CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCION

La invención pertenece a la rama del tratamiento térmico de materia prima de material polimérico, en particular la utilización de los neumáticos y otros artículos de la goma técnica.

ANTECEDENTES DEL ARTE PREVIO

En la búsqueda de los métodos de tratamiento efectivo de los neumáticos usados, se presta especial atención a los métodos de recuperación de la materia prima precursora, que componen los desechos de goma.

Se sabe de la patente de los EEUU, número 5783046, (fue publicada el 21 de julio de 1998 consistente en un proceso y aparato de destilación seca para la destrucción de los neumáticos usados, con separación posterior de los productos de pirólisis en una fracción líquida hidrocarbúrica y residuos sólidos de pirólisis. En la etapa inicial del proceso se utilizan los gases de escape de un motor de combustión interna para eliminar el oxígeno de la cámara de reacción, dentro de la cual se lleva a cabo una pirólisis a temperaturas entre 300oC y 6OO0C. Este proceso es periódico y se desarrolla con el traspaso indirecto a la materia prima, de la temperatura necesaria para el proceso de pirólisis, a través de un quemador para calentamiento por radiación.

Un dispositivo para calentamiento por radiación, lo forman tubos, donde se quema el gas hidrocarburo, saliente del proceso de pirólisis.

La imperfección del sistema es que el proceso de destilación se realiza en un dispositivo que funciona por ciclos y no de forma continua.

Se sabe de la patente de los EEUU número 6657095 (fue publicada el 2 de diciembre de 2003 consistente en un proceso de pirólisis continua de los neumáticos usados triturados, recibiendo fracciones de hidrocarburos líquidos y un residuo sólido de pirólisis. La pirólisis se efectúa en un ambiente de aceite, recibido de las fracciones líquidas de hidrocarburos de termólisis. El reactor para la pirólisis es un horno rotativo inclinado de doble tambor. El movimiento de la materia prima dentro del tambor giratorio se efectúa por medio de un tornillo giratorio o sinfín. La instalación funciona con la utilización del calor de los gases de escape de un motor de combustión interna, para el calentamiento indirecto de la materia prima y con aceite de pirólisis calentado, el cual se introduce al horno (reactor) donde se efectúa el proceso. La imperfección de esta tecnología se define por el muy complicado sistema de aparatos de proceso y un gran consumo de energía.

La imperfección en ambos procesos arriba mencionados, es la baja eficiencia energética y en la mala utilización de los gases de escape de los motores de combustión interna.

Es conocida la solicitud internacional WO2005102639 (fue publicada el 3 de noviembre de 2005) del método de tratamiento térmico de los neumáticos usados y un equipamiento para realizarlo. Este método y equipamiento son elegidos como lo más cercano a la invención presentada. Con el método indicado se efectúa el procesamiento de los neumáticos triturados, en un reactor con temperatura entre 550-800X, en ambiente de gases reductores, es decir, gases que no contienen oxígeno. Los gases reductores se obtienen por medio de un equipo de preparación de estos gases a través de la combustión de gases hidrocarbúricos. En este método se utiliza un aparato calorífico. Por lo menos, una parte de los productos hidrocarbúricos gaseosos de pirólisis salientes del reactor, junto con los vapores de hidrocarburos líquidos, alimentan al generador de los gases reductores y al aparto calorífico. Por lo menos una parte de los gases de combustión, salientes del aparato calorífico, alimentan al generador de los gases reductores y al reactor. La instalación de tratamiento térmico de neumáticos usados, se compone de un reactor; el sistema de evacuación de los gases que se forman en el reactor; el generador de los gases reductores, conectado con el reactor; sistema de alimentación de los neumáticos triturados, al reactor; y un receptor para el producto sólido de pirólisis. La instalación está dotada del aparato calorífico con el sistema de extracción de los gases de combustión y, a su vez, un sistema de evacuación de los gases que se forman en reactor, se conecta con el generador de los gases de restablecimiento y con el aparato calorífico. El equipo de evacuación de los gases de combustión, está conectado con el generador de gases reductores y con el reactor.

La imperfección de esta tecnología es el bajo nivel de los vapores de hidrocarburos líquidos que contienen los gases reductores, que es el resultado de la combustión de los gases de pirólisis durante el reciclaje de estos para generar el ambiente para la reacción de pirólisis. También es una imperfección de la tecnología, el alto nivel de consumo energético para crear la presión necesaria de los gases para lograr que alimenten al reactor,

La tarea básica para la invención nueva, es eliminar las imperfecciones arriba mencionados y la creación de un método efectivo para el procesamiento de los neumáticos usados y el equipamiento adecuado, para realizar este proceso, que permita aumentar la eficiencia del proceso a través de la disminución del consumo de energía, aumento de la seguridad de trabajo de la instalación, mejoramiento de la calidad de los productos recibidos, aumento de la vida útil de los mismos y, especialmente, un proceso muy coherente con las políticas medio ambientales de la actualidad.

LA DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La tarea planteada se soluciona con un método de procesamiento térmico de los neumáticos usados, precalentando la materia prima triturada (neumáticos triturados) en el mecanismo de alimentación del reactor; luego una termólisis de la materia prima dentro del reactor, en un ambiente que no contiene oxígeno, con recirculación de una parte de los gases salientes del reactor, que pasan a través de un dispositivo de preparación de los gases calientes; con un enfriamiento del producto sólido de termólisis en la zona de enfriamiento del reactor; con la utilización de los gases de termólisis que salen del reactor y que no son recirculados; con alimentación de la zona de reacción del reactor, del flujo de los gases calientes que se obtienen del dispositivo de preparación del gas caliente.

La invención se caracteriza por los siguientes índices distintivos principales y secundarios:

Para la creación de un ambiente que no contiene oxígeno, al interior del reactor, se utilizan los gases de escape de un motor de combustión interna, los cuales se ingresan al reactor por dos vías; una parte de estos gases alimenta un dispositivo de preparación de los gases calientes, en que estos se mezclan con los gases de termólisis que se hacen recircular, una vez en régimen. Otra parte de los gases de escape, se ingresan a la zona de enfriamiento del reactor; estos gases de escape, previamente han circulado a través del mecanismo de alimentación del reactor, los que se utilizan para el adecuado precalentamiento de los neumáticos triturados.

Es de preferencia que la relación de la masa de los gases de escape del motor de combustión interna, utilizados para obtener el ambiente de gases que no contienen oxígeno, con la materia prima de neumáticos usados triturados, sea elegida entre 0,4 a 1 hasta 0,7 a 1. (0,4:1 a 0,7:1)

Es de preferencia que la relación de la masa de los gases de termólisis, que alimenta el dispositivo de preparación de los gases calientes, con la materia prima de neumáticos usados triturados, sea elegida entre 0,30 a 1 hasta 0,45 a 1. (0,30: 1 a 0,45: 1)

Es deseable que el precalentamiento de la materia prima sea efectuado con temperaturas entre 140°C hasta 200°C, óptimamente entre 150°C hasta 180°C.

Es necesario que la alimentación con los gases de escape suministrados al mecanismo de alimentación y entrega al reactor de los neumáticos triturados, se efectúe a temperaturas entre 180°C a 200°C.

Preferentemente, la termólisis será efectuada a temperaturas entre 400°C a 550°C, óptimamente, a temperaturas entre 420°C a 450°C.

Es posible que los gases de termólisis se utilicen por combustión, en un mecanismo de utilización de los gases de termólisis, fabricado como aparato calorífico.

Es posible que durante la utilización de los gases de termólisis, se produzca la descomposición (extracción u obtención) de por lo menos una fracción hidrocarburo líquida, de los gases que se dirigen a la utilización de ellos, en aparatos de utilización de los gases de termólisis.

Además de esto, puede ser necesario efectuar complementariamente, un calentamiento y/o incremento de la corriente de gas saliente del dispositivo de preparación del gas caliente, por diferentes razones, en relación con la demanda final, de gas y temperatura.

De preferencia, es necesario que los gases de escape del motor de combustión interna, los que son suministrados a la zona de enfriamiento del reactor, provenientes desde el mecanismo de alimentación de neumáticos triturados para el reactor, tengan temperaturas entre 50°C hasta 110°C, preferentemente desde 60°C hasta 80°C.

La tarea planteada se soluciona con la utilización de la instalación de tratamiento térmico de los neumáticos usados propuesta, que contiene: un reactor con una zona de reacción y una zona de enfriamiento de los productos sólidos de termolisis; un dispositivo eyector de preparación del gas caliente, conectado con el reactor; un mecanismo de alimentación de los neumáticos triturados, conectado con el reactor, que tiene entrada y salida de los gases para su calentamiento, los que pasan a través de la materia prima; mecanismo(s) de utilización de los gases de termolisis, conectado(s) con la salida de los gases de termolisis del reactor; la salida del dispositivo de preparación de los gases calientes, conectada con la zona de reacción del reactor; y la entrada del dispositivo de preparación del gas caliente, conectada con la salida de los gases de termolisis del reactor,

Se caracteriza por los siguientes índices distintivos principales y secundarios:

La instalación está dotada con un motor de combustión interna acoplado a un dispositivo de utilización de la energía motriz, donde la salida de los gases de escape del mismo, está conectada con la entrada del dispositivo eyector de preparación de los gases calientes y, además, esta salida, está conectada con una entrada del mecanismo de alimentación del reactor con neumáticos triturados. El dispositivo eyector de preparación de los gases calientes, permite mezclar los gases de termolisis y de escape que entran al dispositivo; la salida de los gases que ingresan al mecanismo de alimentación de materia prima al reactor, está conectada con la zona de descarga y enfriamiento de los productos sólidos de termolisis.

Es necesario que también la salida de los gases de escape del motor de combustión interna, esté conectada con la entrada del dispositivo eyector de preparación de los gases calientes para el mecanismo de alimentación de materia prima al reactor; la salida de los gases suministrados al mecanismo de alimentación de materia prima al reactor, estará conectada con la entrada de un dispositivo eyector de preparación de los gases calientes, para este mismo dispositivo. La salida de los gases de escape del motor de combustión interna, estará conectada con la entrada de un dispositivo de preparación de los gases calientes, pudiendo hacerlo, eventualmente, a través de un intercambiador de calor.

Es deseable que el mecanismo de utilización de los gases de termólisis, se fabrique como un mecanismo o aparato o dispositivo, del tipo calorífico (de aprovechamiento energético combinado).

De preferencia, el mecanismo de utilización de los gases de termólisis, será fabricado con la posibilidad de obtener por lo menos una fracción hidrocarburo líquida, de al menos una parte de los gases de termólisis.

Es deseable que la instalación esté dotada adicionalmente, con un mecanismo adaptado para calentar la corriente del gas saliente del dispositivo eyector para preparar los gases calientes para recirculación al reactor y preferentemente, que este mecanismo esté fabricado en forma de un quemador de tipo eyector. Los gases de la combustión de este mecanismo, deben alimentar la corriente de gas saliente del dispositivo eyector de preparación de los gases calientes; la entrada del quemador debe estar conectada con la salida de los gases de termólisis del reactor.

DESCRIPCIÓN GENERAL DE LAS FIGURAS.

Más adelante, la presente invención será explicada detalladamente con la ayuda de diferentes ejemplos o variantes de su utilización, haciendo referencia a las Figuras adjuntos:

Figura 1. Esquemáticamente, muestra la instalación de acuerdo con la primera variante de utilización de la invención.

Figura 2. Esquemáticamente, muestra la instalación de acuerdo con la primera variante de utilización de la invención, pero que difiere de la Figura 1 , por la implementación del mecanismo de alimentación del reactor de los neumáticos triturados.

Figura 3. Esquemáticamente, muestra la instalación de acuerdo con la primera variante de utilización de la invención, pero adicionalmente dotada con el quemador. Figura 4. Esquemáticamente, muestra la instalación de acuerdo con la segunda variante de utilización de la invención.

Figura 5. Esquemáticamente, muestra la instalación de acuerdo con la segunda variante de utilización de la invención, la que difiere de la Figura 4, por su dotación de elementos del sistema de condensación de la fracción gaseosa de hidrocarburos líquidos.

Los nudos idénticos o análogos de las diferentes Figuras, tienen simbologías iguales, en lo que les es común.

EJEMPLOS DE APLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

La instalación para el tratamiento térmico de los neumáticos usados, de acuerdo con la primera variante de la utilización de la invención, está explicada detalladamente, haciendo referencia a las Figuras 1 y 3.

La instalación en la Figura 1 contiene un reactor vertical hermético (1), cubierto de termo aislante, con mecanismo de alimentación del reactor (2) que corresponde a una tolva para la materia prima, con un sistema de precalentamiento de ella, colocada por encima de reactor (1), receptor de los productos sólidos de termólisis (3), un motor de combustión interna (en adelante MCI) (4) y un mecanismo de utilización de los gases de termólisis (5), fabricado como mecanismo o aparato o dispositivo, del tipo calorífico (de aprovechamiento energético combinado).

El reactor (1), a través de la salida de los gases de termólisis (6) por medio del conducto (7), que tiene un medidor del consumo de gas (8), está conectado con la entrada (9) del dispositivo de utilización de los gases de termólisis (5). El mecanismo de alimentación de materia prima (2) al reactor (1), está unido con el reactor (1) por medio de la exclusa alimentadora (10).

El dispositivo de escape (11) de MCI (4), por medio del conducto (12) con un medidor del consumo de gas (13), a través del primer dispositivo eyector de preparación de los gases calientes (14), (en adelante "primer eyector (14)"), está conectado con primer tubo de conexión para ingreso de gases (15) del reactor (1); el conducto (16) que incluye un medidor de consumo de gas (17), está conectado al segundo dispositivo eyector de preparación de los gases calientes (18) (en adelante "segundo eyector (18)") y este está conectado con la entrada de los gases (19) del mecanismo de alimentación (2) del reactor (1). El mecanismo de alimentación del reactor (2) a través de la salida de los gases (20) por medio del conducto (21), utilizando un mecanismo de tracción de los gases (22) ingresa al reactor (1) a través de un segundo tubo de alimentación (23) y por el conducto (24) que tiene un regulador de consumo de gases (25) y está conectado con el segundo eyector (18).

La salida de los gases de termólisis (6) del reactor (1) a través del conducto (26) que tiene un medidor de consumo de gas (27), se une con el primer tubo de alimentación (15) del reactor (1) a través de primer eyector (14).

Para el suministro de materia prima precalentada al reactor (1), la entrada de los gases (19) al mecanismo de alimentación (2), está ubicada en la parte inferior del mismo y la salida de los gases (20) del mecanismo de alimentación (2), está ubicada en la parte superior de dicho mecanismo.

La salida de los gases de termólisis (6) está ubicada en la parte superior del reactor (1). El primer conducto de conexión (15) con el dispositivo de preparación del gas caliente, está colocado en la parte central del reactor (1), en la zona de reacción y el segundo conducto (23), para el suministro de gases para enfriamiento, está colocado en la parte inferior del reactor, en la zona de enfriamiento.

El reactor (1) está conectado con el receptor para los productos sólidos de termólisis (3), a través de una exclusa alimentadora (28), ubicada en la parte inferior del reactor. El receptor para productos sólidos de termólisis (3) a través del alimentador de exclusa (29), está conectado con el separador magnético (30), destinado para separar el sólido negro de humo y otros, del refuerzo metálico, el cual queda en la tolva receptora de productos metálicos (31) y el hidrocarburo sólido (negro de humo) queda en la tolva de productos sólidos hidrocarburos (32).

El mecanismo de utilización de los gases de termólisis (5), puede ser para diferentes propósitos, como por ejemplo una caldera, conectada con un sistema de derivación de los gases de combustión (33).

Además de esto, el mecanismo de utilización de los gases de termólisis (5) puede ser fabricado, agregando un dispositivo de utilización de los gases de combustión, para traspasar la temperatura residual a elementos adaptados para su utilización, tales como serpentines y otros.

Los reguladores del consumo de gas (8), (13), (17), (25) y (27) instalados en los conductos de conducción de gas, pueden ser hechos con un sistema de manejo manual o con un dispositivo de accionamiento eléctrico, los que deben ser resistentes a las altas temperaturas de los gases.

Para la creación de tracción (22), se utiliza un ventilador-aspirador o un eyector.

Para el objeto de la presente invención, el término MCI (4), se utiliza para denominar cualquier motor de pistón o motor Diesel, (ciclo de Otto) los que producen los gases de escape con la temperatura necesaria para los propósitos y usos de la invención. Como alternativa pueden ser utilizados los motores de combustión interna de las estaciones eléctricas o generadores diesel, que transforman la energía mecánica del motor de combustión interna en energía eléctrica, por medio de un generador eléctrico y que también generan gases de escape con la temperatura necesaria para el desarrollo de los procesos descritos en esta invención.

MCI (4) consume combustible suministrado por la fuente de alimentación (34). El combustible se elige dependiendo de tipo de MCI (4) y puede utilizarse gas natural, (inicio del proceso) gas de termólisis, diesel de termólisis, gas de negro de humo y otras fuentes de energía.

El mecanismo de alimentación (2) del reactor (1), tiene en la parte superior un alimentador de exclusa (36) para cargar los neumáticos triturados, que llegan por el transportador (37).

Para controlar y regularizar el proceso de termólisis, la instalación tiene un sensor para detectar oxígeno (35), instalado en el conducto (7). La instalación tiene además sistemas de control de temperatura y de presión para las zonas de termólisis (no están indicados en las Figuras). El reactor (1) está dotado con un medidor (sensor) de nivel de llenado de materia prima (no está indicado en las Figuras).

En otra modificación de la primera variante de la invención, de acuerdo con la Figura 2, a diferencia de la Figura 1 , el mecanismo de alimentación del reactor (2) puede ser hecho en forma de un sistema transportador cerrado con precalentamiento de materia prima incorporado, conectado con el reactor a través del alimentador de exclusa (10). El transportador cerrado (2), a través del alimentador de exclusa (36), está conectado con la tolva receptora (38), la que es alimentada por el transportador (37), con los neumáticos triturados.

En la tercera modificación de la primera variante de la invención, de acuerdo con la Figura 3, a diferencia de la Figura 2, la instalación puede ser dotada con un quemador de tipo eyector (40) (en adelante eyector 40), conectado con el primer conducto de alimentación de gases (15) del reactor (1), a través de la válvula de corte (39). En este caso el eyector (40) debe estar dotado y conectado con un mecanismo de suministro de aire (41) y, además, este eyector (40) debe estar conectado por medio del conducto (42) y a través del regulador de consumo de gas

(43) , con el conducto de gases (7). Es posible también otra variante, cuando el conducto (42) con regulador de consumo de gas (43) instalado, puede ser conectado con el conducto (26) (no está indicado en la Figura 3). Y también la variante en que el conducto (24) se desconecta y en lugar de un segundo eyector (18) se instala un intercambiador de calor (no está indicado en la Figura 3).

En la cuarta variante de la invención, Figura 4, a diferencia de la primera variante, la instalación debe ser dotada con un dispositivo de obtención (44), en adelante, también condensador, de por lo menos una fracción líquida de hidrocarburos de los gases de termólisis, salientes de reactor. En esta variante, el mecanismo de utilización de los gases de termólisis (5), debe incluir un condensador

(44) a lo menos para una fracción líquida de hidrocarburos.

Como está indicado en la Figura 4, el circuito de obtención o liberación de una fracción líquida de hidrocarburos, está hecho como un condensador (44) adaptado para la liberación de las fracciones líquidas de hidrocarburos, unido a través de la bomba (45) con un estanque acumulador de la fracción líquida (46). El condensador (44) está conectado a través del regulador de gas (47), instalado en el conducto (48), con el conducto (7), que lo une con la salida de los gases de termólisis (6). La fracción líquida obtenida y almacenada en el acumulador de fracción líquida (46), puede ser enviada a procesamiento y después puede ser suministrada al dispositivo (5) para su combustión o entregada a consumidores.

El condensador (44), como se indica en la Figura 4, puede ser hecho como un doble circuito, instalando en serie dos dispositivos condensadores (44) y (49). El segundo condensador complementario (49) según la Figura 5, está conectado a través de la bomba (50), con el acumulador de la fracción líquida (51). En esta variante, el condensador (44) está adaptado para la obtención de una fracción líquida de hidrocarburo pesado y el segundo condensador (49), está adaptado para la liberación de una fracción líquida de hidrocarburo liviano. En el caso de funcionamiento de MCI (4) con el combustible líquido, el segundo condensador (49) puede ser conectado a través de la bomba (50) y el conducto (52), con el regulador de consumo de líquido (53) y el alimentador o fuente de combustible (34).

El circuito de liberación de una fracción líquida de hidrocarburos (44), debe ser conectado con la salida de los gases no condensados (54) por medio del conducto (55), utilizando un regulador de consumo de gas (56) a la entrada (9) del mecanismo de utilización de los gases de termólisis (5).

El funcionamiento de la instalación y el proceso de termodestrucción de los neumáticos usados están explicados detalladamente más adelante, en el ejemplo de la primera variante de realización de la invención, según se indica en las Figuras 1 a ^" la Figura 3.

Los neumáticos usados, previamente triturados, son suministrados por el transportador (37) a un mecanismo de alimentación (2) del reactor (1). El tamaño de los trozos de neumático triturado y otros desechos de goma, puede ser entre 3 y 35 mm. y estos pedazos pueden ser de forma irregular.

Del mecanismo de alimentación (2), los trozos de neumáticos ingresan al reactor (1 ), a través del alimentador de exclusa (10).

Para el inicio del proceso de termólisis, con el regulador de consumo de gas (27) cerrado y los reguladores de consumo de gas (13) y (17) abiertos, se enciende el MCI (4), dirigiendo la primera parte de los gases de escape del dispositivo de escape (11), por el conducto (12) a través del regulador de consumo de gas (13), conectando con el primer eyector (14) para luego conectar al primer tubo de conexión de los gases (15) al reactor (1). La segunda parte de los gases de escape es dirigida por medio del conducto (16), con el regulador de consumo de gas (17), al segundo eyector (18) a través del cual se conecta al mecanismo de alimentación (2) del reactor (1), a través del conducto de entrada de los gases (19). Esta transferencia de los gases de MCI (4) al reactor (1) se efectúa hasta que el sensor de detección de oxígeno (35), indique ausencia de oxígeno en los gases salientes del reactor (1).

La temperatura de los gases de escape salientes de MCI (4), es entre 700°C a 850 °C.

Los gases de escape de MCI (4), suministrados por medio del conducto (16) y a través del regulador de consumo de gas (17), se enfrían en el segundo eyector (18) hasta la temperatura necesaria, por medio de la mezcla con los gases que ya pasaron a través del mecanismo de alimentación (2) del reactor (1), salientes a través de la salida (20) del mecanismo de alimentación (2) del reactor (1). Los gases de escape que pasaron a través del mecanismo de alimentación (2), llegan al segundo eyector (18) a través del conducto (24) y el regulador de consumo de gas (25).

En la entrada de los gases (19) del mecanismo de alimentación (2), los gases de escape de MCI (4) son suministrados desde el segundó eyector (18) con temperatura entre 150 °C a 200°C.

Al llegar a la temperatura de trabajo (temperatura de termólisis) se abre el regulador de consumo de gases (27) y empieza el proceso continuo de termólisis.

El calentamiento de los trozos de neumático dentro del mecanismo de alimentación (2) se realiza con la temperatura entre 140°C a 200°C, preferentemente entre 150°C a 180°C.

La temperatura de los gases de escape de MCI (4) que salen por la salida (20) del mecanismo de alimentación (2), está en el rango entre 50°C a 110°C, preferentemente entre 60°C a 80°C.

Al transferir calor a la materia prima dentro del mecanismo de alimentación (2), los gases salientes por la salida (20) de MCI (4) al conducto (21), conectado a un mecanismo de tracción (22), ingresan por el tubo de ingreso (23), en la zona de enfriamiento del reactor (1) para enfriar los productos sólidos de termólisis.

Los gases de termólisis que salen por la salida (6) del reactor (1) y luego conducidos por medio del conducto (7), a través de regulador de consumo de gas (8) a la entrada (9) del mecanismo de utilización de los gases de termólisis (5), para utilizarlos y obtener energía.

La corriente de gases de termólisis que salen por la salida de los gases (6) del reactor (1), es separada en dos partes. La primera parte es dirigida por el conducto (26) a través del regulador del consumo de gas (27) para su recirculación en el reactor (1) a través del primer eyector (14). La segunda parte (que no es dirigida a la recirculación) se dirige al mecanismo de utilización de los gases de termólisis (5) por el conducto (7) a través del regulador de consumo de gas (8).

En el primer eyector (14) se mezclan los gases entrantes de termólisis y los gases de escape de MCI (4).

La temperatura en la entrada del primer eyector (14) de la primera parte de los gases de termólisis está entre 250°C a 320°C, preferentemente entre 280°C a 300°C.

En la instalación que está en la Figura 1 y en la Figura 2, la temperatura de la corriente de los gases salientes del primer eyector (14), está dentro del límite que es necesario para realizar el proceso de termólisis.

Para el proceso de termólisis de la materia prima, se suministra a la zona de reacción del reactor (1) (Figura 1 y Figura 2), la corriente de gas caliente con temperatura entre 400°C a 550°C (preferentemente entre 420°C a 450°C) a través del primer tubo de conexión para ingreso de gases (15) desde el primer eyector (14).

La segunda parte de los gases de termólisis que salen, se suministra al mecanismo de utilización de los gases de termólisis (5) por medio del conducto (7) a través del regulador de consumo de gas (8), ingresando a la entrada (9) de dicho mecanismo, para ser utilizado en la obtención de energía.

Los gases de escape MCI (4), suministrados al mecanismo de alimentación del reactor (2), salen por el tubo de salida (20) al conducto (21) e ingresan a través del segundo tubo de alimentación de gases (23) del reactor (1), en la parte inferior del mismo (zona de enfriamiento), para enfriar los productos sólidos de termólisis. Los gases calentados después de enfriar los productos sólidos de termólisis, llegan a la zona de reacción del reactor 1.

Los productos sólidos de termólisis enfriados (negro de humo, agregados minerales de neumáticos, refuerzo metálico, etc.) salen por la parte inferior del reactor (1) a través de la exclusa alimentadora (28), al receptor para productos sólidos de termólisis (3) y luego entregado a través del alimentador de exclusa (29), al separador magnético (30) para separar los productos sólidos de termólisis, negro de humo y otros, del refuerzo metálico.

El receptor para productos sólidos de termólisis (3), puede ser fabricado como un mecanismo de transporte que permita, además, enfriar los productos sólidos obtenidos.

El proceso de termólisis se realiza en un ambiente de gases, donde no existe oxígeno.

Suministrado al primer tubo de conexión para ingreso de gases (15) del reactor (1), la corriente de los gases calientes contiene los gases de termólisis y los gases de escape de MCI (4), calentados hasta la temperatura necesaria, por medio de su mezcla en el primer eyector (14).

Los gases de termólisis, salientes del reactor (1) a través de la salida de los gases de termólisis (6) y los gases que entran al primer eyector (14), no contienen oxígeno libre.

Los gases de termólisis contienen los gases de escape de MCI (4) y los productos de despolimerización de los neumáticos usados: los gases hidrocarburos de C1 hasta C5 y además los vapores de líquidos hidrocarburos. Los vapores de líquidos hidrocarburos contienen hasta 60% a 65% de hidrocarburos aromáticos (árenos); 16% a 18% de vapores de parafinas; entre 6% a 11% de vapores de ñafíenos. De todo el volumen de los gases de termólisis que salen del reactor (1) a través del tubo (6), la cantidad de gases hidrocarburos líquidos llega en promedio hasta 43%. Este porcentaje se explica por el desgaste de la banda de rodadura de los neumáticos usados. Los gases de escape de MCI (4) son gases neutrales, porque no contienen el oxígeno libre (02), tienen anhídrido carbónico (CO2), monóxido de carbono (CO), nitrógeno (N2) y vapores de agua.

Los hidrocarburos insaturados y los vapores de los líquidos hidrocarburos contenidos en la corriente de gases calientes suministrados a la zona de reacción, reaccionan, dando a lugar a procesos de recombinación con los compuestos hidrocarburos que están en la superficie de los trozos de neumáticos sometidos a la temperatura de termólisis. Durante esta reacción se forman los vapores de compuestos hidrocarbúricos de C5 hasta C(14), y los gases hidrocarbúricos de C1 hasta C5.

Los gases de escape de MCI (4), que ingresan con temperatura entre 50°C a 80°C a través del tubo de ingreso (23) a la zona de enfriamiento de reactor (1) para enfriar los productos sólidos de termólisis, contienen los vapores de agua en cantidad hasta 8% a 10%. Los vapores de agua, calentados por el calor de los productos sólidos, reaccionan con los hidrocarburos que quedan en la superficie de los productos sólidos: CnHm+H2O = H2+CO+CO2.

Los gases calentados en la zona inferior de enfriamiento del reactor (1) ingresan luego en la zona media del reactor, zona de reacción de termólisis.

Los límites de la proporción del volumen de los gases de escape de MCI (4), utilizados para la creación de un ambiente exento de oxígeno, la masa de la materia prima para procesar y, también, la proporción del volumen de los gases de termólisis suministrados al mecanismo de utilización de los gases de termólisis (5), respecto de la masa de materia prima para procesar, fueron determinadas mediante los experimentos realizados, a partir de la superficie de la materia prima a procesar y la velocidad del proceso.

La relación de la masa de los gases de escape de MCI (4), utilizados para crear un ambiente exento de oxígeno con la masa de materia prima (trozos de neumáticos), está elegida en proporción de 0,4:1 hasta 0,7:1.

La relación de los gases de termólisis, suministrados al dispositivo de preparación de los gases calientes o primer eyector (14) respecto de la masa de materia prima, está en proporción de 0,30:1 hasta 0,45:1. Cómo se indica en la Figura 3, para el adecuado abastecimiento de los gases, a fin de tener un proceso estabilizado de termólisis, si fuera necesario, por un volumen insuficiente de dichos gases, suministrados al primer eyector (14) por MCI (4), la corriente de los gases calientes salientes del primer eyector (14), puede ser calentada complementariamente hasta la temperatura necesaria de termólisis, por medio de un proceso de combustión realizado en el quemador (40). En este caso, al quemador de tipo eyector (40), por medio de un regulador de consumo de gas (43), a través del conducto (7) y este unido al conducto (42), se envía una parte de los gases de termólisis que salen del tubo de salida de los gases de termólisis (6).

El proceso de termólisis para la segunda variante de realización de la invención, se realiza en forma análoga al proceso mencionado arriba.

Así cómo está indicado en la Figura 4, una parte de los gases de termólisis, salientes del reactor se dirige por el conducto (48), a través del regulador de consumo de gas (47), al condensador (44). Dentro del condensador (44) se enfrían los gases de termólisis, con lo cual se produce la separación entre los gases propiamente tal con los gases de la fracción líquida gasificada, por medio de la condensación de esta última, la que se entrega por intermedio de la bomba (45), al acumulador de fracción líquida (46). La mezcla de los gases no condensados, que salen por la salida de los gases no condensados (54), se suministra por el conducto (55) a la entrada (9) del equipo de mecanismo de utilización de los gases de termólisis (5).

En el caso de condensación de fracciones hidrocarburos líquidas con diferente punto de ebullición, la corriente de gases pasa a través de dos o más condensadores (44) (49), colocados en serie, cómo está señalado en la Figura 5 y después, parte del remanente es proporcionado para su recirculación.

La fracción hidrocarburo líquida obtenida, puede ser enviada, dependiendo del tipo de MCI (4), a la fuente de combustible (34).

La productividad de la instalación, respecto de la obtención de fracciones líquidas, depende del régimen de trabajo del mecanismo de utilización de los gases de termólisis (5) y se regula dependiendo de la demanda.

Más adelante se muestran ejemplos de la realización del método. Ejemplo 1.

El procesamiento de los neumáticos usados triturados, con trozos de tamaños entre 5 mm. a 35 mm., con una masa total de 600 Kg., se efectúa de acuerdo con la primera variante de realización de la invención, Figura 2. En calidad de MCI (4) se utilizó una instalación diesel, con una potencia de 100 Kw. y con una potencia calórica de 150 Kw. El consumo de combustible diesel para la instalación fue de 26 kg. La masa de los gases de escape salientes de MCI 4, con temperatura de 830°C, fue de 400 kg. El precalentamiento de la materia prima se efectuó hasta la temperatura de 200°C. La masa de los gases de escape de MCI, utilizada para el precalentamiento de la materia prima, fue de 150 kg. La masa de los gases de termólisis (reciclaje) para crear la corriente de gas caliente, fue de 200 kg. La masa de los gases de escape de MCI para crear la corriente de gas caliente, fue de 250 kg. El proceso de termólisis se efectuó con la temperatura de 500°C.

El resultado obtenido del procesamiento de la materia prima fue:

-76 Kw. de crecimiento de la potencia eléctrica;

-354 Kg. de crecimiento de la potencia calórica, equivalente por cálculo, al combustible diesel;

-183 Kg. de producto hidrocarburo sólido (NH);

-42,6 Kg. de refuerzo metálico.

La relación de la masa de los gases de escape de MCI con la masa de la materia prima procesada, fue de 0,66:1.

La relación de la masa de los gases de termólisis, suministrados al mecanismo de preparación de los gases calientes, con la masa de la materia prima procesada, fue de 0,33: 1.

Ejemplo 2.

El procesamiento de los neumáticos usados triturados, con trozos de tamaños entre 5 mm. a 35 mm., con una masa total de 500 Kg. se efectuó de acuerdo con la primera variante de realización de la invención, Figura 3. Como MCI se utilizó un motor a pistón, que funcionaba con gas natural, con una potencia eléctrica de 50 Kw. y una potencia calórica de 75 Kw. El consumo de gas natural para la instalación fue de 16 M3. La masa de los gases de escape salientes del MCI, con la temperatura de 720°C, fue de 200 Kg. El precalentamiento de la materia prima se efectuó hasta la temperatura de 160°C. La masa de los gases de escape del MCI, que se utilizó para el precalentamiento de la materia prima, fue de 150 Kg. La masa de los gases de termólisis (reciclaje) usados para crear la corriente de los gases calientes fue de 220 Kg. La masa de los gases de escape del MCI, usados para crear la corriente del gas caliente fue de 50 Kg. El proceso de termólisis se efectuó con la temperatura de 450 °C. La masa de los gases de termólisis quemados en el quemador de tipo eyector, para el sobrecalentamiento de la corriente de gases, fue de 6 kg. La masa de aire quemado en el quemador de tipo eyector fue de 29 Kg.

El resultado obtenido del procesamiento de la materia prima fue:

-26 Kw. de crecimiento de la potencia eléctrica;

- 431 M3 de crecimiento de la potencia calórica, equivalente por cálculo, al combustible gaseoso;

- 153 Kg. de producto hidrocarburo sólido (NH);

- 35,5 Kg. de refuerzo metálico..

La relación de los gases de escape con la materia prima procesada fue de

0,40:1.

La relación de los gases de termólisis, suministrados al dispositivo de preparación de los gases calientes, con la materia prima procesada fue de 0,44: 1. Ejemplo 3.

El procesamiento de los neumáticos usados triturados, con trozos de tamaños entre 5 mm. a 35 mm., con una masa total de 600 Kg., se efectuó de acuerdo con la primera variante de realización de la invención, Figura 4.

En calidad de MCI se utilizó una instalación diesel, con una potencia de 100 Kw. y con una potencia calórica de 150 Kw. El consumo de combustible diesel para la instalación fue de 26 kg. La masa de los gases salientes de MCI 4, con temperatura de 830°C, fue de 400 kg. El precalentamiento de la materia prima se efectuó hasta la temperatura de 200°C. La masa de los gases de escape de MCI, utilizada para el precalentamiento de la materia prima, fue de 150 kg. La masa de los gases de termólisis (reciclaje) para crear la corriente de gas caliente, fue de 200 kg. La masa de los gases de escape del MCI para crear la corriente de gas caliente, fue de 250 kg. El proceso de termólisis se efectuó con la temperatura de 500°C.

El resultado obtenido del procesamiento de la materia prima fue:

-76 Kw. de crecimiento de la potencia eléctrica;

-24,5 Kg. de crecimiento de la potencia calórica, equivalente por cálculo, al combustible diesel;

-183 Kg. de producto hidrocarburo sólido (NH);

-42,6 Kg. de refuerzo metálico;

- 355 Kg. de líquido hidrocarburo condensado, con una densidad de 0,85 grJCM3.

La relación de la masa de los gases de escape del MCI con la masa de la materia prima, fue de 0,66:1.

Le relación de la masa de los gases de termólisis, suministrados al dispositivo de preparación de los gases calientes, con la masa de materia prima fue de 0,33: 1

Ejemplo 4

El procesamiento de los neumáticos usados triturados, con trozos de tamaños entre 5 mm. a 35 mm, con una masa total de 500 Kg., se efectuó de acuerdo con la segunda variante de realización de la invención, Figura 5.

Como MCI se utilizó un motor a pistón, que funcionaba con gas natural, con una potencia eléctrica de 50 Kw. y una potencia calórica de 75 Kw. El consumo de gas natural para la instalación fue de 16 M3. La masa de los gases de escape salientes del MCI, con la temperatura de 720°C, fue de 200 Kg. El precalentamiento de la materia prima se efectuó hasta la temperatura de 160°C. La masa de los gases de escape del MCI, que se utilizó para el precalentamiento de la materia prima, fue de 150 Kg. La masa de los gases de termólisis (reciclaje) usados para crear la corriente de los gases calientes fue de 220 Kg. La masa de los gases de escape del MCI, usados para crear la corriente de los gases calientes, fue de 50 Kg. El proceso de termólisis se efectuó con la temperatura de 450 °C. La masa de los gases de termólisis quemados en el quemador de tipo eyector, para el sobrecalentamiento de la corriente de gases, fue de 6 kg. La masa de aire utilizado en el quemador de tipo eyector fue de 29 Kg.

El resultado obtenido del procesamiento de la materia prima fue:

-26 Kw. de crecimiento de la potencia eléctrica;

- 28 M3 de crecimiento de la potencia calórica, equivalente por cálculo, al combustible gaseoso;

- 153 Kg. de producto hidrocarburo sólido (NH);

- 35,5 Kg. de refuerzo metálico.

- 310 Kg., de hidrocarburo líquido condensado; la densidad de líquido pesado fue de 0,87 gr./cm3; la densidad del líquido ligero fue de 0,82 gr./cm3;

La relación de los gases de escape con la materia prima procesada fue de

0,40:1.

La relación de los gases de termólisis, suministrados al dispositivo de preparación de los gases calientes, con la materia prima procesada fue de 0,44: 1.

En todos los ejemplos indicados, se utilizaron neumáticos usados que tenían refuerzo metálico. Después de la separación del producto sólido de termólisis, en hidrocarburo sólido, negro de humo, (NH) que incluye los materiales inorgánicos agregados en el proceso de fabricación del neumático, el NH puede ser reutilizado sin tratamientos adicionales en la fabricación de algunas partes de neumáticos nuevos; los índices ASTM para el NH obtenido, son los siguientes:

índice de yodo, (ml/100 g): 84-90

Superficie exterior, (STAB): 100-105

Transparencia del extracto de tolueno (%): 85-87

Adsorción ( ml/100 g): 82-87.

Destaca que el precalentamiento de la materia prima aumenta el coeficiente de conductibilidad térmica de la goma, lo que permite acelerar el proceso de termólisis y así disminuir fuertemente el volumen del reactor.

Los gases de escape de MCI, destinados a enfriar los productos sólidos de termólisis, limpian la superficie de los productos sólidos de termólisis de los vapores de los líquidos hidrocarburos, lo que mejora mucho la calidad del producto sólido obtenido. Teniendo en cuenta que los gases de termólisis se mezclan con los gases de escape del MCI para crear la corriente de los gases calientes y la mezcla se efectúa con temperaturas que no superan los 900°C, con esta temperatura solamente una parte pequeña de los líquidos hidrocarburos se descomponen a los gases hidrocarburos. Pero en el ambiente que no contiene el oxígeno, se garantiza el contenido de un alto nivel de vapores de hidrocarburos líquidos, lo que acelera considerablemente el proceso de termólisis y aumenta la calidad de los productos recibidos del procesamiento de los neumáticos. El proceso según la invención ofrecida, permite obtener un elevado porcentaje de fracciones ligeras de hidrocarburos, en los productos terminados.

La disminución de los gastos en energía, se garantiza por la utilización de la presión de los gases de escape del MCI, para obtener la presión necesaria en la corriente de los gases calientes.

APLICACIÓN INDUSTRIAL

El método ofrecido para la utilización de los neumáticos y desechos de goma es ecológicamente seguro; es un proceso ecológicamente limpio para obtener hidrocarburos, a partir de deshechos.

El método y las instalaciones ofrecidas, garantizan la operación de la invención, en un régimen autónomo, completamente independiente de fuentes de energía externas. Lo mismo aplica a instalaciones móviles, que pueden ser instaladas sobre camión, para procesar neumáticos en cualquier lugar en que se acumulen estos desechos.

La invención permite utilizar económicamente la energía calórica, igual que la energía de la presión de los gases de escape y da la posibilidad de excluir la utilización de los mecanismos de tiro forzado, aumentando la seguridad de explotación del esquema tecnológico.

La invención permite aumentar la interacción de los gases de recirculación dentro del reactor con la materia prima, lo cual garantiza la disminución del tiempo de procesamiento y permite aumentar la efectividad del tratamiento de la materia prima hidrocarbúrica. La invención permite aumentar la gama de productos terminados útiles, porción de la capacidad eléctrica complementaria.