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ES2990042B2 - Cracking device and process for obtaining hydrogen and pyrolytic oils - Google Patents

Cracking device and process for obtaining hydrogen and pyrolytic oils

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ES2990042B2
ES2990042B2 ES202430021A ES202430021A ES2990042B2 ES 2990042 B2 ES2990042 B2 ES 2990042B2 ES 202430021 A ES202430021 A ES 202430021A ES 202430021 A ES202430021 A ES 202430021A ES 2990042 B2 ES2990042 B2 ES 2990042B2
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ES
Spain
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gas
cracking
gases
stage
pyrolysis
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ES202430021A
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Spanish (es)
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ES2990042A1 (en
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Peña Emilio Sánchez
Alcaraz Juan Manuel Martínez
Briegas Enrique Aráez
Chuliá Vicente Centelles
Cámara Santiago Fidel Viózquez
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Greene Entpr S L
Original Assignee
Greene Entpr S L
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Publication date
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    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913Carbonaceous raw material
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Description

DESCRIPCIÓN DESCRIPTION

DISPOSITIVO CRAQUEADOR Y PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE HIDRÓGENO y ACEITES PIROLÍTICOS CRACKING DEVICE AND PROCESS FOR OBTAINING HYDROGEN AND PYROLYTIC OILS

SECTOR DE LA TÉCNICA TECHNICAL SECTOR

La presente invención se enmarca dentro del campo de los dispositivos, sistemas y procedimientos de producción de hidrogeno gas y aceites pirolíticos a partir de la valorización de material de rechazo. The present invention falls within the field of devices, systems and procedures for the production of hydrogen gas and pyrolytic oils from the valorization of reject material.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN BACKGROUND OF THE INVENTION

Las tecnologías convencionales de producción de hidrógeno incluyen la reforma de vapor de gas natural (metano) y petróleo, la descomposición catalítica de gas natural, la oxidación parcial de hidrocarburos pesados y la gasificación de carbón o coque. Conventional hydrogen production technologies include steam reforming of natural gas (methane) and oil, catalytic decomposition of natural gas, partial oxidation of heavy hydrocarbons, and gasification of coal or coke.

Los procedimientos de conversión de residuos se pueden dividir en técnicas termoquímicas y bioquímicas que difieren en los requisitos de energía, condiciones de operación (temperaturas y presiones), entradas de materia prima, eficiencias, tiempos de reacción y rendimientos finales. En general, los procesos termoquímicos, es decir, la gasificación y la pirolisis, son más rápidos que los bioquímicos (por ejemplo, la fermentación), tienen rendimientos estequiométricos de hidrógeno más altos, eficiencias de conversión más altas y tiempos de reacción más cortos. Sin embargo, los procesos bioquímicos son menos intensivos en energía, ya que operan bajo condiciones de energía moderadas, lo que conduce a rendimientos de hidrógeno más bajos. Waste conversion processes can be divided into thermochemical and biochemical techniques, which differ in energy requirements, operating conditions (temperatures and pressures), raw material inputs, efficiencies, reaction times, and final yields. In general, thermochemical processes, such as gasification and pyrolysis, are faster than biochemical processes (e.g., fermentation), have higher stoichiometric hydrogen yields, higher conversion efficiencies, and shorter reaction times. However, biochemical processes are less energy-intensive, as they operate under moderate energy conditions, resulting in lower hydrogen yields.

Se puede producir hidrógeno a partir de mezcla rechazo de residuos y biomasa mediante gasificación térmica, seguida de la limpieza y purificación de los gases de síntesis producidos. No obstante, estos procesos se basan principalmente en el proceso de gasificación, donde las reacciones de pirólisis y gasificación se dan a cabo en el mismo reactor, sin que sea posible controlar de forma precisa los parámetros de cada reacción. En estos procesos todas las fracciones presentes en las materias primas empleadas son gasificadas (tanto las fracciones biogénicas como las fracciones plásticas), de forma que se obtiene tanto hidrogeno renovable como no renovable. Hydrogen can be produced from a mixture of waste rejects and biomass through thermal gasification, followed by the cleaning and purification of the resulting synthesis gases. However, these processes rely primarily on gasification, where pyrolysis and gasification reactions occur in the same reactor, making it impossible to precisely control the parameters of each reaction. In these processes, all fractions present in the raw materials used are gasified (both biogenic and plastic fractions), resulting in the production of both renewable and non-renewable hydrogen.

La invención descrita describe un sistema y proceso de revalorización de material de rechazo que permite la producción de hidrogeno y aceites pirolíticos, dos compuestos de elevado valor añadido, a través de un proceso de pirólisis/gasificación, que combina diferentes etapas y procesos. La característica de este proceso reside en extraer el compuesto de mayor valor añadido de cada fracción (biogénica y plástica), a partir de una mezcla heterogénea de estas fracciones y sin mediar una separación física previa. The invention described here outlines a system and process for the valorization of waste material, enabling the production of hydrogen and pyrolytic oils, two high-value compounds, through a pyrolysis/gasification process that combines different stages and processes. The key feature of this process is its ability to extract the highest-value compound from each fraction (biogenic and plastic) from a heterogeneous mixture of these fractions without prior physical separation.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN EXPLANATION OF THE INVENTION

En un primer aspecto, la invención proporciona un dispositivo de craqueo de material biogénico para la generación de productos químicos que incluyen syngas (gas de síntesis), según se define en las reivindicaciones. In a first aspect, the invention provides a biogenic material cracking device for the generation of chemical products including syngas (synthesis gas), as defined in the claims.

El dispositivo de craqueo, dispositivo en adelante, está previsto para ser alimentado con gases provenientes de procesos térmicos para el tratamiento de materias orgánicas, como, por ejemplo, biomasa o algunos residuos, donde estos tratamientos térmicos pueden corresponder a procesos de torrefacción, pirólisis, gasificación o cualquier otro que resulte en una corriente gaseosa que requiera un post-tratamiento. En particular, los gases con los que se alimenta el dispositivo son gases provenientes de una etapa previa de pirolisis selectiva de una fracción biogénica de un material de rechazo, donde dicha pirolisis se lleva a cabo a menos de 350°C, en la que se obtiene material de rechazo parcialmente pirolizado y una mezcla de gases permanentes, gases volátiles condensables y compuestos condensables, donde los gases volátiles condensables se convierten en gases permanentes mediante el craqueo en el dispositivo. The cracking device, hereinafter referred to as the device, is designed to be fed with gases from thermal processes used to treat organic materials, such as biomass or certain waste materials. These thermal treatments may include torrefaction, pyrolysis, gasification, or any other process that results in a gas stream requiring post-treatment. Specifically, the gases fed to the device are from a previous stage of selective pyrolysis of a biogenic fraction of a waste material. This pyrolysis is carried out at temperatures below 350°C, yielding partially pyrolyzed waste material and a mixture of permanent gases, condensable volatile gases, and condensable compounds. The condensable volatile gases are converted into permanent gases through cracking within the device.

El dispositivo comprende una cámara de craqueo por cuyo interior se mueven los gases a craquear provenientes de una entrada que habilita la entrada de los mismos al interior de dicha cámara hasta una salida por la que sale el gas craqueado/syngas, donde, preferiblemente, el craqueo de los gases se lleva a cabo a una temperatura entre 700 y 1200°C. The device comprises a cracking chamber through which the gases to be cracked move from an inlet that enables their entry into the chamber until an outlet through which the cracked gas/syngas exits, where, preferably, the cracking of the gases is carried out at a temperature between 700 and 1200°C.

Al interior de la cámara de craqueo está dispuesto un conjunto de craqueo configurado para precalentar el gas a craquear y para craquear el gas precalentado generando syngas (gas de síntesis). La disposición cámara - conjunto de craqueo permite aprovechar la temperatura de los gases a la entrada para precalentar los gases que van a ser craqueados y también reaprovechar el calor de los gases ya craqueados en el precalentamiento de los gases a craquear, aumentando la eficiencia térmica del dispositivo. Inside the cracking chamber is a cracking unit configured to preheat the gas to be cracked and to crack the preheated gas, generating syngas (synthesis gas). The chamber-cracking unit arrangement allows the inlet gas temperature to be used to preheat the gases to be cracked, and also allows the heat from already cracked gases to be reused in preheating the gases to be cracked, increasing the device's thermal efficiency.

El conjunto de craqueo comprende al menos un arreglo de tubo exterior al cual es concéntrico un tubo interior, preferiblemente una pluralidad de dichos arreglos distribuidos convenientemente en la cámara, donde, en cada arreglo, por la parte exterior del tubo exterior circulan los gases proveniente de la entrada, tal que por un espacio entre el tubo exterior y el tubo interior circulan los gases a craquear para su craqueo, y donde por un interior del tubo interior circula un gas de combustión para craquear el gas que circula en el espacio entre el tubo exterior y el tubo interior. De esta manera, los gases que se mueven por el exterior del tubo exterior intercambian calor con el gas que se mueve por el espacio entre el tubo exterior y el tubo interior, produciendo un precalentamiento. Además, los gases que se mueven por el exterior del tubo exterior se dirigen hacia el espacio entre el tubo exterior y el tubo interior para ser craqueados. The cracking assembly comprises at least one outer tube arrangement to which an inner tube is concentric, preferably a plurality of such arrangements conveniently distributed within the chamber. In each arrangement, gases from the inlet circulate on the outside of the outer tube, such that the gases to be cracked circulate through a space between the outer and inner tubes, and a combustion gas circulates within the inner tube to crack the gas circulating in the space between the outer and inner tubes. In this way, the gases moving on the outside of the outer tube exchange heat with the gas moving in the space between the outer and inner tubes, producing preheating. Furthermore, the gases moving on the outside of the outer tube are directed into the space between the outer and inner tubes to be cracked.

El dispositivo comprende también al menos un quemador vinculado a cada arreglo de tubo exterior y tubo interior, estando el quemador configurado para calentar el tubo interior para producir el craqueo, donde una fracción del gas a la entrada se distribuye selectivamente hacia dicho quemador. The device also comprises at least one burner linked to each outer tube and inner tube arrangement, the burner being configured to heat the inner tube to produce cracking, wherein a fraction of the inlet gas is selectively distributed to said burner.

El craqueo de los gases se lleva cabo a una temperatura de al menos 1200°C, donde en el recorrido del gas a través del espacio entre el tubo exterior y el tubo interior dicha temperatura es sostenida por al menos dos segundos. En este sentido el quemador eleva al quemar el gas de combustión eleva la temperatura del tubo por encima de 1500°C. Gas cracking takes place at a temperature of at least 1200°C, where this temperature is maintained for at least two seconds as the gas passes through the space between the outer and inner tubes. In this process, the burner, by burning the combustion gas, raises the temperature of the tube to over 1500°C.

Además de lo anterior, el dispositivo de craqueo incorpora placas deflectoras que se disponen distanciadamente en el interior de la cámara de craqueo, donde dichas placas deflectoras soportan el conjunto de craqueo formando un circuito por el que se mueven los gases provenientes de la entrada alrededor del tubo exterior del arreglo o arreglos. In addition to the above, the cracking device incorporates baffle plates that are spaced apart inside the cracking chamber, where these baffle plates support the cracking assembly, forming a circuit through which the gases from the inlet move around the outer tube of the array or arrays.

En una realización, el dispositivo comprende un colector conectado al quemador, es decir a cada quemador, donde dicho colector está configurado para dirigir el gas a quemar hacia dicho quemador y una cámara de presurización prevista para introducir aire a presión hacia cada quemador. In one embodiment, the device comprises a manifold connected to the burner, i.e., to each burner, wherein said manifold is configured to direct the gas to be burned towards said burner and a pressurization chamber provided for introducing pressurized air towards each burner.

En otra realización del dispositivo, éste comprende una válvula de regulación configurada para dividir el gas en una corriente para quemar que se dirige al quemador y una corriente de gas a craquear que se dirige hacia la cámara de craqueo, donde dicha válvula de regulación está controlada con base en la temperatura del gas a craquear. In another embodiment of the device, it comprises a regulating valve configured to split the gas into a combustion stream directed to the burner and a cracking gas stream directed to the cracking chamber, wherein said regulating valve is controlled based on the temperature of the cracking gas.

Como se desprende de lo anterior, una de las ventajas del dispositivo de craqueo de la invención es que no utiliza ningún catalizador para el craqueo. Además de lo anterior, el craqueo de los gases se lleva a cabo de forma indirecta, de manera que se evita la mezcla de los gases combustionados para sostener térmicamente el proceso de craqueo con los gases craqueados, consiguiendo así una mayor pureza y poder calorífico superior. As can be seen from the above, one of the advantages of the cracking device of the invention is that it does not use any catalyst for cracking. Furthermore, the cracking of the gases is carried out indirectly, thus avoiding the mixing of the combustion gases with the cracked gases to thermally sustain the cracking process, thereby achieving greater purity and higher calorific value.

En un segundo aspecto, la invención se refiere a un proceso de obtención de hidrogeno y aceites pirolíticos que comprende las etapas siguientes: In a second aspect, the invention relates to a process for obtaining hydrogen and pyrolytic oils comprising the following steps:

a) pirolisis selectiva de la fracción biogénica del material de rechazo a menos de 350 °C, donde se obtiene material de rechazo parcialmente pirolizado y una mezcla de gases permanentes y compuestos condensables; a) selective pyrolysis of the biogenic fraction of the reject material at less than 350 °C, where partially pyrolyzed reject material and a mixture of permanent gases and condensable compounds are obtained;

b) pirolisis selectiva de la fracción sintética del material de rechazo parcialmente pirolizado resultante de la etapa anterior, a alta temperatura, entre los 400-520°C donde se obtiene carbón y pirogas sintético; b) selective pyrolysis of the synthetic fraction of the partially pyrolyzed reject material resulting from the previous stage, at high temperature, between 400-520°C where synthetic carbon and pyrogas are obtained;

c) craqueo térmico indirecto de la mezcla obtenida en la etapa a) entre 700 y 1.200 °C, donde se obtiene syngas, y donde el craqueo térmico se produce en un dispositivo de craqueo de acuerdo al primer aspecto de la invención; c) indirect thermal cracking of the mixture obtained in step a) between 700 and 1,200 °C, where syngas is obtained, and where the thermal cracking takes place in a cracking device according to the first aspect of the invention;

d) gasificación del carbón generado en la etapa b) a temperaturas entre 800 y 1.200 °C mediante corrientes de aire y/o vapor de agua; d) gasification of the coal generated in stage b) at temperatures between 800 and 1,200 °C by means of air currents and/or water vapor;

e) condensación del pirogas sintético generado en la etapa de pirólisis de alta temperatura para la obtención de aceites pirolíticos; e) condensation of the synthetic pyrogas generated in the high-temperature pyrolysis stage to obtain pyrolytic oils;

f) reacción catalítica de desplazamiento de agua a partir del syngas obtenido en la etapa c); f) catalytic water displacement reaction from the syngas obtained in step c);

g) separación y almacenamiento del hidrogeno gas resultante en la etapa anterior. donde las etapas a) a d) se realizan en reactores independientes. g) separation and storage of the hydrogen gas resulting from the previous stage, where stages a) to d) are carried out in separate reactors.

La invención descrita describe un proceso de revalorización de material de rechazo que permite la producción de hidrogeno y aceites pirolíticos, dos compuestos de elevado valor añadido, a través de un proceso de pirólisis/gasificación, que combina diferentes etapas y procesos. La bondad de este proceso reside en extraer el compuesto de mayor valor añadido de cada fracción (biogénica y plástica), a partir de una mezcla heterogénea de estas fracciones y sin mediar una separación física previa The described invention outlines a process for valorizing waste material, enabling the production of hydrogen and pyrolytic oils, two high-value compounds, through a pyrolysis/gasification process that combines different stages and processes. The advantage of this process lies in extracting the highest-value compound from each fraction (biogenic and plastic) from a heterogeneous mixture of these fractions without prior physical separation.

En el proceso de la invención las diferentes etapas de pirolisis, gasificación y cracking indirecto se producen en reactores dedicados, por lo que se consigue un control preciso de los parámetros de cada reacción. El proceso permite la obtención de hidrogeno gas y aceites pirolíticos a partir del material de rechazo. Se utiliza la fracción biogénica de este material, que incluye papel, cartón, biomasa y residuos orgánicos, para la producción de hidrógeno renovable. Cabe destacar que se considera hidrógeno renovable cuando se produce a partir de estos residuos biogénicos. Además, el proceso de la invención permite aprovechar la fracción sintética del material de desecho, como plásticos que ya no pueden ser reciclados, para obtener aceites pirolíticos que pueden utilizarse en la fabricación de plásticos reciclados, como polietileno, polipropileno y poliestireno. In the process of the invention, the different stages of pyrolysis, gasification, and indirect cracking occur in dedicated reactors, thus achieving precise control of the parameters of each reaction. The process allows for the production of hydrogen gas and pyrolytic oils from waste material. The biogenic fraction of this material, which includes paper, cardboard, biomass, and organic waste, is used for the production of renewable hydrogen. It is worth noting that hydrogen is considered renewable when it is produced from this biogenic waste. Furthermore, the process of the invention allows for the utilization of the synthetic fraction of waste material, such as plastics that can no longer be recycled, to obtain pyrolytic oils that can be used in the manufacture of recycled plastics, such as polyethylene, polypropylene, and polystyrene.

Adicionalmente, el proceso permite revalorizar el material de rechazo, un residuo que ya no se puede seguir valorizando y que tradicionalmente ha acabado siendo enterrado en vertederos o enviada a incineradoras. Additionally, the process allows for the revaluation of rejected material, a waste that can no longer be recovered and that has traditionally ended up being buried in landfills or sent to incinerators.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Figura 1.- Dispositivo de craqueo. Figure 1.- Cracking device.

Figura 2. Esquema del proceso de obtención de gas hidrogeno y aceites pirolíticos a partir de material de rechazo que comprende una fracción biogénica y una fracción sintética. Figure 2. Schematic of the process for obtaining hydrogen gas and pyrolytic oils from reject material comprising a biogenic fraction and a synthetic fraction.

Relación de referencias y figuras: List of references and figures:

1. Entrada de gases a la cámara de craqueo 7 1. Gas inlet to the cracking chamber 7

2. Salida de gases craqueados 2. Cracked gas outlet

3. Carcasa de la cámara de craqueo 3. Cracking chamber housing

4. Quemador/quemadores 4. Burner/burners

5. Tubo interior 5. Inner tube

6. Tubo exterior 6. Outer tube

7. Cámara de craqueo 7. Cracking chamber

8. Placas deflectoras 8. Deflector plates

10. Línea de entrada de material de rechazo 10. Reject material inlet line

20. Línea de pirogas de la fracción biogénica 20. Pyrogas line of the biogenic fraction

30. Línea de syngas de la fracción biogénica 30. Syngas line of the biogenic fraction

40. Línea de syngas mezcla de la fracción biogénica 40. Syngas line mixing of the biogenic fraction

50. Línea de H2 enriquecida 50. Enriched H2 line

60. Línea de H2 60. H2 Line

70. Línea de pirogas de la fracción sintética 70. Line of pyrogases of the synthetic fraction

80. Línea de gases permanentes de la fracción sintética 80. Permanent gas line of the synthetic fraction

90. Línea de gases permanentes de la fracción biogénica 90. Permanent gas line of the biogenic fraction

100. Línea de humos de combustión 100. Combustion flue line

110. Línea de aceites pirolíticos 110. Pyrolytic oil line

120. Línea de char 120. Char line

130. Línea de cenizas 130. Ash line

140. Línea de syngas de gasificador 140. Gasifier syngas line

150. Etapa de pirólisis de la fracción biogénica 150. Pyrolysis stage of the biogenic fraction

160. Etapa de pirólisis de la fracción sintética 160. Pyrolysis stage of the synthetic fraction

170. Etapa de gasificación de char 170. Char gasification stage

180. Etapa de filtrado de pirogas 180. Pyrogen filtration stage

190. Etapa de craqueo de pirogas de la fracción biogénica 190. Pyrogen cracking stage of the biogenic fraction

200. Etapa de limpieza y acondicionamiento de la mezcla de syngas 210. Etapa de reacción de desplazamiento de agua 200. Syngas mixture cleaning and conditioning stage 210. Water displacement reaction stage

220. Etapa de separación de H2 220. H2 separation stage

230. Etapa de almacenamiento de H2 230. H2 storage stage

240. Etapa de limpieza y acondicionamiento de pirogas de la fracción sintética 250. Etapa de condensación de aceite pirolítico 240. Cleaning and conditioning stage of synthetic fraction pyrolytic 250. Pyrolytic oil condensation stage

260. Etapa de combustión de las corrientes de gases permanentes 260. Combustion stage of permanent gas streams

270. Etapa de limpieza de humos de combustión 270. Combustion fume cleaning stage

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN PREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION

En la realización preferida, la invención proporciona un dispositivo de craqueo de material biogénico para la generación de productos químicos que incluyen syngas (gas de síntesis), donde los gases a craquear provienen de procesos previos de pirolización de material de rechazo, y en donde en el dispositivo de craqueo ingresan los gases provenientes de un proceso de pirolisis selectiva de una fracción biogénica del material de rechazo a menos de 350 °C, en el que se obtiene material de rechazo parcialmente pirolizado y una mezcla de gases permanentes y compuestos condensables. In the preferred embodiment, the invention provides a biogenic material cracking device for the generation of chemicals including syngas (synthesis gas), wherein the gases to be cracked come from previous pyrolysis processes of reject material, and wherein the gases from a selective pyrolysis process of a biogenic fraction of the reject material at less than 350 °C enter the cracking device, in which partially pyrolyzed reject material and a mixture of permanent gases and condensable compounds are obtained.

Como se observa en la figura 1, en la realización preferida, el dispositivo de craqueo comprende una cámara de craqueo 7 cuyo cuerpo se asemeja a un intercambiador de dos grupos de tubos concéntricos y carcasa. Unos tubos interiores 5 donde se produce la combustión que eleva la temperatura para llevar a cabo el cracking de los gases, que están hechos a partir de un material refractario especial resistente a altas temperaturas y con un alto coeficiente de conductividad térmica. Unos tubos exteriores 6 colocados cada uno de forma concéntrica a los tubos interiores 5 están hechos también a partir de un material refractario, pero de características diferentes, puesto que no tienen que soportar las altas temperaturas de la combustión ni necesitan el poder conductivo tan elevado. As shown in Figure 1, in the preferred embodiment, the cracking device comprises a cracking chamber 7 whose body resembles a heat exchanger with two groups of concentric tubes and a shell. Inner tubes 5, where combustion occurs, raising the temperature to crack the gases, are made of a special refractory material resistant to high temperatures and with a high thermal conductivity coefficient. Outer tubes 6, each positioned concentrically to the inner tubes 5, are also made of a refractory material, but with different characteristics, since they do not have to withstand the high combustion temperatures nor do they require such high conductivity.

Volviendo a la cámara de craqueo 7, esta es, preferiblemente, de sección transversal cuadrada para optimizar la disposición de tubos interiores 5 y exteriores 6, siendo, opcionalmente, metálica para reducción del peso del dispositivo en general. Cada arreglo de tubos interior 5 y exterior 6 será soportado por unas placas deflectoras 8 que se distribuyen a lo largo de la cámara de craqueo 7, teniendo además la función de un laberinto para la circulación de los gases a craquear los cuales son precalentados antes del cracking propiamente dicho, y también optimizar el precalentamiento interior de la cámara 7. Returning to the cracking chamber 7, this is preferably square in cross-section to optimize the arrangement of the inner tubes 5 and outer tubes 6, and is optionally made of metal to reduce the overall weight of the device. Each arrangement of inner tubes 5 and outer tubes 6 will be supported by baffle plates 8 distributed along the length of the cracking chamber 7. These plates also function as a labyrinth for the circulation of the gases to be cracked, which are preheated before the actual cracking process, and also optimize the internal preheating of the chamber 7.

Ahora bien, como se ha dicho en líneas anteriores, el dispositivo de craqueo está, preferiblemente, configurado con una forma similar a un intercambiador de tubos y coraza, por tanto, comprende arreglos de tubos concéntricos que se soportan mediante placas deflectoras 8 en el interior de la cámara de craqueo 7. Este arreglo de tubos se ha previsto primeramente para el calentamiento indirecto de los gases a craquear, mediante los gases en proceso o ya craqueados. Now, as stated above, the cracking device is preferably configured in a shape similar to a shell and tube heat exchanger, therefore comprising concentric tube arrangements supported by baffle plates 8 inside the cracking chamber 7. This tube arrangement is primarily intended for the indirect heating of the gases to be cracked, by means of the process gases or the already cracked gases.

Así, cada arreglo consta de un tubo interior 5 concéntrico a un tubo exterior 6, siendo de acero refractario dichos tubos 5, 6, por cuyo espacio interior, es decir, por el espacio o intersticio entre dichos tubos 5, 6, circulan los gases a craquear; teniendo una carcasa exterior 3 que, junto con las placas deflectoras 8 crean un laberinto que incremente el intercambio de calor. Dicha carcasa 3 irá convenientemente aislada ya que la temperatura de craqueo será de hasta 1.200°C. Thus, each assembly consists of an inner tube 5 concentric to an outer tube 6, said tubes 5 and 6 being made of refractory steel. The gases to be cracked circulate through the space between these tubes 5 and 6. An outer shell 3, together with the baffle plates 8, creates a labyrinth that increases heat exchange. This shell 3 will be suitably insulated since the cracking temperature will be up to 1,200°C.

Los tubos interiores 5, en los que se produce la combustión, están herméticamente separados de la carcasa 3, para evitar la mezcla de los humos de la combustión con los gases a craquear o craqueados. Dichos tubos interiores 5 en el extremo anterior están colocados sobre una placa base, la cual dispone de una cámara de combustión (no mostrada) para el pleno de alimentación del aire de la combustión empleado en los quemadores 4. The inner tubes 5, in which combustion takes place, are hermetically sealed from the casing 3 to prevent the mixing of combustion fumes with the gases to be cracked or cracked. These inner tubes 5 are positioned at their front end on a base plate, which has a combustion chamber (not shown) for the combustion air supply plenum used in the burners 4.

Además, cada uno de los tubos interiores 5 está asociado a un quemador 4, de encendido automático, con control de llama por ionización y funcionamiento automático sin quemador piloto. La alimentación de gas a dichos quemadores 4 será a través de un soplador (no mostrado) para una presión de 0,5 bar, que además hará la función de regulación de la temperatura, mediante señal de los gases craqueados. Furthermore, each of the internal tubes 5 is associated with an automatic ignition burner 4, with ionization flame control and automatic operation without a pilot burner. Gas is supplied to these burners 4 via a blower (not shown) at a pressure of 0.5 bar, which also regulates the temperature using a signal from the cracked gases.

La cámara de combustión comprende una entrada de aire (no mostrada) mediante ventilador centrifugo (no mostrado) con la presión adecuada para la alimentación a los quemadores 4, que por lo tanto irá combinada con el soplador. Ambos ventilador y soplador pueden ir alimentados por el mismo motor, lo que facilita la regulación. The combustion chamber includes an air inlet (not shown) supplied by a centrifugal fan (not shown) with the appropriate pressure to feed the burners 4, and is therefore combined with the blower. Both the fan and blower can be powered by the same motor, which simplifies regulation.

Por otro lado, el dispositivo de craqueo comprende una válvula desviadora (no mostrada) de los gases a combustionar en el tubo interior 5, en función de la demanda de temperatura de craqueo. Dicha válvula será comandada automáticamente por un posicionador, que en el arranque dirigirá mayor cantidad de gas a combustionar hasta alcanzar la temperatura de régimen. Dicho funcionamiento estará perfectamente equilibrado ya que al mismo tiempo se balancean los gases a combustionar con los gases a craquear de forma continua y automática. On the other hand, the cracking device includes a diverter valve (not shown) for the combustion gases in the inner tube 5, depending on the cracking temperature demand. This valve is automatically controlled by a positioner, which, at startup, directs a greater quantity of combustion gas until the operating temperature is reached. This operation is perfectly balanced because the combustion gases are continuously and automatically balanced with the cracking gases.

El dispositivo de craqueo comprende además un intercambiador dispuesto a la salida de los gases de la combustión, el cual está configurado para precalentar el aire que se va a emplear en la combustión o comburente y así aumentar la eficiencia térmica del dispositivo. The cracking device also includes a heat exchanger arranged at the outlet of the combustion gases, which is configured to preheat the air to be used in combustion or oxidizer and thus increase the thermal efficiency of the device.

Ahora, con respecto al procedimiento de craqueo de los gases por medio del dispositivo de la invención comprende las etapas de: Now, with respect to the gas cracking procedure using the device of the invention, it comprises the following stages:

- distribución del gas a craquear en dos corrientes, canalizando parte de este gas para su combustión hacia los quemadores 5 y aportar así la energía necesaria para el craqueo, y otra parte para dirigirla hacia la entrada 1 e introducirla en la cámara de craqueo 7, la válvula desviadora controlada por la temperatura del gas a craquear es la encargada de dirigir el flujo de gas; - distribution of the gas to be cracked into two streams, channeling part of this gas for combustion towards the burners 5 and thus providing the energy needed for cracking, and another part to direct it towards the inlet 1 and introduce it into the cracking chamber 7, the diverter valve controlled by the temperature of the gas to be cracked is responsible for directing the gas flow;

- dirigir el gas a quemar/combustionar hacia un colector colectivo que se encarga de distribuir dicho gas hacia los quemadores 4 dispuestos en el interior del tubo interior 5 que admite temperaturas superiores a 1.500 °C; - direct the gas to be burned/combusted towards a collective collector that distributes said gas to the burners 4 arranged inside the inner tube 5 that allows temperatures above 1,500 °C;

- introducción del aire para la combustión en la cámara presurizada ligeramente (0.5 Bar) desde la cual se suministra el aire necesario a cada quemador 5, donde dicho aire ha sido precalentado en un intercambiador aprovechando cualquier fuente de calor disponible en la instalación, por ejemplo, de los gases ya craqueados o los propios gases de combustión; - introduction of combustion air into the slightly pressurized chamber (0.5 Bar) from which the necessary air is supplied to each burner 5, where said air has been preheated in a heat exchanger using any heat source available in the installation, for example, from the already cracked gases or the combustion gases themselves;

- introducción de los gases a craquear en la cámara de craqueo 7 donde están ubicados el arreglo de tubos 5, 6, donde las placas deflectoras 8 que hacen circular el gas a craquear en un laberinto alrededor de los tubos exteriores 6 produciendo un precalentamiento de los mismos; - introduction of the gases to be cracked into the cracking chamber 7 where the tube arrangement 5, 6 is located, where the baffle plates 8 circulate the gas to be cracked in a labyrinth around the outer tubes 6 producing a preheating of them;

- los gases a craquear ya precalentados a una temperatura cercana a la de craqueo, pasan por el espacio entre los tubos exteriores 6 y los tubos interiores 5, en los que se produce la combustión, donde en el paso por este espacio los gases alcanzan una temperatura de más de 1.200 °C y se mantienen durante más de 2 segundos con lo que se garantiza un total craqueo de todos los gases; y - the gases to be cracked, already preheated to a temperature close to the cracking temperature, pass through the space between the outer tubes 6 and the inner tubes 5, where combustion takes place, where in the passage through this space the gases reach a temperature of more than 1,200 °C and are maintained for more than 2 seconds, thus ensuring total cracking of all the gases; and

- el gas ya craqueado a una temperatura superior a 1.200 °C es utilizado para el precalentamiento del gas a craquear proveniente del proceso térmico del material de rechazo, por lo que el consumo del gas a quemar para el craqueo será menor y se podrá optimizar el rendimiento de la instalación. - The gas already cracked at a temperature above 1,200 °C is used to preheat the gas to be cracked from the thermal process of the reject material, so the consumption of the gas to be burned for cracking will be lower and the performance of the installation can be optimized.

El segundo aspecto de la invención se refiere a un proceso de obtención de gas hidrogeno y aceites pirolíticos a partir de material de rechazo que comprende las siguientes etapas: The second aspect of the invention relates to a process for obtaining hydrogen gas and pyrolytic oils from waste material comprising the following steps:

a) pirolisis selectiva de la fracción biogénica del material de rechazo a menos de 350 °C, donde se obtiene material de rechazo parcialmente pirolizado y una mezcla de gases permanentes y compuestos condensables; a) selective pyrolysis of the biogenic fraction of the reject material at less than 350 °C, where partially pyrolyzed reject material and a mixture of permanent gases and condensable compounds are obtained;

b) pirolisis selectiva de la fracción sintética del material de rechazo parcialmente pirolizado resultante de la etapa anterior a alta temperatura entre los 400-520 °C donde se obtiene carbón y pirogas sintético; b) selective pyrolysis of the synthetic fraction of the partially pyrolyzed reject material resulting from the previous stage at high temperature between 400-520 °C where synthetic carbon and pyrogas are obtained;

c) craqueo térmico indirecto de la mezcla obtenida en la etapa a) entre 700 y 1200 °C, donde se obtiene syngas, y donde el craqueo térmico se produce en un dispositivo de craqueo de acuerdo al primer aspecto de la invención; c) indirect thermal cracking of the mixture obtained in step a) between 700 and 1200 °C, where syngas is obtained, and where the thermal cracking takes place in a cracking device according to the first aspect of the invention;

d) gasificación del carbón generado en la etapa b) a temperaturas entre 800 y 1.200 °C mediante corrientes de aire y/o vapor de agua; d) gasification of the coal generated in stage b) at temperatures between 800 and 1,200 °C by means of air currents and/or water vapor;

e) condensación del pirogas sintético generado en la etapa de pirólisis de alta temperatura para la obtención de aceites pirolíticos; e) condensation of the synthetic pyrogas generated in the high-temperature pyrolysis stage to obtain pyrolytic oils;

f) reacción catalítica de desplazamiento de agua a partir del syngas obtenido en la etapa c); f) catalytic water displacement reaction from the syngas obtained in step c);

g) separación y almacenamiento del hidrogeno gas resultante en la etapa anterior. donde las etapas a) a d) se realizan en reactores independientes. g) separation and storage of the hydrogen gas resulting from the previous stage, where stages a) to d) are carried out in separate reactors.

La pirolisis de las distintas fracciones del material de rechazo en diferentes reactores permite un control preciso de las condiciones de reacción de manera que los productos obtenidos, esto es pirogas biogénico y sintético, tienen unas características particularmente interesantes para la obtención de hidrogeno gas y aceites pirolíticos. The pyrolysis of the different fractions of the reject material in different reactors allows precise control of the reaction conditions so that the products obtained, that is, biogenic and synthetic pyrogas, have particularly interesting characteristics for obtaining hydrogen gas and pyrolytic oils.

El término "material de rechazo” se refiere a aquellos residuos que tradicionalmente no se pueden separar por medios mecánicos y por tanto no se pueden valorizar, tradicionalmente este material se desecha por medio de vertederos o es usado como combustible en incineradoras. Este material comprende una mezcla heterogénea de fracciones plásticas (polietileno, polipropileno, poliestireno...) y fracciones biogénicas (madera, papel, cartón, biomasa, restos o rgán icos .) en diferentes proporciones. The term "waste material" refers to waste that cannot traditionally be separated by mechanical means and therefore cannot be recovered. This material is typically disposed of in landfills or used as fuel in incinerators. It comprises a heterogeneous mixture of plastic fractions (polyethylene, polypropylene, polystyrene, etc.) and biogenic fractions (wood, paper, cardboard, biomass, organic waste, etc.) in varying proportions.

El término "material de rechazo parcialmente pirolizado” se refiere al material sólido resultante de la pirolisis selectiva a bajas temperaturas del material de rechazo donde únicamente se ha pirolizada la fracción biogénica del material de rechazo. The term "partially pyrolyzed reject material" refers to the solid material resulting from the selective low-temperature pyrolysis of the reject material where only the biogenic fraction of the reject material has been pyrolyzed.

El término "carbón” se refiere al material carbonoso resultante de la pirolisis a altas temperaturas del material de rechazo, comúnmente también se suele denominar"cha?’.The term "char" refers to the carbonaceous material resulting from the high-temperature pyrolysis of the reject material, which is also commonly called "cha?".

El término "gases permanentes” se refiere los gases obtenidos en una etapa de pirolisis, estos habitualmente son mezclas gaseosas de H2, monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O) en distintas proporciones. The term "permanent gases" refers to the gases obtained in a pyrolysis stage; these are usually gaseous mixtures of H2, carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2) and water (H2O) in different proportions.

El término "syngas” se refiere a una mezcla que contiene hidrógeno (H2), monóxido de carbono (CO) y otros componentes gaseosos, como dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) y vapor de agua (H2O) en diferentes proporciones. The term "syngas" refers to a mixture containing hydrogen (H2), carbon monoxide (CO) and other gaseous components, such as carbon dioxide (CO2), methane (CH4) and water vapor (H2O) in different proportions.

El término "pirogas” se refiere a la mezcla gaseosa que se obtiene de procesos de pirolisis. Esta mezcla contiene generalmente hidrógeno (H2), monóxido de carbono (CO), así como hidrocarburos ligeros y pesados no reaccionados (especialmente metano (CH4), etano (C2H6), propano (C3H8) y alquitrán). Dependiendo del tipo de material de partida la composición del pirogas puede variar, generalmente el pirogas puede ser pirogas biogénico o pirogas sintético. The term "pyrogas" refers to the gaseous mixture obtained from pyrolysis processes. This mixture generally contains hydrogen (H2), carbon monoxide (CO), as well as unreacted light and heavy hydrocarbons (especially methane (CH4), ethane (C2H6), propane (C3H8), and tar). Depending on the type of starting material, the composition of the pyrogas can vary; generally, pyrogas can be biogenic or synthetic.

El término "productos condensables” se refiere a componentes resultantes de la pirolisis que se encuentran en forma líquida o sólida a temperatura ambiente y presión atmosférica. Estos productos se condensan y se recolectan durante el proceso, después de que los gases de pirolisis se han enfriado y se han convertido en líquidos o sólidos. The term "condensable products" refers to components resulting from pyrolysis that are in liquid or solid form at room temperature and atmospheric pressure. These products condense and are collected during the process, after the pyrolysis gases have cooled and condensed into liquids or solids.

El término "aceites pirolíticos” se refiere a los productos líquidos que se obtienen mediante la pirolisis de materiales orgánicos y/o sintéticos. Su composición consiste principalmente en hidrocarburos saturados, insaturados y aromáticos, y sus características pueden variar según la fuente de los materiales y las condiciones de procesamiento. The term "pyrolytic oils" refers to liquid products obtained through the pyrolysis of organic and/or synthetic materials. Their composition consists primarily of saturated, unsaturated, and aromatic hydrocarbons, and their characteristics can vary depending on the source of the materials and the processing conditions.

En la realización preferida del proceso del segundo aspecto, el proceso comprende previamente a la etapa a) una etapa de pretratamiento del material de rechazo que comprende secado, trituración, eliminación de inertes y/o eliminación de metales. In the preferred embodiment of the process of the second aspect, the process comprises prior to step a) a pretreatment step of the reject material comprising drying, crushing, removal of inert materials and/or removal of metals.

En otra realización preferida del proceso del segundo aspecto, la temperatura de funcionamiento de la primera etapa de pirólisis está comprendida entre 280°C y 350°C; mientras que la temperatura de funcionamiento de la segunda etapa de pirólisis está comprendida entre 500 y 520°C. In another preferred embodiment of the process of the second aspect, the operating temperature of the first pyrolysis stage is between 280°C and 350°C; while the operating temperature of the second pyrolysis stage is between 500 and 520°C.

En la realización más preferida del proceso del segundo aspecto, la temperatura de funcionamiento de la primera etapa de pirólisis está comprendida entre 280°C y 350°C; mientras que la temperatura de funcionamiento de la segunda etapa de pirólisis está comprendida entre 500 y 520°C y la temperatura del craqueo indirecto del pirogas biogénico está comprendida entre 700 y 1200°C. In the most preferred embodiment of the process of the second aspect, the operating temperature of the first pyrolysis stage is between 280°C and 350°C; while the operating temperature of the second pyrolysis stage is between 500 and 520°C and the temperature of the indirect cracking of the biogenic pyrogas is between 700 and 1200°C.

La alimentación a la primera etapa de pirolización (etapa a) se realiza a temperatura ambiente y la temperatura de alimentación del material parcialmente pirolizado al reactor de segunda pirolisis (etapa b) se realiza entre 280 y 350 °C. The feed to the first pyrolysis stage (stage a) is carried out at room temperature and the feed temperature of the partially pyrolyzed material to the second pyrolysis reactor (stage b) is between 280 and 350 °C.

Las condiciones de temperatura en las etapas de pirolisis selectiva y sus correspondientes etapas de alimentación permiten mantener un gradiente de temperatura (rampa de temperatura) de 1°C/min-20°C/min, preferiblemente 1°C/min-10°C/min y todavía más preferible un gradiente de 5°C/min. Este gradiente permite la obtención de los diferentes productos con excelente calidad. The temperature conditions in the selective pyrolysis stages and their corresponding feeding stages allow for maintaining a temperature gradient (temperature ramp) of 1°C/min to 20°C/min, preferably 1°C/min to 10°C/min, and even more preferably a gradient of 5°C/min. This gradient enables the production of the different products with excellent quality.

Adicionalmente, el pirogas obtenido en la segunda etapa de pirólisis selectiva, continúan hasta una etapa de condensación donde el pirogas resultante de la etapa b) se condensa para obtener aceites pirolíticos de excelente calidad. Additionally, the pyrolytic oils obtained in the second stage of selective pyrolysis continue to a condensation stage where the pyrolytic oils resulting from stage b) are condensed to obtain pyrolytic oils of excellent quality.

El proceso de la invención permite la obtención de 2 fracciones diferenciadas de aceites de pirolisis con distinta composición. La primera de ellas proviene de la pirolisis selectiva de la fracción de biomasa del material de rechazo y es rica en compuestos oxigenados (compuestos que contienen oxígeno en su estructura, además de carbono e hidrógeno: ácido benzoico, ácido acético, fenoles, furfural...) y nitrogenados, como, por ejemplo, caprolactamas. Esta fracción de bajo valor industrial es ideal para ser revalorizada mediante su transformación en hidrogeno gas. The process of the invention allows for obtaining two distinct fractions of pyrolysis oils with different compositions. The first comes from the selective pyrolysis of the biomass fraction of the reject material and is rich in oxygenated compounds (compounds that contain oxygen in their structure, in addition to carbon and hydrogen: benzoic acid, acetic acid, phenols, furfural, etc.) and nitrogenous compounds, such as caprolactams. This fraction, of low industrial value, is ideal for valorization through its transformation into hydrogen gas.

La segunda fracción obtenida de la pirolisis de la fracción sintética del material de rechazo es rica en parafinas (hidrocarburos lineales compuestos exclusivamente por carbono e hidrógeno: heptano, octano, nonano...), olefinas (hidrocarburos lineales que contienen al menos un enlace doble carbono-carbono, que están compuestos exclusivamente por carbono e hidrógeno: 1-hepteno, 1-octeno, 1-noneno...) y compuestos aromáticos (hidrocarburos formados por compuestos cíclicos que forman enlaces carbono-carbono dobles: benceno, tolueno, estireno, naftaleno), siendo esta fracción de alto valor industrial. The second fraction obtained from the pyrolysis of the synthetic fraction of the reject material is rich in paraffins (linear hydrocarbons composed exclusively of carbon and hydrogen: heptane, octane, nonane...), olefins (linear hydrocarbons containing at least one carbon-carbon double bond, composed exclusively of carbon and hydrogen: 1-heptene, 1-octene, 1-nonene...) and aromatic compounds (hydrocarbons formed by cyclic compounds that form carbon-carbon double bonds: benzene, toluene, styrene, naphthalene), this fraction being of high industrial value.

En una realización preferente, las unidades de condensación consisten en una combinación de intercambiadores de calor tipo tubo y carcasa, en los que por los tubos circula un fluido refrigerante, como puede ser el aire, aceite térmico o agua, y por la carcasa circula el gas combustible, configurando un enfriamiento homogéneo, y una condensación progresiva. In a preferred embodiment, the condensing units consist of a combination of shell and tube heat exchangers, in which a refrigerant fluid, such as air, thermal oil or water, circulates through the tubes, and the fuel gas circulates through the shell, configuring homogeneous cooling and progressive condensation.

En otra realización del proceso del segundo aspecto, el proceso incluye etapas de filtración del pirogas obtenido en las etapas de pirolisis selectiva a) y b). Durante el filtrado se emplean filtros cerámicos y/o ciclones que retengan las impurezas sólidas, principalmente las partículas generadas en los pirolizadores. In another embodiment of the second aspect of the process, the process includes filtration stages of the pyrolysis gas obtained in the selective pyrolysis stages a) and b). During filtration, ceramic filters and/or cyclones are used to retain solid impurities, mainly the particles generated in the pyrolyzers.

Preferiblemente, el pirogas obtenido en la etapa b) se somete a una etapa de filtrado y otra de limpieza. En una realización preferente, la limpieza de pirogas se realizará mediante la adición de Ca(OH)2y/o NaHCO3para la eliminación de gases ácidos y/o metales; y mediante la adición de carbón para la eliminación de dioxinas y/o furanos. Preferably, the pyrogas obtained in step b) is subjected to a filtration step and a cleaning step. In a preferred embodiment, the pyrogas cleaning is carried out by adding Ca(OH)2 and/or NaHCO3 for the removal of acid gases and/or metals; and by adding carbon for the removal of dioxins and/or furans.

En otra realización preferente, y paralelamente a las realizaciones anteriores, el procedimiento incluye una etapa de lavado del gas resultante del craqueo indirecto. In another preferred embodiment, and in parallel with the previous embodiments, the procedure includes a stage of washing the gas resulting from indirect cracking.

En otra realización preferida, el tiempo de residencia del material de rechazo en el reactor de la primera pirólisis selectiva está entre 1 y 3 horas, preferiblemente aproximadamente 2 h. In another preferred embodiment, the residence time of the reject material in the reactor of the first selective pyrolysis is between 1 and 3 hours, preferably approximately 2 hours.

En otra realización preferida, el tiempo de residencia del material de rechazo en el reactor de la segunda pirolisis selectiva está entre 1 y 3 horas, preferiblemente aproximadamente 2 h. In another preferred embodiment, the residence time of the reject material in the reactor of the second selective pyrolysis is between 1 and 3 hours, preferably approximately 2 hours.

En otra realización preferida, el tiempo de residencia de la mezcla de gases permanentes y compuestos condensables (pirogas biogénico) en el reactor de craqueo indirecto está entre 1 y 5 segundos, preferiblemente aproximadamente 2 segundos. In another preferred embodiment, the residence time of the mixture of permanent gases and condensable compounds (biogenic pyrogas) in the indirect cracking reactor is between 1 and 5 seconds, preferably approximately 2 seconds.

En la realización más preferida, los tiempos de residencia del material de rechazo en el reactor de la primera y en el reactor de la segunda pirolisis selectiva están entre 1 y 3 horas, preferiblemente aproximadamente 2 horas. In the most preferred embodiment, the residence times of the reject material in the reactor of the first and in the reactor of the second selective pyrolysis are between 1 and 3 hours, preferably approximately 2 hours.

En esta etapa, el monóxido de carbono (CO) presente en el gas de síntesis obtenido en la etapa c) reacciona con las moléculas de agua (H2O). Esta reacción se conoce como la "reacción de desplazamiento del agua ". La reacción de desplazamiento del agua a partir de syngas, una mezcla de hidrógeno (H2) y monóxido de carbono (CO), para reaccionar con el agua (H2O) y producir hidrógeno gaseoso (H2) adicional y dióxido de carbono (CO2). Como resultado de esta reacción, se forma hidrógeno (H2) y dióxido de carbono (CO2). El hidrógeno producido se recoge como un producto valioso, mientras que el resto de gases permanentes se deriva a un sistema de cogeneración. In this stage, the carbon monoxide (CO) present in the synthesis gas obtained in stage c) reacts with water molecules (H2O). This reaction is known as the "water displacement reaction." The water displacement reaction uses syngas, a mixture of hydrogen (H2) and carbon monoxide (CO), to react with water (H2O) and produce additional hydrogen gas (H2) and carbon dioxide (CO2). As a result of this reaction, hydrogen (H2) and carbon dioxide (CO2) are formed. The hydrogen produced is collected as a valuable product, while the remaining permanent gases are diverted to a cogeneration system.

En otra realización preferente, el procedimiento incluye una etapa de limpieza de syngas resultante del craqueo indirecto de la etapa c), esta etapa se realizará mediante la adición de Ca(OH)2y/o NaHCO3para la eliminación de gases ácidos y/o metales; y mediante la adición de carbón para la eliminación de dioxinas y/o furanos. El objetivo es eliminar cualquier impureza que impida la reacción posterior de desplazamiento del agua de la etapa d). In another preferred embodiment, the process includes a cleaning step for the syngas resulting from the indirect cracking of step c). This step is carried out by adding Ca(OH)₂ and/or NaHCO₃ to remove acid gases and/or metals, and by adding carbon to remove dioxins and/or furans. The objective is to remove any impurities that would impede the subsequent water displacement reaction of step d).

Preferiblemente, el hidrogeno obtenido en la etapa f) de la reacción de desplazamiento del agua es separado mediante adsorción por oscilación de presión(pressure swing adsorption,PSA por sus siglas en inglés). Este método aprovecha las diferencias en las propiedades de adsorción de los diferentes componentes gaseosos para lograr la separación. El PSA se emplea industrialmente para la separación de H2del gas de síntesis y permite obtener H2prácticamente a la presión de entrada y una corriente de gases de descarte (off-gas o tail gas) con una mezcla de N2, CO2, CO y CH4. Preferably, the hydrogen obtained in step f) of the water displacement reaction is separated by pressure swing adsorption (PSA). This method takes advantage of the differences in the adsorption properties of the various gaseous components to achieve separation. PSA is used industrially for the separation of H2 from synthesis gas and allows obtaining H2 at practically the inlet pressure and an off-gas or tail gas stream containing a mixture of N2, CO2, CO, and CH4.

En la etapa d) el carbón resultante de la segunda pirolisis selectiva se somete a un proceso de gasificación. El carbón se convierte en un gas combustible mediante la reacción con un agente gasificante, como el vapor de agua (H2O), aire o el dióxido de carbono (CO2), a temperaturas elevadas. Este proceso se lleva a cabo en ausencia de oxígeno (anoxia) o en condiciones de oxígeno limitado para evitar la combustión completa del carbón y obtener un gas rico en hidrógeno y monóxido de carbono, conocido como gas de síntesis o syngas. In step d), the carbon resulting from the second selective pyrolysis undergoes a gasification process. The carbon is converted into a combustible gas by reacting with a gasifying agent, such as water vapor (H2O), air, or carbon dioxide (CO2), at elevated temperatures. This process is carried out in the absence of oxygen (anoxia) or under oxygen-limited conditions to prevent complete combustion of the carbon and to obtain a gas rich in hydrogen and carbon monoxide, known as synthesis gas or syngas.

En la etapa d) la mezcla de carbón y agente gasificante se introduce en el reactor de gasificación, que se calienta a temperaturas elevadas, en el rango de 800°C a 1.200°C. Preferiblemente, la temperatura del reactor de gasificación durante la gasificación es de aproximadamente 1.000 °C. En la etapa d) se emplea aire y vapor de agua como agente gasificante en una ratio de 4:1. In step d), the mixture of coal and gasifying agent is introduced into the gasification reactor, which is heated to high temperatures, in the range of 800°C to 1,200°C. Preferably, the temperature of the gasification reactor during gasification is approximately 1,000°C. In step d), air and steam are used as gasifying agents in a ratio of 4:1.

En otra realización preferente, el gas sintético permanente, que procede de la segunda etapa de condensación del pirogas sintético, se recirculará a un sistema de cogeneración, con capacidad para generar energía térmica y eléctrica para abastecer a los diferentes elementos del propio procedimiento. In another preferred embodiment, the permanent synthetic gas, which comes from the second condensation stage of the synthetic pyrogas, will be recirculated to a cogeneration system, with the capacity to generate thermal and electrical energy to supply the different elements of the process itself.

Así mismo, la energía térmica sobrante del sistema de cogeneración podrá ser reconducida para elevar y/o mantener la temperatura de las etapas de pirólisis de manera que se logre un aprovechamiento completo, tanto térmico como eléctrico de los gases permanentes obtenidos de la fracción sintética del material de rechazo. Likewise, the excess thermal energy from the cogeneration system can be redirected to raise and/or maintain the temperature of the pyrolysis stages so that complete thermal and electrical utilization of the permanent gases obtained from the synthetic fraction of the reject material is achieved.

De esta forma, y según las realizaciones anteriores, se logra una reutilización de los gases permanentes, para permitir alcanzar y mantener las temperaturas de funcionamiento, sin necesidad de tener que utilizar gases combustibles externos. Así como la reutilización de parte del gas sintético permanente para la generación de energía, permitiendo un autoabastecimiento de la planta en la que se instale el procedimiento objeto de la presente invención. In this way, and according to previous implementations, the permanent gases are reused to reach and maintain operating temperatures without the need for external fuel gases. Furthermore, a portion of the permanent synthetic gas is reused for energy generation, enabling the plant where the process of this invention is installed to be self-sufficient.

Preferiblemente, el proceso incluye una etapa de limpieza de los humos resultantes del sistema de cogeneración. Esta etapa de limpieza humos comprende: una etapa catalítica para la eliminación de NOx, la inyección de un aditivo en forma de polvo (NaHCO3ó Ca(OH)2), para la eliminación de gases ácidos (SO2, HCl) y una etapa de filtrado para eliminación del material sólido que se puede generar durante la combustión. Preferably, the process includes a flue gas cleaning stage for the cogeneration system. This flue gas cleaning stage comprises: a catalytic stage for NOx removal, the injection of a powdered additive (NaHCO3 or Ca(OH)2) for the removal of acid gases (SO2, HCl), and a filtration stage for the removal of solid material that may be generated during combustion.

Descrita suficientemente la naturaleza de la presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, no se considera necesario hacer más extensa su explicación para que cualquier experto en la materia comprenda su alcance y las ventajas que de ella se derivan, haciéndose constar que, dentro de su esencialidad, podrá ser llevada a la práctica en otras formas de realización que difieran en detalle de la indicada a título de ejemplo, y a las cuales alcanzará igualmente la protección que se recaba siempre que no se altere, cambie o modifique su principio fundamental. Having sufficiently described the nature of the present invention, as well as the manner of putting it into practice, it is not considered necessary to make its explanation more extensive so that any expert in the field may understand its scope and the advantages that derive from it, it being noted that, within its essentiality, it may be put into practice in other forms of embodiment that differ in detail from the one indicated as an example, and to which the protection sought will also extend provided that its fundamental principle is not altered, changed or modified.

Claims (15)

REIVINDICACIONES 1. Dispositivo de craqueo de material biogénico para la generación de productos químicos que incluyen syngas (gas de síntesis), que comprende:1. Biogenic material cracking device for the generation of chemical products including syngas (synthesis gas), comprising: - una cámara de craqueo (7) por la que se mueven los gases a craquear desde una entrada (1) que habilita la entrada de los mismos hasta una salida (2) de gas craqueado/syngas;- a cracking chamber (7) through which the gases to be cracked move from an inlet (1) that enables their entry to an outlet (2) of cracked gas/syngas; - un conjunto de craqueo dispuesto al interior de la cámara de craqueo (7) configurado para precalentar el gas a craquear y para craquear el gas precalentado generando syngas, comprendiendo dicho conjunto de craqueo al menos un tubo exterior (6) al cual es concéntrico un tubo interior (5), donde por la parte exterior del tubo exterior (6) circulan los gases proveniente de la entrada (1), donde por un espacio entre el tubo exterior (6) y el tubo interior (5) circulan los gases a craquear para su craqueo a una temperatura de al menos 1200°C sostenida por al menos 2 segundos, y donde por un interior del tubo interior (5) circula un gas de combustión para craquear el gas que circula en el espacio entre el tubo exterior (6) y el tubo interior (5), y donde los gases que se mueven por el exterior del tubo exterior (6) intercambian calor con el gas que se mueve por el espacio entre el tubo exterior (6) y el tubo interior (5); y donde los gases que se mueven por el exterior del tubo exterior (6) se dirigen hacia el espacio entre el tubo exterior (6) y el tubo interior (5); y- a cracking assembly disposed inside the cracking chamber (7) configured to preheat the gas to be cracked and to crack the preheated gas generating syngas, said cracking assembly comprising at least an outer tube (6) to which an inner tube (5) is concentric, wherein the gases from the inlet (1) circulate on the outside of the outer tube (6), wherein the gases to be cracked circulate through a space between the outer tube (6) and the inner tube (5) for cracking at a temperature of at least 1200°C sustained for at least 2 seconds, and wherein a combustion gas circulates through the inside of the inner tube (5) to crack the gas circulating in the space between the outer tube (6) and the inner tube (5), and wherein the gases moving on the outside of the outer tube (6) exchange heat with the gas moving through the space between the outer tube (6) and the inner tube (5); and where the gases moving on the outside of the outer tube (6) are directed towards the space between the outer tube (6) and the inner tube (5); and - al menos un quemador (4) configurado para calentar el tubo interior (5), donde una fracción del gas a la entrada (1) se distribuye selectivamente hacia dicho quemador (4).- at least one burner (4) configured to heat the inner tube (5), where a fraction of the inlet gas (1) is selectively distributed to said burner (4). 2. Dispositivo de craqueo según la reivindicación anterior que comprende placas deflectoras (8) dispuestas distanciadas al interior de la cámara de craqueo (7), donde dichas placas deflectoras (8) soportan el conjunto de craqueo formando un circuito por el que se mueven los gases provenientes de la entrada (1) alrededor del tubo exterior (6).2. Cracking device according to the preceding claim comprising deflector plates (8) arranged at intervals inside the cracking chamber (7), wherein said deflector plates (8) support the cracking assembly forming a circuit through which the gases from the inlet (1) move around the outer tube (6). 3. Dispositivo según la reivindicación anterior que comprende un colector conectado al quemador (4) configurado para dirigir el gas a quemar hacia dicho quemador (4) y una cámara de presurización prevista para introducir aire hacia el quemador (4).3. Device according to the preceding claim comprising a manifold connected to the burner (4) configured to direct the gas to be burned towards said burner (4) and a pressurization chamber provided to introduce air towards the burner (4). 4. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende una válvula de regulación controlada por la temperatura del gas a craquear, configurada para dividir el gas en una corriente para quemar que se dirige al quemador (4) y una corriente de gas a craquear que se dirige hacia la cámara de craqueo (7);4. Device according to any of the preceding claims comprising a regulating valve controlled by the temperature of the gas to be cracked, configured to divide the gas into a combustion stream directed to the burner (4) and a cracking gas stream directed to the cracking chamber (7); 5. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde el conjunto de craqueo que comprende una pluralidad de arreglos de tubo exterior (6) y tubo interior (5) concéntricos con un quemador (4) asociado a cada tubo interior (5).5. Device according to any of the preceding claims wherein the cracking assembly comprises a plurality of concentric outer tube (6) and inner tube (5) arrangements with a burner (4) associated with each inner tube (5). 6. Proceso de obtención de gas hidrogeno y aceites pirolíticos a partir de material de rechazo caracterizado porque comprende las siguientes etapas:6. Process for obtaining hydrogen gas and pyrolytic oils from reject material characterized in that it comprises the following stages: a) pirolisis selectiva de la fracción biogénica del material de rechazo a menos de 350 °C, donde se obtiene material de rechazo parcialmente pirolizado y una mezcla de gases permanentes y compuestos condensables;a) selective pyrolysis of the biogenic fraction of the reject material at less than 350 °C, where partially pyrolyzed reject material and a mixture of permanent gases and condensable compounds are obtained; b) pirolisis selectiva de la fracción sintética del material de rechazo parcialmente pirolizado resultante de la etapa anterior a alta temperatura entre los 400-520 °C donde se obtiene carbón y pirogas sintético;b) selective pyrolysis of the synthetic fraction of the partially pyrolyzed reject material resulting from the previous stage at high temperature between 400-520 °C where synthetic carbon and pyrogas are obtained; c) craqueo térmico indirecto de la mezcla obtenida en la etapa a) entre 700 y 1200 °C, donde se obtiene syngas, y donde el craqueo térmico se produce en un dispositivo de craqueo de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5; d) gasificación del carbón generado en la etapa b) a temperaturas entre 800 y 1.200 °C mediante corrientes de aire y/o vapor de agua;c) indirect thermal cracking of the mixture obtained in step a) between 700 and 1200 °C, where syngas is obtained, and where the thermal cracking takes place in a cracking device according to any of claims 1 to 5; d) gasification of the coal generated in step b) at temperatures between 800 and 1200 °C by means of air and/or steam currents; e) condensación del pirogas sintético generado en la etapa de pirólisis de alta temperatura para la obtención de aceites pirolíticos;e) condensation of the synthetic pyrogas generated in the high-temperature pyrolysis stage to obtain pyrolytic oils; f) reacción catalítica de desplazamiento de agua a partir del syngas obtenido en la etapa c);f) catalytic water displacement reaction from the syngas obtained in step c); g) separación del hidrogeno gas resultante en la etapa anterior.g) separation of the hydrogen gas resulting from the previous stage. donde las etapas a) a d) se realizan en reactores independientes.where steps a) to d) are performed in separate reactors. 7. El proceso para la obtención de hidrogeno a partir de material de rechazo según la reivindicación anterior, donde el proceso comprende previamente a la etapa a) de pretratamiento del material de rechazo que comprende secado, trituración, eliminación de inertes y/o eliminación de metales.7. The process for obtaining hydrogen from reject material according to the preceding claim, wherein the process comprises prior to step a) pretreatment of the reject material comprising drying, crushing, removal of inert materials and/or removal of metals. 8. El proceso para la obtención de hidrogeno a partir de material de rechazo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 6-7, donde la primera etapa de pirólisis selectiva de la fracción biogénica se realiza a una temperatura comprendida entre 280°C y 350°C, y la segunda etapa de pirólisis selectiva de la fracción sintética se realiza a una temperatura comprendida entre 500°C y 520°C.8. The process for obtaining hydrogen from waste material according to any of the preceding claims 6-7, wherein the first stage of selective pyrolysis of the biogenic fraction is carried out at a temperature between 280°C and 350°C, and the second stage of selective pyrolysis of the synthetic fraction is carried out at a temperature between 500°C and 520°C. 9. El proceso para la obtención de hidrogeno a partir de material de rechazo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 6-8, donde la etapa de alimentación de la segunda etapa de pirólisis se realiza a una temperatura comprendida entre 280°C y 350°C.9. The process for obtaining hydrogen from reject material according to any of the preceding claims 6-8, wherein the feeding stage of the second pyrolysis stage is carried out at a temperature between 280°C and 350°C. 10. El proceso para la obtención de hidrogeno a partir de material de rechazo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 6-9, donde el tiempo de residencia del material de rechazo en el primer reactor de pirolisis esta entre 1 y 3 horas.10. The process for obtaining hydrogen from reject material according to any of the preceding claims 6-9, wherein the residence time of the reject material in the first pyrolysis reactor is between 1 and 3 hours. 11. El proceso para la obtención de hidrogeno a partir de material de rechazo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 6-10, donde el tiempo de residencia del material de rechazo parcialmente pirolizado en el segundo reactor de pirolisis esta entre 1 y 3 horas.11. The process for obtaining hydrogen from reject material according to any of the preceding claims 6-10, wherein the residence time of the partially pyrolyzed reject material in the second pyrolysis reactor is between 1 and 3 hours. 12. El proceso para la obtención de hidrogeno a partir de material de rechazo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 6-11, donde el tiempo de residencia del pirogas resultante de pirolisis selectiva de la fracción biogenica en el craqueador indirecto esta entre 1 y 5 segundos, preferiblemente aproximadamente 2 segundos.12. The process for obtaining hydrogen from reject material according to any of the preceding claims 6-11, wherein the residence time of the pyrogas resulting from selective pyrolysis of the biogenic fraction in the indirect cracker is between 1 and 5 seconds, preferably approximately 2 seconds. 13. El proceso para la obtención de hidrogeno a partir de material de rechazo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 6-12, donde el pirogas sintético resultante de la etapa b) atraviesa las etapas de:13. The process for obtaining hydrogen from waste material according to any of claims 6-12 above, wherein the synthetic pyrogas resulting from step b) passes through the steps of: - limpieza del pirogas sintético a una temperatura comprendida entre 450°C y 520°C;y- cleaning of synthetic pyrotechnics at a temperature between 450°C and 520°C; and - condensación en una unidad de condensación, configurada para separar al menos una fracción líquida, y al menos una fracción de gas sintético permanente.- condensation in a condensation unit, configured to separate at least a liquid fraction, and at least a permanent synthetic gas fraction. 14. El proceso para la obtención de hidrogeno a partir de material de rechazo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 6-13, caracterizado porque comprende una etapa de almacenamiento de hidrogeno gas procedente de la etapa g) en un depósito de gas.14. The process for obtaining hydrogen from waste material according to any of the preceding claims 6-13, characterized in that it comprises a stage of storing hydrogen gas from stage g) in a gas tank. 15. El proceso para la obtención de hidrogeno a partir de material de rechazo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 6-14, donde los gases permanentes resultantes de las etapas e) y f) se emplean como combustible en un sistema de cogeneración para la producción de energía térmica y eléctrica.15. The process for obtaining hydrogen from waste material according to any of the preceding claims 6-14, wherein the permanent gases resulting from steps e) and f) are used as fuel in a cogeneration system for the production of thermal and electrical energy.
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