Brevet FR2570805A1 — publié le 19860328

La présente invention est relative à un procédé pour détruire des déchets dangereux solides et/ou liqui- des, tels que des matières contenant des hydrocarbures chlorés et des composés toxiques analogues qui ne sont pas naturellement dégradables. L'accumulation de déchets dangereux constitue un problème croissant dans tous les pays industrialisés du monde. Il n'existe pas actuellement de procédé effica- ce pour détruire ces matières et on les élimine par consé- quent par évacuation ou par incinération dans différents types de fours. Des exemples de composés non dégradables repré- sentant une menace sérieuse pour l'environnement sont le PCB, c'est à dire les b&phényles polychlorés. Ce type de substance est fréquemment utilisé comme fluide diélectri- que dans des condensateurs et des transformateurs et est également présent dans les huiles de rebut et dans des insecticides, des herbicides, etc. Si ces matières sont jetées elles constituent un danger pour l'environnement du fait qu'elles ne peu- vent être rendues inoffensives par décomposition naturel- le. L'incinération par des procédés normaux est incomplè- te, et, à basse température, il se forme de nouvelles substances toxiques qui sont parfois encore plus toxiques que les déchets initiaux. Le but de la présente invention est de fournir un procédé pour détruire des déchets dangereux solides et/ou liquides, contenant des substances qui ne sont pas dégradables dans la nature, ce procédé assurant la forma- tion de produits finaux stables et non dangereux. Ce but est atteint suivant le procédé de l'inven- tion, caractérisé en ce qu'on soumet les déchets, princi- palement sous forme liquide, à une incinération sous- stoichiométrique à une température d'au moins 1200 C, le rapport entre la matière de rebut injectée et un oxydant étant réglé pour donner un quotient C 02/C0 + CO inférieur 2 2 à 0,1. Le processus d'incinération est de préférence ef- fectué à une température qui dépasse 1400 C. L'avantage de la destruction à haute température, c'est à dire de préférence au-dessus de 1.400 C, dans une atmosphère pau- vre en oxydant est que la haute température dans le pro- cédé a pour résultat une desintégration rapide et complè- te de la matière de rebut en des substances telles que CO, C02, H2, H20, HCl et C12. La re-formation de substances toxiques, dange- reuses pour l'environnement, qui se produit dans les pro- cédés classiques est contrariée par la température élevée, la pauvreté en oxygène qui domine, et la courte durée de stationnement. La durée.de stationnement est de l'ordre d'environ 0,5 à 1 seconde. Suivant un mode de réalisation préféré de l'in- vention, l'énergie thermique nécessaire pour le procédé est fournie au moyen d'un gaz chauffé dans un générateur de plasma jusqu'à la température d'ionisation. Ceci assure la température élevée nécessaire dans le procédé, dans les conditions de fonctionnement. L'énergie électri- que est transformée dans le générateur de plasma en éner- gie thermique dans un gaz approprié, dans un arc électri- que engendré dans le générateur de plasma. Le gas peut par exemple consister en au moins une partie de l'oxydant fourni dans la chambre de réaction. De plus, le rayonne- ment ultraviolet émis par le gaz à température d'ionisa- tion craque efficacement tous composés chlorés toxiques restant dans les gaz. - L'oxydant peut consister en un gaz contenant de l'air, de l'oxygène gazeux (O2) de l'anhydride carbonique (CO2) et/ou de la vapeur d'eau (H20) , par exemple, qui peuvent être fournis au procédé entièrement ou partielle- ment à travers le générateur de plasma. La chambre de réaction consiste en un conteneur fermé, thermiquement isolé et comportant un chemisage réfractaire, pourvu de liaisons pour un ou plusieurs générateurs de plasma, des lances d'injection pour la matière de rebut et un oxydant, et un orifice de sortie pour les gaz engendrés. Suivant un mode de réalisation approprié de l'invention, après la phase de combustion avec l'énergie externe fournie au moyen d'un générateur de plasma, les gaz peuvent également être soumis à une phase de carbura- tion dans laquelle ils sont astreints à traverser un réac- teur rempli d'un porteur de carbone à l'état solide, tel que du coke, éventuellement avec un additif augmentant sa réactivité, tel qu'un composé alcalin. La chaleur phy- sique des gaz est ainsi utilisée pour chauffer le coke jusqu'à la température des gaz, le carbone dans le coke étant ainsi astreint à réagir avec l'oxygène, l'anhydride carbonique et la vapeur d'eau dans les gaz formant de l'oxyde de carbone et de l'hydrogène gazeux, et augmentant ainsi le coefficient thermique du gaz. Les gaz peuvent être libérés de façon classique de leur teneur en compo- sés chlorés en étant introduits dans un épurateur dans lequel ils sont refroidis et les composés contenant du chlore sont extraits. Les gaz dépourvus de chlore peuvent ensuite être envoyés à une chambre finale de combustion ou être utilisés directement dans un processus industriel. Pour diminuer encore le risque de re-formation de composés toxiques et/ou la formation de nouveaux com- posés chlorés toxiques, on peut effectuer suivant un mode de réalisation de l'invention une phase additionnelle du procédé dans laquelle, après l'échange thermique jusqu'à une température de 350 à 700 C les gaz sont introduits dans un réacteur rempli d'un accepteur approprié pour le chlore afin d'extraire le chlore et/ou le chlorure d'hy- drogène et de condenser toute vapeur de métal restante. De la chaux éteinte ou de la chaux vive et/ou de la dolo- mie sont utilisées comme accepteurs du chlore. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention apparaitront au cours de la description qui va suivre faite en se référant au dessin annexé donné uni- quement à titre d'exemple et dans lequel: la Fig.l est un schéma synoptique d'une instal- lation pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'inven- tion; la Fig.2 montre un mode de réalisation d'une - chambre de réaction en combinaison avec une colonne de car- buration. L'installation représentée à la Fig.l comprend une chambre de réaction 1, chemisée d'une matière réfrac- taire. La matière de rebut devant être traitée est injec- tée par l'intermédiaire d'au moins une lance 2. Suivant le mode de réalisation préféré de l'invention, l'énergie nécessaire est fournie au moyen d'un gaz chauffé dans au moins un générateur de plasma 3. Le gaz à chauffé est dis- tribué par l'intermédiaire d'un tuyau 4. Ce gaz peut de façon appropriée consister en au moins une partie de l'oxydant utilisé dans le procédé. Un oxydant supplémen- taire et/ou d'autres réactifs est ou sont fournis par l'in- termédiaire de lances 5. Le volume de la chambre de réaction est adapté à d'autres paramètres du procédé tels que la vitesse du gaz, l'intensité de l'énergie dans le gaz du plasma, la quantité de matière de rebut fournie par unité de temps, etc, afin d'assurer la durée nécessaire du stationnement pour effectuer les réactions, c'est à dire de l'ordre de 0,5 à 1 seconde. Le gaz est transporté dans un tuyau 6 depuis la chambre de réaction jusqu'à un épurateur 7 dans lequel il est refroidi et tous les composés contenant du chlore sont extraits. - Le gaz épuré est alors amené par un tuyau 8 à une chambre finale 9 de combustion dans laquelle il est brûlé avec de l'air fourni au moyen d'une lance 10. 2570805' On peut bien entendu utiliser les gaz immédiate- ment après la sortie de l'épurateur s'ils ont une composi- tion et une teneur en énergie appropriées pour un proces- sus industriel ou analogue. La Fig.2 montre une chambre de réaction 11 qui est reliée à une colonne 12 de carburation. La chambre de réaction comporte un orifice d'entrée 13 pour la matière à détruire. Un gaz est distribué à un générateur de plas- ma 14 et chauffé dans celui-ci jusqu'à la température d'ionisation. Le gaz est fourni à la chambre de réaction, en émettant de la chaleur vers la matière et en le sou- mettant simultanément à un rayonnement ultraviolet. La teneur en chaleur physique du gaz engendré ici est utili- sée dans la colonne suivante 12 de carburation. Cette co- lonne comprend un dispositif 15 d'alimentation en coke à sa partie supérieure et un orifice de sortie 16 à sa par- tie inférieure, pour la matière non combustible. Le gaz engendré est introduit à la partie inférieure du réacteur et est extrait à travers un orifice de sortie supérieur 17 pour le gaz. La charge de coke dans le réacteur est chauffée par la teneur en chaleur physique des gaz jusqu'à la tem- pérature des gaz, et de l'oxygène, de l'anhydride carboni- que et de la vapeur d'eau sont convertis avec le earbone dans le coke pour former de l'oxyde de carbone et de l'hy- drogène gazeux. Si cela est nécessaire, du soufre peut ensuite être extrait des gaz d'une façon classique. Après avoir éventuellement été débarassés du sou- fre, les gaz sont refroidis ou traités par échange thermi- que jusqu'à environ 350 à 700 C et sont conduits à travers un accepteur approprié pour le chlore et le chlorure d'hy- drogène présents dans les gaz. Un accepteur approprié pour le chlore est la chaux éteinte ou la chaux vive et/ou la dolomie. Un réacteur vertical est de préférence utilisé, rempli de l'accepteur, de façon appropriée du type utilisé comme colonne de carburation. REVENDICATIONS 1- Procédé pour détruire des déchets dangereux contenant des substances qui ne sont pas dégradables dans la nature, telles que des hydrocarbures chlorés, carac- térisé en ce qu'il comprend une incinération dans des con- ditions inférieures aux conditions stoichiométriques, à une température d'au moins 1200 C, le rapport entre la matière de rebut injectée et un oxydant étant reglé de façon à donner un quotient C02/CO + C02 inférieur à 0,1. 2- Procédé suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que l'énergie thermique nécessaire pour le processus de destruction est fournie-par un gaz qui a été chauffé dans au moins un générateur de plasma. 3- Procédé suivant la revendication 2, caracté- risé en ce que le gaz dans le générateur de plasma reçoit une intensité d'énergie d'au moins 8 kWh/m (N). 4- Procédé suivant l'une quelconque des revendi- cations 1 à 3, caractérisé en ce que l'oxydant consiste en air. - Procédé suivant l'une quelconque des revendi- cations 1 à 4, caractérisé en ce que le gaz est astreint à traverser un réacteur rempli d'un porteur de carbone solide sous forme de blocs. 6- Procédé suivant la revendication 5, caracté- risé en ce que la charge du réacteur comprend également un additif augmentant sa réactivité, tel qu'un composé alcalin. 7- Procédé suivant la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la chaleur physique des gaz est uti- lisée pour chauffer le porteur de carbone jusqu'à la tem- pérature du gaz et le carbone est amené à réagir avec l'oxygène, de l'anhydride carbonique et de la vapeur d'eau présents dans les gaz, en formant CO et H2 pour augmenter le coefficient thermique des gaz. 8- Procédé suivant l'une quelconque des revendi- cations 1 à 7, caractérisé en ce qu'après l'échange ther- mique jusqu'à une température de 350 à 700 C, les gaz sont introduits dans un réacteur rempli d'un accepteur du chlore afin d'extraire le chlore et/ou le chlorure d'hy- drogène des gaz et pour condenser toute vapeur de métal restante. 9- Procédé suivant la revendication 8, caracté- risé en ce qu'on utilise comme accepteur du chlore, de la chaux éteinte ou de la chaux vive et/ou de la dolomie.