Brevet FR2846334A1 — publié le 20040430

La présente invention concerne un nouveau procédé de traitement de déchets en polyéthylène ou autres polyoléfines préalablement à leur craquage thermique, D'une manière générale, certaines difficultés rencontrées dans le craquage thermique des déchets de polyéthylène tiennent à deux causes principales: 1. La présence de poches d'air incluses. Cet air provoque par son oxygène, au cours du craquage thermique, l'apparition de fortes quantités de goudrons et une importante cokéfaction pouvant rendre impropre à la 10 commercialisation les produits obtenus. 2. Le polyéthylène est très mauvais conducteur de la chaleur. Dès lors, le contact de surfaces à hautes température agissant directement sur les déchets solides (ce qui ne permet que la conduction et non la convection), avant qu'ils ne soient en fusion ou dissous dans des substances capables de 15 résister sans dommage à ces températures, tend à provoquer des carbonisations locales génératrices de dépôts extrêmement nuisibles sur ces surfaces. Le procédé décrit ici prévient cet inconvénient en chassant préalablement l'air 20 inclus dans les déchets, par submersion de ces déchets dans un des solvants lourds pouvant être obtenus par le craquage thermique lui-même, si on le conduit dans ce sens, tels que le kérosène ou le gazole par exemple, avant même de faire subir à ces déchets tout chauffage. C'est encore le kérosène ou le gazole dont sont humectés les déchets qui jouent, lors du chauffage ultérieur de ces derniers, le rôle de substance 25 solvante pour fluidiser les déchets alors que la température est encore modérée. La présente invention est pour sa part destinée à préparer au craquage thermique des déchets "tout venant" non toxiques d'ouvrages en polyoléfines, même très humides et parfois très chargés de matières inertes ou dont la décomposition 30 est peu génante au cours de la pyrolyse, et en particulier les déchets "tout venant" de serres et tunnels en polyoléfines utilisés dans l'agriculture, souillés de terre humide et de débris végétaux, les sacheries usagées, les emballages creux (vides) ou encore les déchets ménagers grossièrement triés de films, flacons (vides) et emballages divers, sans qu'il soit nécessaire de procéder à un nettoyage préalable.. 35 La présente invention consiste à faire déboucher les déchets de polyéthylène ou autres polyoléfines, éventuellement en mélange, en continu dans une enceinte close o ils seront soumis à l'action de la chaleur à l'abri de l'air, en les y poussant à l'aide d'un dispositif d'alimentation quelconque connu, tel un piston mu par un vérin 5 par exemple. Toutefois, l'innovation consiste à immerger au préalable ces déchets, et à les maintenir submergés, avant leur introduction dans l'enceinte chauffée, dans du kérosène ou du fuel domestique du commerce, ou, plus économiquement, éventuellement produits sur place par le craquage thermique des déchets précédemment traités. Selon la présente invention, les déchets de polyoléfine sont déversés dans une trémie prolongée par un tube o ils sont refoulés par un piston selon le débit horaire choisi. Ce piston se trouve au bas de la trémie, à l'opposé du tube qui la prolonge mais dans le même axe. Conformément à la présente invention, la trémie et le tube 15 qui la prolonge sont étanches et remplis de kérosène ou de fuel domestique (je dirai par la suite pour abréger "fuel" quel que soit le solvant utilisé), de telle façon que l'on puisse déverser les déchets sans qu'il y ait débordement du fuel, mais de telle sorte que les déchets soient submergés par ce fuel avant d'être repoussés par le piston. Cette submersion a pour but, d'une part d'empêcher la présence d'air dans les 20 déchets et d'autre part de faire baigner ces déchets dans une substance capable de les dissoudre à température bien inférieure à leur température de craquage. Conformément à la présente invention, les déchets baignant dans le fuel sont repoussés en continu dans une enceinte chauffée à une température telle qu'ils 25 fondent et deviennent liquide. En présence de fuel, même en faible quantité, le polyéthylène est en fusion complète aux environs de 150'C. Les déchets ainsi fondus sont aisément portés à la température o le craquage peut débuter, soit aux alentours de 300'C. Toute l'opération s'effectue à une pression à peine supérieure à la pression atmosphérique, la faible surpression correspondant à l'introduction des 30 déchets dans l'enceinte chauffée est compensée par la mise en communication de cette enceinte avec la chambre de réception finale des produits de craquage par l'intermédiaire d'un vase d'expansion fixé sur l'enceinte chauffée. Dès lors, les liquides obtenus peuvent être craqués thermiquement par tout procédé connu de la technique et les produits issus du craquage traités par des méthodes classiques. Selon un mode particulier d'exécution de notre procédé, les déchets sont introduits en continu dans une trémie 1 de forme classique et de dimension adaptée aux quantités horaires de déchets que l'on souhaite traiter sans que sa profondeur soit inférieure à environ 1 mètre. La partie basse de cette trémie se prolonge comme il est indiqué sur le dessin par un tube 2 de calibre suffisant pour que les déchets 10 traités puissent y être refoulés par un piston 3 placé dans le bas de la trémie et dans l'axe du tube 2. Tout dispositif classique connu tel qu'une vis sans fin mue par un moteur peut également être utilisé à la place du piston. Le piston 3 peut être mu à la demande par un moyen classique connu tel qu'un vérin par exemple. La trémie et tous les organes tubulaires du matériel décrit ici et par la suite sont en tôle ordinaire 15 d'acier au carbone. Avant tout déversement de déchets dans la trémie 1, celle-ci ainsi que le tube 2 qui la prolonge, sont remplis de kérosène ou de fuel domestique jusqu'à un niveau tel que le déversement et l'immersion qui s'en suit ne puisse provoquer de 20 débordement. Ce niveau doit être maintenu tout au long de l'opération. L'ensemble solidaire formé par la trémie 1, le tube 2 et le piston 3 sont inclinés de telle façon que l'axe commun du tube et du piston forme un angle compris entre 150 et 450 et de préférence environ 30 avec l'horizontale. 25 Le diamètre du tube 2 peut être compris selon le débit horaire souhaité entre 0,3 mètre et 1,5 mètres et sa longueur doit avoisiner trois à cinq fois son diamètre. Les 2/3 environ du tube 2 en partant de la sortie de la trémie sont perforés de trous permettant aux liquides en excès contenus dans les déchets d'être exprimés lors de 30 la compression par le piston sans que les déchets eux-mêmes puissent passer au travers. Un tube étanche 4 concentrique au tube 2 entoure ce dernier sur toute la longueur o il est perforé de façon à recueillir les liquides qui s'écoulent des perforations. Une issue est prévu dans la partie haute du tube 4 pour permettre l'évacuation des liquides s'accumulant dans ce tube. 35 La partie perforée du tube 2 est prolongée par le tiers restant non perforé qui se termine par un rétrécissement annulaire conique diminuant le diamètre du tube 2 d'environ 1/6 à sa sortie. La partie rétrécie conique peut avoir une longueur comprise environ entre 1/6 et 1/2 du diamètre du tube. Cette partie rétrécie est destinée à permettre au piston 3 de compresser efficacement les déchets enfermés dans le tube 2 pour qu'ils y forment un bouchon étanche se renouvelant en permanence avant le rétrécissement malgré leur sortie au-delà de ce dernier dans la chambre 5 qui lui succède. Les déchets comprimés 10 par le piston 3 sont maintenus en compression dans le tube 2 lors du recul du piston par des ergots articulés anti-retour selon une technique connue. La partie rétrécie qui termine le tube 2 débouche dans la partie haute d'une chambre 5 de forme quelconque mais de préférence cylindrique, chauffée 15 intérieurement par un faisceau tubulaire 6 tapissant les parois de la chambre, lequel faisceau est parcouru par des gaz chauds provenant de générateurs de chaleur connus de la technique et dont la température initiale à l'entrée est environ 5000C. Selon le mode particulier non limitatif d'exécution présenté sur les dessins 20 annexés à la description, la chambre 5 est cylindrique et représentée en coupe, elle possède le même axe que le tube 2 et a donc comme lui une inclinaison d'environ 30 avec l'horizontale. Sa longueur est d'environ deux fois celle du tube 2 et son diamètre est d'environ deux fois et demi celui du tube 2. Du faisceau tubulaire 6, également représenté en coupe, n'apparaît qu'un tube haut et un tube bas. 25 Les tubes du faisceau sont classiquement connectés en haut et en bas de la chambre 5 à des boites de distribution basse 6' et haute 6" intérieures ou extérieures à la chambre 5. Dans le cas particulier décrit, ces boites sont intérieures annulaires et les tubes connectés forment avec leurs boites une cage d'écureuil laissant dans 30 son axe un passage central de diamètre voisin de deux fois celui du tube 2 pour faciliter l'entrée des déchets qui en proviennent. Les fumées chaudes entrent par la partie la plus basse de la boite 6', puis après avoir parcouru le faisceau, les fumées refroidies par leur passage à travers les liquides remplissant la chambre 5 qu'elles réchauffent, sortent du haut de la boite 6" aux environ de 2000C par la cheminée 7. 35 La chambre 5 comporte extérieurement dans sa partie haute une chambre d'expansion verticale 8 de forme quelconque mais pouvant être cylindrique, de diamètre voisin de celui du tube 2 et de hauteur voisine de la moitié de la longueur du tube 2. Ce tube 8 comporte à sa partie la plus haute une sortie qui doit 5 déboucher dans la chambre de réception finale des produits issus du craquage que doivent subir les liquides provenant de la chambre 5. Sa fonction est de contrôler les différences de pressions entre la chambre 5 et la sortie du craquage. REVENDICATIONS 1/ Procédé de traitement de déchets en polyéthylène ou autres polyoléfines, préalablement à leur craquage thermique ultérieur par tout procédé déjà connu de la technique actuelle, caractérisé par le fait que les déchets à traiter sont immergés avant tout chauffage dans un solvant lourd tel que du kérosène ou du fuel domestique de façon à ce que l'air qu'ils peuvent contenir soit chassé des déchets maintenus submergés. Caractérisé encore par le fait que les déchets ainsi submergés sont repoussés par un 10 moyen connu quelconque dans une enceinte chauffée exempte d'air o ils fondent en se dissolvant dans le kérosène ou le fuel domestique dont ils sont imprégnés en formant des liquides destinés à être craqués thermiquement par la suite par tout procédé connu. 2/ Procédé selon la revendication (1) caractérisé par le fait que le solvant lourd utilisé est un kérosène ou un fuel domestique provenant du craquage antérieur de déchets de polyoléfines. 3/ Mode particulier d'exécution selon l'une quelconque des revendications (1) 20 ou (2) caractérisé par le fait que les déchets sont déversés dans une trémie 1 d'au moins 1 mètre de profondeur prolongée à sa partie basse d'un tube 2 dont le calibre est adapté au débit horaire des déchets. Son diamètre peut varier de 0,3 m à 1,5 m et sa longueur de trois à cinq fois son diamètre. Caractérisé aussi par le fait qu'à l'opposé du tube 2 et dans le même axe, un 25 piston mu par un dispositif quelconque connu a pour fonction de repousser les déchets dans le tube 2. Caractérisé de plus par le fait que l'ensemble solidaire formé par la trémie 1, le tube 2 et le piston 3 sont inclinés de telle façon que l'axe commun du tube et du piston forme un angle compris entre 15 et 450 et de préférence environ 300 avec 30 l'horizontale Caractérisé encore par le fait que le tube 2 se termine par un rétrécissement annulaire conique diminuant le diamètre du tube 2 d'environ 1/6 à sa sortie. La partie rétrécie conique peut avoir une longueur comprise environ entre 1/6 et 1/2 du diamètre du tube. Cette partie rétrécie est destinée à permettre au piston 3 de 35 compresser efficacement les déchets enfermés dans le tube 2 pour qu'ils y forment un bouchon étanche se renouvelant en permanence avant le rétrécissement malgré leur sortie au-delà de ce dernier dans la chambre 5 qui lui succède. Les déchets comprimés par le piston 3 sont maintenus en compression dans le tube 2 lors du recul du piston par des ergots articulés anti-retour selon une technique connue. Caractérisé encore par le fait que la partie rétrécie qui termine le tube 2 débouche dans la partie haute d'une chambre 5 de forme quelconque mais de préférence cylindrique, chauffée intérieurement par un faisceau tubulaire 6 tapissant les parois de la chambre, lequel faisceau est parcouru par des gaz chauds provenant de générateurs de chaleur connus de la technique et dont la température initiale à 10 l'entrée est environ 500'C. Caractérisé enfin par le fait que la chambre 5 comporte extérieurement dans sa partie haute une chambre d'expansion verticale 8 de forme quelconque comportant à sa partie la plus haute une sortie qui doit déboucher dans la chambre de réception finale des produits issus du craquage que doivent subir ultérieurement 15 les liquides provenant de la chambre 5. Sa fonction est de contrôler les différences de pressions entre la chambre 5 et la sortie du craquage.