Brevet FR2839077A1 — publié le 20031031

d'azote, du dioxyde de carbone un HFC. - 1 DESCRIPTION Contexte de ['invention. A la date de depot de la presente demande de brevet7 la plupart des etats ont cree des cellules de crise concernant la maladie cite de la "vache folle" qui a pour corollaire les fameuses farines animales. Nul douse que )de nombreuses solutions seront proposees pour 1'elimination de ces farines, a commencer par leur combustion dans les chaufferies industrielles, mais il nrest pas evident que les inconvenients lies a ce mode d'elimination soient percus de prime abord L'industrie cimentiere pourrait absorber une partie de ces farines en les ) introduisant dans les fours en faibles proportions. Cependant, cela n'est pas si simple, car on ne peut introduire ces farines que tres en aval des bruleurs du four, a un endroit appele "boite a fumees", soit pour un profane, plutot vers la cheminee, a un endroit ou la temperature est deja nettement plus basse et le temps de sejour, nettement moins long. ) 11 n'y a certes aucun risque pour que le prion puisse resister a un tel traitement, mais le probleme n'est pas ia, car il se situe dans les rejets dans ['atmosphere de composes dangereuxr et d' odeurs. On pourrait remedier en partie a ces inconvenients en renforcant les filtres des cheminees, mais la encore, le bilan economique ne le permettrait pas. ) La legislation a prevu ce probl eme de pollution et el le impose une l i mite relativement basse pour le taux d'adjonction de tels combustibles d'appoint. En centrale d' incineration municipale, la combustion poserait aussi de nombreux problemes d'ou egalement le facteur economique lie au renforcement des hitres, tandis que l/incineration de ces farines dans des incinerateurs specifiques serait ) hors de prix. Devant l'urgence et pour eviter ['accumulation de quantites colossales de ces farines, les Etats ont lance des appels a propositions pour trouver des solutions; mais en ['absence de reponses valab l es, l es deci d eurs s'appretent ma i ntenant a iancer des programmes de recherche. ) Cela a d'abord l'avantage de rassurer ['opinion publique... mais quel serait le temps necessaire a la mise au point d'un procede et a qui confier la mission ? Probablement on s'orienterait vers les laboratoires specialises dans la recherche sur la combustion. Mais qui peut pretendre regler le probleme par cette vole ? C'est la qu'intervient la presente invention qui a pour objet un procede de ) transformation non pas des farines animales mais des dechets drabattoirs, qui vent la matiere premiere pour ['elaboration desdites farines. Ce nouveau procede transforme lesdits dechets en un gaz combustible d'une excellente qualite. Cette man i ere de proceder evite une transformation intermediaire inuti le et onereuse, ) de ces dechet en farine. -2 L'idee de ['invention est de soumettre les dechets d'abattoir a une deshydratation poussee suivie d'une premiere thermolyse par apport de calorie par conduction thermique puis de les soumettre a une deuxieme thermolyse sous ['influence de micro-ondes. ) On realise ainsi une evaporation de l'eau, puis un craquage moleculaire des composes organiques legers et enfin un craquage fort. Les produits obtenues etant de l'eau distillee, un gaz combustible propre et performant pouvant servir de combustible pour assurer largement l'autarcie energetique du procede et cela dans les meilleures condtions de mise en oeuvre et ) sans nuisance pour l'environnement. Des solutions,oarallbles qui consistent a soumettre des dechets d'abattoir a une simple thermolyse, degageraient: -desgaz - des goudrons, ) - des residue carbones solides. Malheureusement, tous ces produits contiennent alors des composes indesirables suscepti b les de generer lors de leur combustion, des produ its toxiques tel s que l es dioxines, ies furannes et des elements soufres tels que les sulfures ou sulfates. On pourrait envisager de realiser ladite thermolyse en milieu inerte, c'est-a-dire en ) atmosphere d'azote. Cela aurait pour. -consequence.. de -rduire -la antite. de dioxines,.. mais -pas.da la supprimer, a cause de la presence diune certaine quantite d'oxygene dissous ou present dans les farines. Par contre, la quantite de furanne serait nettement augmentee du fait de la presence ) de cet azate et il y aurait aussi formation de divers nitrites. Une autre sol ution consistera it a rem pl acer l'azote par de l'hyd rogene, cel a redui rait a la fois les dioxines et les furannes, mais la quantite d"hydrogene consomme serait bien trop importante du fait de reactions annexes d'hydrogenation et enleverait tout interet economique a ["operation, d'une part, et poserait des problemes de securite, ) d'autre part. Par ailleurs, une thermolyse en milieu gazeux de produits organiques pose de nombreux problemes de maltrise du process dont notamment, les pressions. Les prod u its obtenus de cette fagon degagent une odeur nauseabonde et l es fracti ons obtenues ne vent pas economiquement interessantes. ) Cellesmi se composent environ de maniere suivante: % d'eau, 12,4% de coke, 4,4% d'huile, 23,2% de gaz, ) Ces resultats vent obtenus a une temperature de 500 . La fraction economiquement interessante serait la fraction liquide representee par l'huile, mais ses mauvaises caracteristiques et de sa mauvaise odeur persistante, ne lui permettent pas d'etre commercialisee, de plus la quantite produite est tres faible. D'autre part, la manipulation des dechets en question dans une installation industrielle 4 5) de thermolyse de ce type ne sera it ni aisee, n i ration nel le. On connat deja un procede decrit dans la demande de brevet fran,cais N 01 01902 du meme inventeur et qui concerne la thermolyse des dechets organiques afin d'en obtenir un combustible liquide d'une tres bonnes qualite. Ce procede met en oeuvre un pre traitement thermique des farines animales suivi de ) leur thermolyse dans un milieu liquide, en presence d'un catalyseur et sous J influence de micro-ondes. Cependant, I'objectif de ce procede est de produire un liquide combustible et non pas un gaz combustible. De plus ce procede ne,oermet que la transformation de farine ou de produit granuleux ne depassant pas une dimension de 52 mm environ et non pas la transformation des produits de plus grande taille, comme les dbchets bruts d'abattoir. La presente invention vise remedier a ces inconvenients et se rapporte a un procede original qui consiste a soumettre les dechets d'abattoir a des influences en plusieurs etapes dons: Trois premieres etapes realisees dans un autoclave soit: 1) Operer une deshydratation forcee sur les dechets immerges dans un liquide dont le point d'ebullition est superieur a celui de lteau et qui constitue un bain, ce dernier n'etant autre que de la graisse animale chauffee a une temperature superieur a celle de ['evaporation de i'eau soit a sensiblement 100 c, ce qui provoque une deshydratation complete avec restitution d'eau distiliee. 23 Apres epuisement du degagement de ladite vapeur, operer une premiere thermolyse par augmentation de la chaleur a une temperature legerement inferieure a celle de la degradation rapide de la cite graisse soit a une temperature de 250 c, ce qui provoque une gazeiPcation des molecules organiques desdits dechets avec restitution d'un gaz combustible d'une excellente qualite et d'une petite fraction d'huile qui est solubiiisee dans ladite graisse. 3) Apres epuisement du degagement audit gaz, operer une deuxieme thermolyse par augmentation de la chaleur du liquide afin que celui -ci depasse le point de degradation audit liquide soit a une temperature superieur a 250 c, ce qui provoque une gazeification des molecules organiques desdits dechets et de Ja cite graisse, avec restitution d'un gaz combustible d' une excel lente qualite et dune petite fraction d'hui le qui est sol ubilisee dans iadite gFaisse puis gazeifiee au moins en partie. Apres la baisse du niveau audit bain a un niveau pre defini, a lieux ia vidange audit liquide restart et son stockage (11) en vue de son utiiisation pour un prochain cycle d'etape. Apres vidange complete audit liquide, vidange des residue (12) La duree de cette deuxieme thermolyse est definie selon le degre de transformation, c'est a dire la quantite de graisse que l'on souhaite therrnolyser. II est preconise d'arreter la thermolyse avant la disparition complete de la graisse, afin de preserver une quantite d'amor,cage pour le cycle suivant. Une etape suivante realisee dans une cavite a micromndes soit: 4) Operer une troisieme thermolyse, ou thermolyse ultime, en soumettant les dechets restitues par l'etape 3) ci-dessus a ['action de micromndes. Les dechets vent portes a une temperature de 700 c, ce qui provoque la gazeification tres poussee des molecules pouvant a ce stade encore fournir un 3az ou une huile combustibles. Apres epuisement du degagement audit gaz, vidange des residue (21) restart de la thermolyse. Une etape suivante realisee dans un four de vitrif!ication. ) Operer la vitrihcation des dechets restitues par l'etape 4) ci-dessus. Les dechets vent portes a une temperature de 2000 c, ce qui provoque sa reduction et sa vitrification. Apres vitrification, vidange audit four de vitrification (27), et stockage du vitrifia. Le present procede fait appel b une installation qui opere en partie en batch et comprend differentes phases. Les batchs vent relies entre eux et operent en synchronisation cyclique. Ladite installation est entierement automatisee et ne necessite aucune main-d'ceuvre7 a part la maintenance et la surveillance. Ainsi, a ['entree du process, on trouve les deux matieres premieres qui vent des dechets d'abattoir et de la graisse animale, a la sotie de l'eau distillee, du C02 et une tres falble 5 quantite de vitrifia vent restitues. Enfin, I' installation assure sa complete autarcie calorifique par la combustion du gaz qu'el le aroduit. / ?'; - 4 L'invention sera bien comprise en se rerant a la description ci-dessous, ainsi qu'aux dessin annexes et dons: - ia figure 1 est un synoptique massique du procede, - la figure 2 est une vue d'ensernbie du systeme7 ) Une fosse de reception des dechets est representee en (1), elle est realise en ma,connerie et enterree. Un grappin () dispose sur la fosse permet le prelevement des dechets ( 3) et leurs transfert dans l'un des trots autoclaves (4) (5) ( 6). Les 3 autoclaves, vent du type vertical conventionnel ) A la partie haute des autoclaves se trouvent deux sorties de decompression qui evacuee spontanement l'eau (8) et le gaz (9). Ces autoclaves disposent encore diun circuit de compensation (10) qui a pour fonction d'y rajouter a refus de la graisse liquide (11) au fur et a mesure que le niveau baisse, du fait de ladite extraction de gaz et d'eau. 1 5 Les trots autoclaves travaillent en batch. Ainsi, quand le premier batch (4) est rempli, le deuxieme (5) est en action et le troisieme (6) se vidange. Les consequences des operations qui ont lieu dans ces autoclaves sont: la deshydratation audit dechet, ) - la gazeification partielle audit dechet, - la restitution de residue soiides (12) qui vent dirices vers un four a miuo-ondes. - aucune reaction chimique n'est possible avec lioxygene ou l'azote de ['air, etant donne que ledit autoclave opere en ['absence d'air du fait de son gavage a refus. Le four a micro-ondes est un four original d'un type nouveau specialement con,cu ) pour le present usage. II est constitue par une enceinte parallelepipedique (13) et dont la forme generale est celle d'un tube. Pour une meilleure propagation desdites ondes, ce tube aura une section canree ou rectangulaire dont la dimension interieure des cotes repondra aux formules ) mathematiques en usage en matiere de guide d'ondes, eu egard a la frequence des micro-ondes utilises. Ce four est original du fait qu'il est congu comme une betonniere dont le fond du tambour est equipe avec un generateur de micro-ondes qui envoie lesdites ondes dans ledit tambour. ) Ledit generateur (14) compose de magnetrons est done solidaire audit tambour et evolue avec ce dernier dans son mouvement de rotation et de pivotement. Ce four est compose par: - une cavite (13) destinee a recevoir lesdits residue, - une porte d'acces (15) par laquelle vent introduits puis extraits lesdits residue, ) - une batterie de magnetrons (14), - une cioison de separation (16) entre les magnetrons et la cavite, - un motoreducteur ( 17) pour l'entranement de ladite enceinte, 43) - un motoreducteur ( 18) permettant d'incliner ladite enceinter - 5 Ce four a micro-ondes opere selon les etapes suivantes: a) ladite enceinte (13) est pivotee en position verticale, sa porte 15 vers le haut, b) lesdits residue (12) vent deverses par gravite dans ladite enceinte, c) ladite porte (15) estfermee, ) d) ladite enceinte (13) est inclinee en position horizontale (19), e) ladite enceinte (13) est mise en rotation, f) lesdits magnetrons (14) vent mis sous tension, g) ladite rotation et ladite tension vent maintenues un certain temps, h) ladite rotation est arretee et ladite tension est coupee, 1 0) i) ladite enceinte (13) est pivotee en position verticale (20), sa porte (15Jvers le teas, j) la cite porte est ouverte, k) les residue alleges (21) vent evacuee par le teas et diriges vers la tremie (22) du four de vitriEcation, Les consequences de ces operations sont: 1 5) - Une thermolyse forte qui reduit liessentiei des elements hydrocarbones desdits residue qui ont resiste a la thermolyse realisee lors de l'etape precedente dans les dits autoclaves. Le fouS'r de vitriflication. Le four de vitrification est un four a cloche conventionnel qui est compose par: ) - une tremie d'entree des residue (22), - un pre chauffeur (23), - un canal de transfert des residue pre chauffes (24), - un convertisseur proprement dit (25), - une sortie haute des gaz residuels (26), - une sortie basse du vitriha (27), Les consequences du passage des residue dans le four de vitritcation sont: - une reduction des residue entrant qui vent vitrifes, done parfaitement neutralises, - la restitution d'une ultime fraction de gaz, L'installation comSoorte encore: ) I'arrivage desdits dechets par camion benne (28), ou par conteneur si les dechets vent produit in situ' c'est a dire dans un abattoir, - une centrale de vanne (29) qui assure le cycle en batch desdits autoclaves. - un ravage de gaz (30), - un evaporateur (31) pour le traitement de l'eau de ravage akin d' en extraire les ) charges que l'eau contirnt, - une chaudiere(32) fonctionnant au gaz produit dans ['installation et qui genere les calories necessaires au procede. - une canalisation (33) qui conduit l'eau chargee en provenance du ravage de gaz vers l'evaporateur, ) - une canalisation (34) qui conduit les residue en provenance de ltevaporateur vers le four de vitrification, une evacuation de l'eau distillee (35) de ltevaporateur, - une canalisation (36) qui conduit l'eau en provenance de l'evaporateur vers la chaudiere de ['installation, ) - une canalisation (7) qui conduit le gaz vers la cnaudiere a vapeur et vers le four de 46) vitrification - 6 La presente invention comporte de nombreux avantages, ainsi, le gaz combustible obtenu est d'une excellente qualite et ii possede un fort pouvoir calorihque. L'interet de transformer les dechets d'abattoir en un combustible de ce type est evident. ) L' incineration des dechets d'abattoir, meme sous la forme de fari nes animale, et meme dans des fours de cimenterie, degage une pollution importante et notamment des dioxines, des furannes, des composes soufres et autres, ce qui oblige la mise en oeuvre de puissants electro-filtres. Cette fa,con de proceder ne resout cependant pas le probleme, car une certaine 1 0) pollution subsiste, tout n'est pas filtre. De plus, les electrfiltres posent le probleme de la rentabilite economique, et cela aussi bien au niveau des investissements qu'a celui de ['exploitation. Ils generent, par ailleursr des decnets ultimes qui vent ies filtres usages. D'autre part, la manipulation des dechets d'abattoir dans un circuit annexe de 1 5) cimenterie ntest pas chose aisee. La presente invention n'est pas limitee a la description ci-dessus a laquelle de nombreuses modifications peuvent etre apportees sans pour autant sortir de son champ d'application ainsi: On peut utiliser simultanement differentes frequences de.frRcroodes' ertains ) magnetrons fonctionnant sous une frequence et d'autres, sous d'autres frequences. Les temperatures, les quantites de matieres peuvent etre differentes que celles representees. La graisse animale peut etre rerrplacee par un autre liquide. Plusieurs types de liquides differents peuvent etre melanges entre eux. ) Les dechets d'abattoir peuvent etre rempiaces par des produits divers ou melanges avec eux. Lesdits produits divers peuvent etre des dechets organiques, des vegetaux, des boues de stations depu rati on d' eau, des dechets divers de l' i ndustri e papetiere, pebtrochimique, alimentairer agroalimentaire ou de I,industrie du ceoutc'nouc. 3Q) Le procdde peut encore comporter une unitb CLAUS pour ['extraction et ia purification du soutre contenu dans la charge souiree afin dren augmenter sa valeur 252) marchande REVENDICATIONS Procede pour le traitement des dechets d'abattoir en vue le la reduction et de l'inertage de leur masse, caracterise, en ce que ledit procede fait appel a des etapes qui vent les suivantes: a) Immersion desdits dechets (3) dans un liquide dont le point d'ebuliition est superieur a celui de i'eau et qui constitue un bain, b) elevation de la temperature audit bain akin que celle-ci soit au moins egale a celle du point d'ebullition de i'eau, avec captage de la vapeur d'eau (8) degagee par ltebullition de l'eau contenue dans iedit dechet, c) apres epuisement du degagement de ladite vapeur, elevation de la temperature audit bain afin que celui-ci approche le point de degradation audit liquide mais ne le depasse, et captage du gaz combustible (9) degage par la thermoiyse ainsi realisee audit dechet, d3 apres epuisement du degagement audit gaz, elevation de la temperature audit bain afin que celui-ci depasse le point de degradation audit liquide, avec captage du gaz combustibles (9) degagees par la thermolyse audit bain, soit, audit dechet et audit liquide, e) apres baisse du niveau audit bain a un niveau pre defini, vidange audit liquide restart et son stockage (113 en vue de son utilisation pour un prochain cycle d'etape, f) apres vidange complete audit liquide, vidange des residue (12) restarts de ladite thermolyse, 9) introduction desdits residue dans un four a micro-ondes (13), avec captage du gaz combustible degage par la thermolyse qui y a lieu, h) apres epuisement du degagement audit gaz, vidange des residue (21) restarts de ladite thermolyse, i) introduction desdits residue restarts dans un four de vitrification (25y, j) apres vitrification, vidange audit four de vitrification (27y, et stockage du vitrifia, et en ce que ledit four a micro-ondes est original du fait qu'il est con,cu comme une betonniere dont le fond du tambour est equipe avec un generateur a micro-ondes (14) qui envoie iesdites ondes dans ledit tambour, Ledit generateur est done solidaire audit tambour et evolue avec ce dernier dans son