Brevet FR2745726A1 — publié le 19970912

La présente invention concerne la conception d'un réacteur d'hydrolyse > de stérilisation, et de déshydratation selon une pression et une température variables en fonction du régime de fonctionnement programmé du procédé biotechnologique et complète le dépot de brevet du procédé . Ce réacteur biotechnologique permet la transformation des matières et déchets d'origine animale ou végétale en produits , aliments pour animaux et engrais bioorganiques La figure 1 représente I' environnement fonctionnel de base de ce réacteur biotechnologique qui comporte, le réacteur (4)avec son générateur d'énergie (450) . Le réacteur est constitué d'une enveloppe extérieure cylindrique (41) , d'une enveloppe intérieure (42) et d'une alvéole (416) entre les deux enveloppes cylindriques pour assurer le chauffage de la matière (40) par l'arrivée des gaz chauds (415) . ces gaz de chauffage circulent autour de l'enveloppe intérieure dans des carneaux périphériques pour être évacués à l'extérieur par la cheminée (41 4) . Le chargement matière est effectuée en (413) . Les traitements biotechnologiques dégagent des gaz malodorants mélangés à la vapeur d'eau produite dans la phase déshydratation qui sont sortis du réacteur en (465) par la ligne (434) le motoventilateur de mise en dépression (435) pour étre brulés par effet pyrolyse dans le générateur d'énergie (450) La Figure 2 représente la conception du réacteur (4) ; la figure 3 représente la coupe AA du réacteur (4) . Ce réacteur est caractérisé en ce que le chauffage par le générateur d'énergie est assuré par la circulation des gaz dans des carneaux distribués en périphérie . Les gaz arrivant en (415) circulent dans le carneau inférieur (416) passe en biflux en (417) et (423) , repasse en biflux en (419) et (422) pour ressortir à la partie haute dans l'alvéole commune (420) avant d'ètre évacués à la cheminée (414) . cette distribution de chauffage biflux permet un chauffage régulier, homogène , et progressif de la matière (40) .Le malaxage réalisé en cette situation garantit l'homogénéité parfaite de la matière et assure la qualité totale des produits . Pour compléter cette organisation et encore mieux équilibrer cette distribution énergétique, il est implanté dans l'alvéole (416) et les carneaux (417) et (424) des aiguilles de récupération d'énergie (951) pour la stabilisation et l'homogénéité des températures basses dans le réacteur . Les aiguilles de la partie haute dans le carneau (420) reliées aux aiguilles de la partie basse régularisent l'échange thermique de la partie haute du réacteur (401) favorisant la déshydratation du produit en phase de dépressurisation . Sur la partie interne inférieure il est fixé un réfractaire (425) du type céramique pour favoriser le rayonnement thermique vers la matière à traiter (40), tout en protégeant l'enveloppe extérieure (41) du flux 'chaud' et d'une température très élevée. La deuxieme source de chauffage est réalisée par le réchauffage du rotor malaxeur (43), au centre de la matière à traiter (40) . Ce réchauffage est obtenu par l'entrée chaude d'un fluide caloporteur en bout et au centre de l'arbre en (431) . Le fluide circule dans la partie centrale (44) qui comprend également des buses d'injection (433) dans l'alvéole périphérique (432) pour ressortir en bout d'arbre en (436) . La troisième source de chauffage est constituée par le balayage de la surface libre de la matière par l'air frais ou gaz (410 )réchauffé dans l'échangeur (412) par les gaz chauds sortant du réacteur . Cet air chaud assure le réchauffage de la matière en partie supérieure et favorise la vaporisation et le maintien de la température de la vapeur d'eau extraite en phase déshydratation et refroidissement de l'enveloppe intérieure . La dépressurisation et la déshydratation sont réalisées par la cloche (465) , la ligne (434) , le motoventilateur (435) de mise en dépression et de circulation du mélange gaz malodorants et vapeur d'eau pour l'injecter pour brulage avec effet pyrolyse dans le générateur d'énergie (450) Après le chargement matière réalisé en (413) ,la pressurisation est assurée par injection d'azote au centre de la cloche (465) par l'arrivée (800) au dessous du venturi (470) qui évite la projection matières dans la ligne (434) en phase dépressurisation et évite les chocs thermiques sur la vanne (700) La mise en mouvement du rotor malaxeur dans un sens et le sens inverse est assurée par un moteur (430), un réducteur avec son bloc palier et système d'étanchéité (437) selon une commande en variation de vitesses de cinq à cinquante tours par minute définie dans le programme d'exploitation du procédé . Le bloc d'étanchéité avant (438), assure le confinement sécurisé de l'entrainement du rotor(433) en rotation. Le rotor malaxeur comporte des bras (433) distribués sur toute la longueur et en périphérie.Ces bras comportent , une palette (534) de malaxage une tète à fonctionnalité broyage malaxage circonférentiel (535) et une aube (533) de malaxage longitudinal ; cette aube façilite également la vidange du produit fini par (417) en fin de traitement en inversant le sens de rotation du rotor malaxeur L'enveloppe intérieure (42) est protégée par une chemise inoxydable interne (900) qui peut ètre extraite et remplacée en maintenance sur le réacteur après dépose du bloc palier et organe d'étanchéité arrière (920) et la plaque de tète (910) Le controle de la température en exploitation est obtenu par les sondes implantées sur la chemise intérieure (900) pour la partie basse par la sonde (600) Pour la partie représentative du centre matière les sondes (603) et (604) la sonde (602) permet de controler la partie proche de la surface libre de la matière . La mise en pression du réacteur basse pression décrit requiert l'étanchéité à douze bars de l'enceinte de confinement (42) . pour assurer cette pressurisation il est nécessaire de pouvoir réaliser l'étanchéité des grosses tubulures débouchants fonctionnellement sur l'enceinte que sont : l'arrivée d'air ou gaz de balayage (410) et le départ du circuit de dépressurisation et de déshydratation (434) . Pour garantir cette fonctionnalité essentielle l'obturation de ces tubulures a été réalisée par des vannages spécialisés à doubles ' joncs pour (411) et (700) . Ces vannes en liaison directe avec l'enceinte de confinement sont assujetties à des containtes thermiques et salissures par les particules de matières et sont sensibles à des défauts d'étanchéités . Pour garantir l'étanchéité en exploitation sur le circuit de balayage un sectionnement (423) en amont de l'échangeur sera monté. Sur le circuit de déshydratation le sectionnement (701) garantit l'étanchéité par la double barrière La figure 4 représente Les épingles de stabilisation et de récupération d'énergie implantées dans l'alvéole (416) entre l'enlevoppe extérieure (41) et l'enveloppe intérieure (42) Les épingles de la partie inférieure (961) sont montées dans les carneux (417) et (424) et les épingles de la partie supérieure (962) installées dans le carneau supérieur (420) . La liaison entre les épingles est assurée par des tubes coaxiaux biflux (966) pour permettre la circulation d'èchanges entrée et sortie des épingles cette ligne comporte deux électrovannes de liaison avec les épingles de la partie haute (964) et celles de la partie basse (963), l'èlectrovanne (965) assure la crculation du fluide caloporteur avec le répartiteur thermique (440) . L'ouverture simultanée des vannes (963) et (964) permet l'apport d'énergie à la partie haute (420) surtout mis en oeuvre dans la phase déshydratation du procédé pour stabiliser la température inférieure et favoriser la température de la surface libre de la matière pour la vaporisation de l'eau contenu dans le produit en (401) La figure 5 représente le controle commande du réacteur et comporte une prélogique (803) de controle de la pression qui réalise la pressurisation (800) controlée en (801)et (802) représentatif de la pression à la partie haute du traitement matière en fonction de la pression de consigne programmé (804) . La liaison (805) renseigne l'ordinateur de commande (1010) . Le controle bloc température (608) en liaison (609) avec l'ordinateur de commande (1010) fournit les données de températures matière par la prélogique (606) recevant les informations (601) et (603) des températures inférieures la prélogique (607) recevant les informations des températures centre matière (603) et (604) . La température de la surface libre de la matière (602) informe directement l'ordinateur de commande (1010) pour la commande fondamentale de la phase de déshydratation du procédé . Par la liaison (605), la température des gaz chauds d'entrée (415) caractérise la source chaude d'entrée pour la transformation de la matière. L'hygrométrie matière est enregistrée directement par (606) dans l'ordinateur de commande (1010) Pour définir le programme de traitement fonction de la matière et pour le produit fini souhaité il est rentré la pression de référence par la consigne (806) et la température décidée de la transformation (610) dans un mico processeur (1000) pour la commande des consignes de programme (807) pour la pression et (611) pour la température en fonction des différentes phases de transformation de la matière et défini par le procédé .L'ordinateur de commande (1010) commande , la puissance de chauffe nécessaire pour assurer la pyrolyse et le réglage de la température d'entrée (415) des gaz dans le réacteur par la liaison (1013) la régulation de la puissance de récupération d'énergie sur le repartiteur thermique (440) par la commande (1014) la puissance à extraire ou le transfert d'énergie à réaliser d'aiguilles à aiguilles par la commande(1015) ;et la commande (1016) pour le réglage de la température de réchauffage de l'air de balayage en (410) . L'ordinateur de commande (1010) en fonction de la réalisation des phases de transformation de la matière explicitées dans un autre brevet sur le procédé , commande en (1011) la vitesse du rotor malaxeur et commande la réalisation du temps de chaque phase de transformation par la commande (1012) pour le temps de montèe en température le temps du palier de stérilisation, le temps du palier d'hydrolyse et d'homogénéisation , le temps de déshydratation et de refroidissement ,et les temps de reprise du traitement après rechargement éventuellement et selon le volume du rechargement matière effectué Le débit d'extraction de gaz et de la vapeur d'eau produite entre dans l'ordinateur de commande par la liaison (612) et entre dans le calcul de la puissance commandée par la liaison ( 1013) - REVENDICATIONS 1) la présente invention concerne un dispositif , réacteur d'hydrolyse (4) de sterilisation, de déshydratation et de transformation des matières et déchets d'origine animale ou végétale en produits aliments pour animaux et engrais; caractérisé en ce que le réacteur (4) comporte une structure permettant le chauffage par une circulation de gaz chauds dans l'alvéole (416) située entre les enveloppes cylindriques extérieure (41) et intérieure (42) un rotor malaxeur(42) ,une arrivée de gaz réchauffé (410) ,une cloche de dépressurisation (465) et un controle commande centralisé (1010) . 2 ) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte des carneaux permettant la circulation des gaz entrants en (415) et dans le carneau inférieur (416), pour passer en biflux dans les carneaux (417) et (423) ; pour repasser en biflux dans les carneaux (419) et (422) et pour ressortir à la partie haute dans l'alvéole commune (420) 3 ) dispositif selon la revendication 1 et la revendication 2 caractérisé en ce que des aiguilles de récupération d'énergie pour la stabilisation et l'homogénéisation des températures sont implantées dans les carneaux inférieurs (417) et (424) et à la partie haute dans le carneau (420) . 4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte un rotor malaxeur (43) composé d'un rotor permettant le réchauffage matière par circulation d'un fluide caloporteur entrant en bout d'arbre en (431) , circulant dans la partie centrale (44) et l'alvéole périphérique (432) et pour ressortir en bout d'arbre (436) 5) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caraxtérisé en ce que le rotor malaxeur comporte des bras (433) distribué sur toute la longueur et sur la périphérie . Chaque bras comporte une palette (534) de malaxage, une tète à fonctionnalité broyage malaxage circonférentiel (535) et une aube de malaxage longitudinale (533) qui facilite également la vidange du produit fini en (417) en fin de traitement par inversion du sens de rotation du rotor malaxeur - 6 ) dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'air ou gaz de balayage introduit dans l'enveloppe intérieure de traitement ( 42) en (410) est réchauffé sur l'échangeur (412) pour assurer un chauffage de la surface libre de la matière en (401) pour maintenir la température de la matière essentiellement pendant la phase déshydratation 7 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte une chemise (900) inoxydable pour la protection de l'enveloppe intérieure (42) démontable facilement après dépose du bloc palier et organe d'étanchéité arrière (920) et de la plaque de tète (910) . 8) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la dépressurisation et la déshydratation de la matière sont réalisées par la cloche (465) , la ligne (434) et le motoventilateur (435) de mise en dépression et en circulation du mélange gaz malodorants et de vapeur d'eau pour le brulage avec effet pyrolyse dans la chambre de chauffe (450) 9 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ce réacteur est pressurisé par une injection d'azote en (800) et dans la cloche (465) 10 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le reactear comporte un ensemble controle commande géré par un ordinateur de commande (1010) qui reçoit les consignes d'exploitation du procédé définies par un micro processeur (1000) pour les températures(611) et les pressions (807) de fonctionnement pour la matière à traiter et le produit à fabriquer ; les pressions entrantes caractéristiques de l'exploitation sont injectées en (805) , les températures matière en (608) et (609) , la température d'entrée des gaz chauds en (415) par l'entrée (615) ; I'ordinateur commande la puissance de chauffe (1013) , la récupération d'énergie par le bloc d'échange (440) par la commande (1014), le transfert d'énergie des aiguilles (1015) , le réglage de la température de balayage (1016), la commande de vitesse du moteur (430) d'entrainement du malaxeur et le controle en temps des phases d'exploitation du procédé