Brevet FR2264078A1 — publié le 19751010

La présente invention est relative a un procédé de traitement de résidus contenant des substances organiques, et en particulier de résidus industriels tels que ceux à base-de caoutchouc, les emballages plastiques, les sables de filtration dthui- les, etc Jusqu'ici les- déchets industriels contenant des matières organiques sont, soit purement et simplement abandonnés dans les décharges, la mer, ou les rivières, où l'on compte que divers or ganismes-vivants parviendront à les résorber, soit, surtout de-puis une époque récente, brûlés. Dans ce dernier cas, il est maintenant relativement fréquent de chercher à récupérer une partie de la chaleur produite par la combustion afin, par exemple, de produire de la vapeur. Avec ou sans récupération de chaleur, l'incinération des résidus entraîne fréquemment le rejet à l'atmosphère de produits de nature â augmenter la pollution, et dont l'élimination est souvent difficile et couteue0 La présente invention repose sur l'observation qutun grand nombre de matières organiques peuvent, par un traitement convenable, fournir des substances analogues sur beaucoup de points à des produits extraits du pétrole ou à des dérivés due tels produits. Il est donc possible d'éliminer les residus industriels en les valorisant de façon plus avantageuse qu'en les brû- lant. Dans le procédé selofr l'invention, les résidus industriels sont divisés en deux fractions : la première est envoyée dans un four de pyrogénation, comportant une cuve étanche dans laquelle cette fraction est soumise à un traitement thermique sous atmosphère non-oxydante, à une température comprise entre 350 et 10000C, de préférence entre 400 et 7000C; les matières volatiles qui se dégagent au cours de ce traitement thermique sont recueillies par condensation, celle-ci pouvant être remplacée par un autre mode de récupération, par exemple un lavage alcalin si les produits sont acides.Le traitement est prolongé jusqu'à obtention d'un résidu contenant 2 à 12 % de matières volatiles, le reste étant du carbone0 On peut aussi avantageusement mettre à profit la température élevée des matières volatiles dégagées au cours de la pyrogénation, pour leur faire subir immédiatement un traitement complémentaire, en particulier une hydrogénation, selon des tech niques connues de l'homme de l'arts La seconde fraction est envoyée, avec addition éventuelle de combustible, dans une chambre de combustion, où elle est brulée. Les gaz brûlés obtenus sont utilisés pour chauffer à la température désirée la cuve contenant la première fraction à traiter à l'abri de l'air. Les gaz ayant servi à traiter la première fraction peuvent ensuite être envoyés à la cheminée soit directement soit après passage dans un récupérateur de chaleur destiné à abaisser leur température et à améliorer le bilan énergétique de l'installation. Pour conférer toute la souplesse désirée au procédé, il est souhaitable que la chambre de combustion soit capable de brt- ler des déchets semi-solides, semi=pâteux, même à haute teneur en sédiments. Une chambre de combustion répondant de façon avantageuse aux besoins de l'invention est constituée par un four rotatif, qui offre un grand intérêt économique0 La séparation entre les deux fractions peut être faite suivant plusieurs critères, de façon à assurer un optimum économique. Par exemple, on peut mettre dans la première fraction les lots les plus homogènes, de façon à obtenir des produits de caractéristiques plus constantes, les lots mélangés étant au contraire mis dans la seconde fraction.Les matières premières plus riches en matières volatiles peuvent également aller dans le premier lot, de façon à optimiser l'emploi de la cuve, élément coûteux de 1'installationO Les substances susceptibles de produire, par combustion, des matières polluantes Cproduits chlorés, par exemple), peuvent également être envoyées en priorité dans le premier lot, de façon à limiter les frais d'épuration, etc.. On notera que, selon une caractéristique avantageuse de l'invention, il devient possible de traiter, sans provoquer de pollution, tous les résidus pouvant être pyrogénés. La seule source possible d'émissions de produits polluants dépend en effet uniquement du choix du combustible utilisé dans le four. Des essais de pyrogénation de matières premières constituées par des résidus industriels ont été effectués de la façon suivante : On utilise une cuve étanche en inox munie d'un couvercle et, à sa partie supérieure, de deux tubes dont l'un est relié à une source d'azote et l'autre à un condenseur. On introduit dans la cuve une certaine eleantité ae résidu industriel a' traiter et on chauffe la cuve de façon à atteindre 5000C environ, en sept heures sous une faible surpression d'azote. L'opération est arretée lorsque le débit de matières liquides sortant du condenseur devient négligeable. On recueille les substances qui ont distillé et, après refroidissement, le résidu charbonneux qui est resté dans la cuve. Le résultat des essais est le suivant : Premier essai Pneus usagés de marque "Michelin" > densité de remplissage de la cuve : 80 kg/m3. On a recueilli : eau : 5,4 % liquide organique : 54,6 * solide restant t 38 * pertes (non condensable) : 2 %0 La fraction du liquide organique qui distille après 2380C, et qui représente 71,5 % du liquide organique total, est une huile de viscosité 40 centistokes à 500C avec un index de viscosité négatif Le solide restant est noir et pulvérulent, il peut être utilisé notamment comme charge carbonée, par exemple pour du caoutchouc ou des matières plastiques, on encore être aggloméré avec un liant pour son emploi comme combustible. 2ème essai : Pneus usagés de marque "Michelin",densité de remplissage de la cuve 380 kg/m3. On a recueilli liquides : 50 X solide restant : 49,2%. Les liquides organiques recueillis avaient des propriétés très voisines de ceux du premier essai, quoique le pourcentage de produits condensés ait sensiblement varié, en relation avec la densité de remplissage. 3ème essai Pneus usagés de marque "KLEBER-COLOMBES" : densité de remplissage de la cuve 380 kg/m . On a recueilli liquides : 50 % solide restant : 48,2 %. 4ème essai Terres provenant de filtration d'huiles de graissage, densité de remplissage 235 kg/m30 On a recueilli : eau : 1,-8 % liquides organiques : 18 % condensat pateux : 0,5*. Les liquides organiques sont des huiles récupérables. Le solide restant, formé en majeure partie de terres de filtration peut être réutilisé. 5ème essai Sacs de polyéthylène ayant servi à la manutention d'engrais azotés. Densité de remplissage 280 kg/m3. On a recueilli 97,8 % d'un produit assimilable à une cire de polyéthylène, et qui peut être utilisé par exemple pour la fabrication de cire pour hydrofugation, de cartons imperméabilisés, de cirages, etc Une installation typique de traitement de résidus selon l'invention sera décrite en se référant à la figure, qui en est une vue schématique en coupe. Elle comprend : une cuve- de pyrogénation 1 verticale de forme cylindrique dans sa partie principale et tronconique vers ses extrémités. A sa partie supérieure, elle communique avec un sas de chargement 2, la communication pouvant être fermée par une vanne étanche 3. Le sas de chargement est lui-même pourvu d'un couvercle 4, qui s'ouvre pour laisser passer les matières à pyrogéner amenées par un convoyeur 5. Le volume du sas 2 est sensiblement égal à celui de la cuve 1. Des conduits (non représentés) sont disposés pour l'air présent dans le sas avec la charge par un gaz non-oxydant, azote ou gaz de combustion refroidis par exemple. Une canalisation 6 débouche dans la partie supérieure de la cuve, au-dessous de la vanne 3, et met en communication la cuve avec un condenseur (non représenté). A sa partie inférieure, la cuve 1 est reliée par une autre vanne étanche 7 à une chambre de refroidissement et d'évacuation 8 de volume analogue à celui de la cuve, et dans lequel tombent les matières solides subsistant après la pyrogénation. L'installation comprend d'autre part un four de combustion tournant 9, alimenté en air et brûlant la seconde fraction des résidus industriels. A ceux-ci peut être ajouté soit avant leur introduction dans le four 9, soit après celle-ci, selon les conditions économiques, un appoint de combustible tel que du charbon pulvérisé ou du gaz Les résidus solides- d'évacuation tombent dans un conduit drévacuation 10, cependant que les gaz provenant du four 9 sont envoyés par une chambre de post combus tison 11 dans une chambre annulaire 12 entourant la cuve 1, et reliée à la cheminée 13o De préférence, le condenseur est du type fonctionnant par injection d'eau pulvérisée et relié a la cuve 7 par la canalisation 6o Le condenseur à eau pulvérisée a été choisi pour limiter au maximum les dépôts de matières goudronneuses susceptibles d'obstruer les systèmes classiques de condensation. La condensation par injection d'eau crée un vide partiel qui améliore le débit gazeux et s'oppose à de tels dépôts. Le fonctionnement de l'appareillage est le suivant : le four de combustion 9 fonctionne en continuO Les gaz de combustion sont a une température de 12000C environ à la sortie du four et de 8000C dans la chambre annulaire 12 entourant la cuve de pyro génationO La fraction à pyrogéner est au contraire traitée en discontinu : une charge, par exemple 30 tonnes de pneus usagés (coupés en morceaux) pour un volume de cuve de 70 m3, est stockée sous atmosphère inerte dans le sas 2, puis introduite dans la cuve 1, qui est chaude, puis on referme la vanne 3. La pyrogénation dure quelques heures, et est arrentée lorsque la production au condenseur devient négligeable. On ouvre alors la vanne inférieure 7 de la cuve afin d'évacuer les matières carbonées qui subsistent dans la cuve, puis on introduit dans celle-ci -une nouvelle charge, qui a été entre temps mise en place dans le sas 2 et stockée sous gaz inerte REVENnIGATIONS 1* Procédé de traitement de résidus industriels contenant des substances organiques, dans lequel on brûle une partie desdits résidus, caractérisé en ce qu'on les divise en deux fractions dont la première est soumise à une pyrogénation à l'abri de l'air, et la seconde fraction à une combustion, en ce que la chaleur produite par la combustion de la seconde fraction est utilisée pour chauffer la première fraction au cours de la pyrogénation, et en ce que les matières volatiles dégagées au cours de la pyrogénation de la première fraction sont récupérées à part. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on calcule la composition et l'importance relative de la première et de la seconde fraction de telle sorte que la chaleur fournie par la combustion de la seconde fraction soit sensiblement égale, aux pertes près, à celle qui est nécessaire pour la pyrogénation de la première fraction. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chaleur fournie par la combustion de la seconde fraction est inférieure à celle qui est nécessaire, compte-tenu des pertes, pour la pyrogénation de la première fraction, et qu'on ajoute un appoint de combustible a la seconde fraction. 4o Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les matières volatiles sont recueillies par condensation. 5. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend une cuve de pyrogénation étanche reliée à l'installation de récupération des matières volatiles, un four de combustion, une chambre entourant la cuve de pyrogénation, un conduit amenant les gaz chauds produits dans le four de combustion jus qu a ladite chambre et un conduit évacuant ces gaz depuis la chambre en direction de la cheminée. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la chambre de pyrogénation est de forme cylindro-conique à axe-vertical, munie de vannes étanches en haut et en bas pour l'- admission de la première fraction du résidu et l'évacuation des matières solides résultant de la pyrogénation, le conduit reliant la cuve à l'installation de récupération des matières volatiles débouchant à la partie supérieure de la cuve. 7. Dispositif selon l'une des revendications 5 et 6, ca ractérisé en ce que l'installation des matières volatiles comprend un condenseur du type à injection d'eau pulvérisée. 8. Dispositif selon lune quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu'une chambre de post-combustion est disposée sur le trajet des gaz entre le four de combustion et 1a chambre entourant la cuve de pyrogénation0 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce qu'un récupérateur de chaleur est disposé sur le trajet des gaz entre la chambre entourant la cuve de pyrogénation et la cheminée. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour remplacer l'air par un gaz non-oxydant dans la cuve de pyrogénation et/ ou dans un sas placé au-dessus d'elles