Brevet FR2845689A1 — publié le 20040416

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LE TRAITEMENT D'HUILES LUBRIFIANTES USAGEES. La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour le traitement d'huiles lubrifiantes usagées. Dans tous les pays, les huiles lubrifiantes sont utilisées en quantités de plus en plus élevées, dont le total, au niveau mondial, dépasse plusieurs dizaines de millions de tonnes. Les huiles usagées sont polluantes vis-à-vis de l'environnement, de sorte qu'il faut éviter, dans toute la mesure possible, de les rejeter 10 sans précaution dans la nature, et que l'on doit s'efforcer, au contraire, de les récupérer et, de préférence, de les réutiliser au moins en partie, après un traitement approprié. Les réglementations internationales se font donc de plus en plus sévères en ce domaine et les utilisateurs de ces huiles lubrifiantes, 15 aussi bien que les producteurs de celles-ci, sont sensibilisés à la récupération des huiles usagées et à leur traitement ultérieur et, de ce fait, sont confrontés à des difficultés inhérentes à ces actions. En effet, la nature de ces huiles usagées limite considérablement les possibilités de réutilisation sans traitement préalable, à cause de 20 leur dégradation chimique et des polluants contenus (eau, particules solides et sédiments divers, qui peuvent avoir des dimensions allant de microscopiques à macroscopiques). Dans certains cas, ces huiles usagées sont utilisées directement comme combustible, en particulier dans les fours des cimenteries et 25 pour le chauffage industriel. Après un retraitement plus ou moins sévère, elles peuvent aussi être utilisées comme combustibles dans des incinérateurs industriels ou en mélange avec des combustibles pétroliers. Elles peuvent enfin être raffinées dans des unités de régénération, 30 pour être réutilisées comme bases lubrifiantes. La mise en oeuvre d'un nouveau traitement de raffinage est une opération industrielle réservée à des pays ayant un solide tissu industriel. En revanche, on ne dispose pas de procédé simple de traitement 35 de ces huiles usagées, qui soit utilisable dans de petites unités modulaires, accessibles à des pays faiblement industrialisés, o il existe néanmoins un réel besoin de récupération de ces huiles et de traitement sur place de celles-ci. C'est ce problème que se propose de résoudre la présente invention. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de traitement d'huiles lubrifiantes usagées, caractérisé en ce qu'il comprend: (i) une séparation préalable par décantation partielle d'au moins une fraction de l'eau et d'une fraction des particules solides et/ou sédiments que contient cette huile; (ii) un préchauffage de l'huile ainsi décantée pour l'amener à une température supérieure à celle de l'étape (i); (iii) une séparation centrifuge de l'huile ainsi préchauffée, à une température inférieure à la température d'ébullition de l'eau, pour enlever l'eau résiduelle et les polluants qu'elle contient; (iv) la récupération de l'huile traitée et la récupération des polluants ainsi obtenus. La phase initiale de décantation de l'huile usagée peut être effectuée classiquement par voie gravitaire ou en utilisant des techniques plus affinées, telles que celles basées sur les méthodes de décantation forcée. De préférence, cette séparation préalable s'effectue à une température d'au moins 20'C. Après décantation et préchauffage de l'huile usée, on procède avantageusement à un échange thermique entre l'huile préchauffée et l'huile traitée provenant du séparateur centrifuge, dont la température est plus élevée. Avant centrifugation, l'huile usagée passe de préférence dans un 25 réchauffeur, qui régule la température choisie pour cette centrifugation. Le préchauffage de l'huile usagée avant centrifugation est une caractéristique importante du procédé de l'invention, car elle permet d'augmenter l'efficacité de la séparation. Comme exposé ci-après plus en détail, l'huile traitée ainsi 30 obtenue présente une teneur en eau et en particules solides et/ou en sédiments considérablement plus faible que l'huile usagée de départ, ainsi qu'une teneur réduite en micro-particules et micro-sédiments. Elle peut être utilisée comme combustible, notamment en mélange avec des combustibles pétroliers. En général, les polluants séparés de l'huile traitée sont récupérés sous forme de boues présentant une forte concentration en particules et/ou sédiments, dont la nature est naturellement liée directement à celle de l'huile avant traitement. L'invention a également pour objet un dispositif pour le traitement d'une huile usagée, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend: (i') un bac de décantation de l'huile usagée; (ii') des moyens de préchauffage de l'huile usagée issue de décantation, aptes à amener l'huile à une température supérieure à celle du bac de décantation; (iii') un séparateur centrifuge apte à séparer de l'huile préchauffée l'eau résiduelle et les boues qu'elle contient, à une température inférieure à la température d'ébullition de l'eau; (iv') un bac de stockage de l'huile traitée issue du séparateur; (v') et un moyen d'évacuation des polluants provenant du 15 séparateur. Le bac de décantation de l'unité est équipé de moyens de chauffage aptes à amener l'huile usagée traitée à une température d'au moins 20'C et inférieure à la température de l'étape de centrifugation. Les moyens de préchauffage de l'huile provenant de la 20 décantation peuvent comprendre avantageusement un échangeur thermique, dans lequel l'huile issue de la centrifugation réchauffe l'huile usagée à traiter, et au moins un réchauffeur électrique, dans lequel l'huile à traiter provenant de l'échangeur thermique est amenée à la température choisie pour la centrifugation. Le dispositif peut comprendre une ligne de recyclage au bac de décantation d'une fraction au moins de l'huile préchauffée. Dans le cadre de l'invention, le séparateur centrifuge, vertical ou horizontal, est conçu pour fonctionner en purificateur ou en clarificateur pour le traitement des hydrocarbures pollués. Le séparateur centrifuge peut être notamment de type à disques, avec ou sans convoyeur d'expulsion des matières solides; il peut être équipé d'un dispositif à débourbage automatique, dans le cas ou il ne possède pas de convoyeur d'expulsion des sédiments solides. En fonctionnement comme purificateur, l'eau, les sédiments et les 35 hydrocarbures sont séparés par le séparateur centrifuge en trois phases distinctes. Dans ce cas, il est équipé d'un diaphragme réglable permettant de régler l'interface au niveau du bol; le choix du 4 2845689 diaphragme dépend des conditions de séparation et du type de l'huile usagée à traiter (viscosité/température/densité et débit). Lorsque le séparateur centrifuge est utilisé en clarificateur, l'eau et les sédiments sont expulsés ensemble. Dans ce cas, le séparateur est équipé d'un diaphragme du type clarificateur. Dans les deux types de fonctionnement, le séparateur peut être muni d'équipements permettant de contrôler son fonctionnement: alarme basse pression, alarme des niveaux des récepteurs, réglage des cycles de débourbage, alarme de vibration, pannes électriques, etc... Tous les moyens utilisés sont particulièrement simples et facilement disponibles dans la technique, et ils se prêtent donc bien à la réalisation d'unités modulaires de traitement d'huiles lubrifiantes usagées, faciles à installer dans des pays dépourvus de grandes installations industrielles. Une forme de réalisation d'un tel dispositif va être décrite ci-après de façon plus détaillée, à titre d'exemple, en référence à la figure unique du dessin annexé, qui est un schéma de ce dispositif. Comme représenté, une ligne 1, sur laquelle sont prévus un filtre 2 et une pompe 3, amène l'huile usagée à traiter depuis un bassin de 20 décantation non représenté, o s'effectue une première séparation de l'eau présente et des particules solides et/ou des macro-sédiments, à un bac de décantation 4, muni de moyens de chauffage électrique 5, aptes à amener cette huile à une température comprise entre 200C et 80'C et, de préférence, entre 50 et 80'C, par exemple. A la base de ce 25 bac est prévue une ligne 6 d'évacuation périodique des particules solides et/ou sédiments, munie d'une vanne 7. L'huile ainsi préchauffée ayant subi cette décantation est évacuée du bac 4 par la ligne 8 et, après avoir traversé des filtres 9, sous la sollicitation d'une pompe 10, traverse un échangeur thermique 11, par 30 exemple à plaques, o un échange thermique s'effectue avec l'huile chaude traitée conformément à l'invention. Dans l'échangeur 11, l'huile usagée peut être portée à une température supérieure à 900C. Elle est ensuite transférée par la ligne 12 dans un réchauffeur 13, o elle est amenée à une température d'environ 100OC- 120'C, avant 35 d'être évacuée par la ligne 14 vers un séparateur centrifuge 15, o elle est soumise à une centrifugation à une température inférieure à la température d'ébullition de l'eau. Dans ce séparateur centrifuge 15, les boues et l'eau résiduelle contenues dans l'huile usée sont séparées de celle-ci et évacuées par la ligne 16 pour être traitées ultérieurement, tandis que l'huile chaude ainsi purifiée est acheminée par la ligne 17 à l'échangeur thermique 11, puis récupérée dans un bac de stockage non représenté. La température à laquelle s'effectue la centrifugation est inférieure à la température d'ébullition de l'eau et par exemple de l'ordre de 80 à 95'C, ce qui présente l'avantage d'augmenter l'efficacité de la séparation. Le dimensionnement du séparateur centrifuge est modulable et adapté à la quantité annuelle d'huiles usagées à traiter. Une ligne 18 d'alimentation en eau, munie d'une pompe 19, est connectée au séparateur pour en effectuer le nettoyage périodique. Une vanne à trois voies, thermostatique 20, prévue sur la ligne 14 15 et sur une ligne 22 de recyclage partiel au bac 4, régule la température des flux d'huiles usagées à traiter entre le circuit de conditionnement de température, dans le bac 4 et le réchauffeur 13. La vanne 20 peut être actionnée mécaniquement ou pneumatiquement. Une ligne 21, connectée à une source d'air comprimé, peut être éventuellement connectée à la vanne 20. Une forme de mise en oeuvre du procédé de l'invention va être décrite ci-après, à titre d'exemple. Exemple L'appareillage qui vient d'être décrit a été utilisé pour traiter une huile lubrifiante usagée, dont les caractéristiques sont présentées dans le Tableau 1 ci-après. Cette huile a été traitée dans les conditions suivantes - température du bac de décantation 4: 700C, 30 - température de l'huile à purifier à la sortie de l'échangeur 11: 800C. - température du réchauffeur 13: 1100-1150C. - température de l'étape de centrifugation: 930-950C. - efficacité de la centrifugeuse: 95% - volume horaire d'huile usagée traitée: 2,5m3/h. Les caractéristiques de l'huile usagée traitée sont également rassemblées dans le Tableau 1. TABLEAU 1 Caractéristiques de l'huile usagée et de l'huile traitée 15 20 25 30 35 40 Méthodes Huile usagée Huile usagée et normes _traitée Densité à 15 C Viscosité à 40 C (mm2/ s) [ndice de viscosité Point d'éclair V.O. ( C) Carbone Conradson (% en masse) Soufre (% en masse) BN [base number] 'mg KOH/g) Indice d'acide (mg KOH/g) Eau (% en volume) Chlore (ppm) Sédiments (% en masse) Cendres sulfatées (% en masse) Métaux (ppm) NF T60-101 NF T60-101 NF T60-136 NF T60-118 ASTM D473 Fluo. X ASTM D2896 ASTM D664 NF T60-120 Fluo. X NF M07010 NF M07045 ICP 0,895 82-110 105 187 2,2 0,89 5,4 3,5 3,9 200 0,4 1,2 6620 0,890 82-110 -110 187 1,5 0,89 5,2 3,5 7 2845689 Ce Tableau montre qu'un certain nombre de caractéristiques de l'huile traitée diffèrent de façon avantageuse de celles de l'huile usagée. C'est ainsi que la quantité d'eau contenue dans l'huile passe de 3,9 % en volume à moins de 0,5 %, que la quantité de particules solides est 5 réduite de 0,4 % en masse à 0,05 %, que le carbone Conradson passe de 2,2 % en masse à 1,5 %, que la teneur en chlore passe de 200 p.p.m. à 150 p.p.m. et que la teneur en métaux baisse légèrement de 6620 p.p.m. à 6500 p.p.m. L'huile traitée peut ainsi être utilisée pour être incorporée dans 10 un combustible pétrolier, préférentiellement pour fours industriels. On notera que les moyens utilisés pour le traitement de l'huile usagée sont d'une grande simplicité et qu'il est ainsi possible de réaliser des unités modulaires de traitement, faciles à monter sur le terrain et qui ne nécessitent, comme source d'énergie, qu'une alimentation en 15 électricité. s REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement d'huiles usagées, caractérisé en ce qu'il comprend: (i) une séparation préalable par décantation partielle d'au moins 5 une fraction de l'eau et d'une fraction des particules solides et/ou sédiments que contient cette huile; (ii) un préchauffage de l'huile ainsi décantée pour l'amener à une température supérieure à celle de l'étape (i); (iii) une séparation centrifuge de l'huile ainsi préchauffée, à une 10 température inférieure à la température d'ébullition de l'eau, pour enlever l'eau résiduelle et les polluants qu'elle contient; (iv) la récupération de l'huile traitée et la récupération des polluants ainsi obtenus. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la phase 15 initiale de décantation s'effectue à une température d'au moins 20'C. 3. Procédé selon l'une des revendications i et 2, caractérisé en ce que la phase de préchauffage comprend un échange thermique avec l'huile traitée chaude sortant du séparateur centrifuge. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce 20 que le préchauffage comprend une phase de chauffage dans un réchauffeur. 5. Procédé selon l'une des revendications i à 4, caractérisé en ce qu'il comprend une phase préliminaire de décantation par séjour de l'huile usagée dans un bassin de stockage, en vue d'obtenir une 25 séparation d'une fraction importante de l'eau présente et une sédimentation des particules solides les plus grosses. 6. Dispositif pour le traitement d'une huile usagée, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend: (i') un bac de décantation (4) de l'huile usagée; (ii') des moyens de préchauffage (11, 13) de l'huile usagée ayant subi la décantation, aptes à amener l'huile à une température supérieure à celle du bac de décantation; (iii') un séparateur centrifuge (15), apte à séparer de l'huile préchauffée l'eau résiduelle et les boues qu'elle contient, à une 35 température inférieure à la température d'ébullition de l'eau; (iv') un bac de stockage de l'huile traitée issue du séparateur (15); (v) et un moyen d'évacuation (17) des polluants provenant du séparateur. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le bac de décantation (5) est équipé de moyens de chauffage. 8. Dispositif selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que les moyens de préchauffage comprennent un échangeur thermique (11), dans lequel l'huile usagée est chauffée par l'huile purifiée chaude issue du séparateur centrifuge (15). 9. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en 10 ce que les moyens de préchauffage comprennent un réchauffeur (13). 10. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif thermostatique (20) de régulation du flux d'huile chaude provenant du réchauffeur, dont une fraction réglable est recyclée par une ligne 22 au bac (4) de décantation.