INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
illustre schématiquement un dispositif configuré pour contrôler le système de transport de la , selon un exemple de réalisation particulier et non limitatif de la présente invention ;
illustre un organigramme des différentes étapes d’un procédé de contrôle du système de transport de la , selon un exemple de réalisation particulier et non limitatif de la présente invention.
Description des exemples de réalisation Un procédé et un dispositif de contrôle d’un système de transport comprenant un ensemble de cellules de transports adaptées pour être associées à une partie motrice autonome d’un ensemble de parties motrices autonomes pour former un véhicule autonome vont maintenant être décrits dans ce qui va suivre en référence conjointement aux figures 1 à 4. Des mêmes éléments sont identifiés avec des mêmes signes de référence tout au long de la description qui va suivre.
Selon un exemple particulier et non limitatif de réalisation de la présente invention, un système de transport comprend une première pluralité de cellules et une deuxième pluralité de parties motrices autonomes. Chaque cellule est avantageusement configurée pour recevoir et transporter un ou plusieurs objets et/ou une ou plusieurs personnes. Chaque partie motrice autonome comprend quant à elle une batterie associée à un moteur électrique. Chaque cellule est configurée pour être associée ou couplée à une partie motrice autonome qui assure alors le déplacement de la cellule d’un point à un autre, la cellule étant dépourvue de moyens de déplacement. Chaque cellule est ainsi configurée pour être indépendante des parties motrices autonomes de dans un mode d’attente ou de stationnement de la cellule. Chaque cellule est en outre configurée pour être attachée, couplée ou reliée à toute partie motrice autonome dans un mode mobile ou de déplacement de la cellule. Dans un tel mode mobile, un couple cellule / partie motrice forme un dispositif de transport autonome qui peut être assimilé à un véhicule autonome.
Le contrôle d’un tel système de transport est par exemple mis en œuvre par un dispositif de calcul, par exemple un serveur, relié en communication avec notamment les éléments formant le système de transport.
Le contrôle d’un tel système de transport comprend la réception, via une première liaison sans fil, d’une ou plusieurs requêtes pour la mise en œuvre d’une mission par un véhicule formé d’une cellule et d’une partie motrice autonome. Chaque requête comprend avantageusement des premières données comprenant des données représentatives d’un trajet à effectuer en association avec la mission requise dans chaque requête. Une cellule de la première pluralité de cellules est sélectionnée en fonction des premières données reçues et de données de cellule représentatives de caractéristiques de chaque cellule de la première pluralité de cellules. Une partie motrice autonome est sélectionnée parmi la deuxième pluralité de parties motrices en fonction de la cellule sélectionnée, des premières données, de données de circulation représentatives de conditions de circulation, de données de partie motrice représentatives de caractéristiques de chaque partie motrice autonome, de données de recharge représentatives de stations de recharge électrique, lesquelles stations de recharges sont configurées pour recharger les batteries des parties motrices autonomes, et enfin de données de cartographie de l’environnement dans lequel est implanté le système de transport. Enfin, des données de trajectoire représentatives d’une trajectoire pour ladite partie motrice autonome sélectionnée sont transmises via une deuxième liaison sans fil (identique ou différente de la première liaison sans fil) à destination de la partie motrice autonome sélectionnée.
Les enrobés à froid s’affranchissent de beaucoup de contraintes liées aux enrobés à chaud. Cependant, les enrobés à froid présentent des défauts et des limites techniques.
Tout d’abord, la réactivité de l’émulsion de liant hydrocarboné avec les particules solides minérales amène parfois à un défaut de qualité d’enrobage, notamment lorsque les particules solides minérales contiennent une teneur importante en fines. En effet, plus la fraction granulaire contient de fines, plus mauvaise sera la répartition du liant sur la fraction granulaire (principalement sur les gros éléments). De plus, ce défaut d’enrobage peut être accentué par les nombreuses manipulations de l’enrobé (transport, passage dans les vis du finisseur, compactage) qui amènent à des problèmes de désenrobage par abrasion du film de liant sur les surfaces granulaires. Ces problèmes d’enrobage ne peuvent pas être améliorés par augmentation de la teneur en eau du mélange car les enrobés à froid sont très sensibles à la teneur en eau totale du mélange qui génère des problèmes de maniabilité lorsque la teneur en eau est trop importante.
La maniabilité constitue également une limite technique inhérente aux enrobés à froid. Dans le délai de transport de l’enrobé entre la centrale d’enrobage et le chantier, la montée en cohésion s’opère suite à la rupture de l’émulsion au contact des particules solides minérales. Cette montée en cohésion est généralement temporisée par plusieurs biais incluant la diminution de la teneur en liant de l’enrobé, l’usage de fluxants ou l’usage de tensioactifs à rupture très lente. Ces actions agissent positivement sur la maniabilité de l’enrobé lors du transport mais ont également une action néfaste sur la remontée en cohésion de l’enrobé lorsqu’il a été appliqué sur la chaussée.
Pour remédier à ou limiter les problèmes de mauvaise répartition du film de bitume sur la totalité de la fraction granulaire, l’étape de mélange des fractions granulaires et du liant en émulsion peut être séquencée. En effet, alors que les graves-émulsion et enrobés hydrocarbonés à froid pour assise ou reprofilage sont normalement fabriquées par simple enrobage, les bétons bitumineux à l’émulsion (BBE) et enrobés hydrocarbonés à froid pour couches de roulement font généralement appel à une enrobage séquencé du fait de la nécessité d’obtenir un très bon enrobage pour ces revêtements de surface. Des méthodes de séquençage sont décrites dans les brevets EP 0 384 094, EP 0 524 031, EP 0 781 887 et FR 2 960 890.
Afin d’améliorer le comportement des enrobés à froid, notamment sur les aspects de l’enrobage, de la maniabilité et de la montée en cohésion, différents procédés comprenant une étape de chauffage ont été proposés, notamment dans les brevets EP 0 552 574, FR 2 732 239 et EP 1 668 184.
L’arrière-plan technologique témoigne du bénéfice de certains procédés dans le but d’améliorer le comportement des enrobés hydrocarbonés à froid. Les propriétés telles que l’enrobage, la maniabilité et la remontée en cohésion peuvent ainsi être optimisées par le biais d’un séquençage de l’ajout des particules solides minérales et du liant ou bien par le biais d’une étape de chauffage.
Un besoin demeure pour la mise à disposition de nouvelles solutions permettant d’augmenter significativement la montée en cohésion des enrobés hydrocarbonés à froid, notamment pour les couches de roulement, tout en assurant un bon enrobage de l’enrobé. Ceci, afin d’améliorer la résistance au cisaillement au jeune âge des enrobés hydrocarbonés à froid et ainsi permettre un usage plus large de ces revêtements, notamment pour les plus forts trafics.
Le but de la présente invention est donc de répondre aux limites techniques mentionnées précédemment, et de proposer un procédé de fabrication d’un enrobé hydrocarboné à froid qui permet : - de s’affranchir de la nécessité du séquençage pour obtenir un bon enrobage de l’enrobé et cela qu’importe la nature pétrographique des particules solides minérales ; - de s’affranchir des nombreux problèmes de maniabilité associés à la fabrication en centrale des enrobés hydrocarbonés à froid ; - de s’affranchir de l’utilisation de fluxants qui améliorent la maniabilité et la compactibilité mais inhibent la montée en cohésion rapide des enrobés hydrocarbonés à froid ; - de maîtriser la coalescence de l’émulsion du liant hydrocarboné ; - d’améliorer la montée en cohésion des enrobés hydrocarbonés à froid sans procédé de chauffage ; - d’augmenter les résistances mécaniques à court, moyen et long terme des enrobés hydrocarbonés à froid.
A cet effet, le demandeur a découvert que la fabrication d’un enrobé hydrocarboné à froid in-situ sur chantier à l’aide d’une machine autoportée munie d’un malaxeur permettrait d’atteindre les objectifs précédents et de résoudre les problèmes de l’art antérieur. Le demandeur a également découvert que malgré la taille réduite du malaxeur d’une machine autoportée, il est possible de satisfaire les exigences d’enrobage des enrobés hydrocarbonés à froid en adaptant une teneur en eau anormalement élevée pour un enrobé hydrocarboné à froid.
Une machine autoportée permet de répondre aux attentes d’enrobage sans séquençage spécifique de matériaux et avec des géométries de malaxeurs très différentes.
Le demandeur a découvert que les formulations selon l’invention permettent de préparer des enrobés hydrocarbonés à froid qui peuvent être fabriqués in-situ et permettent ainsi de contourner les problématiques liées au transport.
BREVE DESCRIPTION DE L’INVENTION :
L’invention a pour objet un procédé de fabrication d’une couche de revêtement routier à basé d’enrobé hydrocarboné à froid, comprenant les étapes suivantes : a- enrober à température ambiante dans un malaxeur d’une machine automotrice une fraction solide minérale avec une émulsion cationique de liant hydrocarboné, de l’eau est introduite dans le malaxeur en une teneur telle que l’eau totale soit comprise entre 8 ppc et 14 ppc par rapport au poids de la fraction minérale solide sèche pour former un enrobé hydrocarboné à froid dans lequel la teneur en liant anhydre résiduel conventionnelle telle que décrite dans la norme NF P 98-139 :2016-12 varie de 3,5 à 6 % , par rapport au poids de l’enrobé après séchage b- mise en œuvre de l’enrobé hydrocarboné à froid directement en sortie du malaxeur de la machine automotrice pour former une couche ayant une épaisseur d’au moins 2 cm ; c- puis compactage de la couche mise en œuvre lors de l’étape b) pour former la couche de revêtement routier.
Avantageusement, l’émulsion cationique de liant hydrocarboné comprend en tant qu’émulsifiant au moins une amine, l’amine représentant au moins 50% en poids du poids total des émulsifiants.
En particulier, l’amine est choisie parmi : - les alkylpolyamines, dont les alkyles diamines ; - les amines grasses ; - les amidopolyamines ; - les ammoniums quaternaires à chaîne grasse ; - et leurs combinaisons.
Dans un mode de réalisation préféré, l’émulsion cationique de liant hydrocarboné comprend à titre d’émulsifiants : (1) au moins une alkylpolyamine, comprenant un ou deux radicaux choisis parmi un reste hydrocarboné, saturé ou insaturé, comprenant de 8 à 24 atomes de carbone et/ou ses dérivés immédiats de cyclisation ainsi que ses dérivés oxyéthylés ou oxypropylés ; et (2) au moins un amidopolyamine de formule (IV) R 1 ’CO-(NH-R 1 ’’) a -NH 2 , R 1 ’ étant un reste hydrocarboné, saturé ou insaturé, comprenant de 12 à 24 atomes de carbone, R 1 ’’ un radical éthylène, a un entier allant de 2 à 5 et/ou ses dérivés immédiat de cyclisation ; l’émulsion cationique comprend un acide minéral choisi parmi l’acide phosphorique ou un acide polyphosphorique ; et le liant comprend un dope d’acide gras ou dérivé d’acide gras.
La fraction lourde d’hydrocarbures 101 et le précurseur dilué sont préférablement mélangés et conditionnés à une température dans une plage de 50°C à 200°C, plus préférablement dans une plage de 75°C à 175°C. Préférablement, la pression manométrique est comprise entre 0 MPa et 25 MPa, plus préférablement comprise entre 0,01 MPa et 5 MPa.
L’étape de préchauffage de la fraction lourde d’hydrocarbures, avant l’introduction de la charge dans le premier réacteur d’hydroconversion, tel que détaillé plus haut, provoque avantageusement une libération du soufre contenu dans la fraction lourde d’hydrocarbures qui peut se combiner avec le métal du précurseur de catalyseur. Le catalyseur colloïdal ou moléculaire peut se former, ou au moins commencer à se former, in situ dans la fraction lourde d’hydrocarbures lors de cette étape de préchauffage. Afin de former le catalyseur colloïdal ou moléculaire, du soufre doit être disponible (e.g. en tant qu’H 2 S) pour se combiner avec le métal de la composition de précurseur de catalyseur dispersée. Le catalyseur entraîné peut aussi se former à l’étape (b) d’hydroconversion.
Dans le cas où la fraction lourde d’hydrocarbures comprend du soufre en quantité suffisante ou en excès, le catalyseur activé final peut être formé in situ par chauffage de ladite fraction lourde à une température suffisante pour libérer le soufre de celle-ci. Une source de soufre peut ainsi être de l’H 2 S dissous dans la fraction lourde hydrocarbonée, ou de l’H 2 S contenu dans de l’hydrogène recyclé au réacteur d’hydroconversion, ou de l’H 2 S provenant de molécules organiques soufrées présentes dans la fraction lourde d’hydrocarbures ou éventuellement introduites préalablement dans ladite fraction lourde (ex : injection de disulfure de diméthyle, de thioacétamide, de toute charge hydrocarbonée contenant du soufre du type mercaptans, de sulfures, de pétrole contenant du soufre, de gazole contenant du soufre, de distillat sous vide contenant du soufre, de résidu contenant du soufre). Ainsi, une source de soufre peut être des composés du soufre dans la fraction lourde d’hydrocarbures ou un composé du soufre ajouté à ladite fraction lourde. La température lors du préchauffage de la fraction lourde d’hydrocarbures et/ou la température à l’étape (b) permet la formation du catalyseur de type sulfure métallique.
La concentration en métal du catalyseur, préférablement en Mo, dans la charge (i.e. ensemble fraction lourde d’hydrocarbures et fraction huile végétale et/ou animale) est préférablement comprise entre 5 ppm et 500 ppm en poids de la charge, plus préférablement comprise entre 10 ppm et 300 ppm en poids, plus préférablement comprise entre 10 ppm et 175 ppm en poids, encore plus préférablement comprise entre 10 ppm et 75 ppm en poids, et encore plus préférablement comprise entre 10 ppm et 50 ppm en poids.
(b) première étape d’hydroconversion La charge est introduite, que les fractions qui la composent soient séparées (101 et 102) ou mélangées (114) selon l’étape (a), dans le premier réacteur d’hydroconversion de la première section d’hydroconversion 20, conjointement avec de l’hydrogène (flux non représenté). Ledit premier réacteur comprend un premier catalyseur supporté poreux d’hydroconversion.
La première étape d’hydroconversion (b) est réalisée dans des conditions permettant d'obtenir un premier effluent hydroconverti 105. Ledit premier effluent hydroconverti 105 contient les produits de conversion, notamment ledit premier effluent a une teneur réduite en hydrocarbures ayant un point d’ébullition d’au moins 300°C, ou d’au moins 350°C, 375°C, 450°C, 500°C, ou encore 540°C selon la nature de la charge. Ledit premier effluent hydroconverti 105 peut également avoir une teneur réduite en soufre, et/ou en métaux, et/ou en azote, et/ou en carbone Conradson, et/ou en asphaltenes, selon les réactions mises en œuvre dans le premier réacteur d’hydroconversion et la composition de la charge.
L’étape (b) est opérée de préférence sous une pression absolue comprise entre 2 MPa et 38 MPa, plus préférentiellement entre 5 MPa et 25 MPa, et de manière encore plus préférée, entre 6 MPa et 20 MPa, à une température comprise entre 405°C et 550°C, plus préférentiellement comprise entre 405°C et 500°C ,d'une manière préférée comprise entre 405°C et 450°C, et de manière encore plus préférée comprise entre 410°C et 435°C. La vitesse spatiale horaire (VVH) par rapport au volume de chaque réacteur est de préférence comprise entre 0,05 h -1 et 10 h -1 . Selon une mise en œuvre préférée, la VVH est comprise entre 0,1 h -1 et 10 h -1 , plus préférentiellement entre 0,1 h -1 et 5 h -1 , de manière encore plus préférée comprise entre 0,15 h -1 et 2 h -1 , et de manière encore plus préférée comprise entre 0,15 h -1 et 1 h -1 . Selon une mise en œuvre, la VVH est comprise entre 0,05 h -1 et 0,49 h -1 , de préférence entre 0,1 h -1 et 0,49 h -1 . Selon encore une autre mise en œuvre, la VVH globale, c’est-à-dire le débit de charge liquide envoyé à l’étape b) par rapport au volume de l’ensemble des réacteurs si plusieurs réacteurs d’hydroconversion sont mis en œuvre à l’étape b), est comprise entre 0,05 h -1 et 0,09 h -1 . La quantité d'hydrogène mélangée à la charge est de préférence comprise entre 50 et 5000 normaux mètres cube (Nm 3 ) par mètre cube (m 3 ) de charge liquide, de manière préférée entre 100 Nm 3 /m 3 et 2000 Nm 3 /m 3 et de manière très préférée entre 200 Nm 3 /m 3 et 1000 Nm 3 /m 3 .
La première section d’hydroconversion 20 comprend un ou plusieurs réacteurs à lit bouillonnant ou hybride, contenant au moins un premier catalyseur supporté d'hydroconversion, les réacteurs pouvant être disposés en série et/ou en parallèle. À cette étape, au moins un premier catalyseur d’hydroconversion supporté est donc maintenu dans le ou les réacteurs. Selon un ou plusieurs modes de réalisation de l’invention, la première section d’hydroconversion 20 comporte un ou plusieurs réacteurs d'hydroconversion, qui peuvent être en série et/ou en parallèle, fonctionnant en lit bouillonnant, comme utilisés pour le procédé H-Oil®, tel que décrit, par exemple, dans les brevets US4521295 ou US4495060 ou US4457831 ou US4354852, dans l’article Aiche, Mars 19-23, 1995, Houston, Texas, article numéro 46d, "Second generation ebullated bed technology", ou dans le chapitre 3.5 "Hydroprocessing and Hydroconversion of Residue Fractions" de l’ouvrage "Catalysis by Transition Metal Sulphides", Éditions Technip, 2013. Selon cette ou ces mises en œuvre, chaque réacteur est opéré en lit fluidisé dit lit bouillonnant. Chaque réacteur comporte avantageusement une pompe de recirculation qui rend possible le fait de maintenir le catalyseur solide supporté poreux en un lit bouillonnant par recyclage continu d’au moins une partie d’une fraction liquide soutirée au niveau de la partie supérieure du réacteur et réinjectée au niveau de la partie inférieure du réacteur.
Le réacteur à lit bouillonnant comporte préférablement au moins un orifice d’entrée situé au niveau ou à proximité de la partie inférieure du réacteur par lequel la charge est introduite conjointement avec l’hydrogène, et en particulier deux orifices d’entrée dans le cas où la fraction d’huile végétale et/ou animale de la charge est introduite séparément à la fraction lourde d’hydrocarbures, et un orifice de sortie au niveau ou à proximité de la partie supérieure du réacteur par lequel le premier effluent hydroconverti 105 est soutiré. Le réacteur comprend en outre de préférence une entrée et une sortie pour le catalyseur supporté comme déjà décrit précédemment en lient avec les moyens d’injection et de soutirage du catalyseur supporté. Le réacteur à lit bouillonnant comporte en outre une zone de catalyseur expansé comprenant le catalyseur supporté poreux. Le réacteur à lit bouillonnant comprend également une zone exempte de catalyseur supporté inférieure située en dessous de la zone de catalyseur expansé, et une zone exempte de catalyseur supporté supérieure située au-dessus de la zone de catalyseur expansé. La charge dans le réacteur à lit bouillonnant recircule de manière continue depuis la zone exempte de catalyseur supporté supérieure jusqu’à la zone exempte de catalyseur supporté inférieure au moyen d’un conduit de recycle en communication avec une pompe d’ébullition. Au niveau de la partie supérieure du conduit de recycle se trouve de préférence une coupelle recycle en forme d’entonnoir par laquelle la charge est aspirée depuis la zone exempte de catalyseur supporté supérieure. La charge recyclée interne est mélangée avec de la charge « fraîche » et de l’hydrogène gazeux supplémentaire.
Avantageusement, un catalyseur est utilisé pour synthétiser le polyuréthane thermoplastique. Le catalyseur permet d’accélérer la réaction entre les groupes NCO du polyisocyanate et le composé réactif avec l’isocyanate (de préférence avec les groupes hydroxyles du composé réactif avec l’isocyanate) et, s’il est présent, avec l’allongeur de chaine.
Le catalyseur est de préférence une amine tertiaire, plus préférentiellement choisie parmi la triéthylamine, la diméthylcyclohexylamine, la N-méthylmorpholine, la N,N'-diméthylpipérazine, le 2-(diméthylaminoéthoxy)-éthanol et/ou le diazabicyclo-(2,2,2)-octane. Alternativement, ou additionnellement, le catalyseur est un composé métallique organique tel qu’un ester acide de titane, un composé de fer, de préférence l’acétylacétonate ferrique, un composé d’étain, de préférence ceux d’acides carboxyliques, plus préférentiellement le diacétate d’étain, le dioctoate d’étain, le dilaurate d’étain ou les sels d’étain dialkyle, de préférence le diacétate de dibutylétain et/ou le dilaurate de dibutylétain, un sel d’acide carboxylique de bismuth, de préférence le décanoate de bismuth, ou un mélange de ceux-ci.
De manière plus préférée, le catalyseur est choisi dans le groupe constitué du dioctoate d’étain, du décanoate de bismuth, des esters acides de titane et des mélanges de ceux-ci. De préférence encore, le catalyseur est le dioctoate d’étain.
Lors de la préparation du polyuréthane thermoplastique, les rapports molaires du composé réactif avec l’isocyanate et de l’allongeur de chaine peuvent être variés pour ajuster la dureté et l’indice de fluidité du TPU. En effet, lorsque la proportion d’allongeur de chaine augmente, la dureté et la viscosité à l’état fondu du TPU augmente tandis que l’indice de fluidité du TPU diminue. Pour la production de TPU souple, de préférence de TPU ayant une dureté Shore A inférieure à 95, plus préférentiellement de 75 à 95, le composé réactif avec l’isocyanate et l’allongeur de chaine peuvent être utilisés dans un ratio molaire de 1:1 à 1:5, de préférence de 1:1,5 à 1:4,5, de préférence de manière à ce que le mélange de composé réactif avec l’isocyanate et d’allongeur de chaine ait un poids équivalent d'hydroxyle supérieur à 200, plus particulièrement de 230 à 650, encore plus préférentiellement de 230 à 500. Pour la production d’un TPU plus dur, de préférence un TPU ayant une dureté Shore A supérieure à 98, de préférence une dureté Shore D de 55 à 75, le composé réactif avec l’isocyanate et l’allongeur de chaine peuvent être utilisés dans un ratio molaire de 1:5,5 à 1:15, de préférence de 1:6 à 1:12, de préférence de manière à ce que le mélange de composé réactif avec l’isocyanate et d’allongeur de chaine ait un poids équivalent d'hydroxyle de 110 à 200, plus préférentiellement de 120 à 180.
De manière avantageuse, pour préparer le TPU, le polyisocyanate, le composé réactif avec l’isocyanate, et de préférence l’allongeur de chaine sont mis en réaction, de préférence en présence d’un catalyseur, en des quantités telles que le ratio en équivalent des groupes NCO du polyisocyanate par rapport à la somme des groupes hydroxyles du composé réactif avec l’isocyanate et de l’allongeur de chaine est de 0,95:1 à 1,10:1, de préférence de 0,98:1 à 1,08:1, de préférence encore de 1:1 à 1,05:1. Le catalyseur est avantageusement présent en une quantité de 0,0001 à 0,1 parts en poids par 100 parts en poids des réactifs de synthèse du TPU.
Le TPU selon l’invention a de préférence une masse molaire moyenne en poids supérieure ou égale à 10000 g/mol, de préférence supérieure ou égale à 40000 g/mol et plus préférentiellement supérieure ou égale à 60000 g/mol. De préférence, la masse molaire moyenne en poids du TPU est inférieure ou égale à 80000 g/mol. Les masses molaires moyennes en poids peuvent être déterminées par chromatographie par perméation de gel (GPC).
De préférence, le TPU a une dureté Shore D inférieure ou égale à 75 D, plus préférentiellement inférieure ou égale à 65 D. En particulier, le TPU utilisé dans l’invention peut présenter une dureté de 65 Shore A à 70 Shore D, de préférence de 75 Shore A à 60 Shore D. Les mesures de dureté peuvent être effectuées selon la norme ISO 7619-1.