Sector Técnico

La tecnología se relacionada con Ia generación de biocombustible a partir de pirólisis rápida, que puede ser eficientemente aplicado como combustible, por ejemplo, en calderas y hornos de cemento.

Técnica Anterior

La destilación lenta de Ia madera por calentamiento a 400-600 ⁰ C en ausencia de oxígeno (aire) se ha practicado probablemente desde hace 6 mil años para producir carbón (o carbón de madera, como se Ie conoce comúnmente). Este proceso simple transforma entre el 60 al 70% en peso de Ia madera en un combustible de fácil manejo y buenas cualidades de combustión, actualmente se practica en forma extensa en todo el mundo.

La destilación o pirólisis térmica de Ia madera y de otros productos de origen orgánico vegetal como aserrín, paja de trigo, de avena, etc., ha generado un nuevo interés en las últimas dos décadas, ya que si ésta se efectúa en forma rápida Ia carbonización se reduce significativamente a solo 10-15% de Ia masa inicial, formándose una fracción gaseosa de vapores condensables que representan hasta el 75% en peso de Ia alimentación, y que al condensarse generan un líquido llamado bio-combustible o bio-oil, quedando entre 10-20% de un gas combustible no condensable.

El bio-combustible generado contiene cerca de 20 veces por unidad de peso el calor de combustión respecto del calor de combustión contenido en el material orgánico que Ie dio origen, Io cual Io hace más económico, fácil de emplear, manipular y transportar. Este bio-combustible crudo puede ser empleado directamente como combustible en ciertas aplicaciones como calderas y hornos de cemento, o bien, puede ser refinado para producir un equivalente al combustible diesel para motores. Otras opciones también existen, como Ia gasificación para producir combustibles sintéticos y Ia obtención de productos químicos derivados. El gas no condensable generado también se puede combustionar directamente o incorporar a una red de gas existente. Debido a que el empleo de material de origen ligno-celulósico (vegetal) para obtener bio-combustibles cierra el ciclo de generación y consumo de dióxido de carbono en Ia tierra (energía renovable), ha atraído Ia atención en muchos países del mundo donde se trabaja en desarrollar Ia tecnología apropiada para producir estos bio-combustibles a escala comercial.

Pirólisis rápida de material ligno-celulósico: Ia pirólisis rápida o pirólisis flash se refiere a Ia velocidad de reacción de las partículas de material orgánico para producir las reacciones de pirólisis, con formación de vapores de pirólisis que al ser condensados dan origen al bio-combustible, gas de pirólisis no condensable y carboncillo.

La pirólisis rápida ocurre entre 400 - 65O ⁰ C con un tiempo de reacción generalmente inferior a 5 segundos, en tanto que a temperatura entre 650- 900 ⁰ C ésta es inferior a 1 segundo. En este caso, al aumentar Ia temperatura aumenta también Ia fracción de gas de pirólisis no condensable. A 900 ⁰ C puede llegar a ser sobre el 60% del peso de Ia alimentación original. Independiente del rango de temperatura a Ia cual se efectúe Ia pirólisis, todas las reacciones que ocurren son endotérmicas, es decir, consumen calor.

Para Ia madera y productos ligno-celulósicos, Ia cinética de pirólisis se puede describir mediante tres reacciones independientes de primer orden respecto de los seudo-componentes de ésta (celulosa, hemi-celulosa y lignina), siendo Ia depolimerización de Ia celulosa Ia más lenta. El bio-combustible obtenido por condensación de los vapores generados en Ia pirólisis rápida es una mezcla compleja de compuestos orgánicos, cuya composición depende de Ia materia prima empleada, temperatura y velocidad de reacción, así como de Ia velocidad de enfriamiento de los vapores generados. La mezcla de estos componentes se deriva esencialmente de Ia depolimerización y reacciones de fragmentación de los componentes de Ia celulosa, hemi-celulosa y lignina, siendo los ácidos carboxílicos, compuestos oxigenados, azúcares y fenoles, los compuestos más abundantes.

El bio-combustible crudo obtenido por condensación de los vapores generados por pirólisis rápida, es un líquido oscuro de baja viscosidad con un contenido entre 15 a 30% de agua y un pH entre 2 - 2,5. El poder calorífico superior varía desde 3.800 a 4.500 kcal/Kg. El gas de pirólisis (o gas no condensable de pirólisis) representa entre el 10 al 20% del total de conversión en peso del material orgánico inicial, y está compuesto esencialmente de monóxido de carbono, dióxido de carbono e hidrógeno, con un poder calorífico desde 2.000 a 2.600kcal/m ³ , Io cual representa entre 30 a 50% del poder calorífico del gas natural (metano).

A su vez, el carbón fijo (carboncillo) generado en Ia pirólisis rápida representa entre 10 a 15% del peso original de Ia materia orgánica, y generalmente, es de tamaño menor a 0,5 mm, con un calor de combustión superior de 5.500 - 6.200kcal/kg.

Procesos de pirólisis rápida: debido al potencial que tiene Ia pirólisis rápida, se han propuesto o están en desarrollo una cantidad importante de tecnologías para efectuarla. Dos de los problemas más importantes que se deben abordar son, como calentar Io más rápidamente posible el material orgánico para que se produzcan las reacciones de pirólisis, Io cual requiere emplear material relativamente fino (generalmente bajo 3mm) y como entregar una gran cantidad de calor en un tiempo muy corto. Estos problemas de transferencia de calor son centrales a cualquier desarrollo exitoso que requiere condiciones extremas de operación del reactor de pirólisis.

Los reactores de pirólisis propuestos o en desarrollo se dividen en dos categorías:

- reactores de lechos fluidizados, tanto los llamados de burbujas, los turbulentos, los recirculantes y los reactores de transporte neumático; y

- reactores de acción mecánica, como los de cono giratorio, placas rotativas de ablación y tornillos;

- una categoría especial es el reactor de vacío que puede emplear cualquier tecnología de pirólisis rápida conectado a un sistema de vacío.

Existe una importante cantidad de patentes de invención sobre pirólisis y en particular sobre pirólisis flash o rápida. Cronológicamente, Ia solicitud de patente WO 2008005475(A1) con prioridad estadounidense US 20060480914 denominada "Method and system for accomplishing flash or fast pyrolysis with carbonaceous materials", describe un sistema de conversión mediante pirólisis de materiales carbonáceos empleando fuentes de energía química u otras, que comprende un reactor alimentado con carga seca, un sistema de recuperación y separación del carboncillo, y un condensador de los gases y vapores del reactor. La energía necesaria para Ia operación es proporcionada por un horno que quema el carboncillo generado.

La solicitud de patente WO 2008005476(A2) con prioridad estadounidense US 20060480915 denominada "Method and system for accomplishing flash or fast pyrolysis with carbonaceous materials", similar a Ia anterior, describe igualmente un sistema de conversión mediante pirólisis de materiales carbonáceos mediante energía química u otras, que comprende un reactor alimentado por material seco, un sistema de recuperación y separación del carboncillo, y un condensador al que llegan gases y vapores desde el reactor. La energía necesaria para Ia operación es proporcionada por un horno que quema el carboncillo generado.

La patente de invención estadounidense US 7.108.767 denominada "Pyrolysis machine" (Septiembre 19, 2006), describe un equipo al vacío para obtener sub-productos de pirólisis a partir de biomasa, Ia que se alimenta entre dos rodillos contra-rotatorios, por los que circula internamente un fluido caliente (vapor sobrecalentado, aceite o sales fundidas). La biomasa se precalienta inyectando vapor sobrecalentado seco. Un condensador interno condensa los vapores en el bio-oil, que luego se drena. Los residuos sólidos son retirados por un tornillo desde Ia parte inferior.

La patente de invención estadounidense US 5.961.786: "Apparatus for a circulating bed transport fast pyrolysis reactor system", (Octubre 5, 1999), protege un método y aparato para pirólisis rápida de materiales carbonáceos. La carga compuesta de material carbonáceo, gas de transporte no oxidante y un material inerte portador de calor, son mezclados en Ia base del reactor, luego transportados hacia arriba a través del reactor tubular en régimen de transporte neumático. En lugar de material inerte pueden emplearse catalizadores o mezclas de catalizador y arena. Los sólidos se separan de los gases no-condensables y de los vapores en un sistema ciclónico, con recirculación de los sólidos calientes que retornan al reactor.

La patente de invención estadounidense US 5.728.271 denominada "Energy efficient liquefaction of biomaterials by thermolysis", (Marzo 17, 1998), resguarda un proceso de termólisis por liquefacción de biomasa sólida, que se realiza en un lecho fluidizado con material inerte, caracterizado por su relativa baja temperatura (360-420 ⁰ C) y moderadas tasas de calentamiento. A diferencia de otros procesos (que operan a mayores temperaturas), éste permite obtener una alta fracción de líquido y baja de carboncillo. El líquido es de similar composición que aquellos obtenidos en los procesos de pirólisis rápida.

La patente de invención US 5.770.017 titulada "Method for ablative heat transfer", (Junio 23, 1998), describe un método y un aparato para el tratamiento térmico de desechos de biomasa mediante pirólisis, y Ia subsecuente recuperación de los productos combustibles. La tecnología se caracteriza por Ia transferencia de calor por contacto directo entre Ia carga sólida o semi-sólida y Ia superficie interna del reactor, transportando Ia carga a través de un ducto de forma helicoidal a alta velocidad, asegurando el contacto con Ia periferia externa de Ia superficie interna. Después de Ia separación de los productos en ciclones, los gases pueden ser enviados a un combustor o a un sistema de generación de potencia. En este segundo caso deben pasar previamente por un condensador.

La patente de invención estadounidense US 5.792.340: "Method and apparatus for a circulating bed transport fast pyrolysis reactor system ", (Agosto 11 , 1998), es similar a Ia patente US5.961.786, describe un método y un aparato para pirólisis rápida de materiales carbonáceos. La carga compuesta de material carbonáceo, gas de transporte no oxidante y un material inerte portador de calor, son mezclados en Ia base del reactor y luego transportados hacia arriba a través del reactor tubular en régimen de transporte neumático. En lugar de material inerte pueden emplearse catalizadores o mezclas de catalizador y arena. Los sólidos se separan de los gases no- condensables y de los vapores en un sistema ciclónico, con recirculación de los sólidos en calientes, que retornan al reactor.

La patente de invención US 5.536.488: "Indirectly heated thermochemical reactor processes", (Julio 16, 1996), protege un reactor con un lecho de partículas sólidas que se mantiene agitado por un gas o vapor fluyendo a través de él. El lecho se calienta mediante tubos de resonancia de un combustor de pulsos (con oscilaciones de al menos 20 Hz y presiones acústicas superiores a 165 dB) en Ia zona de reacción del lecho, de modo que el flujo pulsante de gases de combustión transfiere calor a las partículas sólidas del lecho. El equipo se puede emplear para reformar hidrocarburos pesados o para gasificar material carbonáceo, incluyendo biomasa y licor negro para producir combustible gaseoso a relativamente bajas temperaturas (200 - 500 ⁰ C), empleando vapor de agua como gas de fluidización. La temperatura del lecho se mantiene homogénea con velocidades espaciales de gas de fluidización en el rango 3 - 90 cm/s.

La patente de invención estadounidense US 4.102.773: "Pyrolisis with cyclone burner", (Julio 25, 1978), describe un proceso de pirólisis flash (a 300 ⁰ C) de material carbonáceo previamente molido, empleando un material particulado como fuente de calor. El producto está compuesto de hidrocarburos volatilizados y un residuo sólido que contiene carbón. Este carbón es luego separado del resto de los productos. La condensación de los volátiles permite recuperar los compuestos de valor. El material particulado empleado como fuente de calor corresponde a Ia fracción gruesa del residuo sólido (Ia que es separada de Ia fracción fina en ciclones) y que se retorna al reactor de pirólisis previa oxidación con aire. La alimentación debe ser de tamaño preferentemente inferior a 250 μm. El tiempo de residencia en Ia zona de reacción del reactor de pirólisis es, preferentemente, en el rango 0,1 - 3 s.

La patente de invención US 4.141.794: "Grid-wall pyrolysis reactor", (Febrero 27, 1979), describe una variante de Ia patente US4.064.018, pero que introduce el empleo de un ducto perforado interno para Ia alimentación, cuyas perforaciones son utilizadas para introducir Ia fuente de calor (material particulado), a un ángulo respecto de Ia entrada de material carbonáceo, típicamente 70 - 90° respecto de ésta. Al introducir el material de aporte de calor radialmente se evita Ia deposición de material carbonáceo. Las variables y condiciones de proceso son similares a las de Ia patente mencionada.

La patente de invención US 4.064.018: "Internally circulating fast fluidized bed flash pyrolysis reactor", (Diciembre 20, 1977), describe un reactor de lecho fluidizado para pirólisis de material carbonáceo, el que se alimenta junto con una fuente de calor (material particulado). La carga se introduce a través de un ducto vertical directamente al interior del reactor. Durante Ia operación se genera Ia circulación ascendente de material particulado (que aporta el calor al lecho) y residuos sólidos con contenido de carbón, que fluye a Io largo de Ia superficie interna del ducto. El material sólido arrastrado por los gases y vapores es retornado al reactor mediante un ciclón externo.

Del análisis del estado del arte, se puede concluir que las patentes de invención sobre pirólisis flash en reactores de lecho fluidizado recirculante, son las más recurrentes, donde en todas se emplea sólo un mecanismo de calentamiento del material orgánico, y el cual es aportado mediante un material inerte precalentado como arena u otro material.

El problema que se presenta al tener como fuente única de calor un material particulado sobrecalentado, es que éste se debe calentar bien por sobre Ia temperatura óptima de pirólisis para así entregar Ia cantidad de calor requerida por las reacciones de pirólisis. Por ejemplo, si Ia temperatura óptima de pirólisis para un determinado material orgánico es de 50O ⁰ C, el material inerte debe calentarse 100 a 200 ⁰ C por sobre Ia temperatura de operación del reactor de pirólisis. Eso causa que al entrar en contacto el material orgánico con el material inerte sobrecalentado, éste puede gasificarse parcialmente en desmedro de Ia generación de vapores condensables, bajando así el rendimiento de bio-combustible.

Adicional a ello, todas emplean sistemas de lechos fluidizados recirculantes en los cuales todo el material inerte particulado empleado en el calentamiento es arrastrado por los gases, por Io que debe ser recuperado y separado de los vapores de pirólisis mediante ciclones, los cuales si bien son eficientes, aún bajo el mejor diseño, partículas muy finas de carboncillo y material inerte (bajo aproximadamente 10 micrones) no pueden ser separadas y contaminan el bio- combustible.

Otro problema que presentan los sistemas de lecho fluidizado existentes es que Ia alimentación del material orgánico, así como Ia fluidización del lecho de material inerte se efectúa empleando un gas inerte como nitrógeno, Io cual diluye los gases de salida del reactor de pirólisis como del gas de pirólisis no condensable, bajando su poder calorífico. Divulgación de Ia Invención

Para evitar los problemas anteriormente mencionados, y además poseer un sistema integrado, flexible de operar y autotérmico en requerimientos energéticos, en Ia presente invención se emplean tres reactores de lechos fluidizados en serie, así como tres mecanismos combinados de transferencia de calor al reactor de pirólisis rápida de lecho fluidizado, el cual está provisto de un sistema complejo de limpieza de los vapores de pirólisis mediante canaletas de impacto, ciclones y filtros submicrónicos.

En este sistema de lecho fluidizado, el material a pirolizar reducido a un tamaño fino apropiado, se inyecta en forma neumática en el interior del lecho fluidizado de pirólisis mediante gas de pirólisis (gas no condensable) u otro gas precalentado, a Ia vez que se fluidiza el lecho también con gas de pirólisis u otro gas precalentado. Una parte mayoritaria del calor requerido por Ia pirólisis se transfiere a través de las paredes del reactor de pirólisis, empleando los gases calientes generados en el reactor inferior de combustión de carboncillo, en tanto que el remanente de calor requerido se entrega al reactor mediante material particulado inerte precalentado externamente en un tercer reactor, donde se combustiona gas de pirólisis u otro combustible.

Para una mejor comprensión de esta invención, a continuación se hará una descripción detallada haciendo mención a las Figuras N ⁰ 1 , 2 y 3.

En Ia Figura N ⁰ 1 , el reactor de pirólisis 1 de sección circular u otra geometría está provisto de un distribuidor de gas convencional 11. El lecho que se fluidiza 2 y donde ocurren las reacciones de pirólisis rápida está formado de un material tal como arena de cuarzo, alúmina (AI ₂ O ₃ ) u otro material inorgánico de tamaño comprendido entre 0,001 mm hasta 3 mm. La alimentación del material orgánico a pirolizar, con una humedad inferior a 20% en peso y con un tamaño inferior a 10 mm, se inyecta mediante un gas de transporte, tal como gas de pirólisis no condensable, nitrógeno u otro gas a través de un ducto 5, el cual permite dispersar el material orgánico a través de una tobera convencional 6 dentro del lecho de material particulado inerte 2 para producir las reacciones de pirólisis rápida.

El lecho de material particulado 2 es fluidizado mediante un gas tal como gas de pirólisis no condensable, nitrógeno u otro gas apropiado, el cual se sopla a través de un ducto 7 conectado a un ducto anular concéntrico 60 con el ducto de inyección del material a pirolizar 5. El gas de fluidización se precalienta en un intercambiador de calor convencional de tubos 8, el cual se encuentra ubicado en el interior del reactor de lecho fluidizado inferior 9. El gas precalentado se inyecta a Ia sección inferior o plenum 10 del reactor de pirólisis, desde donde pasa al distribuidor de gas 11 para fluidizar el lecho particulado 2.

La velocidad espacial del gas en el reactor de pirólisis rápida (referida al reactor vacío) varía entre 20 a 500 cm/seg a Ia temperatura de pirólisis, Ia cual a su vez varía entre 350 hasta 950 ⁰ C. El tiempo de retención (o tiempo medio de reacción) del material orgánico a ser pirolizado, en el lecho fluidizado de material particulado inerte 2, varía entre 0,1 hasta 30 segundos.

El calor requerido por las reacciones de pirólisis rápida es aportado al lecho fluidizado de pirólisis 2 mediante tres diferentes mecanismos:

1.- Por conducción a través de las paredes del reactor 1 mediante convección forzada externa de los gases calientes generados en Ia combustión de carboncillo en el lecho fluidizado externo inferior 9, los cuales ascienden por el espacio anular externo expandido 30, y por el espacio anular externo reducido 31.

2.- Mediante convección forzada del gas de fluidización del lecho 2, el cual se precalienta en un intercambiador de calor 8 inmerso en el lecho fluidizado externo inferior de combustión de carboncillo 9, en parte de Ia zona libre superior de este reactor 29 y en su zona expandida superior 30.

3.- Mediante conducción y radiación del material particulado inerte precalentado en el reactor de fluidización superior 35, donde se combustiona gas de pirólisis no condensable u otro combustible, alimentando así el material particulado inerte caliente continuamente al lecho del reactor de pirólisis rápida 2 a través de los d uctos 3 y 33.

Para obtener estos mecanismos combinados de transferencia de calor, el reactor de pirólisis 1 se encuentra ubicado en el interior del reactor externo de combustión del carboncillo 9, maximizando así Ia eficiencia térmica de éste al recibir el máximo flujo posible de calor requerido para las reacciones de pirólisis. Los vapores de pirólisis que emergen del lecho fluidizado de pirólisis rápida 2, pasan a su zona superior libre 12 arrastrando también las fracciones más finas del material particulado inerte, así como Ia mayor parte del carboncillo fino generado en las reacciones de pirólisis, los que son limpiados en tres etapas consecutivas:

1.- Mediante un sistema de canaletas separadoras de impacto 13 ubicadas en Ia zona superior del reactor de pirólisis rápida (las cuales se detallan también en Ia Figura N ⁰ 2), y que permiten separar Ia mayor parte del material particulado inerte y una fracción menor del carboncillo, los cuales retornan continuamente al lecho fluidizado 2. 2.- Mediante uno o más ciclones convencionales 15 conectados al reactor mediante un ducto 14, y donde el resto del material particulado y Ia mayor parte del carboncillo se recupera desde Ia descarga 16 del o los ciclones.

3.- Mediante uno o más filtros metálicos o cerámicos 19 donde el gas proveniente del o los ciclones 15 pasa por el ducto 17 para ingresar a Ia cámara exterior 18 del filtro, para pasar a través de éste y salir exento de material sólido 23 para su posterior enfriamiento y condensación del bio-combustible en un sistema externo. El filtro se limpia periódicamente inyectando un gas caliente a alta presión (1 a 10 atmósferas) mediante un ducto 20 ubicado en Ia parte superior y concéntrico con el filtro 19. Una válvula de apertura rápida 21 permite controlar el flujo de gas de limpieza, el cual puede ser gas de pirólisis, nitrógeno u otro gas a temperatura entre 300 hasta 900 ⁰ C. El sólido separado, mayoritariamente carboncillo muy fino, descarga a través de un ducto inferior 22.

El lecho fluidizado particulado 2 del reactor de pirólisis rápida, continuamente recibe el material particulado precalentado a través de un ducto 33 que descarga a través de una válvula de control de flujo de sólido 62 (Ia cual se detalla en Ia Figura N ⁰ 3) y que a su vez descarga al reactor de pirólisis rápida a través de un ducto 3. Esta válvula evita que los vapores calientes de pirólisis pasen al reactor superior de precalentamiento del material inerte. Está válvula es controlada mediante un sistema de apertura y cierre intermitente de alta velocidad convencional 45. Para evitar un cortocircuito del material inerte precalentado, que se alimenta al lecho fluidizado de pirólisis rápida 2, éste está provisto de un compartimiento o mamparo 4 vertical en Ia parte superior del lecho.

Puesto que el lecho fluidizado de pirólisis 2 opera en continuo, el material particulado inerte junto con una parte del carboncillo generado en Ia pirólisis rebasa continuamente a través de un ducto 25, el cual descarga a una válvula de control de flujo de sólido 26 similar a Ia ya descrita y operada mediante un mecanismo también similar 27, Ia cual a su vez descarga a través de un ducto 28 al lecho fluidizado externo inferior 9, en el cual se inyecta aire a través del ducto 57 al plenum 61 , que distribuye el aire mediante un distribuidor de aire convencional 55. En este reactor, el carboncillo generado en Ia etapa de pirólisis rápida se combustiona con aire para generar calor a temperatura entre 600 hasta 1200 ⁰ C, empleando entre 1 hasta 50% de exceso de aire, para Ia reacción global de combustión C _(s) + O _2(g) = CO _2(g) .

El calor generado en el reactor de combustión del carboncillo, se utiliza para precalentar tanto el gas de transporte del material orgánico a pirolizar a través del ducto 5 como el gas de fluidización del lecho de material particulado del reactor de pirólisis rápida mediante el intercambiador de calor 8, ubicado dentro del lecho fluidizado externo inferior 9, sección libre superior 29 y sección expandida superior 30. Adicional a ello, los gases calientes que ascienden desde Ia zona 29 disminuyen su velocidad al entrar a Ia zona expandida 30 del reactor, donde material particulado inerte fino proveniente del lecho 9 y que puede ser arrastrando por el gas, es retornado al lecho fluidizado 9. Estos gases calientes ascienden luego por Ia sección anular superior 31, calentando mediante convección forzada a las paredes del reactor de pirólisis 1 y luego en su camino ascendente en Ia sección 31 mantienen caliente Ia zona superior del reactor interno de pirólisis para evitar condensación de vapores en su interior, hasta salir finalmente por un ducto superior 32, arrastrando consigo parte de las cenizas finas generadas en Ia combustión del carboncillo. Estos gases pueden ser llevados a un equipo, tal como un filtro de mangas convencional para separar las cenizas contenidas.

Para controlar Ia temperatura de los gases ascendentes generados en el reactor de combustión de carboncillo, y por Io tanto, Ia temperatura interna del reactor de pirólisis, en Ia zona anular inferior 63 se inyecta aire frío 56 en varios puntos a través de un ducto 57 que rodea al reactor de pirólisis.

El material particulado inerte proveniente del lecho fluidizado exterior inferior 9 donde se combustiona el carboncillo, descarga continuamente por un ducto 42 a través de una válvula de control de flujo de sólido 43 similar a Ia descrita anteriormente y actuada mediante un mecanismo similar al ya también descrito 44.

La válvula 43 a su vez alimenta un eyector 46 actuado mediante aire comprimido introducido por el ducto 47 a una presión entre 1 a 20 atmósferas a temperatura ambiente, el cual arrastra el material particulado inerte a través del ducto 48 hacia un ciclón convencional de separación del sólido 49. El gas resultante se descarga a Ia atmósfera 64, o bien se lleva a un equipo tal como un filtro de mangas convencional para separar Ia ceniza más fina generada en Ia combustión del carboncillo.

El sólido separado en el ciclón 49 descarga a un ducto 51 y de éste a una válvula de control de flujo de sólido 52 como Ia descrita anteriormente, y provista de un mecanismo de acción 53 similar al ya mencionado. Dicha válvula 52 descarga el sólido vía un ducto 54 al lecho fluidizado 35, el cual se fluidiza con aire 40 inyectado por el ducto 41 , y se precalienta con los gases calientes ascendentes en un ¡ntercambiador de calor convencional 37 ubicado en Ia zona expandida superior 39 del reactor. El aire precalentado se inyecta al plenum del reactor 50 donde fluidiza el lecho mediante un distribuidor de aire convencional 58. Gas de pirólisis no condensable u otro gas combustible, o bien un combustible líquido o sólido, se inyecta mediante un ducto 36 al lecho fluidizado 35 donde se combustiona con el aire precalentado, calentando así el material inerte particulado del lecho a una temperatura entre 300 - 900 ⁰ C. Los gases del reactor de precalentamiento del material inerte salen finalmente por un ducto superior 38. Si se requiere, estos gases pueden ser filtrados en un equipo convencional tal como un filtro de mangas para separar cualquier sólido arrastrado.

Tanto el reactor de precalentamiento del material particulado inerte, como el de combustión del carboncillo y Ia sección de Ia zona superior del reactor de pirólisis rápida y sección de limpieza de los vapores de pirólisis, se encuentran cubiertos de una aislación térmica convencional 24 que mantiene a Ia temperatura deseada los reactores, minimizando las pérdidas de calor del ambiente.

En Ia Figura N ⁰ 2 se observa el sistema de separación sólido-gas de canaletas de impacto. En éste, los gases y vapores 3 provenientes del lecho fluidizado de pirólisis rápida ¡mpactan el interior de dos o más canaletas metálicas o cerámicas 1, que se encuentran en fila y separadas entre si. Cada canaleta tiene un perfil cuadrado o de otra geometría con sus bordes doblados hacia su interior 2. Debido que el sólido suspendido tiene mayor inercia que el gas y los vapores que Io transporta, sigue una trayectoria cercana a Ia rectilínea impactando las paredes interiores 4 de las canaletas, perdiendo su energía cinética y cayendo a Io largo de las canaletas para descargar por Ia parte inferior 5 de éstas.

Parte del sólido suspendido en los gases y vapores que no impactan Ia primera fila de canaletas fluye entre el espacio existente entre éstas 6 para encontrar una segunda línea de canaletas en posición alternada 7, y así sucesivamente el gas va perdiendo el sólido suspendido mediante tantas filas de canaletas se requiera.

En Ia Figura N ⁰ 3-A se observa el esquema de una válvula de control de flujo de sólido, Ia que se encuentra en Ia posición cerrada en Ia etapa de descarga. El cuerpo de ésta 1 tiene un asiento superior 5 y uno inferior 6, y un vastago central 11 provisto de un cono superior 3 e inferior 4. Por el orificio de entrada 2 se alimenta gravitacionalmente el sólido particulado 8, el cual pasa a través del espacio 9 que se forma al estar el cono superior 3 en su posición superior abierta, acumulándose el sólido particulado 10 en Ia zona inferior de Ia válvula al estar el cono inferior 4 en su posición cerrada contra el asiento inferior 6.

En Ia posición de descarga de Ia válvula, como se observa en Ia Figura N ⁰ 3-B, el vastago 11 está con su cono superior 3 en posición cerrada contra el asiento superior 5, Io cual permite que el sólido particulado que entra a Ia válvula a través de Ia admisión 2 se acumule sobre el cono superior 3 y asiento superior 5, en tanto que el cono inferior 4 está en su posición abierta respecto del asiento inferior 6 de Ia válvula, Io cual permite que el sólido particulado acumulado 10 descargue a través del espacio 14 hacia el ducto de descarga 7 de Ia válvula. La operación de apertura y cierre de Ia válvula se efectúa mediante un mecanismo convencional 12, por ejemplo, mediante un solenoide de acción vertical alternada controlado mediante un temporizador.

EJEMPLO DE APLICACIÓN

Aserrín de pino radiata con 11 ,3% de humedad y un tamaño inferior a 3mm fue pirolizado en las siguientes condiciones:

Temperatura : 52O ⁰ C

Tiempo medio de reacción del sólido : 4 seg

Tiempo de permanencia de los vapores : 3 seg

Tasa de alimentación : 35 kg/h

Los vapores de pirólisis fueron condensados en forma rápida generando un bio-combustible que representaba el 68,3% de Ia masa inicial; un gas de pirólisis con un 13,5% de Ia masa inicial y carboncillo fino bajo 1 ,5 mm con un 18,2% en peso de Ia alimentación.