INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Après une ou plusieurs étapes ou stades de mélange, le composite résultant peut être soumis à une ou plusieurs étapes de post-traitement, par exemple, pour façonner ou former le composite et/ou permettre une manipulation améliorée. Le post-traitement peut fournir un composite qui peut être séché, homogénéisé, extrudé, calandré, broyé, granulé, coupé, mis en balles ou en feuilles. Le composite peut être mélangé et vulcanisé immédiatement ou peut être maintenu pendant une période de temps avant le mélange. L’équipement approprié pour diverses étapes de post-traitement comprend, mais sans s’y limiter, un ou plusieurs parmi un mélangeur interne, un malaxeur, un broyeur à cylindres, un broyeur ouvert, une extrudeuse à vis, une extrudeuse à double vis, une extrudeuse à vis multiples, un formulateur de mélange continu et/ou une extrudeuse à décharge à double vis équipée d’une filière à rouleaux (par exemple, un laminoir à double vis) ou équipée de couteaux fixes. Selon le ou les dispositifs utilisés, il peut être souhaitable de traiter le composite à travers le dispositif plus d’une fois ou à travers une série de dispositifs similaires ou différents ayant les mêmes paramètres de fonctionnement ou des paramètres de fonctionnement différents (par exemple, vitesse, température, apport d’énergie, etc.). Alternativement ou en outre, le composite élastomère peut être combiné à une charge ajoutée, un élastomère ajouté, ou les deux, avant ou dans le cadre du processus de vulcanisation. La charge additionnelle peut être identique ou différente de la charge particulaire dans le composite élastomère et peut comprendre n’importe quelle charge connue de l’homme du métier, y compris les charges répertoriées comme charges additionnelles et supplémentaires dans ce cas et y compris du carbone récupéré broyé par voie humide additionnel. La charge et/ou l’élastomère ajoutés peuvent augmenter ou diminuer le chargement de charge du vulcanisat par rapport au composite élastomère.
Pour vulcaniser le matériau composite élastomère, il est combiné à un ensemble durcisseur comprenant un agent de réticulation, n’importe quels activateurs et accélérateurs nécessaires, un antioxydant et des additifs facultatifs additionnels tels que l’un de ceux énumérés ci-dessus. Lorsque le soufre est utilisé comme agent de réticulation, les activateurs typiques incluent l’oxyde de zinc et/ou l’acide stéarique, et les accélérateurs typiques incluent les sulfénamides tels que le N-tert-butyl-2-benzothiazole sulfénamide (TBBS) et le N-cyclohexyl-2-benzothiazole sulfonamide (CBS). Les antioxydants comprennent la N-(1,3-diméthylbutyl)-N’-phényl-p-phénylènediamine (6PPD) et ceux énumérés dans WO2012/037244. Les autres agents durcisseurs utilisés dans le traitement du caoutchouc sont les peroxydes, les réticulants à l’uréthane, les oxydes métalliques, les composés d’acétoxysilane, etc. D’autres composants additionels appropriés pour les systèmes de réticulation à base de soufre et autres et les procédés de mélange et de vulcanisation des composites élastomères sont bien connus de ceux de l’homme du métier. Par exemple, les procédures typiques utilisées pour le mélange du caoutchouc sont décrites dans Maurice Morton, Rubber Technology, 3e édition, Van Norstrand Reinhold Company, New York 1987, et 2e édition, Van Nordstrand Reinhold Company, New York 1973.
Une variété d’articles en caoutchouc peut incorporer le vulcanisat. Par exemple, le vulcanisat peut être incorporé dans un pneu, par ex., des pneus pneumatiques, des pneus non pneumatiques ou des pneus pleins. Par exemple, le vulcanisat peut être incorporé dans des bandes de roulement, des carcasses de pneu, une sous-chape, des garnitures intérieures, des parois latérales, des inserts de paroi latérale, une couche de liaison en fil de fer ou une gomme de coussin pour les pneus retraités. Alternativement ou en outre, le vulcanisat peut être incorporé dans des flexibles, des doublures, des revêtements, des joints, des joints de culasse, des articles anti-vibrations, des chenilles, des patins de chenilles pour équipements de véhicules à chenilles, des supports de moteur, des stabilisateurs antisismiques, des écrans d’équipements miniers, des revêtements d’équipements miniers, des bandes transporteuses, des revêtements de chute, des chemises de pompe à lisier, des roues de pompe à boue, des sièges de soupape, des corps de soupape, des moyeux de piston, des tiges de piston, des plongeurs, des roues pour mélanger les boues et des roues de pompe à lisier, des chemises de broyeur, des cyclones et des hydrocyclones, des joints de dilatation, des revêtements pour pompes de dragage et pompes de moteur hors-bord pour équipement marin, des joints d’arbre pour applications marines, pétrolières, aérospatiales et autres, les arbres d’hélice, ou les revêtements pour tuyaux pour transporter, par exemple, des sables pétrolifères ou des sables bitumineux. Alternativement ou en outre, le vulcanisat peut être incorporé dans les supports de moteur, les bagues, les coupe-froid, les essuie-glaces, les composants automobiles, les joints, les joints de culasse, les boîtiers, les éléments de roue ou de voie.
Le composite élastomère vulcanisé, en particulier lorsque la charge comprend 10-100 % en poids, par exemple 10-90 % en poids, 15-80 % en poids, 20-60 % en poids ou 30-50 % en poids de carbone récupéré, de préférence du carbone récupéré broyé par voie humide, peut présenter une macrodispersion d’au plus 0,03x+4,4, par exemple de 0,03x à 0,03x + 4,4, où x est le pourcentage de carbone récupéré dans la charge particulaire et la macrodispersion est un pourcentage de surface de particules de charge non dispersées supérieures à 5 μm déterminé par microscopie optique en mode réflexion. Alternativement ou en outre, lorsque la charge ne contient que du noir de carbone et 10–100 % en poids (base de charge) de carbone récupéré, par exemple, 10-90 % en poids, 15-80 % en poids, 20-60 % en poids, ou 30-50 % en poids de carbone récupéré, de préférence de carbone récupéré par voie humide, peut présenter une macrodispersion d’au plus 1,9ln(x) +0,2, par exemple, de 1,9ln(x) – 3,2 à 1,9ln(x) +0,2. Le vulcanisat résultant peut avoir des propriétés de fatigue équivalentes ou pas plus de 10 % inférieures aux vulcanisats produits par le même procédé et avec la même composition sauf avec du noir de carbone ASTM N550 à la place du carbone récupéré. Alternativement ou en plus, le vulcanisat résultant peut avoir des propriétés de fatigue équivalentes ou supérieures à 90 % de celles des vulcanisats produits par le même procédé et avec la même composition sauf que le carbone récupéré est remplacé par une quantité égale de la charge additionnelle utilisée dans le vulcanisat produit selon l'invention.
La présente invention sera davantage clarifiée par les exemples suivants qui sont destinés à n’être que de nature exemplaire.
De l’eau traitée par osmose inverse (360 g) et 36 g d’un échantillon de carbone (produit de carbonisation de CBP Cyprus ou Polimix Ambiental Ltda ou charbon récupéré transformé Polimix 300 de Polimix Ambiental Ltda) ont été chargés dans un broyeur à boulets d’un demi-gallon contenant un mélange de milieux en acier d’un demi-pouce (3320 g) et d’un quart de pouce (2130 g). Le broyeur a été utilisé en continu à 82 tr/min dans des conditions ambiantes pendant six heures. Le mélange d’eau et de carbone a été retiré du broyeur et isolé du milieu de broyage. Les échantillons de produit de carbonisation et de carbone récupéré traité ont également été broyés par jet à l’aide d’un broyeur à jet orbital Micron-Master de 4 pouces de Jet Pulverizer Company. Un alimentateur vibrant a été utilisé pour introduire des particules solides dans un éjecteur alimenté en air ambiant à 100 psi et alimenté dans une chambre maintenue à 40 psi.
La distribution granulométrique a été évaluée sur un instrument Malvern Mastersizer 3000 équipé d’un accessoire de recirculation HydroMV. L’unité HydroMV a été chargée d’environ 100 ml d’eau désionisée. L’eau a été recirculée dans la fenêtre du détecteur et une mesure de bruit de fond a été effectuée pour définir une ligne de base. Un échantillon de 0,02 g de poudre sèche (par exemple le produit de carbonisation ou le carbone récupéré transformé) a été combiné avec 50 ml d’éthanol/eau 1:3 (v:v) et 0,05 % de dispersant Triton X100. Pour les échantillons et les dispersions humides (par ex., du carbone récupéré broyé par voie humide), la teneur en solides de la dispersion a été déterminée et un matériau suffisant a été ajouté à un mélange d’éthanol/eau 1:3 pour réaliser une dispersion de 0,02 g de solides dans 50 ml de liquide avec 0,05 % de dispersant Triton X100. Pour les échantillons secs et humides, le mélange final a été soniqué par sonde pendant 10 min à une amplitude de 50 % avec un sonificateur Branson 450D équipé d’une sonde à pointe en titane remplaçable de 0,5 pouce. L’échantillon fraîchement dispersé a été ajouté goutte à goutte à l’unité HydroMV jusqu’à ce que le niveau d’obscuration atteigne environ 30 %. La recirculation a été poursuivie pendant 10 s supplémentaires avant le début de la mesure. Les paramètres de l’instrument étaient définis dans le tableau 1 ci-dessous.
Les conditions opératoires de ce prémélange dans le pré-mélangeur 17, ainsi que le type de mélange et dispositif associé, sont identiques à celles déjà décrits en relation avec l’étape (a3) et (a6) en relation avec le mélange de la fraction plastique et du diluant plastique, et ne sont pas répétées ici.
La suspension 120 est ensuite chauffée dans un dispositif de chauffage 23, à une température supérieure à la température de fusion de ladite fraction plastique, de manière que les particules solides de la fraction plastique en suspension fondent.
A l'issue du chauffage de la suspension 120, au moins 90% en poids de la fraction plastique est avantageusement sous forme liquide, très avantageusement au moins 95% en poids, préférentiellement au moins 98% en poids.
Ce qui a été décrit pour les conditions de température de l’extrudeuse 10 à l’étape (a1) s’applique pour le chauffage de la suspension 120 à l’étape (a8), et n’est donc pas répété ici. Il est toutefois à nouveau précisé que la température de chauffage peut aussi dépendre du diluant plastique 107 utilisé, un tel diluant pouvant en particulier, selon sa nature, permettre à la fraction plastique en suspension de fondre à plus basse température.
La section de chauffage 23 comprend tout moyen de chauffage connu d’un homme de l’art capable de chauffer une fraction plastique en suspension 120. La section de chauffage 23 peut comprendre un four comprenant au moins un compartiment de chauffage, et/ou des tubes dans lesquels la suspension 120 s’écoule, un type quelconque d’échangeur de chaleur approprié, etc.
Selon une configuration, la section de mélange 17 et la section de chauffage 23 peuvent faire partie d’un même dispositif configuré pour mettre en œuvre de manière consécutive le mélange puis le chauffage de l’étape (a8).
La fraction plastique diluée fondue 121 est ensuite mélangée avec la fraction lourde d’hydrocarbures 101 dans un mélangeur 22 de manière identique à ce qui a été décrit à l’étape (a7) pour le mélangeur 22, pour former une charge 122 ensuite introduite dans le premier réacteur d’hydroconversion de la première section d’hydroconversion 20, et l’étape (b) d’hydroconversion telle que décrite plus loin est réalisée.
Préalablement à son introduction dans le mélangeur 22, la fraction lourde d’hydrocarbures 101 peut être mélangée à un précurseur de catalyseur entrainé 104, de sorte que, lors de la formation du catalyseur entraîné, notamment par réaction avec du soufre, le catalyseur entraîné comprendra un catalyseur colloïdal ou moléculaire dispersé dans la charge. Ce qui a été décrit à ce sujet à l’étape (a1) s’applique ici de la même manière et n’est pas répété.
Le précurseur de catalyseur entrainé 104 peut aussi être mélangé avec la charge 122 issue du mélangeur 22, avant son introduction dans le premier réacteur d’hydroconversion, en plus ou alternativement au mélange avec la fraction lourde d’hydrocarbures 101. Dans ce cas, le mélange sera similaire à ce qui a été décrit pour le mélange avec la fraction lourde d’hydrocarbures 101.
Le précurseur de catalyseur entrainé 104 peut en outre être mélangé avec la fraction plastique liquide 121 avant son mélange avec la fraction lourde d’hydrocarbures dans le mélangeur 22, en plus ou alternativement à un mélange du précurseur avec la fraction lourde d’hydrocarbures 101 ou avec la charge 122. Dans ce cas, le mélange sera similaire à ce qui a été décrit pour le mélange avec la fraction lourde d’hydrocarbures 101.
Etape (a9) Alternativement, l’étape (a) peut être une étape (a9) d’injection indirecte, dans laquelle la fraction plastique est chauffée de manière à être sous une forme sensiblement liquide, puis mélangée à un diluant avant d’être mélangée à la fraction lourde d’hydrocarbures.
La illustre cette cinquième variante du deuxième mode de réalisation du procédé selon l’invention.
Cette variante a notamment pour avantage une bonne dispersion et/ou une bonne solubilisation de la fraction plastique.
Selon l’étape (a9), la fraction plastique sous forme de particules solides 102 est d’abord chauffée dans un dispositif de fusion 24 en vue de faire fondre ladite fraction plastique, de la même manière que ce qui a été décrit à l’étape (a7). Ainsi, pour cela, la fraction plastique est chauffée jusqu’à une température supérieure à la température de fusion de ladite fraction plastique. Avantageusement, au moins 80% en poids de la fraction plastique est sous forme liquide à l'issue de ce chauffage, très avantageusement au moins 90% en poids, préférentiellement au moins 95% en poids, voire 98% en poids.
Ce qui a été décrit pour les conditions de température de l’extrudeuse 10 à l’étape (a1) s’applique pour le chauffage de la fraction plastique dans le dispositif de fusion 24 à cette étape (a9), et n’est donc pas répété ici. Le dispositif de fusion 24 est identique à ce qui a été décrit à l’étape (a7) pour le dispositif de fusion 21, et n’est pas répété ici.
La fraction plastique fondue 123 est ensuite mélangée à un diluant plastique 107 dans un premier mélangeur 25, pour former une fraction plastique fondue diluée 124.
Comme pour la première étape d’hydroconversion (b), la deuxième étape d’hydroconversion est réalisée dans au moins un deuxième réacteur à lit bouillonnant ou hybride. Elle est de préférence réalisée dans un ou plusieurs réacteurs à lit bouillonnant si la première étape d’hydroconversion est aussi réalisée dans un ou plusieurs réacteurs à lit bouillonnant, et elle est de préférence réalisée dans un ou plusieurs réacteurs à lit hybride si la première étape d’hydroconversion est réalisée dans un ou plusieurs réacteurs à lit hybride.
Dans cette deuxième étape d’hydroconversion, les conditions d’opération peuvent être similaires ou différentes de celles dans l’étape d’hydroconversion (d), la température restant dans la plage comprise entre 300°C et 550°C, préférablement entre 350°C et 500°C, plus préférablement entre 370°C et 450°C, plus préférablement entre 400°C et 440°C, et encore plus préférablement entre 410°C et 435°C, et la quantité d’hydrogène introduite dans le réacteur reste dans la plage comprise entre 50 Nm 3 /m 3 et 5 000 Nm 3 /m 3 de charge liquide, préférablement entre 100 Nm 3 /m 3 et 3 000 Nm 3 /m 3 , et encore plus préférablement entre 200 Nm 3 /m 3 et 2 000 Nm 3 /m 3 . Les autres paramètres de pression et de VVH sont dans des plages identiques à celles décrites pour l’étape hydroconversion (d).
La température d’opération à la deuxième étape d’hydroconversion (d) peut être supérieure à la température d’opération à la première étape d’hydroconversion (b). Cela peut permettre une conversion plus complète de la charge non encore convertie. L'hydroconversion de produits liquides issus de la première étape d’hydroconversion et la conversion de la charge sont accentuées, ainsi que les réactions d’hydrotraitement comme l'hydrodésulfuration et d'hydrodéazotation, entre autres. Les conditions opératoires sont choisies pour minimiser la formation de solides (e.g. du coke).
Le deuxième catalyseur supporté poreux d’hydroconversion utilisé dans le deuxième réacteur d’hydroconversion peut être le même que celui utilisé dans le ou les premiers réacteur d’hydroconversion de la première section d’hydroconversion 20, ou peut être un autre catalyseur supporté poreux également approprié pour l’hydroconversion de la charge traitée, tel que défini pour le premier catalyseur supporté utilisé dans la première étape hydroconversion (b).
(e) étape de fractionnement Le premier effluent hydroconverti 105 issu de l’étape d'hydroconversion (b), ou issu de la deuxième étape d’hydroconversion (d) si une telle étape est mise en œuvre, subit ensuite au moins en partie une étape de fractionnement (e) dans une section de fractionnement 30.
Cette étape de fractionnement (e) sépare une partie ou la totalité dudit effluent hydroconverti en plusieurs fractions dont au moins un produit liquide lourd 106b bouillant majoritairement à une température supérieure à 350°C, de préférence supérieure à 500°C et de manière préférée supérieure à 540°C. Le produit liquide lourd 106b contient une partie bouillant à une température supérieure à 540°C, appelée fraction résiduelle (ou résidu sous vide), qui est la partie non convertie. Le produit liquide lourd 106b peut contenir une partie de la fraction gazole bouillant entre 250°C et 375°C et une partie bouillant entre 375°C et 540°C (aussi appelée distillat sous vide).
Cette étape de fractionnement produit donc au moins deux produits dont le produit liquide lourd 106b tel que décrit ci-dessus, le ou les autres produits 106a étant des coupes légère et intermédiaire(s).
La section de fractionnement 30 comprend tout moyen de séparation connu par l'homme du métier.
La section de fractionnement 30 peut ainsi comprendre un ou plusieurs équipements de séparation suivants : un ou plusieurs ballons de flash disposés en série, et de préférence un enchaînement d'au moins deux ballons de flash successifs, une ou plusieurs colonnes de stripage à la vapeur et/ou à l'hydrogène, une colonne de distillation atmosphérique, une colonne de distillation sous vide.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, cette étape de fractionnement (e) est réalisée par un enchaînement d'au moins deux ballons de flash successifs.
Selon un ou plusieurs autres modes de réalisation, cette étape de fractionnement (e) est réalisée par une ou plusieurs colonnes de stripage à la vapeur et/ou à l'hydrogène.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation préférés, cette étape de fractionnement (e) est réalisée par une colonne de distillation atmosphérique, et plus préférentiellement par une colonne de distillation atmosphérique et une colonne sous vide recevant le résidu atmosphérique.
Selon le ou les modes de réalisation les plus préférés, cette étape de fractionnement (e) est réalisée par un ou plusieurs ballons de flash, une colonne de distillation atmosphérique et une colonne sous vide recevant le résidu atmosphérique. Cette configuration permet de réduire la taille d’un éventuel désasphalteur en aval, minimisant ainsi les coûts d’investissement et les coûts opératoires.
La section de fractionnement 30 peut également recevoir, en plus d'une partie ou de la totalité de l'effluent liquide hydroconverti, un ou plusieurs effluents supplémentaires tels qu’une ou plusieurs charges d’hydrocarbures externes au procédé (par ex. des distillats atmosphériques et/ou sous vide, des résidus atmosphériques et/ou sous vide), une partie de la coupe lourde issue de l’étape de séparation (c) si elle est mise en œuvre, une partie d’une ou de plusieurs des coupes intermédiaires issues de l’étape de fractionnement (e), une partie d’une DAO ou d’une fraction légère ou lourde d’une DAO si une étape de désasphaltage (f1) est réalisée.
(f) étape(s) de traitement ultérieur Une ou plusieurs étapes de traitement ultérieur (f) du produit liquide lourd 106b et/ou du ou des autres produits issus de l’étape de fractionnement (e) peuvent être réalisées.
Les divers produits hydrocarbonés qui peuvent résulter de l’étape de fractionnement (e) dans les moyens de fractionnement 30 peuvent être envoyés à différents procédés dans la raffinerie, illustrés dans les figures sous la référence générale 40, et les détails de ces post-traitements ne sont pas décrits ici étant généralement connus de l’homme de l’art. Par exemple, des fractions gazeuses, du naphta, des distillats moyens, du VGO, de la DAO peuvent être envoyés à des procédés d’hydrotraitement, de vapocraquage, de craquage catalytique en lit fluidisé (FCC), d’hydrocraquage, d’extraction d’huile lubrifiante, etc. Des résidus (résidus atmosphériques ou sous vide) peuvent également être post-traités, ou utilisés pour d’autres applications comme la gazéification, la production de bitume, fiouls lourds, etc. Les fractions lourdes, y compris les résidus, peuvent également être recyclé(e)s dans le procédé d’hydroconversion, par exemple dans un réacteur d’hydroconversion à l’étape (b) ou (d).
Les diesters pouvant être obtenus à l’issue du procédé peuvent être représentés par la formule (4) :
Par « composition issue du procédé », il convient de considérer les réactifs, les produits, ainsi que les sous-produits de la réaction. Le catalyseur n’est pas pris en considération lorsqu’on désigne la composition issue du procédé. Ainsi, il conviendra généralement de séparer le catalyseur du milieu réactionnel pour obtenir la composition de diesters issue du procédé.
Le procédé peut être mis en œuvre de façon continue ou semi-continue ou en batch.
La progression de la réaction peut être suivie par chromatographie en phase gazeuse couplée à un détecteur à ionisation de flamme (GC-FID), par chromatographie liquide haute performance (HPLC) ou par infrarouge, selon des méthodes connues de l’homme du métier.
La composition de diesters obtenue à l’issue du procédé présente avantageusement une viscosité cinématique à 100°C allant de 1 à 50 mm²/s, de préférence de 2 à 25 mm²/s, avantageusement de 3 à 10 mm²/s, mesurée selon la norme ASTM D445.
Il conviendra de noter que la composition de diesters peut éventuellement comprendre de 0,1 à 30% en poids de réactifs n’ayant pas réagis ou intermédiaires (monoesters du diol ou monoalcools) éventuellement formés in situ , par rapport au poids total de la composition de diesters, de préférence de 0,2 à 10% en poids, de préférence encore de 0,5 à 5% en poids.
Le procédé selon l’invention peut éventuellement comprendre en outre, après la réaction de formation des diesters, une étape de séparation dans laquelle les réactifs n’ayant pas réagis de type acide gras saturé, acide hydroxycarboxylique et/ou ester d’acide hydroxycarboxylique, sont éliminés de la composition de diesters. Au sens de la présente invention, les diesters ne sont pas des réactifs.
Selon un mode de réalisation, le procédé de préparation d’au moins un diester consiste en les étapes :
La composition comprend une température de transition vitreuse, préférentiellement d’au moins 85°C, préférentiellement d’au moins 90°C, préférentiellement d’au moins 100°C.