Brevet FR2809028A1 — publié le 20011123

"Procédé de récupération d'une phase solide à partir d'un mélange hétérogène, par vibro-fluidisation" La présente invention se rapporte à un procédé traitement physico-chimique d'un mélange hétérogène comprenant au moins deux phases P1 et P2 solubilisation/extraction d'au moins un composant chimique extraire, dans au moins un tiers corps extractant (TCE). La phase P1 se présente sous forme liquide, pâteuse solide et, comprend les composants chimiques à extraire. La phase P2 est essentiellement solide et, comprend notamment des composants solides homogènes et/ou hétérogènes en taille et/ou en nature. Ces composants doivent être debarrassés des composants chimiques de la phase P1. Le mélange peut également comprendre une troisième phase essentiellement gazeuse, comprenant des composés chimiques volatils. Ces composés peuvent être également extraits melange (N) par au moins un tiers corps extractant (TCE). Comme dans toute opération de séparation de constituants chimiques, les réactions "chimiques" à mettre en oeuvre sont bien connues de l'homme de l'art et font appel par exemple a solubilisation, la dissolution ou les réactions entre solides et liquides (adsorption, désorption). Toutefois la mise en oeuvre de procédés qui permettent ces réactions sont complexes et sont spécifiques des procédés industriels concernés. On verra que du fait de sa simplicité, l'invention peut être mise en oeuvre sur un très large spectre de produits à traiter. C'est le cas notamment dans le domaine des déchets où les séparations sont rendues difficiles du fait de grande hétérogénéité des produits à séparer; cette hétérogénéité du mélange étant, à la fois, liée à l'état physique des constituants (solide, liquide, pâteux) mais également à la dimension des composants. En effet, on peut être amené à traiter un mélange de cailloux, d'eau, de pétrole, de constituants organiques d'origine diverse, d'outils issus de manutention, de vêtements de travail, entrant dans la définition de déchets provenant de marée noire. On peut encore être amené à traiter un mélange de cailloux de terre, d'eau et de solvants organiques définissant terres polluées. Un mélange de cailloux, de résidus organiques, d'eau, débris constituant les boues résiduaires, ou un mélange de cendres, de sels, de verres, de ferrailles, entrant dans la définition des résidus d'incinération, de déchets ou encore plus généralement, un mélange constitué d'une première phase solide à récupérer, éventuellement dans le but de la valoriser, et 'une seconde phase se présentant sous la forme liquide, solide pâteuse peut devoir également être traité. Bien que l'invention s'adresse particulièrement aux mélanges hétérogènes, les applications industrielles faisant appel à une séparation entre une phase solide, granulaire un liquide, solide ou pâteuse (éventuellement une phase gazeuse issue la réaction) seront grandement facilitées l'invention. Les procédes existant actuellement, mettent généralement oeuvre deux étapes distinctes. La première consiste à mettre le mélange à traiter, constitué d'au moins deux phases, contact avec un milieu extractant. La seconde consiste à réaliser la séparation des deux phases, puis à récupérer la phase solide. Malheureusement, de tels procédés présentent souvent l'inconvénient de ne pas fournir une séparation nette et efficace de chaque groupe de constituants. Par ailleurs, dans de tels procédés, l'encrassement fréquent des machines empêche la réalisation d'un traitement à la chaîne, et conséquent rapide, ainsi que le pompage régulier du mélange à traiter pour l'acheminer dans les différentes structures constituant l'installation de traitement. Aussi il existe un besoin de disposer d'un procédé traitement par séparation, de mélanges de composants, solides liquides et éventuellement gazeux, de nature chimique très hétérogène, permettant de réaliser une séparation rapide facile à mettre en oeuvre et efficace de chaque groupe principal de constituants. L'invention a donc pour objet un procédé de traitement physico-chimique d'un mélange (N) hétérogène comprenant moins deux phases (P1 et P2) par solubilisation/extraction dans au moins un tiers corps extractant (TCE) organique aqueux, ladite phase (P1) étant liquide, solide ou pâteuse comprenant lesdits composants chimiques polluants à extraire ladite phase (P2) étant essentiellement solide et comprenant notamment composants solides homogènes ou hétérogènes en taille et/ou en nature, une troisième phase (P3) essentiellement gazeuse et comprenant des composés chimiques volatils pouvant être issus d'une réaction chimique entre le mélange le TCE, ledit procédé consistant à a) mettre en contact le mélange (N) avec au moins un premier tiers corps extractant (TCE) de façon à obtenir un mélange (N+1) b) à brasser le mélange (N+1) de façon à solubiliser et/ou dissoudre dans le premier TCE les composants chimiques à extraire dudit mélange (N+1), c) à solubiliser/extraire les composants chimiques de phase (P1) éventuellement de la phase (P3), caracterisé en ce que le brassage du mélange (N+1) effectué vibration continue, et en ce que solubilisation/extraction est réalisée par vibration continue de façon a séparer de façon distincte lesdits composants solides présents dans le mélange (N+1), lesdits composants solides pouvant être mis à nouveau en contact avec au moins second organique ou aqueux de façon à obtenir un mélange (N+2) avant d'être brassés avec le second TCE puis récupérés dudit mélange (N+2) pour éventuellement être traités ultérieurement, les étapes du procédé étant reproduites au moins une fois et de façon successive. Une partie du second tiers corps extractant peut être soutirée du mélange (N+2) pour ensuite être recyclée dans procédé en étant incorporée directement au mélange (N+1) et/ou en étant pulvérisée sur les composants solides récupérés mélange (N+1). Le tiers corps utilisé dans le procédé de l'invention peut être choisi parmi l'ensemble des solvants organiques et des solutions aqueuses, acides ou basiques, connus de l'homme de l'art, comme représentant un milieu liquide dans lequel le produit à extraire, présente une solubilité élevee. Le procédé selon l'invention présente l'avantage d'être de conception et de mise en oeuvre plus simples que ceux déjà existants. En effet, il permet l'arrivée continue mélange (N) comprenant les produits de départ à traiter sans aucune interruption dans la chaîne de traitement, et conséquent il permet d'effectuer un maniement des produits de départ plus aisé. I1 presente en outre l'avantage d'assurer une mise en contact efficace entre le mélange à traiter et le TCE, de consommer d'énergie électrique, de permettre la régulation de la quantité de TCE vierge à ajouter, ou de la quantité de TCE recycle, et de permettre le traitement vibration et par fluidisation simultanées. Le TCE vierge peut être constitué par le qui n'a jamais été mis en contact avec le mélange (N), le mélange (N+1) ou le mélange (N+2). Par conséquent il ne comprend aucune molécule d'origine organique, ou minérale, dissoute, et qui pourrait provenir desdits mélanges (N), (N+1) ou (N+2). Enfin, un tel procédé permet une récupération continue très efficace, en quelques minutes, des composants solides de la phase P1 présents dans le mélange (N),(N+1) ou (N+2) à traiter. Le TCE arrivant à son seuil de saturation peut être extrait du mélange (N+1). Le TCE peut être choisi parmi les TCE vierges en composants chimiques à extraire, et parmi le mélange de TCE vierges et de TCE déjà recycle une première fois. Après leur extraction du mélange (N+1) et/ou du mélange (N+2), les composants solides peuvent être égouttés sur un tamis éventuellement intégré à l'extracteur, et/ou peuvent être séchées par insufflation d'un fluide gazeux ayant une température comprise entre 100 C et 700 C, moyen d'un dispositif pouvant également être intégré à l'extracteur. Le fluide gazeux peut être choisi parmi de l'air, de la vapeur surchauffée, ou un gaz acide destiné à neutraliser le milieu réactionnel. Selon une seconde variante, après leur récupération mélange (N+1) et/ou du mélange (N+2), les composants solides peuvent être égouttés sur un tamis, puis peuvent être séchés par mise en contact avec une table chauffante dans laquelle circule, en double enveloppe, un fluide caloporteur ayant température allant d'environ 100 C à 450 C. Le fluide caloporteur est choisi parmi ceux connus l'homme de l'art. L'ensemble des étapes du procédé de l'invention est préférence effectué en une durée totale allant d'environ 1 à 60 minutes. La solubilisation ou la dissolution du(es) composant(s) chimique(s) à extraire est effectuée à un seuil inférieur à celui de sa(leur) concentration(s) de saturation dans le TCE de façon à optimiser le procédé de séparation des constituants du mélange. Le TCE comprenant une concentration élevée en composant (s) chimique(s) à extraire, proche de son (leur) seuil(s) de saturation dans le TCE, peut être régulièrement soutiré, en partie ou en totalité, du procédé, directement dans le mélange (N+1) de façon à maintenir un milieu efficace quant à ses propriétés d'extraction du(es) composant(s) chimique(s) à extraire. Du TCE vierge peut être ajouté régulièrement dans le procédé au choix directement dans le mélange (N+1) et/ou dans le mélange (N+2) et/ou pulvérisé sur les composants solides récuperés par vibration du mélange (N+1) et/ou du mélange (N+2) particules solides issues des étapes du procédé peuvent être rincées à l'aide du TCE avant une étape de traitement ultérieur ou de stockage. Les composants chimiques, liquides, solides ou pâteux nature organique sont de préférence choisis parmi les produits et les sous-produits issus de toutes industries telles l'industrie chimique, l'industrie métallurgique, l'industrie des traitements de surface, l'industrie pétrochimique, tels que les déchets hydrocarbonés (mazout, fioul lourd, pétrole). Les composants chimiques liquides, solides ou pâteux de nature minérale sont de préférence des composants banaux et/ou spéciaux, et peuvent être choisis parmi les co-produits et/ou les sous-produits industriels issus des mêmes industries que précédemment, et peuvent être choisis parmi des composés salins, métalliques ou non. La phase P2 peut comprendre notamment des mâchefers, des sables des terres, des cailloux et des boues. Le tiers corps (TCE) utilisé dans le procedé de l'invention peut être choisi parmi l'ensemble des solvants organiques et des solutions aqueuses, acides ou basiques connu de l'homme de l'art, comme représentant un milieu liquide dans lequel le produit à extraire, présente une solubilité élevée. Le TCE est utilisé dans le procédé de l'invention pour solubi iser les composants à extraire, permettre la séparation de la phase solide non solubilisée dans le TCE par vibro-fluidisation. Le TCE organique utilisé dans le procédé l'invention est de préférence choisi parmi le gazole, l'essence, l'acétone et les alcools et leurs mélanges. Le TCE minéral utilisé dans le procédé peut être choisi parmi l'eau, les solutions aqueuses salines, les solutions aqueuses acides ou basiques ou leurs mélanges. L'invention va maintenant être décrite à l'aide des figures qui suivent et qui sont uniquement données à titre illustratif. La figure 1 représente une vue schématique de dessus des éléments d'une installation permettant la mise en oeuvre du procède de l'invention, et La figure 2 représente une vue schématique latérale des éléments d'une installation permettant la mise en oeuvre du procède de l'invention. Comme on peut le voir sur les figures 1 et 2, le mélange (N) à traiter, constitué de résidus de pétrole mélangés à des cailloux et à du sable arrive régulièrement par le biais d'une rampe d'accès 1 dans un premier extracteur 2 ayant sensiblement la forme d'une auge. Le TCE organique vierge essentiellement constitué de gazole, est incorporé au début du procedé dans l'extracteur 2 par l'intermédiaire d'une canalisation 3. Le gazole vierge ne comprend aucun constituant de petrole dissous. ensemble constitué des résidus de pétrole et du gazole forme le mélange (N+1). Ce mélange (N+1) est continuellement brasse par une technique de vibro-fluidisation, dans la partie inférieure de l'extracteur 2. Comme il est montré sur la figure 2, la rampe latérale 4 de l'extracteur 2 est équipée, sur chaque flanc latéral, d'un systeme 15 de génération de vibrations, destiné à le faire vibrer de manière continue selon une fréquence pouvant aller de à 50 Hz et sur une amplitude allant de déplacement de 0,1 à 10 mm. Cette rampe latérale 4 forme un angle A avec la partie verticale 5 de l'extracteur 2. L'angle A est préférence compris entre 1 et 20 . La vibration permanente de la rampe 4 permet récupérer progressivement du mélange (N+1) des particules solides 6 (cailloux, sables), partiellement débarrassées pétrole qui les engluait. Après avoir atteint l'extrémité terminale 7 rampe 4, les particules récupérées quittent le premier extracteur 2, et tombent dans un second extracteur désigné par référence générale 8, identique au premier, et comprenant déjà du gazole. L'ensemble constitué de ce TCE et particules solides 6 récupérées de l'extracteur 2 forme le mélange (N+2). Le second extracteur 8 fonctionne de manière identique au premier. Après avoir subis une vibro-fluidisation dans le fond de l'extracteur 8, les particules 6 montent également le long de la rampe 9 et sont alors totalement débarrassées du pétrole qui restait encore partiellement présent à l'issu des étapes de traitement précédentes effectuées dans le premier extracteur 2. Les particules nettoyées récupérées sont ensuite soutirées et sont soit stockées, soit destinées à des traitements ultérieurs. De préférence, les deux extracteurs comprennent un couvercle recouvrant tout au moins l'étape de mélange par vibration, 'une part pour limiter la libération de gaz plus ou moins malodorants et/ou de composés organiques volatils (COV) vers l'extérieur de l'installation, et d'autre part, pour éviter les éclaboussures de gazole souillé, vers l'extérieur extracteurs. Le TCE (gazole) peut être soit déjà présent dans chaque extracteur 2, avant l'arrivée du mélange N ou des particules 6 partiellement débarrassées du(es) produit(s) à extraire, soit être incorporé simultanément au mélange à traiter. Selon une variante d'exécution, le gazole peu chargé en pétrole peut être prélevé dans la partie inférieure 8a de l'extracteur 8, où est réalisé l'extraction, pour ensuite être recyclé dans l'extracteur 2. Le prélèvement du gazole dans l'extracteur 8 est de préférence réalisé dans la partie centrale de la surface du bain de brassage, de façon à laisser dans le bain toutes les fines particules mélangées à la mousse présente en surface et résultant du brassage forcé. Le mélange gazole/pétrole soutiré du melange(N+2) est acheminé par le biais d'une canalisation 10 vers l'entrée de l'extracteur 2. La canalisation 10 peut aussi également alimenter une rampe de buses 11 disposée parallèlement à la rampe latérale 4. La pulvérisation du gazole peu chargé en pétrole, par le biais des buses 11, permet d'affiner le nettoyage des particules 6 par un rinçage supplementaire. Selon une autre variante, le gazole peut arriver directement à l'extrémité terminale de rampe 9 de l'extracteur 8 par le biais d'une canalisation 12 et, s'écouler en continue ou en semi-continue long de ladite rampe 9. Cette arrivée de gazole sur la rampe 9 le biais de la canalisation 12, permet en outre d'affiner le nettoyage des particules avant leur soutirage définitif de l'installation. Tout au long de la réalisation du procédé de récupération, le gazole dans lequel, le pétrole est proche de son seuil de saturation, est régulièrement soutiré pour ensuite être éliminé de 'installation. La quantité de TCE est régulée, soit à l'aide d'un trop plein disposé à l'intérieur de chaque extracteur 2,8, soit à l'aide d une pompe (non représentée). Les particules 6, issues des extracteurs 2,8, peuvent etre égouttées sur un tamis 14 disposé sur la partie supérieure de la rampe 4,9, avant d'être séchées, de façon à éliminer le maximum TCE. Le séchage peut être effectué par l'insufflation 'un fluide caloporteur (gaz ou vapeur) ayant une température pouvant être comprise entre 100 et 700 C. Le fluide caloporteur envoyé en force dans une canalisation, est soufflé de manière connue vers la partie supérieure de la rampe ,9, dans le but de sécher les particules 6 présentes sur la rampe. REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement physico-chimique d'un mélange (N) hétérogène comprenant au moins deux phases (P1 P2) par solubilisation/extraction dans au moins un tiers corps extractant (TCE) organique ou aqueux, ladite phase ) étant liquide, solide ou pâteuse et comprenant lesdits composants chimiques polluants à extraire, ladite phase ) étant essentiellement solide et comprenant notamment composants solides homogènes ou hétérogènes en taille et/ou en nature, une troisième phase (P3) essentiellement gazeuse comprenant des composés chimiques volatils, pouvant être issus d'une réaction chimique entre le mélange (N) et ledit procédé consistant à a) mettre en contact le mélange (N) avec moins un premier tiers corps extractant (TCE) de façon à obtenir un mélange (N+1), b) à brasser le mélange (N+1) de façon à solubi iser et/ou dissoudre dans le premier TCE les composants chimiques à extraire dudit mélange (N+1), c) à solubiliser/extraire les composants chimiques de la phase (P1) éventuellement de la phase (P3), caractérisé en ce que le brassage du mélange (N+1) est effectué vibration continue, et en que la solubilisation/extraction est réalisée par vibration continue de façon a récupérer de façon distincte lesdits composants solides présents dans le mélange (N+1), lesdits composants solides pouvant être mis à nouveau en contact avec moins un second TCE organique ou aqueux de façon à obtenir un mélange (N+2) avant 'être brassés avec le second TCE puis récupérés dudit mélange (N+2) pour éventuellement être traités ultérieurement, les étapes du procédé étant reproduites au moins une fois et de façon successive. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une partie du second tiers corps extractant est soutirée du mélange (N+2 pour être recyclée dans le procédé en étant pulvérisée sur les composants solides extraits du mélange (N+1) ou injecté dans cedit mélange. 3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le arrivant à son seuil de saturation est extrait mélange (N+1). Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce le est choisi parmi le TCE vierge en composants chimiques à extraire et, parmi le mélange de TCE vierges et de TCE déja recyclé une première fois. 5 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'après leur récupération du mélange (N+1) et/ou du mélange (N+2) les composants solides sont égouttées sur un tamis, et/ou sont séchées par insufflation d'un fluide gazeux ayant une température comprise entre environ 100 C et 700 C. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'après leur récupération du mélange (N+1) et/ou du mélange (N+2), les composants solides sont égouttées sur un tamis, puis sont séchées par mise en contact avec une table chauffante dans laquelle circule un fluide caloporteur ayant une température allant d'environ 100 C à 450 C. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les étapes a), b) et c) ont une durée total allant d'environ 1 à 60 minutes. 8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les composants chimiques, hétérogènes, solides, liquides ou pâteux de nature organique sont choisis parmi toutes industries, telles que l'industrie chimique, l'industrie métallurgique, l'industrie de traitements de surface l'industrie pétrochimique. 9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce les composants chimiques, hétérogènes, liquides, solides pâteux de nature minérale sont des composants banaux et/ou spéciaux choisis parmi les co-produits et/ou les sous-produits industriels provenant de toutes les industries, telles l'industrie chimique, l'industrie métallurgique, l'industrie de traitements de surface et l'industrie pétrochimique. 10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le TCE utilisé et choisi parmi l'ensemble des solvants organiques et des solutions aqueuses, acides ou basiques comme représentant un milieu liquide dans lequel le produit a extraire, présente une solubilité élevée.