Brevet FR2135120A1 — publié le 19721215

i 2135120 La pollution de l'atmosphère par émission de gaz malodorants variés ou de ceux résultant de la combustion des matières organiques est un grand inconvénient. Par exemple, au cours du fonctionnement des usines de pâte à papier, par exemple de pâte 5 kraft, on recueille un sous-produit appelé liqueur noire du procédé au sulfate qui contient des .composés du soufre. En vue de la récupération des sels inorganiques, cette liqueur est classiquement traitée par combustion oxydante,avec formation de gaz malodorants qui polluent l'atmosphère dans laquelle ils sont relâchés. 10 La fabrication de la pâte à papier kraft donne non seulement la liqueur noire ci-dessus, mais aussi un certain nombre de courants gazeux contenant des quantités mineures de produits malodorants. Par exemple, des gaz de ce genre sont relâchés de la cuve à cendres fondues, de la cuve de garde de l'évaporateur à effet mul-15 tiple, des cuves de garde du lavage de la pâte brune, aux dépens de la fraction non condensable des cuves d'évaporation et des gaz de digestion,de même qu'en d'autres endroits de l'installation. Ces gaz polluants comprennent des mercaptans et des sulfures et polysulfures organiques malodorants,de même que d'autres gaz orga-20 niques relâchés qui polluent l'atmosphère. Même lorsque la teneur en soufre de la matière première organique est faible ou nulle, comme dans les immondices, le bois et certains autres déchets, l'atmosphère est polluée par de nombreux produits organiques dégradés et recombinés formés par combustion oxydante dans un incinérateur. 25 De même, certains combustibles, comme la houille bitumineuse, polluent sensiblement l'atmosphère" lors de leur combustion. . On sait que pendant la combustion d'une matière organique, des réactions endothermiques et des réactions exothermiques ont lieu simultanément, avec formation de produits intermédiaires 30 hautement réactifs, comme des radicaux libres carbonés, c'est-à-dire contenant du carbone, de l'hydrogène et de l'oxygène atomiques et des radicaux hydroxyle et perhydroxyle libres. Dans des combustions typiques, les radicaux libres carbonés intermédiaires réactifs se recombinent en substances gazeuses qui polluent l'at-35 mosphère, par exemple en composés aliphatiques saturés ou non et en composés aromatiques polynucléaires. On a découvert que la distillation et la pyrolyse destructrices de matières organiques au-delà d'une température critique et pendant une durée suffisamment longue permettent la .réduction Uo ou le cracking des gaz dégagés en produits finals stables qui peu 72 02871 2 2135120 vent servir de combustible gazeux simple, stable et brûlant proprement. La poursuite de la pyrolyse au-delà de cette température critique pendant une duree sensible empêche les recombinaisons des radicaux libres et autres produits intermédiaires insta-5 bles apparus au cours de la combustion et supprime ainsi la formation d'agents polluants. Ce produit final gazeux et stable peut être brûlé comme tout autre combustible, mais brûle alors proprement sans polluer l'atmosphère. La pyrolyse ci-dessus fait apparaître des particules de carbone et, suivant l'invention, on ad-10 met dans la zone de pyrolyse, suffisamment de vapeur d'eau (au moins 10 moles %) pour que ces particules de carbone réagissent avec l'eau en donnant du monoxyde de carbone et de l'hydrogène. Bien qu'un chauffage indirect convienne, la pyrolyse est avantageusement amenée à l'état où elle s'entretient d'elle-même 15 par admission dans la zone de pyrolyse d'oxygène ou d'un gaz en contenant en une quantité juste suffisante pour entretenir la combustion et faire se dégager la chaleur propre à établir la température de cracking. Néanmoins, la quantité d'oxygène admise est insuffisante pour une combustion stoechiométriquement complète et 20 le pouvoir calorifique des gaz de pyrolyse résultants serait inutilement abaissé si la matière organique subissait une oxydation poussée. Bien que l'oxygène, l'air et de nombreux autres gaz contenant de l'oxygène conviennent à cette fin, il est préférable, suivant l'invention, pour la destruction de la liqueur noire de 25 la pâte au sulfate, des fragments d'écorce, de la sciure de bois et d'autres déchets organiques de la fabrication du papier, d'utiliser comme source d'oxygène pour la pyrolyse un ou plusieurs des divers courants gazeux malodorants qu'émet l'installation produisant la pâte à papier. 30 On sait que, lors de l'exécution de l'invention, et en particulier lors de l'exécution de la première phase ou distillation destructrice pendant le traitement à haute température, il se forme de nombreux composés organiques qui sont décomposés par après lorsque le mélange de réaction est amené à des températures 35 de pyrolyse encore plus élevées. Lorsque de la sciure de bois ou d'autres-petits fragments de bois ou d'écorce sont introduits dans l'appareil, l'effluent de la première phase contient des fragments de charbon solides. Suivant une forme de réalisation de l'invention, ces composés chimiques et fragments de charbon sont recueil-HO lis au lieu d'être envoyés à la pyrolyse finale. 72 Ô2871 3 2135120 Il est donc évident que l'invention a notamment pour but de procurer un procédé et un appareil simples pour la distillation et la pyrolyse destructrices des matières organiques et spécialement des déchets organiques qui empêchent l'apparition d'agents 5 polluant l'atmosphère, qui permettent une exécution rapide, qui donnent comme sous-produits du charbon et de nombreux composés organiques récupérables utiles, qui procurent un combustible propre permettant la récupération d'énergie par combustion,qui soient applicables au traitement de la liqueur noire de la pâte au sulfate 10 en vue de la récupération des composés chimiques inorganiques qu'elle contient, qui évitent l'apparition de gaz malodorants, et qui consomment et rendent inoffensifs divers courants gazeux malodorants émis en l'un ou l'autre endroit d'une usine de pâte à papier au sulfate ou kraft. 15 D'autres buts de l'invention ressortiront de sa descrip tion plus détaillée ci-après donnée avec référence aux dessins annexés dont chacune des deux figures est une vue schématique d'un système particulièrement propre à la pyrolyse de matières organiques, par exemple de la liqueur noire de la pâte au sulfate ou de 20 la liqueur noire de la pâte au sulfate mélangée avec divers déchets particulaires solides. Comme on l'a déjà indiqué, l'invention est plus particulièrement utile pour le traitement d'une matière organique quelconque contenant du carbone, de l'hydrogène et de l'oxygène, com-25 me un combustible fossile (c'est-à-dire la houille et la tourbe) et des divers déchets organiques comprenant le bois, l'écorce, les déchets d'origine agricole de même que des boues d'égout et détritus solides, y compris les ordures ménagères. La matière organique admise peut comprendre des ions ou des substances contenant du 30 soufre, comme dans le cas du charbon bitumineux, de la liqueur noire de la pâte à papier kraft ou des gaz que dégagent les usines de pâte à papier kraft, ou bien des halogènes, tels que le chlore, dans les polymères synthétiques. Le soufre et les halogènes convertis en sulfure d'hydrogène et halogénuresd'hydrogène pendant 35 l'exécution du procédé de l'invention peuvent être facilement absorbés entre-temps. Pendant la combustion de la matière organique, celle-ci se vaporise de façon continue et, sauf si des fractions organiques utiles sont soutirées et récupérées, progressivement dégrad-ée en fragments de plus en plus petits comprenant des *t0 radicaux libres carbonés, de l'hydrogène et de l'oxygène atomiques 72 02871 2135120 et des radicaux hydroxyle et p'erhydroxyle libres comme produits intermédiaires. Au cours de cette combustion de la matière organique, des particules solides de carbone se forment aussi,mais en raison de la vapeur d'eau admise pendant la pyrolyse, elles se 5 consument par réaction avec l'eau en monoxyde de carbone et hydrogène, ce qui évite l'accumulation de ces particules dans la ou les enceintes de pyrolyse ou en d'autres endroits de l'installation» Au-dessous des températures critiques, comme décrit plus en particulier ci-après, les radicaux libres carbonés se recombi-10 nent, s'ils n'en sont pas empêchés, en agents polluants. On a découvert qu'il est possible d'empêcher cette recombinaison en maintenant la température suffisamment élevée et en exécutant la pyrolyse qui comprend le cracking de la matière organique dans une zone ccnfinée en milieu réducteur, de façon que les constituants du 15 gaz résultant soient totalement dégrades en un combustible stable formé essentiellement d'hydrogène moléculaire (H2), de méthane (CH^), de monoxyde de carbone (C0) et de dioxyde de carbone (C02). Il convient de noter, sous ce rapport, que le dioxyde de carbone n'est pas considéré comme agent polluant,parce qu'il existe natu-20 rellement dans l'atmosphère. En conséquence de ce cracking total, le combustible simple stable et brûlant proprement contient habituellement, sur base sèche, au moins environ *+0 à 50% en volume d'hy^ drogène moléculaire, environ 15 à 25$ en volume de monoxyde de carbone, environ 20 à 30% en volume de dioxyde de carbone et environ 25 1 a 5% en volume de méthane. Le combustible contient normalement aussi de la vapeur d'eau. Lorsque la matière organique qui doit être pyrolysée est la liqueur noire résultant de la production de la pâte au sulfate ou pâte kraft à partir de bois et contenant des sels de sodium, 30 des quantités appréciables de composés organiques du soufre, du sulfure de sodium, du thiosulfate de sodium et des traces de sulfate de sodium, de chaux, d'oxyde de fer, d'alumine et de potasse, sensiblement tout le soufre atomique est converti en sulfure. Le sulfure existe sous forme de sulfure de sodium (Na^S) dans les 35 cendres et de sulfure d'hydrogène (H2S) dans le gaz formé finalement. Le sulfure d'hydrogène peut être facilement éliminé du combustible gazeux suivant l'une ou l'autre technique industrielle. •Il est important pour l'exécution du procédé que la matière organique subisse complètement la distillation et la pyro--kO lyse destructrices à une température suffisamment élevée et pendant 72 02871 2135120 une durée suffisamment longue pour empêcher les recombinaisons ci-dessus et mener donc aux produits finals stables indiqués. Ces produits finals, lorsqu'ils sont formés, ne se recombinent pas et le combustible résultant brûle proprement en présence d'oxygène 5 et peut être exploité pour la production d'énergie. Comme expliqué plus en détail ci-après, une fraction du combustible est consommée pour fournir l'énergie thermique que requiert la pyrolyse. La distillation et la pyrolyse destructrices peuvent être exécutées dans une zone confinée unique. La température a laquelle 10 les recombinaisons sont sensiblement empêchées et à laquelle se forme un produit final gazeux stable s'est révélée être d'environ 7?0 à 800°C. Pour éviter sûrement toute recombinaison, la pyrolyse est exécutée à une température plus élevée que cette limite de 750 à 800°C. Une température convenable est d'environ 800 à 15 1200°C ou davantage pour une durée d'environ 1 à 30 secondes. Les températures supérieures à 1200°C conviennent, mais deviennent peu re-commandables du point de vue industriel en raison de l'effet nuisible sur l'appareillage dans lequel la pyrolyse est exécutée. La durée de pyrolyse est une fonction de la température 20 et diminue à mesure que cette dernière s'élève. La durée minimale à une température quelconque est celle nécessaire pour obtenir tin combustible final simple à partir d'une matière organique particulière tandis que la durée maximale est sans importance dès que le combustible formé e3t stable. Toutefois, les durées inutile-25 ment longues augmentent les frais et nuisent à l'économie du procédé. Avantageusement, en vue du chauffage le plus efficace, il est désirable d'amorçer une pyrolyse réductrice de la matière dans une première zone chauffée indirectement d'où la matière ayant 30 ou non subi un isolement intermédiaire de composés chimiques est amenée,avec le supplément de vapeur d'eau requis,à une seconde zone de pyrolyse et de distillation destructrices où le produit final gazeux propre stable de composition simple se forme par cracking . Indépendamment du fait que le nombre des zones utilisées est d'un 35 ou de deux, la recombinaison ne se manifeste plus après que les matières organiques ont été dégradées ou craquées en produits finals stables. La pyrolyse commence à une température de plus d'environ 200°C. Une température avantageuse pour cette première zone est d'environ *+00 à 750°C. A la température élevée de la première zo-*K) ne, la distillation destructrice se fait dans une certaine mesure. 72 02871 6 2135120 L'eau existant dans l'alimentation est vaporisée,tout comme de nombreux composés organiques présents dans cette alimentation ou formés aux dépens de celle-ci en conséquence des réactions qui progressent a ces températures de la première zone. Le résidu soli-5 de de la première zone, additionné de la quantité requise de vapeur d'eau et les gaz subsistant après la condensation chimique éventuelle exécutée sur les gaz quittant la première zone, sont amenés dans la seconde zone où la pyrolyse est achevée. Le temps de séjour dans la première zone n'est pas critique et peut être choisi 10 en vue de l'efficacité globale maximale du procédé et il suffit normalement qu'il soit de 1 à 20 secondes,mais peut être plus long à condition de ne pas nuire à l'économie du procédé. Dans la première zone, de la chaleur est apportée de l'extérieur à une enceinte confinée où la pyrolyse est amorcée, c'est-à-1? dire que l'alimentation est chauffée indirectement. Cette enceinte est faite d'une matière, avantageusement l'acier inoxydable, qui résiste à la corrosion et à l'érosion aux températures inférieures à environ 750°C. Par conséquent, la matière dont est faite l'enceinte détermine la température maximale de la première zone de 20 pyrolyse. Pour que la vitesse soit satisfaisante lors de la pyrolyse initiale, la température doit être de plus d'environ if00°C, mais pour que l'enceinte ne soit pas corrodée, cette température doit être inférieure à environ 750°C. Dans la zone de pyrolyse où la température est suffisam-25 ment élevée 1.1a seconde zone lorsqu'il y en a deux) pour la formation d'un combustible stable de composition simple et brûlant proprement, de la chaleur peut être apportée de l'extérieur pour l'entretien de la température,mais cette opération n'est pas réalisable au moyen des matières courantes dans l'industrie pour la 30 construction des appareils parce qu'elles ont un coefficient de transfert de chaleur faible. Pour entretenir la température de cracking requise dans cette zone, il est désirable et avantageux d'y admettre une quantité mesurée d'oxygène qui amorce des oxydations exothermiques apportant la quantité de chaleur nécessaire 35 pour mener la température de la zone de pyrolyse dans l'intervalle requis de 800 à 1200°C. Par "oxygène", on entend aux fins de l'invention aussi l'air comme source d'oxygène. Comme indiqué ci-dessus, par "oxygène" on entend, en outre, les divers gaz malodorants contenant de l'oxygène qui se dégagent des différents kO appareils d'une usine produisant de la pâte à papier au.sulfate. 72 02871 2135120 De plus, des effluents gazeux exempts d'oxygène mais contenant des quantités appréciables de gaz malodorants peuvent être traités aussi. La quantité d'oxygène qui est introduite doit être la 5 quantité minimale et juste suffisante pour entretenir la température de cracking requise et varie avec la nature de la matière py-rolysée, de même qu'avec l'appareillage exploité. Une quantité d'oxygène excédant ce minimum peut êt.re introduite,mais fait baisser le pouvoir calorifique du gaz de pyrolyse quittant la zone de 10 cracking; ce phénomène doit être évité parce qu'il réduit la quantité d'énergie que produisent les gaz de la pyrolyse brûlés comme combustible. En règle générale, la quantité d'oxygène doit s'élever jusqu'à environ 15% de celle requise pour une combustion stoechio-15 métriquement complète afin "que la température de pyrolyse tombe dans l'intervalle de 800 à 1200°C. L'oxygène est introduit par une admission ponctuelle dans la zone de pyrolyse afin qu'il réagisse de manière continue avec les gaz combustibles et le carbone et soit ainsi consommé de façon continue et totale dans un 30 En même temps que l'oxygène, il convient d'introduire dans la zone de pyrolyse aussi de la vapeur d'eau en une quantité beaucoup supérieure à celle nécessaire pour la réaction avec les particules de carbone que contient la zone et pour d'autres réactions (par exemple avec le méthane) auxquelles l'eau participe 35 dans cette zone. L'eau des divers déchets organiques traitée suivant l'invention suffit le plus souvent à apporter l'excès voulu de vapeur d'eau. Toutefois, lorsque les déchets sont déshydratés ou lorsque l'invention est appliquée de manière ^ue l'eau et d'autres fractions chimiques à point d'ébullition plus élevé soient con-1*0 derisées de ,1a phase vapeur de l'effluent de la première zone de 72 02871 8 2135120 pyrolyse, il est nécessaire d'Introduire un excès de vapeur d'eau dans la seconde zone de pyrolyse en service à une température de 800 à 1200°C. L'excès de vapeur d'eau doit être tel que le combustible gazeux chaud brûlant proprement sortant de la seconde 5 zone de pyrolyse contienne au moins 10 moles $ et de préférence 20 à 30 moles % de vapeur d'eau. En pratique, la teneur en vapeur d'eau du gaz combustible quittant la seconde zone peut être déterminée à l'aide d'un appareil analytique approprié. Lorsque cet appareil indique que la quantité de vapeur d'eau dans le combusti-10 ble gazeux est nulle ou insuffisante pour la bonne réalisation des réactions consommant l'eau apportée par l'excès de vapeur, la quantité de vapeur d'eau dans l'alimentation de la seconde zone petit être augmentée jusqu'à la valeur requise. Un exemple typique d'exécution du procédé,appliqué au 15 traitement des liqueurs noires de la production de la pâte à papier au sulfate sans récupération de charbon ni d'agents chimiques entre les deux zones, est décrit avec référence à la Fig. 1. Un premier poste de pyrolyse 2 comprend une enceinte cylindrique verticale en acier inoxydable 3 qui délimite la première zone de py-20 rolyse,d'une hauteur d'environ 183 cm et d'un diamètre d'environ 203 mm,qui est munie d'une soupape de sûreté h et qui est logée dans un four 5 en matière réfractaire laissant subsister un espace annulaire de chauffage 6 autour de l'enceinte. La liqueur noire, préchauffée à une température appropriée quelconque dans le préchauffeur 9> est 25 pulvérisée de façon continue dans l'enceinte au sommet de celle-ci par l'ajutage 7 alimenté par la pompe 8. Des brûleurs 11 convenablement logés dans le four 5 apportent la quantité de chaleur nécessaire à l'enceinte 3* La liqueur s'évapore instantanément dans l'enceinte 3 et la pyrolyse des solides secs résultants commence. 30 Au sortir de l'enceinte 3, la matière partiellement pyroly- sée descend par gravité par la conduite 12 dans le second poste de pyrolyse et de distillation destructrices 13 où se forme le combustible gazeux stable brûlant proprement. En raison de la température élevée à laquelle la matière est exposée dans ce poste, la face 35 intérieure des parois est garnie d'un réfractaire céramique basique 1*K Le poste 13 comprend comme zone de pyrolyse une partie supérieure 16 à section rectangulaire et une partie généralement horizontale 17 également à section rectangulaire qui communique avec le fond de la partie supérieure 16, ces deux parties ayant chacune ho une longueur d'environ 183 cm. 72 02871 9 2135120 La partie verticale 16 a une largeur d'environ 30,5 cm et une profondeur d'environ 23 cm et la partie horizontale a une hauteur d'environ 30,5 cm à l'entrée et d'environ cm à la sortie, la profondeur étant la même que celle de la partie verticale. 5 La sole de la partie horizontale est inclinée vers un collecteur se terminant par une goulotte d'évacuation 18 pour les cendres fondues indiquées en 19 qui peuvent ainsi se rassembler dans la cuve à cendres fondues 20 munie d'un évent pour les gaz 21 menant à une garde hydraulique appropriée quelconque (non représentée) et 10 ayant la même fonction que la cuve à cendres fondues d'une installation classique de récupération des liqueurs de la pâte au sulfate. Comme d'habitude pour une telle opération, la cuve 20 contient une liqueur aqueuse alcaline diluée entrant de façon continue dans la cuve par l'admission 20' pour dissoudre les cendres 15 fondues et constituer la 'liqueur vertenqui quitte la cuve par la sortie 21' pour entrer dans un poste de récupération. A sa partie supérieure, la partie verticale 16 comprend un brûleur 22 dans lequel est brûlé un supplément de combustible qui amène la seconde zone de pyrolyse à la température de service 20 au début des opérations. Lorsque la température de service est atteinte, ce brûleur 22 est arrêté et la température de service est maintenue par un apport d'air entrant par l'admission 23 à la partie supérieure de la partie verticale 16 de façon que la pyrolyse soit auto-entretenue, comme indiqué précédemment. 25 Un combustible stable et brûlant proprement est soutiré à la sortie 2'+ de la partie horizontale 17 et admis dans un absor-beur 25 dans lequel un alcali approprié quelconque 25's par exemple l'oxyde de calcium ou le carbonate de calcium, destiné à absorber le sulfure d'hydrogène est introduit de façon continue par le 30 tourniquet étanche 26 et soutiré de façon continue aussi par le transporteur a vis 27. Le combustible brûlant proprement ainsi obtenu quitte l'absorbeur par la sortie 28 et est amené par la conduite 29 et la conduite 3^ aux brûleurs 11 de la première zone 2 pour amorcer de façon continue la pyrolyse de l'alimentation dans 35 l'enceinte 3« L'air introduit dans la seconde zone de réaction 13 est avantageusement préchauffé,afin que la quantité d'air nécessaire pour atteindre la température requise soit réduite au minimum. A cette fin, du gaz de pyrolyse est amené par la conduite 35 raccordée a la conduite 3^ au brûleur 36 qui apporte la chaleur au *t0 préchauffeur 37 enveloppant le serpentin 38 raccordé à la conduite 72 02871 xo 2135120 d'admission d'air 39 par où passe la quantité d'air voulue sous la commande du robinet régulateur *K) et sous l'impulsion d'une soufflante (non représentée). Le serpentin 38 communique également par la conduite *fl avec l'admission d'air 23* Les gaz de combus-5 tion du préchauffeur 37 sont amenés par la conduite *+2 à une chaudière où leur chaleur résiduelle est récupérée. En raison de la pyrolyse complète dans la seconde zone de pyrolyse 13, l'excès d'énergie disponible est considérable et l'excès de combustible stable résultant est amené par la conduite 10 29 au brûleur 31 d'une chaudière produisant de la vapeur d'eau, tandis que les gaz brûlés sont évacués par la cheminée 32. Les gaz brûlés provenant des brûleurs 11 de la première zone 2 sont également amenés à la chaudière par la conduite 33. Après la mise en train, les opérations sont auto-entrete-15 nues. Cependant, pour amener le système à la température d'entrée en service, de la chaleur doit être apportée au moyen d'un supplément de combustible, qui est avantageusement du gaz naturel ou tout autre combustible. Le gaz naturel d'origine quelconque est amené par la conduite ^3 au brûleur 22 de la seconde zone de pyrolyse 20 et une conduite de dérivation ^3',munie d'ion robinet régulateur, est raccordée à la conduite ^3 pour amener une partie de ce gaz par l'intermédiaire de la conduite 3^ aux brûleurs 11 de la première zone de pyrolyse et par la conduite 35 au brûleur 36 du préchauffeur d'air 37. 25 Un robinet principal sur la conduite *+3 commande l'ali mentation de combustible supplémentaire. Comme indiqué dans le dessin, les robinets supplémentaires *f6, V7, 3*8, ^9, 51 et 52 sont montés aux endroits voulus pour commander convenablement l'écoulement du gaz pendant la mise en service, puis la pyrolyse. Lorsque 30 les températures requises ont été atteintes, l'admission de combustible supplémentaire est interrompue et le système fonctionne de façon continue. A cette fin, pendant la mise en service, le robinet k-7 est fermé pour empêcher un écoulement en retour du combustible supplémentaire par la conduite 29 jusqu'à la sortie 28 de 35 l'absorbeur, mais est ouvert après la mise en service lorsque l'admission du combustible supplémentaire est interrompue par fermeture du robinet Vf. Dans le cas de l'installation représentée schématiquement à la Fig. 1, les conditions typiques pour exécuter la pyrolyse et ko la distillation destructrices complètes de la liqueur noire prove 72 02871 nant de la fabrication de la pâte au sulfate en un combustible simple brûlant proprement sont les suivantes. La liqueur noire,qui est formée essentiellement par les produits de dégradation de la lignine et par des hydrates de car-5 bone solubilisés par l'hydroxyde de sodium et le sulfure de sodium pendant la fabrication de la pâte de bois et qui contient envi ron 50/° de solides après concentration, est amenée de façon continue par la pompe 8 dans le préchaufeur 9 maintenu à une température utile d'environ 220°C. Le débit de l'alimentation continue 10 par l'ajutage de pulvérisation 7 est d'environ 908 g de liqueur concentrée par minute. Le temps de séjour de la matière qui s'écoule de façon continue dans l'enceinte 3 est d'environ 10 secondes et la température moyenne de la paroi de l'enceinte est maintenue à environ 600°C. Pour ces valeurs de la température et du 15 temps, la pyrolyse et la distillation destructrices sont commencées et pendant que la matière descend par gravité dans l'enceinte 3» elle subit un séchage instantané avec formation de solides et dégagement de vapeur d'eau et de divers autres gaz qui accompa-gent les solides dans le courant pénétrant dans la seconde zone 20 de réaction. La température dans la seconde zone de réaction est maintenue à environ 900-1200°C, la température maximale étant atteinte en aval de l'admission d'air 23 et le temps total de séjour dans la seconde zone étant d'environ 10 secondes qui suffisent à 25 un cracking total sans formation de produits de recombinaison intermédiaires. Pour l'établissement de cette température entretenant spontanément la pyrolyse et la distillation destructrices, la quantité d'air passant par l'admission 23 de la seconde zone de réaction est d'enyiron 0,6 kg par kg de liqueur noire à environ 30 50$ de solides. L'air est chauffé à environ 1000°C dans le préchauffeur . Les valeurs ci-dessus de la température et du temps pour le cracking de la liqueur noire obtenue au cours de la production de la pâte de bois au sulfate sont indiquées uniquement à titre 35 d'exemple. Il suffit, pour le traitement de la liqueur, de même que d'autres substances organiques, d'atteindre une température suffisamment élevée en présence de vapeur d'eau et pendant un temps suffisamment long dans une enceinte confinée pour empêcher 1 formation des produits de recombinaison et ainsi obtenir un com-kO bustible gazeux simple brûlant proprement formé par un mélange 2135120 72 02871 12 2135120 d'hydrogène, de monoxyde de carbone, de dioxyde de carbone et de méthane. Dans le cas de la liqueur noire et aux températures de cracking entretenues, sensiblement tout le soufre du gaz de pyrolyse se retrouve sous forme de sulfure d'hydrogène qui est sépa-5 ré par lavage. Le mélange gazeux simple résultant donne, par combustion, une flamme fort propre et chaude en raison de la nature du combustible. Comme tout le soufre est réduit en sulfure qui s'élimine comme indiqué ci-dessus, les produits de combustion du gaz de pyrolyse sont inodores. 10 Dans l'exemple ci-dessus, la concentration en solides de la liqueur noire est d'environ 5°$,mais cette concentration n'est nullement critique parce qu'il est possible de pyrolyser par le procédé de l'invention des substances organiques solides ou même liquides, de même que des liquides contenant des solides. Néan-15 moins, lorsque la teneur en humidité est relativement élevée, il " est préférable de l'abaisser par une évaporation jusqu'à la valeur optimum afin de réduire au minimum l'apport de chaleur nécessaire pour l'établissement de la température de cracking requise. En général, une concentration jusqu'à environ *+0 à 60$ en solides 20 est satisfaisante, mais si l'alimentation contient initialement moins de k0% de solides, il n'est pas nécessaire qu'elle soit concentrée. Dans l'exemple ci-dessus, décrit avec référence à la Fig»1, la liqueur noire constituant l'alimentation contient à peu près 25 50$ en poids d'eau et une égale quantité de solides et les gaz combustibles passant par la conduite 2k au sortir de la seconde zone de pyrolyse 13 contiennent environ 50 à 60 moles % de vapeur d'eau. Dans d'autres opérations typiques conduites essentielle-30 ment comme décrit ci-dessus avec référence à la Fig. 1 et dans l'hypothèse où la température est de 600°C dans la zone 2 et de 1000°C dans la zone 13, on utilise les diverses alimentations indiquées au tableau ci-dessous* Celui-ci précise également les teneurs en vapeur d'eau des divers courants gazeux passant par la 35 conduite 12 de la première zone de pyrolyse 2 à la deuxième zone de pyrolyse 13 de même que les teneurs en eau des gaz combustibles passant dans la conduite 2k au sortir de la zone 13. 72 02871 13 2135120 TABLEAU Teneurs en vapeur d'eau dans les gaz Alimentation Conduite 12 Conduite 2h 5 Particules de bois à 5°$ en poids d'eau 80 moles $ 25 moles $ Ordures à 35$ en poids d'eau 62 moles $ 28 moles $ Liqueur noire de la pâte au sulfate à 56$ en poids d'eau 85 moles $ 60 moles $ 10 Un second exemple typique de l'invention est décrit avec référence à la figure schématique 2 où les divers accessoires, tels que robinets, pompes, compresseurs et appareils dé mesure et de régulation ont été omis puisque leur nature et leur agencement sont évidents pour le spécialiste. La figure représente un appareil 15 propre à recevoir un mélange de liqueur noire provenant de la fabrication de la pâte au sulfate et de déchets particulaires organiques solides, l'effluent de la première zone de pyrolyse pouvant être traité en vue de l'isolement de certaines de ses fractions, cependant que le résidu est envoyé à la seconde zone de pyrolyse. 20 Comme le montre la Fig. 2, l'installation comprend un premier poste de pyrolyse indiqué de façon générale en 58 et ayant la même structure d'ensemble que le poste 2 de la Fig. 1 mais permettant le passage ascendant plutôt que descendant du mélange d'alimentation solide et d'alimentation liquide dans une enceinte intérieu-25 re 59 qui forme la zone de distillation et de pyrolyse. L'installation comprend un second poste de pyrolyse 60 comportant une zone de pyrolyse 61 et construit de façon générale comme le poste 13 de la Fig. 1. Le poste 60 reçoit les solides du premier poste de pyrolyse 58,de même .que les gaz et vapeurs qui en proviennent et qui 30 n'ont pas été condensés et recueillis. La liqueur noire soutirée de façon continue d'un réservoir est pulvérisée en sens ascendant au bas de la première zone de pyrolyse 59, où elle parvient par la conduite 65 qui traverse une zone de préchauffage 67 amenant la liqueur noire à la température 35 voulue pour l'admission dans le poste de pyrolyse. Des déchets organiques particulaires solides, par exemple des particules de bois, de la sciure de bois, des fragments d'écorce ou des ordures, sont emmagasinés dans une trémie 68 et sont amenés dans le poste 58 par un transporteur 69 muni d'une vis 70, les particules ainsi M) introduites étant fluidisées et entraînées vers le haut dans la zone 72 02871 îv 2135120 sous l'influence du jet de liqueur noire et d'un courant d'un gaz véhiculaire admis par la conduite 71 et recyclé depuis la partie supérieure de la zone 59» comme indiqué plus en détail ci-après «. Le combustible gazeux brûlant proprement produit 5 dans l'installation de l'invention (au sortir du second poste de pyrolyse 60 et après avoir été débarrassé du sulfure d'hydrogène) est conservé dans le réservoir 63 pour en être prélevé suivant les nécessités par la conduite 75 afin d'être brûlé. Au sortir de cette conduite, du combustible pénètre dans un brûleur 76 dont la flamme 10 chauffe l'intérieur du préchauffeur 67. Une autre fraction du gaz combustible est amenée par la conduite 75 a la conduite 80 et parvient ainsi au brûleur 81 qui chauffe l'espace 82 entourant la zone de pyrolyse 59- Les gaz chauds du préchauffeur 67 sont évacués par la conduite 83 et amenés, avec ceux provenant de l'espace 82 15 par la conduite 83a, à la chaudière 6*+. Les matières vaporisées et partiellement pyroly.sées sortant de la zone 59 et comprenant des constituants tant solides que gazeux pénètrent de façon continue par la conduite 81+ dans le séparateur à cyclone classique 85. Pour la majeure partie, les 20 gaz pénétrant dans le cyclone sont évacués par la conduite 86 et sont soutirés du séparateur sous l'impulsion de la soufflante 87 qui fait passer ces gaz par la conduite 86 dans les conduites 71 et 92 sous la pression nécessaire pour la circulation. Le reste des gaz admis au séparateur 85 avec les particules solides qui y 25 sont entrées passe par le fond du séparateur dans la conduite 90 et parvient ainsi dans la seconde zone de pyrolyse 61. Comme on l'a indiqué, les gaz propulsés par la soufflante 87 dans la conduite 86 sont en partie recyclés par la conduite 71 dans le préchauffeur 67 et de là à la zone 59 pour y ap-30 porter de la chaleur et pour entraîner l'alimentation en sens ascendant dans la zone avant de sortir par la conduite 8^. Le reste des gaz (dont la proportion dépend des réglages des robinets 95 et 96) passe par la conduite 92 et est refroidi dans l'échangeur de chaleur 93 avant de parvenir par la conduite 9^ dans la colonne de 35 distillation fractionnée 100. Cette colonne est munie de plateaux communicants et, dans sa partie^supérieure, d'un certain nombre de conduites de soutirage de condensât 101, 102, 103 par lesquelles des liquides contenant des agents chimiques organiques sont soutirés pour être fractionnés à leur tour en agents chimiques divers, H0 comme le méthanol, l'acétone, l'acide acétique aqueux, le benzène, 72 02871 2135120 le toluène, le sulfure de diinéthyle, les xylènes et divers dérivés phénoliques. Un condensât lourd 10*+ est soutiré du fond de la colonne par la conduite 103' et envoyé à la récupération des produits. Les courants de composés organiques sans valeur indus-5 trielle sont recyclés comme combustible (détails non représentés) dans \me zone de combustion appropriée (brûleurs 8l, 76 et 151)• En variante, ces courants peuvent être renvoyés à la zone 61. Un courant dérivé riche en eau est soutiré à la partie supérieure de la colonne 100 par la conduite 115* Suivant 10 le réglage des robinets 117 et 118, une fraction du courant aqueux est envoyée à la cuve à cendres fondues 116 pour y constituer une partie de l'eau nécessaire. Le reste du courant passant par la> conduite 115 pénètre dans la conduite 119» puis dans l'échangeur de chaleur 120 qui chauffe cette partie de ce courant aqueux. Sui- . 15 vant le réglage des robinets 125 et 126, une fraction du courant aqueux chauffé est renvoyée à la colonne par la conduite 123 et le reste est amené par les conduites 12*+ et 105 à l'échangeur de chaleur 106 et au préchauffeur 67 pour être débité ensuite dans la seconde zone de pyrolyse 61. La conduite 12*f véhicule donc l'eau 20 supplémentaire qui peut être nécessaire pour entretenir l'excès de vapeur d'eau requis dans la zone de pyrolyse 61. Les vapeurs non condensées de la colonne 100 sont soutirées par la conduite 105 ei; après avoir été chauffées dans les échan-geurs de chaleur 93 et 106 et la zone de préchauffage 67» sont in-25 jectées par l'admission 107 dans la seconde zone de pyrolyse 61 pour y subir une combustion partielle. Cette combustion, en même temps que celle de l'alimentation pénétrant par la conduite 90, est entretenue par de l'air provenant de divers endroits de l'usine à pâte kraft,comme le montre le dessin,et entrant dans l'admis-30 sion 107 par la conduite 110. Comme indiqué ci-dessus à propos de la Fig. 1, la quantité d'oxygène admise à la zone 61 de cette façon n'est qu'une petite fraction de celle nécessaire pour une combustion complète, de sorte que l'atmosphère reste réductrice dans la zone. 35 A sa partie supérieure, la zone 61 est munie d'un brûleur lk2 qui, à la mise en service, reçoit un supplément de combustible provenant.de la cuve 63 (ou .de toute autre source de combustible de remplacement, non représentée) par l'intermédiaire des conduites 75 et 1*K) lorsque le robinet 1*+1 est ouvert. Le gaz y est brûlé M) jusqu'à ce que la zone de pyrolyse ait atteint sa température de 72 02871 16 2135120 service. Lorsque cette tempérafrure est atteinte, cette alimentation en combustible supplémentaire est interrompue et la température de.service est entretenue par un apport d'air par l'admission 107, comme déjà indiqué. 5 Lorsque le système fonctionne, la zone de pyrolyse 61 don ne un combustible gazeux simple et stable brûlant proprement et des cendres fondues contenant divers sels de sodium. Le gaz soutiré de la zone 61 par la conduite 122 est refroidi dans l'échangeur de chaleur 106, la conduite 121, l'échangeur de chaleur 120 10 et la conduite 130 avant d'atteindre l'absorbeur 131 qui élimine le sulfure d'hydrogène en présence. Pendant le fonctionnement de l'installation, un agent d'absorption approprié entre de façon ininterrompue dans l'absorbeur par la conduite 132, tandis que l'agent absorbant chargé d'hydrogène sulfuré est soutiré de façon 15 continue aussi par la conduite 133. Le gaz combustible débarrassé alors sensiblement du sulfure d'hydrogène parvient par la conduite 13? au réservoir à gaz de pyrolyse 63. Suivant une particularité de l'invention, le soufre peut être produit et recueilli par la régénération de l'agent absorbant, 20 puis mis à réagir avec le sulfure d'hydrogène de la liqueur blanche (conduite 1^9) pour donner du polysulfure de soufre. L'efficacité du polysulfure pour la préparation de la pâte de bois est supérieure à celle du sulfure de sodium qui, pour des raisons d'économie, est plus habituellement exploité dans les usines de pâte 25 à papier. Cependant, le désavantage économique est compensé par la constitution locale d'une source de soufre (le sulfure d'hydrogène) dont le soufre élémentaire peut être obtenu de manière économique et facile. Les cendres fondues formées dans la zone 61 qui s'écou-30 lent, comme indiqué en lk-5, sur la sole oblique de la zone de pyrolyse parviennent par la conduite 1*j6 dans la cuve 116. Cette cuve qui reçoit de la conduite 115 une partie de l'eau nécessaire à la formation de la liqueur«verte"(le reste de l'eau parvenant d'une autre origine non indiquée) est munie d'une conduite d'évent 127 35 par où les gaz toxiques pénètrent dans -la conduite 110 pour entrer finalement dans la zone de réaction 61. La liqueur verte passe par la conduite 1^7 jusque dans le réservoir l*+5 et en est soutirée par, la conduite 1^9 pour la conversion finale en liqueur blanche. HO Lorsque l'installation fonctionne et que la zone 61 a at 72 02871 17 2135120 teint la température de servicè voulue, les gaz de pyrolyse du réservoir 63 qui ne sont pas brûlés pour apporter la chaleur dans la zone 59 ou le préchauffeur 67 sont amenés par la conduite 150 su brûleur 151 de la chaudière 6b pour y apporter une grande fraction 5 de la chaleur que consomme la chaudière. L'invention a été décrite avec référence à ses formes de réalisation préférées,mais il est évident qu'elle est susceptible de nombreuses variantes et modifications sans sortir de son cadre. Par exemple, les déchets organiques entrant dans la première zone 10 de pyrolyse 59 peuvent consister entièrement en particules telles que de la sciure de bois ou petits fragments de bois et d'écorce transformés en charbon dans la zone 59. L'effluent de la zone peut être traité en vue de l'isolement du charbon de bois et le condensât de la fraction gazeuse de l'effluent peut être recueilli aussi* 15 tandis que le reste de l'effluent parvient à la seconde zone de pyrolyse 61. En outre, l'eau de la conduite 115,au lieu de parvenir dans la cuve 116,peut servir d'eau de lavage pour les boues calcaires comme dans une usine de pâte au sulfate et l'effluent de cette opération parvient alors à la cuve 116. Suivant une varian-20 te encore, l'eau de la conduite 130 de même que les gaz chargés de sulfure d'hydrogène peuvent être soutirés sans pénétrer dans l'absorbeur 131. L'eau ainsi prélevée pourrait être utilisée dans la cuve à cendres fondues ou pour le lavage des boues calcaires, comme indiqué. 72 02871 18 2135120 RBVEHDICATIOHS 1.- Procédé pour empêcher la formation d'agents polluant l'atmosphère au cours de la combustion d'une matière, organique, caractérisé en ce qu'on exécute la pyrolyse et la distil- 5 lation destructricesde la matière organique dans une zone confinée en présence d'un excès de vapeur d'eau et à une température de cracking élevée pendant une durée suffisante pour former comme produit gazeux final un combustible stable et brûlant proprement contenant au moins 10 moles % de vapeur d'eau, tandis qu'on maintient cette 10 température pour empêcher les réactions de recombinaison des produits intermédiaires comprenant des radicaux carbonés libres apparus au cours de la pyrolyse et de la distillation destructrices.et ainsi empêcher la formation d'hydrocarbures gazeux aliphatiques saturés ou non et aromatiques polynucléaires polluant l'air, et on 15 soutire le combustible gazeux stable de la zone. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la température de cracking est supérieure à environ 800°C. • 3.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la pyrolyse est amorcée dans une première zone de pyrolyse 20 confinée qui se trouve en communication avec une seconde zone de pyrolyse confinée contenant l'excès de vapeur d'eau, et la température de cracking est entretenue pour former le combustible gazeux. *+.- Procédé suivant la revendication 3» caractérisé en ce que des produits sont soustraits de l'effluent de la première 25 zone de pyrolyse confinée et le résidu de l'effluent est alors amené dans la seconde zone de pyrolyse .confinée. 5.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que de l'oxygène est introduit dans la zone en une quantité suffisante pour maintenir la température de cracking et rendre la 30 pyrolyse auto-entretenue, mais inférieure à celle requise pour une combustion stoechiométriquement complète de la matière,et des courants d'effluents malodorants contenant du soufre sont utilisés comme source pour apporter l'oxygène et pour pyrolyser et détruire la fraction malodorante de ces courants. 35 6.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la pyrolyse est amorcée dans une première zone de pyrolyse confinée qui est en communication avec une seconde zone de pyrolyse confinée où la température de cracking est entretenue en milieu réducteur à une valeur supérieure à environ 800°C, la durée y étant •+0 d'environ 1 à 30 secondes, et l'oxygène est introduit sdans la se 72 02871 19 2135120 conde zone par une admission sensiblement ponctuelle pour assurer sa consommation continue et sensiblement complète dans un volume de combustion limité et empêcher ainsi une accumulation d'oxygène libre dans les gaz de pyrolyse, la quantité d'oxygène étant inférieu-5 re à celle nécessaire pour une combustion stoechiométriquement complète. 7.- Frocédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la matière organique est choisie parmi les combustibles fossiles, y compris la houille, et les déchets organiques. 10 8.- Procédé de traitement de la liqueur noire provenant de la production de la pâte à papier au sulfate, caractérisé en ce qu'on exécute la pyrolyse et la distillation destructrices de la liqueur noire dans une zone confinée à une température de cracking élevée pendant une durée suffisante pour former des cendres fondues 15 essentiellement inorganiqueset un combustible stable brûlant proprement qui contient au moins 10 moles % de vapeur d'eau comme produit gazeux final contenant du sulfure d'hydrogène, on empêche les réactions de recombinaison des produits intermédiaires comprenant des radicaux libres carbonés pour éviter l'apparition d'hydro-20 carbures gazeux aliphatiques saturés ou non et aromatiques polynucléaires polluant l'atmosphère en maintenant cette température pendant la pyrolyse et la distillation destructrices, on soutire le combustible de la zone, on en élimine le sulfure d'hydrogène par absorption et on soutire les cendres fondues de la zone pour en ré-25 cupérer les constituants chimiques, on récupère le sulfure de sodium des cendres fondues, on-récupère le soufre du sulfure d'hydrogène absorbé et on fait réagir ce sulfure de sodium et ce soufre pour obtenir du polysulfure de sodium. 9.- Procédé suivant la revendication 8, caractérisé en 30 ce qu'on amorce la pyrolyse dans une première zone de pyrolyse confinée recevant de la chaleur d'une origine extérieure, on évapore la liqueur noire jusqu'à former des solides dans la première zone et on formé le combustible stable dans une seconde zone de pyrolyse confinée en communication avec la première zone. 35 10.- Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce qu'on introduit de l'oxygène dans la seconde zone en une quantité suffisante pour entretenir la température de cracking et rendre la pyrolyse auto-entretenue mais inférieure à celle requise pour une combustion stoechiométriquement complète de la matière, HO on brûle une partie du produit final gazeux pour apporter la cha 72 02871 leur de l'extérieur à la première zone et on utilise comme source d'oxygène les courants d'effluents gazeux produits au cours de la fabrication de la pâte à papier au sulfate. 11.- Procédé suivant la revendication 5» caractérise en ce que les courants effluents sont les gaz effluents de la production de la pâte à papier au sulfate. 2135120