Brevet FR2597880A1 — publié le 19871030

PROCEDE ET INSTALLATION POUR LE CONDITIONNEMENT DU BITUME, ET BITUME CONDITIONNE SELON CE PROCEDE La presente invention concerne un procédé de conditionnement du 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 du bitume, destinée à 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 à son lieu d'utilisation. Ce moyen est particulièrement mal commode, coûteux, voire dangereux en raison des risques de pollution en cas d'accident. Dans la pratique, il reste cependant le seul moyen utilise 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 proprieté 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 à travers des filières et à le refroidir par arrosage å l'eau froide a sa sortie, ce qui aboutit à des fragments cylindriques plus ou moins grands qui se cassent en tombant, qui se transforment en un melange 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 à l'état fondu, bien que celle-ci soit loin d'être 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 å des particules dures, propres, non cassantes, pouvant entre aisément stockées et manipulées 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 pousse, au moyen d'un gaz sous pression, le bitume en fusion å travers un dispositif de refroidissement agencé pour abaisser la température du bitume d'une température à laquelle il présente une consistance liquide, à une température proche de sa temperature de solidification et à laquelle il présente une consistance piteuse, en ce que l'on effectue immédiatement à la sortie du dispositif de refroidissement une fragmentation mécanique de ce bitume, cette fragmentation étant accompagnée, au moment de la formation desdits fragments, d'un abaissement de la température de la couche périphérique de ces fragments à une valeur inferieure à la température de collage du bitume, et en ce que l'on soumet les fragments prérefroidis à un refroidissement dans la masse pour les amener en surface et dans la masse à une température inférieure à la température de ramollissement du bitume. Selon un mode de réalisation particulierement avantageux, on effectue la phase de refroidissement du bitume pour l'amener à une consistance pâteuse en refoulant le bitume liquide à travers un échangeur de chaleur par le Jeu des pressions et températures donnant des caractéristiques mécaniques optimales au bitume. La phase de refroidissement est de préférence conçue pour amener le bitume liquide d'une température comprise entre 240 et 2900C à une température comprise entre 60 et 120'C. Ladite fragmentation mécanique du bitume s'effectue avantageusement en decoupant ce bitume refroidi au moyen d'au moins un organe de coupe. En outre, pour abaisser la temperature de la couche périphérique des fragments découpes, on les pulvérise de préférence au moyen d'un fluide porté a une température proche de la température de collage du bitume. Ce fluide est avantageusement porte à une température comprise entre 45 et 50.C. Après ce refroidissement périphérique des particules de bitume, l'on effectue ledit refroidissement dans la masse des fragments de bitume en leur faisant traverser un bain dont la température est inférieure å la température de ramollissement de bitume et est de préférence comprise entre 35 et 55.C. Selon un mode de réalisation préféré, la phase de refroidissement du bitume & travers l'échangeur de chaleur est effectue en provoquant un abaissement progressif de la température de ce bitume le long de son trajet å travers ledit échangeur, cet abaissement progressif de la température étant obtenu par un compartimentage dudit échangeur. Selon ce mode de réalisation préféré. on refoule le bitume sous pression a travers des tubulures disposées à l'intérieur de l'échangeur de chaleur et l'on soumet ces tubulures à une contrepression extérieure au moins approximativement égale à la pression à laquelle est soumis le bitume L'installation pour la mise en oeuvre de ce procédé est caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de stockage pour stocker le bitume en fusion å une température comprise entre 240 et 290G, et sous pression, des moyens pour amener le bitume à cette temperature et sous pression vers un dispositif de refroidissement agencé pour abaisser sa température a une valeur inférieure, de préférence comprise entre 60 et 120'C, å laquelle il présente une consistance pâteuse, des moyens pour effectuer une fragmentation mécanique du bitume refroidi, 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 les amener à une température proche de la temperature amblante. Selon un mode de réalisation préféré, lesdits moyens de stockage comportent au moins un réservoir agencé pour contenir du bitume en fusion a une température comprise entre 240 et 290'C et à une pression comprise entre 5 et 30 bars. Selon ce meme mode de réalisation, le dispositif de refroidissement comporte de préférence au moins un echangeur de chaleur compartimente, agencé pour permettre un refroidissement progressif du bitume. Cet échangeur de chaleur comprend avantageusement des tubulures traversées par le bitume sous pression et des moyens pour soumettre ces tubulures à une pression extérieure au moins approximativement égale å la pression à laquelle est soumis le bitume. Lesdits moyens pour effectuer la fragmentation mécanique du bitume refroidi comportent de préférence au moins un organe de coupe. Les moyens pour abaisser la température de la couche superficielle des fragments au moment de leur formation comprennent de préférence au moins un dispositif pour pulveriser de l'eau dans la zone ou s'effectue la fragmentation mécanique. Les moyens pour refroidir les fragments de bitume dans la masse comprennent de préférence un bain ayant une temperature au moins faiblement inférieure à la temperature de ramollissement de ce bitume et des moyens pour transporter ces fragments à travers ce bain. 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 etre stocke en vrac ou dans des sacs, des fûtes ou des recipients rigides ou semi-rigides. La presente invention sera mieux comprise en référence à la description d'un exemple de réalisation et du dessin annexé dans lequel La figure 1 représente une vue schématique de l'installation selon l'invention, et La figure 2 illustre une vue schématique de principe illustrant le procédé de conditionnement du bitume selon l'invention. En référence aux figures et plus particulierement à la fig. X, l'ins- tallation selon l'invention comporte de préférence deux enceintes 10 contenant chacune du bitume 11 en fusion à une température T1 généralement comprise entre 240 et 290 C. Ces enceintes comportent chacune une enveloppe 12 thermiquement isolante, un conduit 13 d'alimentation en bitume en fusion, ce conduit étant équipé d'une vanne 14, et un conduit 15 d'alimentation en gaz comprimé, tel que par exemple de l'air comprimé ou de l'azote sous pression. Ce gaz comprimé est injecté dans les enceintes 10 à une pression P1 qui est avantageusement comprise entre 8 et 30 bars. La temperature T1 du bitume est inf4- rieure a la température d'ébullition de ce dernier.La pression P1 du gaz comprime a une valeur suffisante pour chasser le bitume en fusion hors des enceintes 10 par les conduits d'évacuation 16, lorsque l'une ou l'autre des deux vannes 17 est ouverte. Cette installation comporte par ailleurs un echangeur de chaleur compartimente 18 dont l'entrée est raccordée aux tuyaux 16 et qui comporte un certain nombre de tubulures interieures 19 à travers lesquelles le bitume 11 en fusion est chassé sous l'effet de la pression P1. Dans l'exemple représenté, l'échangeur de chaleur 18 comporte cinq compartiments 18a, 18b, 18c, 18d et 18e. Ces compartiments sont successivement traversés par les tubulures 19 pour déboucher à l'ex tremite 20 de l'échangeur de chaleur. Ces différents compartiments sont cloisonnes et alimentés en fluide de refroidissement par un circuit 21 dont toutes les branches d'amenée d'eau, correspondant chacune a un des compartiments, sont équipées d'une vanne de contrôle 22.Un circuit d'évacuation 23 comporte autant de branches qu'il y a de compartiments dans l'échangeur de chaleur 18 et chacune de ces branches est équipée d'une vanne de contrôle 24. Le liquide de refroidissement est injecté dans les différents compartiments a une temperature T2 suffisamment basse pour assurer un refroidissement efficace du bitume circulant sous pression à travers les tubulures 19 et a une pression P2 suffisante pour assurer une contrepression efficace a la pression régnant à l'intérieur desdites tubulures 19. Dans la pratique on s'arrange par le jeu des vannes 22 et 24 pour assurer un contrôle efficace de la contre-pression régnant à l'intérieur des différentes compartiments de l'échangeur de chaleur. Ces différentes vannes commandées automatiquement par une unité centrale de contrôle par exemple du type microprocesseur, permet d'assurer un refroidissement progressif du bitume qui, à son entrée a une température comprise entre 240 et 290'C, et à sa sortie a une tempéra- ture comprise entre 120 et 80"C. Un dispositif de fragmentation mecanique, schématiquement représenté par deux couteaux 25 a déplacements alternatifs selon les doubles flèches A et B, assure une fragmentation des cylindres de bitume å l'état pateux qui sont chassés hors des tubulures 19 à l'extrémité 20 de l'échangeur de chaleur 18. Pour abaisser la température de la couche périphérique de ces fragments au moment de leur formation, l'installation est équipée d'un dispositif 26 de pulvérisation, destiné a gicler de fines gouttelettes d'eau å une température sensiblement comprise entre 45 et 60'C, sur les fragments découpes par le dispositif de fragmentation 25.Ces fragments tombent dans une goulotte 27, puis sur un ruban transporteur 28 partiellement immergé dans un bain 29 constitue par de l'eau portée à une température comprise entre 40 et 60"C et contenue dans un bac 30. Ce bain a pour but d'assurer un refroidissement dans la masse des fragments découpés par le dispositif de fragmentation mécanique et d' éviter que la couche périphérique, qui avait été abaissée å une temperature inférieure à la température de collage par le dispositif de pulverisation 26, ne soit à nouveau portée a une temperature superieure à cette température de collage par une diffusion de la chaleur de l'intérieur des fragments vers l'ext- rieur. Les températures et les pressions de travail peuvent être modifiées en fonctlon de la qualité du bitume traité. L'installation est particulièrement avantageuse du fait qu'elle ne comporte que peu d'organes mécaniques, le cheminement du bitume à l'état liquide puis à l'état pateux étant assuré par un gaz comprimé injecté au sommet des enceintes 10. L'installation n'est pas limitée à la forme de réalisation illustrée, et en particulier a une forme de réalisation comportant deux enceintes 10 raccordées en parallele a l'échangeur de chaleur 18. Cette installation permet un travail en continu, lune des enceintes 10 étant remplie pendant que l'autre alimente l'échangeur. Si nécessaire, l'installation peut comporter plusieurs échangeurs de chaleur 18 montés en sérine ou en parallèle et un nombre plus important d'enceintes 10. A titre d'exemple, l'installation illustrée par la fig. 2 comporte quatre enceintes 50 contenant du bitume en fusion pouvant etre mis sous pression par exemple au moyen d'air comprime, et qui sont raccor dées deux-å-deux å deux échangeurs de chaleur 51, compartimentés et raccordés & un circuit de refroidissement 52 comportant un bassin ou une tour de refroidissement 53. Le bitume refroidi, chassé à l'état pâteux hors des échangeurs de chaleur 51, par exemple disposes verticalement, est fragmente par deux dispositifs de fragmentation mécanique 54, associes a un dispositif de pulvérisation 55 destiné comme mentionné précédemment à refroidir la surface périphérique des fragments découpés par le dispositif de fragmentation mécanique. Ces fragments prerefroidis sont ensuite évacués par deux rubans transporteur 56 partiellement immergés dans un ou deux bains 57 contenant de l'eau å une température inférieure à la température de ramollissement du bitume. Cette figure illustre schematiquement le procédé de fabrication des fragments durs et compacts de bitume obtenus à partir de bitume liquide en fusion, initialement contenu dans des enceintes fermées et pressurisées a une température qui reste cependant inférieure à la température d'ébullition du bitume. Pour obtenir des fragments de bitume solidifié ayant une densité sensiblement égale à la densité du bitume liquide, on effectue un refroidissement progressif de ce bitume pour l'amener å une consistance pâteuse, c'est-à-dire à une temperature suffisamment basse pour permettre une fragmentation mecanique accompagnée d'une pulvérisation destinée à refroidir la couche péripherique. Lorsque la température de la couche périphérique est infe- rieure a la température de collage du bitume, les particules peuvent éventuellement se toucher sans que l'on risque une agglutination, pendant 4e court intervalle de temps qui sépare cette operation de fragmentation à la phase de refroidissement dans la masse assurée par un bain dont la température est inférieure à la température de ramollissement du bitume. La présente invention n'est pas limite aux formes de réalisation décrites mais peut subir différentes modifications et se présenter sous diverses variantes évidentes pour l'homme de l'art. Revendications 1. Procédé de conditionnement du bitume, pour transformer le bitume en fusion en des fragments solidifiés ayant une température proche de la temperature ambiante, caractérisé en ce que l'on pousse au moyen d'un gaz sous pression le bitume en fusion à travers un dispositif de refroidissement agencé pour abaisser la température du bitume d'une temperature a laquelle il présente une consistance liquide à une température proche de sa température de solidification, et à laquelle il présente une consistance pâteuse, en ce que l'on effectue immédiatement à la sortie du dispositif de refroidissement, une fragmentation mécanique de ce bitume, cette fragmentation étant accompagnée, au moment de la formation desdits fragments, d'un abaissement de la température de la couche périphérique de ces fragments a une valeur inferieure à la température de collage du bitume, et en ce que l'on soumet les fragments prérefroidis à un refroidissement dans la masse pour les amener en surface et dans la masse å une température inférieure à la température de ramollissement du bitume. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on effectue la phase de refroidissement du bitume pour l'amener à une consistance pateuse en refoulant le bitume liquide à travers un échangeur de chaleur par le jeu des pressions et températures donnant des caracté ristiques mécaniques optimales au bitume. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la phase de refroidissement amene le bitume liquide d'une température comprise entre 240 et 290'C a une temperature comprise entre 60 et 120C. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on effectue ladite fragmentation mécanique du bitume en le découpant au moyen d'au moins un organe de coupe. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on abaisse la température de la couche périphérique des fragments découpes en les pulverisant au moyen d'un fluide porté à une température proche de la température de collage du bitume, et de préférence comprise entre 45 et 60'C. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on effectue ledit refroidissement dans la masse des fragments de bitume refroidis a leur périphérie, en leur faisant traverser un bain dont la temperature est inferieure a la temperature de ramollissement du bitume, et de préférence comprise entre 35 et 55'C. 7. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on effectue la phase de refroidissement du bitume à travers l'échangeur de chaleur en provoquant un abaissement progressif de la température de ce bitume le long de son trajet à travers ledit échangeur, cet abaissement progressif de la température étant obtenu par un compartimentage dudit échangeur. 8. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on refoule le bitume sous pression a travers des tubulures disposées a l'intérieur de l'échangeur de chaleur, et en ce que l'on soumet ces tubulures å une contre-pression exterieure au moins approximativement égale å la pression a laquelle est soumis le bitume. 9. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, pour le conditionnement du bitume, destinée a transformer du bitume en fusion en fragments solides ayant une temperature proche de la température ambiante, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de stockage (10), pour stocker le bitume en fusion a une température comprise entre 240 et 290'C, et sous pression, des moyens (16) pour amener le bitume a cette température et sous pression vers un dispositif de refroidissement (18) agencé pour abaisser sa temperature à une valeur inférieure, de préférence comprise entre 60 et 120'C, à laquelle il présente une consistance pâ- teuse, des moyens (25) pour effectuer une fragmentation mécanique du bitume refroidi, des moyens (26) pour abaisser la température de la couche superficielle des fragments, au moment de leur formation, à une valeur inférieure a la température de collage du bitume, et des moyens (29) pour refroidir les fragments dans leur masse et les amener à une température proche de la temperature ambiante. 10. Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que lesdits moyens de stockage (10) comportent au moins un réservoir agencé pour contenir du bitume en fusion à une température comprise entre 240 et 2900C et a une pression comprise entre 5 et 30 bars. 11. Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que le dispositif de refroidissement comporte au moins un échangeur de chaleur (18) compartimenté, agencé pour permettre un refroidissement progressif du bitume. 12. Installation selon la revendication 11, caractérisée en ce que l'échangeur de chaleur comporte des tubulures (19) traversées par le bitume sous pression et des moyens pour soumettre ces tubulures à une pression extérieure au moins approximativement égale a la pression a laquelle est soumis le bitume. 13. Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que lesdits moyens (25) pour effectuer la fragmentation mécanique du bitume refroidi, comportent au moins un organe de coupe. 14. Installatlon selon la revendication 9, caractérisée en ce que lesdits moyens pour abaisser la température de la couche superficielle desdits fragments au moment de leur formation, comprennent au moins un dispositif (26) pour pulveriser de l'eau dans la zone où s'effectue la fragmentation mécanique. 15. Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que lesdits moyens pour refroidir les fragments de bitume dans la masse comprennent un bain (29) ayant une température au moins faiblement inferieure a la température de ramollissement du bitume et des moyens (28) pour transporter ces fragments à travers ce bain. 16. Bitume conditionné selon le procédé de l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il se présente sous la forme de fragments durs, compacts, lisses, non collants et non friables, dont la densité est sensiblement comprise entre 0,9 et 1,1. 17. Bitume selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il est stocke en vrac. 18. Bitume selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il est stocke en sacs, et/ou en fonts, et/ou dans des recipients rigides ou semi-rigides.