Brevet FR2596058A1 — publié le 19870925

PROCEDE ET INSTALLATION POUR LE CONDITIONNEMENT DU BITUME ET BITUME CONDITIONNE SELON CE PROCEDE La présente invention concerne un procédé de conditionnement de bitume, pour transformer du bitume en fusion en fragments solides ayant une température voisine de la température ambiante. Elle concerne également une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé de conditionnement de bitume, destinée a transformer du bitume en fusion en fragments solides ayant une température voisine de la température ambiante. Elle concerne enfin du bitume en fragments solides conditionné selon ce procédé. Actuellement le bitume est transporté en fusion de son lieu de stockage et/ou de fabrication a son lieu d'utilisation. Ce moyen est particulièrement mal commode, couteux voire dangereux en raison des risques de pollution en cas d'accident. Dans la pratique, il reste cependant le seul moyen utilisé pour la raison suivante : les techniques connues mises en oeuvre pour transformer du bitume chaud de consistance liquide en fragments froids solidifiés, permettent de fabriquer des particules de bitume qui ont la caractéristique d'être extremement friables et de se transformer en sable et poussière au moindre choc. Cette propriété interdit pratiquement toute manutention et tout stockage efficace et rentable et oblige l'utilisateur à travailler avec des substances en fusion en acceptant tous les inconvénients que cela comporte.Ces techniques connues consistent à faire couler le bitume en fusion a travers des filières tout en le refroidissant, ce qui aboutit à des fragments cylindriques plus ou moins grands qui se cassent en tombant-, aboutissant à un mélange de particules cassantes et friables et de poussière salissante et collante qui encrasse les machines qui les manipulent. Pour ces raisons, les utilisateurs ont opté pour la solution du transport a l'état fondu, bien que celle-ci soit loin detre optimale sur le plan technique et extremement coûteuse en énergie. La présente invention se propose de pallier ces divers inconvénients en réalisant un procédé de conditionnement du bitume qui permet d'aboutir à des particules dures, propres, non cassantes, pouvant entre aisément stockées et manipulees sans risque de se désagréger, entreposees à l'air libre ou dans des enceintes fermées, en vrac, en sacs, en conteneurs, ou dans n'importe quel récipient ou réservoir approprié. Dans ce but, le procédé de conditionnement selon l'invention est caractérisé en ce que l'on soumet le bitume en fusion å une phase de repos et de prérefroidissement pour l'amener d'une consistance liquide a une consistance pateuse, en ce que l'on soumet ce bitume prérefroidi à au moins une phase de compression accompagnée d'un abaissement de la température, en ce que l'on effectue une fragmentation mécanique de ce bitume apres la phase de compression, cette fragmentation mécanique etant accompagnée, au moment de la formation des fragments, d'un abaissement de la température de la couche périphérique à une valeur inférieure à la température de collage du bitume, et en ce que l'on soumet les fragments obtenus à un refroidissement pour les amener, en surface et dans leur masse a une température proche de la température ambiante Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, on effectue la phase de prérefroidissement en faisant passer la masse de bitume en fusion dans un bac de régulation de la température ouvert et/ou ventilé. Selon un mode de réalisation préfére, l'on abaisse la température du bitume en fusion d'une valeur sensiblement comprise entre 270 et 290DC à une valeur sensiblement comprise entre 180 et 200C, pendant ladite phase de prerefroidissement. Selon un mode de réalisation préféré, on effectue la phase de compression en faisant traverser le bitume prérefroidi à l'état pâteux à travers au moins une extrudeuse à vis dont le corps est refroidi. Au cours de cette phase de compression on amene avantageusement le bitume pâteux progressivement à une pression comprise entre 20 et 1000 bars et l'on abaisse simultanément sa température à une valeur comprise entre 80 et 1400C. La fragmentation mécanique s'effectue de préférence en découpant le bitume compresse, à la sortie de l'extrudeuse et l'on abaisse avantageusement la température de la couche péripherique des fragments ainsi obtenus en les soumettant à une pulverisation d'eau dans la zone où s'effectue cette fragmentation mécanique, ou en décomposant le bitume compresse à la sortie de ltextrudeuse, plongé dans un bain de fluide dont la température est comprise entre 35 et 65. La pulvérisation d'eau est de préférence telle qu'elle permet d'abaisser la température des fragments au moment de leur formation, à une valeur inférieure à 60'C. Le refroidissement complet, c'est-à-dire dans la masse des fragments refroidis en surface, est avantageusement parachevé lors d'un transport desdits fragments à travers au moins une zone ventilée et/ou réfrigérée. L'installation pour la mise en oeuvre de ce procédé est caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour soumettre le bitume en fusion à une phase de prerefroidissement pour l'amener dune consistance liquide a une consistance pâteuse, des moyens pour comprimer le bitume prerefroidi et pour abaisser simultanément sa température, des moyens pour effectuer une fragmentation mecanique, des moyens pour abaisser la température de la couche superficielle des fragments au moment de leur formation, à une valeur inférieure à la température de collage du bitume, et des moyens pour refroidir les fragments dans leur masse et pour les amener à une température proche de la température ambiante. Selon un mode de réalisation préféré, les moyens pour assurer le prérefroidissement du bitume liquide comportent un bac de régulation de la température ouvert et/ou ventilé, conçu pour permettre d'abaisser suffisamment la température de la matiere pour l'amener d'une consistance liquide a une consistance d'état intermédiaire. Selon un mode de réalisation préferé, les moyens pour effectuer la phase de compression comportent au moins une extrudeuse à vis dont le corps est refroidi. Cette extrudeuse permet de compacter le bitume tout en abaissant sa température à une valeur proche de la température de solidification de cette matière Selon une forme de réalisation préféree, lesdits moyens pour effectuer ladite phase de compression comportent plusieurs extrudeuses successives dont la derniére est disposée selon un axe sensiblement vertical. De cette manière, cette extrudeuse forme au moins un boudin de bitume à consistance de pâte épaisse et compacte, qui peut entre fragmenté par lesdits moyens de fragmentation mécanique, disposes de préférence en dessous de cette extrudeuse verticale. Selon un mode de réalisation avantageux, l'une au moins desdites extrudeuses comporte une double vis. Les moyens pour effectuer la fragmentation mécanique comportent avantageusement au moins un organe de coupe rotatif dont la vitesse de rotation est liée à la vitesse linéaire d'extrusion du bitume. Pour abaisser la température de la couche superficielle des fragments réalisés par le dispositif de fragmentation mécanique, on utilise de préférence un dispositif pour pulvériser de l'eau dans la zone où s'effectue cette fragmentation mécanique. Les moyens pour refroidir les fragments dans leur masse comprennent avantageusement un transporteur á bande et/ou un lit fluidisé et une zone de ventilation d'air réfrigéré qui est traversée par ledit transporteur portant lesdits fragments. La présente invention concerne également du bitume conditionné selon ce procédé et à l'aide de cette installation, caractérisé en ce qu'il se présente sous la forme de fragments durs, compacts, lisses, non collants et non friables, et, ayant une densité sensiblement comprise entre 0,9 et 1,1. Ce bitume peut entre stocké en vrac ou dans des sacs, des fflts ou des récipients rigides ou semi-rigides. La présente invention sera mieux comprise en référence à la description d'un exemple de réalisation et du dessin annexé dans lequel La figure 1 represente une vue schematique de l'installation selon l'invention, et La figure 2 représente une vue en coupe d'une partie de l'installation représentée par la fig. 1. En référence aux figures, et notamment à la figure 1, l'installation de conditionnement du bitume représentée comporte un réservoir 10, qui peut également etre une tour de distillation ou toute autre unité de fabrication ou de stockage du bitume, contenant du bitume en fusion à une température de l'ordre de 270 à 290du. En aval de ce réservoir est disposé un bac de régulation de la température 11 qui peut etre ouvert à l'air libre ou expose à une ventilation forcée engendrée par exemple par un ventilateur 12. A la sortie de ce bac de régulation où la température du bitume est de préfence abaissée à une valeur d'environ 180 à 200'C, est disposé un premier organe de compression constitué par une extrudeuse à vis 13 disposee sensiblement horizontalement. Dans cette extrudeuse, le bitume est soumis à une compression de l'ordre de 20 bars et sa température chute à environ 140"C. En aval de l'extrudeuse 13 est avantageusement montée une extrudeuse à double vis 14, illustree et décrite plus en détail par la fig. 2, dont le corps est refroidi par un dispositif 15 de refroidissement dans lequel circule de l'eau ou un quelconque fluide réfrigérant. Les pressions auxquelles est soumis le bitume peuvent atteindre des valeurs importantes allant Jusqu'à 1000 bars selon les installations.La température du bitume est avantageusement abaissée à une valeur sensiblement comprise entre 100 et 120ex. A la sortie de l'extrudeuse à double vis disposée sensiblement horizontalement, le bitume est dirigé vers une extrudeuse 16 d'axe vertical qui assure une compression complémentaire du bitume, ainsi qu'un abaissement de sa température à une valeur sensiblement comprise entre 80 et 100'C. Lors d'essais de laboratoire, des pressions de l'ordre de 100 bars ont été appliquées sur le bitume dans l'extrudeuse å double vis 14 et de l'ordre de 200 bars dans l'extrudeuse verticale 16. Des fils cylindriques 17 de bitume fortement compacté sont refoulés à travers une filiere 18 montée a l'extrémité inférieure de l'extrudeuse verticale 16. Un organe de fragmentation mécanique 19, avantageusement constitué par un ou plusieurs couteaux rotatifs, est monté en sortie de l'extrudeuse verticale ou horizontale 16 dans le but de tronçonner les fils cylindriques 17. Afin d'éviter le collage des fragments obtenus, un dispositif de pulverisation d'eau 20 est monté dans la zone où s'effectue la fragmentation mécanique. Cette pulvérisation d'eau- a pour effet de refroidir la couche périphérique des fragments de bitume dans la zone où ils sont formés.Ce moyen permet en particulier d'abaisser la température superficielle des fragments de bitume à une valeur inférieure à 600C qui correspond sensiblement à la température de collage du bitume. Cette température de collage est en fait la température à laquelle le bitume commence à se ramollir et où des fragments ou des particules de bitume mis en contact les uns avec les autres ont tendance à s'agglutiner. Les fragments ainsi formés et refroidis en surface tombent sur un tapis transporteur 22, qui les déverse directement sur un tapis transporteur 23 disposé dans une zone 24, se présentant par exemple sous la forme d'un tunnel, soumis à une ventilation forcée. Cette ventilation peut etre obtenue par une soufflerie 25 alimentée en air régrigeré par un dispositif approprié 26. Le tapis transporteur 23 a une longueur suffisante pour que la durée de séjour des fragments refroidis en surface soit suffissamment longue pour permettre un refroidissement de ces fragments dans leur masse et éviter une diffusion de la chaleur du. coeur vers l'extérieur, ce qui pourrait avoir pour conséquence une agglutination des fragments. L'installation étant destinée à traiter des quantités relativement importantes de bitume, par exemple 50 tonnes par heure, le tapis 23 se déverse sur quatre bandes successives de l'ordre de 125 metres de longueur et la vitesse du transport des fragments est de préférence réglée pour que la durée du séjour des fragments sur lesdites bandes soit voisine de 10 minutes. De cette manière, on parvient à amener la température des fragments en surface et dans leur masse à une valeur correspondant à la température ambiante ou au maximum comprise entre 20 et 45e, La figure 2 illustre plus en détail l'extrudeuse 14 qui comporte deux vis parallèles entre elles 30 et 31 logees à l'intérieur d'un corps cylindrique 32 entoure de plusieurs caissons annulaires 33a, 33b, 33c, 33d et 33e.Chacun de ces caissons est équipé d'une entrée 34 pdurvue d'une vanne 35 et d'une sortie 36, connectée à une source de fluide refrigerant (non représente). Ces caissons sont séparés les uns des autres et permettent d'assurer un refroidissement progressif du corps 32 de l'extrudeuse et par conséquent du bitume transporté dans le sens des flèches A, B et C. A la sortie de l'extrudeuse 14, le bitume est évacué sur l'entrée de l'extrudeuse verticale 16. Bien que cette-entrée soit représentée par un entonnoir 37, les deux extrudeuses 14 et 16 pourraient être reliées directement entre elles au moyen d'un conduit résistant aux fortes pressions auxquelles le bitume est soumis. Les fragments obtenus ont une densité élevée, de l'ordre de 0,9 à 1,1, alors que la densité apparente des particules obtenues selon les techniques classiques est voisine de 0,6. La présente invention n'est pas limité aux formes de réalisation décrites, mais pourrait subir différentes modifications et se présenter sous diverses variantes évidentes pour l'homme de l'art. En particulier les moyens de compression qui comportent, dans l'exemple représenté, trois extrudeuses disposees à la suite l'une de l'autre, pourraient être remplacés par une extrudeuse unique ou un nombre supérieur d'extrudeuses aboutissant à un même résultat. Revendications 1. Procédé de conditionnement de bitume, pour transformer le bitume en fusion en fragments solides ayant une température proche de la température ambiante, caractérisé en ce que l'on soumet le bitume en fusion a une phase de prérefroidissement pour l'amener d'une consistance liquide à une consistance pâteuse, en ce que l'on soumet ce bitume prérefoidi å au moins une phase de compression accompagnée d'un abaisse sement de la température, en ce que l'on effectue une fragmentation mecanique de ce bitume après la phase de compression, cette fragmentation étant accompagnée, au moment de la formation desdits fragments (21), d'un abaissement de la température de la couche périphérique à une valeur inférieure à la température de collage du bitume, et en ce que l'on soumet les fragments obtenus å un refroidissement, pour les amener en surface et dans la masse à une température proche de la température ambiante. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on effectue la phase de prérefroidissement en faisant passer la masse de bitume en fusion dans un bac (18) de régulation de la température ouvert et/ou ventilé. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on abaisse, pendant la phase de prerefroidissement, la température du bitume en fusion d'une valeur sensiblement comprise entre 270 et 290'C à une valeur sensiblement comprise entre 180 et 2000C. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on effectue la phase de compression en faisant traverser le bitume prerefroidi à l'état pateux, à travers au moins une extrudeuse à vis (13, 14 ou 16) dont le corps est refroidi. 5. Procédé selon la revendication 4, caracterise en ce qu'au cours de la phase de compression on amène le bitume pateux, progressivement à une pression comprise entre 20 et 1000 bars, et en ce que l'on abaisse simultanément cette température à une valeur comprise entre 80 et 140'C. 6. Procedé selon la revendication 1, caracterise en ce que l'on effectue ladite fragmentation mécanique en découpant le bitume compressé, à la sortie de l'extrudeuse, et en ce que l'on abaisse la température de la couche peripherique des fragments obtenus en les soumettant à une pulverisation d'eau dans la zone où s'effectue la fragmentation mécanique. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'on abaisse la température de la couche périphérique des fragments, au moment de leur formation par fragmentation mecanique, à une valeur inférieure à 60ex. 8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on achève le refroidissement des fragments, en les transportant à travers au moins une zone ventilée et/ou réfrigérée (24). 9. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, pour le conditionnement de bitume, destinée à transformer du bitume en fusion en fragments solides ayant une température proche de la température ambiante, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens (11) pour soumettre le bitume en fusion à une phase de prérefroidissement pour l'amener d'une consistance liquide à une consistance pâteuse, des moyens (13, 14, 16) pour comprimer le bitume prérefroidi et pour abaisser simultanément sa température, des moyens (19) pour effectuer une fragmentation mecanique du bitume comprimé et refroidi, des moyens (20) pour abaisser la tempéra- ture de la couche superficielle des fragments, au moment de leur formation, à une valeur inférieure à la température de collage du bitume, et des moyens (25, 26) pour refroidir les fragments (21) dans leur masse et les amener à une température proche de la température ambiante. 10. Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que lesdits moyens pour effectuer le prérefroidissement du bitume comportent un bac (11) de régulation de la température, ouvert et/ou venti lé. 11. Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que lesdits moyens (13, 14, 16) pour effectuer ladite phase de compression comportent au moins une extrudeuse à vis (14) dont le corps (32) est refroidi. 12. Insallation selon la revendication 11, caractérisée en ce que lesdits moyens. pour effectuer ladite phase de compression comportent plusieurs extrudeuses successives (13, 14, 16) dont la dernière (16) est disposée selon un axe sensiblement vertical, de telle maniere qu'au moins un boudin de bitume à consistance de pâte épaisse et compacte soit extrudé verticalement vers le bas, et en ce que lesdits moyens (19) de fragmentation mécanique sont disposés en dessous de ladite extrudeuse verticale (16). 13. Installation selon la revendication 12, caractérisée en ce que l'une (14) au moins desdites extrudeuses comporte une double vis. 14. Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que lesdits moyens (19) pour effectuer la fragmentation mécanique comportent au moins un organe de coupe rotatif dont la vitesse de rotation est liée à la vitesse linéaire d'extrusion du bitume. 15. Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que lesdits moyens pour abaisser la température de la couche superficielle desdits fragments comprennent au moins un dispositif (20) pour pulvériser de l'eau dans la zone ou s'effectue la fragmentation mécanique. 16. Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que lesdits moyens pour refroidir les fragments dans leur masse comportent au moins un transporteur à bande (23) et une zone (24) de ventilation d'air réfrigéré, traversée par ledit transporteur. 17. Bitume conditionné selon le procédé de l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il se presente sous la forme de fragments durs, compacts, lisses, non collants et non friables, dont la densite est sensiblement comprise entre 0,9 et 1,1. 18. Bitume selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il est stocké en vrac. 19. Bitume selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il est stocké en sacs, et/ou en fAts, et/ou dans des recipients rigides ou semi-rigides.