Brevet FR2488902A1 — publié le 19820226

La présente invention concerne un procédé non poquant de pyrolyse des matières ligneuses permettant la production simultanée de charbon végétal, de carburant et de combustible liquide sans apport extérieur d'énergie. On connatt depuis longtemps un certain nombre de procédés de carbonisation des matières ligneuses, con çus pour obtenir des rendements maxima en produits de pyrolyse. C'est ainsi qu'ont vu le jour des procédés permettant d'obtenir et valoriser tantôt du charbon végétal et de l'é- nergie, tantst du charbon seulement. La pénurie d'énergie sévissant dans certains pays a conduit le déposant à s'intéresser à la valorisation énergétique des produits de la pyrolyse. I1 est bien connu que, dans le meilleur des cas, la pyrolyse des matières ligneuses ne peut restituer sous forme de combustible qu'une partie du pouvoir calorifique de la matière originelle. La répartition de ce potentiel d'énergie est variable selon les matériaux. Elle s'opère entre tous les produits de pyrolyse : charbon, gaz, pyroli gneux condensable. Il est également bien connu que le gaz de carbonisation peut être utilisé pour assurer le chauffage, le séchage et la carbonisation. Dans certains cas de procédés très au point, un certain excédent de gaz est même disponible et peut être utilisé pour produire une partie de la vapeur servant aux distillations ultérieures des liquides pyroligneux. Néanmoins, le bilan peut s'avérer déficitaire quand on considère la totalité du procédé, depuis le séchage de la matière végétale jusqu' l'obtention des produits commercialisables. Ce peut être, par exemple, du fait d'une hygrométrie trop importante du matériau initial, ou du fait d'une répartition inadéquate des potentialités énergétiques dans les produits de pyrolyse. C'est ce qui arrive par exemple avec des bois tropicaux ou des déchets comme écorces, noix, etc... La présente invention a pour but de rendre pos sible l'utilisation et la valorisation du matériau apparemment inadéquat en son état. Le principe est fondé sur l'utilisation du pouvoir calorifique de la fraction aqueuse des jus pyroligneux distillés, rendue possible par la vaporisation de cette dernière, qui fournit comme résidu un combustible à haute valeur énergétique. L'appoint calorifique correspondant vients'ajou- ter à la contribution des incondensables, bien connue des praticiens de la carbonisation industrielle. La présente invention fournit donc un procédé non polluant de pyrolyse des matières ligneuses dans lequel on sèche et on carbonise ladite matière ligneuse, on condense les vapeurs pyroligneuses produites, ce procédé étant caractérisé par le fait que l'on revaporise partiellement une partie du pyroligneux et que l'on utilise cette partie vaporisée pour apporter le complément d'énergie nécessaire, le reste étant utilisable à des fins commerciales, permettant de ce fait la production simultanée de charbon végétal, de carburant et de combustible liquide sans apport extérieur de chaleur. Le procédé de 11 invention permet un abaissement de l'humidité de la matière à carboniser suffisant pour qu'à la fois les gaz incondensables de la carbonisation et la fraction vaporisée du liquide pyroligneux obtenu après condensation et purification sommaire puissent être brûlés sans soutien extérieur. L'autonomie énergétique est donc assurée, sans empêcher une récupération énergétique maxima, sous forme par exemple de carburant, de combustible et, bien entendu, de charbon végétal. Le procédé présente enfin l'avantage de n'être pas polluant car la part non condensée des vapeurs pyroligneuses est brûlée intégralement pour satisfaire les besoins calorifiques de l'unité. L'invention sera illustrée plus en détsil mais de façon non limitative par les Figures i et 2 représentant des modes de réalisation du procédé décrit. La figure 1 représente une disposition non limitative, correspondant à une matière ligneuse donnant par pyrolyse une quantité de gaz insuffisante pour couvrir les besoins du séchage. La matière humide arrive en 1 dans le séchoir 3. Ce séchoir 3 délivre en 2 les buées correspondant à l'humidité extraite et en 5 le matériau séché, propre à la carbonisation. L'énergie calorifique du séchage est apportée dans la chambre de combustion 4 par des brûleurs A et B. Le brOleur A brûle le gaz de carbonisation, le brûleur B recevant une fraction vaporisée du pyroligneux. Le four de carbonisation 6, chauffé par la chambre de combustion 9, munie du brûleur C, délivre en 7 le charbon végétal correspondant et en 8 des vapeurs pyroligneuses dont une partie est condensable. L'énergie frigorifique nécessaire à cette condensation est transmise dans le condenseur 10, et la séparation entre incondensables et liquide pyroligneux est achevée dans le séparateur 11. Le ventilateur 12 extrait les incondensables et permet de les distribuer, rendant possible leur valorisation énergétique dans les chambres de combustion 4 et 9. Le liquide pyroligneux est distillé dans la colonne 1-3, chauffée par le rebouilleur 15. Le reflux est assuré par le condenseur 14 au soubassement duquel on extrait des flegmes contenant des solvants organiques légers. Ces flegmes sont raffinés dans la colonne 20, munie du rebouilleur 21 et du condenseur 22. En 23, on obtient un mélange léger, pouvant servir comme carburant. La partie aqueuse du raffinage effectué dans la colonne 20 est incinérée dans la chaudière 25 à travers le pulvérisateur D. Le résidu de distillation de la colonne 13 est vaporisé partiellement dans le vaporiseur 16, chauffé par le rebouilleur 17. En 18, on recueille un combustible de très bonne valeur calorifique, meilleure que celle du produit brut initial. Le ventilateur 19 extrait les vapeurs du vapori seur 16 et permet leur utilisation, qui se fait dans la chambre de combustion 4 au travers du brûleur B et dans la chaudière 25 à travers le brûleur E. Le ballon 24 délivre la vapeur vive servant aux distillations et la cheminée 28 extrait les produits de combustion de la chaudière 25. La figure 2 illustre une autre disposition offrant une récupération maximale de la chaleur sensible des produits de combustion de la chaudière productrice de vapeur dans laquelle on utilise comme source d'énergie pour le séchoir 3, à la place de la chambre de combustion 4, les fumées chaudes de la chaudière 25, sortant en 28. Dans ce cas, il est possible de dégager un excédent calorifique tel que l'unité soit excédentaire en vapeur ou puisse admettre une matière première de valeur énergétique encore plus médiocre. -Les exemples suivants illutrent l'invention. EXEMPLE 1 Avec un bois d'eucalyptus à 40 % d'humidité, donnant par pyrolyse les rendements suivants - 420 kg de charbon de bois, représentant 3.000.000 kcal par tonne de matière sèche, - 162-kg-de gaz incondensable, représentant 350.000 kcal par tonne de matière sèche, - 418 kg de pyroligneux condensé, représentant 900.000 kcal par tonne de matière sèche, on a produit, sans consommation d'énergie calorifique extérieure, pour une tonne de matière sèche à l'alimentation - 420 kg de charbon de bois à 84 % de carbone fixe, - 25 kg de carburant à 4.700 kcal/kg, - 80 kg de combustible à 5.600 kcal/kg. Les effluents n'ont été que l'eau tiède de réfrigération, les fumées de séchage et de combustion, contenant de l'eau, du gaz carbonique et des traces de monoxyde de carbone. Dans ce cas le gaz incondensable délivré par la carbonisation ne suffit même pas à assurer le séchage du bois et sa carbonisation ; en effet, le séchage et la carbonisation du bois ne sont couverts qu'à 80 % par la combustion des incondensables. Le solde, soit 20 %, est apporté par une partie de la fraction vaporisée du pyroligneux. 20 % de cette fraction est brûlée dans le foyer du séchoir, les 80 % restant servant à produire la vapeur d'eau des distillations. Il se dégage meme un excédent calorifique de 5 %, utilisé pour l'incinération de la fraction aqueuse de la purification du carburant. De ce fait, le procédé est autonome et non polluant. Le pouvoir calorifique de la fraction vaporisée est de 816 kcal/kg, ce qui autorise sa combustion sans soutien dans une chambre de combustion bien dimensionnée. EXEMPLE 2 Avec du bois feuillu européen à 40 % d'humidité donnant par pyrolyse les rendements suivants 350 kg de charbon, représentant 2.700.000 kcal par tonne de matière sèche, - 220 kg de gaz incondensables, représentant 500.000 kcal par tonne de matière sèche, - 610 kg de pyroligneux condensé, représentant 1.200.000 kcal par tonne de matière sèche, on a produit, sans consommation d'énergie calorifique extérieure, pour une tonne de matière sèche à l'alimentation - 350 kg de charbon de bois à 84 % de carbone fixe, - 30 kg de carburant à 4.700 kcal/kg, - 135 kg de combustible à 5.600 kcal/kg, et on a dégagé un excédent calorifique qui, valorisé sous forme d'énergie électrique, permet de couvrir environ les 2/3 des besoins de l'unité en électricité. REVENDICATIONS' 1 - Procédé non polluant de pyrolyse des matières ligneuses dans lequel on sèche et on carbonise ladite matière ligneuse, on condense les vapeurs pyroligneuses produites, ce procédé étant caractéripé par le fait que l'on revaporise partiellement une partie du pyroligneux et que l'on utilise cette partie vaporisée pour apporter le complément d'énergie nécessaire, permettant de ce fait la production simultanée de charbon végétal, de carburant et de combustible sans apport extérieur de chaleur. 2 - Charbon végétal, carburant et combustibles obtenus par un procédé selon la revendication 1.