Brevet FR2452329A1 — publié le 19801024

L'invention a pour objet un procédé de transformation des ordures solides urbaines et industrielles,en pétrole, gaz combustibles et carbone, et l'installation de mise en oeuvre du procédé. L'invention se rattache au secteur technique du traitement des ordures. Un des problèmes graves et préoccupants de notre époque est celui de la protection de l'environnement, particulièrement au niveau des collectivités où une solution urgente est exigée pour maîtriser la collecte et le traitement et la gestion des ordures solides qui augmentent parallèlement aux progrès techniques et économiques, combinés avec l'accroissement géométrique de la population urbaine, notamnent, dont le comportement est plutôt -orienté vers la consommation et le gaspillage, que vers l'épargne. Des milliers de décharges disséminées sur des territoires incontrôléss, accumulent une quantité énorme d'ordures urbaines, industrielles et agricoles, provoquant d'importants dommages écologiques. T'emploi d'incinérateurs modernes dont l'énergie nécessaire à la destruction des détritus, peut également être utilisée pour la production d'énergie électrique, a entraîné de nombreuses protestations, par suite de la pollution atmosphérique produite En outre, ces systbmes de destruction des ordures ainsi que d'autres adoptés pour la production de "'compositions" pour la récupération et le recyclage, sont caractérisés par une passi vitd de fonctionnement due à leurs caractéristiques. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités en proposant un procédé de transformation des ordures urbaines et industrielles,en matières énergétiques, à savoir pétrole brut, gaz combustibles et carbone, avec un haut coefficient de rendement. Te procédé est caractérisé par le fait que dans une première phase, lesdites ordures sont introduites telles quelles dans un réacteur, en les soumettant à des niveaux de température dans l'intervalle de 40 à 200 degrés centigrades, et à des niveaux de pression dans l'intervalle de 0,1 à 3 Kilogrammes par centimètre carré, avec des conditions d'agitation mécaniques et/ou à air comprimé, et thermiques, provoquant ainsi une transformation des ordures en produits carbonifères ; dans une seconde phase, les produits carbonifères sont soumis à un traitement thermique avec des niveaux de température allant jusqu'à 350 degrés centigrades, avec les mêmes variations de pressions, en transformant les produits carbonifères en gaz de pétrole et en gaz de ville ; dans une troisième phase, les gaz sont transportés dans une chambre de réfrigération où les gaz de pétrole sont condensés,et les gaz de ville sont d'une part prélevés en vue de l'alimentation de l'installation, et d'autre part récupérés pour leur excédent, les produits carbonifères partiellement réduits, étant déchargés périodiquement du réacteur, en vue de leur récupération. Ces caractéristiques et d'autres encore ressortiront de la suite de la description. Pour bien fixer l'objet de l'invention, sans toutefois le limiter, aux figures des dessins annexés La figure 1 est une vue de face d'une installation de transformation des ordures, un seul module étant représenté La figure 2 est une vue partielle en plan de l'installation selon la figure 1, comprenant dix modules montés en parallèle en vue de l'alimentation commune dsun réservoir collecteur de la condensation de pétrole, et une alimentation individuelle des différents modules en vue d'un autofonctionnement de l'installation. Dans cette figure, les quatre derniers modules inférieurs n'ont pas été représentés,tout en faisant apparattre cependant les conduites correspondantes, ceci pour des raisons de clarté. Afin de rendre plus concret l'objet de l'invention, on le décrit maintenant d'une manière non limitative illustrée aux figures des dessins. On rappelle tout d'abord que les parties semblables des dix modules, ont été indiquées avec les mêmes références. Avec référence auxdites figures 1 et 2, CP représente un pont-grue, commun à tous les modules, pour l'enlèvement des ordures solides industrielles et urbaines et leur déchargement dans la bouche d'entrée PS de la partie supérieure du réacteur RE qui peut être de forme sensiblement cylindrique notamment. Ce réacteur RE comporte dans sa partie inférieure, une porte PP de déchargement des produits épuisés. Selon l'invention, les produits déchargés dans ledit réacteur sont soumis dans une première phase à un jeu de pressions variant de 0,1 à 3,5 kilogrammes par centimètre carré, et à des niveaux de température allant de 40 à 200 degrés centigrades, dans des conditions d'agitation mécaniques et bio-chimiques catalytiques en transformant les ordures en produits carbonifères. Ces conditions précitées dans le réacteur, simulent les transformations naturelles pré-historiques des animaux et végétaux. On peut aussi prévoir des moyens à air comprimé. Dans le même réacteur et dans une seconde phase, avec les mêmes niveaux de pression, mais en faisant varier la température jusqu'd 350 degrés centigrades, les produits carbonifères sont transformés en gaz de pétrole et en gaz de ville. Tes matériaux constitués par les ordures urbaines et industrielles sont agités à l'intérieur du réacteur, et soumis à des conditions bio-chimiques catalytiques, afin de rendre possible et dans le temps le plus rapide, la transformation des ordures en gaz de pétrole et en gaz de ville, tandis que les résidus ou sous produits, sont constitués de carbone. Lesdits gaz à-travers la conduite CO sont transportés vers une chambre commune de réfrigération RF et une cuve où d'un côté a lieu la condensation des gaz de pétrole qui sont ensuite déchargés dans une citerne SE par l'intermédiaire des conduits KE, commune à tous les modules, tandis que les gaz de ville sont prélevés par la conduite KO, en vue de l'auto-alimentation de l'installation, la partie en excès étant récupérée en vue d'une autre utilisation. Les produits carbonifères résiduels partiellement réduits, sont périodiquement déchargés par la porte PP, en vue dune utilisation ultérieure. Te bassin d'eau VA fait partie de la chambre précitée de refroidissement naturel à évaporation. Naturellement, on prévoit une épuration des produits de combustion afin de ne pas polluer le milieu ambiant. A cet effet, on utilise des conduites SC de déchargement des produits de la combustion du réacteur, qui aboutissent à une tour UD d'épuration à calcium actif, en vue d'épurer les gaz brûlés de soufre et de chlore, puis les fumées partiellement épurées passent dans un filtre électrostatique FI où a lieu la précipitation des poudres, enfin, les gaz passent dans un filtre FR à carbone actif pour leur épuration finale- et déchargeriient à-travers la cheminée Cive. Te procédé précité a été testé, et on cite à titre d'exemple les résultats de ces essais. Exemple d'application : Tes ordures traitées étaient constituées principalement par - 7000 d'ordures solides urbaines constituées d'ordures domestiques, papier, bois, végétaux, animaux et similaires - 30% d'ordures industrielles constituées de caout chouc, matières plastiques, ordures de nature synthétique et similaires ; Par "ordures urbaines" on entend toutes les ordures à sec qui ont été écartées quotidiennement par la population; cela signifie que dans le calcul du rendement, le poids est net d'eau. Les conditions sont identiques pour les rebuts inorganiques tels que le verre, le fer, les métaux et autres matières inorganiques. De la transformation de 10.000 Kilogrammes d'ordures solides urbaines et industrielles, on a obtenu les résultats suivants - environ 20910 de pétrole brut - environ 20% de gaz combustible - environ 60% de carbone Consommations : Pour traiter selon le procédé les 10.000 kilogrammes d'ordures, les consommations ont été les suivantes a - énergie électrique : 6 kilowatt-heure b - Combustible auxiliaire : 2 kilogrammes par heure c - Main d'oeuvre nécessaire : une personne d - Huile oléodynamique : 0,1 kilogramme par jour e - Eau : 100 kilogrammes par jour Rendement de pétrole brut :De 10.000 kilogranmes d'ordures, on a obtenu environ 2.000 kilogrammes de pétrole présentant les caractéristiques suivantes : - Eau : 1,7?,a (en poids) - Densité à 150C - 40C : 0,85 - Cl : 0 ppm - S l î,is% (en poids) - Pouvoir calorifique supérieur : 10.165 kilocalories par kilogramme (Les données ci-dessus sont tirées des analyses officielles.) Rendement de carbone :Pour chaque 10.000 Kilogrammes d'ordures on obtient environ 6.000 Kilogrammes de carbone ayant les caractéristiques suivantes : ~ H20 : 17,18 (en poids) - cendres : 52,35% ( " ) -S : 0,31% ( I' ) - pouvoir calorifique supérieur : 2.300 Kilocalories par Kilogramme Te haut pourcentage des cendres contenues dans le carbone est conditionné par l'existence dans les ordures mêmes de compositions inertes et combustibles. Ce carbone peut être utilisé par les Centrales thermo- électriques, cimenteries et partout où l'usage d'un tel combustible peut réduire les coûts de production. Les cendres résiduelles peuvent trouver emploi comme matériau de remplissage et usages similaires. Rendement du gaz : Pour 10.000 Kilogrammes d'ordures on obtient environ 2.000 Kilogrammes de combustible gazeux avec les caractéristiques suivantes - N O : 14% (en poids) ; CH2 : 8% (en poids) - CH4 : 54 ( ( ) ; C02 : 2% ( " ) - CO : 12% ( 'I ) ; N2 : 7,8% 1' S 2 : 1% ( n ) ; NO : 0,6% - Cl2 : 0,06% " ) ; N02 Pouvoir calorifique supérieur : 3.600 Kcal/Nmc Bilan calorifique :Si on analyse un échantillon de 10 Kilogrammes le bilan calorifique est le suivant : Kilocalories en entrée : - 70% = 7 Kilogrammes d'ordures solides urbaines (pouvoir calorifique = 2.500 Kcal/Kg) ; 7 x ?.500 = 17.500 Kcal - 30% = 3 Kilogrammes d'ordures industrielles (pouvoir calorifique 8.000 Ecal/Kg) ; 3 x 8.000 = 24.000 Kcal Total en entrée : 24.000 + 17.500 = 41.500 Kilocalories Kilocalories à la sortie Pétrole : 20% = 2Kgs = 2 x 9.500 = 19.000 Kgs (pouvoir calorifique inférieur du pétrole : 9.500 Kcal) Gaz : 20% = 2Kgs = 1,8 Nmc = 3.300 x 1,8 = 5.940 Kcal (pouvoir calorifique inférieur de 1 Nmc = 3.300 Kcal) Carbone : 60 = 6 Kgs = 2.100 x 6 = 12.600 Kcal (pouvoir calorifique de 1 Kg de carbone = 2.100 Kcal) Total de Kcal en sortie : 12e600 + 5.940 + 19.000 = 37.540 Kcal Rendement - Sortie = 37.540 : 41.500 = 0,90 = environ 90 Entrée les avantages ressortent bien de la description,en particulier on souligne le haut rendement d'une telle installation, son autofoctionnement par suite du prélèvement en quantité nécessaire de gaz de ville. L'invention ne se limite aucunement à celui de ces bodies d'application,non plus qu'à ceux des modes de malisation de ces diverses parties ayant plus spécialerent été indiqués elle en embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS - 1 - Procédé pour la transformation des ordures urbaines et industrielles en matières énergétiques à savoir pétrole brut, gaz combustible et carbone avec un haut coefficient de rendement, caractérisée par le fait que dans une première phase, les dites ordures sont introduites telles quelles dans un réacteur en les soumettant à des niveaux de température dans llinter- valle de 40 à 200 degrés centigrades, et à des niveaux de pression dans l'intervalle de O, 1 à 3 kilogrammes par centimètre carré, avec conditions d'agitation provoquant ainsi une transformation des ordures en produits carbonifères ; dans une seconde phase les dits produits carbonifères sont soumis à un traitement thermique avec des niveaux de température allant jusqu'à 350 degrés centigrades et avec un même jeu de variations de pressions en transformant les produits carbonifères en gaz de pétrole et en gaz de ville ; dans une troisième phase, les dits gaz sont transportés dans une chambre de réfrigération oll les gaz de pétrole sont condensés tandis que les gaz de ville sont d'une part prélevés pour lialimentation de linstal- lation et d'autre part récupérés pour leur excédent, les produits carbonifères partiellement réduits, étant déchargés périodiquement du réacteur en vue de leur récupération. - 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les produits déchargés dans le réacteur et soumis aux niveaux de pression et de température, sont agités mécaniquement dans des conditions bio-chimiques catalytiques pour la transformation normale et la destruction naturelle des animaux, végétaux. - 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par l'usage de divers modules identiques travaillant en parallèle en condensant le pétrole dans une citerne commune, le dit procédé étant également caractérisé par la réinsertion partielle des gaz de ville produit par un module dans le module même, en vue de son auto-alimentation, I 'autre partie du gaz non utilisée étant récupérée à d'autres fins, et par l'épuration des fumées déchargées dans une installation centralisée commune à tous les modules. -4- Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3, caractérisée en ce qu'elle comprend : - un ou plusieurs réacteurs montés en parallèle, - des moyens mécaniques aptes à recevoir les ordures par le haut du réacteur, - des moyens mécaniques et/ou à air comprimé, et thermiques, intervenant resJectivement pour l'agitation des ordures et pour établir des niveaux de température et de pression à l'intérieur du réacteur, - des moyens individuels de déchargement des produits gazeux qui sont formés à partir du procédé bio-cliimique catalytique à l'intérieur du réacteur, - des moyens de condensation des gaz et de séparation centralisée de la phase liquide de la phase gazeuse, - des moyens centralisés de déchargement et d'épuration des fiées, et enfin, - des moyens de prélèvenent des résidus caroonifèrés partielleraent réduits du réacteur -5- Installation selon la revendication 4, caraetérisée en ce qu'elle comprend une conduite d'alimentation énergétique de la phase gazeuse individuellement séparée de la phase liquide (pétrole brut pour l'autofonctionnerjent du module et de l'installation en général).