Brevet FR2564371A1 — publié le 19851122

La présente invention se rapporte au traitement des résidus de matières plastiques et elle concerne, plus particulièrement, un procédé de recyclage des matières plastiques résiduaires par pyrolyse et distilla- tion fractionnée. La plupart des matières plastiques ne peuvent pas être décomposées par des microbes lors de leur retour à la nature et, de ce fait, l'élimina- tion des matières plastiques résiduaires et des divers débris de matières plastiques reste une menace sérieuse pour l'environnement humain. Au niveau de la fabrication, le recyclage des matières plastiques résiduaires est unetechnique normalisée. De nombreuses technologies nouvelles et des nou- veaux projets de recherches en cours de développement ont pour but de rendre économiquement possible la réutilisation des matières plastiques. Parmi eux, la pyrolyse peut fournir un procédé d'extraction des composés chimiques de base des matières plastiques résiduaires. Par ce procédé, les résidus de matières plastiques sont chimiquement modifiés par dégradation moléculaire contr8ôlée avec application de chaleur mais en l'absence d'air ou d'oxygène. Parmi les composés résultants provenant des matières plastiques résiduaires on peut citer l'ammoniac, l'oxygène, le gaz chlorhydrique, les huiles, les goudrons et diverses matières grasses et matières similaires aux cires. La présente invention, qui est basée sur la pyrolyse, propose un procédé simplifié et efficace pour recycler des matières plastiques résiduaires, procédé qui est précieux pour l'industrie. La présente invention a pour but général de fournir un procédé de traitement des matières plastiques résiduaires ou tous résidus riches en matières plastiques diverses. L'invention a également pour objet un procédé de recyclage des matières plastiques résiduaires dans les fuel-oils et d'autres matières utiles dans l'industrie. Le procédé de traitement de matières plastiques résiduaires ou de résidus riches en matières plastiques, consiste selon l'invention: a) à faire fondre les matières plastiques résiduaires; b) à chauffer la masse fondue résultante pour provoquer sa décomposition thermique avec dégagement gazeux; c) à réaliser le craquage du gaz provenant du stade b) avec ré- fornmge desmolécules de ce gaz; d) à stabiliser les molécules réformées du gaz; e) à refroidir le gaz à approximativement la température ambiante; f) à séparer du gaz le liquide formé par condensation durant le refroidisse- ment du gaz, et à le recueillir, et à faire circuler le gaz non condensé vers l'appareil de chauffage et le réacteur; et g) à soumettre à une distil- lation fractionnée le liquide provenant du stade f) pour obtenir des fuel- oils ayant des points d'ébullition différents. Selon un aspect de l'invention, les matières plastiques résiduaires sont amenées en fusion à l'aide d'une huile lourde chauffée. Selon un autre aspect de l'invention, on peut régler les conditions dans l'appareil de chauffage et le réacteur de manière à provoquer une com- bustion incomplète, un collecteur étant disposé par rapport à l'appareil de chauffage et au réacteur et des tuyauteries étant prévues pour l'indroduc- tion du gaz résiduaire produit par la combustion incomplète dans ce collec- teur, de manière à collecter les particules carbonées. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention ressor- tiront de la description qui va en être faite ci-après en regard des dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est un diagramme illustrant la mise en oeuvre du pro- cédé de l'invention; et - la figure 2 est une vue schématique du réacteur de craquage thermi- que utilisé dans le procédé selon l'invention. Sur la figure 1, la référence E1 désigne un appareil distributeur. Des fragments de matières plastiques résiduaires stockées dans celui-ci sont d'abord envoyés dans un appareil de chauffage R1 dans lequel les matières plastiques résiduaires sont fondues au moyen d'une huile lourde qui représente environ un dixième du poids de la matière plastique, lorsqu'on élève la température dans l'appareil de chauffage R1 à une valeur d'environ 85 à C. A une température d'environ 200 C, un gaz est produit avec décomposi- tion thermique des molécules de poids moléculaire élevé et la pression dans l'appareil de chauffage R1 augmente alors rapidement. Le gaz est continuelle- ment admis dans un réacteur R2, la pression dans le réacteur R1 étant réglée à environ 3.105Pa. Dans ces conditions, à une température d'environ 340 à 380 C, les fragments de PE deviennent collants. Avec l'élévation de la température, la gazéification s'accélère et les résidus sont entièrement vaporisés à environ 500 C. Après suppression de la pression et abaissement de la température dans l'appareil R2, il reste un résidu sombre, poreux et léger que l'on peut recueillir aux fins d'utilisation comme agent d'absorp- tion, matériau réfractaire ou matériau isolant. En réglant la température selon les techniques usuelles, on peut également obtenir du coke et d'autres produits intéressants à partir du résidu. Comme on le voit sur la figure 2, le réacteur R2 est une tour à plateaux, ladite tour étant divisée par des plateaux 3 en plusieurs comparti- ments, chaque plateau comportant une partie 31 grillagée située dans des positions opposées dans chaque paire de plateaux 3 adjacents verticalement. Pendant le fonctionnement, on maintient dans le réacteur R2 une température située dans l'intervalle de 500 à 600 C et une pression de 2.105Pa. Comme la réaction de décomposition thermique se poursuit dans le réacteur R2, le réactant gaz, lourd est envoyé dans le réacteur R à la partie supérieure de ce dernier et il s'écoule vers le bas dans un conduit descendant 2, puis change de sens d'écoulement et remonte à travers la zone grillagée de chaque plateau, avant sa décharge finale à la partie supérieure sous forme d'un produit liquide huileux. Après craquage le gaz est introduit dans un stabilisateur R3 dans lequel la réaction de craquage cesse et les nouveaux composés sont stabilisés. Le gaz retourne alors à l'appareil dis- tributeur E1 en passant par un chemisage entourant un conduit et la chaleur est absorbée par l'huile lourde circulant dans ce conduit avant son trans- fert dans l'appareil de chauffage R1. On peut ainsi préchauffer l'huile lourde avant son admission dans l'appareil de chauffage R1. Une pompe P1 est prévue sur les tuyauteries pour aspirer le gaz en vue de son retour au stabiliseur R3. Après stabilisation des molécules reformées, le gaz est refroidi à peu près à la température ambiante, ce refroidissement étant effectué par des condenseurs F1 et F2. ns le condenseur F1, la température du Eaz est abaissee à environ 100 C. A cette température, une partie du gaz est condensée en liquide et dans le condenseur F2, la temperature est encore abaissée environ à la température ambiante. Pour séparer la vapeur condensée du gaz, on introduit ultérieure- ment le gaz dans un séparateur gaz-liquide S1 pour recueillir la vapeur condensée et l'introduire dans le séparateur gaz-liquide S1. A partir de là, le gaz non condensé est amené par pompage dans l'épurateur S2, S3, S4 pour le débarrasser de la vapeur condensée. Le gaz exempt d'humidité est alors admis dans un réservoir S5 d'o il circule vers l'appareil de chauf- agR te ae Roi sb éL mpr a lpr fage R1 et le réacteur R2 o il est bralé. L'atmosphère dans l'appareil de chauffage R1 et le réacteur R2 peut être réglée avec une exactitude telle que l'on puisse effectuer à volonté une combustion complète ou une combustion incomplète, la chaleur résultante étant transférée à l'appareil de chauffage R1 et au réacteur R2 pour en assurer une utilisation plus efficace. Pour récupérer du noir de carbone, on doit admettreune quantité d'air insuffi- sante pour provoquer une combustion incomplète. Le collecteur K1 est disposé par rapport à l'appareil de chauffage R1 et au réacteur R2 de façon à guider les gaz d'échappement de ceux-ci d'une manière telle que ces gaz viennent lécher la paroi du collecteur K1, ledit noir de carbone pouvant être utilisé comme un matériau résistant à la chaleur dans la fabrication des pneumatiques. La vapeur condensée accumulée dans le séparateur gaz-liquide S1 est introduite dans une colonne de distillation fractionnée T1 dans laquelle on effectue une distillation fractionnée en obtenant des fractions successive- ment de moins en moins volatiles. Entre 20 et 200 C, le produit obtenu pos- sède lés propriétés d'une huile légère alors qu'entre 200 et 450 C, le pro- duit obtenu possède les propriétés d'une huile pour Diesel. Ces deux frac- tions traversent le condenseur F3 pour refroidissement puis sont envoyées respectivement vers des réservoirs S6 et S7. Les impuretés contenues dans le fuel-oil abaissent de façon indési- rable sa valeur calorifique et certaines autres propriétés. En conséquence, lesdites fractions doivent être soumises à un lavage sur des filtres S8 et S9 pour en éliminer les solides et les particules solubles dans l'eau. Finale- ment, l'humidité contenue dans l'huile légère et dans l'huile pour Diesel est éliminée pour passage de ces huiles dans des épurateurs S8 et S9 avant leur passage dans des épurateurs S10, Sil pour décoloration. On obtient alors le produit final. On remarquera que dans le mode de mise en oeuvre préféré, on emploie une opération en discontinu. Les résultats typiques obtenus à partir d'une tonne de matières plastiques résiduaires par mise en oeuvre du procédé selon l'invention sont comme suit: Huile légère................................. 250 kg Huille pour Diesel........................... 400 kg Fuel-oil ayant un point d'ébullition supé- rieur à celui de l'huile pour Diesel;......... 50 kg Gaz.................. ..................... 150 kg Composants résiduels....................... . 150 kg Total..... 1000 kg Cet exemple est basé sur des matières plastiques résiduaires qui ne..DTD: contiennent pas de gravier, sable ou impuretés analogues. Le procédé selon l'invention est applicable à des matières plastiques résiduaires variées y compris les résidusde polyéthylène, de poly(chlorure de vinyle) et polypropylène. REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement de matières plastiques résiduaires ou de résidus riches en matière plastiques, caractérisé en ce qu'il consiste: a) à faire fondre (en R1) les matières plastiques résiduaires; b) à chauffer la masse fondue résultante pour en provoquer sa dé- composition thermique avec dégagement de gaz; c) à réaliser le craquage (en R2) du gaz provenant du stade b) avec reformage des molécules de ce gaz; d) à stabiliser (en R3) les molécules reformées du gaz; e) à refroidir le gaz environ jsuqu'à la température ambiante (en F1, F2); f) à séparer du gaz (en S1) le liquide condensé pendant le refroidis- sement du gaz et à le collecter; et g) à soumettre à une distillation fractionnée le liquide provenant du stade f) pour obtenir des fuel-oils ayant des points d'ébullition diffé- rents. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on fait fondre les matières plastiques résiduaires au moyen d'une huile lourde chauffée. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les conditions dans l'appareil de chauffage (R1) et dans le réacteur (R2) sont réglées de manière à obtenir une combustion incomplète. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un col- lecteur (K1) est disposé par rapport à l'appareil de chauffage (R1) et au réacteur R2 de façon telle que le gaz produit par la combustion incomplète soit envoyé dans le collecteur pour recueillir les particules carbonées. 5. Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le gaz non condensé obtenu au stade f) est amené dans l'appareil de chauf- fage (R1) et le réacteur (R2).