ITPI20110035A1 - Processo e apparato per il trattamento di effluenti salini contenenti residui organici - Google Patents

Description

Descrizione dell’invenzione industriale dal titolo “PROCESSO E APPARATO PER IL TRATTAMENTO DI EFFLUENTI SALINI CONTENENTI RESIDUI ORGANICIâ€

DESCRIZIONE

Ambito dell’invenzione

La presente invenzione riguarda un processo e un apparato per ottenere soda caustica e acido cloridrico da una soluzione di cloruro di sodio.

In particolare, l’invenzione si riferisce a un processo di recupero di soda caustica e acido cloridrico da una salamoia, ad esempio una salamoia di risulta, formata da effluenti liquidi e/o solidi contenenti materia organica e cloruro di sodio in una miscela separabile con difficoltà.

Più in particolare, l’invenzione si riferisce ad un processo e ad un apparato per trattare scarti della lavorazione della pelle, per ottenere simultaneamente soda caustica e acido cloridrico in soluzione.

Brevi cenni alla tecnica nota

Com’à ̈ noto, la soda caustica (idrossido di sodio) e l’acido cloridrico sono industrialmente ottenuti in prevalenza da cloruro di sodio, con un processo comprendente:

– un elettrolisi (processo cloro-soda) di una soluzione acquosa di cloruro di sodio, per ottenere una soluzione acquosa di idrossido di sodio nonché cloro e idrogeno gassosi, secondo la reazione

2 NaCl 2 H20 -> 2 NaOH H2+ Cl2[a] – una conversione del cloro e dell’idrogeno in acido cloridrico:

Cl2+ H2-> 2 HCl. [b]

Un processo elettrolitico comporta vari svantaggi. Tra i principali:

 l’elettrolisi consuma una grande quantità di energia elettrica, con conseguenti elevati costi, corrispondenti circa alla metà dei costi di produzione, oltre che con elevato impatto ambientale per la produzione della stessa;  dato il basso valore dei prodotti, à ̈ necessaria una produzione su vasta scala, realizzando impianti di grosse dimensioni, con ingenti investimenti iniziali;

 sono necessarie onerose operazioni di purificazione della salamoia alimentata;

 la soluzione prodotta dalle celle elettrolitiche contiene circa il 12% di NaOH, assieme a notevoli quantità di cloruro di sodio non reagito, superiore al 15%; à ̈ quindi necessario concentrare la soluzione, evaporando l’acqua in modo da ottenere una concentrazione di NaOH al 50% circa e cristallizzare il cloruro di sodio in eccesso, con notevole ulteriore apporto di energia;

 vi sono ulteriori problemi di impatto ambientale e di igiene del lavoro specialmente nella variante del processo a catodo di mercurio;

 la reazione tra cloro e idrogeno à ̈ fortemente esotermica e potenzialmente esplosiva, e comunque il trattamento dei gas prodotti dalla reazione [a] comporta costi rilevanti.

È quindi sentita l’esigenza di un processo per produrre soda caustica e acido cloridrico che elimini o almeno riduca gli inconvenienti sopra indicati.

È altresì noto che molti processi di lavorazione di derivati animali dànno luogo a sottoprodotti proteici da cui à ̈ possibile ricavare soluzioni saline.

È il caso, ad esempio, dell’industria conciaria: le pelli grezze vengono conservate mediante salatura per inibire lo sviluppo dei batteri e quindi le reazioni di decomposizione. Il primo trattamento in conceria à ̈ il cosiddetto rinverdimento, che prevede di asportare la sporcizia presente in superficie, e di solubilizzare parte delle proteine insieme al cloruro di sodio, per riportare la pelle all’originale grado di umidità e rigonfiamento. A tale scopo, le pelli vengono lavate con molta acqua a temperatura ambiente in bottale o in aspo, cambiando il bagno a intervalli regolari per allontanare microrganismi, grasso, peli e sale rilasciato dalla pelle. L’acqua scaricata ha di norma un elevato carico organico, in termini di COD (Chemical Oxygen Demand) e azoto organico, ed à ̈ inoltre ricca di solidi sospesi e cloruri. Attualmente, tale refluo viene trattato in impianti di depurazione insieme ai liquami delle successive fasi di lavorazione delle pelli.

Il trattamento dei reflui di rinverdimento richiede quindi additivi chimici ed energia, e costituisce quindi un notevole onere economico, senza che siano recuperati prodotti potenzialmente utili dal processo di trattamento della pelle.

Oltre ai reflui di rinverdimento delle pelli, vi sono i reflui derivanti dalla rimozione dei residui di carne dalle pelli grezze, costituiti da uno scarto semisolido noto come carniccio, ricco di proteine ma anche di cloruro di sodio sempre derivante dal trattamento di conservazione delle pelli.

Sono noti processi di trattamento del carniccio, per recuperare grassi e proteine. Mentre grassi e proteine trovano utilmente impiego, ad esempio in zootecnia, in agricoltura o per la produzione di gelatine, il residuo a base di cloruro di sodio viene attualmente smaltito come tale, in quanto contiene impurezze organiche che non sono separabili dal cloruro di sodio con procedimenti industrialmente vantaggiosi.

È quindi sentita l’esigenza di un processo per trattare reflui ad alto contenuto di cloruro di sodio risultanti dalla lavorazione di derivati animali, in particolare reflui di concerie, recuperando prodotti utili, in particolare, nell’ambito dell’industria della concia. È infatti noto che l’industria conciaria ricorre a un procedimento detto di depilazione ossidativa delle pelli che fa uso di soda caustica.

Sintesi dell’invenzione

È quindi scopo della presente invenzione fornire un processo per ottenere soda caustica e acido cloridrico da cloruro di sodio, con costi di investimento, di esercizio e di manutenzione minori rispetto ai processi noti.

È uno scopo particolare dell’invenzione fornire un siffatto processo che riduca i consumi energetici di produzione, in particolare che non comporti consumi elettrici rilevati.

È un altro scopo particolare della presente invenzione fornire un siffatto processo che consenta di ottenere una desiderata concentrazione della soda caustica senza ricorrere a evaporazione.

È altresì scopo particolare dell’invenzione fornire un siffatto processo che permetta di trattare soluzioni di cloruro di sodio ossia salamoie contenenti determinati livelli di impurezze organiche, senza richiedere quindi onerosi trattamenti di purificazione.

È inoltre uno scopo dell’invenzione fornire un processo per trattare effluenti salini contenenti residui organici di processo per ottenere acido cloridrico e soda caustica.

È uno scopo particolare dell’invenzione fornire un siffatto processo per trattare effluenti salini liquidi e/o sostanzialmente solidi provenienti dall’industria della lavorazione delle pelli, in particolare per trattare effluenti salini provenienti dal lavaggio delle pelli per rimuovere il cloruro di sodio impiegato come agente conservante delle pelli, o provenienti da materiale salino proveniente dal cosiddetto carniccio.

È ulteriore scopo particolare dell’invenzione fornire un siffatto processo che permetta di smaltire reflui salini ottenendo prodotti utili nell’industria della lavorazione delle pelli, più in particolare dell’industria della concia.

È poi uno scopo della presente invenzione fornire un apparato per attuare un siffatto processo.

Tali scopi sono raggiunti da un processo per ottenere acido cloridrico e idrossido di sodio, comprendente le fasi di:

 predisposizione di una sorgente di cloruro di sodio, in particolare una soluzione acquosa di cloruro di sodio;  predisposizione di una quantità di materiale carbonioso a una temperatura di reazione;

 predisposizione di una sorgente di vapore acqueo;

 predisposizione di una sorgente di acqua;

 contatto della soluzione acquosa di cloruro di sodio con la quantità di materiale carbonioso alla temperatura di reazione e con una corrente del vapore acqueo proveniente dalla sorgente di vapore acqueo, in cui il materiale carbonioso, il vapor d’acqua e il cloruro di sodio interagiscono formando:

 cloruro di idrogeno e biossido di carbonio in miscela gassosa;

 una frazione residua del materiale carbonioso; e  ossido di sodio (NaO) adeso alla frazione residua del materiale carbonioso,

in cui la temperatura di reazione à ̈ superiore a 400°C, in particolare compresa tra 400°C e 600°C, più in particolare tra 500°C e 600°C, ancora più in particolare tale temperatura di reazione à ̈ prossima a 550°C;

 lavaggio con detta acqua della frazione residua del materiale carbonioso, in cui l’ossido di sodio adeso alla frazione residua del materiale carbonioso si trasforma in idrossido di sodio in soluzione in acqua proveniente da detta sorgente d’acqua.

Il vapor d’acqua può avere una pressione compresa tra 1,0 e 1,5 bar assoluti, e può trattarsi di vapore saturo secco o di vapore surriscaldato con un surriscaldamento predefinito, ad esempio compreso tra 3 e 10°C, in particolare tra 4 e 8 °C, più in particolare intorno a 5°C.

In particolare, la fase di contatto comprende fasi di: somministrazione della corrente di vapore acqueo e reazione di acqua del vapore acqueo con carbonio del materiale carbonioso e produzione di monossido di carbonio e idrogeno;

somministrazione di ossigeno, in particolare come ossigeno contenuto in una corrente di aria, in cui l’ossigeno reagisce:

 con l’idrogeno, con produzione di un calore di reazione;

 con il monossido di carbonio e con il cloruro di sodio, con produzione dell’ossido di sodio e di cloruro di carbonile gassoso;

reazione del cloruro di carbonile gassoso con acqua, presente in particolare sotto forma di vapore nel contenitore, con produzione del cloruro di idrogeno.

Più in dettaglio, nella fase di contatto, il materiale carbonioso reagisce con il vapore d’acqua per dare monossido di carbonio e idrogeno, secondo la reazione:

C(s) H2O(g) -> CO(g) H2(g) [1] e l’idrogeno subisce una reazione di combustione esotermica:

H2(g) 1⁄2 O2(g) -> H2O(g) ∆’ [2] in cui il calore di reazione ∆’ favorisce il mantenimento della temperatura di reazione.

Il monossido di carbonio, in presenza di ossigeno, in particolare di ossigeno atmosferico, si combina con il cloruro di sodio della soluzione salina per formare ossido di sodio solido e cloruro di carbonile gassoso secondo la reazione:

CO(g) 2NaCl 1⁄2 O2(g) -> Na2O(s) COCl2(g) Ơ[3] che decorre anch’essa con rilascio di un calore di reazione Ơche contribuisce al mantenimento della temperature di reazione.

Le reazioni [2] e [3] prevedono ossigeno tra i reagenti. Nell’ambiente di reazione può essere presente una quantità di ossigeno atmosferico, ossia associato ad aria che accompagna le alimentazioni del reattore, o che trafila all’interno del reattore a causa di una lieve depressione che à ̈ stabilita nel reattore. L’ossigeno può essere altresì introdotto nel reattore attraverso specifici mezzi di adduzione, ad esempio mezzi di adduzione del tipo descritto più in dettaglio nel seguito, con riferimento ad un reattore secondo una particolare forma realizzativa. Tali mezzi di adduzione possono essere provvisti di mezzi di intercettazione come un valvola di intercettazione che consentono l’ingresso dell’aria o dell’ossigeno solo se à ̈ impedito l’ingresso di vapor d’acqua, per evitare la formazione di miscele esplosive all’interno del reattore.

L’ossido di sodio rimane sulla superficie del materiale carbonioso, mentre il cloruro di carbonile reagisce quasi istantaneamente con il vapor d’acqua, secondo la reazione:

COCl2(g) H2O(g) -> 2HCl(g) CO2(g) [4] formando un miscela di gas di reazione in cui il cloruro di idrogeno à ̈ presente assieme all’anidride carbonica.

Pertanto, il materiale carbonioso impiegato, che può vantaggiosamente essere coke, funge sia da reagente, per fornire atomi di carbonio necessari per produrre i composti di interesse assieme al cloruro di sodio, attraverso i prodotti intermedi CO e COCl2, sia da combustibile per sostenere termicamente l’intero processo. Per questo motivo, e più in generale per la presenza di reazioni esotermiche, i costi energetici sono estremamente limitati rispetto ai processi di tipo elettrolitico.

Vantaggiosamente, le fasi di somministrazione della corrente di vapore e dell’ossigeno sono alternate, più in particolare sono consecutive l’una all’altra. In tal modo, si evita la formazione di miscele esplosive di idrogeno e ossigeno nell’ambiente di reazione.

In una modalità operativa prevista dal metodo secondo l’invenzione, la fase di somministrazione di ossigeno inizia quando la temperatura di reazione raggiunge un valore minimo predeterminato e cessa quando la temperatura di reazione raggiunge un valore massimo predeterminato, mentre la fase di somministrazione della corrente di vapore acqueo inizia quando la temperatura di reazione raggiunge il valore massimo predeterminato e cessa quando la temperatura di reazione raggiunge il valore massimo predeterminato. In tal modo si esegue un controllo della temperatura di reazione in un campo di temperature predeterminato, sostanzialmente compreso tra il valore massimo e il valore minimo, in quanto durante la somministrazione del vapore la temperatura diminuisce, soprattutto, per scambio di calore con il vapore d’acqua surriscaldato, più freddo del materiale carbonioso, mentre durante la somministrazione di ossigeno, la temperatura sale soprattutto per effetto del calore di reazione ∆’ della reazione [1].

Secondo modalità operative particolari del metodo, la soluzione di cloruro di sodio può essere alimentata con continuità, ossia sia durante la somministrazione di ossigeno che durante la somministrazione di vapor d’acqua, oppure la soluzione di cloruro di sodio può essere alimentata solo durante la fase di somministrazione di vapore o solo durante la fase di somministrazione di ossigeno, preferibilmente durante la fase di somministrazione di vapore.

In un’altra modalità operativa prevista dal metodo secondo l’invenzione, le fasi di somministrazione della corrente di vapore e dell’ossigeno sono alternate l’una all’altra secondo un programma di tempo predeterminato, e la soluzione di cloruro di sodio inizia ad essere alimentata nel contenitore quando la temperatura di reazione raggiunge un valore massimo predeterminato e cessa di essere alimentata quando la temperatura di reazione raggiunge un valore minimo predeterminato. In tal modo si esegue un controllo della temperatura di reazione in un campo di temperature predeterminato, sostanzialmente compreso tra il valore massimo e il valore minimo, in quanto durante l’alimentazione della soluzione acquosa di cloruro di sodio la temperatura diminuisce, soprattutto, per evaporazione dell’acqua della soluzione, mentre in assenza di alimentazione di tale soluzione, durante la fase di somministrazione di ossigeno, la temperatura sale per effetto del calore di reazione ∆’ della reazione [1].

La soda caustica, nella fase di lavaggio, Ã ̈ prodotta direttamente ad una concentrazione desiderata, tipicamente una concentrazione del 50%, senza ricorrere a evaporazione, con notevole limitazione dei consumi energetici.

La frazione residua di materiale carbonioso, che si rende disponibile sostanzialmente alla temperatura di reazione dopo aver subito la fase di contatto e reazione, in pratica il coke incandescente alla temperatura di reazione, ha su di sé l’ossido di sodio Na2O solido prodotto dalla reazione di scambio [3].

In particolare, l’ossido di sodio Na2O à ̈ stabile alle temperature sopra indicate, alle quali può avere luogo, in un ambiente comune di reazione, la pluralità di reazioni [1], [2], [3], [4], con rese accettabili in HCl e Na2O. In altre parole, la temperatura di decomposizione dell’ossido di sodio à ̈ superiore alle temperature di reazione sopra indicate.

In tal modo, à ̈ possibile utilizzare la frazione residua di materiale carbonioso, per estrarre l’ossido di sodio prodotto, ed introdurlo in un ambiente idoneo per eseguire la reazione:

Na2O H2O -> 2NaOH, [6] in cui l’ossido di sodio viene trasformato in idrossido di sodio, ossia, per la presenza del mezzo acquoso, in una soluzione di soda caustica, la cui concentrazione à ̈ predeterminata dalla quantità di acqua impiegata.

Il processo à ̈ adatto anche per trattare cloruro di sodio in una soluzione diversa da una soluzione acquosa, ad esempio una soluzione alcolica in un alcol come alcol metilico, alcol etilico, un alcol propilico ed altri ancora, come pure una soluzione mista di acqua e alcol.

In una forma realizzativa, la fase di lavaggio del materiale carbonioso della frazione residua, durante cui si forma la soluzione acquosa di idrossido di sodio, viene condotta in un’apparecchiatura tubolare preferibilmente atta a trasportare il materiale carbonioso della frazione residua secondo un verso di movimento; lungo l’apparecchiatura tubolare quale viene fatta fluire una corrente di acqua, in cui un medesima massa d’acqua à ̈ fatta riciclare più volte nell’apparecchiatura tubolare. In tal modo, ad ogni passaggio l’acqua si arricchisce in idrossido di sodio, ed à ̈ possibile ottenere la soluzione di idrossido di sodio con una concentrazione di idrossido di sodio predeterminata, in particolare al 50%. In particolare, l’acqua fluisce lungo l’apparecchiatura tubolare in controcorrente rispetto al verso di movimento del materiale carbonioso della frazione residua.

In particolare, la soluzione acquosa di cloruro di sodio à ̈ una salamoia di risulta di processi industriali, in particolare una salamoia di risulta di un processo di lavaggio preliminare di pelli contenenti cloruro di sodio come agente di conservazione, e/o di una operazione di separazione di cloruro di sodio da carniccio di conceria. Pertanto, il processo secondo l’invenzione permette di evitare lo smaltimento in un impianto di depurazione dei reflui solidi e liquidi delle operazioni di trattamento preliminare delle pelli grezze, con notevole risparmio di additivi chimici e di energia, nonché con una sensibile limitazione del rischio biologico. In particolare, la componente organica presente nella soluzione acquosa di cloruro di sodio, comprendente residui di carniccio, ossia prevalentemente collagene che, come noto, à ̈ una proteina costituita da atomi di carbonio, oltre che azoto, idrogeno e ossigeno, e alla temperatura di reazione forma un deposito carbonioso fornendo quindi alla reazione un ulteriore apporto di atomi di carbonio, migliorando ulteriormente il bilancio energetico.

Il processo secondo l’invenzione consente inoltre di recuperare prodotti utili da tali reflui ossia acido cloridrico, largamente usato nell’industria, e soda caustica. In particolare, la soda caustica ottenuta può essere impiegata in un trattamento di depilazione ossidativa per rimuovere i peli degli animali dalle pelli grezze, o per altri impieghi di stabilimento o comunque nel settore conciario.

Preferibilmente, à ̈ prevista una prima fase di assorbimento della miscela gassosa in una quantità di acqua, in particolare di acqua avente un contenuto predeterminato di minerali, in modo da ottenere una soluzione acquosa di acido cloridrico, in particolare una soluzione acquosa al 30%. L’acido cloridrico in soluzione acquosa trova infatti anch’esso largo uso in vari settori dell’industria e dei consumi.

Vantaggiosamente, la miscela gassosa dei gas di reazione viene sottoposta a raffreddamento prima di essere portata a contatto con la quantità di acqua prevista per l’assorbimento. Preferibilmente, à ̈ prevista una fase di recupero del calore rilasciato a un fluido refrigerante dal gas di reazione durante il raffreddamento.

Vantaggiosamente, dopo la prima fase di assorbimento à ̈ prevista una seconda fase di assorbimento del gas, come trasformato nella prima fase di assorbimento, in una quantità di una sospensione di idrossido di calcio, in cui il biossido di carbonio interagisce con l’idrossido di calcio formando una sospensione di carbonato di calcio, secondo la reazione

CO2+ Ca(OH)2-> CaCO3+ H2O [5] In tal modo, Ã ̈ possibile evitare il rilascio in atmosfera di anidride carbonica derivante dalle reazioni coinvolte nel processo e, in particolare, da reazioni di combustione del carbonio o di altri combustibili fossili impiegati per sostenere il bilancio termico del processo e per portare il materiale carbonioso ad una temperatura opportuna.

In una forma realizzativa esemplificativa, à ̈ prevista una fase di separazione dalla soluzione di idrossido di sodio di uno scarto carbonioso e/o di cloruro di sodio in eccesso, in particolare una fase di separazione centrifuga. Tale fase di separazione può essere eseguita, ad esempio, mediante un separatore centrifugo di tipo convenzionale. Essa permette di ottenere una soluzione di soda caustica di purezza compatibile con quella commerciale, e comunque una soluzione utilizzabile, ad esempio, nei trattamenti preliminari delle pelli dell’industria della lavorazione delle pelli, tipicamente la depilazione caustica delle pelli.

Lo scarto carbonioso può essere vantaggiosamente sottoposto ad una fase di compattazione ossia di agglomerazione per fornire un materiale agglomerato in particelle, ad esempio bricchette, preferibilmente con l’ausilio di un agglutinante organico come glucosio e/o saccarosio e/o destrosio, mediante un procedimento ed un’attrezzatura noti dalla tecnica per agglomerare materiali di pezzatura piccola ed irregolare.

Vantaggiosamente, Ã ̈ prevista una fase di riciclo dello scarto carbonioso, in cui detto materiale agglomerato forma parte di detto materiale carbonioso sottoposto a detta fase di contatto e reazione.

Preferibilmente, la quantità di materiale carbonioso a tale temperatura predeterminata viene preparata mediante combustione parziale di una corrispondente quantità di materiale carbonioso avente una granulometria o pezzatura predeterminata, in particolare contenente coke. Tale scelta consente di produrre materiale carbonioso disponibile per la reazione nella forma di un carbone incandescente, ad una temperatura dell’ordine di 700°C, adottando una tecnica consolidata di combustione parziale in un forno verticale del tipo dell’altoforno, in cui, dal basso, viene alimentata aria calda e vengono estratti, oltre al carbone incandescente, fumi ossia gas di combustione contenenti biossido e, in quantità minori, monossido di carbonio.

L’impiego di un agglutinante organico come glucosio e/o saccarosio e/o destrosio per compattare lo scarto carbonioso proveniente dalla soluzione grezza di idrossido di sodio permette di ottenere particelle solide o bricchette con un determinato grado di porosità, aumentandone il rapporto superficie-volume, in modo da favorire le reazioni che hanno luogo nel forno per la produzione del materiale carbonioso alla temperatura predeterminata, e le reazioni che hanno luogo durante la fase di contatto con la soluzione di cloruro di sodio e con il vapor d’acqua.

Vantaggiosamente, i gas di combustione vengono portati a contatto con la soluzione acquosa di cloruro di sodio assieme al materiale carbonioso incandescente e al vapore. In tal modo, il monossido di carbonio contenuto nei gas di combustione interagisce con il cloruro di sodio assieme al monossido di carbonio prodotto per interazione del materiale carbonioso con acqua, secondo la reazione [1].

Tale quantità di materiale carbonioso avente una granulometria o pezzatura predeterminata può comprendere proporzioni predeterminate della frazione residua del materiale carbonioso sottoposta al lavaggio.

In tal caso, il materiale carbonioso, dopo il lavaggio, viene preferibilmente sottoposto ad essiccamento, in particolare mediante scambio di materia e calore con una corrente con aria calda, preferibilmente in controcorrente.

Vantaggiosamente, l’aria calda di essiccamento, dopo l’impiego in essiccamento, può essere unita ai gas di reazione e destinata assieme ad essi ad assorbimento in acqua.

Tale quantità di materiale carbonioso avente una granulometria o pezzatura predeterminata può comprendere proporzioni predeterminate dello scarto carbonioso separato dalla soluzione di idrossido di sodio, preferibilmente nella forma agglomerata ossia compattato come descritto in precedenza.

In particolare, la fase di contatto viene eseguita in un contenitore verticale avente una porzione di fondo inferiore atta a ricevere uno strato ossia un letto del materiale carbonioso alla temperatura di reazione predeterminata, ed in cui sono previste fasi contemporanee di:

 irrorazione continua o intermittente di una superficie superiore del letto del materiale carbonioso con la soluzione acquosa di cloruro di sodio, in cui, in particolare, la fase di irrorazione à ̈ preceduta da una fase di nebulizzazione della soluzione acquosa;

 insufflaggio del vapor d’acqua attraverso il letto del materiale carbonioso;

 alimentazione del materiale carbonioso nel contenitore e rimozione dal contenitore di una quota della frazione residua del materiale carbonioso, in particolare, corrispondente in volume al materiale carbonioso alimentato al contenitore. In questo modo, il letto di materiale carbonioso viene rinnovato con continuità durante la reazione.

Il processo sopra descritto può essere adottato anche per trattare soluzioni di cloruri di altri metalli alcalini e alcalino-terrosi, ottenendosi come prodotti di reazione l’acido cloridrico e l’idrossido corrispondente a condizione che gli ossidi formati durante siano stabili alla temperatura di reazione.

Gli scopi sopra indicati sono altresì raggiunti da un apparato atto a produrre acido cloridrico e idrossido di sodio attraverso il processo precedentemente descritto.

Rientrano nell’ambito dell’invenzione anche l’acido cloridrico in miscela gassosa o in soluzione acquosa a qualsiasi concentrazione, ottenuti mediante il processo precedentemente descritto.

Rientrano nell’ambito dell’invenzione anche l’idrossido di sodio, ossia soda caustica, ottenuto mediante il processo precedentemente descritto.

Breve descrizione dei disegni

L’invenzione verrà di seguito illustrata con la descrizione di forme realizzative del generatore e del metodo secondo l’invenzione, fatta a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni annessi, in cui:

 la figura 1 mostra un diagramma a blocchi del processo secondo una forma realizzativa dell’invenzione;

 la figura 2 mostra uno schema di flusso del processo secondo una forma realizzativa dell’invenzione;

 la figura 3 à ̈ una vista assonometrica schematica parzialmente sezionata di un rettore per portare a contatto e far reagire la soluzione acquosa di cloruro di sodio con il materiale carbonioso e con vapore acqueo;

 la figura 4 à ̈ una vista in sezione longitudinale schematica del reattore di figura 3;

 la figura 5 à ̈ una vista schematica dall’alto della superficie di base di un reattore secondo un’altra forma realizzativa dell’invenzione;

 le figure 6 e 7 sono viste schematiche in assonometria del dispositivo di carico del materiale carbonioso nel reattore di figura 3 e 4, in due fasi distinte del ciclo di carico del materiale carbonioso;

 le figure 8, 9 e 10 sono diagrammi temporali che descrivono rispettive modalità operative del reattore di un apparato secondo l’invenzione.

Descrizione di forme realizzative preferite

Con riferimento allo schema a blocchi di figura 1, viene descritto un processo continuo per ottenere acido cloridrico e idrossido di sodio in rispettive soluzioni acquose da una soluzione di cloruro di sodio, in particolare da un soluzione concentrata, ovvero sostanzialmente satura come una salamoia. In particolare, si fa riferimento ad un procedimento per il recupero di acido cloridrico e soda caustica a partire da un effluente liquido e/o solido contenente cloruro di sodio ed impurezze organiche. In una forma realizzativa, il processo prevede una fase 100 di preparazione di una salamoia, ossia una soluzione/sospensione satura di cloruro di sodio a partire da un effluente salino. Se necessario, ad esempio nel caso di una salamoia di risulta da processi industriali, la sospensione satura così ottenuta viene sottoposta ad un trattamento 101 di omogeneizzazione della soluzione satura, associata eventualmente ad una frantumazione ossia ad uno sminuzzamento del materiale solido contenuto, in particolare di impurezze organiche, in modo da essere alimentato alla successiva fase 110 di contatto e reazione con un materiale carbonioso e con vapore, come descritto nel seguito.

In una forma realizzativa, il processo prevede inoltre una fase di combustione parziale 130 di un materiale carbonioso, preferibilmente coke o un materiale assimilabile a coke, da cui si ricava una quantità di materiale carbonioso incandescente 18’ idoneo alla fase di reazione 110, nonché gas 28 ricchi in monossido di carbonio CO. La soluzione satura 17, in particolare l’effluente salino saturo, il carbone incandescente 18’ ed i gas di combustione 28 prodotti nella fase 130 di combustione parziale del carbone vengono portati a contatto tra di loro e con vapor d’acqua per dare luogo a una fase di contatto e reazione 110. In questa fase di reazione oltre alle reazioni di seguito elencate, può aver luogo la carbonizzazione di eventuale materia organica presente nella salamoia, che nel caso di salamoia di scarto da processi conciari, può essere formata sostanzialmente da peli, grasso, proteine, ed altro, presente nell’effluente salino.

Nella fase di contatto e reazione 110, il carbone incandescente 18’ reagisce con il vapore d’acqua per dare monossido di carbonio e idrogeno gassosi, secondo la reazione:

C(s) H2O(g) -> CO(g) H2(g) [1] L’idrogeno subisce una reazione di combustione, esotermica:

H2(g) 1⁄2 O2(g) -> H2O(g) ∆’ [2] che favorisce il mantenimento della temperatura nell’ambiente di reazione.

Il monossido di carbonio, in presenza dell’ossigeno atmosferico, si combina con il cloruro di sodio dell’effluente salino, per formare ossido di sodio solido e cloruro di carbonile gassoso secondo la reazione:

CO(g) 2NaCl 1⁄2 O2(g) -> Na2O(s) COCl2(g) Ơ[3] anch’essa esotermica. L’ossido di sodio rimane sulla superficie del coke o materiale carbonioso assimilabile, mentre il cloruro di carbonile reagisce quasi istantaneamente con il vapor d’acqua, secondo la reazione:

COCl2(g) H2O(g) -> 2HCl(g) CO2(g) [4] formando un miscela gassosa 62 formati prevalentemente da cloruro di idrogeno e anidride carbonica.

Da quanto sopra, si vede che il carbone funge non solo da reagente per produrre composti di interesse, attraverso l’intermedio CO, ma anche da combustibile per sostenere termicamente l’intero processo.

Il gas 62 prodotto durante la fase di reazione 110 viene allontanato con continuità dall’ambiente di reazione e sottoposto preferibilmente a una fase di raffreddamento 111, fino ad una temperatura idonea, più vicina possibile alla temperatura ambiente, per essere portato in contatto con acqua distillata e subire una prima fase di assorbimento 112 nella fase liquida, da cui si forma una soluzione acquosa di acido cloridrico.

Il calore scambiato durante la fase di raffreddamento 111 dei gas 62 può essere utilizzato, ad esempio, per produrre l’acqua distillata necessaria per le soluzioni di acido cloridrico e soda caustica.

Per evitare emissione atmosferica di anidride carbonica residua contenuta nei miscela gassosa 62 dopo il primo assorbimento, si può prevedere una fase di compressione di tale gas, non rappresentata, o una seconda fase di assorbimento 113, ad esempio in una sospensione di idrossido di calcio Ca(OH)2, da cui si ottiene carbonato di calcio come prodotto di reazione:

CO2+ Ca(OH)2-> CaCO3+ H2O [5] Dall’ambiente di reazione esce inoltre del materiale carbonioso residuo incandescente 18†il quale viene sottoposto ad una fase di lavaggio 121 preferibilmente con acqua distillata, per spegnerlo e per solubilizzare l’ossido di sodio adeso ossia depositato sul del materiale carbonioso residuo 18†stesso, in modo da ottenere soda caustica in soluzione secondo la reazione:

Na2O H2O -> 2NaOH, [6] La quale fase à ̈ preferibilmente seguita da una fase di essiccamento 122, in particolare impiegando aria calda quale mezzo di riscaldamento ed essiccamento. In tal caso, l’aria di riscaldamento lascia l’ambiente in cui avviene l’essiccamento portando con sé composti simili a quelli della miscela gassosa 62, per cui possono essere trattati congiuntamente ai gas 62 nelle fasi di raffreddamento 111 e di assorbimento 112.

Dalla fase di essiccamento 121 e 122 si ottiene una quantità di carbone purificato, che può essere riciclato nella fase di combustione parziale 130.

Dalla fase di lavaggio 121 si ottiene una soluzione di soda caustica 72’ la cui concentrazione si può predeterminare operando sulla quantità di acqua 72 e/o sull’entità del riciclo di acqua nell’ambiente di lavaggio 71. In particolare, si può operare in modo da prelevare una soluzione di soda caustica 72’ al 50%, in modo da favorire la precipitazione del cloruro di sodio. La soluzione 72’ contiene inoltre uno scarto carbonioso, che può essere sottoposto a una fase 140 di separazione solido/liquido, ad esempio una filtrazione o una centrifugazione, da cui si ricava un solido che può essere trattato in una fase di compattazione o agglomerazione 150 per dare delle pastiglie o bricchette le quali possono essere vantaggiosamente riciclate o nella fase di combustione parziale 130, senza dare luogo a spargimenti di polvere. La fase di separazione solido-liquido 140 può essere una particolare fase di centrifugazione da cui si ottiene, oltre allo scarto carbonioso solido, una soluzione di soda caustica di concentrazione prossima al 50%, e una sospensione salina che può essere riciclata alla fase di preparazione della soluzione satura 100.

La figura 2 mostra uno schema di un possibile apparato 10 per eseguire il processo per il trattamento di effluenti salini contenenti residui organici, secondo l’invenzione. L’apparato 10 comprende un contenitore di raccolta 11 di una soluzione di cloruro di sodio, tipicamente di effluenti salini solidi e/o liquidi 12 di un processo industriale come quello della lavorazione delle pelli, in cui vengono raggiunte condizioni di saturazione in cloruro di sodio. Il contenitore di raccolta 11 à ̈ preferibilmente provvisto di mezzi 13 di adduzione di acqua per controllare la concentrazione mantenendo le condizioni di saturazione. Il contenitore di raccolta può essere una vasca da interro verticale 11, come nel caso di figura 2, o altro tipo di contenitore provvisto di una sezione superficiale minima per limitare le perdite di acqua per evaporazione, agevolando il mantenimento delle condizioni di saturazione del cloruro di sodio. Il contenitore di raccolta 11 può inoltre essere dotato di mezzi di deodorazione, non rappresentati, per esempio mezzi di immissione di ozono di tipo convenzionale, per evitare la fuoriuscita di odori sgradevoli.

Una prima pompa 14 à ̈ prevista per trasferire la sospensione satura di cloruro di sodio ovvero la salamoia 12 contenuta nel contenitore di raccolta 11 fino ad un eventuale apparecchio sminuzzature/omogeneizzatore 15, nella forma rappresentata un serbatoio verticale provvisto di un agitatore 15’, atto ad omogeneizzare le dimensioni di solidi come peli, grasso ed altri solidi eventualmente contenuti nella salamoia 12; una seconda pompa 16 à ̈ prevista per trasferire la salamoia omogeneizzata 17 in un reattore 50, dove avviene il processo principale di trasformazione, descritto con maggiore dettaglio nel seguito.

L’apparato 10 comprende inoltre un dispositivo 20 di stoccaggio di materiale carbonioso, comprendente un serbatoio 21 di un materiale carbonioso vergine come coke, ed eventuali altri serbatoi di raccolta 22 e 23, descritti nel seguito. Il materiale carbonioso come il coke 18 viene trasferito mediante mezzi di trasferimento di solidi di tipo convenzionale, dal dispositivo 20 in un forno verticale 25 tipo altoforno, caricato dall’alto. Nel forno 25 avviene una parziale combustione del carbone. Il forno 25 à ̈ provvisto, in una propria porzione inferiore, di mezzi di adduzione 26 di aria, preferibilmente comprendenti una pluralità di ugelli, non rappresentati. L’aria può vantaggiosamente essere preriscaldata in uno scambiatore di calore a recupero 27 scambiando calore con i gas di combustione 28 prodotti del forno 25.

Poiché il gas di combustione 28 del forno 25 à ̈ ricco in monossido di carbonio, esso può essere vantaggiosamente inviato al reattore 50 per farlo reagire direttamente con il cloruro di sodio presente nell’effluente 12, in modo da aumentare la resa del processo di reazione, descritto nel seguito.

Nel forno 25, il carbone 18 scende verso il basso e viene estratto come carbone incandescente 18’. È prevista una prima coclea 29 provvista di un motore elettrico 29†, atta a prelevare, attraverso una prima tramoggia 29’ (figure 6 e 7), il carbone incandescente 18’ alla base del forno 25 secondo una portata predeterminata, ed a trasferirlo in un dispositivo di carico 40. Il dispositivo di carico 40, mostrato più in dettaglio nelle figure 6 e 7, comprendente una scatola 41 disposta al di sotto della base del reattore 50, ed accoppiata ad un pistone idraulico 42 atto a muovere verticalmente entro la scatola 41 un piano di appoggio 42’ per il materiale carbonioso incandescente 18’ alimentato dalla coclea 29. Il pistone 42 scende e sale alternativamente permettendo di caricare nel reattore 50 il coke incandescente 18’ a intervalli regolari, ossia secondo una determinata portata mediamente costante. Il dispositivo di carico 40 à ̈ inoltre parzialmente visibile nelle figure 3 e 4.

Con riferimento alle figure 3 e 4, viene ora descritto un possibile reattore 50 per realizzare la fase di reazione 110. Esso comprende una porzione inferiore cilindrica 52 avente un elevato rapporto diametro/altezza, una cui superficie di base 52’ à ̈ atta a accogliere sopra di sé un letto ossia uno strato 53 formato dal carbone incandescente 18’ proveniente dal dispositivo di carico 40. La superficie di base 52’ comprende un’apertura di ingresso preferibilmente radiale 54’ ed un’apertura di uscita o di scarico preferibilmente radiale 54†per il carbone incandescente 18’ del letto 53, in cui le due luci 54’ e 54†sono disposte ad un angolo α l’una dall’altra (vedi anche figura 5). Il reattore 50 comprende un dispositivo 51 di movimentazione e omogeneizzazione del letto 53, girevole attorno ad un asse 50’ della porzione cilindrica 52 del reattore 50. Il dispositivo 51 à ̈ provvisto di una pluralità di pale 51’, e di mezzi di azionamento, non rappresentati, atti a determinare una rotazione secondo un verso di rotazione 55†tale che ciascuna pala 55’, durante la rotazione, passi al di sopra prima dell’apertura di ingresso 54’ e poi dell’apertura di uscita 54†spazzando l’angolo ottuso β, supplementare dell’angolo α formato tra le luci di ingresso ed uscita 54’ e 54†(figura 5). La rotazione del dispositivo 51 di movimentazione e omogeneizzazione può essere continua, oppure intermittente, come meglio descritto nel seguito.

Il dispositivo 51 di movimentazione e omogeneizzazione à ̈ quindi in grado al tempo stesso di distribuire e livellare il carbone incandescente 18’ del letto 53, e di spostare il carbone incandescente 18’ dall’apertura di ingresso 54’ all’apertura di uscita 54†, consentendo lo scarico di una frazione residua 18†del carbone incandescente 18’ e il ricambio del letto 53, in un tempo che dipende dalla frequenza di alimentazione del pistone 42 e dalla velocità di rotazione del dispositivo 51 di movimentazione e omogeneizzazione. Così si raggiunge lo scopo di distribuire uniformemente il coke e di trascinarlo progressivamente fino alla bocca di scarico ( vedi anche figura 5). In tal modo, sul fondo del reattore si forma il letto di reazione stabile 53 comprendente materiale carbonioso, in particolare coke incandescente 18’.

Nelle figure 3 e 4 à ̈ rappresentata una possibile forma realizzativa in cui il dispositivo 51 di movimentazione e omogeneizzazione comprende due pale 51’, che hanno una struttura a rastrello o a pettine, con una porzione superiore comprendente una barra di raccordo orizzontale 59 e una pluralità di denti 51†, come nell’esempio verticali e paralleli.

Il numero delle pale 51’ dei denti 51†, nonché la larghezza e quindi la distanza tra i denti 51†sono caratteristiche scelte in modo da ottimizzare l’effetto di livellamento, miscelazione e trasporto del carbone incandescente 18’ dello strato 53.

In una possibile forma realizzativa, rappresentata nella vista dall’alto di figura 5, sono previste otto pale 51’ calettate su un albero 56, disposte a 45° l’una dall’altra, ossia quattro strutture a rastrello o a pettine disposte diametralmente. Il reattore 50 secondo tale forma realizzativa prevede vantaggiosamente mezzi di azionamento della rotazione del dispositivo 51 e mezzi di azionamento del pistone idraulico 42 (figure 6 e 7) tali da realizzare un ciclo di rinnovo del letto 53, in cui una carica di materiale carbonioso incandescente 18 viene sollevata ed alimentata nel reattore 50 attraverso l’apertura di ingresso 54’. Quindi viene azionato il dispositivo 51 in modo che la carica venga spazzata consecutivamente da due pale 51’, e una quantità corrispondente di carbone esca dal reattore 50 attraverso l’apertura di scarico 54†. Quindi il ciclo viene ripetuto.

Con riferimento di nuovo alle figure 3 e 4, il reattore 50 à ̈ inoltre provvisto di mezzi di distribuzione 60 della sospensione ossia della salamoia 17, eventualmente contenenti impurezze solide di granulometria adeguata, sul letto 53 formato dal carbone incandescente 18’. Tali mezzi di distribuzione 60 sono atti a consentire una distribuzione uniforme e preferibilmente fine, senza pericolo di otturazione, della salamoia 12 sul letto 53, e possono comprendere una turbina centrifuga 61 di tipo noto, disposta in corrispondenza dell’asse 50’ del reattore 50, e provvista di idonei mezzi di alimentazione 61’ In tal modo, la salamoia 17 viene distribuita preferibilmente nella forma di pioggia molto sottile o di una nebbia 19. Nella forma realizzativa rappresentata, il reattore 50 ha una porzione superiore di forma tronco-conica che favorisce la distribuzione della salamoia 17 sul letto 53 di carbone incandescente 18’, e favorisce aerodinamicamente l’estrazione del gas dal reattore 50.

Il reattore 50 può essere inoltre provvisto di mezzi 49 di adduzione e distribuzione di vapor d’acqua nel letto 53, preferibilmente associati ad un sistema di generazione di vapore d’acqua saturo secco o surriscaldato con un surriscaldamento predefinito, non rappresentato. Ad esempio il sistema di generazione di vapor d’acqua può essere un generatore di vapor d’acqua atto a produrre vapore saturo secco o di vapore surriscaldato con un surriscaldamento predefinito, ad esempio compreso tra 3 e 10°C, in particolare tra 4 e 8 °C, più in particolare intorno a 5°C, preferibilmente a una pressione compresa tra 1 e 1,5 bar assoluti.

Il reattore 50 provvisto di mezzi 49’ di adduzione e distribuzione di aria nel letto 53.

Nella forma realizzativa rappresentata i mezzi di adduzione e distribuzione di vapor d’acqua e/o i mezzi di adduzione e distribuzione di aria comprendono una pluralità di piccoli fori 57 distribuiti lungo la superficie di base 52’ del reattore (vedi anche figura 5).

Nel letto 53 di carbone incandescente 18’, a seguito dell’alimentazione, sono create le condizioni per consentire le reazioni [1], [2] e [3], mentre nella fase gassosa presente nel reattore 50 si svolge la reazione [4].

Il reattore 50 può essere inoltre provvisto di mezzi di mantenimento della temperatura, atti a mantenere nel reattore 50 una temperatura compresa tra 400ºC e 600ºC, in modo da eseguire la carbonizzazione senza distruggere il carbone residuo ottenuto che partecipa direttamente alla reazione. In particolare, tali mezzi di mantenimento della temperatura sono atti a mantenere la temperatura nel letto di reazione tra 500°C e 600°C, più in particolare in prossimità di 550°C. I mezzi di mantenimento della temperatura di reazione possono comprendere mezzi, non rappresentati, di regolazione della portata della soluzione salina e/o del vapore acqueo, e/o dell’ossigeno o aria. In particolare, tali mezzi di regolazione comprendono valvole di intercettazione, non rappresentate, ossia valvole di tipo ON/OFF per attivare/sospendere il flusso di soluzione salina e/o del vapore acqueo, e/o aria nel reattore 50, e mezzi per aprire/chiudere tali valvole di intercettazione. I mezzi per aprire/chiudere le valvole comprendono mezzi a programma che comandano l’apertura e la chiusura delle valvole secondo un programma di tempo e/o in base al valore di una variabile di processo, in particolare in base a una temperatura nel reattore 50.

Le figure 8, 9 e 10 sono diagrammi temporali che descrivono rispettive modalità operative del reattore 50 dell’apparato 10. Nei diagrammi sono riportati lo stato di presenza/assenza di alimentazioni di soluzione salina, di vapor d’acqua e di aria, mediante la presenta/assenza di un alinea continua in corrispondenza di ciascuna ascissa temporale; à ̈ anche riportato qualitativamente l’andamento di una temperatura nel reattore 50.

Con riferimento alla figura 8, viene descritta una prima modalità di esercizio del reattore 50, in cui si realizzano cicli 93 ciascuno dei quali comprende schematicamente:

 una fase 91, in cui la soluzione salina viene somministrata insieme al vapore, mentre l’alimentazione dell’aria à ̈ assente: in tali condizioni la temperatura T del letto di reazione 53 decresce fino ad un valore minimo predeterminato T’, per effetto del trasferimento di calore sotto forma sensibile e latente dal materiale carbonioso incandescente 18’ alla soluzione 17 e al vapore alimentato; durante tale fase ha luogo principalmente la reazione [1] di formazione del gas d’acqua con produzione di monossido di carbonio e idrogeno;

 una fase 92 in cui viene alimentata aria in assenza di somministrazione di soluzione salina e di vapore: in tali condizioni la temperatura T del letto 53 sale fino ad un valore massimo predeterminato T†, soprattutto per effetto della reazione esotermica [2].

Con riferimento alla figura 9, viene descritta una seconda modalità di esercizio del reattore 50, in cui al reattore 50 viene alimentata con continuità la soluzione salina secondo una portata inferiore alla portata della prima modalità, e in cui si realizzano cicli 96 ciascuno dei quali comprende schematicamente:

 una fase 94, in cui viene alimentato vapore in assenza di alimentazione di aria, e si hanno le medesime trasformazioni della fase 91 sopra indicate;

 una fase 95 in cui viene alimentata aria in assenza di somministrazione di vapore: in tali condizioni la temperatura T del letto 53 sale fino ad un valore massimo predeterminato T†, per effetto delle reazioni esotermiche [2] e [3].

Con riferimento alla figura 10, viene descritta una terza modalità di esercizio del reattore 50, in cui il vapore e l’aria vengono alimentati al reattore in alternanza l’uno rispetto all’altro secondo una sequenza temporale 97/98 costante, ossia secondo un programma di tempo predeterminato, e l’alimentazione della soluzione di cloruro di sodio viene attivata o sospesa secondoché la temperatura del reattore 50 raggiunga un valore massimo predeterminato T†o un valore minimo predeterminato T’, realizzando fasi di alimentazione 97’ e di non alimentazione 98’ di soluzione di cloruro di sodio alternate tra di loro, che formano cicli di lavoro 99.

In tutte le modalità operative preferite sopra illustrate, l’alimentazione di vapor d’acqua e l’alimentazione dell’aria avvengono in fasi distinte, per evitare la formazione di miscele esplodenti tra idrogeno e ossigeno.

In una forma realizzativa, possono essere previsti mezzi di riscaldamento ausiliari con apporto termico o energetico dall’esterno, non rappresentati, per garantire in ogni caso una temperatura di reazione scelta tra quelle sopra indicate.

Il reattore 50 può essere inoltre provvisto di una luce di uscita 48 dei gas della miscela gassosa 62 prodotti dalle reazioni, comprendenti principalmente cloruro d’idrogeno e anidride carbonica. Nella forma realizzativa, la luce di uscita 48 à ̈ associata ad un foro assiale disposto sull’asse 50’.

Con riferimento di nuovo alla figura 2, uno scambiatore di calore 63 può essere disposto lungo una linea 63’ di trasferimento dei miscela gassosa 62 in un primo serbatoio gorgogliatore o di assorbimento 64, in cui la linea 63’ à ̈ immersa a pescante. La tubazione di sfiato 63†del primo serbatoio di assorbimento 64 à ̈ immersa a pescante in un secondo gorgogliatore 64’e così via in un terzo serbatoio di assorbimento 64’, provvisti come il primo serbatoio di assorbimento 64 di mezzi di approvvigionamento di acqua 73, in particolare di acqua demineralizzata. Nei serbatoi di assorbimento 64, 64’ avviene un assorbimento dei gas 63’ in acqua, e nella fase liquida ha luogo l’assorbimento dell’acido cloridrico contenuto nei gas 62, ottenendo una soluzione acquosa 67 di acido cloridrico. La soluzione acquosa di HCl 67 viene prelevata dal fondo dei serbatoi di assorbimento 64, 64’ mediante una terza pompa 66 per trasferire la soluzione 67 in un dispositivo di stoccaggio dell’acido cloridrico, ad esempio un serbatoio 67’.

I gas 62†in uscita dal treno di serbatoi gorgogliatori 64,64’, come trasformato in detta prima fase di assorbimento, può passare attraverso un ulteriore serbatoio di assorbimento 68 provvisto di mezzi di alimentazione 70 di una soluzione acquosa di idrossido di calcio, in cui ha luogo la reazione [5] da cui si ottiene carbonato di calcio che forma una sospensione densa o slurry 69, che viene avviata ad un dispositivo di stoccaggio mediante una quarta pompa 65’ Lo sfiato dell’ulteriore serbatoio di assorbimento 68 à ̈ collegato con un ventilatore 79, ad esempio un compressore root ossia a lobi, che assicura la movimentazione dei gas nell’apparato 10.

Inferiormente al reattore 50, può essere disposta un’ apparecchiatura tubolare 71 provvista di mezzi di alimentazione 71’ del materiale carbonioso della frazione residua 18†scaricata dal reattore 50 attraverso l’apertura di scarico 54†, ad esempio nella forma di una seconda tramoggia di alimentazione 71’. L’apparecchiatura tubolare 71 à ̈ atta a trasportare tale materiale carbonioso sostanzialmente alla temperatura di reazione in un verso predeterminato. A tale scopo, l’apparecchiatura tubolare 71 secondo la forma realizzativa rappresentata schematicamente in figura 2, à ̈ provvista di mezzi di movimentazione a vite 71†, in altre parole l’apparecchiatura tubolare ha la forma di una seconda coclea 71. L’apparato 10 può comprendere inoltre uno o preferibilmente più serbatoi 78, disposti in parallelo tra di loro, provvisti di mezzi di approvvigionamento di acqua, in particolare acqua distillata o demineralizzata. Sono inoltre previsti mezzi di trasferimento di tale acqua dai serbatoi 78 nella coclea 71, comprendenti ad esempio una quinta pompa 80; nella forma realizzativa rappresentata, tali mezzi di trasferimento sono configurati in modo da creare nella coclea 71 un flusso di acqua distillata, preferibilmente in controcorrente rispetto alla direzione di moto del materiale carbonioso della frazione residua 18†all’interno della coclea 71. L’acqua, a contatto con l’ossido di sodio Na2O del carbone, dà luogo alla reazione [6] con formazione di idrossido di sodio NaOH. I mezzi di trasferimento possono inoltre essere vantaggiosamente configurati per riciclare l’acqua distillata più volte nella coclea 71, in modo che ad ogni passaggio l’acqua distillata si arricchisca di idrossido di sodio disciolto. In questo modo, à ̈ possibile ottenere una soluzione 72’ avente una concentrazione di idrossido di sodio predeterminata, in particolare una concentrazione del 50%, per cui il cloruro di sodio in eccesso cristallizza, rimanendo unicamente un 1% di cloruro di sodio in soluzione. I serbatoi 78 sono collegati con aperture di uscita della seconda coclea 71 in modo che almeno uno dei serbatoi 78 riceva, in un esercizio continuo, la soluzione di idrossido di sodio 72’ formata per passaggio di acqua nella seconda coclea 71.

I serbatoi 78 possono essere associati a mezzi di convogliamento della soluzione di idrossido di sodio 72’, ad esempio una sesta pompa 81, verso un separatore centrifugo 82, di tipo noto, atto a separare una soluzione di soda caustica pura 87 di concentrazione sostanzialmente pari al 50% da materiali solidi residui, come descritto nel seguito.

Il separatore centrifugo 82 può essere una centrifuga tipo decanter, e può essere configurato in modo da separare due fasi solide 83,84 aventi pesi specifici diversi, in questo rispettivamente il cloruro di sodio 83 e il carbone residuale 84. sono previsti rispettivi mezzi di convogliamento del cloruro di sodio 83 e del carbone residuale 84 rispettivamente nel serbatoio di raccolta 11 in cui viene unito alla soluzione di cloruro di sodio 12 in ingresso all’apparato 10, e in una bricchettarice 85, atta ad agglomerare lo scarto carbonioso 84 in pastiglie o bricchette 86, preferibilmente con un agglutinante organico 89 di tipo noto, in particolare glucosio, saccarosio o destrosio, che ne rende possibile l’uso nel forno 25 assieme al coke 18. Sono pertanto previsti mezzi di convogliamento 86’ delle bricchette 86 nel serbatoio 22 del dispositivo 20 di stoccaggio di materiale carbonioso, provvisto come i serbatoi 21 e 23 di mezzi di scarico nel forno 25. Sono inoltre previsti mezzi per convogliare la soda caustica pura centrifugata 87 in un serbatoio di stoccaggio 88.

Può essere inoltre prevista una terza coclea 74 atta a ricevere carbone lavato dalla seconda coclea 71, provvista di mezzi di alimentazione 75 di un fluido riscaldante, ad esempio aria calda. Nella forma realizzativa di figura 2, i mezzi di alimentazione 75 sono disposti in modo da creare un flusso in equicorrente del carbone e dell’aria calda nella terza coclea 74. Alla terza coclea 74 sono associati mezzi di convogliamento, ad esempio una quarta coclea 76, per trasferire il carbone 74’, depurato dell’ossido di sodio e poi essiccato, nel serbatoio 23 del dispositivo 20 di stoccaggio di materiale carbonioso 20, provvisto come i serbatoi 21 e 22 di mezzi di scarico nel forno 25. Un dispositivo proporzionatore, non rappresentato, à ̈ preferibilmente previsto per alimentare coke 18, scarto carbonioso in bricchette 86’ e carbone 74’ lavato ed essiccato nella seconda e terza coclea 71 e 74, prelevati rispettivamente dai serbatoi 21, 22 e 23.

Possono essere inoltre previsti mezzi di convogliamento dell’aria di riscaldamento in uscita 77 dalla terza coclea 74 nel sistema di serbatoi di assorbimento 64, 64’, 68.

La descrizione di cui sopra di forme realizzative del metodo e dell’apparato secondo l’invenzione, e delle modalità di utilizzo dell’apparato, à ̈ in grado di mostrare l’invenzione dal punto di vista concettuale in modo che altri, utilizzando la tecnica nota, potranno modificare e/o adattare in varie applicazioni tale forma realizzativa specifica senza ulteriori ricerche e senza allontanarsi dal concetto inventivo, e, quindi, si intende che tali adattamenti e modifiche saranno considerabili come equivalenti della forma realizzativa specifica. I mezzi e i materiali per realizzare le varie funzioni descritte potranno essere di varia natura senza per questo uscire dall’ambito dell’invenzione. Si intende che le espressioni o la terminologia utilizzate hanno scopo puramente descrittivo e, per questo, non limitativo.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Un processo per ottenere cloruro di idrogeno e idrossido di sodio da una soluzione acquosa di cloruro di sodio, in particolare da salamoia, comprendente le fasi di:  predisposizione di una sorgente (11) di cloruro di sodio, in particolare una soluzione acquosa di cloruro di sodio (12,17);  predisposizione di una quantità di materiale carbonioso (18’) a una temperatura di reazione predeterminata;  predisposizione di una sorgente (49) di vapore acqueo;  predisposizione di una sorgente (72) di acqua;  contatto (110) di detta soluzione acquosa (17) di cloruro di sodio con detta quantità di materiale carbonioso (18’) a detta temperatura di reazione e con una detto vapore acqueo proveniente da detta sorgente (49) di vapore acqueo, in cui detto materiale carbonioso (18’), detto vapor d’acqua e detto cloruro di sodio interagiscono formando:  cloruro di idrogeno e biossido di carbonio in miscela gassosa (62);  una frazione residua (18†) di detto materiale carbonioso; e  ossido di sodio (NaO) adeso a detta frazione residua (18†) di detto materiale carbonioso, in cui detta temperatura di reazione à ̈ superiore a 400°C, in particolare compresa tra 400°C e 600°C, più in particolare tra 500°C e 600°C, ancora più in particolare tale temperatura di reazione à ̈ prossima a 550°C;  lavaggio (121) con detta acqua di detta frazione residua (18†) di detto materiale carbonioso, in cui detto ossido di sodio si separa da detta frazione residua (18†) di detto materiale carbonioso e forma una soluzione acquosa (72’) di detto idrossido di sodio insieme a detta acqua.
2. 2. Un processo come da rivendicazione 1, in cui detta fase di contatto comprende fasi di:  somministrazione (91,94,97) di detto vapore acqueo e reazione di acqua di detto vapore acqueo con carbonio di detto materiale carbonioso (18’) e produzione di monossido di carbonio e idrogeno;  somministrazione (92,95,98) di ossigeno, in particolare come ossigeno di una corrente di aria, in cui detto ossigeno reagisce:  con detto idrogeno, con produzione di un calore di reazione;  con detto monossido di carbonio e con detto cloruro di sodio, con produzione di detto ossido di sodio e di cloruro di carbonile gassoso;  reazione di detto cloruro di carbonile gassoso con acqua, presente in particolare sotto forma di vapore in un ambiente di reazione (50), con produzione di detto cloruro di idrogeno, in cui, in particolare, dette fasi di somministrazione di detto vapore acqueo e di detto ossigeno sono alternate, più in particolare consecutive l’una all’altra; in cui, in particolare, detta fase di somministrazione (92,95) di ossigeno inizia quando detta temperatura di reazione raggiunge un valore minimo predeterminato (T’) e cessa quando detta temperatura di reazione raggiunge un valore massimo predeterminato (T†), mentre detta fase di somministrazione (91,94) di detto vapore acqueo inizia quando detta temperatura di reazione raggiunge detto valore massimo predeterminato (T’) e cessa quando detta temperatura di reazione raggiunge detto valore massimo predeterminato (T†); in cui in particolare dette fasi di somministrazione (97) di detto vapore acqueo e di detto ossigeno (98) sono alternate l’una all’altra secondo un programma di tempo predeterminato, e detta soluzione di cloruro di sodio inizia ad essere alimentata (98’) in detto ambiente di reazione (50) quando detta temperatura di reazione raggiunge un valore massimo predeterminato (T†) e cessa di essere alimentata (97’) quando detta temperatura di reazione raggiunge un valore minimo predeterminato (T’).
3. 3. Un processo come da rivendicazione 1, in cui detta soluzione acquosa (12,17) di cloruro di sodio à ̈ una salamoia di risulta di processi industriali, in particolare:  una salamoia di risulta di un processo di lavaggio preliminare di pelli contenenti cloruro di sodio come agente di conservazione, e/o  una salamoia di risulta di una operazione di separazione di cloruro di sodio da carniccio di conceria.
4. 4. Un processo come da rivendicazione 1, in cui à ̈ prevista una prima fase (112) di assorbimento di detta miscela gassosa (62) in una quantità di acqua, in particolare di acqua avente un contenuto predeterminato di minerali, in modo da ottenere una soluzione acquosa (67) di acido cloridrico, in particolare una soluzione acquosa (67) al 30%. in particolare, in cui dopo detta prima fase di assorbimento (112) à ̈ prevista una seconda fase di assorbimento (113) di detta miscela gassosa (62), come trasformato in detta prima fase di assorbimento (112), in una quantità di una sospensione di idrossido di calcio, in cui detto biossido di carbonio interagisce con detto idrossido di calcio formando una sospensione (69) di carbonato di calcio.
5. 5. Un processo come da rivendicazione 1, in cui detta fase (121) di lavaggio di detto materiale carbonioso (18†) di detta frazione residua e di formazione di detta soluzione acquosa (72’) di idrossido di sodio viene eseguita in un’apparecchiatura tubolare (71) atta a trasportare detto materiale carbonioso (18†) di detta frazione residua secondo un verso di movimento lungo detta apparecchiatura tubolare (71), lungo la quale viene fatta fluire una corrente di detta acqua, in cui un medesima massa di detta acqua à ̈ fatta riciclare più volte in detta apparecchiatura tubolare (71), in modo da arricchire detta acqua di detto idrossido di sodio ad ogni passaggio, ed ottenere detta soluzione acquosa (72’) di idrossido di sodio con una concentrazione di idrossido di sodio predeterminata, in particolare, in cui detta acqua fluisce lungo detta apparecchiatura tubolare (71) in controcorrente rispetto a detto verso di movimento di detto materiale carbonioso (18†) di detta frazione residua.
6. 6. Un processo come da rivendicazione 1, in cui à ̈ prevista una fase di separazione (140) da detta soluzione di idrossido di sodio (72’) di uno scarto carbonioso (84), e/o di cloruro di sodio in eccesso, in particolare una fase di separazione centrifuga.
7. 7. Un processo come da rivendicazione 1 e 5 o 6, in cui detta quantità di materiale carbonioso (18’) ad una temperatura predeterminata viene preparata mediante combustione parziale (130) di una corrispondente quantità di detto materiale carbonioso (18,86,74’) avente una granulometria o pezzatura predeterminata, in particolare contenente coke (18), in particolare, in cui detta quantità di materiale carbonioso (18,86,74’) avente una granulometria o pezzatura predeterminata comprende proporzioni predeterminate di un materiale scelto tra:  detta frazione residua (74’) di detto materiale carbonioso sottoposta a detto lavaggio;  detto scarto carbonioso (86) separato da detta soluzione (72’) di idrossido di sodio.
8. 8. Un processo come da rivendicazione 1, in cui detta fase di contatto (110) viene eseguita in un contenitore verticale (50) avente una porzione di fondo inferiore (52) atta a ricevere uno strato ossia un letto (53) di detto materiale carbonioso (18’) a detta temperatura di reazione predeterminata, ed in cui sono previste fasi contemporanee di:  irrorazione di una superficie superiore di detto letto (53) di detto materiale carbonioso (18’) con detta soluzione acquosa (17) di cloruro di sodio, in cui, in particolare, detta fase di irrorazione à ̈ preceduta da una fase di nebulizzazione di detta soluzione acquosa (17) di cloruro di sodio;  insufflaggio di detto vapor d’acqua attraverso detto letto (53) di detto materiale carbonioso (18’);  alimentazione di detto materiale carbonioso (18’) in detto contenitore verticale(50) e rimozione da detto contenitore verticale (50) di una quota di detta frazione residua (18†) di detto materiale carbonioso, in particolare, corrispondente in volume a detto materiale carbonioso (18’) alimentato a detto contenitore verticale (50), in modo da rinnovare con continuità detto letto (53) durante detta fase di irrorazione.
9. 9. Apparato (10) per produrre acido cloridrico e idrossido di sodio mediante il processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni dalla 1 alla 8.
10. 10. Acido cloridrico e/o idrossido di sodio ottenuti mediante il processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni dalla 1 alla 8.