Brevet FR2240805A1 — publié le 19750314

La présente invention con"er un procédé de récupération de composants utiles dans les déche@ synthétique s. Les déchets classiques à base de polymères synthétiques ont été traités par incinération ou par récupération. Or, ces procédés de traitement engendrent souvent des pollutions secondaires, telles que la pollution de l'air, la contamination par des métaux lourds etc. Du point de vue de l'économie, on rencontre des problèmes difficiles dans des pays dont l'industrie dépend de l'importation de matières premières. Récemment, des travaux très intenses ont été effectués pour dévelop-- per les procédés de récupération de composants utiles à partir des déchets. Cependant, en pratique la technique nta pas encore donné les résultats escomptés, les essais étant restés au n veau du Laboratoire. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et se propose de créer un procédé de récupération de composants utiles à partir de déchets à base de polymères synthétiques, procédé caractérisé en ce quton chauffe les déchets pour récupérer les composants gazeux, on extrait les composants des gaz en utilisant leur point d'ébullition et on refroidit les composants gazeux pour les extraire séparément sous forme gazeuse, liquide et solide aux températures normales, la source de chaleur du moyen de récupération étant alimentée par les résidus des compositions et les composants lourds difficiles à décomposer. Ainis, grâce à l'invention, on a un procédé amélioré pour récupérer les composants utiles des déchets à base de polymères synthétiques. De façon plus détaillée, selon l'invention, on chauffe les déchets à base de polymères synthé- tiques pour récupérer les composants gazeux. On extrait des composants gazeux qui sont intéressants en utilisant les diffé- rences entre leur point d'ébullition et en extrayant seulement les composants utiles que l'on refroidit et que l'on récupère séparément sous forme gazeuse, liqaide ou solidé, à des tempé- ratures normales. Dans cette récupération, les résidus de décomposition et les composants lourds difficiles à décomposer servent de source de chaleur pour chauffer l'insta - lation. Les déchets de polymères synthétiques peuvent ainsi se récupérer à 100 % sous forme de composants récupérés de façon distincte à l'étant gazeux liquide ou solide, et de composants servant de source de chaleur. L'installation convient parfai- tement pour le traitement de polymères synthétiques de déchets pour équiper une installation de traitement de poussières ou pour une fabrique de matières synthétiques. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide des dessins annexés dans les quels - la figure 1 est un schéma d'un mode de réalisation d'un procédé de récupération des polymères synthétiques à partir de déchets - la figure 2 représente le détail du mode de réalisation de la figure 1. Un procédé de récupération de composants utiles de déchets de polymères synthétiques selon l'invention sera décrit en relation avec le mode de réalisa- tion de la figure 1. Selon cette figure 1, la référence Â se rapporte à un orifice d1 alimentation pour introduire les polymères synthétiques constituant les déchets ; la référence B se rapporte à la conduite d'alimentation i la référence C se rapporte à un four de décomposition thermique 2 la référence D à une couche de refroidissement ; la référence E se rapporte à un moyen de refroidissement. La référence F se rapporte à un moyen de récupération des liquides G à un réservoir de liquides, H à un moyen de récupération de l'acide chlorhydrique, I à un séparateur d'huile, J à un réservoir acide chlorhydri- que, K à un moyen de récupération de gaz s L à un réservoir de stockage de gaz, M à un moyen d'extraction de résidus. les polymères synthétiques constituant les déchets sont concassés à des dimensions adéquates et introduits en continu par l'ori- fice d'alimentation 1, puis dans le four de décomposition thermique C, à l'aide du moyen d1alimentation B. Le moyen d'alimentation B ne sert pas seulement à introduire les déchets mais peut égale- ment s'utiliser pour séparer le chlore des déchets fondus par chatiffage indirect par l'extérieur, pour récupérer de l'acide chlorhydrique. Le four de décomposition thermique C constitue un bain de fusion pour les polymères synthétiques constituant les déchets. Dans ce bain.de fusion, les déchets sont chauffés indirectement à une température élevée, de façon à se décom- poser et à passer en phase gazeuse sous la forme de produits à faible point moléculaire.Les produits de décomposition gazeux sont évacués par la partie supérieure du four sous l'effet de la pression intérieure qui règne dans le four ou par aspiration. Avant l'évacuation, les produits gazeux sont refroidis au passage de la couche de refroidissement D pour rester à une température réglée de façon précise i les composants ayant des points d'ébullition supérieure à la température déterminée se liquéfient et reviennent au four de décomposition thermique C, puis subissent une nouvelle décomposition en des composants ayant des points d'ébullition plus bas. Les produits de décomposition gazeux passent par la couche de refroidissement D oW ils sont refroidis pour arriver sensiblement à la température normale sous l'effet du moyen de refroidissement E. Les composants qui sont liquéfiés par refroidissement reviennent au moyen de récupération du liquide F, et seuls les composants utiles du liquide sont récupérés et stockés dans le réservoir à liquide G. Les composants non liquéfiés par le moyen de refroidisse- ment, tels que l'acide chlorhydrique et les hydrocarbures gazeux, passent dans un moyen de récupération d'acide chlorhydrique H où l'on récupère une solution aqueuse d'acide chlorhydrique. Seul l'acide chlorhydrique est amené dans le réservoir d'acide chlorhydrique J, puis les huiles sont séparées dans le séparateur d'huiles I. Le séparateur d'huiles I est prévu pour assurer une bonne séparation et pour récupérer de faibles quantités d'hydrocarbures qui sont liquéfiées à cause de l'abaissement de la température dans le moyen de récupération d'acide chlorhy drique H. Les produits de récupération sont recueillis dans le réservoir à liquide G. Les hydrocarbures gazeux passent par le moyen de récupération H et arrivent dans le moyen de récupé- ration de gaz K ou' l'on sépare les traces d'acide chlorhydrique et les autres impuretés par neutralisation à l'aide d'autres procédés. Les hydrocarbures gazeux pure sont seuls récupérés et sont envoyés à un stockage de gaz L. Au fond du four de dé composition C, on extrait les résidus de décomposition et -Zae partie des composants lourds du four, par extraction continue à l'aide d'un moyen d'extraction de résidu M. Les résidus et les matériaux lourds sont utilisés comme combustibles pour d'autres fins. De plus l'intérieur du four est maintenu à l'état de fonctionnement constant par cette extraction. 1a présente invention décrite sommairement ci-dessus en relation avec la figure 1, sera décrite plus en détail en se reportant à la figure 2. A la figure 2, la référence i se rapporte à une machine permettant de réduire des polymères synthétiques constituant les déchets, en des morceaux de dimensions adéquates. Les déchets ainsi réduits sont envoyés dans l'orifice d'introduction 2 correspondant à l'orifice d1 alimentation A de la figure 9 pour arriver dans le moyen d'alimentation étanche aux gaz 3 pais ils passent de façon continue dans le moyen de décomposition primaire 4.Le moyen de décomposition primaire 4 correspondant an moyen d'alimentation A de la figure 1 est chauffé indirectement par la chaleur de récupération provenant du four de décomposition secondaire 5 ou de toute autre source de chaleur de façon à faire régner à l'intérieur du four une température de 300 C. A l'intérieur du moyen 4, les polymères synthétiques constituant les déchets sont amenés vers le four de décomposition secondaire C à l'aide d'un dispositif tel qu'unie vis transporteuse. En maintenant les déchets de polymères synthétiques dans le moyen primaire 4, pendant une durée adéquate, ces déchets passent à l'état fondu. Si les déchets contiennent du chlorure de polyvinyle, il se produit une séparation de acide chlorhydriquedans le moyen de décomposition primaire 4. Si les déchets contiennent des matières syn- thétiques thermo-durcissables, ces matières thétiques res- tent à l'état solide dans le mélange. La présence de ces ma- tières synthétiques ne constitue cependant aucune gêne pour le moyen 4.Le déchet, envoyé dans le moyen de décomposition secondaire 5 correspondant au four C de la figure 1, à partir du moyen de décomposition primaire 4, subit un chauffage plus poussé à une température plus élevée pour passer à l'état ga- zeux et se décomposer en des produits à poids moléculaires plus faible. Le moyen de décomposition secondaire 5 constitue un bain de fusion pour les polymères des déchets. Dans ce bains la surface du liquide est maintenue à un niveau constant. Le bain de fusion est chauffé à laide d'un tube de chaufage 6 multi-tubes de façon que la température intérieure soit maintenue à environ 4500 pour décomposer et gazéifier les déchets. Les produits de décomposition et de gazéification sont extraits à l'aide dt moyen 5 en utilisant une pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique ou par aspiration à 11 aide dune machine aspirante ou analogue. Avant l'extraction des produits de décomposition, on les fait passer dans une couche de refroidissement 7 à une température réglée de l'ordre de 2000C avant de les laisser s'échapper à l'atmosphère. Omette couche correspond à la couche D de la figure 1. Les composants ayant des points d'ébullition supérieurs à la température réglée de la couche de refroidissement 7 sont liquéfiés et reviennent au moyen de décomposition secondaire 5 en passant pas une garniture en forme d'auge 8 pour y être de nouveau décomposés en des produits à faible point d'ébullition. Il est possible de choi- sir les composants de récupération en réglant la température de la couche de refroidissement 7 à un niveau plus faible que la température de décomposition. Comme le moyen de décomposition secondaire 5 accumule des résidus de décomposition solides ou de faibles quantités de produits lourds non décomposés, il est nécessaire d'extraire ces produits de façon continue pour permettre le fonctionnement continu de l'installation. A cet effet, on utilise le moyen X de la figure 1 ou le moyen 9 de la figure 2 pour effec- tuer cette extraction. En général, il s'agit d'une valve tournante ou d'un transporteur à vis servant à extraire le mélange de produits solides et liquides de la partie inférieure du moyen 5. Ce mélange est envoyé à un filtre li par une pompe à boue 10, il reste maintenu à une température de l'ordre de 450 C.Le filtre 11 sépare les résidus solides des résidus li quides qui sont envoyés à un orifice d'injection 15 par une pompe 12, puis sont amenés dans le moyen de décomposition , p r l'orifice 13. L'injection assure une agitation de l'intérieur du bain de fusion, ee qui améliore la conductivité thermique du tube de chauffage 6 à faisceaux multiples dans le bain de fusion et évite le déport de carbone sur le tube de chauffage 6.-Les résidus qui sont en grande partie du carbone solide à forte combustibilité et à fort pouvoir calorifique sont envoyés dans un four à gas chaud 14 et sert de source de chaleur pour la décomposition décrite ci-dessus. Comme le résidu seul n'est pas suffisant pour alimenter la source de chaleur, on utilise également une partie des hydrocarbures gazeux ou liquides récup6= rés. Après réglage de la température à un niveau de l'ordre de 850 C, la veine de gaz chaud créée dans le four 14 est envoyée par une conduite 15 à une cheminée 16 en chauffant le tube 6, puis ces gaz chauds stéchappent à l'atmosphère. Par ailleurs, les gaz de décomposition qui passent dans la couche de refroidissement 7 subissent une séparation des particules solides qu'ils contiennent. Cette séparation se fait dans un cyclane 7. Les gaz de décomposition passent dans le cyclone 7 et se re- froidissent jusqu'à une température de l'ordre de 900C dans le moyen de refroidissement 18 qui correspond au moyen de refroidissement E de la figure 1. Comme moyen de refroidissement 18, on a par exemple un venturi. Toutefois, on peut également utiliser un échangeur de chaleur à faisceaux multiplets. Dans les gaz de décomposition passant sur le moyen de refroidissement 18, les composants dont les points d'ébullition sont supérieurs à la température de refroidissement se liquéfient et reviennent au mélange avec l'eau de refroidissement pour passer sur un séparateur huileeau 19 correspondant au moyen M de la figure 1. Dans ce sépara teur, on sépare les hydrocarbures liquides et l'eau. L'eau sert de nouveau comme eau de refroidissement. Cette eau est véhiculée par la pompe 20 et l'huile est amenée dans le réservoir de sto- ckpge d'huile 21. Les composants 15 du moyen de refroidissement 18 sont envoyés à la tour d'absorption suivante 22 dans laquelle l'acide chlorhydrique est absorbé dans 1 'eau pour devenir de l'acide chlorhydrique en solution aqueuse. L'acide chlorhydrique restant est absorbé dans un laveur 23, ce qui. assure une Pécu- pération complète de l'acide chlorhydrique. l'exception de la veine de gaz de décomposition, l'eau servant à l'absorption est envoyée par la tour de lavage 23 vers la tour d'absorption 22. La con- centration à l'acide chlorhydrique de cette eau augmente. Puise la pompe 25 envoie le mélange au séparateur hnile-eau 26 correspondant au moyen I de la figure 1. Il en résulte du contact de l'eau avec le gaz de décomposition dans la tour de lavage 23 et dans la tour d'absorption 22 que 1 ton sépare une solution aqueuse d'acide chlorhydrique de l'huile récupérée par abaissement de température.Les deux produits sont respectivement récupérés dans le réservoir d'acide chlorhydrique 27 et dans le réservoir d'htiile 21. La concentration de l'acide chlorhydrique est de l'ordre de 20 % ou plus. Le gaz de décomposition provenant de la tour de lavage 23 est envoyé à la tour de neutrali- nation 28 qui correspond au moyen de récupération de gaz E å la figure 1. Dans cette tours on neutralise toute trace d'acide chlorhydrique restant et on extrait le gaz qui se compose uniquement d'hydrocarbures. Ce gaz est envoyé à un récupérateur 29. Comme moyen de neutralisation pour l'opé- ration précédentes on utilise, par exemple, une solution de soude caustique qui provient d'un réservoir 30 et qui est envoyé à la partie supérieure de la tour de neutralisation par l'intermédiaire d'une pompe 31 pour neutraliser l'acide. Puis, le liquide est ramené au réservoir 30 dans lequel la solution d'alcali est complétée par un moyen 32 d'une quantité équivalente à celle qui a été neutralisée. Les composants utiles sont récupérés comme indiqué ci-dessus et comme cela a été résumé dans le tableau I. Bien entendus l'invention 'est pas imitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. TABLEAU I Matériaux : % Pondéraux : % Pondéraux Résine phénolique : - : 4,5 Urée : - 10,9 Mélamine : - : 2,1 Polyester t - @ 2s3 Uréthane : - : 1,6 Polyéthylène : 51,5 @ 26,4 A B S : - : 3,5 Polypropylène : 29,9 : 11,8 Alcool de polyvinyle : - : 1,9 Résine acrylique : - : 1,1 Cnlorure de Polyvinyle : - : 23,8 Polyatyrème : 18,6 : 10,1 Gaz . Fractions:total : fractions : total Méthane : 12 % : : 10 % Ethane : 21 : : 23 Ethylène : 13 : 6 % : 11 : 20 % Propane : 16 : : 1 18 t Butane : 38 : : 38 : Acide Chlorhydrique Liquides 2 Fractions: total fractions : total i s o - C5 : 4 : : 1 : n - C5 : 8 : : 3 : n - C6 : 7 7 : 5 Benzène 4 90 % 6 55 % Toluène 4 13 Méthylcyclohexane 16 20 Ethylbenzène : 6 17 Styrène : 41 : : 35 Bésidus : : 4 : : 15 R E V E N D I C A T I O N Procédé de récapération de c@m- posants utiles à partir de déchets à base de polymères synthéti- ques, procédé caractérisé en ce qu'on chauffe les déchets pour récupérer les composants gazeux, on extrait les composants des gaz en utilisant leur point d'ébullition et on refroidit les composants gazeux pour les extraire séparément sous forme ga- zeuse, liquide et solide aux températures normales, la source de chaleur du moyen de récupération étant alimentée par les résidus des compositions et les composants lourds difficiles à décomposer.