Brevet FR2310531A1 — publié le 19761203

La présente invention est relative à un procédé de pyrolyse de déchets polymères et/ou anorganiques , ces déchets étant décomposés en constituants solides, liquides et gazeux et les matières solides étant préalablement boyées L'invention concerne en outre une installation pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention. L'invention a pour but général de décomposer des déchets polymères et/ou anorganiques, tels que du caoutchouc vulcanisé , des vieux pneumatiques , ainsi que des matières liquides covenant de l'énergie, telles que des boues de vernis ou d'huile en des fractions propres et réutilisables , Sans danger de pollu tiop ambiante I1 est essentiellement connu de brQler de tels déchets, ce qui est possible.avec une fourniture relativement réduite d'énergie extérieure On a par exemple décrit dans un brevet aux Etats-Unis d'Amérique 3.362.887 , un procédé qui sert particuliè rement à la eombustion d'ordures et de déchets .Avec ce procédé connu , on exécute une combustion par étapes , en mettant directement en contact les matières de déchets avec les gaz d'échappement du bruleur En outre, on connaît d'après une demande de brevet allemand publiée n 2.326.062, un procédé dans lequel on utilise comme additif dans un procédé connu, une cokéfaction de creux pneumatiques L'invention a pour base le problème d'offrir un procédé et une installation du genre dépeint précédemment qui pe- sentent un rendement tellement élevé que , d'une part, l'exploitation continue du procédé soit maintenue sans fourniture d'énergie extérieure et, d'autre part, on puisse récupérer en outre une fraction particulièrement élevée de matières gazeuse et liq--~id~ nettes et réutilisables De plus, on doit disposer suivant l'invention d'un procédé et d'une installation qui sont en mesure .de traiter même des produits liquides ou des boues avec un temps de séjour prédéterminé dans le réacteur et avec un bon rendement constant. Pour résoudre ce problème , les déchets sont préalablement séchés , les déchets éventuellement préalablement broyés sont échauffés sous une pression inférieure à la valeur atmosphérique et par fourniture de chaleur extérieure , jusqu'à leur température de décomposition , les déchets sont transportés positivement pendant l'échauffement et la décomposition, et les gaz libérés sont aspirés Un avantage essentiel de l'invention réside en ce que l'on obtient lors de la décompoition des gaz de valeur propres, qui possèdent une teneur élevée en énergie En outre, on dispose suivant l'invention d'une installation particulièrement compacte et facile à transporter . On peut également obtenir suivant l'invention l'avantage que gracie à une réduction , une récupération d'une fraction particulièrement élevée de constituants riches en éner -gie à partir des déchets traités devient possible Etant donné qu'on travaille suivant l'invention. avec une dépression suffisamment prononcée , on obtient en outre l'avantage que le danger d'explosion est exclu , ce danger résultant essentiellement du fait que la température nécessaire pour le déroulement désiré du procédé se situe dans la plage d'autocombustion. Lorsque , suivant une forme de réalisation préférée de l'installation suivant l'invention, le tube de réacteur s'élève depuis l'extrémité d'admission jusqu'à lextrémité d'évacuation, on peut éviter d'une façon avantageuse que des parties non totalement pyrolisées ou même des produits liquides ou pâteux ne traversent le réacteur de façon non contrdlée et trop rapidement . Grâce à un ajustage approprié de l'inclinaison du tube de réacteur , on peut régler suivant l'invention et en fonction des conditions d'écoulement ou d'agglomération des produits à pyrolyser , un rendement de fonctionnement optimum. De plus, suivant l'invention , la vitesse d'avance peut etre modifiée par rotation des palettes , de la manière désirée pour tenir compte -de façon optimum de la nature des produits traités Avantageusement , tous les constituants riches en énergie récupérés passent à l'état gazeux déjà dans le tube de réacteur et peuvent donc etre aspirés d'une façon simple La succion au alors lieu de préférence dans le meme sens que le cou rant de morceaux avancés positivement . Les huiles et cires aspi rées à l'état gazeux peuvent ultérieurement etre distillées, séparées et purifiées.Un rendement particulièrement satisfaisant est obtenu dans le tube de réacteur lasque les morceaux de déchets sont maintenus comprimés sous une pression de refoulement prédéterminée au cours de l'échauffement et de la décomposition , de telle sorte qu un degré de remplissage optimum soit assuré .Dans ce but on broye en particulier préalablement les déchets avant lé pré séchage en des morceaux d'une dimension de 30 à 50 mm , tandis que la matière résiduelle subsistant dans le tube de réacteur est encore broyée sous la pression réglée à une valeur inférieure à la pression atmosphérique et avant le refroidissement D'autresdétails et particularités de l'inven tion ressortiront de la description ci-après , donnée à titre d' exemple non limitatif et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels La figure 1 est une vue en élévation latérale schématique de l'installation suivant l'invention , avec un tube de réacteur disposé horizontalement - La figure 2 est une représentation semblable à celle de la figure 1 , le tube de réacteur s'élevant cependant depuis l'extrémité d'admission vers l'extrémité d'évacuation La figure 3 est une vue en perspective d'-un dispositif d'avance dans lequel des palettes ajustables sont disposées sur un arbre creux. La figure 4 est une vue en coupe transversale de l'arbore creux illustré à la figure 3, la fixation d'une pa lette étant illustrée La figure 5 est une représentation schématique d'une palette s1 étendant sur une zone angulaire de particuliere- ment grande valeur La figure 6 est une vue en coupe transversale de l'arbre creux illustré à la figure 3, un tube transversal disposé de manière étanche au gaz dans l'arbre creux 4tant illustré en coupe La figure 7 est une vue en coupe schématique d' une forme de réalisation particulièrement préférée de l'instal lation suivant 1'invention. Suivant la figure 1, lJensemble de l'installa- tion est agencé sur une plate-forme de telle manière que le tube de réacteur 112 soit situé essentiellement horizontalement . Sur le côté d'admission situé à gauche au dessin, l'installation est supportée à pivotement dans un palier pivotant 102 reposant sur un bloc de palier 101. A l'extrémité d'évacuation représentée à droite au dessin , on a agencé en dessous de l'installation, un ciseau de levage 104 qui , d'une part, s'appuie sur la plateforme et d'autre part, porte l'extrémité d1 évacuation de l'instal- latin Le ciseau de levage 104 peut etre actionné grace à uneti- ge filetée 103, qui traverse en 105 un écrou supporté à pivote- ment.Lorsque la tige filetée 103 est mise en rotation au moyen d'un volant 106 de telle sorte que son extrémité se déplace vers la droite Z ceci actionne le ciseau de levage de telle manière que l'extrémité d'évacuation du dispositif soit relevée. On peut utiliser essentiellement un dispositif de levage quelconque qui peut etre réalisé de manière utile en fonction du poids de l'ins- tallation . On a-représenté àla figure 2 l'installation dans la- position où la tige filetée 103 a été amenée à tourner vers la droite de telle sorte que le ciseau de levage 104 ä at- teint sa course de levage maximum. Comme il ressort de la figure 2, le tube de réacteur 112 s1 élève relativement fortement depuis l'extrémité d'admission vers l'extrémité d'évacuation . On peut ainsi régler un niveau de liquide tel qu'indiqué padine ligne en pointillé à la figure 2. Dans le volume hachuré à la figure 2- dans le tube de réacteur peuvent se recueillir des matières gazeuses et on assure de la sorte qu'en fonction du temps de séjour et/ou de la vitesse de traversée pour un réglage approprié de l'inclinaison du tube réacteur 112 , aucune matière liquide ne peut s'échapper partir de l'extrémité d'évacuation de l'installation de réacteur L'inclinaison du tube de réacteur 112 peut êtré ajustée aisément de manière optimum au cours de l'exploitation en fonction des produits traités et du déroulement du procédé exécuté La figure 3 est une vue en perspective d1 un arbre d'entrainement creux 114 sur lequel on été disposés des palettes s'écartant radialemet avec un angle d'attaque prédéterminé.Les palettes 120 forment conjointement avec l'arbre d'entraînement creux 114 , le dispositif d'avance pour les produits à traiter dans le tube dé réacteur (non représenté ), La figure 4 est une vue de détail et en coupe transversale de l'arbre creux 114 , illustrant la manière dont les palettes 120 sont fixées à l'arbre d'entraînement creux 114. On utilise pour la fixation d'une palette 120 , un tourillon fileté 121 disposé radialement intérieurement supra palette et qui traverse des ouvertures appropriées dans l'arbre d'entraînement creux 114 pour être immobilisé sur le coté opposé par tin écrou 122. Pour modifier l'angle d'attaque d'une palette 120 , il suffit de desserrer l-'écrou 122, de faire ensuite tourner la palette de la manière désirée et de resserrer alors l'écrou 122.A l'aide de l'agencement illustré à la figure 4, on peut ajuster de la manière désirée et d'une façon simple l'angle d'attaque des palettes individuelles en fonction du déroulement du procédé ou en fonction du produit traité A l'aide de l'agencement illustré à la figure 4, on peut régler de façon optimum la vitesse d'avance en faction de la zone de préchauffage-gazéification-évacuation. I1 suffit dans ce but de faire tourner la palette 120 après avoir desserré l'écrou 122 , après quoi cet écrou 122 est resserre On a représenté à la figure 5 une palette 120 avec une plage angulaire particulièrement étendue dans le sens périphérique .La plage angulaire occupée par la palette 120 suivant la figure 5 occupe presque 180 . La fixation de laEalette illustrée à la figure 5 correspond à celle de l'agencement de la figure 4. Des palettes avec une plage angulaire particulièrement tendue conviennent en particulier pour une utilisation en combinaison avec un arbre creux 114 chauffé , un tube transversal 123 étant alors placé comme illustré à la figure 6 , de manière étanche au.gaz dans l'arbre creux 114. Lorsqu'on fait passer un fluide de chauffage à travers l'arbre creux 114, les palettes 120 sontéchaufees conjointement avec l'arbre creux 114 et, de la sorte, on peut parvenir à un bon transfert de chaleur vers- le produit à traiter dans le tube de réacteur .Le tube transversal 123 placé de manière étanche au gaz a alors pour but d'une part, de recevoir le tourillon fileté 121 de la palette 120 et , d'autre part1 d'empêcher gracie à une liaison étanche au gaz avec l'arbre creux 114 , un échappement du fluide de chauffage traversant l'arbre 114. Suivant la figure 7 , une forme de réalisation préférée de l'invention pour une installation de pyrolyse 10 comporte un tube de réacteur 12 avec un arbre 14 s'étendant suivant sa direction longitudinale et supporté à rotation. Cet arbre peut être muni sur sa périphérie d'une ailette de vis continue 16 ou, de préférence, de palettes 18 disposées en oblique Une trémie d'alimentation 22Xest raccordée de manière étanche à l'air à l'extrémité d'admission du tube de réacteur 12. Une enveloppe annulaire 28 s'étend coaxialement par rapport au tube de réacteur 12 depuis son extrémité d'admission jusqu'à son extrémité d'évacuation et elle enferme un dispositif de chauffage à l'aide duquel de la chaleur est fournie au volume interne. du tube de réacteur 12. Le dispositif de chauffage comprend une chambre de chauffage 30 qui s'étend dans la zone de l'extrémité d'évacuation du tube de réacteur 12 coaxialement par rapport à celui-ci etqui est équipé de brûleurs 32 et 34. La chambre de chauffage 30 présente sur son caté opposé à l'extrémité d'évacuation du tube de réacteur 12 et au voisinage de l'enveloppe de ce dernier, une ouverture annulaire qui se raccorde à un canal à air chaud annulaire 36 4ui s'étend coaxialement autour du tube de réacteur 12 depuis la chambre de chauffage 30 jusqu'au voisinage de la trémie d'alimentation 22.Le canal à air chaud 36 est divisé par plusieurs cloisons annulaires 38 disposées dans son volume interne annulaire et qui fanent un parcours d'écoulement en labyrinthe f pour l'air chaud s'échappant de la chambre de chauffage 30 dans le canal à air chaud 36 et l'amenant jusqu'à une cheminée 40. Une chambre à air chaud 42 entoure le tube de réacteur 12 au voisinage de son extrémité. d'admission , sur le côté opposé à la chambre de chauffage 30 du canal à air chaud 36, et elle se trouve en communication avec ce dernier par des -ouvertures 44 à travers lesquelles l'air chaud peut pénétrer dans la chambre air chaud 2.. La trémie d'alimentation 22 est disposée avec sa partie inférieure dans la chambre à air chaud 42 à l'intérieur de l'enveloppe annulaire 28 et elle est échauffée par l'air chaud s'écoulant dans cette chambre 42. Une chambre d'évacuation 46. est raccordée de manière étanche à l'air au tube de réacteur 12. La chambre d'évacuation 46 et le tube de réactéur 12 sont isolés l'un de l'autre par un clapet d'évacuation 48, qui est rappelé en position de fermeture par un contre-poids 50 attaquant un bras de levier Ul élément de friction 52 est disposé de manière solidaire en rotation sur l'arbre 14 supporté à rotation dans le tube de réacteur 12,au voisinage du clapet d'évac.uation 48. Un disque de contre-friction 54 qui entoure de manière annulaire l'arbre-14 , est fixé rigidement sur la face du clapet d'évacuation 48 dirigée vers le tube de réacteur 12. L1élé- ment de friction 52 et le disque de contre-friction 54 coopérent lors d'une rotation de l'arbre 14 et pulvénsent)a matière résiduelle se trouvant au voisinage du clapet d'évacuation 48 et repoussée contre ce dernier par les morceaux de déchets avancés positivement, avant qutette matière ne puisse tomber dans la chambre d'évacuation 46 en franchissant le clapet 48. Au voisinage du -fond de la chambre d'évacuation 46 est prévu un tube transporteur 56, indiqué schématiquement avec un dispositif transporteur 58 afin de pouvoir complètement évacuer la matière résiduelle broyée tombant dans la chambre d'é- vacuation 46,. qui contient des résidus non broyables-tels que des garnitures d'acier dans le cas de pneumatiques et du carbone résiduel. A .l'extrémité d'évacuation du tube transporteur 56est disposé un clapet 62 rappelé par un poids 60, qui assure une obturation étanche l'air de la chambre d'évacuation 46 dans la zone du tube transporteur 56. } Une soufflerie 64 est reliée par. son caté d'aspiration à la chambre d'évacuation 46 et engendre dans celle-ci une dépression . - Le caté de pression ou de refoulement de la soufflerie 64 est relié à une cuve de distillation 66, à travers laquelle passent les gaz aspirés et dans laquelle se précipite un produit de distillation liquide ainsi que des gaz résiduels qui sont purifiés , refroidis et évacués L'enceinte de distillation 66 est mise en cèmmu- nication par une conduite à huile 68 avec le brûleur 62 et parune conduite à gaz 70 avec le brûleur 34. Les brûleurs 32 et 34 exploitent donc des combustibles qui sont obtenus lors de la décomposition des déchets .Ce n";est que lors de la anise en route que des combustibles étrangers doivent être utilisés. Un tube de dérivation 72 mène depuis une ouverture., équipée d'un clapet de commande 74, de la cheminée 40 2 la au- ve de distillation 66 et à travers celle-ci jusqu'à une seconde cheminée 76 . afin d'utiliser l'air usé pour un réglage de tempé- rature dans la cuve de distillation 66. Le produit de distillation qui y est formé et qui n1 est pas utilisé par le brûleur 32, est, envoyé a une cuve collectrice 80 par l'intermédiaire d'une conduite de dérivation 78. 11 installation 10 travaille de la manière suivant te: les déchets sont introduits sous forme de morceaux 82 dans la trémie d'alimentation 22 et il tombent à travers' des -écluses de retenue d1 air supérieure et inférieure 24 et 26 dans le tube de réacteur 12, Entretemps , l'arbre 14 est entraîné par un moteur réglable 84.Les morceaux de déchets sont transportés positivement par l'arbre 14 et échauffés alors à partir de l'enveloppe externe du tube de réacteur 12 jusqu'à une température de décomposition appropriée . tandis que la décomposition des morceaux de déchets a lieu sur leur parcours jusqu l'extrémité d'évacuation du tube de réacteur 12. -Le clapet d'évacuation 48 retient' les morceaux de déchets ou la matière résiduelle 86 subsistant après la décom- position jusqu a ce que l'ensemble du volume interne du tube de réacteur 12 et de la trémie d'alimentation 22 soit rempli et comprimé de maniere optimum et que la force exercée sur le clapet d'évacuation 48 surmonte la force s'y opposant . Les gaz formés lors de la décomposition sont envoyés à la cuve de distillation 66 et ils y sont traités et séparés en gaz et produit de distillation . Les gaz, d'une part, et le produit de distillation, d'autre part, sont renvoyés par tiellement aux brûleurs 32 et 34 pour chauffer le tube, de réacteur 12. La matière résiduelle se présentant dans la chambre d'évacua- tion 46 est, simultanément évacuée à i 'aide du dispositif transpor teur 58 à travers le tube 56 en franchissant le clapet 62 rappelé par un poids 60. Etant donné que l'ensemble du volume interne du tube de réacteur 12 et de la chambre d'évacuation 46 est obturé par les écluses de retenue d'air 24 et 26 dans la trémie d'alimentation 22, d'une part , et le clapet 62 sur le tube transporteur 56, d'autre part, de façon étanche à l'air par rapport à l'ex- térieur et que le circuit des gaz à travers la cuve de distillation 66 est lui-même fermé de façon étanche , la pyrolyse a lieu dans le tube de réacteur 12 pratiquement avec une exclusion totale d'air, c'est-à-dire avec une proportion réduite optimum d'oxygène. Etant donné en outre que la soufflerie 64 engendre dans le volume interne obturé de manière étanche à l'air de la chambre d'évacuation 46 et les tubes de réacteur 12 , une dépression , les gaz formés lors de la décomposition s'écoulent dans un courant de même sens avec les morceaux de déchets et la matière résiduelle à partir du tube de réacteur 12 et la chambre d'évacuation 46 vers la zone de distillation. La dépression engendrée par la soufflerie 64 a encore pour effet important supplémentaire que les huiles et cires rencontrées lors de la décomposition sont maintenues avec une température de décomposition suffisamment élevée à leur état gazeux et peuvent donc ainsi aisément être évacuées par succion. Une autre caractéristique essentielle de l'installation 10 illustrée réside en ce que les morceaux de déchets 82 sont déjà préalablement séchés dans la trémie d'alimentation 22, avant de parvenir à l'intérieur du tube de réacteur 12 où ils sont décompos-és. Le préchauffage a lieu sans fourniture d'énergie propre , étant donné que l'air usé évacué à partir de la chambre de chauffage 30 s'écoule autour de l'enveloppe de la trémie d'alimentation 22. I1 doit être entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée aux formes de réalisation ci-avant et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre du présent brevet. kEVEND:E LUTT UNS 1. Procédé de pyrolyse de déchets polymères et/ou anorganiques , ces déchets étant décomposés en des constituants solides, liquides et gazeux et les matières solides étant préalablement broyées , caractérisé en ce que les déchets sont séchés préalablement , en ce que les déchets éventuellement préalablement broyés sont échauffés sous une pression inférieure à la valeur atmosphérique par une fourniture de chaleur extérieure jusqu'à leur température de décomposition , en ce-que les déchets continuent à être transportés positivement pendant l'échauffement et la décomposition et en ce que les gaz libérés sont aspirés. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la température de décomposition est maintenue à une valeur élevée et la pression a une valeur réduite inférieure à la valeur atmosphérique de telle sorte que les huiles et les cires libérées à partir de- la matière résiduelle solide sont aspirées pour une distillation ultérieure 3-. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2,caractérisé en ce que la décomposition est effectuée dans une atmosphère maintenue pratiquement exempte d'oxygène grace à une exclusion totale d'air . air 4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la température de décomposition est maintenue entre 400 et 8000 C. 5. Installation pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en coque dans un tube de réacteur et prévu un dispositif d'avance entraîné , en ce qu'autour du tube de réacteur est disposé coaxialement un dispositif de chauffage , en ce qu'à l'extrémité d'admission dutube de réacteur est reliéede façon étanche une trémie d'alimentation chauffée au moins partiellement et équipé d'écluses de retenue d'air, en ce que le tube de réacteur se raccorde à son-extrémité d'évacuation à une chambre d'évacuation maintenue fermée de manière étanche à l'air et est isolée de celle-ci par un clapet d'évacuation rappelé en position de fermeture , et en ce que la chambre d'évacuation est relié au côté de succion d@une soufflerie 6.installation suivant la revendication 5, ca ractérisee en ce que le tube de réacteur est supporté à pivotement, en ce qu'un prévoit un dispositif d'ajustage à l'aide duquel on peut régler l'angle d'inclinaison du tube de-réacteur par rapport à l'horizontale et en ce que le dispositif d'avance présente des palettes dont 11 angle d'attaque peut être modifié grâce à une fixation rotative. 7. Installation suivant l'une ou l'autre des revendications 5 et 6, caractérisée en ce que l'ensemble de l'ins- lallation est supporté à pivotement conjointement avec le tube de réacteur . 8. Installation suivant l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisée en ce que l'ensemble de l'installation est supporté à pivotement autour d'un axe horizontal au voisinage de l'extrémité d'admission , dans un palier de pivo- tement, et en ce que le dispositif de réglage comporte une tigefiletée traversant un écrou supporté à pivotement et à l'aide de laquelle peut être actionné un ciseau de levage qui est disposé à l'extrémité d'évacuation de l'installation. 9..Installation suivant l'-une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisée en ce que le.dispositif d'avance comporte un arbre creux supporté à rotation et s'étendant suivant la direction longitudinale à travers le tube de réacteur cet arbre creux présentant des palettes disposées en oblique sur sa périphérie . 10. Installation suivant l'une ou l'autre des revendications 6 et 9, caractérisée en ce que les palettes présentent un tourillon fileté qui traverse un passage s'étendant transversalement à travers l'arbre d'entraînement creux et qui est retenu sur la face opposée par un écrou 11. Installation suivant la revendication 10, caractérisée en ce que le passage est constitué par un tube trans versal placé de manière étanche au gaz dans l'arbre d'entraînement creux. 12. Installation suivant l'une quelconque des revendications 5,9,10 et 11, caractérisée en ce que chaque palette occupe dans le sens périphérique une plage angulaire comprise entre 90 et 1800. q