Brevet FR2419315A1 — publié le 19791005

La présente invention concerne un procédé pour le traitement de matières solides souillées par de l'huile ou du pétrole, en particulier pour le traitement de résidus formés en tant que sous-produits du traitement d'eaux souillées par de l'huile ou du pétrole, telles que des effluents de raffinerie ou d'autres installations industrielles, ou bien des résidus provenant de produits pétroliers ou de pétrole brut ayant reposé longtemps dans des réservoirs ou ayant été conservés longtemps sous d'autres formes. Dans la presente demande, les termes "huile" et "huileux" se réfèrent à l'ensemble des huiles et/ou du pétrole. La première opération d'un procédé de traitement d'eaux contaminées ou souillées d'huile consiste habituellement, dans la pratique, à effectuer une séparation grossière dans un dispositif de séparation par gravité afin d'éliminer la majeure partie de l'huile et les solides en suspension dans celle-ci. On peut citer, comme exemples de séparateurs appropries à cet effet, des séparateurs à plateaux parallèles, des réservoirs ou cuves de décantation et des séparateurs du type API tels que ceux décrits dans l'ouvrage "Manual on Disposal of Refinery Wastes" (Manuel de l'Elimination de Dechets de Raffinerie) publié en 1969 par l'institut américain du pétrole (API). L'huile récupérée de ces dispositifs peut être utilisée comme source d'énergie et l'effluent aqueux peut alors être encore traité, dans une seconde étape, pour réduire sa teneur en huile et sa demande en oxygène biologique (DOB) jusqu'à ce qu'elles atteignent des valeurs très faibles. Cette seconde étape de traitement est décrite et revendiquée dans le brevet britannique NO 1 449 342 qui décrit un procédé pour traiter des effluents aqueux renfermant des huiles en suspension, lequel procédé consiste à faire passer l'effluent aqueux tout d'abord à travers un filtre à sable pour éliminer lesdites huiles en suspension puis à travers un filtre de percolation biologique. En se référant de nouveau aux dispositifs de séparation principale, il faut noter qu'il en sort un troisième produit qui s'accumule rapidement et dont l'élimination constitue un problème. Ce produit est constitué par une boue huileuse qui peut présenter une teneur en eau comprise entre 20 et 95 % en poids et une teneur en huile comprise entre 5 et 70 % en poids, la quantité restante étant constituée par des matières solides telles que de la vase ou du limon, de la rouille du carbone, du carbonate de calcium, etc. On peut citer, comme autres origines des boues huileuses, les eaux de decolmatage à contre courant de filtres à sable provenant d'opérations de traitement d'efflents, comme décrit dans le brevet britannique Nt 1 449 342, ainsi que la couche supérieure de boues huileuses provenant d'installations de flottation gaz/air pour éliminer de l'eau des huiles dispersées et des solides en suspension. Les boues huileuses sont des matières difficiles à traiter du fait qu'elles ont tendance à boucher les filtres et à adhérer à ceux-ci. Le seul procédé acceptable sur le plan de l'environnement pour traiter ces boues consiste à effectuer une combustion, mais cette opération nécessite l'emploi d'incinérateurs spéciaux de coûts d'achat, d'installation, de fonctionnement et d'entretien élevés et qui conduisent à la dégradation de 11 huile en déchets ne pouvant souvent pas être réutilisés. Le brevet britannique No 1 340 931 décrit un procédé au cours duquel des particules solides huileuses, en suspension dans un effluent aqueux, sont retenues par un filtre à sable. Un filtre à sable permet de filtrer le liquide par percolation lente à travers un lit épais de sable filtrant. Le sable utilisé est constitué par du sable relativement grossier par comparaison aux particules solides à retenir, et lesdites particules, en particulier celles présentant les tailles les plus petites, ont tendance à traverser les couches supérieures du filtre à sable. Toutefois, dans certains cas, cette compaction conduit à former des chemins sinueux et obstrués qui piègent les particules, à savoir: même celles présentant les tailles les plus petites. Du fait de l'efficacité qu'ils présentent à traiter les matières qui ont tendance à boucher ou à traverser d'autres filtres, les filtres à sable sont largement utilisés dans les raffineries de pétrole et installations analogues. Les facteurs qui sont la cause de l'efficacité d'un lit de sable, lorsqu'on utilise ce lit comme filtre, donnent tou tefois naissance à des problèmes particuliers lorsqu'il est nécessaire de régénérer ledit filtre. Pour régénérer ce filtre, il faut éliminer les particules solides qu'il a retenues. Entant donné que des particules sont piégées à tous les niveaux du lit filtrant, la régénération ou décolmatage du filtre, à contre courant ou non, implique que certaines particules doivent de nouveau traverser le lit et doivent de nouveau rencontrer d'autres obstructions qui ont tendance à les maintenir dans le filtre à moins que l'on réussisse à les déloger.Pour pallier cet inconvénient, il est nécessaire de laver soit fréquemment, soit pendant longtemps, ledit filtre et de mettre en oeuvre des débits importants et/ou des liquides sous haute pression en courant toujours le risque, à moins de travailler avec grand soin, de perturber la structure du lit filtrant et de le rendre inefficace pour des opérations ultérieures de filtration, à moins de restructurer ledit lit filtrant. Le résidu provenant de la filtration de boues huileuses adhère fortement à un filtre à sable et les difficultés rencon trées lors de la régénération ou décolmatage de tels filtres sont d'une ampleur telle que l'on a rejeté l'utilisation de ces filtres à sable pour réaliser de telles opérations. Il est donc nécessaire de disposer d'un procédé de filtration simple qui permet de traiter des boues huileuses concentrées, à savoir des produits plus difficiles à traiter que les suspe#nsions diluées précédentes, et qui utilise un filtre pouvant être régénéré ou décolmaté facilement. Il a maintenant été découvert qu'un filtre de surface préalablement revêtu est susceptible de répondre à ce besoin. Ilestenfait surprenant qu'un filtre de surface puisse être utilisé du fait que la technique antérieure a plutôt tendance à indiquer qu'un filtre de plus grande profondeur serait nécessaire et que la restructuration du lit filtrant après sa régénération ou son dé colmatage ne pourrait pas être évitée. Ainsi, conformément à l'invention, un procédé pour traiter une boue huileuse est caractérisé en ce qu'il consiste à filtrer la boue non diluée avec une huile récupérée dans un filtre de surface préalablement revêtu, à traiter ensuite le résidu de filtration avec un solvant hydrocarboné léger et/ou d'entraîner à la vapeur d'eau le résidu extrait. On peut citer, comme exemples de substances appropriées pour réaliser ce revêtement préalable, des terres à diatomées ou diatomites, des cendres volantes et des polymères en poudre, par exemple des polyuréthanes. Avant de filtrer des boues présentant une teneur élevée en matières solides, on ajoute de préférence de l'eau qui constitue alors un diluant. A titre de variante, on peut également utiliser un solvant hydrocarboné léger. La filtration peut être effectuée à température ambiante ou à température élevée. Si on travaille à température élevée, la boue huileuse peut être directement chauffée par des organes connus dans la technique, par exemple par des serpentins de vapeur. On peut citer, comme exemples de filtres de surface appropriés, des filtres à plateaux, à feuilles et tubes ou à bougies. Les filtres sont de préférence soumis à des pressions élevées. Dans ces filtres, le revêtement préalable constitue effectivement l'organe de filtration et les plateaux, les feuilles et tubes ou les bougies, etc., ne jouent que le rôle de supports. Le solvant de lavage hydrocarboné est avantageusement constitué par du kérosène mais on peut également employer d'autres solvants tels que du naphta. Le traitement peut être effectué à température ambiante mais il peut être également avantageux, dans certains cas, de travailler à des températures plus élevées. Le lavage au solvant peut être réalisé en deux étapes, le solvant relativement propre de la seconde étape d'un cycle de lavage étant utilisé dans la première étape du cycle suivant pour laver les solides très souillés. Des auxiliaires de filtration, analogues ou identiques à la substance constituant le revêtement préalable du filtre indiqué dans ce qui précède, peuvent être ajoutés à la boue avant qu'elle soit filtrée pour assurer une plus longue donc une meilleure filtration en augmentant la porosité du cake ou gateau de filtration, en réduisant la pression différentielle par unité d'épaisseur dudit cake ou gateau et en empêchant l'obturation ou l'obstruction de ce cake ou gateau de filtration. Pour une faible concentration pouvant atteindre jusqu'à 1 % en poids de solides dans la boue à filtrer, la quantité d'auxiliaires de filtration utilisés est de préférence comprise entre 2 et 4 fois le poids des solides. Pour une concentration comprise entre 1 et 4 % en solides, on préfère utiliser une quantité d'auxiliaires de filtration comprise de préférence entre 1 et 2 fois le poids des solides. Pour une concentration plus élevée, par exemple de 4 % ou supérieure, la quantité d'auxiliaires de filtration utilisée est de préférence comprise entre 0,5 et 1,5 fois le poids des solides. De façon générale, plus la taille des particules des solides est faible, plus la quantité nécessaire d'auxiliaires de filtration est importante. Il est avantageux d'utiliser la quantité minimum d'auxiliaires de filtration correspondant à une filtration satisfaisante du fait que, moins on emploie d'auxiliaires de filtration, plus lentement se forme le cake ou gateau de filtration et plus longtemps dure l'opération de filtration. A titre de caractéristique supplémentaire, il peut être avantageux d'interposer un étage de séchage après la filtration et avant l'extraction au solvant. Ce séchage peut être effectué à l'aide d'air chaud ou froid. Le débit de filtration est avantageusement compris entre environ 50 et 10 000 l/m2/h, de préférence entre environ 500 et 2 500 l/m2/h. La consommation de solvant et le débit dépendent de la teneur en huile des solides filtrés. La consommation et la pression de vapeur d'eau dépendent du point d'ébullition du solvant. Les solides filtrés peuvent être facilement éliminés du filtre, par exemple par grattage, raclage ou décapage, ou par centrifugation, laissant ainsi le filtre propre et lui permettant d'être utilisé pour le cycle suivant. On pense que les particules solides présentes dans la boue stabilisent l'émulsification de l'huile et de l'eau également présentes et que, lorsqu'elles sont éliminées, l'eau et l'huile peuvent ensuite se séparer plus facilement. Toutefois, une certaine quantité d'huile est retenue par les matières solides et est éliminée par une opération d'extraction au solvant et/ou par entraînement à la vapeur d'eau. Le procédé de l'invention rend possible la transformation d'une boue huileuse en un solide sec renfermant moins de 1 % en poids d'huile. Cette matière convient bien pour réaliser des opérations de remblayage ou analogues. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit, sous forme d'un exemple non limitatif. Exemple Boues utilisées : Boues xecuperess au fond d'un séparateur API de raffinerie Analyse : Huile 40 % Eau 52,5 % Solides 7, Filtre : Filtre à bougies en acier inoxydable. Le tube du filtre (présentant une ouverture de 100 microns) est préalablement revêtu d'une terre à diatomées ou diatomite jusqu'à ce que ce revêtement présente une épaisseur de 3 mm. La boue est mise en suspension avec 9 parties d'eau pour 1 partie de boue et l'on ajoute 0,4 % en poids de diatomite à la boue, cette diatomite constituant l'auxiliaire de filtration. La boue est ensuite filtrée à température ambiante, à un débit moyen d'environ 1 250 l/m2/h. La filtration est arretée à une pression différentielle maximum de 4 barslorsqu'on a filtré une quantité correspondant à environ 150 I/m2. Le corps du filtre est épuisé et on le remplit de kérosène à température ambiante. Les solides filtrés sont ensuite lavés in situ avec une quantité de kérosène correspondant à environ 130 l/m. Le corps du filtre est épuisé et les solides filtrés sont entraînés à la vapeur d'eau, in situ, pendant 15 minutes. La pression de vapeur est 1,7 bar. Analyse du cake ou gateau de filtration : Huile 0,8 % Eau 0,6 % Solides 98,6 %. L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit en détail, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour le traitement de boues huileuses, caractérisé en ce qu'il consiste à filtrer lesdites boues dans un filtre de surface préalablement revêtu, à traiter le résidu de filtration avec un solvant hydrocarboné et/ou a effectuer un entraînement à la vapeur d'eau du résidu extrait. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la substance de revêtement préalable est constituée par une terre à diatomées ou diatomite. 3 - Procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, carac térisé en ce que les boues sont diluées avec de l'eau avant d'être filtrées. 4 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le filtre de surface est constitué par un filtre à plateaux ou à bougies. 5 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 4, carac térisé en ce que le filtre fonctionne sous pression. 6 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le solvant utilisé est constitué par du kéro sène. 7 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le solvant utilisé est chauffé. 8 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 7, carac térisé en ce que le lavage au solvant est effectué en deux étapes, le solvant provenant de la seconde étape d'un cycle étant utilisé pour la première étape du cycle suivant. 9 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 8, carac térisé en ce qu'on ajoute un auxiliaire de filtration aux boues huileuses avant de les filtrer. 10 - Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que l'auxiliaire de filtration est constitué par une terre à diatomées ou diatomite. 11 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 10, carac térisé en ce qu'on prévoit une étape de séchage après la filtration et avant l'extraction au solvant. 12 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le débit de filtration est compris entre 50 et 10 000 l/m2/h, de préférence entre 500 et 2 500 1/m2/h. 13 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que les solides filtrés sont éliminés du filtre par grattage, raclage ou décapage, ou par centrifugation.