ES2565555A1 - Sistemas y métodos para formar biorresiduo celulósico a partir de residuo sólido mezclado - Google Patents

Sistemas y métodos para formar biorresiduo celulósico a partir de residuo sólido mezclado Download PDF

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Abstract

Sistemas y métodos para formar biorresiduo celulósico a partir de residuo sólido mezclado.#La presente invención se refiere de manera general a sistemas y métodos para fraccionar y clasificar una mezcla de residuos sólidos que comprende biorresiduos celulósicos (por ejemplo, residuos alimenticios y de jardín), materiales inorgánicos, plásticos mixtos (por ejemplo, PEAD y PET), metales, fibra (por ejemplo, papel y cartón), vidrio y madera para formar diferentes corrientes de producto incluyendo una corriente celulósica purificada, una corriente PEAD y una corriente de PET, y una corriente de residuos enriquecida en compuestos inorgánicos.

Description

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biorresiduos en comparación con la primera corriente de hundido y (2) la primera corriente de hundido está enriquecida en material rodante y material plano en comparación con la primera corriente pasante; (b) una segunda criba de clasificación que tiene un tamaño de malla de aproximadamente 170 mm a aproximadamente 380 mm para recibir y clasificar la 5 primera corriente de hundido para formar una segunda corriente pasante y una segunda corriente de hundido en la que (1) la segunda corriente pasante está enriquecida en material rodante en comparación con la primera corriente de hundido y (2) la segunda corriente de hundido está enriquecida en material plano en comparación con la segunda corriente pasante; (c) un separador balístico para recibir y clasificar la segunda corriente pasante para 10 formar una corriente de material fino, una corriente de material rodante y una corriente de material plano en la que (1) la corriente de material fino está enriquecida en biorresiduos en comparación con la corriente de material rodante, (2) la corriente de material rodante está enriquecida en plástico en comparación con la corriente de material fino y la corriente de material plano, y (3) la corriente de material plano está enriquecida en papel y cartón en 15 comparación con la corriente de material fino y la corriente de material rodante; (d) un clasificador óptico para recibir y clasificar la corriente de material rodante procedente del separador balístico para formar corrientes de material plástico recuperado de material rodante mediante el separador balístico que comprende una corriente de plástico PEAD, una corriente de plástico PET, y una corriente de plástico mixto; y (e) una criba de clasificación y 20 purificación que tiene un tamaño de malla de aproximadamente 5 mm a aproximadamente 15 mm para recibir y clasificar la primera corriente pasante y la corriente de material fino procedente del separador balístico para formar una primera corriente de rechazo pasante y una corriente de purificación de hundido que comprende biorresiduos limpios en la que (1) la primera corriente de rechazo está enriquecida en compuestos inorgánicos en comparación
25 con la corriente de purificación de hundido y (2) la corriente de purificación de hundido está enriquecida en celulosa en comparación con la primera corriente de rechazo.
Breve descripción de los dibujos
30 La Figura 1 es un diagrama de flujo de proceso de un primer aspecto de la presente invención.
La Figura 2 es un diagrama de flujo de proceso de un segundo aspecto de la presente invención.
35 La Figura 3 es un diagrama de flujo de proceso de un tercer aspecto de la presente invención.
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La Figura 4 es un diagrama de flujo de proceso de un cuarto aspecto de la presente invención.
La Figura 5 es un diagrama de flujo de proceso de un quinto aspecto de la presente 5 invención.
La Figura 6 es un diagrama de flujo de proceso de un sexto aspecto de la presente invención.
10 La Figura 7 es un diagrama de flujo de proceso de un séptimo aspecto de la presente invención.
Descripción detallada
15 En la presente invención se proporciona un procedimiento integrado para clasificar residuos sólidos que comprende combinaciones de técnicas de fraccionamiento que incluyen, pero sin limitación, separación manual, separación según el tamaño del material, separación según la densidad del material, separación según la dimensión del material, separación según las propiedades ópticas del material, y separación según propiedades de absorción
20 de rayos X del material. El procedimiento proporciona la generación eficaz de varias corrientes recuperadas de alto valor para su reciclado y conversión en productos de valor superior incluyendo (1) biorresiduos limpios que son adecuados para la producción de glucosa, (2) corrientes recuperadas para reciclado que incluyen la clasificación de plásticos, papel, cartón, cartones de bebidas, vidrio y/o metales, (3) combustible derivado de residuo,
25 (4) preparación opcional de productos de fermentación a partir de glucosa, y (5) preparación opcional de gas de síntesis a partir de una o más corrientes ricas en compuestos orgánicos aislados.
Más particularmente, los aparatos, métodos y procedimientos de la presente invención
30 proporcionan una clasificación eficaz de RSU para proporcionar una corriente de biorresiduos limpia de alta pureza que comprende celulosa y bajas concentraciones de inhibidores enzimáticos y de la fermentación, como arcilla y sales inorgánicas, que es adecuada para su conversión en monosacáridos y productos de fermentación opcionales a una tasa y rendimiento comercial aceptable. La presente invención proporciona además
35 corrientes de plásticos reciclables que se clasifican según el tipo de plástico, tal como el polietilentereftalato ("PET"), polietileno de alta densidad ("PEAD") y poli(cloruro de vinilo) ("PVC"). La presente invención proporciona también adicionalmente un combustible sólido residual ("CSR") que tiene un valor calórico de al menos 17 megajulios por kilogramo que es
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corriente de material fino 102 y una corriente de material plano 105. En comparación con la corriente pasante 21, la corriente de material rodante 101 está enriquecida en botellas y latas, la corriente de material fino 102 está enriquecida en compuestos orgánicos e inorgánicos, y la corriente de material plano 105 está enriquecida en papel y cartón. La
5 corriente de material fino 102 se combina con la corriente pasante 12 para formar la corriente de biorresiduos celulósicos en bruto 15.
Como referencia adicional a la Figura 1, la corriente de biorresiduos celulósicos en bruto 15 se fracciona en un tromel 30 que tiene aberturas de aproximadamente 5 mm a 10 aproximadamente 20 mm para formar una corriente pasante 31 y una corriente de hundido
35. La corriente pasante 31 comprende predominantemente material inorgánico y material orgánico, donde el material inorgánico está en exceso. En algunos aspectos de la presente invención, la corriente pasante 31 se purga del proceso. La corriente de hundido 35 está enriquecida en material orgánico tal como celulosa, hemicelulosa y almidón, pero 15 adicionalmente comprende alguna cantidad de materiales inorgánicos y material reciclable que comprende plástico. La corriente de hundido 35 se fracciona mediante separación por densidad 150 para formar una corriente de material denso 151 enriquecida en compuestos inorgánicos si se compara con la corriente de hundido 35 y una corriente de materiales ligeros 155 enriquecida en material orgánico si se compara con la corriente de hundido 35. 20 La corriente de materiales ligeros 155 se fracciona en un tromel 40 que tiene aberturas de aproximadamente 20 mm a aproximadamente 30 mm para formar una corriente de biorresiduos limpia 45 y una corriente de hundido 41. La corriente de hundido 41 se fracciona mediante clasificación óptica 170 para recuperar la corriente rica en material orgánico 171 y una corriente reciclada 175 que está enriquecida en material reciclable que
25 comprende plástico. El tamaño de partícula de la corriente rica en material orgánico 171 se reduce en un molino 180 para formar la corriente de biorresiduos 181 que se combina con la corriente de biorresiduos limpia 45 para formar una corriente de biorresiduos limpia 47 para su conversión en monosacáridos.
30 Como referencia adicional a la Figura 1, la corriente de material rodante procedente de la separación balística 101 y la corriente rica en materiales reciclables 175 se fraccionan mediante clasificación óptica y clasificación manual 110 para formar una serie de corrientes recuperadas 111 incluyendo películas plásticas 112, plástico PEAD 113, plástico PET 114, plástico mixto 115, cartones de bebidas 116, papel/cartón 117 y corriente CDR 120. La
35 corriente de material plano por separación balística 105 se fracciona opcionalmente mediante clasificación óptica 210 para formar la corriente CDR 215 y la corriente de papel y cartón 211. Las corrientes CDR 120, 202 y 215 se combinan para formar la corriente CDR 205 que se procesa mediante acondicionamiento de CDR 220 descrita en el presente
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de las Figuras 2 o 3.
La Figura 2 representa gráficamente un segundo aspecto de la presente invención que corresponde de manera general a la Figura 1 en lo que respecta a la clasificación manual 5 5 (opcional), tromel 10, tromel 20, separación balística 100 y clasificación manual 200, etapas de fraccionamiento y corriente de hundido 11, corriente pasante 12, corriente de material fino 102, corriente de biorresiduos celulósicos en bruto 15, corriente pasante 21, corriente de hundido 25, corriente de material rodante 101, corriente de material plano 105, y corriente CDR 202 enriquecida en componentes combustibles. En relación adicional a la Figura 2, la 10 corriente de biorresiduos celulósicos en bruto 15 se fracciona en un tromel 50 que es un tromel de dos etapas que tiene una primera sección con aberturas de aproximadamente 20 mm a aproximadamente 30 mm y una segunda sección que tiene aberturas de aproximadamente 40 mm a aproximadamente 60 mm para formar una primera corriente pasante 51 que atraviesa aberturas de 20 mm a 30 mm, una segunda corriente pasante 55 15 que atraviesa las aberturas de 40 mm a 60 mm y una corriente de hundido 56 donde la primera corriente pasante 51 está enriquecida en compuestos inorgánicos en comparación con la segunda corriente pasante 55. En algunos aspectos, el tromel 50 puede comprender dos tromeles de un solo tamiz dispuestos de forma secuencial. La corriente pasante 51 se fracciona en un tromel 30 que tiene aberturas de aproximadamente 5 mm a 20 aproximadamente 15 mm para formar una corriente pasante 31 y una corriente de hundido
35. La corriente pasante 31 comprende predominantemente material inorgánico y material orgánico, donde el material inorgánico está en exceso. En algunos aspectos de la presente invención, la corriente pasante 31 se purga del proceso. La corriente de hundido 35 está enriquecida en material orgánico tal como celulosa, hemicelulosa y almidón. La corriente de 25 hundido 35, la corriente pasante 55 y la corriente de hundido 56 se fraccionan mediante separación por rayos X 160 para formar la corriente de biorresiduos 165 que tiene un tamaño promedio de partícula menor de aproximadamente 25 mm y las corrientes de biorresiduos 161A y 161B, teniendo cada una de ellas un tamaño de partícula mayor de aproximadamente 25 mm, y la corriente 162 que está enriquecida en material inorgánico si 30 se compara con cualquiera de las corrientes 161A, 161B y 165. Tal como se representa gráficamente en la Figura 6, la separación por rayos X 160 puede comprender 3 etapas de separación por rayos X, 160A para procesar la corriente 35 para formar una corriente rica en biorresiduos 165 y una corriente rica en material inorgánico 162, 160B para procesar la corriente 55 para formar una corriente rica en biorresiduos 161A y una corriente rica en
35 material inorgánico 163,y 160C para procesar la corriente 56 para formar una corriente rica en biorresiduos 161B y una corriente rica en material inorgánico 164. El tamaño de partícula de las corrientes de biorresiduos 161A y 161B se reduce en un molino 180 para formar la corriente de biorresiduos 181 que se combina con la corriente de biorresiduos 165 para
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    (b) una segunda criba de clasificación que tiene un tamaño de malla de aproximadamente 170 mm a aproximadamente 230 mm para recibir y clasificar la primera corriente de hundido para formar una segunda corriente pasante y una segunda corriente de hundido en la que
    5 (1) la segunda corriente pasante está enriquecida en material rodante en comparación con la primera corriente de hundido y (2) la segunda corriente de hundido está enriquecida en material plano en comparación con la segunda corriente pasante;
    (c) una tercera criba de clasificación que tiene un tamaño de malla de aproximadamente 320
    10 mm a aproximadamente 380 mm para recibir y clasificar la segunda corriente de hundido para formar una tercera corriente pasante y una tercera corriente de hundido en la que (1) la tercera corriente pasante está enriquecida en residuos en bolsas en comparación con la tercera corriente de hundido y (2) la tercera corriente de hundido está enriquecida en material plano en comparación con la segunda corriente de hundido;
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    (d) un separador balístico para recibir y clasificar la segunda y la tercera corrientes pasantes para formar una corriente de material fino, una corriente de material rodante y una corriente de material plano en la que (1) la corriente de material fino está enriquecida en biorresiduos en comparación con la corriente de material rodante y la corriente de material plano, (2) la
    20 corriente de material rodante está enriquecida en plástico en comparación con la corriente de material fino y la corriente de material plano, y (3) la corriente de material plano está enriquecida en papel y cartón en comparación con la corriente de material fino y la corriente de material rodante;
    25 (e) una cuarta criba de clasificación que tiene un tamaño de malla de aproximadamente 5 mm a aproximadamente 15 mm para recibir y clasificar la primera corriente pasante y la corriente de material fino del separador balístico para formar una corriente de biorresiduo combinada para formar una primera corriente de rechazo y una corriente de hundido de biorresiduo en crudo en la que (1) la primera corriente de rechazo está enriquecida en
    30 compuestos inorgánicos en comparación con la corriente de biorresiduo en bruto y (2) la corriente de biorresiduo en bruto de hundido está enriquecida en celulosa en comparación con la primera corriente de rechazo;
    (f) un separador por densidad para recibir y clasificar la corriente de biorresiduo en bruto de
    35 hundido para formar una segunda corriente de rechazo y una corriente de biorresiduo intermedia en la que (1) la segunda corriente de rechazo tiene mayor densidad en gramos por cm 3 en comparación con la corriente de biorresiduo intermedia y (2) la segunda corriente de rechazo está enriquecida en compuestos inorgánicos en comparación con la corriente de
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    corriente pasante y la corriente de material fino procedente del separador balístico para formar una primera corriente de rechazo pasante y una corriente de purificación de hundido que comprende biorresiduos limpios en la que (1) la primera corriente de rechazo está enriquecida en compuestos inorgánicos en comparación con la corriente de purificación de
    5 hundido y (2) la corriente de purificación de hundido está enriquecida en celulosa en comparación con la primera corriente de rechazo.
  2. 73. El aparato de la reivindicación 72 que comprende además una tercera criba de clasificación en el que la segunda criba de clasificación tiene un tamaño de malla de 10 aproximadamente 170 mm a aproximadamente 230 mm y la tercera criba de clasificación tiene un tamaño de malla de aproximadamente 320 mm a aproximadamente 380 mm, donde la tercera criba de clasificación recibe y clasifica la segunda corriente de hundido para formar una tercera corriente pasante y una tercera corriente de hundido en la que (a) la tercera corriente pasante está enriquecida en residuos en bolsas en comparación con la 15 segunda corriente pasante y (b) la tercera corriente de hundido está enriquecida en material plano en comparación con la segunda corriente de hundido, comprendiendo el aparato adicionalmente un aparato de abertura de bolsas para recibir y procesar la tercera corriente pasante por un aparato de abertura de bolsas y combinar la tercera corriente pasante resultante con la segunda corriente pasante, donde el separador balístico recibe y clasifica
    20 la segunda corriente pasante y la tercera corriente pasante tras ser procesadas por el aparato de abertura de bolsas.
  3. 74. El aparato de la reivindicación 72 o la reivindicación 73 en el que la criba de purificación
    tiene aberturas de aproximadamente 8 mm a aproximadamente 12 mm. 25
  4. 75. El aparato de una cualquiera de las reivindicaciones 72 a 74 que comprende además un primer equipo de separación por rayos X, un segundo equipo de separación por rayos X, un tercer equipo de separación por rayos X y dos cribas de clasificación dispuestas en secuencia para recibir y clasificar la primera corriente pasante y la corriente de material fino
    30 procedente de la separación balística antes de la criba de purificación, teniendo la primera criba aberturas de aproximadamente 20 mm a aproximadamente 30 mm y la segunda criba que tiene aberturas de 40 mm a aproximadamente 60 mm donde las cribas dispuestas en secuencia forman una primera corriente pasante primaria, una segunda corriente pasante primaria y una corriente de hundido primaria en el que:
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    (a) la primera corriente pasante primaria se clasifica en la criba de purificación por clasificación y la corriente de purificación de hundido se clasifica en el primer equipo de separación por rayos X para formar (i) una primera corriente de biorresiduos limpia que tiene
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