EP0741768A1 - Procede et dispositif de valorisation des dechets par pyrolyse avec reduction - Google Patents

Procede et dispositif de valorisation des dechets par pyrolyse avec reduction

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Publication number
EP0741768A1
EP0741768A1 EP94927701A EP94927701A EP0741768A1 EP 0741768 A1 EP0741768 A1 EP 0741768A1 EP 94927701 A EP94927701 A EP 94927701A EP 94927701 A EP94927701 A EP 94927701A EP 0741768 A1 EP0741768 A1 EP 0741768A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
waste
installation according
vapors
residues
pyrolysis
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP94927701A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Claude Fortin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eti Sarl
Original Assignee
Eti Sarl
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eti Sarl filed Critical Eti Sarl
Publication of EP0741768A1 publication Critical patent/EP0741768A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
    • C10B53/07—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of solid raw materials consisting of synthetic polymeric materials, e.g. tyres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B49/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated
    • C10B49/14—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with hot liquids, e.g. molten metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D11/00—Arrangement of elements for electric heating in or on furnaces
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/141—Feedstock
    • Y02P20/143—Feedstock the feedstock being recycled material, e.g. plastics

Definitions

  • the present invention relates to a method for treating waste, as well as to the treatment installations and the products thereof.
  • This process is non-polluting, energy efficient, and it generates no ultimate waste.
  • the waste concerned can be in the form of fractionated solids, pasty, or liquids.
  • This waste can be contaminated, ultimate or trivial, and of natural, animal, organic, cellulosic, synthetic, chemical origin.
  • the process provides a volume reduction of waste. More precisely, this process achieves phase separation such as dehydration or drying by leaving a decontaminated, inert, even combustible solid residue.
  • Waste pyrolysis processes have been developed, but they do not offer an outlet for the residues which must then be landfilled, and these processes can generate harmful or even dangerous products.
  • vacuum or partial pressure pyrolysis experiments were carried out, but they did not resolve the extracted vapor phase. Besides, they were not followed by industrialization.
  • the present invention is partially akin to the treatment of waste by pyrolysis under primary vacuum or partial pressure.
  • an installation according to the method will comprise a specific pyrolyzer from which perfectly degassed, dry solid residues will be removed, from which all the liquid or vaporizable compounds have been extracted and put into a synthesis reaction, with one or more auxiliary pumping fluids.
  • their residual vapors are finally re-injected, to interfere: either in the pyrolyzer, or in a parallel installation, either: with auxiliary fluids or in a pyrolyzer.
  • the invention applies to the reduction of used tires.
  • the simple cutting into two or three pieces with shears allows a multiplication of the load which will be treated by coordinating the heating, the pumping, the recycling of the auxiliary fluid and that of the residual vapors.
  • Dne installation according to this method will include a particular vacuum furnace associated with accessories under specific conditions such as schematized in sheet 1/1 and described below.
  • Used tires are shredded in a confined enclosure (1) with the addition of used oil.
  • the ground material is accumulated under partial pressure and under a controlled atmosphere before being introduced into the Pyrolyser-Reducer (2).
  • the transfer between two compartments takes place mechanically in a vertical tube through the excess oil, an oil which hydrostatically balances the pressure differences and ensures sealing.
  • the temperature of the mills is raised up to at least 860 ° C. to avoid the formation of complexes such as dioxins, and to allow efficient and progressive extraction of the vapor phase.
  • the extraction of vapors is carried out by an auxiliary fluid pump (3).
  • it is still oil that will be used as auxiliary fluid.
  • this oil will be reacted directly with the vapors extracted so as to cause its rehydrogenation, or the isomerization of a fraction.
  • the mixing takes place under static depression, but the emulsion is put under dynamic pressure in this "special mixer" which behaves like a reactor.
  • the rehydrogenation yield will be improved by regulating the temperature of the oils, and by the addition of a fluidized catalyst or in solution.
  • the cooled residual vapors are composed of non-condensed gases which are re-injected into the Pyrolyser to be cracked there.
  • This "in situ" cracking is facilitated by the temperature and the primary vacuum of the pyrolyzer.
  • This cracking precipitates a carbon of high purity which can be recovered separately.
  • This cracking also liberates hydrogen which reacts directly with the ground materials and the vapors as soon as they are extracted.
  • used oils can also be vaporized directly in the enclosure to be pyrolized there.
  • the solid residues which result from the process are carbonaceous powders mixed with metallic fibers originating from the carcasses of tires.
  • This residue is cooled then extracted from the Pyrolyser-Reducer by a device ensuring the transfer from the vacuum enclosure to a vibrating belt separator (4) by means of a cooled pipe and under a carbon dioxide atmosphere preventing air inlets .
  • the powders are sieved and stored in big bags or special containers (5).
  • the stock of oily fluid (6) required to mix with the vapor phase will be approximately 100 tonnes.
  • the oil stock is made up of several tanks of around 60,000 L. and, the dead volume of each, is supplemented by an excess pressure of 20 mbar of carbon dioxide. These tanks are linked to a specially equipped stripping platform (7). Oil is also used as a heat transfer fluid.
  • the installation is inerted with carbon dioxide.
  • the Pyroly ⁇ seur-Reducer is equipped with a cooling circuit (8), which allows the transfer of thermal inertia to the oil stock which acts as a buffer.
  • a carbon dioxide reserve (9) nearby remains constantly under pressure to inert the pyrolyzer-reducer in the event of a shutdown, and, more generally, ensures safety in the event of fire.
  • the tanks are installed in a retention pit equipped with carbon dioxide ramps.
  • these metallic fibers keep their high mechanical characteristics and can be used with concrete in projection, or used in anti-wear and anti-cracking of slabs.
  • These fibers can especially be incorporated into the composition of high-strength concretes in molded prefabrication and in extrusion.
  • These fibers can even serve as a structuring preform for composite materials with an aluminum, magnesium, lithium matrix or light alloys with a low melting point, which will be produced using techniques similar to sintering.
  • the residue After separation of the metallic fibers, the residue contains carbon (more than 92%) and mineral elements such as those associated with fillers to rubber (Si02, MgO, etc.), but also and in a remarkable manner, it contains in the form icronized, the zinc necessary for vulcanization, so that this residue is ready for the manufacture of new rubbery gums.
  • a similar installation will make it possible to treat electrical cable sheaths of sheathed aluminum and aluminum foil coated or not with plastic. A mixed mixed carbon and aluminum residue is then obtained which can be sintered into bars which can constitute combustible electrodes usable in metallurgy and electro-metallurgy.
  • the vacuum oven the central part of this Pyrolyser-Reducer, will necessarily be large. Typically, its enclosure will consist of several concentric tight walls between which empty floors are produced. These envelopes which may be only partial, behave like thermal screens: each screen absorbing part of the stress generated by atmospheric pressure. One or more of these envelopes or parts of envelopes may be wedged together, or may be substituted by materials which are not very conductive of heat, such as porous materials which will preferably be open cell. A set of conjugate lids, closing each vacuum envelope, allows loading. The space between two covers of two envelopes may be increased to the point of constituting an "airlock" at an adjustable vacuum level and thus, allow loading while in progress. An identical device will allow the evacuation of the residues of the "reduction".
  • the airlocks can be independent and separable. These airlocks may constitute interchangeable containers connecting to the main enclosure by clamping thanks to conjugation interfaces with independent closing devices. However, it will still be a good idea to be able to charge continuously.
  • the difficulty being precisely, to continuously transfer the waste to the core (or from the core of the pyrolyzer), that is to say: between enclosures at different vacuum levels.
  • the present invention provides the solution of adding a fluid to the solid waste to be pyrolyzed, such as oil in the case of the treatment of shredded tires.
  • the waste consisting of fractionated solids is as if fluidized.
  • the transfer will then take place continuously between the two enclosures via a tubular passage and through the fluid which automatically compensates by difference in pressure difference (hydrostatic balancing).
  • the liquid phase also provides sealing.
  • the heating device can take the form of a radiating central bulb.
  • an intermediate wall in the form of a funnel may also heating floor office area, floor that we will try to isolate as much as possible from the shell of the interior enclosure.
  • the vapor extraction pump will be of the liquid ring type, and will discharge into a tank or settling chamber. But a more efficient embodiment will be obtained thanks to a forced recirculation of the auxiliary fluid for injection and / or ejection making it possible to improve the pumping efficiency, while remaining at the limit of cavitation.
  • the assembly will behave like a dynamic reactor between the two phases: pumped vapors, and auxiliary fluid.
  • the reaction yield will be improved by controlling the temperature of the fluid and / or the addition of a solution or fluidized catalyst.
  • the residual vapors can be pumped in turn from the decantation chamber to be treated by a second reactor with another auxiliary fluid, and the new emulsion will be discharged into a second chamber whose residual vapors will be treated by another reactor, and so on.
  • a discharge and settling chamber can be included in another and can then behave like a stage of a still. With a decreasing temperature gradient from the core to the outside, several enclosures successively included in one another, will allow the fractionation according to different enthalpy levels, with the possibility of separation by density in each enclosure.
  • the residual gases can also be filtered on an active carbon filter which can be produced and recycled by the installation itself. And finally, the residual gases will be re-injected into the pyrolyzer at a high temperature level or by means of a device at very high temperature. This device could be placed at the heart of the pyrolyzer and thus participate in the waste temperature rise gradient.
  • the cracking will release reactive elements that interfere "at heart”. This cracking can also form a precipitate such as carbon which can be graphitized.
  • Several vapor phases differentiated at partial pressures may be extracted simultaneously by several pumps under conditions different by the nature and the temperature of the auxiliary fluid (s).
  • the residual vapors of each, after specific treatments, are reinjected into the pyrolyzer or a parallel installation.
  • the suction of residual vapors and gases can be equipped with an additional high temperature device, such as: induction heating device, to crack complex compounds into reactive radicals.
  • a vapor phase is extracted from the waste.
  • This vapor phase is treated and conditioned to avoid any dangerous recombination or synthesis.
  • the physico-chemical reaction of this vapor phase with one or more auxiliary fluids makes it possible to carry out syntheses. This is the case with the rehydrogenation of oils as described above.
  • the ground plastic can be transferred continuously through a column of cold water.
  • the vapors are extracted by several pumps in parallel, each using an auxiliary fluid more specifically absorbing a monomer, or chlorine from the decomposition of PVC. the vapors undergo separate treatments and the residual gases are re-injected.
  • a heating crucible will be used or more particularly still: the lead bath will be heated by direct induction at low frequency ensuring electromagnetic stirring.
  • lead and lead oxide can be removed continuously.
  • molten lead will flow into a branch of a "U" crucible or a crucible with a partition wall having the same effect, the other branch being that of evacuation.
  • Liquid lead ensures both the seal between the two branches and, by level difference in the two branches, it provides hydrostatic balancing, while a mechanical device transfers the oxide through the lead bath, but, its density being less, it rises to the surface where it is recovered.
  • Residual sulfur vapors are important, and they can be oxidized to sulfuric vapors and acid, according to catalytic processes. Thus, in one of the simplest applications of the process, lead, lead oxide, sulfuric acid are returned to be recycled. However, it will be much more economical and judicious to cause the residual vapors from several installations, such as those described above, to interfere with each other. Thus: part of the hydrogen from pyrolysis of the incondensable gases in the treatment of shredded tires and oils, will make it possible to precipitate the sulfur from the sulfurous gases or / and reduce the lead dioxide to: minium, litharge, or lead .
  • part of the sulphurous gas will allow the separation of the aromatic carbides formed during the treatment of the pyrolysis vapors of the shredded tires with the used oils.
  • the sulphurous gas in solution may be the auxiliary fluid fixing the chlorine from the pyrolysis of PVC in the plastics processing installation.
  • the sulfuryl chloride formed previously like the chlorine vapors, it can be used in a similar installation intended for the treatment of waste and residues based on titanium oxide to give titanium chlorides which can in turn be reduced. by magnesium.
  • the returned products are of paramount importance, because they can be reused directly or almost, or burned as fuel, sometimes: dehydration, inerting or decontamination is a sufficient purpose.
  • an installation, according to the process will be adapted to the treatment of rendering waste, hose pipes and slaughterhouses. It is not only the progressive pyrolysis with fractionation of the vapors, which brings a new solution to this problem, but it is also the possibility of controlling the degree of pyrolysis of the solid residues, which makes it possible to obtain different products. and which can go as far as obtaining an "animal black".
  • an installation will carry out the dehydration of the residues coming from the starch manufacturers, grater, presses and distilleries and such as peels of potatoes, beets, etc ... -
  • the vapors could be fractionated and the dry combustible residues added 'a binder such as heavy fuel, will be continuously extruded into combustible logs.
  • An installation could also be adapted to the pre-treatment of household waste.
  • the dry residue can be stored in summer and its incineration, preferably in winter, will be clean and will then allow the production of steam for heating.
  • the inerting of the final residual sludge will also be carried out in a treatment installation according to the process.
  • the sludge is sucked continuously, the dewatering is done at very low temperature and only the dry residue is subjected to higher temperatures to vaporize and then condense the heavy metals.
  • the cold and hot vapors are extracted simultaneously but separately, the cold vapors are easily condensed by simple passage in the pump while the hot vapors which can be composed of complex volatile products, will be pyrolyzed at very high temperature by a device intermediate or annex.
  • the decontamination of waste from healthcare activities will constitute a particular application of the process.
  • a small vacuum pyrolysis installation per batch will allow on-site treatment.
  • the residue being inert and reduced to a third, can be assimilated to household waste.
  • the oven-pyrolyzer acts as a compactor which is slightly depressed during loading operations.
  • the head of the compacting piston acts as a heating bulb containing the high temperature pyrolyzer of the vapors which are then bleached in the extraction pump.

Landscapes

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Abstract

La présente invention concerne un procédé non-polluant et économe en énergie, de réduction des déchets et son installation. Des déchets tels que: pneus usés, accumulateurs au plomb, huiles usagées, sciures, papiers, chiffons, plastiques, etc., sont valorisés directement en produits secondaires de qualité industrielle ou indirectement par réaction avec les vapeurs de décomposition des premiers. Une installation suivant ce procédé sera essentiellement constituée d'un four multi-parois sous vides étagés de grandes dimensions, associé à des éléments de chauffage et à une ou plusieurs pompes à anneau fluide en réaction avec les produits volatils. L'association d'un déchet liquide à des solides fractionnés permet un traitement en continu. Un dispositif haute température décompose les produits volatils complexes et les rétro-diffusions. La combinaison de plusieurs installations permet des réactions chimiques et de synthèses.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF DE VALORISATION DES DECHETS PAR PYROLYSE AVEC REDUCTION
La présente invention concerne un procédé de traitement de déchets, ainsi que les installations de traitement et les produits qui en résultent. Ce procédé est non-polluant, économe en énergie, et il ne génère aucun déchet ultime. Les déchets concernés peuvent être à l'état de solides fractionnés, pâteux, ou de liquides. Ces déchets peuvent être contaminés, ultimes ou banals, et d'origine naturelle, animale, organique, cellulosique, synthétique, chimique. En premier lieu, le procédé procure une réduction volumique des déchets. Plus exactement, ce procédé réalise une séparation des phases telle qu'une déshydratation ou une dessication en laissant un résidu solide décontaminé, inerte, voire combustible.
Et, de fait, selon ce procédé, grâce au traitement de la phase vapeur, les déchets subissent un traitement physico-chimique complet qui permet leur valorisation en divers produits recyclables, et de synthèse .
Actuellement, lorsqu'ils sont composés de matières combustibles, les déchets sont parfois incinérés, avec dans certains cas, une récupération énergétique. Des procédés de pyrolyse de déchets ont été développés mais, ils n'offrent pas de débouché pour les résidus qui doivent ensuite, être mis en décharge, et ces procédés peuvent générer des produits nocifs, voire dangereux. A petite échelle, des expériences de pyrolyse sous vide ou en pression partielle ont été effectuées, mais elles n'ont pas solutionné la phase vapeur extraite. D'ailleurs, elles n'ont pas été suivies d'une industrialisation.
La présente invention s'apparente partiellement au traitement des déchets par pyrolyse sous vide primaire ou en pression partielle. Et, une installation selon le procédé comportera un pyrolyseur spécifique duquel seront évacués des résidus solide parfaitement dégazés, et secs, dont tous les composés liquides ou vaporisables ont été extraits et mis en réaction de synthèse, avec un ou des fluides auxiliaires de pompage. De plus, leurs vapeurs résiduelles sont finalement ré-injectées, pour interférer : soit dans le pyrolyseur, soit dans une installation en parallèle, que ce soit : avec des fluides auxiliaires ou dans un pyrolyseur.
Pour premier exemple, 1'invention s'applique à la réduction des pneus usés. La simple coupe en deux ou trois morceaux à la cisaille permet un foisonne¬ ment de la charge qui sera traitée en coordonnant le chauffage, le pompage, le recyclage du fluide auxiliaire et celui des vapeurs résiduelles. Dne installation selon ce procédé comprendra un four sous vide particulier associé à des accessoires dans des conditions spécifiques telles que schéma¬ tisées en planche 1/1 et décrites ci-après. Les pneus usagés sont broyés en enceinte confinée (1) avec adjonction d'huile usée. Les broyures sont accumulées en pression partielle et sous atmosphère contrôlée avant d'être introduites dans le Pyrolyseur-Réducteur (2) . Le transfert entre deux compartiments s'effectue mécaniquement dans un tube vertical à travers l'huile en excédent, huile qui équilibre de façon hydro¬ statique les différences de pressions et assure 1'étanchéï é. Dans le Pyrolyseur-Réducteur, la température des broyures est élevée jusqu'à 860 °C minimum pour éviter la formation de complexes tels que les dioxines, et pour permettre 1'extraction efficace et progressive de la phase vapeur. L'extraction des vapeurs est effectuée par une pompe à fluide auxiliaire (3) . Ici, c'est encore de l'huile qui sera utilisée comme fluide auxiliaire. De plus, cette huile sera mise en réaction directe avec les vapeurs extraites de façon à provoquer sa réhydrogénation, ou 1'isomérisation d'une fraction. Le mélange s'opère en dépression statique, mais l'émulsion est mise en pres- sion dynamique dans ce "mélangeur spécial" qui se comporte comme un réacteur. Le rendement de la réhydrogénation sera amélioré en régulant la température des huiles, et par l'adjonction d'un catalyseur fluidifié ou en solution. Après décantation, les vapeurs résiduelles refroidies sont composées de gaz non-condensés qui sont ré-injectés dans le Pyrolyseur pour y être craqués. Ce craquage "in situ" est facilité par la température et le vide primaire du pyrolyseur. Ce craquage précipite un carbone de grande pureté pouvant être récupéré séparément. Ce craquage libère aussi de 1'hydrogène qui réagit directement avec les broyures et les vapeurs dès leur extraction. En cours de traitement, des huiles usées peuvent également être vaporisées directement dans l'enceinte pour y être pyrolisées.
Les résidus solides qui résultent du procédé, sont des poudres carbonées mélangées avec des fibres métalliques provenant des carcasses des pneus. Ce résidu est refroidi puis extrait du Pyrolyseur-Réducteur par un dispositif assurant le transfert depuis l'enceinte sous vide vers un séparateur à tapis vibrant (4) au moyen d'une conduite refroidie et sous atmosphère de gaz carbonique interdisant les entrées d'air.
Les fibres métalliques étant séparées des poudres, les poudres sont tamisées et stockées dans des big-bags ou des conteneurs spéciaux (5) . Pour une capacité de traitement d'une tonne de pneus par heure, le stock de fluide huileux (6) nécessaire pour effectuer le mélange avec la phase vapeur sera d'environ 100 tonnes. Le stock d'huile est composé de plusieurs citernes d'environ 60 000 L. et, le volume mort de chacune, est complété par une sur¬ pression de 20 mbars de gaz carbonique. Ces citernes sont en relation avec une plateforme de dépotage (7) spécialement aménagée. L'huile est également utilisée comme fluide caloporteur.
En cas d'incident, l'installation est inertée au gaz carbonique. Le Pyroly¬ seur-Réducteur est équipé d'un circuit de refroidissement (8) , lequel permet le transfert de l'inertie thermique sur le stock d'huile qui sert de tampon. Une réserve de gaz carbonique (9) à proximité, reste contamment sous pression pour inerter le pyrolyseur-réducteur en cas d'arrêt, et, assure plus généra¬ lement la sécurité en cas d'incendie. Ainsi, les citernes sont installées dans une fosse de rétention équipée de rampes à gaz carbonique.
L'installation selon le procédé dans son application au traitement des pneus avec des huiles usées, restitue d'une part, un carbone amorphe et les fibres métalliques des carcasses de pneus. Ces fibres seront facilement séparées, car le résidu est parfaitement sec et divisé.
Dans les conditions d'obtention selon ce procédé, ces fibres métalliques gardent leurs hautes caractéristiques mécaniques et pourront être employées avec des bétons en projection, ou utilisées en anti-usure et anti-fissuration de dalles. Ces fibres pourront surtout être incorporées dans la composition de bétons à haute résistance en préfabrication moulée et en extrusion.
Ces fibres pourront même servir de préforme de structuration de matériaux composites à matrice d'aluminium, magnésium, lithium ou des alliages légers à bas point de fusion, qui seront élaborés selon des techniques s'apparentant au frittage.
Après séparation des fibres métalliques, le résidu contient du carbone (plus de 92 %) et des éléments minéraux tels que ceux associés en charges au caout¬ chouc (Si02, MgO, etc ) , mais aussi et de façon remarquable, il contient sous forme icronisée, le zinc nécessaire à la vulcanisation, de sorte que ce résidu est prêt pour la fabrication de nouvelles gommes caoutchouteuses. Le craquage des liaisons chimiques, avec libération d'une phase volatile, génère une importante surface spécifique pour ce résidu qui peut donc être utilisé comme "charbon actif" dans la fabrication de filtres d'adsorbtion ou de lits d'épuration.
Les pneus, les déchets de caoutchouc et plastiques, la plupart des résidus dérivés du pétrole, mais aussi les matières cellulosiques (sciures de bois, papiers, chiffons , etc ) , donneront également un résidu à surface spécifique importante lorsqu'ils seront pyrolyses sous vide suivant ce procédé. Tous ces résidus carbonés auront de surcroît l'avantage d'être désulfurés et déchlorés et ainsi, dans le cas de leur utilisation finale comme combustible, leur combustion sera propre et sans danger de formation de dioxines. Une installation similaire permettra de traiter des chûtes de câbles électri¬ ques d'alu gainé et des papiers d'aluminium revêtus ou non de plastique. On obtient alors un résidu mixte mélangé de carbone et d'aluminium qui pourra être fritte en barreaux pouvant constituer des électrodes combustibles utili- sables en métallurgie et électro-métallurgie.
Le four sous vide, pièce centrale de ce Pyrolyseur-Réducteur, sera nécessai¬ rement de grande dimension. De façon caractéristique, son enceinte sera constituée de plusieurs parois concentriques étanches entre lesquelles, on réalise des vides étages. Ces enveloppes qui pourront n'être que partielles, se comportent comme des écrans thermiques : chaque écran absorbant une partie de la contrainte générée par la pression atmosphérique. Une ou plusieurs de ces enveloppes ou parties d'enveloppes, pourront être calées entre-elles, ou pourront être substituées par des matériaux peu conducteurs de la chaleur, tels que des matériaux poreux qui seront de préférence à cellules ouvertes. Un ensemble de couvercles conjugués, réalisant la fermeture de chaque enveloppe de vide, permet le chargement. L'espace entre deux couvercles de deux enveloppes pourra être augmenté au point de constituer un "sas" à un niveau de vide ajustable et ainsi, autorisera le chargement en marche. Un dispositif identique permettra l'évacuation des résidus de la "réduction".
Pour faciliter le chargement comme le déchargement, les sas pourront être indépendants et séparables. Ces sas pourront constituer des conteneurs inter¬ changeables se raccordant à l'enceinte principale par bridage grâce à des interfaces de conjugaison avec dispositifs indépendants de fermeture. Mais il sera encore judicieux de pouvoir effectuer le chargement en continu. La difficulté étant précisément, de transférer en continu les déchets vers le coeur (ou depuis le coeur du pyrolyseur) , c'est à dire : entre des enceintes à des niveaux de vide différents. La présente invention apporte la solution, de l'adjonction d'un fluide au déchet solide à pyrolyser, tel que l'huile dans le cas du traitement des broyures des pneus. Ainsi, Le déchet constitué de solides fractionnés, est comme fluidifié. Le transfert s'effectuera alors en continu entre les deux enceintes par l'intermédiaire d'un passage tubu- laire et à travers le fluide qui compense automatiquement par dénivellation la différence des pressions (équilibrage hydrostatique) . La phase liquide assure également 1'étanchéïté.
A l'intérieur du four, le dispositif de chauffage pourra prendre la forme d'un bulbe central rayonnant. Dans une forme de réalisation du genre citerne d'axe vertical, une paroi intermédiaire en forme d'entonnoir pourra aussi aire office de sole chauffante, sole que 1'on cherchera à isoler au maximum de la virole de 1'enceinte intérieure.
Dans une réalisation simple, la pompe d'extraction des vapeurs sera de type à anneau liquide, et refoulera dans un réservoir ou enceinte de décantation. Mais une réalisation plus performante sera obtenue grâce à une recirculation forcée du fluide auxiliaire en injection et/ou éjection permettant d'amélio¬ rer le rendement de pompage, en restant en limite de cavitation. L'ensemble se comportera comme un réacteur dynamique entre les deux phases : vapeurs pompées, et fluide auxiliaire. Le rendement de la réaction sera amélioré par le contrôle de la température du fluide et/ou l'adjonction d'un catalyseur en solution ou fluidifié. Après re oulement et décantation de 1'émulsion, les vapeurs résiduelles pourront être pompées à leur tour depuis l'enceinte de décantation pour être traitées par un deuxième réacteur avec un autre fluide auxiliaire, et la nouvelle émulsion sera refoulée dans une deuxième enceinte dont les vapeurs résiduelles seront traitées par un autre réacteur, et ainsi de suite.
Une enceinte de refoulement et décantation, peut être incluse dans une autre et pourra alors se comporter comme un étage d'un distillateur. Avec un gradient de température décroissant depuis le coeur vers l'extérieur, plusieurs enceintes incluses successivement les unes dans les autres, permet¬ tront le fractionnement selon différents niveaux enthalpiques, avec la possi¬ bilité d'une séparation par densité dans chaque enceinte. Les gaz résiduels pourront encore être filtrés sur un filtre à charbons actifs pouvant être produits et recyclés par l'installation elle-même. Et enfin, les gaz résiduels seront ré-injectés dans le pyrolyseur à un niveau de haute température ou par l'intermédiaire d'un dispositif à très haute tem¬ pérature. Ce dispositif pourra être disposé au coeur du pyrolyseur et participer ainsi au gradient de mise en température des déchets. Le craquage libérera des éléments réactifs interférant "à coeur" . Ce craquage pourra aussi former un précipité tel que le carbone que l'on pourra graphitiser.
Plusieurs phases vapeurs différentiées en pressions partielles pourront être extraites simultanément par plusieurs pompes dans des conditions différentes par la nature et la température du ou des fluides auxiliaires. Les vapeurs résiduelles de chacune, après traitements spécifiques, étant ré-injectées dans le pyrolyseur ou une installation en parallèle.
Entre le pyrolyseur et, la ou les pompes d'extraction, on pourra intercaler un autre dispositif à haute température, formant réservoir de vaporisation provoquant une éjection et une rétrodiffusion en amont dans l'aspiration. Les aspirations de vapeurs et gaz résiduels, pourront être équipées d'un dispositif complémentaire à haute température, tel que : dispositif chauffant par induction, pour craquer les composés complexes en radicaux réactifs.
Selon le procédé, et de façon caractéristique, outre les résidus de pyrolyse, une phase vapeur est extraite des déchets. Cette phase vapeur est traitée et conditionnée pour éviter toute recombinaison ou synthèse dangereuse. La mise en réaction physico-chimique de cette phase vapeur avec un ou plusieurs fluides auxiliaires, permet de réaliser des synthèses. Il en est ainsi de la réhydrogénation des huiles telle que décrite ci-avant.
Enfin, si la pyrolyse des vapeurs résiduelles permet souvent d'obtenir un précipité de haute pureté tel que : soufre, carbone ou graphite (voire graphite mésophase) , cette pyrolyse libère toujours une phase volatile composée de gaz réactifs tels que l'hydrogène ou le chlore, qui : dans l'installation ou une autre en parallèle, réagissent et interfèrent directe- ment avec le résidu solide et avec les vapeurs extraites.
Par la coordination de plusieurs installations, les vapeurs résiduelles ou les fluides résultants de l'une interférant avec une autre, on réalisera des réactions chimiques telles que : hydrogénation, chloration, synthèse, réduc¬ tion, etc... qui, en d'autres circonstances, ne seraient pas envisageables. De telles réalisations selon le procédé, interviendront notamment lors du traitement des déchets plastiques ou des batteries au plomb.
Dans le cas du traitement des déchets de matières plastiques, (tels que : bouteilles, emballages, résidus de broyage d'automobiles, ...) une instal¬ lation selon le procédé, permet d'effectuer directement le traitement sans être contraint au triage préalable par famille de plastiques.
Les broyures des plastiques peuvent être tranférées en continu à travers une colonne d'eau froide. Au cours de la pyrolyse progressive, les vapeurs sont extraites par plusieurs pompes en parallèles utilisant chacune un fluide auxiliaire absorbant plus spécifiquement un monomère, ou le chlore de la décomposition des PVC. les vapeurs subissent des traitements séparés et les gaz résiduels sont ré-injectés.
Dans le cas du traitement selon le procédé pour les vieilles batteries et autres accumulateurs au plomb, aucune opération préalable (vidage, broyage, séparation des plastiques des boitiers et isolations) n'est nécessaire. La conjugaison du chauffage et du pompage permet d'extraire les vapeurs sulfureuses et sulfuriques. Ces vapeurs sont mises en solution sur un fluide auxiliaire : eau acidulée qui dissout le gaz sulfureux, tandis que les vapeurs résiduelles contenant des vapeurs sulfuriques sont ré-injectées de façon à oxyder les sulfures de plomb. Les boitiers sont pyrolyses. Le plomb et l'oxyde de plomb s'évacuent par gravité et se séparent par diffé¬ rence de densité dans un creuset réceptacle placé sous une sole-entonnoir. Mais dans une réalisation particulière, on utilisera un creuset chauffant ou plus particulièrement encore : le bain de plomb sera chauffé par induction directe à basse fréquence assurant un brassage électromagnétique. Selon une solution du procédé, le plomb et l'oxyde de plomb pourront être évacués en continu. Ainsi, le plomb en fusion, s'écoulera dans une branche d'un creuset en "U" ou d'un creuset avec une paroi de séparation ayant le même effet, 1'autre branche étant celle d'évacuation. Le plomb liquide assure à la fois 1'étanchéïté entre les deux branches et par différence de niveaux dans les deux branches, il assure 1'équilibrage hydrostatique, tandis qu'un dispositif mécanique transfert l'oxyde à travers le bain de plomb, mais, sa densité étant moindre, il remonte à la surface où il est récupéré.
Les vapeurs sulfureuses résiduelles sont importantes, et, elles pourront être oxydées en vapeurs sulfuriques et en acide, selon les procédés catalytiques. Ainsi, dans une application des plus simples du procédé, le plomb, l'oxyde de plomb, l'acide sulfurique sont restitués pour être recyclés. Mais, il sera beaucoup plus économique et judicieux de faire interférer entre-elles, les vapeurs résiduelles de plusieurs installations telles que celles décrites ci-avant. Ainsi : une partie de l'hydrogène de pyrolyse des gaz incondensables dans le traitement des broyures de pneus et d'huiles, permettra de précipiter le soufre des gaz sulfureux ou/et de réduire le bioxyde de plomb en : minium, litharge, ou plomb.
Et réciproquement, une partie du gaz sulfureux permettra la séparation des carbures aromatiques formés lors du traitement des vapeurs de pyrolyse des broyures de pneus avec les huiles usées. Par ailleurs, le gaz sulfureux en solution pourra être le fluide auxiliaire fixant le chlore de la pyrolyse des PVC dans l'installation de traitement des matières plastiques.
Quant au chlorure de sulfuryle formé précédemment, tout comme les vapeurs de de chlore, il pourra intervenir dans une installation similaire destinée au traitement des déchets et résidus à base de d oxyde de titane pour donner des chlorures de titane qui pourront à leur tour être réduits par le magnésium.
Si, dans certaines applications du procédé, les produits restitués sont d'une importance primordiale, car ils pourront être réutilisés directement ou presque, ou brûlés comme combustibles, parfois : la déshydratation, l'iner- tage ou la décontamination est une finalité suffisante. Ainsi, une installation, selon le procédé sera adaptée au traitement des déchets d'équarissage, de boyauderies et d'abattoirs. C'est non-seulement la pyrolyse progressive avec fractionnement des vapeurs, qui apporte une solu¬ tion nouvelle à ce problème, mais c'est encore la possibilité de contrôler le degré de pyrolyse des résidus solides, qui permet 1'obtention de produits différents et pouvant aller jusqu'à l'obtention d'un "noir animal".
Selon le même procédé, une installation réalisera la déshydration des résidus provenant des féculeries, râperies, pressoirs et distilleries et tels que pelures de pommes de terre, de betteraves, etc ... -Les vapeurs pourront être fractionnées et les résidus secs combustibles additionnés d'un liant tel qu'un fuel lourd, seront extrudes en continu en bûches combustibles.
Une installation pourra encore être adaptée au pré-traitement des ordures ménagères. Le résidu sec pourra être stocké en été et son incinération de préférence en hiver, sera propre et permettra alors la production de vapeur pour le chauffage.
L'inertage des boues résiduaires ultimes, sera également réalisée dans une installation de traitement selon le procédé. Les boues sont aspirées en continu, la déshydratation se fait à très basse température et seul le résidu sec est soumis à des températures plus élevées pour vaporiser puis condenser les métaux lourds. Dans l'installation, les vapeurs froides et chaudes sont extraites simultanément mais séparément, les vapeurs froides sont facilement condensées par simple passage dans la pompe tandis que les vapeurs chaudes pouvant être composées de produits volatils complexes, seront pyrolysées à très haute température par un dispositif intermédiaire ou annexe.
La décontamination des déchets des activités de soins, constituera une appli¬ cation particulière du procédé. Une petite installation de pyrolyse sous vide par lot permettra le traitement sur place. Le résidu étant inerte et réduit au tiers, pourra être assimilé aux ordures ménagères. Le four-pyrolyseur fait office de compacteur qui est en légère dépression lors des opérations de chargement. Dans cette réalisation, la tête du piston de compactage fait fonction de bulbe chauffant contenant le pyrolyseur haute température des vapeurs qui sont ensuite javellisées dans la pompe d'extraction.
Ce même procédé, par ses différents aspects : non-pollution, économie d'éner¬ gie, déshydratation ou extraction des vapeurs, fractionnement et traitement des vapeurs, résidus pyrolyses dégazés ou inertes, etc ... permet une révision des procédés classiques de traitement pour bien d'autres déchets encore.

Claims

REVENDICATIONS
1) Procédé de pyrolyse progressive en vide primaire ou pression partielle, de déchets pouvant être considérés comme banals ou ultimes, pouvant être conta¬ minés et, quelle que soit l'origine : naturelle, animale, organique, cellulo¬ sique, synthétique, chimique, et pouvant être à l'état pâteux, de liquides ou de solides fractionnés, caractérisé en ce que les vapeurs extraites, sont mises en réaction physico-chimique avec un fluide auxiliaire au pompage, fluide adapté en température et selon la nature des vapeurs, et pouvant être être associé à des catalyseurs en solution ou luidifiés.
2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les vapeurs de pyrolyse progressive sont extraites simultanément par plusieurs pompes dans des conditions différentes par la température à 1'aspiration et par la nature et la température de chacun des fluides auxiliaires.
3) Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les vapeurs résiduelles des réactions physico-chimique avec un ou des fluides auxiliaires sont ré-injectées en pyrolyse dans l'installation ou une autre en parallèle
4) Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le fluide résultant d'une réaction entre deux phases est utilisé dans une autre pompe comme fluide auxiliaire pour réagir avec une autre phase vapeur.
5) Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée par la combinaison d'un four sous vide à multi-parois constituant des enveloppes partielles à vides séparés, dont deux parois consécutives formant un vide pourront être substituées ou calées par des matériaux peu conducteurs de la chaleur, four qui est associé d'une part, à un dispositif chauffant produisant un gradient de mise en température de la masse des déchets à traiter, et encore associé d'autre part, à une ou des pomp s fonctionnant en parallèles ou en séries et dont 1'une au moins utilise un fluide auxiliaire, et associé enfin, à des citernes et réservoirs de décantation pour le recyclage des fluides auxiliaires et de réactions.
6) Installation selon la revendication 5 caractérisée par des sas de trans- fert des produits, sas qui sont séparables et qui constituent des conteneurs interchangeables qui se raccordent à 1'enceinte principale par bridage, grâce à des interfaces de conjugaison avec dispositifs indépendants de fermeture.
7) Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que les déchets à pyrolyser étant fluidifiés par adjonction d'un liquide, le transfert entre deux niveaux de vide s'opère en continu dans un passage tubulaire, et, à travers le liquide qui assure 1'étanchéïté et compense par dénivellation la différence des pressions ou niveaux de vide.
8) Installation selon la revendication 7 caractérisée par l'adjonction d'huiles usées aux broyures de pneus et autres déchets de coutchouc ou synthétiques ou résidus pétroliers ou carbonés pour permettre leur transfert en continu dans le pyrolyseur sous vide.
9) Installation selon la revendication 7 caractérisée par l'adjonction d'eau sulfureuse aux batteries et accumulateurs au plomb pour permettre leur transfert en continu dans le pyrolyseur sous vide.
10) Installation selon la revendication 7 caractérisée par l'adjonction d'une solution de chlorure de sulfuryle aux déchets de dioxyde de titane pour permettre leur transfert en continu dans le pyrolyseur sous vide.
11) Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que certains des produits de la pyrolyse sont évacués mécaniquement à travers un bain liquide, tel : 1'oxyde de plomb à travers le plomb ondu.
12) Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que les résidus solides de pyrolyse sont évacués par extrusion avec addition par injection d'un liant, tel un fuel lourd avec des résidus combustibles.
13) Installation selon la revendication 5, caractérisée par un dispositif de chauffage à très haute température placé à l'extraction des vapeurs de la pyrolyse, et/ou à la ré-injection des vapeurs résiduelles.
14) Installation selon les revendications 5 et 13, caractérisée par un organe récipient de rétrodiffusion ou ré-injection à haute température, dispositif pouvant être contigu ou être placé au coeur du pyrolyseur pour participer au gradient de mise en température des déchets à pyrolyser.
15) Installation selon les revendications 5 et 14, destinée plus spécialement au compactage et la décontamination des déchets, caractérisée par la tête du vérin de compactage, faisant office de bulbe chauffant et de pyrolyseur des vapeurs extraites.
16) Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'au moins une des pompes utilisant un fluide auxiliaire, est complétée d'une recirculation forcée du fluide en injection et/ou éjection pour de meilleurs rendements de pompage et de réaction avec les vapeurs. 17) Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que deux enceintes de décantation sont incluses l'une dans l'autre pour constituer un étage d'un distillateur, dont le gradient de température décroît depuis le coeur vers 1'extérieur.
18) Résidus carbonés et agglomérés combustibles, caractérisés comme étant obtenus notamment à partir de déchets organiques, cellulosiques, plastiques ou caoutchoucs, et autres résidus pétroliers, par la mise en oeuvre du procédé dans une installation selon la revendication 5.
19) Résidus carbonés pour filtres d'adsorbtion ou lits d'épuration, carac- térisés comme étant obtenus notamment à partir de déchets organiques, cellu¬ losiques, plastiques ou caoutchoucs, et autres résidus pétroliers, par la mise en oeuvre du procédé dans une installation selon la revendication 5.
20) Résidus mixtes de carbone et aluminium agglomérés en barreaux, caracté¬ risés comme étant obtenus à partir de déchets, tels que les cables d'alumi- nium isolés et les papiers d'aluminium plastifiés, par la mise en oeuvre du procédé dans une installation selon la reven ication 5.
21) Mélanges de Résidus carbonés et de fibres métalliques caractérisés comme étant obtenus notamment à partir de déchets de caoutchouc et/ou de pneus usés par la mise en oeuvre du procédé dans une installation selon la revendication 5, résidus pouvant, après tamisage, être recyclés dans la fabrication de gommes caoutchouteuses.
22) Bétons projetés, coulés, moulés ou extrudés caractérisés comme étant renforcés par des fibres métalliques à forte teneur en carbone provenant de la séparation d'avec les résidus selon la revendication précédente.
23) Matériaux composites à base d'aluminium, magnésium, lithium ou alliages légers, caractérisés comme étant renforcés de fibres métalliques noyées ou en préforme, provenant de la séparation d'avec les résidus selon la revendi¬ cation 21.
24) Bétons lourds à base d'oxyde de plomb, caractérisés comme étant obtenus à partir de vieux accumulateurs au plomb, par la mise en oeuvre du procédé dans une installation selon la revendication 5.
25) Bétons lourds renforcés de fibres, caractérisés comme étant obtenus à partir de vieux accumulateurs au plomb, et de pneus usés, par la mise en oeuvre du procédé dans une installation selon les revendication 5, 22 et 24. 26) Conteneurs de stockage de déchets rayonnants ou ultimes, caractérisés comme étant abriqué en béton lourd selon 1'une quelconque des revendications 24 et 25.
27) Huiles réhydrogénées caractérisées comme étant obtenues par réaction de vapeurs de pyrolyse de déchets de caoutchouc tels que des pneus usés, régissant avec des huiles usées, par la mise en oeuvre du procédé dans une installation selon la revendication 5.
28) Graphites caractérisés comme étant obtenus par pyrolyse à haute tempéra¬ ture des vapeurs résiduelles du traitement de déchets hydrocarbonés, par la mise en oeuvre du procédé dans une installation selon les revendications 5, 13, et 14.
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