Brevet FR2057015A1 — publié le 19710507

-1- 2057015 La présente invention est relative à-un"procédé et à un appareil de traitement des fuites de pétrole. La récupération ou le traitement du pétrole qui s'accumule fâcheusement à la surface des eaux ouvertes telles que les fleu-5 ves, les océans, les rades, les ports, etc... ont posé un problème persistant dont on n'a pas trouvé de solution. Ce problème a été récemment fortement amplifié par les énormes quantités de pétrole s'infiltrant à la surface de l'eau du fait des fuites lors de manipulations de pétrole au large des côtes. Ces fuites 10 en si grandes quantités constituent une sérieuse préoccupation pour plusieurs raisons. L'acheminement du pétrole vers la cote non seulement endommage la côte et les installations côtières, mais peut provoquer la mort d'oiseaux et d'organismes vivants sauvages sur la côte. Ensuite, la présence de pétrole à la surfa-15 ce de l'eau présente un risque d'incendie caractérisé. En outre, l'échappement ou fuite continue de pétrole à la surface de l'eau a pour conséquence une perte économique continuelle et importante. Pour les raisons ci-dessus, il n'est pas étonnant que l'on ait accompli des efforts de différente nature pour résoudre le 20 problème des fuites de pétrole. Une solution typique proposée consiste à prévoir des moyens devant entourer partiellement ou complètement la zone d'accumulation de pétrole sur l'eau, puis à recueillir et pomper ce pétrole dans une zone de stockage appropriée. Ces systèmes de récupération purement mécaniques sont 25 difficiles à mettre et à maintenir en place, du fait de la zone de fuite normalement étendue et de l'action constante des vagues ayant lieu dans cette zone. On a également proposé d'utiliser des matériaux absorbant le pétrole, tels que de la paille ou de la vermiculite, ces ma-30 tériaux étant répandus à la surface de l'eau où a lieu-la fuite de pétrole et recueillis ensuite, le pétrole étant adsorbé à leur surface. Bien que le procédé par adsorption présente des avantages évidents, un inconvénient important est constitué par la récupération du matériau et son élimination finale, ledit ma-35 tériau étant essentiellement un déchet, lorsqu'il est recouvert de pétrole. L'invention a pour objets : - ïïn procédé et un appareil de traitement des fuites de 70 28999 -2- 2057015 pétrole, dans lequel on répand un matériau ayant une forte affinité pour le pétrole à la surface de l'eau, puis le récupère au moyen d'écumoires ou de dispositifs analogues pour retirer le pétrole superficiel ; 5 - un matériau et un procédé, où la composition du matériau, comprenant le pétrole adsorbé à sa surface, constitue une source de carburant commode et économique. Selon l'invention, le matériau flottant récupéré ayant adsorbé du pétrole est traité ultérieurement, soit juste après l'opération, par exemple dans ^0 le navire de récupération lui-même, ou au moyen d'une installation côtière voisine, ce traitement ultérieur rendant le matériau immédiatement utilisable comme carburant ; - iin procédé, dans lequel on peut utiliser de façon satisfaisante différentes combinaisons de matériaux pour réaliser ^5 l'objectif visé. Tant que les particules adsorbantes présentent les quatre caractéristiques suivantes, la composition particulière de l'un, ou de plusieurs de leurs constituants n'est pas déterminante. D'abord les particules doivent flotter sur l'eau pendant des durées relativement prolongées.. Ensuite, la 20 surface des particules doivent présenter plus d'affinité pour le pétrole que pour l'eau. Troisièmement, les particules doivent être récupérables, tout en gardant le pétrole adsorbé à leur surface. Quatrièmement enfin, lorsque les particules sont saturées par le pétrole adsorbé, elles doivent présenter les 25 propriétés de carburant nécessaires. Les caractéristiques obligatoires ci-dessus étant satisfaites, on peut utiliser une gamme de matériaux relativement étendue. De cette façon, on peut tenir énormément compte de la disponibilité d'un matériau particulier au lieu particulier 30 cLe la fuite, ce qui présente des avantages économiques évidents. La description détaillée qui va suivre, et les dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, feront bien comprendre comment, l'invention peut être réalisée. Sur les dessins annexés : 1.55- r la figure 1. est un diagramme du procédé préféré de fabri cation des.particules enrobées douées d'affinité, et - la. figure. 2 est un diagramme-du procédé préféré pour répandre les. particules enrobées à la surface de l'eau et récupé 70 28999 -3- 2057015 rer les particules ayant adsorbé du pétrole de cette surface pour les soumettre à un traitement ultérieur selon l'invention. Avant de passer directement à la description de l'inven-5 tion telle qu'elle est, pour l1essentiel, schématiquement représentée sur les figures 1 et 2, on va la décrire de façon générale. Le produit flottant final selon l'un des modes d'exécution de l'invention comporte un noyau de matière fibreuse naturelle ou synthétique, chacun de ces noyaux étant ensuite la surface de l'eau dans la zone de la fuite de pétrole, l'affinité naturelle du pétrole pour la matière carbonée entraînant l'adsorption du pétrole sur les surfaces recouvertes de carbone des particules. On prévoit alors des moyens pour récu-20 pérer de la surface de l'eau les particules ayant adsorbé le pétrole, pour leur faire subir un traitement ultérieur. Une fois récupérées et séchées, les particules sont en état de subir un autre traitement facilitant leur utilisation comme source de carburant. Ce traitement pourrait consister, par exemple, 25 à agglomérer les particules en masses conformées, de façon gén nérale, en briquettes, stade qui peut comprendre ou non l'addition d'un liant. Selon un autre mode d'exécution de l'invention, le produit flottant est constitué par une matière alvéolaire thermoplas-tique ou thermodurcissable qui, avec certaines matières, donne par nature une surface à laquelle les fines particules de carbone peuvent adhérer sans nécessiter d'application préalable d'adhésif. On peut utiliser les matières expansées seules ou en combinaison avec d'autres matières de ce type, ou avec des 25 matières aliphatiques ou analogues, selon la disponibilité et les prix relatifs de ces matières, et les propriétés de combustions désirées du produit flottant-recueilli. En se référant à présent aux dessins annexés qui illustrent l'invention de façon essentiellement schématique, et 70 28999 2057015 d'abord à la figure 1, un transporteur d'alimentation 10, de conception classique, se déplace sous une trémie 12 ou un récipient de stockage analogue pour recevoir les particules de base, désignées par la référence P. Les particules P peu-5 vent, comme on l'a remarqué ci-dessus, varier largement tant qu'elles présentent les caractéristiques mentionnées plus haut. Gomme matériaux couramment disponibles que l'on peut utiliser de façon satisfaisante, on peut citer la sciure, les rabotures, les copeaux de bois, le liber, l'écorce et différentes autres 10 fibres végétales présentant les caractéristiques requises. Bien qu'elle ne soit assurément pas exhaustive une liste de ces. fibres végétales comprend le coton, le lin, la fibre cle coco, le bananier textile, le chanvre, l'henequen, le jute, la ramie, le sisai, le pin, le kapok, l'alginate, le latex, le 15 caoutchouc, le carton-pâte, le palmier, l'arachide et d'autres coques, etc... On peut utiliser, si c'est nécessaire, des fibres animales et des matériaux comprenant la laine, le mohair, le poil, la caséine, la soie, le crottin, le cuir, les eaux, la corne, la graisse, lorsque la disponibilité permet de pren-20 dre en considération ces matériaux. On peut aussi utiliser des matières thermoplastiques ou thermodurcissables alvéolaires, comme on l'a noté plus haut et le décrira avec davantage de détails plus bas. On supposera dans ce qui suit que les particules P sont 25 des copeaux de bois, le mot "copeaux" étant utilisé dans son sens le plus large pour comprendre des rabotures, de la sciure ou des particules de bois de tailles et de formes variables. Bien que l'on ait obtenu des résultats très satisfaisants lorsque ces copeaux de bois constituent des particules de base, il 30 est clair que l'on ne donne la description suivante qu'à titre d'exemple et que d'autres matériaux indiqués ci-dessous peuvent être utilisés de la même façon selon l'avantage économique local des matériaux disponibles. Les copeaux de bois P passent du transporteur 10 qui est 35 d'une réalisation classique et nfa pas à être décrit plus en détail, sur une courroie transporteuse sans fin mobile 14, sur laquelle un pignon d'entraînement 16 est disposé généralement au-dessous de 1'extrémité de décharge du transporteur 10. La 70 28999 -5- 2057015 courroie 14 est entraînée vers le "bas à travers les parois d'une cuve 18 renfermant une matière adhésive et d'étanchéité 20. Comme le montre schématiquement la figure 1, on maintient de préférence le niveau de la matière 20 dans la cuve 18 de façon que le transporteur 14 soit sensiblement immergé pour agiter et recouvrir les copeaux de "bois lorsqu'ils traversent le réservoir dans le sens indiqué par lafLèclie. Des galets de guidage 22 sont disposés transversalement dans la cuve "18 pour guider verticalement la courroie 14, et le pignon 24 et les galets de guidage de fond 26 complètent la boucle de transport fermée qui agite et enrobe les copeaux de bois. Le fluide 20 est chauffé à la température désirée pour réduire la viscosité par un réchauffeur 28 situé a l'extérieur du réservoir 18 et des conduites hydrauliques respectives 30 et 32 ramènent le fluide chauffé dans la cuve 18 et retirent du fluide à chauffer dudit réservoir. Le fluide 20 doit présenter deux caractéristiques. D'une part, il doit jouer le rôle de liant ou d'adhésif entre les particules P et la matière d'enrobage final qui donne l'affinité pour le pétrole nécessaire. Ensuite, le fluide 20 joue le rôle d'agent d'étaxichéification pour empêcher les particules flottantes de se charger d'eau, état qui empêche considérablement à la fois les propriétés de flottaison des particules et le traitement ultérieur des particules qui ont adsorbé du pétrole pour constituer du carburant. Bien que l'on puisse utiliser n'importe quel fluide présentant les caractéristiques décrites plus haut, il est préférable de choisir le fluide parmi des résines naturelles telles que la gomme de laque ou des résines qui présentent des propriétés d'adhérence appropriées. On peut également utiliser des résines synthétiques, par exemple des résines polyester et des résines furamiques. On peut utiliser ces résines séparément ou en combinaison avec d'autres matières, ou bien on peut les mélanger si on le désire avec des sables goudronneux pour réduire les frais et améliorer les caractéristiques* de combustion du produit final. Dans certaines- circonstances, l'asphalte ou les goudrons artificiels sont satisfaisants. On peut appliquer l'adhésif aux particules de la façon illustrée et décrite ci-dessus ou avec un durcisseur approprié envoyé sur les particu 70 28999 -6- 2057015 les juste avant de les recouvrir de charbon divisé. Il est clair.que la matière on les matières utilisées dépendront dans une large mesure de la disponibilité et de l'avantage économique local des matières indiquées dans la zone concernée, ainsi que de là matière dont sont constituées les particules P. Il est clair également que l'on peut prévoir des liquides séparés pour obtenir les propriétés d'adhérence et d'étanchéité nécessaires avec les agents de durcissement requis. Après avoir traversé à l'état immergé la cuve 18, les particules P en sont retirées par la partie supérieure du transporteur 14-, les copeaux recouverts descendant dans un écran de tamisage 36 d'une, taille de maille appropriée pour laisser passer le liquide mais retenir les particules enrobées. Le liquide traversant l'écran 36 se rassemble dans le fond 38 et est ramené par une pompe 40 à la source d'alimentation en liquide pour revenir dans le système. Après avoir traversé l'écran 36, les particules enrobées descendent sur la partie inférieure d'un transporteur sans fin à écran fin 42 agité. Une trémie 44 est disposée verticalement juste au-dessus de l'extrémité de décharge de l'écran 36 et est destinée à contenir une matière carbonée finement divisée devant être adsor-bée à la surface des particules enrobées traversant en descen-dabt la grille 36. Une soupape de limitation ou analogue appropriée 46,. peut se trouver à l'intérieur de la trémie 44 pour régler la quantité de matériau qui en sort. La matière carbonée est envoyée dans la trémie 44 au moyen d'un transporteur 48 sur lequel se dépose le matériau à partir d'une cuve de stockage représentée schématiquement par la référence 50. La quantité de charbon déchargée de la trëkie 44 est supérieure à celle qui est nécessaire pour recouvrir complètement .les particules qui en descendent par l'écran 36. Les particules excédentaires traversent vers le bas l'écran 42 et un écran inférieur 52. pour pénétrer dans un tonnelet 54. Ce dernier décharge les ^matériaux de son fond sur un transporteur mobile-55 pour que le poussier en excès se dépose de façon, appropriée. • .On.peut, choisir la matière carbonée 45 parmi n'importe quelle matière présentant les caractéristiques nécessaires. 70 28999 -7- 2057015 Cette matière doit présenter une plus grande affinité pour le pétrole que pour l'eau, doit être fixée de façon adhérente à la surface enrobée des particules P de façon à en recouvrir complètement l'extérieur et doit présenter, en combinaison avec 5 les particules P, un pouvoir calorifique suffisamment élevé pour constituer une source de carburant économiquement acceptable. Les matières utilisées de préférence sont du charbon écrasé ou broyé, bien que l'on puisse utiliser également de façon satisfaisante du noir 'de charbon, du graphite, de la ligni-10 te, de la tourbe, du charbon de bois, du noir animal, de la gilsonite et du schiste bitumineux, selon les avantages économiques locaux. Les particules enrobées de carbone qui traversent les transporteurs 42 descendent sur le transporteur 52 à écran fin 15 et se déplacent vers le bas sur lui pour pénétrer dans une cuve de stockage de particules enrobées 56. Un transporteur 58 se déplace sous la cuve 56 pour recevoir les particules recouvertes devant subir un traitement ultérieur. Jusqu'ici, il est clair que le corps des particules est 20 recouvert d'une matière adhésive et d'étanchéité, puis d'une matière carbonée de revêtement extérieur, le processus étant pratiquement continu et automatique. Au lieu d'utiliser les matières mentionnées plus haut et de les revêtir d'un adhésif, on peut utiliser certaines matiè-25 res ne nécessitant pas l'application séparée d'un adhésif et/ou d'une matière d'étanchéité. Il apparaît que les matières ther-moplastîques alvéolaires sont particulièrement utiles dans ce but, ces matières pouvant être à titre d'exemples le polyéthy-lène et le polystyrène. Ils possèdent la caractéristique commu-30 ne d'avoir une faible densité et d'être disponibles dans le commerce à un coût par unité de volume peu élevé. C'est le po-lyéthylène que l'on préfère. Cette matière ne retarde pas la combustion et forme, une fois expansée et avant refroidissement, une pellicule superficielle présentant des propriétés d'adhé-35 rence temporaire, permettant aux particules de carbone de se coller à la surface sans nécessiter un adhésif séparé. Le procédé d'extrusion continu mis au point récemment, grâce auquel on peut former du polyéthylène alvéolaire expansé à cellules fermées, permet de lier le carbone à sa surface pendant la 70 28999 -8- 2057015 formation des mousses, ce procédé étant le plus économique. En plus des matières thermoplastiques on peut également utiliser, dans certains exemples, des matières thermodurcissa-"bles expansées. Bien que certaines matières thermodurcissables 5 ne présentent pas en général les propriétés de combustion naturelles de certaines matières thermoplastiques, elles constituent d'excellents produits flottants et peuvent être fabriquées à un prix de revient relativement peu élevé. Les propriétés de combustion relativement faibles des matières thermodur-10 cissables expansées peuvent être compensées par la qualité de chauffage relativement supérieure de l'adhésif, du carbone et du pétrole récupéré, de sorte que la combinaison donneu un carburant satisfaisant. Gomme exemples de matières thermodurcis-sables, il y a lieu de citer les uréthanes, les résines phéno-15 liques et les polyesters. En plus de ce que l'on a indiqué ci-dessus, les particules flottantes peuvent comprendre différentes combinaisons des matières thermodurcissables et thermoplastiques, et l'on doit tenir compte de la disponibilité locale de ces matières, de 20 leur prix, de leurs caractéristiques etc... Il peut également être souhaitable dans certains exemples d'utiliser des matières thermodurcissables ou thermoplastiques en combinaison avec des matières aliphatiques à cause des caractéristiques de combustion de ces dernières. On utiliserait 25 des matières aliphatiques qui se dissolvent à des vitesses acceptables dans le pétrole de façon à maintenir l'intégrité des particules flottantes recueillies jusqu'au traitement ultérieur de ces dernières. Bien que l'utilisation de matières aliphatiques accroisse quelque peu le coût de la matière flottante, 30 contrairement à l'utilisation de matières thermoplastiques uniquement, cet accroissement de coût est compensé par les caractéristiques fortement améliorées du produit flottant recueilli qui adsorbé du pétrole. La figure 2 représente un système de traitement des fuites 35 de pétrole selon l'invention. Un navire destiné à répandre les particules flottantes, indiqué de façon générale par la référence 70 fournit les particules enrobées de carbone P, un . transporteur 72 communiquant avec la zone de stockage ou de fa 70 28999 -9- 2057015 brication du bateau à l'extérieur de celui-ci. On peut, de cette façon, répandre uniformément les particules P sur une zone généralement ajustée sur la largeur du transporteur 72. Un navire de récupération, désigné de façon générale par 5 la référence 74, remorque le navire 70 et comporte des écumoi-res (non représentés) ou analogues pour recueillir les particules P de la surface de l'eau et les soumettre à un traitement ultérieur. Les particules pénétrant ainsi dans le -navire de récupération passent d'abord sur un écran 76 à travers lequel 10 passe l'eau pour atteindre un orifice de décharge 78, les particules enrobées étant transportées par le transporteur 76 dans une zone de stockage appropriée du navire, indiquée par la référence 80. Bien que le rôle du navire de récupération 74 puisse cesser à ce moment, il est préférable de loger un appareil-15 lage de traitement ultérieur dans ce navire pour traiter les différentes particules enrobées, et les transformer de façon à les mettre sous une forme sensiblement appropriée pour servir de carburant. Le navire de récupération comporte donc, de préférence, un four de séchage approprié que traversent les parti-20 cules enrobées pour réduire la teneur en eau le plus possible. Les particules séchées sont alors transportées à un appareil de pressage où elles sont agglomérées en briquettes de taille déterminée. On peut si on le désire ajouter uh liant approprié juste avant l'opération de pressage pour faciliter l'agglomération 25 des particules. Après avoir ;été mises sous forme de briquettes, les particules sont pratiquement prêtes à être utilisées immédiatement comme carburant et peuvent être transportées dans une zone de stockage séparée du navire de récupération pour en être déchargées. On prévoit de préférence des moyens de transport 30 pour décharger les briquettes du navire de récupération, soit dans le port, soit dans un navire séparé utilisé pour transporter les briquettes vers une installation côtiëre. Si l'on utilise cette dernière solution, il est clairqque le navire de récupération peut opérer de façon sensiblement continue sur pla-35 ce avec le premier navire pour éliminer les fuites de pétrole. Il est donc clair que l'on a atteint les buts que visait l'invention. Les particules P jouent le rôle important d'adsor-ber le pétrole qui se trouve à la surface de l'eau et fournis 70 28999 -10- 2057015 sent, une fois recueillies et traitées, une source de carburant bon marché. Il va de soi que l'on peut apporter à la description précédente de nombreuses variations de détail en ce qui concerne les matières utilisées sans sortir du cadre de l'invention. Les matières citées plus haut sont satisfaisantes mais leur liste n'est aucunement exhaustive. Les matières particulaires utilisées varient largement d'une région à l'autre suivant qu'elles sont disponibles ou non au lieu particulier. 70 28999 -n- 2057015 REVENDICATIONS 1.- Procédé d'élimination des fuites de pétrole de la surface d'une masse d'eau, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : 5 a) on forme des particules séparées de matières légères, cette matière étant combustible et suffisamment légère pour flotter sur l'eau ; b) on applique à la surface desdites particules un adhésif ; c) on enrobe les particules d'une matière carbonée présen-10 tant une forte affinité pour le pétrole ; d) on répand les particules ainsi enrobées à la surface de l'eau pour adsorber le pétrole, et e) on recueille les particules ayant adsorbé le pétrole à la surface de l'eau. 15 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les particules sont choisies parmi un groupe comprenant essentiellement la sciure de bois, des raborures, des copeaux de bois, du liber, de l'écorce, du liège, et des fibres végétales et animales. 20 3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit adhésif est choisi parmi un groupe composé essentiellement de résines naturelles comprenant la gomme laque, des goudrons naturels et synthétiques provenant de sables goudronneux, du bois, du charbon, des huiles, des graisses et diffé-25 rents déchets, des résines thermodurcissables et des résines thermopla sti que s. 4.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière --carbonée est choisie parmi un groupe comprenant essentiellement le noir de carbone, le charbon écrasé ou broyé, 30 le graphite, la lignite, la tourbe, le charbon de bois, le noir animal, la gilsonite et le schiste bitumineux. 5»- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend le stade consistant à traiter les particules recueillies par séchage, puis à les agglomérer ensuite en briquet-35 tes pour les traiter ultérieurement. 6.- Procédé d'élimination des fuites de pétrole de la surface d'une masse d'eau, caractérisé en ce qu'il comprend les 70 28999 -12- 2057015 étapes suivantes : a) on forme des particules séparées de matière plastique légère, ladite matière étant combustible et suffisamment légère pour flotter sur l'eau ; 5 b) on enrobe ces particules d'une matière carbonée présen tant une forte affinité pour le pétrole ; c) on répand les particules ainsi enrobées à la surface de l'eau pour adsorber l'huile, et d) on recueille les particules qui ont adsorbé du pétrole de 10 la surface de l'eau. 7.- Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la matière plastique est une matière theimoplastique choisie dans le groupe comprenant essentiellement le polyéthylène expansé et le polystyrène expansé. 15 8.- Ecocédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la matière thermoplastique est du polyéthylène expansé. 9.- Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la matière plastique expansée est thermodurcissable et choisie dans le groupe comprenant essentiellement les résines 20 uréthane, phénoliques et polyester, ledit procédé comprenant en outre l'étape consistant à recouvrir lesdites particules d'un adhésif combustible avant d'y appliquer la matière carbonée. 10.- Appareil de traitement des fuites de pétrole qui se rassemblent à la surface d'une masse d'eau, caractérisé en ce 25 qu'il comprend : a) des moyens pour appliquer àla surface de particules légères séparées un revêtement adhésif et d'étanchéité, ladite matière étant combustible et suffisamment légère pour flotter sur 11 eau ; 30 b) des moyens pour appliquer à ces particules une autre cou che de matière carbonée présentant une forte affinité pour le pétrole ; c) des moyens pour répandre les particules recouvertes de cette matière carbonée à la surface de l'eau, de façon qu'elles 35 adsorbent le pétrole ; d) des moyens pour recueillir les particules qui ont adsorbé le pétrole, et e) des moyens pour traiter les particules séparées recueillies de façon à les rendre immédiatement utilisables comme 40 source de carburant.