INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Bien que cela ne soit aucunement limitatif, l’invention trouve particulièrement des applications dans le domaine des dispositifs piézoélectriques notamment pour les capteurs d’empreinte digitale, les capteurs de choc et de pression et pour la récupération de l’énergie électrique, mécanique ou thermique.
La structure est intéressante pour fabriquer des capteurs très sensibles.
Il est entendu dans les formules ci-dessus que, si plusieurs groupes R 2 sont présents, ils peuvent être identiques ou différents les uns des autres. Préférentiellement R 2 peut représenter un radical monovalent choisi dans le groupe constitué par les groupes alkyles ayant 1 à 8 atomes de carbone, éventuellement substitué par au moins un atome d’halogène tel que le chlore ou le fluor, les groupes cycloalkyles ayant de 3 à 8 atomes de carbone et les groupes aryles ayant de 6 à 12 atomes de carbone. R 2 peut avantageusement être choisi dans le groupe constitué par le méthyle, l’éthyle, le propyle, le 3,3,3-trifluoropropyle, le xylyle, le tolyle et le phényle.
L’organohydrogénopolysiloxane B peut présenter une structure linéaire, ramifiée, ou cyclique. Le degré de polymérisation est de préférence supérieur ou égal à 2. Généralement, il est inférieur à 5000.
Lorsqu’il s’agit de polymères linéaires, ceux-ci sont essentiellement constitués de motifs siloxyles choisis parmi les motifs de formules suivantes D : R 2 2 SiO 2/2 ou D’ : R 2 HSiO 2/2 , et de motifs siloxyles terminaux choisis parmi les motifs de formules suivantes M : R 2 3 SiO 1/2 ou M’ : R 2 2 HSiO 1/2 où R 2 a la même signification que ci-dessus.
Des exemples d’organohydrogénopolysiloxanes pouvant être des organopolysiloxanes B selon l’invention comprenant au moins deux atomes d’hydrogène liés à un atome de silicium sont : - un poly(diméthylsiloxane) à extrémités hydrogénodiméthylsilyles ; - un poly(diméthylsiloxane-co-méthylhydrogénosiloxane) à extrémités triméthyl-silyles ; - un poly(diméthylsiloxane-co-méthylhydrogénosiloxane) à extrémités hydrogéno-diméthylsilyles ; - un poly(méthylhydrogénosiloxane) à extrémités triméthylsilyles ; et - un poly(méthylhydrogénosiloxane) cyclique.
Lorsque l’organohydrogénopolysiloxane B présente une structure ramifiée, il est choisi de préférence parmi le groupe constitué par les résines silicones de formules suivantes : - M’Q où les atomes d’hydrogène liés à des atomes de silicium sont portés par les groupes M, - MM’Q où les atomes d’hydrogène liés à des atomes de silicium sont portés par une partie des motifs M, - MD’Q où les atomes d’hydrogène liés à des atomes de silicium sont portés par les groupes D, - MDD’Q où les atomes d’hydrogène liés à des atomes de silicium sont portés par une partie des groupes D, - MM’TQ où les atomes d’hydrogène liés à des atomes de silicium sont portés par une partie des motifs M, - MM’DD’Q où les atomes d’hydrogène liés à des atomes de silicium sont portés par une partie des motifs M et D, - et leurs mélanges, avec M, M’, D et D’ tels que définis précédemment, T : motif siloxyle de formule R 2 3 SiO 1/2 et Q : motif siloxyle de formule SiO 4/2 où R 2 a la même signification que ci-dessus.
De préférence, le composé organohydrogénopolysiloxane B a une teneur massique en fonctions hydrogénosilyle Si-H comprise entre 0,2% et 91%, plus préférentiellement entre 3% et 80%.
En considérant l’ensemble de la composition silicone X , le ratio molaire des fonctions hydrogénosilyles Si-H sur les fonctions alcènes peut avantageusement être compris entre 0,2 et 20, de préférence entre 0,5 et 15, plus préférentiellement entre 0,5 et 10, et encore plus préférentiellement entre 0,5 et 5.
De préférence, la viscosité de l’organohydrogénopolysiloxane B est comprise entre 1 mPa.s et 5000 mPa.s, plus préférentiellement entre 1 mPa.s et 2000 mPa.s et encore plus préférentiellement entre 5 mPa.s et 1000 mPa.s.
La composition silicone X comprend de préférence de 0,1% à 10% d’organohydrogénopolysiloxane B , et plus préférentiellement de 0,5% à 5% en poids, par rapport au poids total de la composition silicone X .
La composition silicone X peut comprendre un seul organohydrogénopolysiloxane B ou un mélange de plusieurs organohydrogénopolysiloxanes B ayant par exemple des viscosités différentes et/ou des structures différentes.
Selon un mode de réalisation, la composition silicone X peut comprendre un mélange : - d’au moins un organohydrogénopolysiloxane B tel que décrit ci-dessus comprenant deux fonctions SiH par molécule ; et - d’au moins un organohydrogénopolysiloxane B tel que décrit ci-dessus comprenant au moins trois fonctions SiH par molécule.
Le catalyseur C est un catalyseur de réaction d’hydrosilylation. Les catalyseurs de réaction d’hydrosilylation sont bien connus. On utilise, de préférence, les composés du platine et du rhodium. On peut, en particulier, utiliser les complexes du platine et d'un produit organique décrit dans les brevets US-A-3 159 601, US A 3 159 602, US-A-3 220 972 et les brevets européens EP-A-0.057.459, EP A 0.188.978 et EP-A-0.190.530, les complexes du platine et d'organosiloxanes vinylés décrits dans les brevets US-A-3 419 593, US-A-3 715 334, US-A-3 377 432 et US A 3 814 730. Le catalyseur généralement préféré est le platine. Dans ce cas, la quantité pondérale de catalyseur C , calculée en poids de platine-métal, est généralement comprise entre 1 et 400 ppm, de préférence entre 2 et 200 ppm, et plus préférentiellement entre 5 et 100 ppm, basée sur le poids total de la composition silicone X . Dans ce cas, le catalyseur C peut être un catalyseur au platine, par exemple un catalyseur de Karstedt (Pt 2 [(Me 2 SiCH=CH 2 ) 2 O] 3 ).
Le composé D est sélectionné parmi le rétinol, le rétinal, l’acide rétinoïque, les esters d’acide carboxylique de rétinol, les carotènes, et leurs mélanges.
Parmi les esters d’acide carboxylique de rétinol, on peut citer les esters d’acide en C 1 à C 18 de préférence en C 1 à C 6 , notamment, les formates, les acétates, et les propionates. Le groupe en C 1 à C 18 peut être un groupe alkyle linéaire ou ramifié.
Selon un mode de réalisation, le composé D est sélectionné parmi les carotènes. Les carotènes sont des composés insaturés ayant en général 40 atomes de carbone. Comme exemple de carotènes, on peut citer les carotènes suivants : α-carotène, β-carotène, γ-carotène, δ-carotène, ε-carotène, ζ-carotène et le lycopène.
Des essais sous défilement ont également été effectués. Une lampe ULINE TM (de la société UWAVE) montée sur un banc d’enduction a été utilisée avec les paramètres suivants : Longueur d’onde = 395 nm Vitesse de défilement = 2 m.min -1 Puissance = 12 W/cm 2 Distance source irradiation-échantillon = 2 cm Une composition similaire à celle de l’essai 9, mais avec 15 ppm de Pt, a été testée. Il a été possible de réticuler cette composition après un seul passage.
TITRE Procédé d’amélioration des performances de produits à base de carbone dans des élastomères
DOMAINE DE L’INVENTION La présente invention concerne des procédés d’amélioration du traitement de noir de carbone récupéré.
DESCRIPTION DE LA TECHNIQUE APPARENTEE
Les pneus de véhicule en fin de vie sont fréquemment traités et réutilisés dans un large éventail d’applications finales allant de l’équipement de terrain de jeu au béton. Cependant, il est souhaitable de recycler les composants des pneus pour obtenir des matériaux qui peuvent être combinés à des matériaux de première utilisation afin de réduire la quantité de nouveau matériau nécessaire pour produire des pneus neufs. Les pneus peuvent être traités par pyrolyse, c’est-à-dire chauffés en l’absence d’oxygène, pour convertir l’élastomère en hydrocarbures de faible poids moléculaire et récupérer une poudre carbonée. Cependant, la poudre résultante n’est pas équivalente au noir de carbone en tant qu’agent de renforcement de caoutchouc. Même en combinaison avec du noir de carbone, il offre des performances de fatigue et d’autres propriétés mécaniques inférieures. Par conséquent, pour réduire l’impact environnemental des pneus usés, il est souhaitable d’améliorer les performances des particules de carbone récupérées par pyrolyse provenant de pneus et d’autres sources.
Tel qu’il est utilisé dans le présent document, le terme « produit de carbonisation » signifie un matériau solide résultant de la pyrolyse de produits en caoutchouc.
Tel qu’il est utilisé dans le présent document, le terme « carbone récupéré broyé à sec » est du carbone de pyrolyse qui est sensiblement exempt de contaminants macroscopiques et qui a été broyé sans utilisation d’eau et éventuellement granulé.
Tel qu’il est utilisé dans le présent document, le terme « noir de carbone » désigne des particules de carbone contenant du carbone élémentaire coalescées en agrégats et agglomérats et obtenues par combustion partielle ou décomposition thermique d’hydrocarbures.
Tel qu’il est utilisé dans le présent document, le terme « carbone brut récupéré » est un matériau solide résultant de la pyrolyse de produits en caoutchouc qui contiennent des charges particulaires carbonées, y compris, mais sans s’y limiter, du noir de carbone, en n’importe quelle quantité.
Tel qu’il est utilisé dans le présent document, le terme « carbone récupéré traité » désigne du carbone brut récupéré qui a été traité pour éliminer au moins un contaminant macroscopique tel qu’un tissu ou un fil.
Tel qu’il est utilisé dans le présent document, le terme « carbone de pyrolyse » comprend un produit de carbonisation, le carbone brut récupéré, le carbone récupéré traité et le carbone récupéré broyé à sec.
Tel qu’il est utilisé dans le présent document, le terme « carbone récupéré broyé » ou « Cr broyé » est du carbone de pyrolyse qui est sensiblement exempt de contaminants macroscopiques et qui a été broyé.
Tel qu’il est utilisé dans le présent document, le terme « carbone récupéré » est du carbone brut récupéré qui a été traité pour éliminer les contaminants macroscopiques et qui a éventuellement été davantage broyé. Par conséquent, le carbone récupéré traité, le carbone récupéré broyé, le carbone récupéré broyé à sec et le carbone récupéré broyé par voie humide relèvent tous de la définition du carbone récupéré.
Tel qu’il est utilisé dans le présent document, le terme « carbone récupéré broyé par voie humide » est du carbone de pyrolyse qui est sensiblement exempt de contaminants macroscopiques et qui a été broyé en présence d’au moins 50 % en poids, de préférence de 65 à 99 % d’eau, sur la base du poids total des matériaux broyés.
Dans un mode de réalisation, un procédé de traitement du carbone particulaire consiste à combiner le carbone par pyrolyse avec de l’eau pour former un mélange formant une suspension initiale contenant 1-35 % de solides et à moudre le carbone par pyrolyse pour former une suspension broyée de carbone récupéré broyé et d’eau. Une courbe de distribution granulométrique pondérée en volume du carbone récupéré broyé par voie humide mesurée par microscopie électronique à balayage a un ou plusieurs D50 de pas plus de 2700 nm et pas plus de 15 % de particules ayant un diamètre de particule supérieur à 5 micromètres, par exemple, un D50 de 1000 à 2700 nm ou de 1200 nm à 2500. Alternativement ou en outre, le carbone récupéré broyé par voie humide peut avoir un D75 de 2500 nm à 3300, par exemple, de 1700 à 3000. Alternativement ou en outre, de 3 % à 10 % des particules de carbone récupéré broyé par voie humide ont un diamètre de particule supérieur à 5 micromètres. Alternativement ou en outre, pas plus de 65 % des particules, par exemple de 25 % à 60 %, peuvent avoir un diamètre de particules supérieur à 2 micromètres.
Sur cette figure, l’axe z correspond à l’axe vertical. On peut observer que les extrémités 80 et 81 ne sont pas symétriques par rapport à l’axe vertical z. Cette asymétrie permet de mieux guider le liquide malgré les efforts centrifuges que subit le liquide dans le changement de direction du dispositif d’accompagnement de liquide via l’angle de rotation.
La illustre, de manière schématique et non limitative, une vue 3D d’un élément de séparation gaz-liquide selon l’invention (schéma de gauche) et d’une vue de dessus du même élément de séparation gaz-liquide (schéma de droite).
L’élément de séparation gaz-liquide comprend une conduite d’admission 70 suivi d’une succession de deux coudes 71 et 72 (mais la succession de coudes peut comprendre plus de deux coudes) dans deux plans sécants l’un par rapport à l’autre, les deux plans étant de préférence perpendiculaires l’un par rapport à l’autre. Un dispositif d’accompagnement de liquide 73 est fixé à la sortie du deuxième et dernier coude 72 et a une section ouverte.
La conduite d’admission 70 et les deux coudes 71 et 72 sont de section circulaire de diamètre D. La section semi-circulaire d’entrée Se du dispositif d’accompagnement de liquide 73 a également un diamètre égal à D. La section de sortie So du dispositif d’accompagnement de liquide 73 est aussi semi circulaire et a un diamètre L supérieur ou égal au diamètre D de la section d’entrée.
Par ailleurs, le dispositif d’accompagnement de liquide 73 suit une rotation de sa section d’entrée Se à sa section de sortie So. L’angle formé entre la section d’entrée Se et la section de sortie So est représenté par l’angle de rotation ϒ compris entre 45° et 200°, de préférence entre 90 et 180°.
La illustre, de manière schématique et non limitative, différents profils de section de sortie du dispositif d’accompagnement de liquide d’éléments de séparation gaz-liquide.
Sur cette figure, les éléments de séparation gaz-liquide peuvent notamment être mis en place à la place des éléments de séparation gaz-liquide 27 et 28 des figures 1 et 2.
Les schémas a) à d) diffèrent uniquement par le dispositif d’accompagnement de liquide.
Sur le schéma a), le profil de la section de sortie est sensiblement semi-triangulaire 76 avec le sommet du triangle dirigé vers le haut. Par sensiblement semi-triangulaire, on entend que le sommet du triangle peut présenter une courbure et que le troisième côté du triangle ne fait pas partie du profil : en d’autres termes, ce profil semi-triangulaire est en forme de V inversé. De ce fait, le liquide est scindé en deux flux dirigés des deux côtés par rapport au sommet du triangle. De préférence, le triangle est isocèle par rapport au sommet ou équilatéral de manière à générer deux flux de débit similaires.
Sur le schéma b), le profil de la section de sortie est plat 77 (ou linéaire). En d’autres termes, il est formé par un segment de droite. Ainsi, le liquide peut s’écouler sur toute la surface sans générer de zone de concentration et il est distribué tout autour de la section de sortie. L’inertie du liquide est donc répartie.
Sur les schémas c) et d), le profil de la section de sortie est semi-circulaire.
Sur le schéma c), le dispositif d’accompagnement de liquide comprend des déflecteurs 78 qui découpent le dispositif d’accompagnement de liquide en plusieurs compartiments permettant ainsi d’éviter la concentration du liquide dans une seule zone (la zone centrale par exemple). Pour se faire, les déflecteurs 78 s’étendent de préférence depuis la section d’entrée jusqu’à la section de sortie du dispositif d’accompagnement de liquide et suivent la variation du profil de section. Les déflecteurs peuvent être utilisés quel que soit le profil de la section de sortie.
Sur le schéma d), le dispositif d’accompagnement de liquide comprend des fentes (ou des ouvertures) permettant au liquide de s’échapper vers le bas. Ainsi, on peut distribuer progressivement le liquide vers le bas. Les fentes peuvent être utilisées quel que soit le profil de la section de sortie.
La variation de la section du dispositif d’accompagnement, depuis la section d’entrée semi-circulaire à la section de sortie, quel que soit son profil, est progressive, continue et sans discontinuité de pente.
La combinaison des déflecteurs et des fentes est également possible, et ce quel que soit le profil de la section de sortie.
La illustre, de manière schématique et non limitative, un premier exemple de profil de sortie concave du dispositif d’accompagnement de liquide.
La est un schéma fonctionnel illustrant une troisième variante du deuxième mode de réalisation du procédé d’hydroconversion selon l’invention, selon laquelle la fraction plastique est chauffée de manière à être sous une forme sensiblement liquide avant d’être mélangée à la fraction lourde.
La est un schéma fonctionnel illustrant une quatrième variante du deuxième mode de réalisation du procédé d’hydroconversion selon l’invention, selon laquelle la fraction plastique est mélangée sous forme solide à un diluant puis chauffée de manière à être sous forme sensiblement liquide avant d’être mélangée à la fraction lourde.
La est un schéma fonctionnel illustrant une cinquième variante du deuxième mode de réalisation du procédé d’hydroconversion selon l’invention, selon 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.
Des modes de réalisation du procédé selon l’invention vont maintenant être décrits en détail. Dans la description détaillée suivante, de nombreux détails spécifiques sont exposés afin de fournir une compréhension plus approfondie du procédé. Cependant, il apparaîtra à l’homme du métier que le procédé peut être mis en œuvre sans ces détails spécifiques. Dans d’autres cas, des caractéristiques bien connues n’ont pas été décrites en détail pour éviter de compliquer inutilement la description.
Quelques définitions sont données ci-après pour une meilleure compréhension de l’invention.
Dans la présente invention, les différentes plages de valeurs de paramètres donnés peuvent être utilisées seules ou en combinaison. Par exemple, une plage préférée de valeurs de pression peut être combinée avec une plage plus préférée de valeurs de température, ou une plage préférée de valeurs d’un composé ou élément chimique peut être combinée avec une plage plus préférée de valeurs d’un autre composé ou élément chimique.
Dans la présente description, un mélange de substances sous forme de suspension, aussi appelé slurry, correspond, de manière usuelle, à un système formé de particules solides dispersées dans un liquide (dispersion liquide). Plus spécifiquement, une fraction plastique de la charge sous forme de suspension correspond à un système comportant des particules solides de plastique dispersées dans un liquide, par exemple un système comportant entre 1% poids et 50% poids de particules solides de plastiques dispersées dans un liquide, voire entre 1% poids et 30% poids ou encore entre 5% poids et 20% poids. La phase continue liquide dans laquelle sont dispersées les particules solides de plastique peut être un diluant et/ou la fraction lourde liquide de la charge. Selon la définition qui est donnée elle ne comprend pas le ou les polymères de la fraction plastique qui seraient fondus.
Le terme « hydroconversion » fait référence à un procédé dont le but principal est de réduire la plage de point d’ébullition d’une charge comportant au moins 50% d’une fraction lourde d’hydrocarbures et dans lequel une partie substantielle de la charge est convertie en des produits dotés de plages de point d’ébullition plus basses que celles de la charge d’origine. L’hydroconversion implique généralement la fragmentation de molécules d’hydrocarbures plus grandes en fragments moléculaires plus petits possédant un nombre d’atomes de carbone plus petit et un rapport hydrogène sur carbone plus élevé. Les réactions mises en œuvre pendant l’hydroconversion permettent de réduire la taille de molécules d’hydrocarbures, principalement par clivage de liaisons carbone–carbone, en la présence d’hydrogène afin de saturer les liaisons coupées et les cycles aromatiques. Le mécanisme par lequel l’hydroconversion se produit implique typiquement la formation de radicaux libres d’hydrocarbure pendant la fragmentation principalement par craquage thermique, suivie du coiffage des terminaisons ou fragments de radicaux libres avec de l’hydrogène en la présence de sites de catalyseur actifs. Bien sûr, pendant un procédé d’hydroconversion, d’autres réactions typiquement associées à de l’hydrotraitement peuvent se produire, comme, entre autres, l’élimination de soufre ou d’azote de la charge, ou la saturation d’oléfines, et tel que défini plus largement ci-dessous.
Le terme « hydrotraitement », couramment appelé « HDT » fait référence à une opération plus douce dont le but principal est d’éliminer des impuretés telles que le soufre, l’azote, l’oxygène, des halogénures, et des traces de métaux de la charge, et de saturer des oléfines et/ou de stabiliser des radicaux libres d’hydrocarbures en les mettant à réagir avec de l’hydrogène plutôt que de les laisser réagir avec eux-mêmes. Le but principal n’est pas de changer la plage de point d’ébullition de la charge. Ainsi, l’hydrotraitement comprend notamment des réactions d’hydrodésulfuration (couramment appelé « HDS »), des réactions d’hydrodésazotation (couramment appelé « HDN ») et des réactions d’hydrodémétallation (couramment appelé « HDM »), accompagnées de réactions d’hydrogénation, d’hydrodéoxygénation, d’hydrodéaromatisation, d’hydroisomérisation, d’hydrodéalkylation, d’hydrocraquage, d’hydrodéasphaltage et de la réduction du carbone Conradson. L’hydrotraitement est mis en œuvre le plus souvent à l’aide d’un réacteur à lit fixe, bien que d’autres réacteurs puissent également être utilisés pour l’hydrotraitement, par un exemple un réacteur d’hydrotraitement à lit bouillonnant.
Le terme « réacteur d’hydroconversion » fait référence à une quelconque cuve dans laquelle l’hydroconversion d’une charge est le but principal, e.g. le craquage de la charge (c’est-à-dire la réduction de la plage de point d’ébullition), en la présence d’hydrogène et d’un catalyseur d’hydroconversion. Les réacteurs d’hydroconversion comprennent typiquement au moins un orifice d’entrée par lequel la charge et de l’hydrogène peuvent être introduits et un orifice de sortie duquel une matière valorisée peut être soutirée. Spécifiquement, les réacteurs d’hydroconversion sont également caractérisés par le fait qu’ils possèdent suffisamment d’énergie thermique pour provoquer la fragmentation de molécules d’hydrocarbures plus grandes en molécules plus petites par décomposition thermique. Des exemples de réacteurs d’hydroconversion comprennent, sans s’y limiter, des réacteurs à lit entraîné, également appelés réacteurs « slurry » (réacteurs à trois phases – liquide, gaz, solide - dans lesquels les phases solide et liquide peuvent se comporter comme une phase homogène), des réacteurs à lit bouillonnant (réacteurs fluidisés à trois phases), des réacteurs à lit mobile (réacteurs à trois phases avec mouvement descendant du catalyseur solide et écoulement ascendant ou descendant de liquide et de gaz), et des réacteurs à lit fixe (réacteurs à trois phases avec ruissellement descendant de charge liquide sur un lit fixe de catalyseur supporté avec de l’hydrogène s’écoulant typiquement simultanément avec le liquide, mais possiblement à contre-courant dans certains cas).
Les termes « lit hybride » et « lit bouillonnant hybride » et « lit hybride bouillonnant-entraîné » pour un réacteur d’hydroconversion font référence à un réacteur d’hydroconversion à lit bouillonnant comprenant un catalyseur entraîné en plus du catalyseur supporté poreux maintenu dans le réacteur à lit bouillonnant. De manière similaire, pour un procédé d’hydroconversion, ces termes font ainsi référence à un procédé comprenant un fonctionnement hybride d’un lit bouillonnant et d’un lit entraîné dans au moins un même réacteur d’hydroconversion. Le lit hybride est un lit mixte de deux types de catalyseurs de taille de particules et/ou de densité nécessairement différent(s), un type de catalyseur – le « catalyseur supporté poreux » – étant maintenu dans le réacteur et l’autre type de catalyseur – le « catalyseur entraîné », également communément appelé « catalyseur slurry » – étant entraîné hors du réacteur avec les effluents (charge valorisée). Dans la présente invention, le catalyseur entraîné est un catalyseur colloïdal ou un catalyseur moléculaire, tel que défini ci-dessous.