ES2228530T3 - Metodo e instalacion para la hidrolisis continua de material organico. - Google Patents
Metodo e instalacion para la hidrolisis continua de material organico.Info
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Abstract
Un método de hidrólisis continua de material orgánico, donde el método comprende las siguientes etapas: a) calentar un lodo que contiene el material orgánico con un bajo contenido de componentes abrasivos y con un contenido de sólidos secos del 1-20%, a una temperatura de aproximadamente 100ºC, b) mezclar el lodo con vapor a una presión de 1-4 bares absolutos, c) llevar la mezcla de lodo/vapor a un depósito (4) de precalentamiento, d) aumentar la presión de la mezcla de lodo/vapor de 3 a 10 bares absolutos, e) llevar la mezcla de lodo/vapor a un reactor (7), f) despresurizar la mezcla de lodo/vapor hasta 1-4 bares absolutos en un depósito (10) de despresurización, g) separar el lodo y el vapor, y posiblemente h) enfriar adicionalmente el lodo.
Description
Método e instalación para la hidrólisis continua
de material orgánico.
La presente invención se refiere a un método y a
una instalación para la hidrólisis continua de material orgánico, de
acuerdo con la parte preliminar de las reivindicaciones
independientes.
Por la patente noruega no. 300094 (WO 96098) se
conoce un método e instalación para la hidrólisis de material
orgánico en condiciones reductoras. Este método y esta instalación
son muy adecuados para la hidrólisis térmica de material orgánico
que contiene materiales abrasivos (por ejemplo, arena). Un material
típico que es muy adecuado para el tratamiento mediante el uso de
este proceso es el lodo procedente de instalaciones de tratamiento
de aguas
residuales.
residuales.
Por la solicitud de patente internacional WO
9855408 se conoce un método y una instalación para el tratamiento de
residuos orgánicos, por medio del uso de un reactor cilíndrico para
hidrólisis continua.
Por la solicitud de patente noruega nº 964655 se
conoce un método para el tratamiento basado en oxidación de un medio
que contiene componentes orgánicos. Este método comprende dos etapas
de proceso, donde en la primera etapa el medio se calienta a una
temperatura prefijada. Posteriormente, el medio se somete a una
segunda etapa del proceso, en la que se calienta a
140-200ºC, en un intervalo de presiones de 3 a 30
bares, introduciéndose en el medio un gas que contiene oxígeno.
Entre la primera etapa y la segunda etapa se añade peróxido de
hidrógeno al medio. Éste es un proceso de oxidación en húmedo que,
desde un punto de vista económico, no es particularmente
conveniente, debido a los altos costes asociados con la adición de
ácido y peróxido de hidrógeno.
Los nuevos requisitos de purificación
internacionales tienen como resultado la creación de tipos de lodos
que contienen pequeñas cantidades de componentes abrasivos. Algunos
ejemplos de tales materiales son:
- -
- Lodo procedente de plantas de tratamiento biológico para purificación KOF de la industria de procesamiento de madera.
- -
- Lodo procedente de plantas de tratamiento biológico de las industrias químicas.
- -
- Lodo procedente de plantas de tratamiento biológico de la industria de procesamiento de alimentos.
Para este tipo de lodos se puede usar la
instalación y el método de acuerdo con la patente noruega 300094,
sin embargo, esto implica altos costes de inversión.
Por lo tanto, el objeto de la presente invención
es proporcionar una instalación y un método para tratar lodo con un
bajo contenido de componentes abrasivos con los que se consigan
reducir los costes de inversión en la mayor medida posible.
Esto se consigue por medio de un método de
hidrólisis continua de material orgánico, caracterizándose dicho
método por incluir las etapas siguientes:
- a)
- calentar un lodo que contiene el material orgánico con un bajo contenido de componentes abrasivos y con un contenido de sólidos secos del 1-20%, a una temperatura de aproximadamente 100ºC,
- b)
- mezclar el lodo con vapor a una presión de 1-4 bares absolutos,
- c)
- llevar la mezcla de lodo/vapor a un depósito de precalentamiento,
- d)
- aumentar la presión de la mezcla de lodo/vapor de 3 a 10 bares absolutos,
- e)
- llevar la mezcla de lodo/vapor a un reactor,
- f)
- despresurizar la mezcla de lodo/vapor hasta 1-4 bares absolutos en un depósito de despresurización,
- g)
- separar el lodo y el vapor, y posiblemente
- h)
- enfriar adicionalmente el lodo.
Preferiblemente, el lodo de la etapa a) se
calienta mediante intercambio de calor con el lodo de la etapa
g).
Preferiblemente, el tiempo de residencia de la
mezcla de lodo/vapor en el reactor es de 5 a 60 minutos, a una
temperatura de preferiblemente 130-180ºC.
Preferiblemente, la despresurización de la mezcla
de lodo/vapor en el depósito de despresurización se efectúa mediante
una o más boquillas.
Preferiblemente, el vapor procedente del depósito
de despresurización se mezcla con el lodo de la etapa b).
La invención también se refiere a una instalación
para hidrólisis continua de material orgánico en forma de lodo con
un contenido de sólidos secos del 1-20%, incluyendo
dicha instalación:
- (i)
- una bomba de suministro conectada a un primer intercambiador de calor para calentar el lodo entrante mediante intercambio de calor con el lodo saliente,
- (ii)
- un dispositivo de mezcla para mezclar el lodo con vapor, conectado al primer intercambiador de calor,
- (iii)
- un depósito de precalentamiento conectado al dispositivo de mezcla,
- (iv)
- una bomba para aumentar la presión de la mezcla de lodo/vapor de 3 a 10 bares absolutos, conectada al depósito de precalentamiento,
- (v)
- un reactor a una temperatura de 130-180ºC, conectado a la bomba, y
- (vi)
- un depósito de despresurización conectado al reactor, depósito de despresurización que incluye una boquilla para despresurizar la mezcla de lodo/vapor a 1-4 bares absolutos.
Preferiblemente, el depósito de despresurización
se conecta a una bomba para bombear lodo procedente del depósito de
despresurización al primer intercambiador de calor.
Preferiblemente, el depósito de despresurización
incluye una válvula de control con tuberías asociadas para controlar
el vapor procedente del depósito de despresurización que se dirige
hacia el dispositivo de mezcla.
A continuación, la invención se explicará con
mayor detalle mediante un ejemplo de una realización, en relación
con los dibujos adjuntos.
La figura 1 muestra esquemáticamente una
realización de la instalación de acuerdo con la presente
invención.
En la figura 1, un lodo con bajo contenido de
materiales abrasivos, con un contenido de sólidos secos del
1-20%, se lleva mediante una bomba 1 de suministro a
un intercambiador 2 de calor de lodo/lodo, en el que el lodo
entrante se calienta con el lodo saliente del proceso. Este
intercambiador 2 de calor se usa cuando el lodo es fino (es decir,
con un contenido de sólidos secos del 2-6%), y el
lodo se precalienta a 100ºC, por ejemplo. Cuando el lodo es más
espeso (por ejemplo, con un contenido de sólidos secos del
6-20%), el uso del intercambiador de calor se tiene
que valorar para cada caso individual. Después, se pueden desviar
algunas porciones del volumen de lodo, o el lodo se puede diluir con
agua.
A continuación, el lodo se lleva a una unidad 3
de mezcla de vapor/lodo en la que se usa vapor procedente del
depósito 10 de despresurización. El vapor usado tiene una presión de
1-4 bares absolutos. En este lugar, el lodo se
precalienta a una temperatura de 100-144ºC y se
introduce en un depósito 4 de precalentamiento, en el que el nivel
se mantiene constante.
Desde el depósito 4 de precalentamiento, el lodo
pasa a una bomba 5 de suministro, donde la presión se aumenta desde
3 hasta 10 bares absolutos. A continuación, el lodo se lleva a una
unidad 6 de mezcla de vapor/lodo, donde se añade vapor. La presión
del vapor añadido siempre debe ser más alta que la proporcionada por
la bomba 5 de suministro.
Desde la unidad 6 de mezcla, el lodo se introduce
en un reactor 7, en el que el tiempo de residencia es variable de 5
a 60 segundos, ajustando el nivel del reactor.
Para controlar la admisión de vapor nuevo se
toman mediciones de la presión/temperatura del reactor 7. La
temperatura del reactor 7 se puede variar entre 130 y 180ºC.
Desde el reactor 7, el lodo sale a través de una
válvula 8 de control y, posteriormente, a través de una o más
boquillas 9, antes de introducirse en el depósito 10 de
despresurización. En las boquillas 9 se produce una reducción
instantánea de presión. En el depósito 10 de despresurización, la
presión disminuye hasta 1-4 bares absolutos y el
vapor se separa del líquido. El vapor liberado se lleva de nuevo a
la unidad 3 de mezcla de vapor/lodo, a través de una válvula 13 de
control de la presión.
Desde el depósito 10 de despresurización, el lodo
se transporta mediante una bomba 11 al intercambiador 2 de calor de
lodo/lodo, donde el lodo del depósito de despresurización calienta
al lodo entrante. Desde este intercambiador 2 de calor, el lodo
tratado se lleva a un refrigerador 12, en el que el lodo se enfría
hasta la temperatura final deseada.
Durante el proceso se forman pequeñas cantidades
de gases inertes. Estas pequeñas cantidades de gas inerte se recogen
finalmente en el depósito 4 de precalentamiento. Estos gases inertes
se extraen del depósito de precalentamiento a través de una válvula
14 de control y se pasan a una planta de destrucción de olores.
El lodo biológico que se trata de esta manera
habrá cambiado completamente su carácter a lo largo del proceso. El
proceso funciona únicamente por medio de la adición de vapor. En el
reactor 7 se produce una transformación química del lodo en la que
se forman, entre otras cosas, ácidos orgánicos. El término
"hidrólisis" significa descomponer químicamente un material en
agua.
Con la salida al depósito 10 de despresurización
a través de la boquilla 9, se produce una reducción repentina de
presión y, con ello, una reducción de la temperatura. Efectivamente,
esta "explosión de vapor" rompe las células del lodo, con lo
que se libera el agua asociada a la célula y los sólidos disueltos.
La fracción de sólidos disueltos en agua, de acuerdo con este
método, varía desde aproximadamente un 40% a aproximadamente un
80%.
Por lo tanto, el lodo orgánico tratado de esta
manera es muy fácil de someter a un tratamiento secundario en un
proceso anaerobio.
El resultado del proceso de acuerdo con la
presente invención es que, en lugar de tener un problema de
eliminación de lodo en lo que se refiere a una gran cantidad de lodo
húmedo, y los altos costes asociados, se consigue hacer uso del
60-80% de la energía contenida en los sólidos secos
del lodo, como biogás.
De esta manera se reducen considerablemente las
cantidades residuales del proceso anaerobio. Los costes asociados
con el tratamiento secundario de las cantidades residuales también
se reducen en gran medida, debido a la reducción del volumen,
mientras que el biogás que se forma tiene valor comercial. También
se hace más fácil desecar la cantidad residual, lo que hace más
razonable el transporte o más atractiva la destrucción final por
medio de combustión.
Claims (8)
1. Un método de hidrólisis continua de material
orgánico, donde el método comprende las siguientes etapas:
- a)
- calentar un lodo que contiene el material orgánico con un bajo contenido de componentes abrasivos y con un contenido de sólidos secos del 1-20%, a una temperatura de aproximadamente 100ºC,
- b)
- mezclar el lodo con vapor a una presión de 1-4 bares absolutos,
- c)
- llevar la mezcla de lodo/vapor a un depósito (4) de precalentamiento,
- d)
- aumentar la presión de la mezcla de lodo/vapor de 3 a 10 bares absolutos,
- e)
- llevar la mezcla de lodo/vapor a un reactor (7),
- f)
- despresurizar la mezcla de lodo/vapor hasta 1-4 bares absolutos en un depósito (10) de despresurización,
- g)
- separar el lodo y el vapor, y posiblemente
- h)
- enfriar adicionalmente el lodo.
2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que el lodo de la etapa a) se calienta mediante intercambio de
calor con el lodo de la etapa g).
3. Un método de acuerdo con una o más de las
reivindicaciones precedentes, en el que el tiempo de residencia de
la mezcla de lodo/vapor en el reactor (7) es de 5 a 60 minutos a una
temperatura de 130-180ºC.
4. Un método de acuerdo con una o más de las
reivindicaciones precedentes, en el que la despresurización de la
mezcla de lodo/vapor en el depósito de despresurización se efectúa
por medio de una o más boquillas (9).
5. Un método de acuerdo con una o más de las
reivindicaciones precedentes, en el que el vapor procedente del
depósito (10) de despresurización se mezcla con el lodo de la etapa
b).
6. Una instalación para hidrólisis continua de
material orgánico en forma de lodo con un contenido de sólidos secos
del 1-20%, donde la instalación incluye:
- (i)
- una bomba de suministro conectada a un primer intercambiador (2) de calor para calentar el lodo entrante mediante intercambio de calor con el lodo saliente,
- (ii)
- un dispositivo (3) de mezcla para mezclar el lodo con vapor, conectado al primer intercambiador (2) de calor,
- (iii)
- un depósito (4) de precalentamiento conectado al dispositivo (3) de mezcla,
- (iv)
- una bomba (5) para aumentar la presión de la mezcla de lodo/vapor de 3 a 10 bares absolutos, conectada al depósito (4) de precalentamiento,
- (v)
- un reactor (7) a una temperatura de 130-180ºC, conectado a la bomba (5),
- (vi)
- un depósito (10) de despresurización conectado al reactor (7), incluyendo dicho depósito (10) de despresurización una boquilla (9) para despresurizar la mezcla de lodo/vapor a 1-4 bares absolutos.
7. Una instalación de acuerdo con la
reivindicación 6, en la que el depósito (10) de despresurización
está conectado a una bomba (11) para bombear lodo procedente del
depósito (10) de despresurización al primer intercambiador (2) de
calor.
8. Una instalación de acuerdo con una o más de
las reivindicaciones 6-7, en la que el depósito (10)
de despresurización incluye una válvula (13) de control con tuberías
asociadas para controlar el vapor procedente del depósito (10) de
despresurización que se dirige hacia el dispositivo (3) de
mezcla.
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