IT8224063A1

IT8224063A1 - Procedimento per sfruttare masse biologiche e dispositivo per attuare detto procedimento

Info

Publication number: IT8224063A1
Application number: ITMI1982A024063A
Authority: IT
Original assignee: Fritz Werner Ind Ausrustungen Gmbh
Priority date: 1981-11-12
Filing date: 1982-11-04
Publication date: 1984-05-04
Also published as: IT1153614B; IT8224063A0; DE3144919A1; SE8205921D0; SE8205921L

Description

DOCUMENTAZIONE

RILEGATA

STUDIO BREVETTI 1AUMANN 01 Jaumarut V x n ??????-?.? cfs,?il0!Te Descriaone dell* invenzione avente per titolo:

"Procedimento per sfruttare masse biologiche e dispositivo per atjtijare detto procedimento"

della ditta F ritz Werner Industrie-Ausrustungen GmbH

con sede a Geisenheim (Refi. Fed. di Germania)

depositata U . lf NQV, jggg .

Riassunto

L 'invenzione concerne un procedimento e un dispositivo per attuare tale procedimento, che hanno lo scopo di ricavare

prodotti finali molto preziosi, come carbone di legna, gas di pirolisi o gas di sintesi, da cosiddette masse biologiche. A tale scopo

si parte dal noto procedimento di pirolisi, che secondo l'invenzione provoca un frequente contatto delle particelle da sfruttare, che

hanno una grandezza massima di 20 mm, in uno strato vorticoso

prodotto da aria, gas di lavaggio o vapore. Il risultante gas di pirolisi, e cos? pure il carbone di lega, pu? verire prelevato integra

mente o parzialmente da questo stadio del procedimento. Se, nel

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corso della gassificazione ascendente, il gas di pirolisi viene addai'-. . . !

to ad un letto fluidizzato, allora si ottiene il prezioso gas di sinte -si.

Il dispositivo per attuare il procedimenti contiene,

in una struttura a torre, due griglie a crivello sovrapposte a scarichi per carbone di legna, per l'apporto di carbone di legna al letto fluidizzato, zone di riscaldamento per produrre temperature di

piroscissione, condutture per l'adduzione di aria e,o vapore, nonch?

U,UUIU Divelli JAUMANN di Vaumaw V. ? ?. s.? c MILANO -P za Castello n. 2 scarichi per gas.

Descrizione

L ' invenzione conce rne un procedimelo e un dispositivo per sfruttare masse biologiche mediante sminuzzamento, essicazione, pirolisi e gassificazione, con cui si ottengono prodotti so-? SI

lidi, liquidi e gassosi. Per "sfruttamento"/ intende il passaggio e la trasformazione di una sostanza in uno stato di maggiore valore _

econom ico,

_ I corretti di sminuzzamento, essiccazione, gassif icazio; - _

ne e pirolisi sono correnti nella tecnica dei processi e soltanto da

c

qualche tempori! concito di pirolisi ha assunto un significato pi?

esteso. Per "pirolisi" si intende, a rigore, Ja decomposizione termfca di materiale carbohioso in assenza di ossigeno atmosferico. La

cosiddetta conversione avviene con apporto di calore in un 'atmosfe

ra nella quale ? impossibile una combustione. Di recente, oltre

alla pirolisi in senso tradizionale (degassificazione), anche la "gas -sificazione" e la degassificazione di rifiuti rientrano nel concetto

di pirolisi. Come tale si intendono ora processi di pirolisi, che con

sistono nel bruciare una parte del materiale carbonioso e nell'utilizzare il calore sviluppato per la pirolisi del materiale residuo. Il

termine "pirolisi" viene perci? usato nel seguto come concetto co

lettivo per indicare i due processi.

E1 note che si possono sfruttare masse biologiche con l'operazione suindicata . Secondo la presente descrizione, per "mas

sa biologica" si intende 'qualsiasi vegetazione di piante, arbusti e

diuuiu UULV I- I I I inumi li?"

di <3al manti V. & ??? s.n.e.

MIUW 3-P.za Castello n. 2

.alberi, .cresciuta Jn_mocJo_natu.rale_-sa.t.to_liazione_delllenergia_s.ola-_re_Questa_massa_.di_y.ege.tazione_.ha . un _g.rande__valare_jquanti.ta.ti.Y.Q _e_qualitativo dal.punto..di vista delle possibilit?_di_ s?FUtta.m_e.nto._ -Dal-solo_pat-r-imonio_boschivo-nazionale_si_o.t.tengonc- annualmente 9,9_milioni dLtonnellate?dLmasse?biologiche-sfj!uttabilL^alle?quali vanno_anche_agiunte_cosidde.t.te_masee_bio.lagLche_ .residue, _che risultano ad_esempio._dal le_^igole_fasi.._d i_lavo razione del legname de costruzione._Si._st ima ..che ..la . quant it? di queste masse, non ancora si. rutt ata_c.orrp.le.tam.erite,_si_aggiri intorno a 2 fi no_ a 3 milioni di tonnellate all'anno.

Di questa massa biologica fanno pe r? anche parte le cosiddette sostanze residue dell'agricoltura . come

e rbacee di patate e fagiuoli e si mili.

Nello sfruttamento termico di masse biologiche si incontrava finora un limite naturale, che da una parte ? dato un limite massimo del 25 % dell'umidit? naturale della sostanza e . dall'altra parte ? condizionato dalla pezzatura delle singole parti-- celle della massa biologica. Finora, soltanto con difficolt? si pu? utilizzare un materiale con una pezzatura inferiore a 20 mm.

L 'invenzione si ? posta il problema di ricavare dalle suddette masse biologiche, in varie fasi di sfruttamento, prodotti allo stato solido, liquido e gassoso, che in ciascuna di queste f?rme hanno un notevole valore economico. In particolare si vuole che i limiti finora esistenti per l'umidit? e la pezzatura vengano n

? considerevolmente ampliati e che i prodotti finali vengano ottenuti

4 ?i V i MILA! I ??a"n P- ? s.n.c.

10-P.za Castello nr 2

_con_un_ valore, supe riore a. quello __conseguibile,.f inora. _

_ _ _ L 'invenzione . r.isolve?detto problema, ^partendo da_uno._ _ sfruttamento, mediante .sm inuzza.mento, jessiccazione.,, pirolisi _e. gassificazione, ed ? caratterizza.ta .dal. fatto che_la .massa biologica _ iniziale viene ^anzitutto, sminuzzata ad una pezzatura di_ci rca_ 20 mm al m?ssimo, successivamente il materiale da sfruttare, contenente ca rbon io e idrocarburi , viene sot toposto ad una jie c o m pos izi one ter -mica (conversione), eecludendo in larghissima misura la presenza jdi ossigeno, mediate un apporto di calore iniziale ed eventualmente r

mediante un ulte ripe apporto jdi calore processuale nella forma di gas o vapore o_ entrambi, in modo tale che senza combustione si formano gas di pirolisi ed eventualmente carbone (fase di degassificazione), dopodich? una parte del materiale contenente carbonio viene bruciata e il calore sviluppato viene utilizzato per la pirolisi del materiale residuo (fase di gassificazione), laddove l'intera operazione si svolge in uno strato vorticoso. Secondo l'invenzione, per il frequente contatto reciproco fra le particelle nello strato vorticoso e per la conseguente trasmissione del calore di gran lunga migliorata, si ottiene uno sfruttamento dinamico termicamente attivato.

Secondo una particolare caratteristica dell'invenzione, l'apporto di calore nella pirolisi pu? avvenire, attraverso lo strato vorticoso, mediante nna zona anulare, laddove l'apporto di calore pu? venire elevato fino ad ottenere temperature di piroscissione di 800 fino a 900?C. I prodotti finali di questo primo stadio di

di *Ja\ manti P. S, s.n.c.

MILAN 3-P.za Castello n. 2

di mento te rmico sono carbone di legna e gas_di_piroljsi. Il gas di pirolisi viene ottenuto come gas misto contenente idrocarburi mac romolecolari condensabili^ idrogeno e circa il 10? di gas^ permanente. Il contenuto di cenere ? assai piccolo e, a seconda del ma teriale iniziale, ammonta a 1 fino a 6 %.

Il dispositivo a strato vorticoso, di per se noto, trova dunque una nuova e pi? estesa funzione nell'ambito dell'invenzione La successiva parte del procedimento viene svolta, secondo l'inven zione, con un letto fluidizzato. Il letto fluidizzato ? formato ad esempio da una graniglia di sabbia o particelle di ceramica e comunque da un ammasso resistente ad alte temperature.

Il procedimento si compone dunque fondamentalmente di due stadi tecnicamente e spazialmente distinti. Esso pu? venire attuato in svariati modi. Differenti metodi di attuazione comporta no anche differenti prodotti finali.

L 'intero dispositivo per attuare il procedimento, che nel seguito verr? chiamato reattore, ? costruito in modo tale che nella parte inferiore ? previsto un inserto a crivello, che viene riempito con la massa biologica sminuzzata nel primo stadio del procedimento e, dopo l'avviamento della prima fase termica, opera a guisa di uno strato vorticoso. Al disopra di questa zona per la massa biologica si trova una seconda superficie a crivello. Questa seconda superficie a crivello lavora a guisa di un letto fluidizzato. Il letto fludizzato viene mischiato in modo tale che nella graniglia viene introdotto un contenuto di carbone di legna, calcolato dal

6 MILANO -p.za Castello a "a

punto di vista termico* . E' importante che questo miscuglio sia tenuto uniforme ed omogeneo per quanto ? possibile.

Secondo una particolare cajatte ristica dell'invenzione, la zona per la massa biologica teste descritta pu? essere ci ta ad un ulteriore anello fluidizzato, che serve pure per la trasmi: -sione del calore, laddove questo anello dev'essere progettato in modo da conferire un livello di tempe ratura che arrivi fino alla temperatura di piroscissione.

Se nel primo stadio del procedimelo non si sottrae il gas di pirolisi, allora quest'ultimo sale con la gassificazione ascendente attraverso la superficie a crivello superiore verso il letto fluidizzato, dove trova carbonio puro nella graniglia mista. Il gas ascendente si compone di C e contiene acido acetico e circa il 10 % di gas permanenti. Questo gas di pirolisi viene ridono, nella zona fluidizzata, con l'ausilio del carbonio. Si ottiene un gas di sintesi avente la composizione: CO CH^.

Invece di usare aria eventualmente preriscaldata come agente di gassificazione si pu? introdurre un "gas di lavaggio che produce pure uno strato vortiooso nella zona della massa bioj logica, oppure, secondo una particolare caratteristica dell'invenzione, anche vapore.

I? -Nel letto fluidizzato possono venire apportate, attra-j? verso un'ulteriore zona anulare fluidizzata, quantit? di calore che permettono di raggiungere sicuramente temperature di piroscissio!-ne A questo proposito ? da notare che, se la temperatura di pi-!

? ?? ??- ? L. l M JOUlHMI'J - i

di % iumann V. & ?. s.n.c.

????? IO-P,za Castello n. 2

roscissione viene gi? raggiunta nella zona della massa biologica, r

non ? pi? necessario un ulteriqfe apporto di calore nel letto flu?dizzato superiore, perch? la temperatura di piroscissione raggiunta ? nella zona inferiore ? gi? sufficiente. La zona superiore pu? venire paragonata al restringimento del focolare del noto generatore -Imbert con gassificazione discendente. Il gas ascendente dalla mas sa biologica raggiunge per? la temperatura di piroscissione al pi? tardi nel letto fluidizzato.

Secondo l'insegnamento dato dall'invenzione occorre tener presente che nel letto fluidizzato superiore viene sempre consumata soltanto quella quantit? di carbonio (carbone di legna) che nel quadro dello sfruttamento previsto serve per la riduzione, perch?, nella parte comprendente il letto fluidizzato, il miscuglio gassoso formato con la pre- o degassificazione incontra ancora so -tanto carbone di legna, ossia' carbonio, e, avendosi la temperatura adeguata, pu? ancora venire soltanto ridotto a CO. Una formazion 3 di CO^ ? impossibile.

Se, secondo una particoi^e caratteristica dell'mvenzione, il reattore viene alimentato con vapore nell'ambi to dello strato vorticoso, allora viene a mancare il contenuto di azoto.

Ci? ha un'importanza decisiva, perch? nel successivo decorso del procedimento il contenuto di azoto ? da considerare come una za vorr? inutile dal punto di vista termico. Con questo metodo secon do l'invenzione, all'uscita del reattore si otiiene un gas di sintesi che si compone di CO e ?^/? una piccola percentuale di CH^

U I uui UIILVCI M JAUMAlYft di Ja amanti P. />. MILANp - P.za Castello n. 2 (metano)?. Scegliendo questo metodo, il prezioso contenuto di

? particolarmente grande. _ _ _ _ _

_ _ Il gas di sintesi che abbandona il reattore ha un grar -_de valore. Esso pu? venirejasato_per J 'esercizio di motori j?d ha urj

contenuto energetico di 3500 fino a 4500 Kcal.

Se si opera con l'adduzione di aria, descritta all'ini-3

zio, il contenuto energetico si abbassa fino a 1200 K.cal al m .

Si ottiene un carburante ancora utile per motori.

Nel successivo decorso del procedimento ? possibile

uno sfruttamento frazionato. Per lo sfruttamento frazionato, il

contenuto di acido acetico, che esercita un'azione corrosiva, ma

? pure economicamente prezioso, viene separato ad un livello di

temperatura di 200?C. A circa 350?C viene separato il bio-olio.

Nella presente idescrizione, per "bio-olio" si intende una cotta di

catrame vegetale, metano e simili. Il bio-olio ? da considerare come

una sostanza chimica fondamentale. Questa sostanzajfondamentale

pu? venire scomposta nelle sostanze, che normalmente si ricavano dal

catrame di carbone fossile o dal petrolio. Il bio-olio ? gi? adatto

come tale, per sostituire combustibili liquidi. Per esempio, un im-,

" " . .

pianto di riscaldamento pu? venire alimentato con questo bio-olio/

invece di usare nafta. Mediante un'autentica gassificazione, invece di

una nebulizzazione, il bio-olio pu? per? anche venire usato come

carburante per motori, cio? pu? costituire un carburante alternativo,

La figura mostrajschematicamente il dispositivo per

ti! aumann V ? & s.n.c.

MILANO - P.za Castello n. 2

attuare il procedimento. In un recipiente a torre, lo jstrato yorti- _ coso e ? letto fluidizzato sono dispost ??? soprajl 'altro, ciascuno _ su una griglia a crivello. I due strati sono circondati ciascuno da^ una zona di riscaldamento anulare.

Nella parte a sinistra della figura ? rappresentato uno scarico, attraverso il quale si pu? allontanare il carbone di legna ottenuto con la pirolisi.

Nello strato della massa biologica sminuzzata reagente, che si trova sulla griglia inferiore, si introduce aria, gas di la -vaggio oppure, secondo un metodo imporrante, vapore, ottenendo un gas di sintesi di qualit? particolarmente elevata. Questa introduzione conferisce movimenti vorticosi alla massa biologica sminuzzata, cos? che, per il continuo e alternativo contatto reciproco fra le particelle, questa fase del procedimento si svolge in modo particolarmente|razionale.

Se il gas di pirolisi non viene sottratto dal processo attraverso il primo dispositivo di uscita (parte centrale a destra della figura), allora esso sale verso lajgriglia a letto fludizzato. Ivi esso pu? venire trasformato in gas di sintesi di alta qualit? e r

pu? ???? allontanato.

Rivendicazioni

1. -Procedimento per sfruttare masse biologiche mediante sminuzza-? . n

mento, essiccazione, pirolisi e gassificaziofe, caratterizzato dal fatt che la massa biologica iniziale viene sminuzzata ad una pezzatura di circa 20 mm al massimo, successivamente il materiale da sfrut

di 9 aumann P. ? ?. s.?.c.

MILA ??-p.za Castello n. 2

tare, contenente carbonio e idrocarburi, viene sottoposto ad una decomposizione termica (conversione), escludendo in larghissima misura presenza di ossigeno, mediante nn apporto di calore iniziale ed eventualmente mediante un ulteriore apporto di calore processuale nella forma di gas o vapore, in modo tale che senza combustione si formano gas di pirolisi ed eventualmente carbone (degassificazione), dopodich? una parte del materiale carbonioso viene bruciata e il calore sviluppato viene utilizzato per la pirolisi del materiale residuo (gassificazione), laddove questa operazione di sfruttamento si svolge in uno strato vorticoso.

2. -Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'apporto di gas o vapore avviene ad una pressione, che conserva uno strato vorticoso nel primo stadio del procedimento. 3. -Procedi mento secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che il gas di pirolisi viene addotto, nel corso della gassificazione ascendente, ad uno strato fluidizzato, tenuto in movimento sopra una griglia a crivello e formato da una graniglia (ammasso/resistente atemperature relativmente elevate, come quarzo o particelle di ceramica, insieme con una percentuale, intenzionalmente prescelta, di particelle di carbonio (carbone di legna). 4. -Procedimento secondo le rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato, dal fatto che nella zona dello strato vorticoso o nella zona del letto fluidizzato si apporta in aggiunta calore, dall'esterno, ad un^. temperatura e in una quantit? che fanno raggiungere, nelle zone, temperature di piroscissione comprese fra? 800? e 900?C.

11 - di yau mann V. & s.n.C.

MILANI )-P.za Castello ?. 2

5. -Procedimento secondo le rivendicazioni da 1 a 4, caratterizzato dal fatto che dei prodotti finali del primo stadio del procedimentc * ossia carbone di legna e gas di ^pirolisi viene depurato e raffredda -to in modo di per s? noto e, dopo la separazione della cotta liquic a, ? disponibile come gas povero.

*

?.-Procedimetito secondo le rivendicaziohi da 1 a 5, caratterizzato dal fatto che dal gas di pirolisi sottoposto a piroscissione si separa per rettificazione (scomposizione del miscuglio per ripetuta for mazione dello stato di equilibrio fra liquido e fase di vapore) acic 0 acetico a circa 200?C.

7. -Procedimento secondo le rivendicazioni da 1 a 4, caratterizzato dal fatto che il gas di pirolisi sottosto a piroscissione viene condotto dalla zona dello strato vorticoso nella z?na del letto fluidizzato, per venire ridotto ivi da CO? a CO con l'ausilio del carbone di legna, cos? che da questa zona esce un gas di sintesi avente la composizione CO CH^.

8. -Procedimento secondo una o pi? di una delle rivendicazioni da ' 1 a 7, caratterizzato dal fatto che per rettificazione a 350?C si ? separa un bio-olio, la cui cotta contiene catrame vegetale, rretan D e simili e che, dopo la separazione dei prodotti nocivi, costituisce un carburante per motori con 3500 fino a 4500 Kcal.

9. -Dispositivo per attuare i procedimenti secondo le rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzato dal fatto che in un reattore sono disposte, una sopra l'altra, una zona a strato vorticoso e una zona fluidizzata, che sono provviste di distinti dispositivi per l' adduzioni a ?

STUDIO BREVETTI JAUMAWN d? ya ifnann p. ? ?. s.rt.ft MILANO - P.za Castello n. 2 dei materiali e presentano distinti dispositivi^ pei ; Pai lontana mento

di prodotti solidi, liquidi e gassosi. _

STUDIO BREVETTI

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Rivendicazioni

1. -Procedimento per sfruttare masse biologiche mediante sminuzzaci

mento, essiccazione, pirolisi e gassificazic^e, caratterizzato dal fatto che la massa biologica iniziale viene sminuzzata ad una pezzatura di circa 20 mm al massimo, successivamente il materiale da sfrut- 'Vf -r r

tare, contenente carbonio e idrocarburi, viene sottoposto ad una decomposizione termica (conversione), escludendo in larghissima mi? sura presenza di ossigeno, mediante un apporto di calore iniziale ed eventualmente mediante un ulteriore apporto di calore. processuale nella forma di gas o vapore, in modo tale che senza combustione si formano gas di pirolisi ed eventualmente carbone (degassificazione), dopodich? una parte del materiale carbonioso viene bruciata e il calore sviluppato viene utilizzato per la pirolisi del materiale residuo (gassifici?zione), laddove questa operazione di sfruttamento si svolge in uno strato vorticoso.

2. -Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'apporto di gas o vapore avviene ad ?na pressione, che conserva uno strato vorticoso nel primo stadio del procedimento. 3. -Procedimento secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che il gas di pirolisi viene addotto, nel corso della gassificazione ascendente, ad uno strato flu?dizzato, tenuto in movimento sopra una griglia a crivello e formato da una graniglia (am raassoj resistente atemperature relativmente elevate, come quarzo o particelle di ceramica, insieme con una percentuale, intenzionalmente prescelta, di particelle di carbonio (carbone di legna). 4.-Procedimento secondo le rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che nella zona dello strato vorticoso o nella zona del letto flu?dizzato si apporta in aggiunta calore, dall'esterno, ad una temperatura e in una quantit? che fanno raggiungere, nelle zone, temperature di piroscissione comprese fra 800? e 900eC.

? r

*

5. -Procedimento secondo le rivendicazioni da 1 a ?4, caratterizzato dal fatto che dei prodotti finali del primo stadio del procedimento, ossia carbone di legna e gas di pirolisi viene depurato e raffreddato in modo di per s? noto e, dopo la separazione della cotta liquida, ? disponibile come gas povero.

6.-Procedi mento secondo le rivendicazioni da 1 a 5, caratterizzato dal fatto che dal gas di pirolisi sottoposto a piroscissione si separa per rettificazione (scomposizione del miscuglio per ripetuta formazione dello stato di equilibrio fra liquido e fase di vapore) acido acetico a circa 200?C.

7. -Procedi mento secondo le rivendicazioni da 1 a 4, caratterizzato

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dal fatto che il gas di pirolisi sottosto a piroscissione viene condotto dalla zona dello strato vorticoso nella zona del letto fluidizzato, per venire ridotto ivi da CO^ a CO con l'ausilio dei carbone di legna, cos? che da questa zona esce un gas di sintesi avente

" *

la composizione CO CH^.

8. -Procedimento secondo una o pi? di una delle rivendicazioni da 1 a 7, caratterizzato dal fatto che per rettificazione a 350?C si separa un bio-olio, la cui cotta contiene catrame vegetale, metano e simili e che, dopo la separazione dei prodotti nocivi, costituisce un carburante per motori con 3500 fino a 4500 Kcal.

9.-Dispositivo per attuare i procedimenti secondo le rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzato dal fatto che in un reattore sono disposte, una sopra l'altra, una zona a strato vorticoso e una zona fluidizzata, che sono provviste di distinti dispositivi per l'adduzione dei materiali e presentano distinti dispositivi per l'allontanamento di prodotti s?lidi, liquidi e gassosi.

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Descrizione

L'invenzione concerne un procedimento e un dispositivo per sfruttare masse biologiche mediante sminuzzamento, essicazione, pirolisi e gassificazione, con cui si ottengono prodotti sosi

lidi, liquidi e gassosi. Per "sfruttamento"/ intende il passaggo e la trasformazione di una sostanza in uno stato di maggiore valore economico.

c

I confetti di sminuzzamento, essiccazione, gassificazione e pirolisi sono correnti nella tecnica dei processi e soltanto da c

qualche tempo il con^tto di pirolisi ha assunto un significato pi? esteso. Per "pirolisi" si intende, a rigore, la decomposizione termica di materiale carbohioso in assenza di ossigeno atmosferico. La cosiddetta conversione avviene con apporto di calore in un'atmosfera nella quale ? impossibile una combustione. Di recente, oltre alla pirolisi in senso tradizionale (degassificazione), anche la "gassificazione" e la degassificazione di rifiuti rientrano nel concetto di pirolisi. Come tale si intendono ora processi di pirolisi, che consistono nel bruciare una parte del materiale carbonioso e nell'utilizzare il calore sviluppato per la pirolisi del materiale residuo. 11 termine "pirolisi" viene perci? usato nel seguto come concetto collettivo per indicare i due processi.

E1 noto che si possono sfruttare masse biologiche con l?operazi?ne suindicata . Secondo la presente descrizione, per "mas-

y

sa biologica" si intende uplalsiasUvegetazione di piante, arbusti e alberi, cresciuta in modo naturale sotto l'azione dell'energia solare. Questa massa di vegetazione ha un grande valore quantitativo e qualitativo? dal punt? di vista delle possibilit? di sfiwttamento. Dal solo patrimonio boschivo nazionale si ottengono annualmente 9,9 milioni d? tonnellate di masse biologiche sfruttabili, alle quali vanno anche agiunte cosiddette masse biologiche residue, che rii

sultano ad esempio dalle sagole fasi di lavorazione del legname da costruzione. Si stima che la quantit? di queste masse, non ancora sfruttata completamente, si aggiri intorno a 2 fino a 3 milioni di tonnellate all'anno.

Di questa massa biologica fanno per? anche parte le cosiddette sostanze residue dell'agricoltura, come paglia, parti erbacee di patate e fagiuoli e simili.

Nello sfruttamento termico di masse biologiche si incontrava finora un limite naturale, che da una parte ? dato un limite massimo del 25 % dell'umidit? naturale della sostanza e dall'altra parte ? condizionato dalla pezzatura delle singole particelle della massa biologica. Finoza, soltanto con difficolt? si pu? utilizzare un materiale con una pezzatura inferiore a 20 mm.

L'invenzi?ne si ? posta il problema di ricavare dalle suddette masse biologiche, in varie fasi di sfruttamento, prodotti alio stato solido, liquido e gassoso, che in ciascuna di queste forme hanno un notevole valore economico. In particol?re si vuole che i limiti finora esistenti per l'umidit? e la pezzatura vengano n

considerevolmejte ampliati e che i prodotti finali vengano ottenuti con un valore superiore a quello conseguibile finora. L'invenzione risolve detto problema, partendo da uno sfruttamento mediante sminuzzamento, essiccazione, pirolisi e gassificazione, ed ? caratterizzata dal fatto che la massa biologica iniziale viene anzitutto sminuzzata ad una pezzatura di circa 20 mm al massimo, successivamente il materiale da sfruttare, contenente carbonio e idrocarburi, viene sottoposto ad una decomposizione termica (conversione), escludendo in larghissima misura la presenza di ossigeno, iried??te un apporto di calore iniziale ed eventualmente mediante un ultericjb apporto di calore processuale nella forma di gas o vapore o entrambi, in modo tale che senza combustione si formano gas di pirolisi ed eventualmente carbone (fase di degassi^? ficazione), dopodich? una- parte del materiale contenente carbonio viene bruciata e il calore sviluppato viene utilizzato per la pirolisi del materiale residuo (fase di gassificazione), laddove l'intera operazione si sv?lge in uno strato vortic?so. Secondo l'invenzione, per il frequente contatto reciproco fra le particelle nello strato vorticoso e per la conseguente trasmissione del calore di gran lunga migliorata, si ottiene uno sfruttamento dinamico termicamente attivato.

Secondo una particolare caratteristica dell'invenzione, l'apporto di calore nella pirolisi pu? avvenire, attraverso lo strato vorticoso, mediante nna zona anulare, laddove l'apporto di calore pu? venire elevato fino ad ottenere temperature di piroscissione di 800 fino a 9Q0"C. I prodotti finali di questo primo stadio di procedimento termico sono carbone di legna e gas di pirolisi. Il gas di pirolisi viene ottenuto come gas misto, contenente idrocarburi macromolecolari condensabili, idrogeno e circa il 10? di gas permanente. Il contenuto di cenere ? assai piccolo e, a seconda del materiale iniziale, ammonta a 1 fino a 6 %.

Il dispositivo a strato vorticoso, di per s? noto, trova dunque una nuova e pih estesa funzione nell'ambito dell'invenzione. La successiva parte del procedimento viene svolta, secondo l'invenzione, con un letto fluidizzato. Il letto fluidizzato ? formato ad esempio da una graniglia di sabbia o particelle di ceramica e comunque da un ammasso resistente ad alte temperature.

Il procedimento si compone dunque fondamentalmente di due stadi tecnicamente e spazialmente distinti. Esso pu? venire attuato in svariati modi. Differenti metodi di attuazione comportano ancore differenti prodotti finali.

L'intero dispositivo dot attuare il procedimento, che nel seguito verr? chiamato reattore, ? costruito in m?do tale che nella parte inferiore ? previsto un inserto a crivello, che viene riempito con la massa biologica sminuzzata nel primo stadio del procedimento e, dopo l'avviamento della prima fase termica, opera a guisa di uno strato vorticoso. Al disopra di qu?sta zona per la massa biologica si trova una seconda superficie a crivello. Questa seconda superficie a crivello lavora a guisa di un letto fluidizzato. ' Il letto fludizzato viene mischiato in modo tale che nella graniglia viene introdotto un contenuto di carbone di legna, calcolato dal r ? ?>

punto di vista termico*. E1 importante che questo miscuglio sia tenuto uniforme ed omogeneo per quanto ? possibile.

Secondo una particolare coatte ristica dell'invenzione, la. zona per la massa biologica test? descritta pu? essere circondata ad un ulteriore anello fluidizzato, che serve pare per la trasmissione del calore, laddove questo anello dev?essere progettato in modo da conferire un livello di temperatura che arrivi fino alla temperatura di piroscissione.

n

Se nel primo stadio del peocedimejto non si sottrae il gas di pirolisi, allora quest'ultimo sale con la gassificazione ascendente attraverso l? superficie a crivello superiore verso il letto fluidizzato, dove trova carbonio puro nella graniglia mista. Il gas ascendente si compone di CO^ C e contiene acido acetico e circa il 10 % di gas permanenti. Questo gas di pirolisi viene ridona, nella zona fluidizzata, con l'ausilio del carbonio. Si ottiene un gas di sintesi avente la composizione: CO H CH .

Invece di usare aria eventualmente preriscaldata come agente di gassificazione si pu? introdurre un "gas di lavaggio", che produce pure uno strato vorticoso nella zona della massa biologica, oppure, secondo una particolare caratteristica dell'invenzione, anche vapore.

Mei letto fluidizzato possono venire apportate, amaverso un'ulteriore zona anulare fluidizzata, quantit? di calore che permettono di raggiungere sicuramente temperature di piroscissione. A questo proposito ? da notare che, se la temperatura di pirescissione viene gi? raggiunta nella zona della massa biologica, r

non ? pi? necessario un ulteriore apporto di calore nel letto flu?? dizzato superiore, perch? la temperatura di piroscissione raggiunta nella zona inferiore ? gi? sufficiente. La zona superiore pu? venire paragonata al restringimento del focolare del noto generatore Imbert con gassificazione discendente. Il gas ascendente dalla massa biologica raggiunge per? la temperatura di piroscissione al pi? tardi nel letto fluidizzato.

Secondo l'insegnamento, dato dall?invenzione occorre tener presente che? nel letto fluidizzato superiore viene sempre consumata soltanto quella quantit? di carbonio (carbone di legna), che nel quadro dello sfruttamento previsto serve per la riduzione, perch?, nella parte comprendente il letto fluidizzato, il miscuglio gassoso formato con la pre- o degassificazione incontra ancora soltanto carbone di legna, ossia carbonio, e, avendosi la temperatura adeguata, pu? ancoca venire soltanto ridotto a CO. Una formazione di CO ^ ? imposs?bile..

Se, secondo una particolare caratteristica dell'invenzione,, il reattore viene alimentato con vapore nell'ambi to dello strato vorticoso, allora viene a mancare il contennto di azoto.

Ci? ha un'importanza decisiva, perch? nel successivo decorso del procedimento il contenuto di azoto ? da considerare come una zavorra inutile dal punto di vista termico. Con questo metodo secondo l'invenzione, all'uscita del reattore si ottiene un gas di sintesi, che si compone di CO e H,,/? una piccola percentuale di CH .

I 4 (metano^ Scegliendo questo metodo, il prezioso contenuto di H ? particolarmente grande.

Il gas di sintesi che abbandona il reattore ha un gran?* de valore. Esso pu? venire usato per l'eserc?zio di motori ed ha un contenuto energetico di 3500 fino a 4500 Kcal.

Se si opera con l'adduzione di aria, descritta all'ini-3 zio, il contenuto energetico si abbassa fino a 1200 Kcal al m .

Si ottiene un carburante ancora utile per motori.

Nel successivo decorso del procedimento ? possibile uno sfruttamento frazionato. Per lo sfruttamento frazionato, il contenuto di acido acetico, che esercita un'azione corrosiva, ma ? pure economicamente prezioso, viene separato ad un livello di temperatura di 200?C. A circa 350?C viene separato il bio-olio.

Nella presente idescrizione, per "bio-olio" si intende una cotta di' catrame vegetale, metano e simili. Il bio-olio ? da considerare come una sostanza chimica fondamentale. Questa sostanzajfondamentale pub venire scomposta nelle sostanze, che normalmente si ricavano dal catrame di carbone, fossi le o dal petrolio. U bio-olio ? gi? adatto, come tale, per sostituire combustibili l?quidi. Per esempio, un impianto di riscaldamento pu? venire alimentato con questo bio-olio, invece di usare nafta. Mediante un'autentica gassificazione, invece di una nebulizzazione, il bio-olio pu? per? anche venire Usato come carburante per motori, cio? pu? costituire un carburante alternativo.

La figura mostra^schematicamente il dispositivo per

Claims

attuare il procedimento. In un recipiente a torre, lo strato vorticoso e il letto fluidizzato sono dispostilo soprajl 'altro, ciascuno su una griglia a crivello. I due strati sono circondati ciascuno da %

una zona di riscaldamento anulare.

Nella parte a sinistra della figura ? rappresentato uno scarico, attraverso il quale si pu? allontanare il carbone d? legna ottenuto con la pirolisi.

Nello strato della massa biologica sminuzzata reagente, che si trova sulla griglia inferiore, si introduce aria, gas di lavaggio oppure, secondo un metodo impotjante, vapore, ottenendo un gas di sintesi di qualit? particolarmente elevata. Questa introduzione conferisce movimenti vorticosi alia massa biologica sminuzzata, cos? che, per il continuo e alternativo contatto reciproco fra le particelle, questa fase del procedimento si svolge in modo particolarmente^azionale.

Se il gas di pirolisi non viene sottratto dal processo attraverso il primo dispositivo di uscita (parte centrale ? destra della figura), allora esso sale verso lajgriglia a letto fludizzato. Ivi esso pu? venite trasformato in gas di s?ntesi di alta qualit? e r

pu? veni|b allontanato.

Per traduzione conforme STUDIO BREVETTIJAttMAf? di ??