Brevet FR2827871A1 — publié le 20030131

PROCEDE DE TRAITEMENT DES DECHETS HYDROCARBURES PATEUX OU SOLIDES PAR EMULSIFICATION POUR LA PRODUCTION D'UN FUEL L'industrie pétrolière produit un ensemble de déchets dont la réutilisation est extrêmement difficile voire impossible. Principalement ces déchets proviennent du fond des colonnes de distillation. Dans ces fonds de colonnes, on retrouve principalement asphalthènes ou bitumes dans un état de dégradation tel qu'ils ne peuvent plus être employés ou réemployés. En effet, ces asphalthènes sont mélangés avec des sédiments, des métaux lourds, des dérivés soufrés qui rendent impossible leur retraitement par hydrogénation car tous les éléments de types métaux lourds et particules polluent les catalyseurs. D'autre part, ces déchets, dès qu'ils refroidissent prennent une forme très pâteuse voire solide qui rend leur manipulation très difficile et leur pompage quasi impossible. D'autre part, leur incinération amène lors de leur incinération, du fait de la présence des asphalthènes et de particules carbonées, l'émission d'un nuage de fumée noire rédibitoire face à la réglementation actuelle. Un autre type de déchet extrêmement courant est les goudrons acides impossible à mettre en émulsion puisque l'acide sulfurique qu'ils contiennent est un agent de cassage pour les émulsions. Ces goudrons acides proviennent de l'industrie du recyclage des huiles de vidanges. L'huile usagée, dite aussi huile de vidange des moteurs, se compose d'additifs auxquels viennent s'ajouter les souillures dues au fonctionnement des moteurs aux températures de fonctionnement (+300 C). En fait, cette huile contient des constituants volatils (eau, essence, gazole), des composés solubles dans l'huile formés par oxydation, (résines, savons métallique, additifs d'indice de viscosité, composés organo-métalliques), des composés insolubles dans les huiles (particules de carbone, poussières atmosphériques métaux, oxydes métalliques, oxydes de plomb maintenus en suspension par les détergents de l'huile), des additifs renfermant un métal, des additifs dispersants, des additifs sans cendre, des additifs antioxydants et anti-corrosifs, des métaux provenant des canalisations ou des raccords (fer, cuivre, plomb), des coussinets (argent, calcium), des carburants (plomb tétraethyle entre autres). La liste des produits cités n'est pas limitative mais donnée à titre d'exemple. Les descriptions sont données à titre illustratif mais non limitatif. Le processus de régénération des huiles de vidange consiste à mélanger ces huiles usagées avec environ 6% d'acide sulfurique très concentré. Après mélange, on procède à l'extraction de l'ensemble des produits précipités mélangés avec des asphalthènes, des particules carbonées, la fraction la plus épaisse de l'huile lubrifiante ainsi que des graisses et des polymères qui sont des additifs épaississants pour l'huile. Ces déchets frais ont une forme pâteuse. Après quelques temps à l'air libre, ils se solidifient et deviennent difficilement manipulables et surtout impompables. L'exposé de l'invention et des revendications résout à la fois le problème économique de l'élimination de ces déchets et le problème de nuisance. La présente invention concerne un traitement permettant d'obtenir à partir de ces déchets un produit de type combustible assimilable à un fuel pouvant être utilisé à la place ou mélangé avec du fuel de type lourd. La méthode consiste à mélanger ces déchets après les avoir chauffés à une température d'environ 70 à 80 C pour les rendre pompables à de l'eau additionnée avec des émulgateurs et des dispersants et d'autres composants chimiques si nécessaire afin de produire une émulsion stable. La stabilité de l'émulsion est une question majeure. En effet, il faut éviter qu'après la mise en émulsion et le stockage de cette émulsion dans un réservoir, ne se produise une séparation de phase par simple gravitation qui donnerait à nouveau des déchets hydrocarburés et de l'eau séparée. Le PH originel des déchets à une forte influence sur la méthode de mise en émulsion. En effet, si ce PH est acide, l'émulsion ne pourra pas se faire. Il est important de déterminer l'origine de ce PH. Si celui-ci provient d'une présence de un plusieurs ou plusieurs acides ou s'il provient du développement de bactéries entraînant une dégradation des hydrocarbures et une acidification des déchets. L'autre type de problème rencontré est la présence de particules de divers origines soit d'origine sédimentaire, soit des particules métalliques, soit des particules carbonées produites par la distillation ou la dégradation en cours de distillation ou utilisation des hydrocarbures. Les produits que nous emploierons afin de produire une émulsion seront : - des émulgateurs ou émulsifiants, - des surfactants - des dispersants, - des bactéricides, - des complexants, - des stabilisants, - des correcteurs de PH, - de l'eau Pour chaque déchet, il sera procédé à un essai de mise en émulsion. Cet essai permettra de définir la quantité d'eau nécessaire à la mise en émulsion ainsi que les ajouts chimiques nécessaires afin de produire une émulsion incinérable d'un PH proche de la neutralité. L'autre problème soulevé par l'incinération de ces déchets est l'importante production de fumée noire que génère leur brûlage. Ce problème doit être absolument traité sinon dès l'apparition de cette fumée lors de leur incinération, aurait pour conséquence d'entraîner immédiatement l'arrêt de cette incinération par les autorités compétentes. Pour éviter cette formation de fumée noire qui est principalement due à la non combustion des particules carbonées, il est absolument nécessaire d'obtenir un temps de séjour assez long dans le four pour que la combustion complète de ces particules carbonées se fasse dans l'enceinte du four et donc les élimine. Pour ce faire, ces particules carbonées devront être intimement liées à l'eau de l'émulsion afin d'obtenir leur combustion complète et leur transformation en gaz. Cette liaison particules carbonées eau devra être particulièrement stable tant au niveau de la combustion que pour la conservation et du stockage de ce quasi fuel. Pour se faire, nous essayerons d'obtenir une extrême division de la phase dispersée. Pour cela nous utiliserons comme surfactant soit des Alkylarylsulfonate, soit des Polyoxyéthiléniques et comme dispersant en combinaison des Ethers de polyglycols d'alcool gras. Afin d'assurer la stabilité de ces émulsions nous utiliserons comme agent stabilisant des solutions macro moléculaires, polysaccharides ou dextrine ou méthilcellulose ou si nécessaire des amidons. Il est impératif que ces agents stabilisant soient solubles dans l'eau. La stabilité peut être améliorée aussi par l'utilisation de gommes type Polymères d'oses ou acides uroniques. Les agents émulsifiants seront de préférence de la famille des Nonylphénols. La correction du PH pourra se faire soit avec de la soude, soit avec un bactéricide, soit avec un mélange des deux. Si nécessaire, nous ajouterons à ce mélange un agent complexant du type sel d'acide. Une fois le mélange émulsifiant déterminé, ainsi que la quantité d'eau, il sera procédé au mélange de l'eau additionnée du mélange émulsifiant et des autres composants par agitation mécanique. La stabilité de l'émulsion obtenue sera contrôlée par une centrifugation prolongée à haute vitesse et ce, pendant 3 à 6 heures. Si après cette centrifugation, on n'observe pas de séparation de phase, on peut procéder à la phase essai d'exploitation. La phase essai d'exploitation consistera à utiliser comme fuel le mélange de déchets émulsifiés ou le mélange émulsifié et un fuel. Il est évident que dans le cas de grosses unités thermiques consommant entre 100 et 500 tonnes heure de fuel, l'émulsion des déchets peut être utilisée très facilement avec un bon profit économique. Si nécessaire et afin d'augmenter l'attractivité technique de ce procédé, il peut être additionné par la solution d'émulsification des produits de type magnésiques afin d'obtenir une nette amélioration du point de rosée acide au stade de la post combustion. REVENDICATIONS l) Le présent procédé décrit une méthode d'émulsification des déchets hydrocarburés pâteux ou solides pour obtenir un fuel liquide et stable. Les déchets seront chauffés a plus de 60 C afin de les rendre pompables, seront mélangés avec une solution émulsifiante, composée d'agents émulsifiants, des surfactants, de dispersants, de bactéricides, de complexants, de stabilisants, de correcteurs de PH et d'eau. 2) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que les agents émulsifiants seront de la famille des Nonylphénols. 3) Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que les agents surfactants seront des Alkylarylsulfonates et des Polyoxyethiléniques. 4) Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que les agents dispersants seront de la famille des Ethers de polyglycols d'alcool gras ou des tensios actifs non toxiques. 5) Procédé selon la revendication 4 caractérisé en ce que les bactéricides utilisés diminueront l'acidité de l'émulsion. 6) Procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce que les complexants seront des sels d'acides organiques ou minéraux et organiques mélangés. 7) Procédé selon la revendication 6 caractérisé en ce que les stabilisants seront des solutions macro moléculaires, polysaccharides ou dextrine ou méthilcellulose ou amidons ou des gommes de type Polymères d'oses ou acides uroniques. 8) Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce que le correcteur de PH utilisé sera principalement de la soude. 9) Procédé selon la revendication 8 caractérisé en ce que l'émulsion obtenue reste stable dans le temps. lO) Procédé selon la revendication 9 caractérisé en ce que les particules carbonées ne produiront plus de la fumée noire lors de leur combustion du fait de leur mise en émulsion.