EP0819156B1 - Procede et dispositif de production de combustible par pyrolyse en continu de dechets broyes ou pateux - Google Patents
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- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B7/00—Coke ovens with mechanical conveying means for the raw material inside the oven
- C10B7/10—Coke ovens with mechanical conveying means for the raw material inside the oven with conveyor-screws
Definitions
- the present invention also inhibits the production of any acid rejection by in situ neutralization of the generating compounds of acids and the basic reaction medium is produced by the use of lime and transforms for example acids hydrochloric acid in saline chloride and sulfuric acids in sulphate.
- the device according to the invention indeed comprises a system extraction and filtration of the vapors produced, supplemented by a or more condensers, and one or more placing systems vacuum by pump, for example, with liquid ring.
- the different zones and compartments of reactor 20 are therefore connected to different means of degassing and evacuation, preferably through one or more condensers and a or more liquid ring pumps.
- the condensers will also allow the injection of one or more substances bactericides, fungicides, algicides, etc., or neutralizers, depending on the temperature adopted in the process and the type of waste 6 introduced in order to eliminate any toxicity from the recovered product gases.
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- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
Description
- l'incinération qui est la méthode la plus industrialisée à l'heure actuelle à une grande échelle, mais qui ne permet pas une véritable valorisation, même si on peut récupérer, mais directement sur place et sans possibilité de stockage, une partie des calories, utilisables alors en fait uniquement dans des chauffages urbains ou collectifs et qui en été sont alors gaspillés de toutes façons, ou en production aléatoire d'énergie électrique dans des périodes de temps qui ne sont pas avantageuses pour l'exploitation de cette énergie : de plus, ce procédé génère d'une part, une pollution par rejet de gaz toxiques dans l'atmosphère, et d'autre part, des sous-produits de la combustion qu'il faut stocker et qui, dans le temps, peuvent être dangereux; par ailleurs, les températures de traitement sont assez élevées, ce qui, combiné avec la toxicité non contrôlée des produits traités, détériore les équipements rapidement par usure accélérée et entraíne des coûts d'exploitation assez élevés;
- la fermentation anaérobie de matières organiques en phase liquide, en particulier d'ordures ménagères : il existe quelques unités fonctionnant suivant ce procédé, qui permet de produire d'une part, du gaz combustible riche en méthane, et d'autre part, un broyat qui, une fois essoré, donne un combustible solide et un digestat utilisable comme engrais. Cependant, ce type de procédé nécessite une installation importante assez complexe, devant résister à la corrosion et nécessitant un apport énergétique et des additifs avec des équipements assez volumineux, de récupération et de stockage du gaz; de plus, on ne peut y traiter que certains types de déchets essentiellement ménagers.
- La minéralisation accélérée par réaction chimique utilisant en premier la chaux vive pour décomposer et transformer essentiellement les matières organiques, puis diverses autres étapes de traitement, telles que le chauffage à moyenne température, le rajout d'autres réactifs, le broyage, le compactage afin d'obtenir un produit final inerte et neutre, théoriquement réutilisable, tel que des briques de construction. Plusieurs procédés ont été étudiés dans ce type de traitement, dont certains ont fait l'objet de dépôts de demandes de brevets, tels que les demandes FR-A-2 472 421 de Monsieur GERONIMO, FR-A-2 583 742 de LOMA FINANCE, EP-A-427 899 de la société suisse GOMACRIS, citant toutes trois pour inventeur Monsieur BIEZ, et celle FR. 2 612 427 de la société suisse CATREL. Cependant, aucun des traitements décrits dans ces demandes n'a été véritablement appliqué dans des installations industrielles significatives : tous ces procédés sont en effet issus d'expériences et de constats de résultats sans véritable explication des étapes physico-chimiques ayant permis d'obtenir ces résultats; les descriptifs sont issus seulement de l'observation et ne permettent pas une répétitivité industrielle : les produits obtenus ne peuvent donc pas avoir les caractéristiques annoncées d'une manière certaine et à peu près constante, et pour de grandes échelles; en particulier, les caractéristiques obtenues dépendent d'une part de la composition des déchets traités dont certains brevets imposent même d'avoir par exemple au moins 30% de matière cellulosique, ce qui limite beaucoup l'application de tels procédés, et d'autre part, des raisons de mise en oeuvre, liées à l'empirisme des conditions des expériences, et qui ne permettent donc pas de véritable application à une échelle industrielle. Par ailleurs, ces traitements n'éliminent ni les métaux non ferreux, ni les métaux lourds, quelle que soit leur forme, tel que les complexes organométalliques qui sont pourtant une source de pollution très importante.
- La transformation par décomposition à très haute température par thermolyse ou pyrolyse des déchets, afin de détruire certains produits toxiques de ceux-ci et d'obtenir un matériau combustible soit immédiatement utilisable ou réutilisable ultérieurement, tel que décrit et enseigné dans de nombreux brevets récents, car il s'agit d'un développement nouveau et prometteur dans lequel se situe du reste la présente invention : on peut citer dans ce cadre la demande FR.2 683 546 de la société espagnole SISTEMAS IBERICOS DE RESIDUOS sur "un procédé de fabrication d'un matériau combustible solide à partir de résidus urbains" qui produit des granulés brûlants à des températures supérieurs à 850°; la demande FR-A-2 679 009 de l'IFP et de la CGC ENTREPRISE intitulée "Procédé et dispositif de traitement de déchets par contact direct" comprenant une étape de séchage, une étape de thermolyse par contact avec des gaz chauds à faible teneur en oxygène et une étape de déchloration par lavage; ou encore, dans les demandes FR-A-2 671 990 et FR-A-2 674 149 de Monsieur CHAUSSONNET, il est décrit un "système pour le traitement par thermolyse sous vide de produits (liquides ou gazeux pour la première demande et solides pour la deuxième), dont le rejet est préjudiciable pour l'environnement" : le vide permet une absence d'oxygène empêchant certaines réactions chimiques d'oxydation mais le système décrit nécessite une grosse chambre de réaction et de l'apport d'énergie assez important, et ne permet pas de traiter simultanément des déchets d'origine différente, les transferts thermiques étant difficiles à maítriser dans le vide compte tenu de l'installation décrite.
- on réalise l'ensemble des étapes du procédé dans au moins un réacteur comportant au moins deux axes de malaxage corotatifs formant vis d'Archimède et enfermés dans une enceinte telle que par exemple un dispositif bivis comme ceux décrits dans les brevets US 3419250 du 31 décembre 1968 et US 3618902 du 14 novembre 1969 de Monsieur Ambrose K. BRENNAN; lequel réacteur, dans un mode de réalisation préférentiel est divisé en autant de compartiments successifs que d'étapes de procédé, disposés en continu les uns derrière les autres dans l'ordre de celles-ci et de préférence traversés par les mêmes vis ou axes de malaxage;
- on rajoute, lors de la première étape de malaxage initial des déchets, des additifs comprenant, outre de la chaux vive, des oxydes métalliques de telle façon que l'on réalise des molécules cages ou des capteurs de cations métalliques qui piègent et séquestrent ceux qui qui pourraient être présents dans les déchets;
- on utilise l'énergie de réaction du mélange obtenu dans la première étape avec les déchets broyés ou pâteux et les additifs, et celle mécanique de frottement des vis de malaxage pour sécher, dans la deuxième étape, ledit mélange;
- on effectue la troisième étape de décomposition des produits par pyrolyse avec un chauffage portant la température du compartiment correspondant, entre 200 et 800°C ;
- on effectue l'ensemble des étapes du traitement, sous vide, entre 100 et 500 mm C.E. (980 et 4 900 Pa) de pression absolue.
- au moins un réacteur 20 comportant au moins deux axes de malaxage corotatifs formant vis 7 d'Archimède et enfermés dans une enceinte étanche 25, entraínées par tout moyen de mise en rotation 22, à la vitesse et avec le couple voulu et nécessaire et divisé en autant de compartiments successifs 1, 2, 3, 4, 5... que d'étapes du procédé de traitement, disposés en continu les uns derrière les autres dans l'ordre desdites étapes et traversés par les mêmes axes de malaxage 7;
- au moins une capacité étanche 21 alimentée en deux réservoirs indépendants tampons, par l'intermédiaire par exemple d'écluses rotatives 10 assurant l'étanchéité avec l'atmosphère, et l'introduction suivant les débits respectifs voulus des déchets 6 et des additifs 9 dans le premier compartiment 1; le dispositif suivant la présente invention permet d'acquérir un débit de 5 à 10 tonnes/heure de déchets par réacteur continu 20;
- des moyens 11, 12, 13, 14, 15... de mise sous vide de chacun des compartiments du réacteur 20;
- au moins un moyen de chauffage 17 du troisième compartiment de pyrolyse 3.
- pour des boues organiques ou non 6 : du combustible, avec ou non des produits édaphiques;
- pour des boues industrielles : du combustible avec ou autres matières recyclables;
- pour des déchets bio-médicaux : du combustible et des produits pour cimentiers;
- pour des pneus : du combustible et du noir de carbone, et/ou des huiles pyrolytiques riches en produits chimiques divers;
- pour des déchets domestiques : au combustible et/ou produits édaphiques;
- pour des résidus de casses automobiles : du combustible et des métaux, et/ou des produits chimiques spécifiques;
- pour des résidus pétroliers : du combustible avec ou sans d'autres produits chimiques spécifiques.
TYPE | HUILES | RESIDUS SOLIDES | EAU | GAZ |
Pneumatiques usages | 55 | 35 | 2 | 8 |
Résidus pétroliers | 30 | 18 | 50 | 2 |
Déchets biomédicaux | 50 | 8 | 37 | 5 |
Résidus d'épaves automobiles | 18 | 62 | 16 | 4 |
Résidus de bois et écorces | 45 | 30 | 15 | 10 |
Déchets domestiques | 46 | 33 | 10 | 11 |
Claims (15)
- Procédé de protection de combustible par pyrolyse de déchets (6) broyés ou pâteux, comprenant au moins une première étape (1) de malaxage de ceux-ci avec des additifs (9) dont au moins de la chaux, une deuxième étape (2) de séchage du mélange, une troisième étape (3) de décomposition des produits de ce mélange par chauffage (17) à haute température et une quatrième étape (4, 5) de traitement complémentaire en fonction de la nature des déchets initiaux et du produit fini (19) désiré, caractérisé en ce que :
on réalise l'ensemble des étapes du procédé dans au moins un réacteur (20) comportant au moins deux axes de malaxage (7) corotatifs, formant vis d'Archimède et enfermés dans une enceinte (25) ;on rajoute, lors de la première étape (1) de malaxage initial des déchets (6), des additifs (9) comprenant, outre de la chaux vive, des oxydes métalliques de telle facon que l'on réalise des molécules cages ou des capteurs de cations métalliques qui piègent et séquestrent ceux qui pourraient être présents dans les déchets (6);on utilise l'énergie de réaction du mélange obtenu dans la première étape (1) avec les déchets (6) broyés ou pâteux et les additifs (9), et celle mécanique de frottement des vis de malaxage (7) pour sécher, dans la deuxième étape (2), ledit mélange;on effectue la troisième étape (3) de décomposition des produits par pyrolyse avec un chauffage (17) portant la température du compartiment correspondant, entre 200 et 800°C;on effectue l'ensemble des étapes (1, 2, 3, 4, 5...) du traitement, sous vide, entre 100 et 500 mm de colonne d'eau (980 et 4 900 Pa) de pression absolue - Procédé de combustible selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise un réacteur (20) composé d'une seule enceinte (25) et divisé en autant de compartiments successifs (1, 2, 3, 4, 5...) que d'étapes de procédé, disposés en continu les uns derrière les autres dans l'ordre de celles-ci et traversés par les mêmes axes de malaxage (7).
- Procédé de production de combustible selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on effectue préalablement à la première étape de traitement de malaxage, une séparation de métaux ferreux et non ferreux, que l'on extrait des déchets (6) broyés ou pâteux avant leur introduction dans ledit réacteur (20).
- Procédé de production de combustible selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on broye lesdits déchets (6) avant leur introduction dans ledit réacteur (20) par tout moyen connu leur donnant une dimension de granulométrie égale au maximum à la hauteur de filet des vis de malaxage (7) à l'entrée du réacteur (20).
- Procédé de production de combustible selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on chauffe le mélange obtenu dans la deuxième étape de séchage (2) par un apport énergétique extérieur (8) si les déchets ont un taux d'humidité supérieur à 30% environ, afin d'aider leur séchage.
- Procédé de production de combustible selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lors de la troisième étape (3) de pyrolyse, d'une part on décompose les composés organiques sous forme de gaz d'huile pyrolytique condensable et de gaz combustible, d'autre part on sublime d'autres composés non pyrolysables qui s'évaporent sous vide, l'ensemble de ces gaz étant récupéré par au moins le moyen (13) de mise sous vide et à partir duquel on effectue les séparations nécessaires pour récupérer chaque gaz en vue de son utilisation spécifique, et à la fin de cette étape de pyrolyse (3), on obtient un résidu solide qui peut être un combustible que l'on refroidit lors d'une quatrième étape (4) au cours de laquelle se termine la réaction qui a démarré dans l'étape précédente (3).
- Procédé de production de combustible selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on effectue une dernière étape de traitement (5) au cours de laquelle on rajoute aux produits résiduels issus de l'étape précédente (3, 4) des additifs (16) déterminés en fonction du produit fini désiré (19) et de la nature des composés de déchets initiaux (6).
- Dispositif de production de combustible par pyrolyse de déchets (6) broyés ou pâteux suivant un procédé comprenant au moins une première étape (1) de malaxage de ceux-ci avec les additifs (9) dont au moins de la chaux, une deuxième étape (2) de séchage du mélange, une troisième étape (3) de décomposition des produits de ce mélange par chauffage (17) à haute température et une quatrième étape (4, 5) de traitement complémentaire en fonction de la nature des déchets initiaux et du produit fini (19) désiré, caractérisé en ce qu'il comprend :au moins un réacteur (20) comportant au moins deux axes de malaxage corotatifs formant vis (7) d'Archimède et enfermés dans une enceinte étanche (25), et divisé en autant de compartiments successifs (1, 2, 3, 4, 5...) que d'étapes du procédé de traitement, disposés en continu les uns derrière les autres dans l'ordre desdites étapes et traversés par lesdites vis (7);au moins une introduction étanche (21) des déchets (6) et des additifs (9) dans le premier compartiment (1);des moyens (11, 12, 13, 14, 15...) de mise sous vide de chacun des compartiments du réacteur (20);au moins un moyen de chauffage (17) du troisième compartiment de pyrolyse (3).
- Dispositif de production de combustible selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte en amont dudit réacteur (20) un moyen connu de séparation des métaux ferreux et non ferreux que l'on extrait des déchets (6) broyés ou pâteux, avant leur introduction dans ledit moyen d'alimentation étanche (21) dudit réacteur (20).
- Dispositif de production de combustible selon l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisé en ce qu'il comprend en amont dudit réacteur (20) un moyen connu qui broye lesdits déchets (6) avant leur introduction dans ledit moyen (21) d'alimentation desdits réacteurs (20) et leur donnant une dimension de granulométrie égale au maximum à la hauteur de filet desdites vis de malaxage (7) dans le premier compartiment (1).
- Dispositif de production de combustible selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que le profil et le pas des filets desdites vis de malaxage (7) sont différents dans chaque compartiment du réacteur (20), et que dans le premier compartiment (1) de malaxage, son profil et son pas de filet sont déterminés pour cisailler les déchets (6) en particules de moins de un dixième de millimètre.
- Dispositif de production de combustible selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de chauffage (8) du compartiment (2) qui permet le chauffage dudit compartiment quand le taux d'humidité des déchets introduits (6) est supérieur à 30% environ.
- Dispositif de production de combustible selon l'une quelconque des revendications 8 à 12, caractérisé en ce qu'il comporte un dernier compartiment (5) et un moyen étanche (10, 23) d'introduction d'additifs (16) dans ledit compartiment (5), lesquels additifs (16) étant déterminés en fonction du produit final désiré (19) et la nature des composés des déchets initiaux (6).
- Dispositif de production de combustible selon l'une quelconque des revendications 8 à 13, caractérisé en ce qu'il comporte au moins des capteurs (18) de pression de température et/ou de taux d'humidité intérieur dans chaque compartiment du réacteur (20) et un ordinateur de contrôle relié aux divers capteurs et qui est programmé pour piloter tous les moyens de fonctionnement dudit réacteur (20) suivant le procédé de traitement de l'une quelconque des revendications 1 à 7 défini par rapport au produit désiré (19) en fonction de la composition des déchets rentrant (6).
- Dispositif de production de combustible selon l'une quelconque des revendications 8 à 14, caractérisé en ce que les moyens d'entraínement et de mise sous vide (13, 14) sont reliés à une installation de condensation et de séparation des gaz de décomposition, de sublimation et d'évaporation desdits compartiments correspondants (3, 4) aux fins d'utilisation thermique pour produire de l'électricité utilisable pour le fonctionnement du dispositif et/ou à l'extérieur.
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