Brevet FR2674149A1 — publié le 19920925

La présente invention concerne un système pour le traitement par thermolyse des produits solides dont le rejet est préjudiciable pour l'environnement. Traditionnellement ces produits sont,soit stockés,soit traités par incinération Dans le premier cas le danger potentiel subsiste et peut s'agraver avec la pollution possible des nappes phréatiques Dans le second cas les températures du traitement par incinération sont élevées et entraînent une usure rapide des équipements et un coût d'exploitation élevé; par ailleurs les produits gazeux du traitement par incinération sont évacués dans l'atmosphère avant tout contrôle ce qui ne permet pas de donner toutes les garanties requises quant à la non pollution de l'environnement. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients: Le traitement par thermolyse des produits est effectué à température moyenne,aux environs de 600 OC; les produits de décomposition gaz incondensables hydrocarbures lourds, charbon -sont controlés encontinu à la sortie du système et sont éventuellement recyclés pourtraitement complémentaire Le fonctionnement à cette température n'induit pas d'usure marquée du système dont la durée de vie est ainsi prolongée et le coût de fonctionnement réduit. Le système selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte un réacteur intégrant en un seul appareil une chambre d'introduction des produits à traiter et dans laquelle ces produits subissent une déshydratation, une chambre de thermolyse dans laquelle les produits, partiellement ou totalement déshydratés,sont portés à la température de décomposition thermique aux environs de 600 C et une chambre de refroidissement o les résidus solides du traitement thermique sont amenés à température ordinaire. Le système est caractérisé en ce que la transformation thermolytique dans le réacteur est effectuée en absence totale d'oxygène libre à température moyenne de 600 'C. Le système est caractérisé en ce que l'introduction des produits et l'extraction des résidus sont réalisées,pour evîter l'entrée d'air,par des sas qui isolent alternativement selon les besoins la chambre de déshydratation de la chambre de thermolyse quand on introduit les produits et la chambre 1, de thermolyse de la chambre de refroidissement quand on extrait les résidus. Le système est caractérisé en ce que les produits à traiter sont introduits dans le réacteur dans des chariots qui passent successivement de la chambre de déshydratation à la chambre de thermolyse et de la chambre de thermolyse à la chambre de refroidissement à l'aide d'un système mécanique du genre pignons et crémaillère par exemple Les chariots sont conçus pour que les résidus solides -verres,métauxgravats par exemple restent dans les chariots tout en étant enlevés facilement après refroidissement à la sortie de la chambre de refroidissement. Le système est caractérisé en ce que la chambre de déshydratation et la chambre de thermolyse sont chauffées par des thermoréacteurs appelés également panneaux radiants catalytiques alimentés d'une part en oxygène pur ou en air et d'autre part en gaz de pyrolyse provenant de la décomposition thermolytique ainsi que par des résistances électriques placées à l'intérieur des chambres ou collées aux parois à l'extérieur des chambres. Le système est caractérisé en ce que le gaz carbonique et la vapeur d'eau générés dans l'oxydation des gaz de pyrolyse dans les panneaux radiants catalytiques participent à la mise en température par convection et radiation des produits Le système est caractérisé en ce que les gaz de pyrolyse formés dans la décomposition thermolytique ainsi que les gaz de 1 ' oxydation catalytique formés dans les panneaux radiants catalytiques sont refroidis et épurés à la sortie du réacteur dans un laveur de gaz o s'effectue la condensation de l'eau, la séparation des gaz incondensables et des hydrocarbures lourds condensés. Le système est caractérisé en ce que les composés halogénés et de soufre sont éliminés dans le laveur par dissolution dans l'eau de lavage Le système est caractérisé en ce que le flux gazeux à la sortie du réacteur entraine le charbon formé dans la décompositon thermolytique vers le laveur o il est refroidi. Le système est caractérisé en ce que les hydrocarbures lourds et le charbon sont récupérés par décantation de l'eau de lavage à la sortie du laveur dans un décanteur. Le système est caractérisé en ce que le flux gazeux à la sortie du laveur est aspiré par une pompe à vide. le système est caractérisé en ce que les gaz à la sortie de la pompe à vide sont envoyés dans un laveur contenant par exemple une solution aqueuse de carbonate de potassium,o est éliminé le gaz carbonique. le système est caractérisé en ce que les gaz de pyrolyse épurés des composés halogénéssoufrés et du gaz carbonique sont utilisés dans le chauffage du réacteur et l'excédent est mis en réserve pour utilisation ultérieure. Le système est caractérisé en ce que le contrôle de la cinétique de la transformation thermolytique dans la chambre de thermolyse est obtenu par la régulation du chauffage électrique et du chauffage catalytique par la mise en oeuvre des systèmes classiques de mesure des températures et de régulation des débits de gaz et de courant électrique. En accord avec les conditions détaillées ci-dessus le système selon l'invention offre les avantages suivants: Il est applicable à toute quantité de produits en faisant varier la section du réacteur ou la longueur du réacteur soit en mettant en parallèle autant de réacteurs que nécessaire. Le système selon l'invention permet de traiter les produits à éliminer dans de bonnes conditions pour la protection de l'environnement: les produits de la décomposition thermolytique sont épurés de tous les contaminants et peuvent être controlés avant toute utilisation ultérieure Les eaux de la phase aqueuse sont traitées par les méthodes classiques après décantation des hydrocarbures et des charbons Les inertes divers verres, métaux,etc peuvent être recyclés dans les meilleures conditions sanitaires possibles-Les métaux lourds non vaporisés dans le thermolyseur seront récupérés dans le chariot après refroidissement,les métaux lourds vaporisés seront récupérés dans le pied du laveur ou dans le bassin de traitement des eaux de décantation Enfin le système selon l'invention permet une excellente récupération énergétique avec la possibilité de stocker sous forme de charbon et d'hydrocarbures l'énergie récupérée, éventuellement de la transporter, pour la consommer à l'endroit et au moment convenables. Pour faciliter la compréhension du système selon l'invention il est représenté avec les planches 1 et 2 jointes à titre purement illustratif et non limitatif, une forme préférée de réalisation industrielle: La planche 1 montre le schéma de principe du système et la planche 2 présente certains détails constructifs. On trouve en 1 la chambre de déshydratation, en -2 la chambre de thermolyse et en -3 -la chambre de refroidissement qui constituent le réacteur Les chambres sont isolées les unes des autres par des portes guillotine -23 actionnées par des vérins; la porte entre -1 et -2 et la porte entre -2 et -3 sont mobiles verticalement dans des "casing" étanches,la traversée des vérins de levage se faisant par presse-étoupe La porte d'entrée de la chambre -1 et la porte de sortie de la chambre -3 peuvent être mobiles verticalement ou horizontalement ou encore autour d'une articulation selon les dimensions du réacteur, l'espace disponible et le libre choix du concepteur-Les chambres -1 et-2 du réacteur sont calorifugées repère 27-pour limiter les déperditions calorifiques, la chambre -3 sera équipée d'un système de refroidissement des résidus solides et de récupération de la chaleur par réchauffage des gaz qui alimentent les panneaux radiants catalytiques Les panneaux radiants catalytiques - repère 4 -sont représentés en plafond des chambres -1 et -2- mais peuvent également être mis sur les parois latérales Ces panneaux sont placés dans des logements étanches vis à vis de l'extérieur-Le détail de la planche 2 montre le principe de fixation d'un panneau sur la paroi interne du réacteur et la position du joint d'étanchéité repère 26 mis en-place pour obliger le mélange gazeux -oxygènegaz de pyrolyse - à passer par le panneau catalytique -4 o il sera oxydé Les résistances électriques 5 sont alimentées à partir du transformateur -6-; ces résistances sont représentées à l'extérieur du réacteur,collées à la paroi mais peuvent être mises à l'intérieur: dans ce cas l'alimentation électrique sera faite en utilisant des traversées étanches Le mélange gazeux sort de la chambre -2 pour aller dans le laveur de gaz -9 Le laveur est alimenté en eau froide venant du bassin -14 o l'eau à la sortie du bac de décantation -13 -est traitée par les méthodes classiques de la chimie des eaux les hydrocarbures condensés et le charbon séparés de la phase aqueuse dans le bac -13 sont envoyés dans un reservoir de 2674149 stockage -17-o ils seront repris pour utilisation Les gaz non condensés à la sortie du bac -9 sont aspirés par le groupe de pompage - 10 -dont le refoulement débite dans le bac -11 o le gaz carbonique sera éliminé par addition de carbonate de potassium,par exempledans l'eau venant du bac - 14 -_ À la sortie du bac -11 le gaz épuré est comprimé dans le compresseur -12 et stocké dans le réservoir -16 - Ce gaz comprimé est envoyé aux panneaux radiants catalytiques après passage dans le mélangeur -15 o arrive également l'air comprimé en - 18 ou encore,selon les cas d'application l'oxygène pur venant d'un stockageextérieur Le mélange gazeux traverse le récupérateur -7 o il est échauffé afin d'améliorer le bilan thermodynamique de l'oxydation catalytique La planche 1 montre une sortie des gaz de catalyse de la chambre -1; ces gaz composés essentiellement de gaz carbonique et de vapeur d'eau provenant de la déshydratation et de l'oxydation catalytique,traverse le récupérateur -7 -o ils sont refroidis Ils sont aspirés par un groupe de pompage -8 - dont le refoulement débite sur la cheminée -19 -_ La planche 2 montre au repère 20 le chariot dans lequel sont placés les produits à traiter; Le chariot passe d'une chambre à l'autre par l'intermédiaire du système pignon crémaillère - -21 L'arbre d'entraînement -22 assure le mouvement synchronisé des chariots; Les gaz sont extraits des chambres - 1 et -2 par des carneaux 24 situés en extrémité des chambres et en plancher de façon à entraîner le charbon dans le flux gazeux; Les laveurs de gaz ressortissent du génie chimique classique. Les panneaux radiants catalytiques -4 sont constitués de fibres réfractaires et de particules catalytiques à base de platine Une résistance électrique -25-incorporée dans la masse réfractaire assure la mise en température pour le démarrage de la réaction de catalyse; l'alimentation en mélange gazeux du panneau N ' est possible que quand la température de la masse réfractaire atteint la valeur nécessaire au démarrage de la réaction catalytique. Revendications 1 Système pour le traitement des solides dont le rejet est préjudiciable pour l'environnement caractérisé en ce qu'il comporte un réacteur intégrant en un seul appareil une chambre de déshydratation-l-, une chambre de thermolyse-2-et une chambre de refroidissement-3- 2 Système selon la revendication -1 caractérisé en ce que la transformation thermolytique est effectuée en absence totale d'oxygène à température moyenne autour de 600 OC. 3 Système selon les revendications -1 et -2 caractérisé en ce que l'introduction des produits et l'extraction des résidus sont réalisées par des sas qui isolent alternativement selon les besoins la chambre -1 de la chambre -2 et la chambre -2 de la chambre -3 pour limiter les entrées d'air dans le réacteur 4 Système selon les revendications précédentes caractérisé en ce que les produits sont introduits dans le réacteur dans des chariots dont la circulation dans le réacteur est assuré par un système mécanique couple pignon-crémaillère par exemple. 5 Système selon les revendications -1 et -2 caractérisé en ce que la chambre de déshydratation -1-et la chambre de thermolyse -2 sont chauffées par des panneaux radiants catalytiques -4-et des résistances électriques -5 6 Système selon les revendications -l-,-2 et -5- caractérisé en ce que les panneaux radiants -4-sont alimentés avec les gaz de thermolyse mélangés avec de l'air ou de l'oxygène pur. 7 Système selon les revendications -5 et -6 caractérisé en ce que le gaz carbonique et la vapeur d'eau générés dans l'oxydation catalytique participent à la mise en température des produits à traiter par convection et radiation. 8 Système selon les revendications -1-,-2-,-5-,-6 et-7- caractérisé en ce que les gaz de pyrolyse formés dans la décomposition thermolytique et les gaz formés dans l'oxydation catalytique sont refroidis et épurés dans des laveurs de gaz o seront éliminés les composés halogénés,de soufre et le gaz carbonique. 9 Système selon la revendication -8 caractérisé en ce que les gaz à la sortie des laveurs sont aspirés par des groupes 7 2674149 de pompage à vide. Système selon les revendications précédentes caractérisé en ce que le contrôle de la cinétique de la transformation thermolytique est obtenu par la régulation du chauffage électrique et du chauffage catalytique par la mise en oeuvre des système classiques de mesure des températures et de régulation des débits de gaz et de courant électrique.