Brevet FR2357628A1 — publié le 19780203

La présente invention a pour objet un procédé perfec tionné de fluidification des bitumes utiiisant un nouvel agent de fluidification. Pour faciliter la mise en oeuvre des bitumes, dont la viscosité est très souvent trop élevée, on peut bien entendu les chauffer, mais une technique communément utilisée consiste à ajouter aux bitumes unecoupe hydrocarbonée liquide qui les fluidifie Cette opération de fluidification est également appelée fluxage, les deux ternes étant synonymes. Le kérogène est un agent fluidifiant couramment utilisé. Cependant on lui préfère généralement l'huile de houille en raison d'une part de son pouvoir fluidifiant supérieur et d'autre part de sa faculté d'augmenter l'adhésivité du bitume sur son support. La supériorité du pouvoir fluidifiant des huiles de houille est due à leur tension superficielle nettement supérieure à celle des huiles de pétrole. I1 est généralement admis que l'origine de l'hlLe, pétrole pour le kerosène et charbon pour l'huile de houille, a une influence importante sur la qualité de l'huile dans cette application. Or il vient d'être trouvé, et c'est l'objet de l'invention, qu'unie fraction liquide issue de la pyrolyse des pneumatiques a un comportement luxant au moins équivalent à celui d'une huile de houille, ce que l'origine de la fraction liquide ne laissait pas attendre. I1 est connu que le chauffage d'un pneumatique préalablement découpé en morceaux pour rendre l'opération plus efficace engendre la destruction de nombreuses liaisons homo ou hétéro atomiques entre les atomes de carbone, oxygène, hydrogène, soufre... En effet, la composition type d'un pneumatique est schématiquement la suivante - 100 parties d'élastomère tel que SBR (Styrene Butadiene Rubber), Polybutadiène, EPR (éthylène Propylene Rubber) - 80 parties de noir de carbone - 50 parties d'huile pour abaisser la viscosité - 2 parties de soufre - 1 à 10 parties Additifs divers (activateur, antichaleur, antioxygêne,...) Quand la température croit on observe d'abord un ramol- lissement de la matière de départ, puis vers 2000C, l'apparition de molécules légères dont certaines sont incondensables. :L l'élévation de la température se poursuit, on observe l'appa ri;tion de produits de plus en plus légers : les productions de gaz et de liquide croissent au détriment de la phase solide ; la fraction liquide ainsi obtenue servira de matière première à la fabrication de l'agent fluxant du procédé de l'invention. Les conditions opératoires des procédés de pyrolyse des pneumatiques sont parfaitement connues de l'homme de l'art et il n'entre pas dans le cadre de la présente demande de les décrire en détail. On pourra cependant trouver ces conditions décrites par exemple dans les publications suivantes - Canadian Journal of Chemical Engineering vol. 52. April 74 p. 263 : Pyrolysis of Municipal Solid Waste" (Mac Intyre Papi - Brevet US 3704108 "Hydroconversion of waste natural and synthetic rubbers". L'invention concerne un procédé perfectionné de fluidifixation des bitumes caractérisé en ce qu'on incorpore auxdits bitumes de 5 à 50 % en poids d'une fraction liquide obtenue à partir de pneumatiques selon un procédé consistant à soumettre lesdits pneumatiques à un traitement de dégradation thermique par pyrolyse à une température comprise entre 350 et 8000C et cela pendant une durée au moins égale à deux heures, à traiter l'effluent liquide issu du traitement de pyrolyse de manière à séparer la phase aqueuse de la phase organique puis à soumettre ladite phase organique à une distillation, la fraction de cette phase organique distillant à la pression atmosphérique entre 130 et 4500C constituant la fraction liquide incorporée aux bitumes. Les conclitions opératoires du traitement n'ont pratiquement pas d'influence sur la qualité de l'huile servant d'agent fluxant, mais influent seulement, comme on le verra plus loinosur les rendements du produit recherché la température de cette étape sera choisie entre 350 et 8000C et de préférence entre 400 et 7500C. Pour que le traitement par pyrolyse soit satisfaisant il est nécessaire que la durée de ce traitement soit suffisante on peut estimer à deux heures la durée minimale à la température choisie.L'effluent liquide recueilli à la sortie du traitement de pyrolyse est biphasique - une phase organique principale et une phase aqueuse secondaire.La séparation de ces deux phases et l'élimination de la phase aqueuse peuvent être alisca par tout moyen physique convenable e part.culie ^ o: La phase organique a::nsi obtenue @@@@ @@@@@@ @@@@@@ ; 7o~s à une distillation, qui peut être réalisée à la pression atmos phérique. On recueille, pour constituer l'huile destinée au fluxage de bitumes, la fraction liquide distillant entre 130 et 450du et de préférence entre 150 et 4000C et de manière encore plus préférée entre 170 et 320 C. La quantité de fraction liquide ou huile, à ajouter aux bitumes dépendra essentiellement de la qualité des bitumes à traiter et de la formulation finale recherchée. On ajoutera en général de 5 à 50 8 en poids de fraction liquide servant d'agent fluxant et plus fréquemment de 10 à 30 % en poids de cette huile. L'invention sera mieux comprise à la lecture des exemples suivants donnés à titre non limitatif. L'exemple 1 ci-dessous illustre une technique parmi d'autres du traitement des pneumatiques par pyrolyse permettant d'obtenir l'huile servant d'agent fluxant aux bitumes. EXEMPLE 1 : 700 g de pneumatiques coupés en morceaux d'environ 10 cm2 de surface, sont placés dans un réacteur pour y surir l'opération de pyrolyse. L'air est chassé par un courant d'azote préalablement à toute opération, ceci pour éviter toute oxydation parasite. La température est progressivement élevée de l'ambiante à 4000C en deux heures. Ensuite, un palier de trois heures est observé à cette même température. On recueille en continu pendant l'opération, 2 phases liquides et une phase gazeuse qui sont comptabilisées séparément. En fin d'opération, il reste dans le réacteur du résidu carboné. -Le bilan matière de l'opération s'établit comme suit - 323 g de liquide (dont16 g d'eau) - 344 g de solide - 33 g de gaz. L'effluent liquide est séparé par décantation en deux phases, ensuite, la phase organique est soumise à une distillation La partie 1700C - 3200C sera utilisée comme agent fluxant, elle représente 28,8 % poids de la phase liquide organique. EXEMPLE 2 La pyrolyse des pneumatiques a été réalisée selon la technique de l'exemple 1 mais à trois températures différentes 400 - 500 et 6000C; Les caractéristiques des produits obtenus, en particulier de la fraction liquide sont données dans le tableau I ci-dessous. TABLEAU I TEMPERATURE DE L'ESSAI ( C) 400 500 600 Rendement (% poids) Gaz 5.2 13.2 10.2 Eau 2.5 3.1 2.4 Liquide C5+ 37.5 40.3 45.1 Résidu carbonné 42.8 31.3 28.1 Résidu métallique 12.0 - 12.1 14.7 Analyse de liquides Densité (200C) - 0.919 0.931 1 0.929 % poids soufre total 1.6 1.56 1.43 "TBP" simulé par chromato (% poids) C6 - 100 9.5 3.3 4.4 C6 - 150 15.9 9.0 10.9 C6 - 180 23.1 15.5 17.4 150 - 250 20.8 19.3 18.9 150 - 350 47.9 42.9 41.7 150 - 400 65.7 59.9 1 57.2 Résidu 400+ 18.4 31.1 31.9 "TBP" = "True Boiling Point" ou courbe de distillation parfaite (conférer NORMAND "Leçons sommaires sur l'industrie du raffinage du pétrole" Tome I, pages 140 et suivantes, Editions Technip 1968). EXEMPLES 3 et 4 : Des essais sont réalisés en vue de vérifier les propriétés fluxantes de la coupe 170 - 3200C décrite dans ltexemsse 1. Pour cela, on a formulé un bitume de viscosité BRTA (BRITISH ROAD TAR ASSOCIATION) égale à 500 secondes à partir d'une base bitume de viscosité 80 - 100. Les quantités respectives d'huile de houille et de coupe 170 - 3200C qu'ilfaut.élanger au bitume de base sont : 15,3 g et 14,7 %. La fraction liquide obtenue avec le procédé selon l'invention est donc légèrement plus efficace que l'huile de houille. EXEMPLES 5 et 6 : Une autre qualité importante de l'agent fluxant est d'accroître l'adhésivité du bitume. Des tests ont été définis par le Laboratoire Central des Ponts et Chaussées ("Essai de tenue d'un film de liant en présence d'eau; bitumes - bitumes fluidifiés bitumes fluxés - goudrons - goudrons" Juin 1971). Ces essais ont pour but d'évaluer empiriquement l'affinité réciproque en présence d'eau, d'un liant hydrocarboné pour des granulats. La méthode consiste à immerger dans l'eau, dans des conditions déterminées, des granulats enrobés d'un liant hydrocarboné et à évaluer le pourcentage de surface recouverte de liant après un certain temps d'immersion. Les surfaces recouvertes d'un film de liant sont ensuite appréciées par une note illustrant le pourcentage de surface recouverte. Les résultats figurent dans le tableau II ci-dessous TABLEAU II Conditions Nature du Huile de houille coupe 170 - 3290C d'immersion granulat 16 h à 200C calcaire 90 % (arêtes blanches) 90 % (arêtes blanches) dans l'eau Quartzite 90 % 90 %. Silex 90 % 90 % Diarite 90 % 90 % 24 h à 600C Calcaire 50 % 50 % en atmosphère ventilée Quartzite % 50 % puis 16 h à 600C Silex 75 % : 75 % dans l'eau Diarite 50 % 75 8 Les résultats obtenus avec le procédé selon l'invention sont équivalents et même parfois supérieurs à ceux obtenus avec-lthuile de houille. V:ENDICATIONS iProcédé de fluidification des bitumes caractérisé en ce qu'on incorpore auxdits bitumes de 5 à 50 % en poids d'une fraction liquide obtenue à partir de pneumatiques selon un procédé consistant à soumettre lesdits pneumatiques à un traitement de dégradation thermique par pyrolyse à une température comprise entre 350 et 8000C et cela pendant une durée au moins égale à deux heures, à traiter l'effluent liquide du traitement de pyrolyse de manière à séparer la phase aqueuse de la phase organique puis à soumettre ladite phase organique à une dis tillation, la fraction de cette phase organique distillant entre 130 et 4500C à la pression armosphérique constituant la fraction liquide incorporée aux bitumes. 2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la température de pyrolyse est comprise entre 400 et 7500C. 3 - Procédé selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la fraction liquide est constituée par la fraction de la phase organique distillant entre 150 et 400oC, à la pression atmosphérique.