BE1026336B1 - PROCESS FOR PROCESSING WASTE OF PLASTIC MATERIALS - Google Patents
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Abstract
Procédé de transformation des déchets de matières plastiques (2) comprenant une étape de nettoyage, de broyage et de séchage; une étape de pyrolyse; une étape de distillation résultant dans un carburant diesel; une étape de production d'électricité par un générateur à carburant diesel; et une étape de production combinée de chaleur et d'électricité. Les déchets de matières plastiques (2) sont transformés en quatre fractions d'huiles: une huile légère (11) utilisable pour l'industrie des peintures, mais aussi bien (12) pour alimenter les br0leurs du four de pyrolyse; une huile plus lourde utilisable comme un carburant pour moteurs. Le procédé fournit de l'électricité en convertent chaleur en électricité par un cycle Rankine (21) à liquide organique, ou carburants en électricjté à l'aide d'un générateur.Process for processing plastic waste (2) comprising a step of cleaning, grinding and drying; a pyrolysis step; a distillation step resulting in a diesel fuel; a step of producing electricity by a diesel fuel generator; and a combined production stage of heat and electricity. The plastic waste (2) is transformed into four fractions of oils: a light oil (11) usable for the paint industry, but also (12) to supply the burners of the pyrolysis oven; a heavier oil that can be used as an engine fuel. The process provides electricity by converting heat into electricity by a Rankine cycle (21) to organic liquid, or fuels into electricity using a generator.
Description
L'invention concerne un procédé de transformation de déchets de matières plastiques.The invention relates to a process for transforming plastic waste.
La masse de déchets de matières plastiques ne cesse d' augmenter dans le monde et ce n'est qu'une faible quantité qui a été incinérée avec ou sans récupération d'énergie.The mass of plastic waste continues to increase worldwide and only a small amount has been incinerated with or without energy recovery.
Les déchets de PET et de PVC sont de plus en plus séparés par triage et trouvent leur chemin vers un recyclage industriel. Les pneus forment un autre groupe qui est séparé par triage et qui trouvent leur chemin vers un recyclage industriel.PET and PVC waste are increasingly separated by sorting and find their way to industrial recycling. The tires form another group which is separated by sorting and which find their way towards industrial recycling.
Il reste une grande masse de déchets de matières plastiques pour laquelle une incinération pure et simple est utilisée, parfois avec une production de calories valorisées sous la forme d'eau chaude, de vapeur ou d'électricité.There remains a large mass of plastic waste for which pure and simple incineration is used, sometimes with the production of valued calories in the form of hot water, steam or electricity.
Pour éviter l'incinération pure et simple des déchets de matières plastiques dont la combustion est problématique et polluante, on a proposé de convertir les matières plastiques en matières utiles, comme des combustibles, qui est dénommé la pétrolisation de déchets de matières plastiques. Un procédé qui est basé sur le craquage de polymères comme le polyéthylène, le polypropylène, le polystyrène et le polychlorure de vinyle.To avoid the pure and simple incineration of plastic waste whose combustion is problematic and polluting, it has been proposed to convert plastic materials into useful materials, such as fuels, which is called the petroleumization of plastic waste. A process which is based on the cracking of polymers such as polyethylene, polypropylene, polystyrene and polyvinyl chloride.
BE2018/5350BE2018 / 5350
Souvent on utilise des procédés basés sur la pyrolyse qui produit des combustibles, mais le rendement énergétique de ce procédé est faible et reste insuffisant, quand on ne peut fabriquer que 800 kg de combustibles à partir d'une tonne de déchets de matières plastiques s'il faut fournir à l'installation une énergie équivalente à celle des 800 kg de combustible produit.Often processes based on pyrolysis which produce fuels are used, but the energy efficiency of this process is low and remains insufficient, when only 800 kg of fuel can be produced from a tonne of plastic waste. energy must be supplied to the installation equivalent to that of the 800 kg of fuel produced.
L'invention a pour but d'éviter les inconvénients susdits et de procurer un procédé de pyrolyse de déchets de matières plastiques, qui essaye de récupérer les produits de pyrolyse au maximum sous forme de combustibles et sous forme d'une production combinée de chaleur et d'électricité.The object of the invention is to avoid the above-mentioned drawbacks and to provide a process for the pyrolysis of plastic waste, which attempts to recover the pyrolysis products as much as possible in the form of fuels and in the form of a combined production of heat and of electricity.
Ce but est atteint par un procédé de transformation des déchets de matières plastiques selon l'invention comprenant :This object is achieved by a process for transforming plastic waste according to the invention comprising:
- une étape de nettoyage, de broyage et de séchage;- a stage of cleaning, grinding and drying;
- une étape de pyrolyse;- a pyrolysis step;
- une étape de distillation résultant dans un carburant diesel;- a distillation step resulting in diesel fuel;
- une étape de production d'électricité par un générateur à carburant diesel;- a stage of electricity production by a diesel fuel generator;
- une étape de production combinée de chaleur et d'électricité.- a combined production stage of heat and electricity.
Un avantage de ce procédé est que la récupération d'énergie sous forme de carburants et sous forme d' électricité générée est maximalisée par rapport aux procédés connus.An advantage of this method is that the recovery of energy in the form of fuels and in the form of electricity generated is maximized compared to known methods.
BE2018/5350BE2018 / 5350
Un autre avantage de ce procédé pour traiter des déchets de matières plastiques, est le fait qu'il n'est pas nécessaire de devoir trier les matières plastiques disponibles par exemple pour en extraire des plastiques spécifiques qui sont par exemple présents dans les emballages de yaourt, de beurre, des meubles en plastique et d'autres objets.Another advantage of this process for treating plastic waste, is the fact that it is not necessary to have to sort the plastics available for example to extract specific plastics which are for example present in yogurt packaging , butter, plastic furniture and other items.
Ainsi les matières plastiques de départ peuvent contenir le téréphtalate de polyéthylène (PET), le polyéthylène (PE), le polypropylène (PP), le polystyrène (PS), le polychlorure de vinyle (PVC) qui en général sont écartés des déchets ménagers.Thus the starting plastics can contain polyethylene terephthalate (PET), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC) which in general are separated from household waste.
L'étape de nettoyage est exécutée dans une installation de lavage, munie d'un système de purification de l'eau usée, qui retourne de l'eau purifiée à l'installation de lavage, et qui sépare les déchets solides de la purification, et en plus est munie d'un séchoir, qui délivre les déchets broyés et desséchés à un four de pyrolyse.The cleaning step is carried out in a washing installation, equipped with a waste water purification system, which returns purified water to the washing installation, and which separates the solid waste from the purification, and in addition is provided with a dryer, which delivers the ground and desiccated waste to a pyrolysis oven.
L'avantage de cette étape de nettoyage est qu'elle permet de traiter des déchets de plastique salis et de délivrer une matière sèche et pure au four de pyrolyse.The advantage of this cleaning step is that it makes it possible to treat soiled plastic waste and to deliver a dry and pure material to the pyrolysis oven.
L'installation de lavaqe utilise des pagayes à remuer les déchets dans un bain d'eau avec injection d'air qui sépare les polymères de ses matières contaminantes.The lavaqe installation uses paddles to stir up the waste in a water bath with air injection which separates the polymers from its contaminating materials.
L'avantage de cette installation de lavage est qu'elle recycle l'eau de lavage en ne laissant qu'une quantitéThe advantage of this washing system is that it recycles the washing water leaving only a quantity
BE2018/5350 minimale de déchets solides.BE2018 / 5350 minimum solid waste.
Le broyage est effectué dans un broyeur qui réduit les déchets plastiques à des objets à taille réduite, par exemple entre 10 et 15 cm, de sorte que la surface exposée de la matière plastique est agrandie, ce qui permet une réaction plus rapide dans le four de pyrolyse, dans lequel l'étape de pyrolyse est exécutée.The grinding is carried out in a grinder which reduces plastic waste to objects of reduced size, for example between 10 and 15 cm, so that the exposed surface of the plastic material is enlarged, which allows a faster reaction in the oven pyrolysis, in which the pyrolysis step is performed.
Les déchets broyés sont centrifugés et puis séchés dans un séchoir à air chaud pour enlever l'humidité résiduelle, et sont ensuite délivrés au four de pyrolyse qui est tenu à 430-440 °C dans l'absence d'air et sans catalyseur.The ground waste is centrifuged and then dried in a hot air dryer to remove residual moisture, and is then delivered to the pyrolysis oven which is held at 430-440 ° C in the absence of air and without catalyst.
L'avantage du broyage suivi par un séchage est qu'il permet de délivrer la matière plastique sous une forme optimale pour le four de pyrolyse.The advantage of grinding followed by drying is that it makes it possible to deliver the plastic material in an optimal form for the pyrolysis oven.
De préférence, le four de pyrolyse est muni d'un circuit qui récupère les gaz synthétiques résultant du pyrolyse pour alimenter les brûleurs du four de pyrolyse et est muni d'une tubulure de vidange qui mène les produits du pyrolyse vers un appareil de distillation, dans lequel l'étape de distillation est exécutée.Preferably, the pyrolysis oven is provided with a circuit which recovers the synthetic gases resulting from the pyrolysis to supply the burners of the pyrolysis oven and is provided with a drain pipe which leads the products of the pyrolysis to a distillation apparatus, in which the distillation step is carried out.
L'avantage du four de pyrolyse est qu'il produit des combustibles qui peuvent alimenter ses propres brûleurs de sorte que l'utilisation de combustibles externes peut être minimalisée ou éliminée.The advantage of the pyrolysis furnace is that it produces fuels which can power its own burners so that the use of external fuels can be minimized or eliminated.
L'appareil de distillation sépare les produits du pyrolyseThe distillation apparatus separates the products from the pyrolysis
BE2018/5350 en quatre fractions d'huiles:BE2018 / 5350 in four fractions of oils:
- une huile légère utilisable pour l'industrie des peintures, mais aussi bien pour alimenter les brûleurs du four de pyrolyse;- a light oil which can be used for the paint industry, but also to supply the burners of the pyrolysis oven;
- une huile plus lourde comparable à la kérosène et utilisable comme un carburant pour moteurs.- a heavier oil comparable to kerosene and usable as a fuel for engines.
- une huile lourde comparable au gazole, utilisable comme un carburant diesel;- a heavy oil comparable to diesel, usable as diesel fuel;
- une huile encore plus lourde qui est aussi utilisable comme un carburant pour moteurs.- an even heavier oil which can also be used as an engine fuel.
Un avantaqe de cette étape de distillation est qu'elle permet de séparer des fractions à haute valeur ajoutée, comme l'huile légère utilisable pour l'industrie des peintures, des autres fractions qui peuvent servir comme des carburants pour des moteurs.An advantage of this distillation stage is that it makes it possible to separate fractions with high added value, such as light oil usable for the paint industry, from other fractions which can be used as fuels for engines.
Les carburants utilisables pour un moteur diesel sont utilisés par un moteur diesel couplé à un générateur d' électricité qui délivre une première fraction d'énergie électrique récupérée des déchets de plastique. En plus, la chaleur produit par le moteur diesel est encore récupérée de deux manières.The fuels usable for a diesel engine are used by a diesel engine coupled to an electricity generator which delivers a first fraction of electrical energy recovered from plastic waste. In addition, the heat produced by the diesel engine is still recovered in two ways.
D'une première manière, la chaleur des gaz d'échappement du moteur diesel est récupérée par un refroidissement par l'huile, qui délivre une huile ayant une température de 140 °C à 170 °C. La chaleur de cette huile chaude est utilisée dans le séchoir à air chaud pour enlever l'humidité résiduelle dans les déchets broyés de plastique. En outre,In a first way, the heat of the exhaust gases of the diesel engine is recovered by an oil cooling, which delivers an oil having a temperature of 140 ° C to 170 ° C. The heat from this hot oil is used in the hot air dryer to remove residual moisture from the shredded plastic waste. In addition,
BE2018/5350 la chaleur de cette huile chaude est aussi utilisée dans le système de purification de l'eau usée, pour sécher les déchets solides qui résultent de la purification de l'eau usée. En plus, la chaleur de cette huile chaude est utilisée dans un cycle de Rankine à fluide organique, qui transforme la chaleur en énergie électrique à un rendement de 20 %.BE2018 / 5350 the heat of this hot oil is also used in the wastewater purification system, to dry the solid waste that results from the purification of the wastewater. In addition, the heat from this hot oil is used in an organic fluid Rankine cycle, which converts heat into electrical energy at 20% efficiency.
D'une seconde manière, la chaleur du moteur diesel même est récupérée par son refroidissement à huile, qui délivre une huile ayant une température de 7 0 °C. La chaleur de cette huile est utilisée dans le système de purification de l'eau usée, pour préchauffer les déchets solides avant d'être séchés. En plus, la chaleur de cette huile est aussi utilisée dans le cycle de Rankine à fluide organique.In a second way, the heat of the diesel engine itself is recovered by its oil cooling, which delivers an oil having a temperature of 70 ° C. The heat from this oil is used in the wastewater purification system to preheat solid waste before it is dried. In addition, the heat of this oil is also used in the Rankine cycle with organic fluid.
Le cycle de Rankine à fluide organique délivre une deuxième fraction d'électricité récupérée des déchets de plastique dans une étape de production combinée de chaleur et d'électricité.The Rankine cycle with organic fluid delivers a second fraction of electricity recovered from plastic waste in a combined production stage of heat and electricity.
Pour plus de clarté, un exemple du procédé de pyrolyse et de transformation de déchets de matières plastiques selon l'invention est décrit ci-après à titre illustratif et non restrictif, référence étant faite aux dessins annexés dans lesquels :For clarity, an example of the process for pyrolysis and transformation of plastic waste according to the invention is described below by way of illustration and without limitation, reference being made to the appended drawings in which:
La figure 1 représente un schéma opérationnel du procédé selon l'invention.FIG. 1 represents an operational diagram of the method according to the invention.
Dans la figure 1 un schéma opérationnel est représenté guiIn Figure 1 an operational diagram is shown
BE2018/5350 montre un plan de circulation des matières à partir de déchets en plastique 2 qui doivent être transformés en matières utilisables ou recyclables dans des étapes consécutives. D'abord les déchets en plastique 2 sont nettoyés dans une installation de lavage 3, munie d'un broyeur 4. Après le lavage, un séchoir 5 délivre les déchets broyés et desséchés à un four de pyrolyse 6.BE2018 / 5350 shows a plan for the circulation of materials from plastic waste 2 which must be transformed into usable or recyclable materials in consecutive stages. First the plastic waste 2 is cleaned in a washing installation 3, fitted with a crusher 4. After washing, a dryer 5 delivers the crushed and dried waste to a pyrolysis oven 6.
Le four de pyrolyse 6, dans lequel l'étape de pyrolyse est exécutée, est muni d'un circuit 7 qui utilise les gaz synthétiques résultant du pyrolyse pour alimenter ses brûleurs et est muni d'une tubulure de vidange 8 qui mène les produits du pyrolyse vers un appareil de distillation 9, qui est muni d'un débouché 10 pour une huile légère pour alimenter les brûleurs du four de pyrolyse 6 et est muni d'un autre débouché 11 pour récupérer une huile légère utilisable pour l'industrie des peintures.The pyrolysis oven 6, in which the pyrolysis step is carried out, is provided with a circuit 7 which uses the synthetic gases resulting from the pyrolysis to supply its burners and is provided with a drain pipe 8 which carries the products of the pyrolysis to a distillation apparatus 9, which is provided with an outlet 10 for a light oil to supply the burners of the pyrolysis oven 6 and is provided with another outlet 11 for recovering a light oil usable for the paint industry .
L'appareil de distillation 9 mène ses huiles lourdes vers un moteur diesel 12 qui actionne un générateur 13 pour la production d'électricité 14. La chaleur des gaz d'échappement du moteur diesel est récupérée par un refroidissement par l'huile, qui délivre une huile 15 ayant une température de 140 °C à 170 °C. Cette huile est menée vers le séchoir 5 à air chaud pour enlever l'humidité résiduelle dans les déchets broyés et en parallèle vers le système de purification 18 de l'eau usée, pour sécher les déchets solides 20 qui, résultent de la purification de l'eau usée. En parallèle, cette huile 15 est menée à un cycle de Rankine à fluide organique, pour convertir la chaleur en énergie électrique.The distillation apparatus 9 carries its heavy oils to a diesel engine 12 which actuates a generator 13 for the production of electricity 14. The heat of the exhaust gases of the diesel engine is recovered by cooling by the oil, which delivers an oil having a temperature of 140 ° C to 170 ° C. This oil is led to the hot air dryer 5 to remove the residual moisture in the ground waste and in parallel to the waste water purification system 18, to dry the solid waste 20 which results from the purification of the 'used water. In parallel, this oil 15 is led to a Rankine cycle with organic fluid, to convert heat into electrical energy.
BE2018/5350BE2018 / 5350
La chaleur du moteur diesel 12 même est récupérée par son refroidissement à huile, qui délivre une huile 16 ayant une température de 70 °C. Cette huile est menée vers le système de purification de l'eau usée 18, pour préchauffer les déchets solides 20 avant d'être séchés. En parallèle, cette huile 16 est menée au cycle de Rankine 21 à fluide organique, pour convertir la chaleur en énergie électrique.The heat of the diesel engine 12 itself is recovered by its oil cooling, which delivers an oil 16 having a temperature of 70 ° C. This oil is led to the waste water purification system 18, to preheat the solid waste 20 before being dried. In parallel, this oil 16 is led to the Rankine cycle 21 with organic fluid, to convert heat into electrical energy.
L'installation de lavage 3 est munie d'un système de purification de l'eau usée, contenant un réservoir d'eau usée 17 en provenance de l'installation de lavage 3, une installation de purification 18 qui fournit l'eau purifiée à un réservoir d'eau purifiée 19 et fournit ses déchets solides à un réservoir 20 de déchets solides.The washing installation 3 is provided with a waste water purification system, containing a waste water tank 17 coming from the washing installation 3, a purification installation 18 which supplies the purified water to a tank of purified water 19 and supplies its solid waste to a tank 20 of solid waste.
Un avantage du procédé de transformation selon l'invention est que le procédé peut être exécuté sur une masse de déchets de plastique non triés sans en extraire certains types de polymères, y inclus les déchets de plastique ménagers.An advantage of the transformation process according to the invention is that the process can be carried out on a mass of unsorted plastic waste without extracting certain types of polymers from it, including household plastic waste.
Un autre avantage du procédé est que le rendement de transformation est maximalisé. Pour un débit de déchets de matières plastiques de 10 tonnes par heure (t/h) délivrées au four de pyrolyse 6, les produits du pyrolyse sont distillés dans un appareil de distillation 9 à un débit de 8 t/h, dont 1 t/h d'huile légère 11 utilisable pour l'industrie des peintures et 7 t/h sont délivrées à un moteur diesel qui les consomme comme carburant pour entraîner un générateur 13 qui produit de l'énergieAnother advantage of the process is that the transformation yield is maximized. For a flow rate of plastic waste of 10 tonnes per hour (t / h) delivered to the pyrolysis oven 6, the pyrolysis products are distilled in a distillation apparatus 9 at a flow rate of 8 t / h, including 1 t / h of light oil 11 usable for the paint industry and 7 t / h are delivered to a diesel engine which consumes them as fuel to drive a generator 13 which produces energy
BE2018/5350 électrique à un débit de 30 MWh.BE2018 / 5350 electric at a rate of 30 MWh.
L'huile 15 ayant une température de 140 °C à 170 °C délivre un débit de 5 MWh sous forme de chaleur au séchoir 5 à air chaud pour enlever l'humidité résiduelle dans les déchets broyés et en parallèle vers le système de purification 18 de l'eau usée, pour sécher les déchets solides 20 qui résultent de la purification de l'eau usée. En parallèle cette huile 15 délivre 12 MWh sous forme de chaleur au cycle de Rankine à fluide organique.The oil 15 having a temperature of 140 ° C. to 170 ° C. delivers a flow rate of 5 MWh in the form of heat in the hot air dryer 5 to remove the residual moisture in the crushed waste and in parallel to the purification system 18 waste water, to dry the solid waste which results from the purification of the waste water. In parallel, this oil 15 delivers 12 MWh in the form of heat to the Rankine cycle with organic fluid.
L'huile 16 ayant une température de 70 °C délivre un débit de 12 MWh sous forme de chaleur à système de purification 18 de l'eau usée pour sécher les déchets solides 20, et délivre en parallèle un débit de 12 MWh sous forme de chaleur au cycle de Rankine à fluide organique.The oil 16 having a temperature of 70 ° C. delivers a flow of 12 MWh in the form of heat to a purification system 18 of the waste water for drying the solid waste 20, and delivers in parallel a flow of 12 MWh in the form of heat to the Rankine cycle with organic fluid.
Le cycle de Rankine récupère 20 sous forme de chaleur étant 24 énergie électrique à un débit de de chaleur résiduelle de 15 MWh.The Rankine cycle recovers 20 in the form of heat being 24 electrical energy at a residual heat flow rate of 15 MWh.
% du débit d'énergie reçu% of the energy flow received
MWh, et le transforme enMWh, and turns it into
4,8 MWh. Il reste un débit4.8 MWh. There is a flow
La transformation d'un débit de déchets en matière plastique délivre en somme un débit d'énergie électrique deThe transformation of a flow of waste into plastic material gives a flow of electrical energy of
34,8 MWh.34.8 MWh.
Il est évident que l'invention n'est nullement limitée aux exemples décrits ci-avant mais que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé décrit ciavant sans sortir du cadre de l'invention telle que définie par les revendications suivantes.It is obvious that the invention is in no way limited to the examples described above but that numerous modifications can be made to the method described above without departing from the scope of the invention as defined by the following claims.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Effective date: 20200113 |