Brevet FR2809027A1 — publié le 20011123

"Procé# 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 débarassés des composants chimiques de la phase P1. Le mélange peut également comprendre une troisième phase P3 essentiellement gazeuse, comprenant des composés chimiques volatils. Ces composés peuvent être également extraits mélange (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 la 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 hétérogéneite du mélange étant, à la fois, liée à l'état physique des constituants (solide, liquide, pâteux) mais également à 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. i on peut encore être amené à traiter un mélange de cailloux, de terre, d'eau et de solvants organiques définissant les terres polluées. mélange de cailloux, de résidus organiques, d'eau, de 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 but de la valoriser, et d'une seconde phase se présentant sous la forme liquide, solide, pâteuse peut devoir également etre traité. Bien que l'invention s'adresse particulièrement aux mélanges hétérogènes, les applications industrielles faisant appel à une séparation entre une phase solide granulaire et une liquide, solide ou pâteuse (éventuellement une phase gazeuse issue de la réaction) seront grandement facilitées par l'invention. procédés existant actuellement, mettent généralement en oeuvre deux étapes distinctes. La première consiste à mettre le mélange à traiter, constitué d'au moins deux phases, en contact avec un milieu extractant. 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 par conséquent rapide, ainsi que le pompage régul' 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 de 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 i 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 des 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 également extraits du mélange (N) par moins un tiers corps extractant organique ou aqueux, ladite phase P3 pouvant être issus d'une réaction chimique entre mélange (N) et 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 solubi1iser/extraire les composants chimiques de phase (P1) éventuellement de la phase (P3), caractérisé 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 TCE 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 'invention peut 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 élevée. 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 présente en outre l'avantage d'assurer une mise en contact efficace entre le mélange à traiter et le TCE, de consommer peu d'énergie électrique, de permettre la régulation de la quantité de TCE vierge à ajouter, ou de la quantité de TCE recyclé, et de permettre le traitement par vibration et par fluidisation simultanées. Le vierge peut être constitué par le TCE 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, 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 recyclé une première fois. Après leur extraction du mélange (N+1) et/ou du mélange (N+2), composants solides peuvent être égouttées sur un tamis éventuellement intégré à l'extracteur, et/ou peuvent être séchees par insufflation d'un fluide gazeux ayant une température comprise entre 100 C et 700 C, au moyen d'un dispositif pouvant également être intégré à l'extracteur. Le fluide gazeux peut être choisi parmi de 'air, de la vapeur surchauffée, ou un gaz acide destiné à neutraliser le milieu reactionnel. Selon une seconde variante, après leur récupération du mélange (N+1) et/ou du mélange (N+2), les composants solides peuvent etre 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 une température allant d'environ 100 C à 450 C. Le fluide caloporteur est choisi parmi ceux connus de l'homme de l'art. L'ensemble des étapes du procédé de l'invention est de préférence effectué en une durée totale allant environ 1 à 60 minutes. La solubilisation ou la dissolution du(es) composant(s) chimique(s) à extraire est effectuée à un seui inférieur à celui sa(leur) concentration(s) de saturation dans le TCE de façon à optimiser le procédé de séparation des constituants du mélange. Le 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 récupérés par vibration du mélange (N+1) et/ou du mélange (N+2). Les 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 de nature organique sont de préférence choisis parmi les produits et les sous-produits issus de toutes industr' telles que l'industrie chimique, l'industrie métallurgique l'industrie des traitements de surface, l'industrie pétrochimique, tels que les déchets hydrocarbonés (mazout, fuel lourd, pétrole). 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, tels que des composés salins, métal iques ou non. phase P2 comprend notamment des mâchefers, sables, des terres, des cailloux et des boues. tiers corps TCE utilisé dans le procédé de 'invention peut etre choisi parmi l'ensemble des solvants organiques et des solutions aqueuses, acides ou basiques, connu l'homme de l' , comme représentant un milieu liquide dans lequel le produit à extraire, présente une solubilité élevée. TCE est utilisé dans le procédé de l'invention pour solubiliser les composants à extraire, et permettre la séparation la phase solide non solubilisée dans le TCE par vibro-fluidisation. Le TCE organique utilisé dans le procédé de l'invention est de préférence choisi parmi le gazole, l'essence, l'acétone et les alcools et leurs mélanges. 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. figure 1 représente une vue schématique de dessus des éléments d'une installation permettant la mise en oeuvre du procédé de l'invention, et figure 2 représente une vue schématique latérale des éléments d'une installation permettant la mise en oeuvre du procédé de l'invention. Comme on peut le voir sur les figures 1 et 2, mélange (N) a traiter, constitué de résidus de pétrole mélangés à des cailloux et à du sable arrive régulièrement par le is d'une rampe d'accès 1 dans un premier extracteur 2 ayant sensiblement la forme d'une auge. Le solvant organique vierge essentiellement constitué de gazole, est incorporé au début du procédé dans l'extracteur 2 par l'intermédiaire d'une canalisation 3. Le gazole vierge ne comprend aucun constituant de pétrole dissous. ensemble constitué des résidus de pétrole et gazole forme le mélange (N+1). Ce mélange (N+1) est continuellement brasse par une technique de vibro-fluidisation, dans 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 système 15 de génération de vibrations, destiné à 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 partie verticale 5 de l'extracteur 2. L'angle A est de préférence compris entre 1 et 20 . La vibration permanente de la rampe 4 permet d'extraire progressivement du mélange (N+1) des particules solides 6 (cailloux, sables), partiellement débarrassées du pétrole qui les engluait. Après avoir atteint l'extrémité terminale 7 de la rampe 4, les particules partiellement débarrassées du pétrole quittent le premier extracteur 2, et tombent dans un second extracteur désigné par la référence générale 8, identique au premier, et comprenant déjà du gazole. L'ensemble constitué de ce TCE et des particules solides 6 partiellement débarrassées pétrole forme le mélange (N+2). second extracteur 8 fonctionne de manière identique au premier. Après avoir subis une vibro-fluidisation dans fond de l'extracteur 8, les particules 6 montent également le long de la rampe 9 et sont alors totalement débarrassées du pétrole qui restaient encore partiellement présent à l'issu des étapes de traitement précédentes effectuées dans le premier extracteur 2. particules nettoyées sont ensuite soutirées et sont soit stockées, soit destinées à des traitements ultérieurs. De préference, les deux extracteurs comprennent un couvercle `recouvrant tout au moins l'étape de mélange vibration, d une part pour limiter la libération de gaz plus ou moins malodorants et/ou de composés organiques volatils (COV) vers 'extérieur de l'installation, et d'autre part pour éviter les éclaboussures de solvant souillé, vers l'extérieur extracteurs. Le solvant (gazole) peut être soit déjà présent dans chaque extracteur 2, avant l'arrivée du pétrole N ou des particules 6 partiellement débarrassées du(es) produit(s) à extraire, soit être incorporé simultanément au mélange à traiter. Selon variante d'exécution, le gazole peu chargé en pétrole peut être prélevé dans la partie inférieure 8a de l'extracteur , où est réalisé l'extraction, pour ensuite être recyclé dans l'extracteur 2. Le prélèvement du solvant 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 résultant du brassage forcé. Le mélange gazole/pétrole soutiré du mélange(N+2) acheminé par le biais d'une canalisation 10 vers l'entrée l'extracteur 2. La canalisation 10 peut aussi également alimenter une rampe de buses 11 disposée parallèlement à 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 supplémentaire. Selon une autre variante, le TCE peut arriver directement à l'extrémité terminale de la rampe 9 de l'extracteur 8 par le biais d'une canalisation 12 et, s'écouler en continue ou en semi-continue le long de ladite rampe 9. Cette arrivée de gazole sur la rampe 9 par le biais de la canalisation 12, permet en outre d'affiner le nettoyage particules 6 avant leur soutirage définitif de l'installation. Tout au long de la réalisation du procédé d'extraction, gazole dans lequel, le pétrole est proche de son seuil de saturation, est régulièrement soutiré pour ensuite être éliminé de l'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 'aide d'une pompe (non représentée). Les particules 6, issues des extracteurs 2,8, peuvent être égouttées sur un tamis 14 disposé sur la partie supérieure de rampe 4,9, avant d'être séchées, de façon à éliminer le maximum de TCE. Le séchage peut être effectué par l'insufflation d'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, soufflé manière connue vers la partie supérieure de la rampe 4,9, dans le but de sécher les particules 6 présentes sur rampe. REVENDICATIONS 1. Procedé de traitement physico-chimique d'un mélange (N) hétérogène comprenant au moins deux phases (P1 et P2) par solubilisation/extraction dans au moins un tiers corps extractant (TCE) organique ou aqueux, ladite phase (P1) étant liquide, solide ou pâteuse et comprenant lesdits composants chimiques polluants à extraire, ladite phase (P2) etant essentiellement solide et comprenant notamment des composants solides homogènes ou hétérogènes en taille et/ou en nature, une troisième phase (P3) essentiellement gazeuse et comprenant des composes chimiques volatils, pouvant être issus 'une réaction chimique entre le mélange (N) et 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 la phase (P1) et éventuellement de la phase (P3), caractérisé en ce que le brassage du mélange (N+1) est effectué par vibration continue, et en ce que la solubilisation/extraction est réalisée par vibration continue de façon à 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 un second TCE organique ou aqueux de façon à obtenir un mélange (N+2) avant d'être brassés avec le second TCE puis extraits 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). 3 Proçédé 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 TCE est choisi parmi le TCE vierge en composants chimiques à extraire et, parmi le mélange de TCE vierges et de TCE dejà recyclé une première fois. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce leur extraction du mélange (N+1) et/ou du mélange (N+2), les composants solides sont égouttées sur un tamis, et/ou sont séchees par insufflation d'un fluide gazeux ayant température comprise entre environ 100 C et 700 C. 6 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en qu'après leur extraction 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 d'environ 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 à 60 minutes. 8 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce les composants chimiques hétérogènes, solides de nature organique sont choisis parmi les déchets hydrocarbonés issus de l'industrie chimique pétrolière. 9 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce les composants chimiques hétérogènes, solides de nature minérale sont des composants banaux et/ou spéciaux choisis parmi les co-produits et/ou les sous-produits industriels comprenant des composés salins, les mâchefers, les résidus d'épuration de fumées (REF), les boues industrielles d'origine chimique et/ou pétrochimique, les terres et les sables pollués, et leurs mélanges. 10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce le TCE de nature organique est choisi parmi le gazole (à complèter), et leurs mélanges. 11. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le TCE de nature aqueuse est choisi parmi l'eau, (à complèterj, et leurs mélanges.