Brevet FR3063084A1 — publié le 20180824

PROCEDE ET DISPOSITIF DE TRAITEMENT D'HUILES USAGEES, NOTAMMENT D'HUILES DE MOTEURS THERMIQUES La présente invention vise un procédé et un dispositif de traitement d'huiles usagées, notamment d'huiles de moteurs thermiques dits à explosion interne. Si l'on considère les moteurs thermiques, on sait que dans les cylindres et plus particulièrement dans toute la chaîne des pièces en mouvement, il est prévu de l'huile qui a pour rôle de lubrifier les différentes pièces tournantes, coulissantes plus généralement les pièces entre lesquelles il existe un frottement. Ces huiles, qu'elles soient directement issu du moteur, des boîtes de vitesses de transfert ou des moyeux ou encore issues de moteurs hydrauliques, ont des propriétés de lubrification mais elles se chargent en de nombreuses particules métalliques liées à l'usure des différentes pièces car malgré la lubrification, il existe des frottements, mais aussi en particules de matériaux de synthèse comme du kevlar®, du carbone, du caoutchouc. Une autre pollution de ces huiles vient des particules générées par la combustion des carburants fioul, fioul lourd, diesel ou essence, dans les moteurs à explosion interne par exemple. Dans les moteurs, toute combustion génère des particules. Si l'on considère qu'une voiture utilise déjà plusieurs litres d'huile, remplacés régulièrement, on peut imaginer les quantités lorsqu'il s'agit de poids lourds ou d'engins de chantier. La ressource fossile étant limitée, le recyclage est une nécessité et le retraitement de ces produits d'origine fossile est une obligation plutôt qu'une combustion générant uniquement des calories à valoriser et des gaz à traiter. Ce problème d'approvisionnement est d'autant plus crucial que le territoire concerné est éloigné d'une entité de retraitement industriel, généralement associée à un territoire de taille suffisante géographiquement et à une forte population pour rendre ces installations possibles et rentables. Une fois ces grandes entités considérées, il existe de très nombreuses sources de génération de ces huiles ne pouvant être dotées de telles installations industrielles du fait de 3063084 2 l'éloignement, de la population insuffisante ou de la zone d'approvisionnement trop restreinte. Il existe aussi un problème de coût car le retraitement est plus cher que la simple combustion de ces huiles, et, même s'il est émis de très nombreux polluants, certaines zones du monde 5 pratiquent cette combustion peu valorisable. Des installations industrielles de grande capacité n'étant pas envisageables pour de plus petits territoires, il faut néanmoins traiter ces huiles usagées mais à partir d'unités de tailles adaptées et de fonctionnement simple pour les rendre ces huiles utilisables après les avoir dépolluées. Ces huiles sont réutilisées mais une telle dépollution est nécessaire même pour 10 les utiliser à titre de combustible pour des centrales thermiques s'il n'existe pas d'autres solutions de valorisation Un tel retraitement évite la perte d'une richesse disponible en quantité limitée, évite les pollutions inutiles et donc, parallèlement, évite la contribution malheureuse à une dégradation de la santé. 15 De plus, la multiplicité des points de retraitement évite le transport des huiles usagées, lui- même consommateur d'énergie fossile et générateur de pollution. De même, si un procédé de retraitement proposé pour du retraitement est très gourmand en énergie, il va coûter trop cher et ne sera pas mis en oeuvre ou du moins trop rarement appliqué. Dans une huile, la partie de base reste inchangée mais les adjuvants qui ont été ajoutés pour 20 prévenir la corrosion, améliorer la combustion, augmenter le taux d'octane, contrôler la viscosité, se dégradent rapidement et conduisent à une dégradation des propriétés de l'huile complexe utilisée comme lubrifiant, ce qui nécessite de la changer régulièrement pour retrouver les propriétés initiales et nécessaires de lubrification. Il existe des procédés chimiques avec extraction à l'aide de solvants comme du propane 25 supercritique mais les procédés chimiques requièrent des installations réellement complexes et difficiles à mettre en oeuvre et le but de la présente invention est de recourir à un procédé et un dispositif purement mécaniques. On connaît de l'art antérieur des procédés comme celui décrit dans la demande internationale de brevet WO 2016138575 qui propose une filtration mécanique pour éliminer les particules de plus grandes dimensions puis une flash évaporation pour éliminer l'eau et les glycols présents ainsi que les émulsions formées et une séparation centrifuge est envisagée. 3063084 3 Enfin, l'huile est réchauffée et passe sur des membranes synthétiques avec une filtration sur tamis vibrant pour éviter le colmatage et pour éliminer les particules de plus petites dimensions à travers des membranes nanométriques de 50u.m. En fin de procédé, il est prévu une étape dite de polissage qui consiste à faire passer l'huile de 5 base traitée sur des argiles de façon à retirer les pigments de coloration de certaines huiles, piments qui sont induits par l'utilisation de l'huile en température. Une telle installation est un exemple de procédé très gourmand en énergie et complexe, nécessitant un entretien important donc des frais importants de fonctionnement. On connaît aussi des procédé recourant à de la filtration comme la demande internationale 10 de brevet W02013061302. Dans cette demande de brevet, il est prévu de mélanger un solvant hydrocarboné à faible polarité du type entre 4 et 7 atomes de carbone et non miscible avec l'eau de façon à faire floculer puis à filtrer en une ou deux étapes les molécules floculées qui auront capté les particules polluantes. 15 La filtration est réalisée à 50 000 daltons soit de des membranes de l'ordre de 0,005um avec une température de 95°. Une filtration à 7 000 voire 3 000 Daltons est envisagée ce qui amène à des seuils de coupure de l'ordre du nanomètre, ce qui est extrêmement délicat à manipuler avec des colmatages importants. 20 Des étapes préalables sont proposées notamment comme dans l'art antérieur précédemment cité, une filtration sur un filtre à seuil de coupure beaucoup plus élevé et soumis à des vibrations à 50Hz pour donner une idée, afin de limiter ces colmatages. En fin de procédé, il convient aussi de récupérer le solvant dans le floculat. Ce procédé devient très complexe. 25 C'est l'objectif de la présente invention de proposer un procédé aisé à mettre en oeuvre et un dispositif simple à utiliser, de taille adaptée pour être positionné en tout lieu, à faible consommation en énergie et apte à produire un traitement de l'huile en vue de la rendre pour le moins combustible, sans nuisance. Le dispositif selon la présente invention propose aussi un procédé qui assure une filtration 30 avec un colmatage très limité en évitant la formation d'émulsions avec l'air et l'eau qui y est contenue, notamment dans les pays tropicaux ou à forte humidité comme les territoires iliens. Les îles cumulent en effet cette contrainte avec les autres contraintes car elles génèrent un 3063084 4 volume d'huile mais trop faible pour alimenter une installation industrielle, une dissémination des différents lieux de production, une impossibilité d'élimination en milieu industrielle dans des fours à ciment par exemple qui retraitent les fumées, un éloignement rendant cher et complexe l'approvisionnement mais encore plus cher et complexe le retraitement. 5 La présente invention vise un dispositif purement mécanique avec une plage de filtration définie, un agencement défini de façon à permettre une exploitation simple et avec un dispositif apte à être placé en container de façon à pouvoir être livré prêt à l'utilisation, voire à être déplacé proche des lieux de chacun des lieux de stockage de différents territoires proches plutôt que de déplacer le volume d'huile à traiter par exemple. 10 Les procédé et dispositif sont maintenant décrits suivant un mode de réalisation particulier, non limitatif, en regard des dessins schématiques annexés, les différentes figures montrant : Figure 1 : une vue des étapes du procédé selon l'invention, Figure 2 : une vue du dispositif selon la présente invention, Figure 3 : une vue détaillé du filtre utilisé dans le meilleur mode de réalisation. 15 Le procédé selon la présente invention consiste en la succession des étapes suivantes : Une étape 10 de prétraitement tel qu'un retrait des particules métalliques par captation magnétique, associée à une étape d'élimination des fluides du type eau et /ou glycol lorsqu'ils sont présents en grande quantité, ceci de façon connue. Une étape 12 de fluidification de l'huile par élévation de la température sachant 20 qu'une température de 12°C minimum est requise. La température est comprise entre 12° et 80° de façon préférentielle entre 40 et 60°C Une étape 14 de filtrations étagées 14-1 à 14-3 avec des boucles de contre pression, Une étape de stockage 16 avec décantation ou d'utilisation directe 18 dans une chaudière d'une centrale thermique par exemple. 25 De façon optionnelle, il est prévue en tête de filtration, une clarinette avec un préfiltre ayant un seuil de coupure de 50 à 201.J.m. Ce seuil permet de retenir les corps étrangers grossiers du type limailles, boues d'huiles, filasses, ou encore déchets extérieurs liés au stockage. L'étape de filtration étagée consiste à réaliser un succession de filtrations mécaniques avec des filtres de seuils de coupure dégressifs en chauffant l'huile à une température de travail 30 par des moyens de chauffage du type résistance électrique en serpentin électriquement alimentée ou un brûleur multi carburants apte à accepter les carburants, notamment les huiles issues du présent procédé. 3063084 5 Le procédé préférentiel prévoit une succession de 3 filtres en série. L'huile ainsi tempérée passe dans un premier filtre avec un seuil de coupure compris entre 20 et 10iim de façon à retenir les particules de l'ordre du ppm. L'huile en sortie du premier filtre passe dans un second filtre, monté en série, avec un seuil de 5 coupure compris entre 10 et 5iim L'huile en sortie du deuxième filtre passe à travers un troisième filtre avec un seuil de coupure compris entre 1 et 0,5iim plus particulièrement entre 1 et 0,651.1m. Si des fluides tels que de l'eau et/ou du glycol, issus des fluides de refroidissement par exemple sont présents en grande quantité, ces fluides peuvent être retirés par centrifugation dans une 10 étape préalable de centrifugation ou par chauffage comme indiqué préalablement. Les faibles quantités qui peuvent subsister ou qui sont issues du stockage en milieu ambiant sursaturée en humidité passent à travers le dispositif car le système selon la présente invention évite toute formation d'émulsion, ce qui est une caractéristique importante pour permettre une filtration avec des seuils aussi limités en diamètre et conduire à un produit de 15 très haute qualité, comme indiqué ci-après. Le rétentat de chaque filtration est recueilli et éliminé. Les chaussettes sont démontées, retournées et lavées au kérosène ou au white spirit et les déchets ultimes décantent et sont collectés pour être traités en centre spécialisé. Le perméat issu du premier filtre est admis sur le deuxième filtre et ensuite du deuxième filtre 20 sur le troisième filtre. L'huile en sortie du troisième filtre présente un point éclair compris entre 100° et 120°Cn un rendement calorifique compris entre 9700 et 9900 Kcal/kg. L'huile en sortie est donc dans les normes énergétiques du fioul lourd mais avec une pollution engendrée très inférieurs, en moyenne les seuils sont divisés par 7. 25 Le tableau ci-dessous indique les résultats pour les éléments essentiels : Chrome mg/kg 3 Nickel mg/kg 7 Plomb mg/kg 10 Soufre %poids 0,5 PCB mg/kg REVENDICATIONS1. Procédé de traitement d'huiles usagées comprenant une étape (10) de prétraitement incluant un retrait des particules métalliques et une élimination des fluides du type eau et /ou glycol lorsqu'ils sont présents en grande quantité, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : Une étape (12) de fluidification de l'huile par élévation de la température à une température comprise entre 12° et 80°, Une étape (14) de filtrations étagées (14-1 à 14-3) avec des boucles de contre pression, - Une étape de stockage (16) avec décantation ou d'utilisation directe (18). 2. Procédé de traitement d'huiles usagées selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température est comprise entre 40 et 60°C et la pression de filtration est comprise entre 2 et 4 bars. 3. Procédé de traitement d'huiles usagées selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'étape de prétraitement comprend une filtration entre 50gm et 20pm. 4. Procédé de traitement d'huiles usagées selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'on filtre en série, avec trois seuils de coupure, compris successivement entre : - 20pm et 10p.m 10pm et 5pm, et 1pm et 0,5p.m. 5. Procédé de traitement d'huiles usagées selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dernier seuil de coupure est de 0,65gm. 6. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une structure (20), une série de filtres (22-1, 22-2, 22-3) montés en série, chaque filtre comportant une entrée (24-1, 24-2, 24-3) débouchant dans une enceinte (26-1, 26-2, 26-3), une sortie (28-1, 28-2, 28-3), la première enceinte (26-1) étant alimentée par une canalisation d'approvisionnement sur laquelle est interposée une pompe volumétrique (30). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la pompe volumétrique est pompe à queue de cochon. 8. Dispositif selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que chaque filtre (22-1, 22-2, 22-3) comprend une chaussette filtrante (32). 3063084 9 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que chaque chaussette filtrante (32) est, réutilisable, recyclable en matériau lignocellulosique. 10. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que le dispositif est agencé dans le volume d'un container de 20 ou 40 pieds.