, los siguientes:

* petroleo crudo ligero

- en la industria qrnmica y en la industria farmaceutica,

- para la produccion de energfa termica y de energfa electrica, por ejemplo mediante un BHKW,

* gas

- para la produccion de energfa termica y de energfa electrica, por ejemplo mediante turbina de gas y generador o para la recirculacion y reutilizacion en el proceso,

* acero

- en la industria del acero - gracias a temperaturas de proceso muy bajas , todos los metales conservan sus propiedades ffsicas y qmmicas,

* carbono inorganico

- en la industria alimentaria y en la medicina,

- para su utilizacion en sistemas de descalcificacion,

- para la fabricacion de diamantes,

- para la fabricacion de acumuladores y sistemas de almacenamiento de energfa electrica,

- como material de relleno para caucho en la fabricacion de caucho y de neumaticos,

- en la construccion de aeronaves y

- en la industria de la construccion.

El carbono se puede emplear como carbon activado, por ejemplo como filtro para el tratamiento de aguas o para la depuracion de gases en instalaciones de aire de escape. Con ayuda de los filtros, el agua salada se puede transformar ventajosamente en agua potable, siendo extraer del agua petroleo, gasolina o acido.

La aportacion de carbono al agua mejora ademas la calidad del agua en cuanto al contenido de oxfgeno, dado que fomenta el intercambio de oxfgeno, por ejemplo al ser utilizado en un acuario. Otra ventaja consiste en que los bacilos coli, por ejemplo, solo actuan a temperaturas mas altas del agua, por ejemplo de unos 36 °C a 38 °C y mas. A temperaturas por debajo de las senaladas, en cambio, no se generan bacilos coli.

Debido a sus propiedades, el carbono es idoneo para la lucha contra los vertidos de petroleo. El carbono flota en la superficie del agua y liga el petroleo que se encuentra en el agua, por ejemplo en caso de accidentes mantimos. Sin embargo, al mismo tiempo se puede emplear para limpiar suelos contaminados con petroleos minerales, es decir,

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para la descontaminacion de suelos o en otros casos de vertidos de petroleo o de sustancias contaminadas. El material de filtracion puede absorber una masa de 2 kg a 10 litros de petroleo.

El carbono se utiliza ademas ventajosamente para la lucha contra incendios en tierra y en el agua, especialmente para la lucha contra petroleos inflamados. Por lo tanto, el carbono se emplea como agente extintor, extrayendose del fuego oxfgeno mediante la cubricion con una cantidad correspondiente de carbono, con lo que la llama se extingue.

Otra aplicacion del carbono sirve de proteccion contra incendios asf como de aislamiento termico hasta los 3.500 °C. Por aislamiento termico ha de entenderse tambien el asilamiento en caso de temperaturas muy bajas, es decir, un aislamiento contra el fno.

Un recubrimiento del gas con carbono conduce, por ejemplo, a un aumento de la resistencia al fuego, acompanado por un efecto de aislamiento termico.

Una mezcla de cemento y carbono en una proporcion de 3:1 presenta caractensticas muy buenas en lo que se refiere a la resistencia termica. Una placa de cemento al carbono con un grosor de 1 cm, por ejemplo, resiste temperaturas de hasta 1.200 °C.

El carbono, que repele la radiacion, se puede emplear ademas en instalaciones y dispositivos con la necesaria proteccion contra la radiacion. Las propiedades ventajosas, como la resistencia a la radiacion y al fuego, propician, por ejemplo, el empleo en la construccion de los muros exteriores de reactores nucleares.

Otro campo de aplicacion del carbono, que almacena de forma excelente agua y sustancias nutritivas, se encuentra en las capas de retencion de agua. En las superficies explotadas se puede conseguir un ahorro de agua del 60 % al 80 %.

Mediante el uso del carbono, por ejemplo por debajo de las capas de arena, se pueden almacenar agua y sustancias nutritivas para las plantas y aprovechar suelos pobres y de poco valor como lugares para la plantacion de verduras y de otros productos agncolas. Por consiguiente, este uso supone una gran ventaja para la puesta en cultivo de zonas deserticas, en la horticultura y en la agricultura. Por otra parte, el carbono no transmite las sustancias al agua, por lo que tampoco se contaminan ni el suelo ni las aguas subterraneas a causa de una lixiviacion de sustancias contaminantes.

Con un empleo de energfa de aproximadamente 2,41 GW al ano se pueden producir, segun el tipo de materias primas empleadas, respectivamente 10,5 GW de corriente electrica y calor. Se da por supuesto que el gas que se produce en el proceso se aprovecha por completo para la produccion de corriente electrica y calor. El rendimiento de energfa se puede incrementar hasta los 20,6 GW o hasta una proporcion de 9,96 entre el rendimiento y el consumo de energfa.

Otros detalles, caractensticas y ventajas de la invencion resultan de la siguiente descripcion de unos ejemplos de realizacion con referencia a los dibujos correspondientes. Estos muestran en la

Figura 1 un modulo industrial de carbonizacion - destilacion como dispositivo para el tratamiento ffsico de materias primas en estado abierto y en una vista frontal;

Figura 2a un modulo industrial de carbonizacion - destilacion como dispositivo para el tratamiento ffsico de materias primas en estado cerrado y en una vista lateral asf como

Figura 2 b en una vista frontal;

Figura 3 una representacion en seccion del sistema calefactor en estado abierto;

Figura 4 una representacion en seccion del sistema calefactor en estado cerrado;

Figura 5 un elemento de fondo del sistema calefactor;

Figura 6a una unidad de reaccion en estado cerrado;

Figura 6b una representacion en seccion de la unidad de reaccion en estado cerrado;

Figura 7 una unidad de destilacion;

Figura 8 un deposito de petroleo;

Figura 9a un deposito de filtracion de gases y

Figura 9b una representacion en seccion del deposito de filtracion de gases.

En las figuras 1, 2a y 2b se representa un modulo industrial de carbonizacion - destilacion como dispositivo 1 para el tratamiento ffsico de materias primas. La figura 1 muestra el dispositivo 1 en estado abierto en una vista frontal, mientras que la figura 2b muestra el dispositivo 1 en estado cerrado en una vista frontal y la figura 2a lo muestra en una vista lateral.

El dispositivo 1 presenta un sistema calefactor 2 asf como una unidad de destilacion 3. La unidad de reaccion 4 cargada de materias primas se precalienta en un dispositivo de precalentamiento no representado a una

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temperature determinada y se caliente despues aun mas en el sistema calefactor 2. La unidad de reaccion 4 se puede cargar con una mezcla de distintas materias primas, por lo que no hace falta una clasificacion previa de los productos. Despues del precalentamiento, la unidad de reaccion 4 se traslada al sistema calefactor 2 abierto y se posiciona en el elemento de fondo 5 del sistema calefactor 2.

El elemento de cabeza 7 y el elemento de camisa 8, unidos firmemente al elemento de cabeza 7 del sistema calefactor 2, se sujetan por medio de elementos de apoyo 6 dispuestos a ambos lados del sistema calefactor 2 de manera que se puedan mover en la direccion de movimiento B. Los elementos de apoyo 6 se disponen a una distancia de unos 2,9 m los unos respecto a los otros. El elemento de camisa 8 presenta un diametro exterior de aproximadamente 2,5.

En una primera posicion final segun la figura 1, los elementos de apoyo 6 se encuentran en su posicion de extraccion. El dispositivo 1 presenta una altura de unos 6,70 m. El elemento de cabeza 7 y el elemento de camisa 8 dejan el espacio libre para el montaje de la unidad de reaccion 4 en el sistema calefactor 2. El sistema calefactor 2 esta abierto. La unidad de reaccion 4 se puede introducir en el sistema calefactor 2 o extraer del sistema calefactor 2. El movimiento de la unidad de reaccion 4 se puede llevar a cabo ventajosamente con ayuda de un sistema de rafles no representado sobre el que se apoya la unidad de reaccion 4. En la segunda posicion final segun las figuras 2a, 2b, los elementos de apoyo 6 se encuentran en su posicion de introduccion. El dispositivo 1 presenta una altura de unos 3,70 m. El elemento de camisa 8 se apoya en el elemento de fondo 5 de manera que la unidad de reaccion 4 se encuentre posicionada en un espacio cerrado. El sistema calefactor 2 esta cerrado. La unidad de reaccion 4 esta rodeada, en el fondo, por el elemento de fondo 5, asf como en la superficie lateral y arriba, por el elemento de camisa 8.

El sistema calefactor 2 presenta en la parte inferior una carcasa 9. La carcasa 9, que rodea al elemento de fondo 5 asf como a las superficies laterales del elemento de camisa 8 en estado cerrado del sistema calefactor 2, se abre para el equipamiento del sistema calefactor 2.

Los gases generados en el proceso de carbonizacion se extraen del sistema calefactor 2 a traves de la tubena de gas de escape 11 prevista, y se enfnan de manera tecnologica. Los gases se conducen por el tubo de empalme 10a representado en el punto superior de la unidad de reaccion 4, asf como por la tubena de gas de escape dispuesta en el elemento de cabeza 7, hasta la unidad de destilacion 3. A continuacion, los gases pasan por el tramo de enfriamiento 12 de la unidad de destilacion 3. El tramo de enfriamiento se compone de tubos segun las figuras 1, 2a, 2b. Los tubos inclinados hacia la horizontal se dotan de nervios para agrandar la superficie de transmision termica y, por lo tanto, para mejorar la transmision del calor. El calor se transmite de los gases al aire ambiente. Segun una variante de realizacion alternativa, los gases se pueden enfriar dentro del tramo de enfriamiento 12 con otro fluido, por ejemplo con agua.

El tramo de enfriamiento 12 se forma con dos tubos de orientacion paralela. Los gases se dividen, al entrar en el tramo de enfriamiento 12, entre dos caudales parciales y se vuelven a mezclar una vez atravesado el tramo de enfriamiento 12.

A continuacion, los productos de destilacion se introducen en el deposito de petroleo 13. En el deposito de petroleo 13 se deposita el petroleo obtenido como consecuencia de la destilacion posterior, que en cuanto a consistencia y composicion corresponde a un petroleo crudo ligero o es muy similar a los productos intermedios del procesamiento de petroleo crudo. La parte no condensable de los gases se conduce desde el deposito de petroleo 13 al deposito de filtracion de gases 14 y se filtra en el deposito de filtracion de gases 14.

En las figuras 3 y 4 se muestra respectivamente una representacion en seccion del sistema calefactor 2. En la figura 3 el sistema calefactor 2 se muestra en estado abierto y en la figura 4 en estado cerrado.

Segun la figura 3 los elementos de apoyo 6 se han extrafdo por completo. El elemento de cabeza 7 dispuesto en los extremos superiores de los elementos de apoyo 6 y el elemento de camisa 8 unido firmemente al elemento de cabeza 7 se disponen a una altura H por encima del elemento de fondo 5, de modo que la unidad de reaccion 4 se puede mover libremente en direccion horizontal entre el elemento de fondo 5 y el elemento de camisa 8.

El elemento de camisa 8 se apoya en la parte inferior, de forma movil, en los elementos de apoyo 6. Por medio del apoyo lateral contra los elementos de apoyo 6 se garantiza un movimiento recto del elemento de camisa 8 en direccion de movimiento B entre las posiciones finales. Se evita el ladeo del elemento de camisa 8.

El elemento de camisa 8 presenta tubos de combustion 15a repartidos uniformemente por el penmetro de la superficie interior de la camisa. Los tubos de combustion 15a se disponen fundamentalmente en direccion vertical y se conducen en la parte inferior del elemento de camisa 8, a traves de la pared, hasta la superficie interior. Los tubos de combustion 15a se componen respectivamente de dos secciones orientadas en direccion vertical que por el extremo superior se unen entre sf por medio de un elemento de desviacion. El elemento de camisa 8 abierto en direccion vertical hacia abajo se cierra por arriba con una caperuza 16 y se fija en el elemento de cabeza 7. El elemento de cabeza 7 y el elemento de camisa 8 forman una unidad. La caperuza 16 se configura en el centro con un tubo de empalme 10b como elemento de conexion a la tubena de gas de escape 11a. La tubena de gas de escape 11a se extiende desde el tubo de empalme 10b, a traves de la caperuza 16, hasta el elemento de cabeza 7. La zona de paso de la tubena de gas de escape 11a por la caperuza 16 se impermeabiliza respecto a la caperuza 16.

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La tubena de gas de escape 11a presenta en el extremo distal, partiendo del tubo de empalme 10b, un elemento de conexion 17. El elemento de conexion 17 realizado ventajosamente en forma de acoplamiento rapido sirve para conectar la tubena de gas de escape 11a del sistema calefactor 2 a la tubena de gas de escape 11b de la unidad de destilacion 3 en estado cerrado del sistema calefactor 2 segun la figura 4. Como consecuencia del movimiento descendente del elemento de cabeza 7 durante el cierre del sistema calefactor 2 las tubenas de gas de escape 11a, 11b se acoplan entre sf en el elemento de conexion 17 asf como en el tubo de empalme 10a, 10b, con lo que se establece una conexion impermeable al gas entre la unidad de reaccion 4 y la unidad de destilacion 3.

La unidad de reaccion 4 dispuesta sobre el elemento de fondo 5 se configura con una pared 18 en forma de un recipiente cilmdrico hueco con un diametro exterior de aproximadamente 1,8 m, que esta cerrado por abajo. El lado abierto de la pared 18 se puede cerrar con ayuda de un elemento de tapa 19. Entre la pared 18 y el elemento de tapa 19 se dispone una junta de manera que la unidad de reaccion 4 quede hermeticamente cerrada, presentando con el tubo de empalme 10a unicamente un orificio. En el interior de la unidad de reaccion 4 se configuran elementos de cribado 20. Los elementos de cribado 20 se orientan en direccion horizontal y se disponen a distancia los unos de los otros a distintas alturas.

En la segunda posicion final mostrada en la figura 4 los elementos de apoyo 6 se encuentran en su posicion totalmente introducida. El elemento de camisa 8 se apoya en el elemento de fondo 5 y rodea por completo a la unidad de reaccion 4. El sistema calefactor 2 esta cerrado.

La unidad de reaccion 4 cargada de materias primas se calienta ventajosamente de modo uniforme a traves del fondo y de la pared 18. Los tubos de combustion 15a sirven para el calentamiento a traves de la pared 18, mientras que los tubos de combustion 15b de la unidad de reaccion 4, dispuestos en el elemento de fondo 5, aportan calor a traves del fondo. Los tubos de combustion 15a configurados en el penmetro del elemento de camisa 8 presentan, en estado cerrado del sistema calefactor 2, distancias iguales respecto a la pared 18 de la unidad de reaccion 4.

La unidad de reaccion 4 permanece en el sistema calefactor 2 durante unas 2,5 h a 3,5 h, durante las cuales se producen dentro de la unidad de reaccion 4 la reaccion principal y la transformacion de las materias primas. La temperatura de reaccion dentro de la unidad de reaccion 4 es, en funcion de la carga y segun los productos finales a fabricar, de entre 350 °C y 650 °C. Se consume energfa del orden de 40 kWh por hora. La unidad de reaccion 4 se carga de materias primas con una masa del orden de 2,5 t a 3 t.

Los gases que se producen durante el proceso de carbonizacion se extraen y se conducen a traves del conducto de empalme de gas de escape 10 dispuesto en el elemento de tapa 19 a la tubena de gas de escape 11. En estado cerrado del sistema calefactor 2, el tubo de empalme 10a de la unidad de reaccion 4 y el tubo de empalme 10b de la caperuza 16 del elemento de camisa 16 estan unidos entre sf de forma impermeable al gas. De este modo se garantiza que los gases no puedan penetrar en el espacio intermedio entre la unidad de reaccion 4 y el elemento de camisa 8.

En la figura 5 se representa el elemento de fondo 5 del sistema calefactor 2. El elemento de fondo 5 presenta una placa de fondo 21 y un dispositivo de centrado 22 para el elemento de camisa 8, tubos de combustion 15b, asf como elementos de apoyo 25 para la sujecion de la unidad de reaccion 4. El elemento de fondo 5 se compone fundamentalmente de ceramica para garantizar un aislamiento termico frente al exterior, especialmente hacia abajo. En combinacion con el aislamiento termico del elemento de camisa 8, la perdida de calor del sistema calefactor 2 se reduce al mmimo.

La unidad de reaccion 4 se apoya en la placa de fondo 21 por medio de los elementos de apoyo 25. Los elementos de apoyo 25 se configuran y disponen de forma que la unidad de reaccion 4, asentada en los elementos de apoyo 25, se oriente de forma centrada respecto al elemento de fondo 5.

El dispositivo de centrado 22 tiene la forma de un disco circular con un destalonamiento. El disco presenta, por lo tanto, dos zonas de distinto diametro. La superficie circular situada entre las dos zonas sirve de superficie de obturacion 24.

El penmetro exterior de la zona del disco de diametro menor es mas pequeno que el penmetro interior de la pared 18 del elemento de camisa 8. En estado cerrado del sistema calefactor 2 se forma una hendidura entre la superficie de camisa 23 de la zona del disco de diametro menor y la cara interior de la pared 18. El elemento de camisa 8 se apoya en la superficie de obturacion 24 de la placa de fondo 21 de modo que el espacio rodeado por el elemento de camisa 8 y la placa de fondo 21 quede hermeticamente cerrado. Para impermeabilizar el espacio rodeado se disponen unas juntas en las superficies correspondientes de la placa de fondo 21 y del elemento de camisa 8. El elemento de camisa 8 se aprieta y mantiene ademas con una presion del orden de 1 bar a 2 bar sobre la superficie de obturacion 24 de la placa de fondo 21.

Dado que los elementos de apoyo 6 tambien se fijan en la placa de fondo 21, es la placa de fondo 21 la que soporta todo el sistema calefactor 2.

Los tubos de combustion 15b se disponen fundamentalmente en direccion horizontal en la superficie final 26 del dispositivo de centrado 22 y de forma vertical a traves de la superficie final 26. Los tubos de combustion 15b curvados a modo de meandro presentan respectivamente la forma de una mano con cinco dedos. La longitud de los dedos aumenta desde fuera hacia dentro, con lo que el dedo del centro presenta la longitud mayor. Los tubos de

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combustion 15b son simetricos y se orientan de manera que las puntas de los dedos senalen el centro de la superficie final 26.

Los elementos de apoyo 25 en los que se apoya la unidad de reaccion 4 sobresalen en direccion vertical de los tubos de combustion l5b, con lo que el fondo de la unidad de reaccion 4, apoyado en los elementos de apoyo 25, se encuentra por encima de los tubos de combustion 15b. Los tubos de combustion 15b presentan respectivamente la misma distancia respecto al fondo de la unidad de reaccion 4, a fin de garantizar una aportacion uniforme de calor a traves del fondo de la unidad de reaccion 4.

El dispositivo de centrado 22, los elementos de apoyo 25 y los tubos de combustion 15b se disponen concentricos alrededor del centro de la placa de fondo 21.

En las figuras 6a y 6b se representa respectivamente la unidad de reaccion 4 en estado cerrado, viendose en la figura 6b una representacion en seccion de la unidad de reaccion 4.

La pared 18, configurada en forma de un recipiente cilmdrico hueco, se puede cerrar por el lado opuesto al fondo con ayuda de un elemento de tapa 19. El elemento de tapa 19 se fija de modo separable, mediante dispositivos de enclavamiento 27, por la cara frontal de la pared 18.

Los dispositivos de enclavamiento 27 realizados a modo de cierres rapidos se separan para abrir y/o cerrar la unidad de reaccion 4, por lo que el elemento de tapa 19 se puede retirar y la unidad de reaccion 4 se puede cargar o vaciar.

Entre la pared 18 y el elemento de tapa 19 se dispone, para el cierre hermetico de la unidad de reaccion 4, una junta resistente a las altas temperaturas. La unidad de reaccion 4 presenta en estado cerrado una altura de 2,4 m, aproximadamente.

La figura 7 muestra la unidad de destilacion 3 que presenta la tubena de gas de escape 11b, el tramo de enfriamiento 12 asf como el deposito de petroleo 13 y el deposito de filtracion de gases 14 en el orden de la direccion de flujo de los productos finales.

Los gases extrafdos del sistema calefactor 2 se conducen por la tubena de gas de escape 11b a los tramos de enfriamiento 12 compuestos tambien por tubos. El caudal de gas se divide en la derivacion 28 en dos caudales parciales por medio de dos tubos orientados de forma paralela. La division del caudal de gas provoca una mejor transmision del calor del caudal de gas al ambiente, con el fin de optimizar el proceso de destilacion o de condensacion.

Con objeto de mejorar aun mas la transmision de calor, los tubos estan dotados de nervios para agrandar las superficies de transmision de calor de los tramos de enfriamiento 12.

Despues de pasar por los tramos de enfriamiento 12, los caudales parciales divididos antes de la entrada en los tramos de enfriamiento 12 se vuelven a unir en el punto de desembocadura 29 y se introducen a traves del tubo de entrada 30, desde arriba, en el deposito de petroleo 13.

El petroleo, que en comparacion con el gas presenta una densidad mayor, se deposita en el deposito de petroleo 13. La parte no condensable de los productos de destilacion se extrae por la parte superior del deposito de petroleo 13 a traves del tubo de salida 31 y se introduce en el deposito de filtracion de gases 14. El gas se filtra en el deposito de filtracion de gases 14 y se extrae a continuacion a traves del tubo de salida 32 para su tratamiento posterior.

En la figura 8 se representa un deposito de petroleo 13 con una superficie lateral cortada para ver el interior.

El tubo de entrada 30 se dispone por la cara superior del deposito de petroleo 13 de manera que los productos de destilacion entren desde arriba en el deposito de petroleo 13. El petroleo se deposita en el fondo del deposito de petroleo 13, mientras que los gases, que en comparacion con el petroleo presentan una densidad menor, se concentran por encima del nivel de petroleo. Un flotador 34 determina y controla el nivel de petroleo en el deposito de petroleo 13. Al alcanzar una altura de llenado predeterminada, el petroleo se extrae del deposito de petroleo 13 para su posterior tratamiento.

Los gases acumulados en la parte superior del deposito de petroleo 13 se extraen a traves del tubo de salida 31.

Las figuras 9a y 9b muestran un deposito de filtracion de gases 14. En la figura 9a se representa el deposito de filtracion de gases 14 con una superficie lateral cortada para ver el interior, y en la figura 9b se muestra una representacion en seccion del deposito de filtracion de gases 14.

El tubo de entrada 33 se dispone en la parte inferior de una superficie lateral del deposito de filtracion de gases 14, por lo que los gases entran desde abajo en el deposito de filtracion de gases 14. Debido a su menor densidad, los gases fluyen a continuacion desde abajo hacia arriba por el deposito de filtracion de gases 14 y se depuran al pasar por chapas perforadas 35. Las chapas perforadas 35 se configuran, por lo tanto, de modo que filtren el caudal de gas antes de que este salga a traves del tubo de salida 32 del deposito de filtracion de gases 14 para su posterior tratamiento.

La parte no condensable de los gases y las partes del petroleo obtenido o la parte de los gases obtenidos se pueden aprovechar para la produccion del calor de proceso necesario, con objeto de conseguir un proceso energeticamente autarquico. Por consiguiente, el procedimiento se desarrolla sin expulsion de dioxido de carbono. Unicamente el

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arranque del proceso se tiene que asegurar con energfa ajena. El calentamiento de la unidad de reaccion 4 se puede llevar a cabo opcionalmente con gas ciudad o energfa electrica.

La unidad de reaccion 4 se enfffa despues de la extraccion del sistema calefactor 2 a la temperatura definida en dependencia del aprovechamiento del producto. La mezcla de carbono y hierro que se encuentra en el interior de la unidad de reaccion 4 se extrae despues de la apertura de la unidad de reaccion 4, es decir, despues de retirar el elemento de tapa 19. Despues, la unidad de reaccion 4 se incorpora de nuevo al proceso y se carga. La mezcla de carbono y hierro se descompone en sus componentes.

En el proceso de carbonizacion - destilacion para el tratamiento ffsico de las materias primas intervienen al mismo tiempo (en un 75 % de forma mecanica y en un 25 % de forma automatizada) cuatro unidades de reaccion 4 fabricadas de acero resistente a altas temperaturas con una cantidad de llenado del orden de 2,5 t a 3,5 t cada una. Mientras que se carga la primera unidad de reaccion 4, se precalienta la segunda unidad de reaccion 4 ya cargada. La tercera unidad de reaccion 4 se aporta mientras tanto al sistema calefactor 2 y se calienta, con lo que se produce el proceso de carbonizacion - destilacion. La cuarta unidad de reaccion 4 se enfna durante este tiempo y se vacfa a continuacion. Gracias al empleo del sistema modular, por ejemplo con cuatro unidades de reaccion 4, se puede aumentar paulatinamente el rendimiento y adaptarlo de forma flexible a las respectivas necesidades. Todo el proceso se produce de manera casi continua.

Lista de referencias

1 Dispositivo para el tratamiento ffsico

2 Sistema calefactor

3 Unidad de destilacion

4 Unidad de reaccion

5 Elemento de fondo del sistema calefactor 2

6 Elemento de poyo

7 Elemento de cabeza del sistema calefactor 2

8 Elemento de camisa del sistema calefactor 2

9 Carcasa

10, 10a, 10b Tubo de empalme de gas de escape

11, 11a, 11b Tubeffa de gas de escape

12 Tramo de enfriamiento de la unidad de destilacion 3

13 Deposito de petroleo

14 Deposito de filtracion de gases

15a, 15b Tubo de combustion

16 Caperuza

17 Elemento de conexion de la tubeffa de gas de escape 11

18 Pared de la unidad de reaccion 4

19 Elemento de tapa

20 Elemento de cribado

21 Placa de fondo

22 Dispositivo de centrado para el elemento de camisa 8

23 Superficie de camisa del dispositivo de centrado 23

24 Superficie de obturacion del dispositivo de centrado 23

25 Elemento de apoyo para la unidad de reaccion 4

26 Superficie final

27 Dispositivo de enclavamiento

28 Derivacion

29 Punto de desembocadura

30: Tubo de entrada del deposito de petroleo 13

31: Tubo de salida del deposito de petroleo 13

32: Tubo de salida del deposito de filtracion de gases 14

33: Tubo de entrada del deposito de filtracion de gases 14

5 34: Flotador

35: Chapa perforada

B: Direccion de movimiento del sistema calefactor 2

H 10: Altura

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REIVINDICACIONES

1. Dispositivo (1) para el tratamiento ffsico de materias primas que presenta un sistema calefactor (2), una unidad de destilacion (3) y una unidad de reaccion (4), configurandose

- la unidad de reaccion (4) para que pueda ser cargada con las materias primas y

- el sistema calefactor (2) de modo que se pueda abrir y cerrar para el montaje de la unidad de reaccion (4), caracterizado por que el sistema calefactor (2) comprende un elemento de cabeza (7) y un elemento de camisa (8) unido firmemente al elemento de cabeza (7) asf como unos elementos de apoyo (6), disponiendose el elemento de cabeza (7) en los elementos de apoyo (6) de longitud variable en direccion vertical, por lo que, mediante la variacion de la longitud de los elementos de apoyo (6) entre dos posiciones finales, el sistema calefactor (2) se puede abrir y cerrar en direccion de movimiento vertical (B).
2. Dispositivo (1) segun la reivindicacion 1, caracterizado por que el sistema calefactor (2) presenta dos elementos de apoyo (6), disponiendose los elementos de apoyo (6) a ambos lados del sistema calefactor (2).
3. Dispositivo (1) segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado por que el elemento de camisa (8) presenta una pared en forma de cilindro hueco que en direccion vertical

- esta abierta hacia abajo y

cerrada hacia arriba por una caperuza circular (16) y unida en la caperuza (16) al elemento de cabeza (7).
4. Dispositivo (1) segun la reivindicacion 3, caracterizado por que la caperuza (16) se configura en el centro con un tubo de empalme de gas de escape (10b) como conexion a una tubena de gas de escape (11a), extendiendose la tubena de gas de escape (11a) desde el tubo de empalme (10b), a traves de la caperuza (16), hasta el elemento de cabeza (7).
5. Dispositivo (1) segun una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que la unidad de reaccion (4) se configura con una pared (18) en forma de un recipiente ciffndrico hueco cerrado por el fondo, pudiendose cerrar el lado abierto de la pared (18) por medio de un elemento de tapa (19).
6. Dispositivo (1) segun la reivindicacion 5, caracterizado por que el elemento de tapa (19) de la unidad de reaccion (4) es circular y presenta en el centro un tubo de empalme de gas de escape (10a), encajando el tubo de empalme (10a) del elemento de tapa (19) y el tubo de empalme (10b) del elemento de camisa (8), en estado cerrado del sistema calefactor (2), el uno en el otro para forma una conexion impermeable a la tubena de gas de escape (11a).
7. Dispositivo (1) segun una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que la unidad de reaccion (4) presenta elementos de cribado (20), orientandose los elementos de cribado (20) en direccion horizontal y disponiendose los mismos a distancia los unos de los otros a distintas alturas.
8. Procedimiento para el funcionamiento de un dispositivo para el tratamiento ffsico de materias primas segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende los siguientes pasos:

- aportacion de materias primas a una unidad de reaccion (4),

- precalentamiento de la unidad de reaccion (4),

- apertura de un sistema calefactor (2) y montaje de la unidad de reaccion (4) sobre un elemento de fondo (5) del sistema calefactor (2),

- cierre del sistema calefactor (2) de modo que la unidad de reaccion (4) se encuentre en un espacio cerrado,

- calentamiento de la unidad de reaccion (4) e inicio de un proceso de carbonizacion y destilacion,

- conduccion de los gases producidos desde la unidad de reaccion (4) a una unidad de destilacion (3),

- enfriamiento y condensacion de los gases en la unidad de destilacion (3),

- introduccion de los productos de destilacion en un deposito de petroleo (13) y separacion del petroleo,

- conduccion de los gases no condensables desde el deposito de petroleo (13) a un deposito de filtracion de gases (14) y filtracion de los gases,

- apertura del sistema calefactor (2) y extraccion de la unidad de reaccion (4) del sistema calefactor (2),

- enfriamiento de la unidad de reaccion (4), extraccion de los productos finales de la unidad de reaccion (4) y separacion de los productos finales, asf como

- extraccion de los productos finales del deposito de petroleo (13) y del deposito de filtracion de gases (14), abriendose y cerrandose el sistema calefactor (2) mediante la extraccion e introduccion de elementos de apoyo (6).
9. Procedimiento segun la reivindicacion 8, caracterizado por que al cerrar el sistema calefactor (2), el tubo de empalme de gas de escape (10a, 10b) de la unidad de reaccion (4) y de una tubena de gas de escape (11a) del sistema calefactor (2), asf como la tubena de gas de escape (11a) del sistema calefactor (2) y una tubena de gas de escape (11b) de la unidad de destilacion (3), se acoplan entre sf en un elemento de conexion (17), por lo que se

5 establece una conexion impermeable al gas entre la unidad de reaccion (4) y la unidad de destilacion (3).
10. Procedimiento segun la reivindicacion 8 o 9, caracterizado por que el procedimiento se emplea de forma modular al mismo tiempo con al menos cuatro unidades de reaccion (4) y los siguientes pasos:

- alimentacion de una primera unidad de reaccion (4), mientras que una segunda unidad de reaccion (4) ya cargada se precalienta,

10 - aportacion de una tercera unidad de reaccion (4) cargada y precalentada al sistema calefactor (2) y calentamiento

de la unidad de reaccion (4) para llevar a cabo el proceso de carbonizacion y destilacion, asf como

- enfriamiento y vaciado de una cuarta unidad de reaccion (4) en la que ya ha finalizado el proceso de carbonizacion y destilacion.
11. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado por que

15 - la unidad de reaccion (4) se carga con materias primas con una masa del orden de 2,5 t a 3 t,

- la unidad de reaccion (4) permanece en el sistema calefactor (2) durante 2,5 h a 3,5 h,

- la temperatura de reaccion dentro de la unidad de reaccion (4) es de entre 350 °C y 650 °C y

- el consumo de energfa es del orden de 40 kWh por hora.

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