BRPI1004634A2 - installation and process in multistage vertical retort for gasification, carbonization and activation of waste tires and rubber waste - Google Patents

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Abstract

INSTALAÇçO E PROCESSO EM RETORTA VERTICAL DE MULTIPLOS ESTÁGIOS PARA GASEIFICAÇçO, CARBONIZAÇçO E ATIVAÇçO DE PNEUS INSERVIVEIS E RESÍDUOS DE BORRACHA. Compreendendo uma planta industrial para a produção de carvão ativado , óleo pírolitico e sucata metálica, energéticamente auto-alimentada, tendo como matéria-prima pneu inservível. O sistema possibiblita uma produção economica e não poluente, com a geração de produtos de alto valor agregado.INSTALLATION AND PROCESS IN VERTICAL RETURNING MULTIPLE STAGES FOR GASIFICATION, CARBONIZATION AND ACTIVATION OF INSERVABLE TIRE AND RUBBER WASTE. Comprising an industrial plant for the production of activated charcoal, pyrolytic oil and scrap metal, energetically self-fed, using as a waste tire. The system enables economical and non-polluting production, with the generation of high added value products.

Description

INSTALAÇÃO E PROCESSO EM RETORTA VERTICAL DE MÚLTIPLOS ESTÁGIOS PARA GASEIFICAÇÃO, CARBONIZAÇÃO E ATIVAÇÃO DE PNEUS INSERVÍVEIS E RESÍDUOS DE BORRACHA.VERTICAL RETURNING INSTALLATION AND PROCESS OF MULTIPLE STAGES FOR GASIFICATION, CARBONIZATION AND ACTIVATION OF INSERVABLE TIRE AND RUBBER WASTE.

A presente invenção refere-se a um processopara transformação de pneus inservíveis em produtos como:The present invention relates to a process for transforming waste tires into products such as:

· Óleo para queima (com baixo teor de enxofre e alto poder calorífico)· Burning oil (low sulfur and high calorific value)

• Carvões ativados para tratamento de águas, e efluentes.• Activated coal for water and wastewater treatment.

• Geração de gases não condensáveis para queima em fornos e caldeiras.• Generation of non-condensable gases for burning in furnaces and boilers.

• Sucata metálica.• Metallic scrap.

Os componentes presentes em maior quantidade naborracha dos pneus são a borracha estirenobutadieno(SBR), a borracha natural (NR) e a borrachapolibutadieno (BR). Também aparecem: onegro de fumo, os óleos, o enxofre, o acelerador,o ácido esteárico e o oxido de zinco. O negro defumo é usado para conferir à borracha resistência conferir maciez à borracha e aumentar suatrabalhabilidade durante a confecção dos pneus.O enxofre é usado para ligar as cadeias depolímeros dentro da borracha e também para endurecere prevenir deformação excessiva pelaselevadas temperaturas. O acelerador é tipicamenteum composto organo sulfúrico que age comoum catalisador para o processo de vulcanização.O óxido de zinco e o ácido esteárico também agempara controlar a vulcanização e realçar as propriedades físicas da borracha.The components present in the largest amount of tire rubber are styrene butadiene rubber (SBR), natural rubber (NR) and polybutadiene rubber (BR). Also appear: smoke, oils, sulfur, accelerator, stearic acid and zinc oxide. Smoke black is used to give rubber resistance, softness to rubber and increase its workability during tire making. Sulfur is used to bind the polymer chains within the rubber and also to harden to prevent excessive deformation by high temperatures. The accelerator is typically an organo sulfuric compound that acts as a catalyst for the vulcanization process. Zinc oxide and stearic acid also act to control vulcanization and enhance the physical properties of rubber.

Durante a utilização normal do pneu ocorre um desgaste, basicamente da banda de rodagem. Quando o pneu atinge a sua meia vida, a carcaça ainda está em bom estado, e o mesmo ainda tem valor econômico e é considerado servível, pois é passível de ser reciclado pelo processo de recauchutagem (recomposição da banda de rodagem). Porém, se por algum motivo, a carcaça estiver em mau estado, não viabilizando a recauchutagem, o pneu é considerado inservível, transformando-se literalmente em resíduo (lixo). As acumulações destes resíduos proporcionam o acúmulo de água da chuva e conseqüentemente a atração de roedores e mosquitos transmissores de doença como a dengue, febre amarela e outras. Alem do disto, as queimadas clandestinas a céu aberto gerão emissões d,e poluentes tóxicos para a atmosfera. Para deter o avanço do acúmulo destedesse resíduo é preciso reciclá-los.During normal use of the tire, there is wear, basically of the tread. When the tire reaches its half-life, the carcass is still in good condition, and it still has economic value and is considered serviceable as it can be recycled by the retreading process. However, if for some reason the carcass is in poor condition and does not allow retreading, the tire is considered unusable and literally becomes waste (garbage). The accumulation of these residues provides the accumulation of rainwater and consequently the attraction of rodents and mosquitoes transmitting disease such as dengue, yellow fever and others. In addition, open-air smoldering will generate emissions of toxic air pollutants. To stop the progress of accumulation of this waste is necessary to recycle them.

Sabe-se que a reutilização de borrachas vulcanizadas é, atualmente, um dos principais problemas na área de reciclagem, por serem termorrígidas, como conseqüência de ligações químicas cruzadas entre as cadeias do polímero, que impedem a fusão e o re-processamento. Dentre as alternativas para o reaproveitamento destes materiais estão.It is known that the reuse of vulcanized rubbers is currently one of the main problems in the area of recycling, as they are thermally rigid, as a consequence of chemical cross-links between polymer chains, which prevent melting and re-processing. Among the alternatives for the reuse of these materials are.

1. Reforma ou recauchutagem: depois do combustível, os pneus constituem o item de maior custo de uso dos veículos. Devido a isto a recauchutagem foi desenvolvida com o objetivo de reformar um pneu usado, repondo e vulcanizando a camada superior de borracha da banda de rodagem. Para isso é necessário que a estrutura geral do pneu esteja conservada, não apresentando cortes ou deformações, e a banda de rodagem ainda apresente os sulcos e saliências que permitem sua aderência ao solo.1. Retreading or retreading: After fuel, tires are the most costly item to use in vehicles. Due to this the retreading was developed with the objective of reforming a used tire, replacing and vulcanizing the upper layer of tread rubber. For this it is necessary that the overall structure of the tire is conserved, showing no cuts or deformations, and the tread still has the grooves and projections that allow its adherence to the ground.

2.Recuperação: A recuperação consiste na simples trituração dos pneus e moagem dos resíduos. A borracha contida nos resíduos, na forma vulcanizada, não sofre modificação e não é separada dos demais compostos. Os pneus recuperados geralmente seguem dois tipos de utilização:2.Recovery: Recovery consists of simply grinding the tires and grinding the waste. The rubber contained in the waste, in vulcanized form, does not change and is not separated from other compounds. Recovered tires generally follow two types of use:

2.1. Na mistura com asfalto para pavimentação de vias e pátios de estacionamento.2.1. In mix with asphalt for paving roads and parking yards.

Depois de trituradas, as partículas menores que 5 mm e com umidade de no máximo 2% são misturadas ao asfalto na proporção de 1% a 3% em peso.After grinding, particles smaller than 5 mm and with a maximum moisture content of 2% are mixed with asphalt at a ratio of 1% to 3% by weight.

2.2.Nas fábricas de cimento. O material moído, com partículas de 1 mm a 6 mm são incinerados nos fornos como combustíveis e a fuligem proveniente dos gases produzidos pela queima é incorporada ao cimento.2.2.In cement factories. The ground material with particles from 1 mm to 6 mm is incinerated in the kilns as fuels and the soot from the burning gases is incorporated into the cement.

3. Regeneração ou desvulcanização: as carcaças dos pneus se enquadram na classificação de resíduos que contêm fibras em elevadas proporções. A regeneração pode ser feita por vários processos - alcalino, ácido, mecânico, e vapor saturado. Na regeneração, os resíduos passam por modificações que os tornam mais plásticos e aptos a receber nova vulcanização, mas não têm as mesmas propriedades da borracha crua, sendo geralmente misturado a ela para a fabricação de artefatos.3. Regeneration or devulcanization: Tire housings fall under the classification of wastes containing high fiber content. Regeneration can be done by various processes - alkaline, acidic, mechanical, and saturated steam. In regeneration, the waste undergoes modifications that make it more plastic and able to receive new vulcanization, but do not have the same properties as raw rubber, being generally mixed with it for the manufacture of artifacts.

4.Proteção de construções à beira mar: nos diques e cais; barragens e contenção de encostas, onde geralmente os pneus são colocados inteiros.4.Protection of buildings by the sea: on the dikes and quays; dams and slope containment where the tires are usually placed whole.

5. Recuperação de energia pela queima em fornos.5. Energy recovery by burning in furnaces.

6. Pirólise é o processo de termoconversão realizado sob atmosfera isenta de oxigênio e proporcionado pela adição de calor a um material carbonáceo.6. Pyrolysis is the process of thermoconversion carried out under an oxygen-free atmosphere and provided by the addition of heat to a carbonaceous material.

Apesar de todos estes processos de reciclagem, existe ainda uma quantidadeexcedente considerável deste resíduo, ou seja, a geração de pneus inservíveis é maiordo que as quantidades processadas nas destinações mencionadas. É sabido que estas destinações agregam pouco valor aos produtos gerados;por outro lado as tecnologias que geram produtos com valores mais atraentes são extremamente custosas tornando os produtos economicamente inviáveis.Despite all these recycling processes, there is still a considerable excess of this waste, that is, the generation of waste tires is greater than the quantities processed in the mentioned destinations. It is well known that these destinations add little value to the generated products, on the other hand the technologies that generate products with more attractive values are extremely costly making the products economically unviable.

Tendo em vista esta oportunidade ( utilizar material inservivel para gerar produtos com alto valor agregado a baixo custo) foi desenvolvido um sistema de destilação destrutiva em trés estágios ( os dois primeiros com ambiente neutro e o terceiro em ambiente oxidante) que gerará produtos em duas fases ( uma gasosa e uma. solida) que serão processados sob temperaturas e atmosferas distintas.In view of this opportunity (using waste material to generate high value-added products at low cost) a three-stage destructive distillation system (the first two in neutral environment and the third in oxidizing environment) was developed that will generate two-phase products. (one gas and one solid) which will be processed under different temperatures and atmospheres.

A invenção esta baseada no processo de quebra das ligações químicas das cadeias organicas pelo calor (reação endotérmica) ocorrendo uma destilação destrutiva, que visa reaproveitar os componentes do pneu como matérias primas e combustíveis.The invention is based on the process of breaking the chemical bonds of the organic chains by heat (endothermic reaction) and destructive distillation, which aims to reuse the tire components as raw materials and fuels.

Na presente invenção ocorre a otimização e junção de tres operações em um mesmo aparato:In the present invention occurs the optimization and joining of three operations in the same apparatus:

Gaseificação em ambiente neutro.Gasification in neutral environment.

Carbonização com aquecimento indireto e baixo teor de oxigênio.Indirect heating carbonization and low oxygen content.

Ativação do residuo carbonoso em atmosfera oxidante.Activation of carbonaceous waste in oxidizing atmosphere.

Tendo ainda a vantagem de ser um sistema termicamente autosuficiente .Still having the advantage of being a thermally self-sufficient system.

O sistema consiste na utilização de uma área inicial de gaseificação (up-draft) onde será feita a extração de gás e óleo pirolíticp. Nesta área trabalha-se com temperaturas mais baixas com o intuito de gerar-se maiores quantidades de óleo e a geração de menores quantidades de SO2. O sistema funciona em atmosfera neutra, e como as reações ( devido a não ocorrência de queima) são endotérmicas a energia para o desencadeamento das reações (quebra das ligações quimicas das cadeias organicas) é fornecida pela zona posterior.The system consists of the use of an initial gasification area (up-draft) where the extraction of gas and pyrolytic oil will be done. In this area we work with lower temperatures in order to generate higher amounts of oil and the generation of lower amounts of SO2. The system works in a neutral atmosphere, and since the reactions (due to the non-occurrence of burning) are endothermic, the energy to trigger the reactions (breakdown of the chemical bonds of the organic chains) is provided by the posterior zone.

Azona subsequente é onde ocorre a carbonização, também nesta zona o fornecimento de energia em parte é suprido exteriormente e em parte pelos gases provenientes da ativação,sendo que, a atmosfera neutra é proveniente dos gases gerados durante a ativação ( oriundos das reações C+2H20—>C02+H2)Subsequent azone is where carbonization occurs, also in this zone the energy supply is partly supplied externally and partly by the gases from activation, and the neutral atmosphere comes from the gases generated during activation (from C + 2H20 reactions). -> CO2 + H2)

É uma etapa de preparação do material, onde se removem componentes voláteis e gases leves (CO, H2, CO2 e CH4), produzindo uma massa de carbono fixo e uma estrutura porosa primária que favorece a ativação posterior.It is a material preparation step where volatile components and light gases (CO, H2, CO2 and CH4) are removed, producing a fixed carbon mass and a primary porous structure that favors further activation.

Ativação em ambiente oxidante ( utilizando vapor em alta temperatura 920 °C) que consiste em submeter o material carbonizado a reações secundárias, visando o aumento da área superficial. Esta reação é essencialmente endotérmica, sendo que o suprimento energético é todo externo ( utilizando os gases gerados no próprio sistema).Activation in an oxidizing environment (using 920 ° C high temperature steam) which consists of subjecting the carbonized material to secondary reactions, aiming at increasing the surface area. This reaction is essentially endothermic, and the energy supply is all external (using the gases generated in the system itself).

Ao chegar à indústria, a matéria-prima (pneus inservíveis) será descarregada na área de trituração, onde imediatamente se iniciará a trituração do material em frações de 50x50 mm.Upon arrival in the industry, the raw material (waste tires) will be discharged into the crushing area, where crushing of the material in 50x50 mm fractions will immediately begin.

O material já triturado é encaminhado por um sistema de transporte até a moega alimentadora da retorta vertical. O referido aparatoé composto por5 areas.Crushed material is conveyed by a conveyor system to the vertical retort feed hopper. Said apparatus is composed of 5 areas.

Produtos GeradosGenerated Products

O sistema de piroativação nos possibilitará obtermos ( apartir da matéria-prima pneu inservível) os seguintes produtos ( percentuais médios):The pyroactivation system will enable us to obtain (from the waste tire raw material) the following products (average percentages):

• óleo pirolítico num percentual de 36 %• 36% pyrolytic oil

• carvão num percentual de 26% ( carvão ativadp 20%)• 26% coal (20% activated carbon)

• gás não condensável num percentual de20%• 20% noncondensable gas

• sucata de arame queimado 18% Óleo pirolítico. O óleo pirolítico, fração condensável extraída juntamente com os gases, é composto por Aromáticos pesados, Aromáticos leves, Alkanos, Acetonas, Aldeídos.• Scrap of burnt wire 18% Pyrolytic oil. Pyrolytic oil, condensable fraction extracted together with the gases, is composed of heavy aromatics, light aromatics, alkanes, acetones, aldehydes.

Tabela 1: Características básicas do óleo pirolíticoTable 1: Basic characteristics of pyrolytic oil

Peso específico 0,9481 a/ml PCI 9000 Kcal/kg PONTO DE FULGOR 40° C COMPOSIÇÃO ELEMENTAR % Carbono 87 Hidrogênio 10 Nitrogênio 1,2 Oxigênio 1,4 Enxofre 0,8Specific Weight 0.9481 a / ml PCI 9000 Kcal / kg FULGOR POINT 40 ° C ELEMENTARY COMPOSITION% Carbon 87 Hydrogen 10 Nitrogen 1.2 Oxygen 1.4 Sulfur 0.8

Fonte : CEMPRE, 2003Source: CEMPRE, 2003

Tabela 2. Composição elementar típica do óleo de pneu.Table 2. Typical elemental composition of tire oil.

COMPOSIÇÃO ELEMENTAR % EM MASSA Carbono 82,73 Hidrogênio 10,84 Enxofre 1,70 Nitrogênio 0,40 Oxigênio 4,33ELEMENTARY COMPOSITION% MASS Carbon 82.73 Hydrogen 10.84 Sulfur 1.70 Nitrogen 0.40 Oxygen 4.33

Fonte : CEMPRE, 2003Source: CEMPRE, 2003

A este produto podem ser dadas duas destinações: a queima e a destilação. Na hipótese da destilação podem ser obtidos os seguintes produtos: Tabela 3.Produtos gerados durante a destilação fracionada do óleo pirolíticoThis product can be given two destinations: burning and distillation. In the case of distillation the following products can be obtained: Table 3.Products generated during fractional distillation of pyrolytic oil

PRODUTOS PERCENTUAIS UTILIZAÇAO Nafta leve 10% Indústria química ( solvente) d-Limonene 6% Indústria química Óleo leve 10% Indústria química Oleo pesado ( resíduo de destilação) 74% QueimaPERCENT PRODUCTS USE Light naphtha 10% Chemical industry (solvent) d-Limonene 6% Chemical industry Light oil 10% Chemical industry Heavy oil (distillation residue) 74% Burning

Fonte: C. Roy, H. Darmstadt, B. Benallal, A. Chaala. 1995. Carvão ativado.Source: C. Roy, H. Darmstadt, B. Benallal, A. Chaala. 1995. Activated charcoal.

Carvões ativados são materiais carbonosos porosos que apresentam uma forma micro cristalina, não granítica, que sofreram um processamento para aumentar a porosidade interna. Uma vez ativado, o carvão apresenta uma porosidade interna comparável a uma rede de túneis que se bifurcam em canais menores e assim sucessivamente. Esta porosidade diferenciada é classificada segundo o tamanho em macro, meso e micro porosidade .Activated carbons are porous carbonaceous materials that have a non-granitic microcrystalline form that have been processed to increase internal porosity. Once activated, coal has an internal porosity comparable to a network of tunnels that branch into smaller channels and so on. This differentiated porosity is classified according to size in macro, meso and micro porosity.

Produção de Carvão AtivadoActivated Carbon Production

Carvões ativados são obtidos através de duas etapas básicas: a carbonização pela pirólise do precursor e a ativação propriamente dita.Activated carbons are obtained through two basic steps: carbonization by precursor pyrolysis and activation itself.

A ativação, processo subseqüente a pirólise, consiste em submeter o material carbonizado a reações secundárias, visando o aumento da área superficial. É a etapa fundamental na qual será promovido o aumento da porosidade do carvão. Deseja-se no processo de ativação o controle das características básicas do material (distribuição de poros, área superficial específica, atividade química da superfície, resistência mecânica etc.) de acordo com a configuração requerida para uma dada aplicação específica.Activation, a process subsequent to pyrolysis, consists in subjecting the charred material to secondary reactions, aiming at increasing the surface area. It is the fundamental stage in which the increase in coal porosity will be promoted. It is desired in the activation process to control the basic characteristics of the material (pore distribution, specific surface area, surface chemical activity, mechanical strength etc.) according to the configuration required for a given specific application.

Ativação física - A ativação física consiste na reação do carvão com gases contendo oxigênio combinado .Physical Activation - Physical activation is the reaction of coal with gases containing combined oxygen.

Devido à natureza endotérmica das reações de ativação, as partículas de carvão devem ser mantidas em contato íntimo com os gases oxidantes. A energia para o processo de ativação pode ser fornecida de maneira direta ou indireta dependendo do tipo de forno empregado .Due to the endothermic nature of activation reactions, coal particles must be kept in close contact with oxidizing gases. Power for the activation process can be supplied directly or indirectly depending on the type of furnace employed.

Para o processo de ativação física, são utilizados, geralmente, como oxidantes, vapor de água e CO2. As reações gás-sólido envolvidas no processo sãodescritas através das seguintes etapa.For the process of physical activation, they are generally used as oxidants, water vapor and CO2. The gas-solid reactions involved in the process are described through the following steps.

1. Difusão do reagente para a superfície externa do sólido;1. Diffusion of reagent to outer surface of solid;

2. Difusão do reagente pelos poros internos do sólido;2. Diffusion of the reagent through the internal pores of the solid;

3. Adsorção do reagente pela superfície interna do sólido; 4. Reação na superfície do sólido;3. Adsorption of the reagent by the inner surface of the solid; 4. reaction on the surface of the solid;

5. Dessorção dos produtos da superfície interna do sólido;5. Desorption of products from the inner surface of solid;

6. Difusão dos produtos pelos poros internos do sólido; 7. Difusão dos produtos da superfície externa do sólido. Propriedades Físico-Químicas dos Carvões Ativados6. Diffusion of products by the internal pores of the solid; 7. Diffusion of the products from the solid outer surface. Physicochemical Properties of Activated Carbon

PorosidadePorosity

A porosidade dos carvões ativados é um dos aspectos mais importantes para a avaliação de seu desempenho. As diferenças nas características de adsorção estão relacionadas com a estrutura dos poros do material. Baseado nas propriedades de adsorção, a IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) estabelece uma classificação porosa assim resumida:The porosity of activated charcoals is one of the most important aspects for evaluating their performance. Differences in adsorption characteristics are related to the pore structure of the material. Based on the adsorption properties, the International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) establishes a porous classification summarized as follows:

Quanto à forma: Utiliza-se a expressão poro aberto ou poro fechado para designar buracos em materiais sólidos, o primeiro correspondendo a buracos que se comunicam com a superfície externa e o segundo correspondendo a um buraco isolado. Se um poro aberto é tal que permite o fluxo de um fluido, o poro é dito ser poro de transporte, sendo que, este pode apresentar braços que não contribuem para o fenômeno de transporte.Shape: The term open pore or closed pore is used to denote holes in solid materials, the former corresponding to holes communicating with the outer surface and the latter corresponding to an isolated hole. If an open pore is such as to allow a fluid to flow, the pore is said to be a transport pore, which may have arms that do not contribute to the transport phenomenon.

Quanto à dimensão dos poros: Baseado nas propriedades de adsorção, a IUPAC, propõe a seguinte classificação de poros como apresentada na Tabela 4.Regarding pore size: Based on the adsorption properties, IUPAC proposes the following pore classification as presented in Table 4.

Tabela 4: Classificação de poros segundo a IUPACTable 4: Classification of pores according to IUPAC

Tipo de poro Diâmetro médio Função Principal Microporos ιτιθ < 2 nm Contribuem para a maioria da área superficial que proporciona alta capacidade de adsorção para moléculas de dimensões pequenas, tais como gases e solventes comuns. Mesoporos 2 nm<m0< 50nm São importantes para a adsorção de moléculas grandes tais como corantes e proporcionam a maioria da área superficial para carvões impregnados com produtos químicos. Macroporos m0 > 50 nm São normalmente considerados sem importância para a adsorção e sua função é servir como meio de transporte para as moléculas gasosas. 10Pore Type Average Diameter Main Function Micropores ιτιθ <2 nm They contribute to most of the surface area that provides high adsorption capacity for small size molecules such as gases and common solvents. Mesopores 2 nm <m0 <50nm They are important for the adsorption of large molecules such as dyes and provide most of the surface area for chemical impregnated coals. Macropores m0> 50 nm They are normally considered unimportant for adsorption and their function is to serve as a transport medium for gaseous molecules. 10

Caracterização TexturalTextural Characterization

O controle da distribuição do tamanho dos poros e a afinidade superficial do carvão ativado são importantes aspectos na sua preparação.Control of pore size distribution and surface affinity of activated charcoal are important aspects in its preparation.

O carvão ativo é um dos melhores adsorventes que se conhece, devido a sua enorme superfície interna, constituída por milhares de poros microscópicos.Active charcoal is one of the best adsorbents known due to its huge inner surface, made up of thousands of microscopic pores.

O resíduo carbonoso isento de metais será utilizado como carvão ativado para tratamento de efluentes e águas em sistemas de abastecimento público e industrial.The metal-free carbonaceous waste will be used as activated carbon for effluent and water treatment in public and industrial supply systems.

Características específicas e propriedades típicas de carvão ativado para tratamento de água obtido apartir de resíduos de pneus.Specific characteristics and typical properties of activated carbon for water treatment obtained from waste tires.

Tabela 5. Características e propriedades de carvão ativado obtido apartir de resíduos de pneus.Table 5. Characteristics and properties of activated carbon obtained from tire waste.

ESPECIFICAÇÕESSPECIFICATIONS

Número de lodo mg/g 800 mínimo PH Alcalino Densidade aparente g/cm 0,20 - 0,75 Granulometria passante na malha #100 99% Granulometria passante na malha # 200 95% Granulometria passante na malha # 325 90% índice de Fenol g/l 2,5 máx. Umidade 8% máx. Cinzas 12% máx.Sludge number mg / g 800 minimum PH Alkaline Bulk density g / cm 0.20 - 0.75 Mesh through size # 100 99% Mesh through size # 200 95% Mesh through size # 325 90% Phenol index g / l 2.5 max. Humidity 8% max. Ash 12% max.

Fonte: Pesquisa direta 2010Source: Direct Search 2010

Gás não condensável.Noncondensable gas.

O gás gerado será utilizado na alimentação energética do próprio sistema de carbonização, sendo que possui um PCI de 7000 kcal/kg.Tabela 5 : Composição básica do gás.The gas generated will be used to power the carbonization system itself, and it has a PCI of 7000 kcal / kg. Table 5: Basic gas composition.

COMPONENTECOMPONENT

% POR PESO% BY WEIGHT

% POR VOLUME% BY VOLUME

MetanoMethane

EtanoEthane

PropanoPropane

Iso-ButanoIso-Butane

n-Butanon-Butane

NitrogenONitrogenO

16.1% 32.6% 7.6% 1.2% 33.1% 9.4%16.1% 32.6% 7.6% 1.2% 33.1% 9.4%

31.5% 34.1% 5.4% 0.6% 17.9% 10.5%31.5% 34.1% 5.4% 0.6% 17.9% 10.5%

H2SH2S

0.0%*0.0% *

0.0%*0.0% *

Fonte : Pesquisa direta ,2010. MetaisSource: Direct Research, 2010. Metals

A utilização de pneus radiais gera, após a separação magnética, um percentual considerável de restos de arames, que após serem compactados serão vendidos para sucateiros da região.The use of radial tires generates, after magnetic separation, a considerable percentage of wire remains, which after being compacted will be sold to scrap dealers in the region.

Descrição do sistema de piroativação.Description of the pyroactivation system.

Todo os sistema será contruido em material refratário ( metálico ou não) isolado termicamente.The whole system will be built in refractory material (metallic or not) thermally insulated.

A figura 1 ilustra esquematicamente o referido sistema e processo. De conformidade com o quanto ilustrado na mencionada figura e em consonancia com a descrição apresentada, refere-se o presente pedido de patente de invenção de umaINSTALAÇÃO E PROCESSO EM RETORTA VERTICAL DE MÚLTIPLOS ESTÁGIOS PARA GASEIFICAÇÃO, CARBONIZAÇÃO E ATIVAÇÃO DE PNEUS INSERVÍVEIS E RESÍDUOS DE BORRACHA.Figure 1 schematically illustrates said system and process. As shown in the above figure and in accordance with the description given herein, reference is made to the present patent application for a VERTICAL RETURN INSTALLATION AND PROCESSING OF MULTIPLE STAGES FOR GASIFICATION, CARBONIZATION AND REPLACEMENT OF TIRE .

Zona 5. Combustão e aquecimento , temperatura media 1100°C; terá um ou mais queimadores ±. Nesta zona serão queimados os gases não condensaveis exauridos pela zona 1 ( após terem passado pela torre de separeção para a remoção dos condensáveis) e parte dos gases gerados na zona de ativação. Os gases quentes ( resultado da queima )serão direcionados para o gerador de vapor2, afim de se fazer o aproveitamento do calor residual. Os gases após passarem pela caldeira de recuperação de calor passarão por um lavador de gases 3 e posteriormente lançados no ambiente.Zone 5. Combustion and heating, average temperature 1100 ° C; shall have one or more burners ±. In this zone will be burned the noncondensable gases exhausted by zone 1 (after passing through the separation tower for the removal of condensables) and part of the gases generated in the activation zone. The hot gases (result of burning) will be directed to the steam generator2 in order to make use of the waste heat. The gases after passing through the heat recovery boiler will pass through a gas scrubber 3 and then released into the environment.

Zona 1 . Aquecimento da matéria prima 4 (temperatura media 150° C, tempo de residenencia 8 minutos,taxa de aquecimento 15° C/min, velocidade de escoamento de 0,3 m/min). Nesta zona será feit^ a alimentação da retorta e a matéria prima ( pneus inservíveis triturados) será aquecida ( em contracorrente) pelos gases ( condensaveis e não condensaveis) gerados na zona 2. Ambas as frações gasosas5 serão aspiradas para um sistema de torre de fracionamento de pratos6 onde os condensaveis serão separados do gas não condensavel. O primeiro ( óleo pirolítico) ira para tancagem e o segundo ( GNC) retornara para alimentar a zona 5 (combustão e aquecimento ), sendo que, o excedente será consumido em combustor de alta performace 7Zone 1 Heating of raw material 4 (average temperature 150 ° C, residence time 8 minutes, heating rate 15 ° C / min, flow rate 0.3 m / min). In this zone the retort will be fed and the raw material (shredded waste tires) will be heated (countercurrent) by the gases (condensable and non-condensable) generated in zone 2. Both gas fractions5 will be aspirated into a fractionation tower system. where the condensables will be separated from the non-condensable gas. The first (pyrolytic oil) will go to tanking and the second (CNG) will return to feed zone 5 (combustion and heating), and the excess will be consumed in high performance combustor 7

Zona 2 . Gaseificação8( temperatura media 400° C, tempo de residenencia 28 minutos,taxa de aquecimento 25° C/min, velocidade de escoamento de 0,1 m/min). Nesta zona iniciara a redução de volunfie e peso do material; serão geradas duas frações gasosas uma não condensavel e outra condensavel que passarão para a zona 1 onde trocarão calor com a, matéria prima. Zona 3 . Carbonização9 (temperatura media 600° C, tempo de residenencia 20 minutos,taxa de aquecimento 20° C/min, velocidade de escoamento de 0,3 m/min). Nesta zona devido a alta temperatura finalizara a gaseificação e ocorrerá a carbonização da matéria prima, sendo que os gases gerados irão para o aquecimento da zona 2.Zone 2 Gasification8 (average temperature 400 ° C, residence time 28 minutes, heating rate 25 ° C / min, flow rate 0.1 m / min). In this zone will start to reduce the volume and weight of the material; Two non-condensable and one condensable gas fractions will be generated which will pass to zone 1 where they will exchange heat with the raw material. Zone 3 Carbonization9 (average temperature 600 ° C, residence time 20 minutes, heating rate 20 ° C / min, flow rate 0.3 m / min). In this zone due to the high temperature the gasification will be finished and the carbonization of the raw material will occur, and the gases generated will go to the heating of zone 2.

Zona 4 . Ativação10( temperatura media 900° C, tempo de residenencia 28 minutos,taxa de aquecimento 20° C/min, velocidade de escoamento de 0,1 m/min). Nesta zona a atmosfera sera oxidante e o aquecimento indireto.Dos gases gerados 50% irão passar para a zona 3 e farão o aquecimento desta, o retante ira para a zona de combustão complementar o aquecimento da própria zona. Nesta zona sera injetado vapor superaquecido ( 950° C ) 11 para a geração da atmosfera oxidante. O resíduo carbonoso ativado será extraído através de um sistema de eclusa.Zone 4 Activation10 (average temperature 900 ° C, residence time 28 minutes, heating rate 20 ° C / min, flow rate 0.1 m / min). In this zone the atmosphere will be oxidizing and indirect heating. From the 50% generated gases will pass to zone 3 and will heat it, the retainer will go to the combustion zone complement the heating of the zone itself. In this zone superheated steam (950 ° C) 11 will be injected for the generation of the oxidizing atmosphere. The activated carbon residue will be extracted through a lock system.

Exemplo.Example.

Pneus inservíveis foram triturados em pedaços de 50 χ 50 mm e foram introduzidos na retorta verticalcontínuamente ( a uma quantidade de 100kg/h durante um período de 24 horas ) no forno piloto. Foram introduzidos na retorta durante o referido perído 2400 kg de pedaços de pneu inservível e exauridos pela parte superior 480 kg de GNC e 860 kg de óleo pirolítico com as seguintes características.Waste tires were shredded into 50 χ 50 mm pieces and were continuously introduced into the vertical retort (at a rate of 100kg / h over a 24 hour period) in the pilot oven. During this period 2400 kg of scrap tire pieces were introduced and exhausted by the upper part 480 kg CNG and 860 kg pyrolytic oil having the following characteristics.

ÓLEO PIROL TICO PESO ESPECÍFICO 0,95 g/ml PCI 9000 kcal/kg PONTO DE FULGOR 41 ° C TEOR DE ENXOFRE 0,8 %PIROL TICO OIL SPECIFIC WEIGHT 0.95 g / ml PCI 9000 kcal / kg FLOOR POINT 41 ° C SULFUR CONTENT 0.8%

GÁS NÃO CONDENSÁVEL PCI 7000 kcal/kgNON CONDENSIBLE GAS PCI 7000 kcal / kg

Já pela parte inferior da retorta foram extraídos 400 kg de carvçao ativado e 240 kg de sucata metálica. O carvão ativado extraído teve as seguintes características.In the lower part of the retort, 400 kg of activated charcoal and 240 kg of scrap metal were extracted. The extracted activated carbon had the following characteristics.

CARVÇAO A" riVADO, NÚMERO DE ÍODO 800 PH Alcalino DENSIDADE APARENTE 0,20 g/cmCARBON A "RIVER, IODINE NUMBER 800 PH Alkaline APPEARANT DENSITY 0.20 g / cm

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Claims (3)

INSTALAÇÃO E PROCESSO EM RETORTA VERTICAL DE MÚLTIPLOS ESTÁGIOS PARA GASEIFICAÇÃO, CARBON|IZAÇÃO E ATIVAÇÃO DE PNEUS INSERVÍVEIS E RESÍDUOS DE BORRACHA.VERTICAL RETURNING INSTALLATION AND PROCESS OF MULTIPLE STAGES FOR GASIFICATION, CARBON | IZATION AND ACTIVATION OF INSERVABLE TIRE AND RUBBER WASTE. 1. Caracterizado pelo fato de compreender uma planta industrial dotado de um sistema de homogeneização granulométrica com, sistema de alimentação pelo topo da retorta vertical de múltiplos estágios , que compreende um sistema composto pr 5 zonas. Zona 5 . Combustão e aquecimento , temperatura media 1100°C; terá um ou mais queimadores (1). Nesta zona serão queimados os gases não condensaveis exauridos pela zona 1 ( após terem passado pela torre de separeção para a remoção dos condensáveis) e parte dos gases gerados na zona de ativação. Os gases quentes ( resultado da queima )serão direcionados para o gerador de vapor (2), afim de se fazer o aproveitamento do calor residual. Os gases após passarem pela caldeira de recuperação de calor passarão por um lavador de gases (3) e posteriormente lançados no ambiente. Zona 1 . Aquecimento da matéria prima (4) (temperatura media 150° C1 tempo de residenencia 8 minutos,taxa de aquecimento 15° C/min, velocidade de escoamento de 0,3 m/min). Nesta zona será feita a alimentação da retorta e a matéria prima ( peneus inservíveis triturados) será aquecida ( em contracorrente) pelos gases ( condensaveis e não condensaveis) gerados na zona 2. Ambas as frações gasosas (5) serão aspiradas para um sistema de torre de fracionamento de pratos(6) onde os condensaveis serão separados do gas não condensavel. O primeiro ( óleo pirolítico) ira para tancagem e o segundo ( GNC) retornara para alimentar a zona 5 (combustão e aquecimento ), sendo que o excedente será consumido em combustor de alta performace(7} Zona 2 . Gaseificação (8) (temperatura media 400° C, tempo de residenencia28 minutos,taxa de aquecimento 25° C/min, velocidade de escoamento de 0,1 m/min). Nesta zona iniciara a redução de volume e peso do material; serão geradas duas frações gasosas uma não condensavel e outra condensavel que passarão para a zona 1 onde trocarão calor com a matéria prima. Zona 3 . Carbonização (9) (temperatura media 600° C, tempo de residenencia20 minutos,taxa de aquecimento 20° C/min, velocidade de escoamento de 0,3 m/min). Nesta zona devido a alta temperatura finalizara a gaseificação e ocorrerá a carbonização da matéria prima, sendo que os gases gerados irão para o aquecimento da zona 2. Zona 4 . Ativação (10) (temperatura media 900^ C, tempo de residenencia 28 minutos,taxa de aquecimento 20° C/min, velocidade de escoamento de 0,1 m/min) . Nesta zona a atmosfera sera oxidante e o aquecimento indireto.Dos gases gerados 50% irão passar para a zona 3 e farão o aquecimento desta, o retante ira para a zona de combustão complementar o aquecimento da própria zona. Nesta zona sera injetado vapor superaquecido ( 950° C ) (11) para a geração da atmosfera oxidante. O resíduo carbonoso ativado será extraído através de um sistema de eclusa.1. Characterized by the fact that it comprises an industrial plant with a particle size homogenization system with a multistage vertical retort top feed system comprising a 5 zone composite system. Zone 5 Combustion and heating, average temperature 1100 ° C; will have one or more burners (1). In this zone will be burned the noncondensable gases exhausted by zone 1 (after passing through the separation tower for the removal of condensables) and part of the gases generated in the activation zone. Hot gases (as a result of burning) will be directed to the steam generator (2) in order to make use of the waste heat. The gases after passing through the heat recovery boiler will pass through a gas scrubber (3) and then released into the environment. Zone 1 Heating of the raw material (4) (average temperature 150 ° C1 residence time 8 minutes, heating rate 15 ° C / min, flow rate 0.3 m / min). In this zone the retort will be fed and the raw material (shredded inoperable tires) will be heated (countercurrent) by the gases (condensable and non-condensable) generated in zone 2. Both gas fractions (5) will be aspirated to a tower system of plate fractionation (6) where the condensables will be separated from the non-condensable gas. The first (pyrolytic oil) will go to tanking and the second (CNG) will return to feed zone 5 (combustion and heating), the excess will be consumed in high performance combustor (7} Zone 2. Gasification (8) (temperature 400 ° C, residence time28 minutes, heating rate 25 ° C / min, flow rate 0.1 m / min) In this zone the volume and weight reduction of the material will start, two gas fractions will be generated one not condensable and other condensable that will pass to zone 1 where they will exchange heat with the raw material Zone 3. Carbonization (9) (average temperature 600 ° C, residence time20 minutes, heating rate 20 ° C / min, flow rate of 0.3 m / min) In this zone due to the high temperature the gasification will be finished and the carbonization of the raw material will occur, and the gases generated will go to the heating of zone 2. Zone 4. Activation (10) (average temperature 900 ^ C, residence time 28 minutes os, heating rate 20 ° C / min, flow rate 0.1 m / min). In this zone the atmosphere will be oxidizing and indirect heating. From the 50% generated gases will pass to zone 3 and will heat it, the retainer will go to the combustion zone complement the heating of the zone itself. In this zone superheated steam (950 ° C) (11) will be injected for the generation of the oxidizing atmosphere. The activated carbon residue will be extracted through a lock system. 2. Caracterizado pelo fato da referida instalação destinar-se a geração de produtos de alto valor agregado apartir de produtos inservíveis.2. Characterized by the fact that this facility is intended for the generation of high value-added products from waste products. 3. De acordo com a reinvindicação 1, caracterizado pelo fato de ser um sistema de destilação destrutiva em três estágios ( os dois primeiro com ambiente neutro e o terceiro em ambiente oxidante) que gerará produtos em duas fases ( uma gasosa e uma solida) que serão processados sob temperaturas e atmosferas distintas.3. According to claim 1, characterized in that it is a three-stage destructive distillation system (the first two in a neutral environment and the third in an oxidizing environment) which will produce two-phase products (one gaseous and one solid). will be processed under different temperatures and atmospheres.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US12503663B2 (en) 2020-09-14 2025-12-23 Ecolab Usa Inc. Cold flow additives for plastic-derived synthetic feedstock
US12304888B2 (en) 2021-03-10 2025-05-20 Ecolab Usa Inc. Stabilizer additives for plastic-derived synthetic feedstock
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