Brevet FR2448566A1 — publié le 19800905

'invention concerne un appareil de pyrolyse et de craquage agencé pour détruire des produits combustibles solides, en particulier des sous-produits agroalimentaires, tout en les valorisant. De nombreux pays sont aujourd'hui confrontés au problème de la destruction de sous-produits agroalimentaires, comme par exemple les parches de café,les balles de riz, les bagasses de canne à sucre, les rafles de maIs, etc., sans oublier les ordures ménagères. On sait déjà les-détruire par incinération. Outre le fait que ce procédé ne permet pas de valoriser ces sous-produits, puisqu' il ne fournit que des déchets, la mise en oeuvre nécessite un investissement lourd et onéreux. On a par ailleurs déjà essayé de valoriser ces sous-produits agroalimentaires en les transformant en matériaux de construction. Tout comme l'incinération, cette transformation requiert une infrastructure importante et, par ailleurs, elle met en oeuvre des liants qui ne sont pas toujours disponibles sur les lieux de production. La présente invention vise donc, en premier lieu, à permettre une meilleure valorisation de ces sous-produits. I1 a également été constaté que la plupart des pays producteurs de produits agroalimentaires étaient en réalité des pays en voie de développement très pauvres en sources d'énergie. La présente invention vise donc, en second lieu, à valoriser des sous-produits agroalimentaires en les transformant en produits combustibles solides et gazeux à pouvoir calorifique élevé. Â cet effet, l'invention concerne d'abord un procédé de transformation de produits combustibles solides, en particulier de sous-produits agroalimentaires, en produits combustibles solides et gazeux à haut pouvoir calorifique, caractérisé par le fait qu'on soumet lesdits produits combustibles solides à une pyrolyse, pour récupérer, d'une part, un charbon à haute teneur en carbone et, d'autre part, un gaz de pyrolyse, et on craque ensuite ce gaz de pyrolyse pour en améliorer son pouvoir calorifique et obtenir ainsi un gaz de grande qualité énergétique. L'invention concerne également un appareil de pyrolyse et de craquage pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, caractérisé par le fait qu'il comporte un four comprenant une chambre haute température et une chambre de pyrolyse, au moins un tube de pyrolyse, disposé-dans la chambre de pyrolyse et agencé pour recevoir des produits combustibles solides et les transformer en un charbon à haute teneur en carbone et un gaz de pyrolyse, et un tube de craquage disposé dans la chas- bre haute température, agencé pour recevoir le gaz de pyrolyse et le transformer en un gaz de grande qualité énergétique. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante du procédé et d'une forme de réalisation préférée de l'appareil de pyrolyse et de craquage de l'invention, en référence au dessin annexé, sur lequel - la figure 1 représente un bloc-diagramme illustrant le procédé de l'invention - la figure 2 représente une vue schématique en perspective de l'appareil de l'invention ; et - la figure 3 représente une vue éclatée du dispositif de pous sée du tube de pyrolyse de l'appareil de la figure 2. La figure f illustre donc le procédé de l'invention pour le pyrocraquage de produits combustibles solides, comme par exemple des sous-produits agroaliientaires. Ces sous-produits agroalimentaires sont, selon le procédé de l'invention, introduits en 1 dans un tube de pyrolyse 2 disposé à l'intérieur d'une chambre chaude 3 appartenant à un four, comme on le verra plus loin. La pyrolyse réalisée dans le tube 2 transforme donc les produits introduits en 1 en un produit solide à haute teneur en carbone, du charbon de bois, récupéré en 4, et en un gaz5, certes combustible, mais contenant trop d'impuretés pour pouvoir le considérer comme une source d'énergie efficace. Le gaz 5, qui contient encore des hydrocarbures lourds non dissociés pendant la pyrolyse, est mélangé en 6 à de l'air 7, puis expédié dans un tube de craquage 8 disposé à l'intérieur d'une chambre haute tempéra ture 9.La température de la chambre 9 est de préférence supérieure à 100000.11 se produit dans le tube 8 une dissociation endothermique produisant un gaz 10 à forte teneur en oxyde de carbone et en hydro gine,et donc à haut pouvoir calorifique. Le gaz 10 est ensuite refroidi en il et lavé en 12 avant d'être, soit utilisé, soit stocké. Le procédé peut être amélioré en disposant à la sortie du tube 2 une tour de lavage destinée à éliminer la majeure partie des goudrons. Le procédé de l'invention permet ainsi d'obtenir, à partir de sous-produits agroalimentaires, un gaz pur à haut pouvoir calorifique, égal au moins à 4 ou 500 keal/m3. La figure 2 représente schématiquement l'appareil de pyrolyse et de craquage de l'invention pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus. Le pyrocraqueur est constitué d'un four 15 qui comporte une chambre haute température 20, de préference à une température su périeure à 1000OC,etune chambre de pyrolyse 21,séparée de la chambre 20 par une cloison alvéolaire 22 dont les alvéoles 23 permet tent i la /dhegagqee dans la chambre 20 de passer vers la chambre de pyrolyse 21. Le chauffage de la chambre haute température 20 est réalisé à l'aide d'un foyer 24 alimenté depuis une trémie 25 en sous-produits combustibles a' valoriser. Un tube de pyrolyse 26 est disposé dans la chambre 21. Ce tube 26 reçoit d'une deuxième trémie 27, et de façon cyclique comme on le verra ci-après, des sous-produits combustibles d valoriser, les mêmes que ceux qui sont versés dans la trémie 25. Gracie à la chaleur régnant dans la chambre 21, les sousproduits chargés dans le tube 26 subissent une pyrolyse au terme de laquelle on obtient d-charpon de bois ,évacué par l'extrémité non 28 opposée à la trémie 27 du tube 26 dans un récipienireprésenté pour la clarté du dessin, et un gaz combustible s'échappant par une tuyauterie 29 débouchant dans le tube 26 b une de ses extre- mités 30. Toujours pour la clarté du dessin de la figure 2, on n'a pas représente le conduit d'évacuation des produits de combustion de la chambre de pyrolyse 21. Il faut encore noter qu'on a considéré ici un appareil à un seul tube de pyrolyse, mais l'invention autorise parfaitement d'en prévoir plusieurs. Les gaz s'échappant du tube de pyrolyse 26 par la tuyauterie 29 contiennent encore des hydrocarbures lourds non dissociés. Ils sont ainsi dirigés vers un tube de craquage 31 disposé dans la chambre haute température 20. Ce tube 31 présente la particularité d'entre recourbé en forme d'épingle de manière que ses deux extrémités d'entrée 32 et de sortie 33 débouchent à l'extérieur de la chambre 20. La tuyauterie 29 est raccordée à l'extrémité d'entrée 32 du tube de craquage 31 par l'intermédiaire d'une vanne doseuse 47 permettant de mélanger le gaz de pyrolyse avec de 1' air rentrant par une conduite 35, de manière à obtenir, à la sortie du tube de craquage 31, un gaz très pur contenant de fortes concentrations en oxyde de carbone et hydrogène. En réalité, le dosage de l'air entrant s'effectue grâce à un capteur,non représenté, permettant de déterminer la teneur en gaz carbonique du gaz sortant du tube de craquage 31. Le tube de craquage 31 contient un catalyseur, de préférence à base de nickel, favorisant la dissociation par craquage. Le gaz de pyrolyse subit donc dans le tube 31 une dissociation endothermique par craquage, permettant d'obtenir à la sortie 33 du tube 31 un gaz pur à haut pouvoir calorifique, au moins égal à 4 ou 5 000 kcal/m3. Le gaz de pyrocraquage est ensuite refroidi et lavé de façon classique, et par conséquent non illustrée sur le dessin, avant d'être soit utilisé, soit stocké. On a représenté sur la figure 3 le dispositif de poussée 34 du tube de pyrolyse 26, ainsi que le tube 26 et la trémie d'alimentation 27. On remarquera à cet égard, que le tube 26 est pourvu dans sa partie postérieure d'une ouverture 35 s'étendant sur une position longitudinale du tube 26. La base 36 de la trémie 27 est agencée pour s'adapter à l'ouverture 35 du tube 26ety4tre fixée de façon simple, par exemple par soudage. On notera aussi, en référence à la figure 2, que le tube 26 traverse toute la chambre 21 de l'appareil, son extrémité avant 28 étant disposée sensiblement dans le plan de la face avant 39 de l'appareil , alors que son autre extrémité 38 est disposée suffisamment loin de la face arrière 40 de l'appa- reil,--de tanière que l'ouverture 35 soit également située en arrière de la face arrière de l'appareil et que le chargement par la trémie 27 puisse s'effectuer à l'extérieur de l'appareil de-pyroltsse et de craquage. Le dispositif de poussée 34 comporte une tige-poussoir 41, agencée pour autre entraPnée en translation, sur une longueur égale à la longueur de l'ouverture 35 du tube 26, et en rotation sur 180e par un mécanisme classique non représenté, du type hydraulique ou électrique, par exemple. Cette tige 41 est munie, à proximité de son extrémité arrib- re 42,d'un petit cylindre 43, de préférence en acier réfractaire, monté libre en rotation sur la tige 41, de morne diamètre que le diamètre intérieur du tube 26, et de mEme longueur que l'ouverture 35 du tube 26. La tige 41 comporte également une série de racloirs semi-circulaires 44, dont trois sont seulement représentés, solidaires de la tige 41 par l'intermédiaire de manchons associés 45 fixés sur la tige 41 de façon amovible et sur lesquels sont respectivement fixés les racloirs 44. En fin de poussée, c'est-d-dire en fin d'évacuation d'une quantité donnée du charbon de bois du tube de pyrolyse 26, la tige 41 occupe une position telle que le cylindre 43 obstrue la base 36 de la trémie 27. Dans cette position du dispositif de poussée, les sous-produits å valoriser contenus dans la trémie 27 s'accumulent sur le cylindre 43 sans pouvoir pénétrer dans le tube 26. Pour effectuer le chargement du tube 26 en sous-produits contenus dans la trémie 27 et accumulés sur le cylindre 43 pendant la pyrolyse des sous-produits précédemment chargées dans le tube 26, on fait tourner la tige de 180' sur elle-m & e pour déplacer les racloirs 44 dans la partie supérieure du tube 26, et on tire la tige 4.e vers l'arrière sur une distance égale à la longueur du cylindre 43, afin de dégager l'ouverture 35 du tube 26. Les sous-produits à valoriser tombent alors dans le tube 25. Puis On refait tourner la tige 41 de 180., pour déplacer les racloirs 44 dans la position inférieure du tube, et on pousse la tige sur la même distance que précédemment pour boucher l'ou- verture 35 et pousser les produits solides contenus dans le tube 26 vers son extrémité 28. Un cycle complet entre deux poussées du dispositif 34, durant par exemple deux minutes, se compose donc d'une première rotation vers le haut des racloirs, d'une translation vers l'arrière, d'une deuxième rotation vers le bas des racloirs, et d'une translation vers l'avant dans le tube 26, ce cycle étant répété continuellement durant le fonctionnement de l'appareil. de l'invention. On soulignera deux des avantages du dispositif 34, notamment par rapport à une vis classique. Le cylindre 43 est d'abord monté libre en rotation sur la tige 41, ce qui lui permet de rester fixe quand on fait tourner la tige 41. En second lieu, pendant les poussées proprement dites, les racloirs n'occupent que la partie inférieure du tube de pyrolyse, ménageant ainsi avantageusement un ciel de dégazage. Enfin, notons que c'est le racloir 44 situé à proximité de l'extrémité antérieure 46 de la tige 41 qui, durant chaque poussée, évacue le charbon de bois vers le récipient récepteur. L'appareil ainsi décrit et représenté sur le dessin permet de traiter tous produits combustibles solides, et de préférence des sous-produits agroalimentaires, avec un débit, certes déterminé, mais non limité par la présente invention, ce débit étant par exemple comme pris entre 50 et .1 000 m3/h. REVENDICATIONS 1.- Procédé de transformation de produits combustibles solides, en particulier de sous-produits agroalimentaires, en produits combustibles solides et gazeux d haut pouvoir calorifique, caractérisé par le fait qu'on soumet lesdits produits combustibles so- lides à une pyrolyse, pour récupérer, d'une part, un charbon haute teneur en carbone et, d'autre part, un gaz de pyrolyse, et on craque ensuite ce gaz de pyrolyse pour en améliorer son pouvoir calorifique et obtenir ainsi un gaz de grande qualité énergétique. 2.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel on mélange le gaz de pyrolyse avec de l'air, en quantité dosée, avant de le craquer. pyrolyse et de craquage 3.- April--e/pour la mise en oeuvre du procédé de transformation de produits combustibles solides, en particulier de sous-produits agroalimentaires, selon la revendication 1, caracté- risé par le fait qu'il comporte un four comprenant une chambre haute température et une chambre de pyrolyse, au moins un tube de pyrolyse, disposé dans la chambre de pyrolyse et agencé pour rece- voir des produits combustibles solides et les transformer en un charbon haute teneur en carbone et un gaz de pyrolyse, et un tube de craquage disposé dans la chambre haute température, agencé pour recevoir le gaz de pyrolyse et le transformer en un gaz de grande qualité énergétique. 4.- Appareiitr selon la revendication 3, dans lequel la chambre haute température et la chambre de pyrolyse du four sont séparées par une cloison alvéolaire, par les alvéoles de laquelle - - la chaleur dégagée dans la chambre haute température passe vers la chambre de pyrolyse. 5.- appareil selon l'une des revendications 3 et 4, dans lequel le gaz de pyrolyse s'échappe du tube de pyrolyse par une tuyauterie raccordée à l'extrémité d'entrée du tube de craquage par l'intermédiaire d'une vannet doseuse agencée pour mélanger le gaz de pyrolyse avec de l'air. 6.- Appareil selon l'une des revendications 3 b 5, dans lequel le tube de craquage a la forme d'une épingle. 7.- Appareil selon l'une des revendications 5 et 6, dans lequel est prévu un capteur de la teneur en gaz carbonique du gaz s'échappant par l'extrémité de sortie du tube de craquage. 8.- Appareil- selon l'une des revendications 3 à 7, dans lequel sont prévus un dispositif de refroidissement et un dispositif de lavage du gaz s'échappant par l'extrémité de sortie du tube de craquage. 9.- Appareil selon l'une des revendications 3 à 8, dans lequel le tube de pyrolyse comporte une ouverture au-dessus de laquelle est-disposée une trémie d'alimentation, un dispositif de poussée est monté dans le tube de pyrolyse, et le dispositif de poussée comprend un cylindre, agencé pour obstruer cycliquement l'ouverture du tube de pyrolyse, et une série de racloirs agencés pour pousser cycliquement le produit solide à haute teneur en carbone contenu dans le tube de pyrolyse. 10.- Appareil selon la revendication 9, dans lequel le dispositif de poussée est agencé pour être entraîné cycliquement en translation et en rotation de 180', l'ouverture du tube de pyrolyse, le cylindre et la course de translation du dispositif de poussée ont la même longueur, et les racloirs ont une forme semicirculaire.