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Système pour le traiteirient par thermolyse de' prôduits
solides dont le rejet est préjudiciable pour 1~'environnement
La présente invention concerne un système pour le
traitement par thermolyse des produits solides dont le rejet
est préjudiciable pour l'environnement.
Traditionnellement ces produits sont, soit
stockés, soit traités par incinération. Dans le premier cas
le danger potentiel subsiste et peut s'aggraver d'une
pollution possible des nappes phréatiques. Dans le second cas
les températures du traitement par incinération sont élevées
et entraînent une usure rapide dès équipements et un coût
d'exploitation élévé ; par ailleurs les produits gazeux du
traitement par incinération sont évacués dans l'atmosphère
avant tout contrôle ce qui ne permet pas de donner toutes les
garanties requises quant à la non pollution de l'environ-
nement.
On connaît d'après le document FR-2.106.844 un
dispositif de traitement d'ordures comportant une succession
de zones de températures croissantes (jusqu'à 800-1300°C) que
l' on fait traverser aux ordures après un conditionnement dans
un matériau d'enrobage poreux ; ces ordures sont progres-
sivement débarrassées de leur vapeur d'eau puis pyrolysées.
Toutefois cette solution nécessite des températures encore
élevées, ce qui conduit encore à une usure rapide et un coût
d'exploitation élevé.
L'invention a pour objet de pallier les incon
vénients précités en permettant un traitement par thermolyse
à température moyenne, aux environs de 600°C par exemple tout
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en permettant un contrôle continu des produits de décom-
position.
L'invention propose ainsi un système pour le
traitement de produits solides dont le rejet est préjudi-
S ciable pour l'environnement, comportant un réacteur intégrant
successivement une zone de déshydratation et une zone de
thermolyse, caractérisé en ce que ce réacteur comporte en
aval de la zone de thermolyse, une zone de refroidissement et
en ce que la zone de déshydratation est munie d'une porte
d'entrée étanche, la zone de refroidissement est munie d'une
porte de sortie étanche, et des sas isolent la zone de
thermolyse, d'une part vis à vis de la zone de déshydra-
tation, d'autre part vis à vis de la zone de refroidissement
en sorte de limiter les entrées d'air dans la zone de
thermolyse lors de l'introduction des produits et lors de
l'extraction des résidus, cette zone de thermolyse étant
munie d'une ligne d'extraction de gaz grâce à quoi elle est
en dépression.
Les zones précitées sont donc séparées en
chambres isolées.
Selon des dispositions préférées de l'invention
éventuellement combinées .
- la zone de thermolyse est maintenue sans oxygène libre,
- la zone de thermolyse est à une température comprise entre
400°C et 750°C et à une pression inférieure ou égale à 800
millibars.
Selon d'autres dispositions préférées de l'inven-
tion .
- les produits à traiter sont introduits dans le
réacteur dans des chariots qui passent successivement de la
chambre de déshydratation à la chambre de thermolyse et de la
chambre de thermolyse à la chambre de refroidissement à
l' aide d' un système mécanique du genre pignons et crémaillère
par exemple, ou encore du genre entraînement électromagné-
tique. Les chariots sont conçus pour que les résidus solides
- verres, métaux, gravats par exemple - restent dans les
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chariots tout en étant enlevés facilement après refroidi-
ssement à la sortie de la chambre de refroidissement,
- la chambre de déshydratation et la chambre de
thermolyse sont chauffées par des thermoréacteurs appelés
également panneaux radiants catalytiques alimentés d'une part
en oxygène pur ou en air et d'autre part en gaz de pyrolyse
provenant de la décomposition thermolytique ainsi que par des
résistances électriques placées à l'intérieur des chambres ou
collées aux parois à l'extérieur des chambres,
- le gaz carbonique et la vapeur d'eau générés
dans l'oxydation des gaz de pyrolyse dans les panneaux
radiants catalytiques participent à la mise en température
par convection et radiation des produits,
- les gaz de pyrolyse formés dans la décom
positipn thermolytique ainsi que les gaz de l'oxydation
catalytique formés dans les panneaux radiants catalytiques
sont refroidis et épurés à la sortie du réacteur dans un
laveur de gaz où s'effectue la condensation de l'eau, la
séparation des gaz incondensables et des hydrocarbures lourds
condensés,
- les composés halogénés et de soufre sont
éliminés dans le laveur par dissolution dans l' eau de lavage,
- le flux gazeux à la sortie du réacteur entraîne
le charbon formé dans la décomposition thermolytique vers le
laveur où il est refroidi,
- les hydrocarbures lourds et le charbon sont
récupérés par décantation de l'eau de lavage à la sortie du
laveur dans un décanteur,
- le flux gazeux à la sortie du laveur est aspiré
par une pompe à vide,
- les gaz à la sortie de la pompe à vide sont
envoyés dans un laveur contenant par exemple une solution
aqueuse de carbonate de potassium, où est éliminé le gaz
carbonique,
- les gaz de pyrolyse êpurés des composés
halogénés, soufrés et du gaz carbonique sont utilisés dans le
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chauffage du réacteur et l'excédent est mis en réserve pour
utilisation ultérieure,
- le contrôle de la cinétique de la transfor
mation thermolytique dans le chambre de thermolyse est obtenu
par la régulation du chauffage électrique et du chauffage
catalytique par la mise en oeuvre des systèmes classiques de
mesure des températures et de régulation des débits de gaz et
de courant électrique.
Des objets, caractéristiques et avantages de
l'invention ressortent de la description qui suit, donnée à
titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins annexés
sur lesquels .
- la figure 1 est une vue en plan d'un système
selon l'invention,
- la figure 2 est une vue en élévation d'une
portion d'entrée du four de ce système,
- la figure 3 en est une vue en coupe transver-
sale selon la ligne A-A de la figure 2, et
- la figure 4 est une vue agrandie de la liaison
d'un panneau 4 à.son support.
La figure 1 montre le schéma de principe du
système et les figures 2 à 4 en présentent certains détails
constructifs.
Le système selon l' invention comporte un réacteur
intégrant en un seul appareil une chambre 1 d'introduction
des produits à traiter et dans laquelle ces produits subis
sent une déshydratation, une chambre de thermolyse 2 dans
laquelle les produits, partiellement ou totalement déshydra
tés, sont portés à la température de décomposition thermique,
par exemple aux environs de 600°C ( typiquement entre 400°C et
750°C) et une chambre de refroidissement 3 où les résidus
solides du traitement thermique sont amenés à une température
ordinaire.
La transformation thermolytique dans le réacteur
est avantageusement effectués en absence totale d'oxygène
libre à température moyenne de 600°C.
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Les produits de décomposition - gaz inconden-
sables, hydrocarbures lourds, charbon - sont contrôlés en
continu à la sortie du système et sont éventuellement
recyclés pour traitement complémentaire.
5 Le fonctionnement à cette température n'induit
pas d' usure marqués du système dont la durée de vie est ainsi
prolongée et le coût de fonctionnement réduit.
Les chambres sont isolées les unes des autres de
façon sensiblement étanche, par des portes guillotine 23
actionnées par des vérins ; la porte entre les chambres 1 et
2 et la porte entre les chambres 2 et 3 sont mobiles ver-
ticalement dans des logements étanches, la traversée des
vérins de levage se faisant par presse-étoupe. En outre des
portes étanches sont prévues à l'entrée de la chambre 1 et à
la sortie de la chambre 3 grâce à quoi les zones de déshydra-
tation 1 et de refroidissement sont, à volonté, isolées vis
à vis de l' extérieur et/ou de la zone de thermolyse 2 ; elles
peuvent être mobiles verticalement ou horizontalement ou
encore autour d'une articulation selon les dimensions du
réacteur, l'espace disponible et le libre choix du concep-
teur.
On appréciera que l'étanchéité assurée par les
portes d' entrée et de sortie se fait entre l' extérieur et des
zones 1 et 3 de températures modérées, très inférieures à
celles de la chambre 2.
L'introduction des produits et de l'extraction
des résidus sont ainsi réalisés, pour éviter l'entrée d'air
dans la chambre 2, par des sas qui isolent alternativement
selon les besoins la chambre de déshydratation de la chambre
de thermolyse quand on introduit les produits dans la chambre
de déshydratation et la chambre de thermolyse de la chambre
de refroidissement quand on extrait les résidus de cette
troisième chambre.
Les chambres 1 et 2 du réacteur sont calorifugées
(repère 27) pour limiter les déperditions calorifiques.
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Les chambres 1 et 2 sont munies de moyens de
chauffage de tous types connus appropriés, dont deux exemples
sont donnés sous les références 4 et 5. La température de la
chambre 2 est par exemple maintenue aux alentours de 600°C
tandis que celle de la chambre 1, inférieure, est maintenue
au dessus de 100°C, par exemple aux environs de 120°C.
Des panneaux radiants catalytiques 4, munis de
résistances incorporées 25 destinées à leur mise en tempéra-
ture pour permettre le phénomène d'oxydation catalytique de
gaz d'alimentation, sont représentés en plafond des chambres
1 et 2 mais peuvent également être mis sur les parois
latérales. Ces panneaux sont placés dans des logements
étanches vis à vis de l'extérieur. Le détail de la figure 4
montre le principe de fixation d'un panneau 4 sur la paroi
interne du réacteur et la position d'un joint d'étanchéité
repéré 26 mis en place pour obliger le mélange gazeux
d'alimentation (de préférence oxygène, gaz de pyrolyse) à
passer par le panneau catalytique 4 où il est oxydé. La
chambre 3 peut être équipée d'un système (non représenté) de
refroidissement des résidus solides et de récupération de la
chaleur par réchauffage des gaz qui alimentent les panneaux
radiants catalytiques.
Des résistances électriques 5 sont alimentées à
partir d'un transformateur 6 ; ces résistances sont ici
représentées à l'intérieur du réacteur, collées à la paroi
(mais peuvent être mises à l'extérieur), l'alimentation
électrique étant faite en utilisant des traversées étanches.
La chambre 2 est maintenue en dépression,
typiquement à une pression inférieure ou égale à 800 mbar,
voire 500 mbars. De préférence, la même pression règne dans
les chambres 1, 2 et 3.
Le mélange gazeux extrait de la chambre 2 va
dans un laveur de gaz 9 débouchant dans un bloc de décan-
tation 1 3 et alimenté en eau froide par un bassin 1 4 où l' eau
à la sortie du bac de décantation 13 est traitée par les
méthodes classiques de la chimie des eaux. Les hydrocarbures
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condensés et le charbon séparés de la phase aqueuse dans le
bac 13 sont envoyés dans un réservoir de stockage 17 où ils
seront repris pour utilisation.
Les gaz non condensés à la sortie du bac 9 sont
aspirés par un groupe de pompage 10 dont le refoulement
débite dans un bac laveur 11 où le gaz carbonique est éliminé
par addition de carbonate de potassium, par exemple, dans
l'eau venant du bac 14. A la sortie du bac 11 le gaz épuré
est comprimé par le compresseur 12 et stocké dans un réser
voir 16.
Ce gaz comprimé est ici envoyé aux panneaux
radiants catalytiques 4 après passage dans un mélangeur 15 où
arrive également de l'air comprimé de provenance quelconque
en 18, ou encore, selon les cas d'application, de l'oxygène
pur venant d'un stockage extérieur. Le mélange gazeux
traverse un récupérateur 7 où il est échauffé afin d'amé-
liorer le bilan thermodynamique de l'oxydation catalytique.
La figure 1 montre en effet une sortie des gaz de catalyse de
la chambre 1 ; ces gaz, composés essentiellement de gaz
carbonique et de.vapeur d'eau provenant de la déshydratation
et de l'oxydation catalytique, traversent le récupérateur 7
où ils sont refroidis. Ils sont aspirés par un groupe de
pompage 8 dont le refoulement débite sur une cheminée 19.
La figure 2 montre un chariot 20 dans lequel sont
placés les produits à traiter ; le chariot passe d'une
chambre à l'autre par l'intermédiaire d'un système pignon
crémaillère 21.
Un arbre d'entraînement 22 assure le mouvement
synchronisé des chariots.
Les gaz sont extraits des chambres 1 et 2 par des
carneaux 24 situés en extrémité des chambres et en plancher
de façün à entraîner le charbon dans le flux gazeux.
Les laveurs de gaz ressortissent du génie
chimique classique.
Le système décrit ci-dessus offre les avantages
suivants .
CA 02105289 2000-O1-25
ô
- il est applicable à toute quantité de produits soit en
faisant varier la section du réacteur ou la longueur du
réacteur, soit en mettant en parallèle autant de réacteurs que
nécessaire,
- le système selon l' invention permet de traiter les produits
à éliminer dans de bonnes conditions pour la protection de
l'environnement,
- les produits de la décomposition thermolytique sont épurés
de tous les contaminants et peuvent être contrôlés avant toute
utilisation ultérieure. Les eaux de la phase aqueuse sont
traitées par les méthodes classiques après décantation des
hydrocarbures et des charbons. Les inertes divers - verres,
métaux, etc... - peuvent être recyclés dans les meilleures
conditions sanitaires possibles. Les métaux lourds non
vaporisés dans le thermolyseur seront récupérés dans le
chariot après refroidissement, les métaux lourds vaporisés
seront récupérés dans le pied du laveur ou dans le bassin de
traitement des eaux de décantation.
Enfin, le système selon l'invention permet une
excellente récupération énergétique avec la possibilité de
stocker sous forme de charbon et d'hydrocarbures l'énergie
récupérée, éventuellement de la transporter pour la consommer
à l'endroit et au moment convenables.
I1 va de soi que la description qui précède n' a été
proposée qu'à titre d'exemple non limitatif et que de
nombreuses variantes peuvent être proposées par l'homme de
l'art sans sortir du cadre de l'invention.
