Brevet FR3005277A1 — publié le 20141107

PROCEDE DE TRANSFORMATION DE MATIERES ORGANIQUES PAR SEGMENTATION DANS UN BAIN DE SELS FONDUS, ET DISPOSITIF METTANT EN OEUVRE LEDIT PROCEDE Domaine technique : La présente invention concerne un procédé de transformation de matières organiques en matières valorisables par segmentation dans au moins un réservoir contenant au moins un bain de sels fondus en fusion, comportant au moins une étape d'acheminement desdites matières organiques dans le réservoir et une étape de traitement desdites matières organiques dans ledit bain de sel fondus en fusion. La présente invention concerne également un dispositif de transformation de matières organiques en matières valorisables par segmentation ,ce dispositif étant agencé pour assurer la mise en oeuvre du procédé comportant au moins un réservoir contenant au moins un bain de sels fondus en fusion, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un moyen d'acheminement desdites matières organiques débouchant à l'intérieur dudit réservoir directement au coeur dudit bain de sels fondus en fusion. Technique antérieure : L'invention concerne le domaine technique de la transformation de déchets de type matières organiques, comme par exemple des matières plastiques souillées ou non par des produits chimiques, tels que des produits phytosanitaires ou pétroliers, et plus particulièrement, leur transformation par segmentation dans un bain de sels fondus, en vue d'obtenir des matières valorisables. On entend par segmentation, fréquemment appelée craquage ou thermolyse, une décomposition chimique de matières organiques par chauffage en l'absence d'oxygène. On connaît également des procédés de pyrolyse classiques, pour lesquels la matière organique est portée à des températures comprises en moyenne entre 400 °C et 1100° C. Les procédés de segmentation dans un bain de sels fondus, quant à eux, ont l'avantage de permettre d'opérer à des températures plus basses. La température du bain peut être comprise entre 170°C et 1100°C, car il est possible d'abaisser le point de fusion du bain par le biais d'un mélange eutectique. Le bain de sels fondus consiste en général en un mélange d'un ou plusieurs composés choisis parmi les hydroxydes et/ou les oxydes de métaux alcalins et alcalino-terreux, tel que NaOH. Le bain de sels fondus peut aussi contenir des carbonates et/ou des bicarbonates alcalins et alcalino-terreux tel que Na2CO3. Ces différents composés peuvent se trouver sous la forme d'un mélange eutectique. On entend par matières organiques des déchets de matières plastiques, de caoutchouc, d'élastomère, de produits organiques, et similaires. En ce qui concerne les matières plastiques, il peut s'agir, en particulier, de bâches agricoles. On entend par matières valorisables les produits obtenus par segmentation sous forme de gaz condensables ou d'huiles, de gaz non condensables, et/ou de résidus solides. Il peut en particulier s'agir de cire microcristalline ou de paraffine, etc. Les gaz non condensables, tels que le méthane ou l'éthylène par exemple, peuvent servir de combustibles et être brûlés dans une torchère en vue de récupérer les calories pour chauffer le réservoir du dispositif de segmentation. Enfin les résidus solides, tels que le coke, peuvent également être utilisés en tant que combustibles. Usuellement, la transformation de déchets de type matières organiques peut se faire par thermolyse ou par pyrolyse classiques. Dans ce cas, le transfert thermique et donc l'efficacité de la thermolyse ou de la pyrolyse dépend considérablement de la forme et de l'état de la matière à transformer. En effet, un tel procédé ne permet pas que le transfert thermique s'opère directement dans le volume du produit à transformer, mais seulement à la surface de celui-ci. La publication FR 2 858 570 B1 tente de trouver une solution à cette problématique et décrit un procédé de pyrolyse classique incorporant des billes préchauffées permettant un transfert thermique plus efficace dans le volume de la matière à transformer. Ce procédé présente néanmoins l'inconvénient de ne fonctionner de façon optimale qu'à des températures élevées de l'ordre de 600°C à 1100 °C. Pour ces raisons, le dispositif entraîne des coûts de fonctionnement élevés du fait de sa forte consommation énergétique. L'on connaît également par la publication WO 2010/127 664 Al, un procédé de pyrolyse classique permettant en particulier la transformation de pneumatiques usagés. Pour fonctionner, il est au préalable nécessaire de broyer les pneus usés pour obtenir des granulats, afin que le transfert thermique soit suffisamment efficace. Les granulats traversent alors un réservoir vertical par gravimétrie du haut vers le bas. De tels dispositifs ne sont cependant pas adaptés à des matières très légères sous forme, par exemple, de paillettes. En effet, dans les dispositifs connus, les matières à transformer sont introduites du haut vers le bas par gravité à l'intérieur du réservoir. Lorsque des matières légères rentrent dans le réservoir, elles peuvent avoir tendance à s'envoler sous l'effet de la différence de température qui réside entre l'intérieur et l'extérieur du réservoir. Cette différence de température induit un flux thermique qui pousse les matières légères vers l'extérieur du réservoir. La pyrolyse ne peut alors pas être effectuée dans de bonnes conditions. Enfin, les procédés de transformation par thermolyse ou pyrolyse classiques ont l'inconvénient de ne pas traiter facilement les matières organiques polluées, par exemple, par des produits chimiques. Il est en général nécessaire d'ajouter à ces dispositifs des systèmes complexes de filtration des polluants ou de prévoir des étapes préalables de nettoyage et de séchage de la matière. On connaît également, la transformation de déchets par segmentation dans un bain de sels fondus. Ce procédé est utilisé pour traiter en particulier des matières organiques contenant des polluants tels que du soufre et/ou des halogènes et/ou des métaux toxiques, comme décrit dans la publication EP 0 070 789 A2. Plus particulièrement, un tel procédé est particulièrement intéressant pour le traitement de pneumatiques usagés ou de matières plastiques telles que des PVC. En effet, le bain de sels fondus permet de capter les dérivés soufrés et halogénés, et donc de les éliminer des produits de la segmentation. En outre, la segmentation dans un bain de sels fondus présente l'avantage de permettre un transfert thermique très efficace vers les matières à transformer. En effet, par gravité les granulats tombent dans le volume du bain de sels fondus ce qui favorise un transfert thermique efficace. Cependant, de tels systèmes ne permettent pas non plus de traiter efficacement les matières légères, de type paillettes, à la fois car elles ont tendance à être aspirées hors du réservoir et à flotter à la surface du bain de sels fondus, ce qui n'est pas en faveur d'un transfert thermique efficace. Pour toutes ces raisons, les solutions connues actuellement ne sont pas satisfaisantes. Exposé de l'invention : La présente invention vise à pallier ces inconvénients en proposant un procédé ainsi qu'un dispositif permettant la transformation de matières organiques polluées ou non avec un meilleur rendement et permettant en particulier de transformer des matières ne pouvant pas être introduites par gravité dans le réservoir comme c'est le cas de bon nombre de déchets. Ce procédé permet en outre avantageusement, le traitement de matières plastiques non préalablement triées. Enfin, ce procédé est de plus économe en énergie et peut être mis en oeuvre par un dispositif industrialisable, relativement simple, compact et d'un investissement réduit. Dans ce but, l'invention concerne un procédé de transformation de matières organiques en matières valorisables par segmentation du genre indiqué en préambule, caractérisé en ce que lors de ladite étape d'acheminement lesdites matières organiques sont véhiculées dans au moins un moyen d'acheminement pour être introduites directement au coeur dudit bain de sels fondus en fusion. Le moyen d'acheminement peut s'étendre dans le réservoir. De cette façon, l'invention permet une amélioration du transfert thermique en introduisant directement dans le coeur du bain de sels fondus en fusion les matières organiques à dégrader et permet en plus d'opérer à basse température. L'invention permet en outre une miniaturisation du dispositif nécessaire pour la mise en oeuvre du procédé. Dans une forme de réalisation préférée, lors de ladite étape d'acheminement lesdites matières organiques sont introduites en force au coeur dudit bain de sels fondus en fusion. En outre, elles peuvent être introduites sensiblement latéralement dans une zone inférieure du réservoir. Selon une forme de réalisation préférée, lors de l'étape d'acheminement lesdites matières organiques sont préchauffées avant d'être introduites dans le coeur du bain de sels fondus en fusion. De manière préférentielle, ladite étape d'acheminement comporte une étape de transformation lors de laquelle lesdites matières organiques sont chauffées au maximum jusqu'à leur point de fusion puis extrudées pour être introduites sous la forme de filaments mous ou en fusion dans le coeur dudit bain de sels fondus en fusion. Dans ce cas, la température de chauffage ou de préchauffage desdites matières organiques lors de l'étape d'acheminement est inférieure à la température dudit bain de sels fondus en fusion et constitue un système anti-retour. Dans une forme de réalisation préférée lors de ladite étape d'acheminement, lesdites matières organiques sont maintenues dans une atmosphère dépourvue d'oxygène avant d'être introduites dans ledit bain de sels fondus en fusion. Dans ce cas l'on injecte de l'azote à l'intérieur dudit moyen d'acheminement. De manière préférentielle, le procédé comporte une étape de préparation précédant l'étape d'acheminement lors de laquelle lesdites matières organiques sont préalablement divisées en fragments. La présente invention concerne également un dispositif de transformation de matières organiques en matières valorisables par segmentation tel que défini en préambule, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un moyen d'acheminement desdites matières organiques débouchant à l'intérieur dudit réservoir directement au coeur dudit bain de sels fondus en fusion. Le moyen d'acheminement peut s'étendre dans le reservoir. Selon un mode de réalisation préféré, ledit moyen d'acheminement comporte un système anti-retour pour éviter audit bain de sels fondus de s'écouler à l'intérieur dudit moyen d'acheminement. Dans ce cas, ledit moyen d'acheminement comporte un système de tempérage desdites matières organiques. En outre, l'extrémité dudit moyen d'acheminement débouchant dans le réservoir peut comporter une filière s'étendant à l'intérieur dudit réservoir dans ledit bain de sels fondus. Selon une variante de réalisation, ledit moyen d'acheminement est couplé à un conduit d'injection d'un gaz permettant de neutraliser la présence d'oxygène. Dans ce cas le gaz est de l'azote. Selon une variante de réalisation préférée, le moyen d'acheminement comporte un convoyeur à vis alimenté par un orifice d'introduction desdites matières organiques. Description sommaire des dessins : La présente invention et ses avantages apparaîtront mieux dans la description suivante d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 représente une vue en coupe axiale du dispositif de transformation de matières organiques selon l'invention montrant un réservoir lié à un convoyeur à vis, - la figure 2 est une vue du dessus en coupe du dispositif de la figure 1, - la figure 2a est une section suivant le plan de coupe II-II du dispositif de la figure 2, et - la figure 3 est une vue en perspective d'un mode de réalisation du dispositif de la figure 1. Illustrations de l'invention et meilleure manière de la réaliser: En référence aux figures, le dispositif 1 de transformation de matières organiques en matières valorisables par segmentation selon l'invention permet de mettre en oeuvre un procédé de segmentation, comportant une étape d'acheminement lors de laquelle les matières organiques sont introduites dans un réservoir 4 comportant un bain de sels fondus 5 en fusion puis transformées par segmentation et condensées dans un condensateur 19, pour former des matières valorisables. La figure 1 montre le réservoir 4 dans lequel est chauffé le bain de sels fondus 5 au moyen de résistances chauffantes 18 sous la forme d'anneaux disposés autour des parois du réservoir 4. Le bain de sels fondus 5 selon l'invention consiste en un mélange d'un ou plusieurs composés choisis parmi les oxydes ou les hydroxydes de métaux alcalins ou alcalino-terreux. De préférence, le mélange est un eutectique pour permettre d'abaisser la température de fusion du bain de sels fondus 5. Les matières organiques introduites dans le réservoir 4 peuvent subir une étape de préparation, avant l'étape d'acheminement, lors de laquelle elles peuvent avoir été fragmentées, broyées, déchiquetées, hachées, etc. avant leur introduction dans le bain de sels fondus 5, par exemple par un broyeur ou tout autre moyen et peuvent prendre la forme de granulats, de sciures, de paillettes, etc. Selon le procédé de l'invention, lors de l'étape d'acheminement les matières organiques sont introduites directement dans coeur du bain de sels fondus 5 par un moyen d'acheminement 7. Le coeur du bain de sels fondus correspond au volume ou à la masse du bain de sels fondus par opposition à sa surface. A cet effet, le moyen d'acheminement 7 est agencé de sorte qu'il débouche directement dans le coeur du bain de sels fondus 5, comme cela est représenté à la figure 1, en s'étendant à l'intérieur du réservoir 4. De plus, le moyen d'acheminement 7 est disposé latéralement au réservoir 4 et débouche dans sa zone inférieure 8. En outre, les matières organiques peuvent être poussées dans le bain de sels fondus 5, afin d'accélérer leur acheminement dans le bain de sels fondus 5. Cette configuration permet avantageusement d'incorporer directement et immédiatement les matières organiques dans le volume du bain de sels fondus 5, et ce afin que le transfert thermique soit rapide et optimal. En outre, un tel agencement permet de traiter une quantité importante de matières organiques pour une faible consommation d'énergie. En effet, le transfert thermique se faisant plus rapidement, il n'est plus nécessaire de chauffer le bain aussi longtemps que pour des procédés classiques. Il en découle une baisse du coût de mise en oeuvre du procédé. Dans le même temps, il est par conséquent possible de prévoir une installation miniaturisée également plus facile à mettre en oeuvre. Le moyen d'acheminement 7 peut être en outre utilisé pour préchauffer les matières organiques avant leur introduction dans le bain de sels fondus 5 si nécessaire. Dans ce but, un système de tempérage 13, tel que représenté à la figure 1, sous la forme par exemple d'un anneau chauffant est disposé autour des parois du moyen d'acheminement 7. Les matières organiques sont préchauffées à des températures inférieures à la température de fusion de l'eutectique. Ce système de tempérage 13 facilite le transfert thermique étant donné que le gradient de température entre les matières organiques et le bain de sels fondus 5 est réduit. De plus, il constitue naturellement un système anti-retour empêchant l'écoulement du bain de sels fondus à l'intérieur du moyen d'acheminement 7 grâce au fait que la température de préchauffage est inférieure à la température de fusion de l'eutectique. Toujours dans le but d'augmenter le transfert thermique, lors de l'étape d'acheminement il est possible de rajouter une étape de transformation des matières organiques lors de laquelle on sépare la masse de matières organiques introduite dans le bain de sels fondus 5 en fils ou filaments en fusion. Cette étape de transformation se fait de préférence en amont du bain de sels fondus 5, c'est à dire à la sortie du moyen d'acheminement 7. Pour ce faire, on chauffe les matières organiques au maximum jusqu'à leur point de fusion pour être extrudées puis introduites sous la forme de filaments mous ou en fusion dans le coeur du bain de sels fondus 5 en fusion. En effet, les matières organiques ne doivent pas être carbonisées lors du chauffage ou du préchauffage dans le moyen d'acheminement 7. A cet effet, on dispose une filière 10, comme représenté à la figure 2A et 2B, comportant des conduits traversants 11, à l'extrémité 9 du moyen d'acheminement 7 débouchant dans le réservoir 4. La filière 10 s'étend à l'intérieur du réservoir 4 pour être en contact avec le coeur du bain de sels fondus en fusion 5. La segmentation comme définit précédemment se fait dans une atmosphère dépourvue d'oxygène. Selon l'invention, une injection de gaz permettant de neutraliser la présence d'oxygène se fait non pas dans le réservoir 4 comme il est habituel de le faire, mais lors de l'étape d'acheminement, à l'intérieur du moyen d'acheminement 7. Dans ce but, un conduit d'injection d'un gaz 14, représentée schématiquement à la figure 1, par exemple d'azote est couplée au moyen d'acheminement 7 et chasse les molécules d'oxygène des matières introduites dans le moyen d'acheminement 7 par une trémie 21 ou tout moyen d'introduction équivalent pouvant être alimenté par lot ou en continu. Enfin, le moyen d'acheminement 7 selon le mode de réalisation représenté aux figures 1 et 2 consiste en un convoyeur à vis 15. Ce convoyeur est pourvu d'une vis 16 sans fin ou sans âme liée à un rotor 17. Cependant, tout autre moyen d'acheminement 7 peut être agencé sans qu'on ne s'éloigne de l'esprit de l'invention, tel qu'un convoyeur à vérin. Un tel convoyeur à vis 15 permet d'introduire en force les matières organiques dans le bain de sels fondus 5. La figure 3 montre un dispositif 1 selon l'invention comportant deux ensembles en parallèles comportant chacun un réservoir 4 couplé à un moyen d'acheminement 7, couplés entre eux et liés à un même condensateur 19 au moyen de conduites d'évacuation 20. Ce dispositif 1 peut être répliqué afin de former une installation plus ou moins grande en fonction bien entendu de la quantité de matières organiques à traiter. Ce dispositif 1 constitue donc un système modulable et compact. Possibilités d'application industrielle : Il ressort clairement de cette description que l'invention permet d'atteindre les buts fixés, à savoir proposer un procédé de transformation de matières organiques, polluées ou non, par segmentation ainsi qu'un dispositif permettant de le mettre en oeuvre, dont le transfert thermique est optimal ce qui permet une économie d'énergie, la miniaturisation et un meilleur rendement du dispositif. De plus, tout type de matières organiques quelle que soit sa forme ou sa masse peut être traité avec une efficacité maîtrisée. La présente invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit mais s'étend à toute modification et variantes évidentes pour un homme du métier tout en restant dans l'étendue de la protection définie dans les revendications annexées. REVENDICATIONS1. Procédé de transformation de matières organiques en matières valorisables par segmentation dans au moins un réservoir (4) contenant au moins un bain de sels fondus (5) en fusion, comportant au moins une étape d'acheminement desdites matières organiques dans le réservoir (4) et une étape de traitement desdites matières organiques dans ledit bain de sels fondus (5) en fusion, caractérisé en ce que lors de ladite étape d'acheminement lesdites matières organiques sont véhiculées dans au moins un moyen d'acheminement (7) pour être introduites directement au coeur dudit bain de sels fondus (5) en fusion. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lors de ladite étape d'acheminement lesdites matières organiques sont véhiculées au coeur dudit bain par ledit moyen d'acheminement (7) qui s'étend dans ledit réservoir (4). 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lors de ladite étape d'acheminement lesdites matières organiques sont introduites en force au coeur dudit bain de sels fondus (5) en fusion. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce lors de l'étape d'acheminement lesdites matières organiques sont introduites sensiblement latéralement dans une zone inférieure (8) du réservoir (4). 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lors de l'étape d'acheminement lesdites matières organiques sont préchauffées avant d'être introduites dans le coeur du bain de sels fondus (5) en fusion. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite étape d'acheminement comporte une étape de transformation lors de laquelle lesdites matières organiquessont chauffées au maximum jusqu'à leur point de fusion puis extrudées pour être introduites sous la forme de filaments mous ou en fusion dans le coeur dudit bain de sels fondus (5) en fusion. 7. Procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la température de chauffage ou de préchauffage desdites matières organiques lors de l'étape d'acheminement est inférieure à la température dudit bain de sels fondus (5) en fusion et constitue un système anti-retour. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lors de ladite étape d'acheminement, lesdites matières organiques sont maintenues dans une atmosphère dépourvue d'oxygène avant d'être introduites dans ledit bain de sels fondus (5) en fusion. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'on injecte de l'azote à l'intérieur dudit moyen d'acheminement (7). 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de préparation précédant l'étape d'acheminement lors de laquelle lesdites matières organiques sont préalablement divisées en fragments. 11. Dispositif (1) de transformation de matières organiques en matières valorisables par segmentation ,ce dispositif (1) étant agencé pour assurer la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 comportant au moins un réservoir (4) contenant au moins un bain de sels fondus (5) en fusion, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un moyen d'acheminement (7) desdites matières organiques débouchant à l'intérieur dudit réservoir (4) directement au coeur dudit bain de sels fondus (5) en fusion. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit moyen d'acheminement (7) s'étend dans ledit réservoir (4). 13. Dispositif selon les revendications 11 ou 12, caractérisé en ce que ledit moyen d'acheminement (7) comporte un système anti-retour pour éviter audit bain de sels fondus (5) de s'écouler à l'intérieur dudit moyen d'acheminement (7). 14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que ledit moyen d'acheminement (7) comporte un système de tempérage (13) desdites matières organiques. 15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'extrémité (9) dudit moyen d'acheminement (7) débouchant dans le réservoir comporte une filière (10) s'étendant à l'intérieur dudit réservoir (4) dans ledit bain de sels fondus (5). 16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 11 à 15, caractérisé en ce que ledit moyen d'acheminement (7) est couplé à un conduit d'injection (14) d'un gaz permettant de neutraliser la présence d'oxygène. 17. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que ledit gaz est de l'azote. 18. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 11 à 17, caractérisé en ce que ledit moyen d'acheminement (7) comporte un convoyeur à vis (15) alimenté par un orifice (21) d'introduction desdites matières organiques.25