FR2691158A1 - Procédé de production de noir de carbone, et dispositif pour la mise en Óoeuvre dudit procédé. - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé et un dispositif de production de noir de carbone à partir de déchets de caoutchouc. Conformément à l'invention, les déchets subissent un calibrage préliminaire, avant d'être amenés dans un réacteur allongé (110) dans lequel la température est régulée pour décroître progressivement d'une valeur d'entrée voisine de 500degré C à une valeur de sortie voisine de 70degré C, de façon à subir un choc thermique suivi, au fur et à mesure de leur avancement, d'une thermolyse; les déchets ainsi dégradés sont récupérés sous la forme de boulettes, lesquelles, tout en se refroidissant, subissent un traitement de séparation pour isoler les grains de carbone, et enfin un calibrage pour l'obtention d'une poudre de noir de carbone présentant la granulométrie désirée.
Description
La présente invention concerne le domaine de la fabrication du noir de carbone, notamment en vue d'obtenir un noir de carbone utilisable comme charge renforçante dans les caoutchoucs et les matières plastiques, comme combustible, ou encore comme agent assouplissant dans les bitumes spéciaux.
Il existe déjà de nombreuses techniques de fabrication de noir de carbone (procédé de contact, procédé thermique, procédé au four au gaz, procédé au four à l'huile).
Depuis une cinquantaine d'années, le procédé au four à l'huile a fait l'objet de recherches poussées, afin de parvenir à déterminer les conditions opératoires les plus favorables pour produire du noir de carbone par combustion incomplète d'hydrocarbures tels que le pétrole ou les résidus pétroliers.
Le traitement des résidus pétroliers par "cracking" des molécules ne se fait qu'à haute température. (1100 à 13000C en général), et suppose la détermination préalable de courbes de température très précises et propres à chaque résidu utilisé, ceci en raison de la grande sensibilité aux écarts de température lorsque l'on veut obtenir un noir de carbone ayant une granulométrie qui est spécifiquement adaptée à l'application envisagée.
L'état de la technique est par exemple illustré par le document FR-A-2616793.
Il y a eu par ailleurs quelques tentatives pour fabriquer du noir de carbone à partir de déchets de caoutchouc, en chauffant ces déchets dans un four à des températures voisines de 9000C. Ces tentatives sont cependant restées infructueuses, car la poudre noire obtenue ne présentait pas les caractéristiques recherchées : un tel traitement s'apparentait en fait à de l'incinération, et l'absence de valeur de la poudre obtenue a incité les spécialistes à renoncer à l'utilisation de ce type de matière première pour la production du noir de carbone.
L'invention a pour but de fabriquer du noir de carbone, utilisable notamment comme charge renforçante ou diluante, à partir de déchets de caoutchouc, grâce à une technique spécifique et parfaitement contrôlée capable d'organiser une dégradation de ces déchets sans incinération desdits déchets. De tels déchets sont peu ou pas valorisés à l'heure actuelle: ils sont en effet mis en décharge, ou incinérés pour récupérer des calories, mais dans ce cas moyennant une production abondante de cendres renfermant les métaux oxydés, et en nécessitant des installations volumineuses et coûteuses.
L'invention a ainsi pour objet un procédé de production de noir de carbone à partir de déchets de caoutchouc, ainsi qu'un dispositif de mise en oeuvre, qui soient à la fois performants par le tonnage pouvant être traité dans un temps limité, et modulables en fonction du tonnage concerné.
L'invention a également pour objet un procédé et un dispositif de production capables de traiter des déchets de caoutchouc très divers, avec ou sans inserts métalliques, et donc de valoriser pleinement ces déchets, sans pour autant avoir à recourir à des installations volumineuses et coûteuses.
Il s'agit plus particulièrement d'un procédé de production de noir de carbone à partir de déchets de caoutchouc, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes successives suivantes
- les déchets subissent un calibrage préliminaire, de telle façon que leur plus petite dimension soit au moins égale à 1 cm et leur plus grande dimension au plus égale à 3 cm
~ les déchets calibrés sont amenés dans un réacteur allongé dans lequel la température est régulée pour décroître progressivement d'une valeur d'entrée située entre 450 et 550 OC à une valeur de sortie située entre 60 et 800C, de façon à subir un choc thermique suivi, au fur et à mesure de leur avancement, d'une thermolyse, les déchets ainsi dégradés étant récupérés sous la forme de boulettes à la sortie du réacteur
- les boulettes récupérées subissent, tout en se refroidissant, un traitement de séparation pour isoler les grains de carbone ;
- les grains de carbone isolés passent enfin dans un granulateur pour être calibrés sous forme d'une poudre de noir de carbone.
- les déchets subissent un calibrage préliminaire, de telle façon que leur plus petite dimension soit au moins égale à 1 cm et leur plus grande dimension au plus égale à 3 cm
~ les déchets calibrés sont amenés dans un réacteur allongé dans lequel la température est régulée pour décroître progressivement d'une valeur d'entrée située entre 450 et 550 OC à une valeur de sortie située entre 60 et 800C, de façon à subir un choc thermique suivi, au fur et à mesure de leur avancement, d'une thermolyse, les déchets ainsi dégradés étant récupérés sous la forme de boulettes à la sortie du réacteur
- les boulettes récupérées subissent, tout en se refroidissant, un traitement de séparation pour isoler les grains de carbone ;
- les grains de carbone isolés passent enfin dans un granulateur pour être calibrés sous forme d'une poudre de noir de carbone.
De préférence, la température régnant dans le réacteur allongé décroît d'une valeur d'entrée voisine de 5000C à une valeur de sortie voisine de 700C.
Avantageusement alors, la température régnant dans le réacteur allongé est régulée par un flux d'air chaud à contre-courant, dont la température est de préférence voisine de 500C.
Il est également intéressant que les déchets subissent un brassage permanent au fur et à mesure de leur avancement dans le réacteur allongé.
De préférence encore, le traitement de thermolyse est affiné par une extraction continue des poussières dans le réacteur allongé.
L'invention concerne également un dispositif spécifiquement conçu pour la mise en oeuvre du procédé de production précité, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte
- un réacteur allongé, de longueur prédéterminée, équipé de sondes pour contrôler la température au moins à l'entrée et à la-sortie dudit réacteur ;
- un circuit d'injection d'air chaud permettant d'injecter dans le réacteur allongé un flux à-contre-courant d'air chaud à une température prédéterminée
- un séparateur monté en aval du réacteur allongé, permettant de séparer le carbone des éventuelles parties métalliques ;
- un granulateur monté en aval du séparateur, permettant un calibrage final à une granulométrie prédéterminee.
- un réacteur allongé, de longueur prédéterminée, équipé de sondes pour contrôler la température au moins à l'entrée et à la-sortie dudit réacteur ;
- un circuit d'injection d'air chaud permettant d'injecter dans le réacteur allongé un flux à-contre-courant d'air chaud à une température prédéterminée
- un séparateur monté en aval du réacteur allongé, permettant de séparer le carbone des éventuelles parties métalliques ;
- un granulateur monté en aval du séparateur, permettant un calibrage final à une granulométrie prédéterminee.
De préférence, le réacteur allongé se présente sous la forme d'un cylindre de 6 à 7 mètres de long, capable de tourner a une vitesse prédéterminée autour de son axe par des moyens motorisés associés, ledit axe étant légèrement incliné pour que la sortie du réacteur soit plus basse que l'entrée dudit réacteur.
Il est également intéressant que le circuit d'injection d'air chaud comporte une vanne pilotée à laquelle se raccorde une tubulure de sortie débouchant dans la zone de sortie du réacteur allongé.
Avantageusement encore, le dispositif comporte, entre le réacteur allongé et le séparateur, un lit fluidisé vibrant et incliné, pour une subdivision et un refroidissement des particules, ledit séparateur étant en outre réalisé sous la forme d'un lit fluidisé vibrant et tamisant.
Il est en outre intéressant de prévoir, en aval du séparateur précité, un organe de triage magnétique des particules métalliques récupérées, éventuellement complété par un séparateur électrostatique pour la séparation des métaux non ferreux.
De préférence enfin, le dispositif comporte un circuit d'extraction de poussières associé au réacteur allongé, dont l'entrée est disposée au voisinage de l'entrée dudit réacteur, ledit circuit comportant successivement un organe d'aspiration, un décanteur, un filtre, et une cheminée d'évacuation desgaz ainsi filtrés et refroidis.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront plus clairement à la lumière dé la description qui va suivre et du dessin annexé, concernant un mode de réalisation particulier, en référence à la figure unique du dessin qui illustre schématiquement les différentes étapes successives du procédé selon l'invention, et les organes constitutifs essentiels du dispositif de mise en oeuvre.
La figure unique illustre un dispositif 100 de production de noir de carbone à partir de déchets de caoutchouc mettant en oeuvre le procédé de l'invention.
On utilise des déchets de caoutchouc qui sont, autant que faire se peut, classés par familles de caoutchoucs (joints d'étanchéité, bandes d'étanchéité de portières, morceaux de pneumatiques de véhicules, etc ...), ces déchets incluant ou non des inserts métalliques (les métaux habituellement rencontrés sont l'aluminium, l'acier, le fer doux, et les aciers inoxydables). Les déchets ainsi classés sont introduits dans le dispositif 100, comme schématisé par la flèche 200, en subissant un calibrage préliminaire, un tel calibrage étant ici schématisé par un entonnoir d'entrée 102 menant à une conduite d'entrée 101.Ce calibrage préliminaire des déchets évite d'introduire des déchets dont la dimension s'écarterait trop d'une valeur moyenne, ce qui altérerait le processus de production en compliquant le contrôle de la dégradation des déchets (une dégradation incontrôlée, c'est -dire non uniforme, ayant pour conséquence de produire du noir de carbone qui n'est pas homogène). Le calibrage qui semble le plus adapté est tel que la plus petite dimension des déchets soit au moins égale à 1 cm, et la plus grande dimension au plus égale à 3 cm.
Les déchets calibrés arrivent ainsi dans une trémie d'alimentation 103, où ils forment un volume de produits accumulés 104 qui est prêt à être traité. L'alimentation des déchets calibrés est effectuée par une conduite 105 ménagée en partie inférieure de la trémie d'alimentation 103, et équipée d'une vanne d'alimentation 106, en l'aval de laquelle est prévue une conduite 107 menant à un lit fluidisé vibrant 108 lui-même équipé d'une vanne d'entrée 109. Ce lit fluidisé vibrant 108 garantit un dosage régulier du débit d'alimentation du produit à traiter.
Le dispositif 100 comporte un organe essentiel qui est constitué par un réacteur allongé 110 dans lequel pénètrent les déchets calibrés.
Conformément à une caractéristique essentielle du procédé de l'invention, la température régnant dans le réacteur allongé 110 est régulée pour décroître progressivement d'une valeur d'entrée située entre 450 et 5500C à une valeur de sortie située entre 60 et 800C, de telle façon que les déchets calibrés qui sont amenés dans ce réacteur subissent un choc thermique suivi, au fur et à mesure de leur avancement dans ledit réacteur, d'une thermolyse, les déchets ainsi dégradés étant récupérés en sortie sous la forme de boulettes.
Le dispositif illustré ici comporte un seul réacteur, mais il va de soi que l'on pourra utiliser simultanément plusieurs réacteurs, de préférence autonomes pour faciliter ltentretien et éviter un arrêt total de la production.
Les déchets qui sont ainsi traités dans le réacteur allongé 110 subissent un traitement thermique qui commence par un brusque "coup de chaud" aux alentours de 500 C, puis se poursuit par un ramollissement progressif avec dégradation tout au long de leur cheminement dans le réacteur, la temprature décroissant progressivement jusqu'à une température voisine de 700 C. Il est intéressant de noter qu'un tel traitement thermique se déroule de manière exactement inverse à ce que l'on pouvait rencontrer dans le cas d'une pyrolyse avec "cracking" des molécules pour une production de type conventionnel à partir de résidus pétroliers.
Le réacteur allongé 110 présente une longueur prédéterminée, qui est-en rapport avec la courbe décroissante de température (de l'entrée à la sortie du réacteur), et il est équipé de sondes pour contrôler la température qui y règne, au moins au niveau des zones d'entrée et de sortie dudit réacteur.
En l'espèce, le réacteur allongé 110 se présente sous la forme d'une virole cylindrique ou cylindre 111, par exemple réalisée en acier inoxydable (pour présenter une caractéristique favorable d'anti-pollution), cette virole étant intérieurement équipée de déflecteurs 124 soudés intérieurement sur la paroi de celle-ci. Le réacteur est en outre capable de tourner à une vitesse prédéterminée (selon la nature du caoutchouc concerné) autour de son axe par des moyens autorisés associés, ledit axe étant en outre légère- ment incliné pour que la sortie du réacteur soit plus basse que l'entrée dudit réacteur.Ainsi, on peut obtenir un brassage permanent des déchets calibrés combiné au mouvement d'avance desdits déchets vers la sortie du réacteur (les déflecteurs précités présenteront alors une forme adaptée à l'obtention d'un mouvement d'ensemble sensiblement hélicoïdal du produit de l'entrée vers la sortie du réacteur), concurremment aussi à un mouvement directionnel des gaz.
Le réacteur allongé 110 se présente ainsi sous la forme d'un cylindre 111, monté tournant autour de son axe X (comme cela est schématisé par la flèche 201), et présentant en l'espèce un pignon périphérique 114 qui engrène avec une roue dentée 115 calée sur l'arbre de sortie d'un groupe motoréducteur d'entraînement associé 116. Le réacteur allongé 110 présente ici une portion d'entrée conique 112, suivi d'une partie essentiellement cylindrique, et se termine au niveau d'un fond fixe 113 qui est associé, ainsi que cela sera décrit plus loin, à un circuit d'injection d'air chaud permettant d'injecter dans le réacteur un flux à contrecourant d'air chaud à une température prédéterminée. La longueur du réacteur allongé 110 est de préférence de l'ordre de 6 à 7 mètres, avec une valeur préférée voisine de 6,50 mètres.Si la longueur du réacteur allongé est insuffisante, le produit peut sortir du réacteur à une température trop élevée, ce qui risque de provoquer une auto-oxydation ayant pour conséquence que le noir de carbone ainsi produit va perdre rapidement ses caractéristiques. L'axe X du réacteur allongé est de préférence incliné avec un angle (a) par rapport à l'horizontale, ledit angle étant par exemple voisin de 5", de façon à faciliter l'écoulement longitudinal par roulement du produit sur lui-même, et à accélérer la distillation du produit. A titre d'exemple, on pourra choisir un tube en acier à haute résistance, dont le diamètre est de l'ordre de 62 cm et l'épaisseur de l'ordre de 15 mm. I1 suffit alors d'utiliser un groupe motoréducteur d'une puissance de 7,5 CV pour entraîner le réacteur allongé en rotation autour de son axe.Le cylindre 111 constitue ainsi une virole intérieure de four, dont l'effet de rotation allié à l'effet de la thermolyse permet de déplacer continuellement les produits dans l'axe longitudinal X du réacteur, par retournement perpendiculaire à cet axe, évitant ainsi la dégradation par choc thermique. On choisira par exemple une vitesse de rotation comprise entre 3,5 et 5 tours par minute, avec une valeur préférée voisine de 4,5 tours par minute.La vitesse de rotation du réacteur autour de son axe constitue un paramètre important car, si cette vitesse est trop faible, le produit risque de se dégrader et de perdre son pouvoir en charge renforçante (le produit pouvant cependant encore être utilisé comme charge diluante), et si la vitesse est trop grande, le produit obtenu à la sortie du réacteur n'est plus assimilable à un véritable noir de carbone, dans la mesure où le temps de traitement thermique est insuffisant pour réaliser une pyrolyse contrôlée de ce produit.
Ainsi que cela a été dit plus haut, la température régnant dans le réacteur allongé doit être régulée pour décroître progressivement d'une valeur d'entrée située entre 450 et 5500C (en étant de préférence voisine de 5000cl à-une valeur de sortie située . entre 60 et 800C (en étant de préférence voisine de 70"C). La loi de variation sera de préférence une loi sensiblement linéaire, avec une température dans la zone d'entrée 117 voisine de 5000C, une température dans la zone médiane 118 du réacteur voisine de 2800C, et une température dans la zone de sortie 119 voisine de 70"C. Le produit est ainsi "saisi" dès son entrée dans le réacteur allongé, puis subit un ramollissement progressif accompagnant la thermolyse du produit, de telle sorte que les déchets ainsi dégradés subissent une transformation progressive parfaitement contrôlée sans s'approcher des conditions d'un traitement d'incinération.
Il est intéressant de noter que l'entrée du réacteur allongé est ouverte à l'atmosphère, ce qui permet d'utiliser un moyen à la fois simple et fiable pour réguler la température régnant dans ce réacteur allongé. On utilise en effet ici un circuit d'injection d'air chaud 130, permettant d'injecter dans le réacteur allongé 110 un flux à contre-courant d'air chaud à une température prédéterminée.
Ce circuit d'injection d'air chaud 130 comporte une tubulure d'injection 131 qui pénètre dans l'extrémité aval 113 du réacteur allongé 110, en étant de préférence agencée selon l'axe X dudit réacteur. L'air chaud injecté balaye ainsi à contre-courant le produit 120 qui circule à l'intérieur du réacteur allongé, et peut s'échapper par l'ouverture d'entrée de ce réacteur, de telle sorte que l'injection d'air chaud combinée au brassage permanent du produit permet de bien contrôler la température de sortie du réacteur, sans risque de rencontrer une élévation anormale de température.
On peut utiliser, comme cela est représenté ici, la chaleur rayonnante de l'environnement direct du réacteur, au niveau d'une zone 125 proche de la paroi extérieure dudit réacteur, avec comme prise d'air chaud un embout conique 133 raccordé à un ventilateur 134 à commande asservie par l'intermédiaire d'une tubulure associée 132. L'air chaud est alors refoulé dans une tubulure de sortie 135, qui se raccorde à la tubulure d'injection 131 par l'intermédiaire d'une vanne pilotée 136. Il convient naturellement de prévoir des sondes permettant de contrôler la température de l'air chaud utilisé : on a représenté ici une sonde 137 en amont de la vanne pilotée 136, et une sonde 138 au voisinage de l'orifice d'injection d'air.A titre indicatif, si l'on veut obtenir une température d'entrée voisine de 5000C et une température de sortie voisine de 700C, avec les dimensions données plus haut pour le réacteur allongé, on pourra prévoir d'utiliser un flux d'air chaud à contre-courant dont la température est voisine de 50"C. La vanne 136 permet, par son pilotage, d'obtenir exactement la décroissance de température désirée depuis l'entrée jusqu'à la sortie du réacteur allongé.
La température régnant dans le réacteur allongé 110 sera contrôlée (tant pour son maintien que pour son équilibrage) par des sondes, au moins disposées au niveau des zones d'entrée et de sortie dudit réacteur. On a représenté ici un ensemble de trois sondes, comportant une première sonde 121 au niveau de la zone d'entrée 117, une deuxième sonde 122 au niveau de la zone intermédiaire 118, et une troisième sonde 123 au niveau de la zone de sortie 119. Dans la pratique, le cylindre 111 monté tournant autour de son axe sera disposé à l'intérieur d'un carter fixe (non représenté ici), et les sondes précitées seront alors fixées intérieurement audit carter fixe de façon à être disposées au voisinage de la virole tournante.La vérification pourra être effectuée visuellement, ou encore à l'aide de capteurs infrarouges, ce dernier cas étant surtout favorable si l'on utilise une pluralité de réacteurs dans une même installation. On peut en effet rassembler alors l'ensemble des informations relatives au contrôle thermique au niveau d'une unité centrale de pilotage.
Le réacteur allongé du dispositif conforme à l'invention est ainsi ouvert aux deux extrémités, ce qui évite tout problème de pressurisation ou de dépressurisation.
Pour le bon fonctionnement du réacteur, il convient de veiller à ce que les températures d'entrée et de sortie restent dans les fourchettes autorisées, et ce même après un temps de fonctionnement important qui a naturellement pour effet d'élever la température environnante. Il convient de rappeler à ce titre que la température d'entrée ne doit pas être trop élevée car on risquerait de s'approcher des conditions de l'incinération, et une température trop faible aurait pour effet d'allonger inutilement la réaction, et d'obtenir un débit de produit traité insuffisant au regard de l'installation mise en oeuvre.La vanne pilotée 136 permet d'obtenir un débit régulier d'air chaud, et la prise associee 133 est de préférence disposée dans la partie centrale du réacteur, afin que l'air capté soit à une température aussi proche que possible de la température désirée de 50"C.
Une conduite 126 est agencée au niveau de la sortie du réacteur allongé 110, afin de récupérer le produit traité se présentant sous la forme de boulettes, dont la dimension moyennne ne dépasse pas quelques millimètres de diamètre (ces boulettes étant également dénommées "pellets" par les anglosaxons). Les boulettes récupérées vont devoir subir non seulement un refroidissement, mais aussi un traitement de séparation pour isoler les grains de carbone, et enfin un traitement de calibrage pour obtenir une poudre de noir de carbone présentant la granulométrie désirée.
Les boulettes récupérées arrivent ainsi au niveau d'une vis d'avancement 127, qui peut être réalisée sous la forme d'une vis en auge de type conventionnel procurant, grâce à une vis d'Archimède ou à un plateau vibrant incliné, un avancement homogène du produit. Le fait d'utiliser une vis en auge, ouverte supérieurement, permet supplémentairement d'obtenir un certain refroidissement des boulettes au fur et à mesure de leur avancement. Ce refroidissement s'effectue ainsi de façon naturelle, par simple exposition des boulettes à l'air ambiant.Les boulettes récupérées en aval de la vis d'avancement 127 arrivent au niveau d'un lit fluidisé refroidisseur 128 visant à renforcer le refroidissement des boulettes récupérées : on utilisera de préférence un lit fluidisé avec une plaque en acier inoxydable, cette plaque étant vibrante et inclinée, de façon à obtenir un roulage des boulettes sans collage sur ladite plaque, et un avancement progressif laissant le temps à ces boulettes de se refroidir au contact de l'air ambiant. Les boulettes refroidies se divisent en boulettes encore plus petites, et parviennent ensuite à une vis d'avancement 129, dont la structure peut être analogue à celle de la vis d'avancement précitée 127.
Les boulettes refroidies (à une température d'environ 40 C) parviennent alors à un séparateur 140 permettant de séparer en continu le carbone des éventuelles parties métalliques. Le séparateur 140 est de préférence réalisé sous la forme d'un lit fluidisé froid, vibrant et tamisant. De tels moyens sont bien connus, et comportent au moins une grille sous laquelle est disposé un entonnoir dont l'ouverture inférieure débouche sur une vis d'avancement agencée dans une gaine étanche. Dans ce cas, les particules métalliques sautillent sur la grille, et sont récupérées au niveau d'un tapis 141, pour parvenir enfin à un organe 142 de triage magnétique des particules, ce qui permet une valorisation des éventuels inserts métalliques des déchets de caoutchouc. Si l'on est en présence de métaux non ferreux, on pourra en outre adjoindre un séparateur électrostatique (non représenté sur la figure), par exemple du type à courants de Foucault, pour la séparation de ces métaux entre eux. Le carbone tombe quant à lui en partie basse du lit fluidisé tamisant pour sortir au niveau d'une conduite de sortie associée 143. Ces grains de noir de carbone arrivent alors au niveau d'un tapis 144 qui permet de terminer le refroidissement des grains encore chauds.
L'installation est complétée avec un granulateur 145 monté en aval du séparateur 140, pour permettre un calibrage final à une granulométrie prédéterminée. On utilisera de préférence un granulateur vibrant de type conventionnel. Le noir de carbone est alors prêt à être conditionné, soit en étant mis en sac comme schématisé par l'empilement 146, soit en étant dirigé vers une vis d'avancement 147 menant à des silos de stockage 148 équipés de vannes associées 149. Lorsque l'on souhaite avoir un noir de carbone extrêmement fin (pour des applications en peinture par exemple), on pourra adjoindre à cette ligne de sortie un appareil homogénéisateur.
I1 est en outre intéressant d'affiner le traitement de thermolyse par une extraction continue des poussières dans le réacteur allongé 110.
La figure permet de distinguer un circuit d'extraction de poussières 150 associé au réacteur allongé 110, qui est capable de réaliser l'extraction continue recherchée.
L'entrée du circuit d'extraction 150 se présente sous la forme d'un entonnoir 151 disposé au voisinage de l'entrée du réacteur allongé, et menant, comme schématisé par la flèche 202, par une conduite associée 152, à une cuve de déteùtion 153 dans laquelle les-poussières sont cyclonées. L'aspiration est obtenue par un organe d'aspiration associé 154, raccordé à la cuve 153 par une canalisation associée 155. En aval de cet organe d'aspiration 154, on trouve une conduite 156, équipée d'une vanne 157, et menant à un décanteur 158 (à eau, ou à produit floculant selon la nature des gaz concernés), équipé d'un bac 159 servant à recueillir les boues et suies parvenant au fond dudit décanteur.Le décanteur 158 pourra être de type conventionnel, avec des parois verticales équipées de filtres dont le maillage est de plus en plus fin au fur et à mesure que l'on s'éloigne de l'entrée des poussières dans le carter de ce décanteur. On pourra d'ailleurs prévoir une communication directe entre la cuve de détention 153 et le bac 159, comme cela est illustré ici sous la forme d'une canalisation 160, permettant l'écoulement, comme schématisé par la flèche 203, des boues et suies se trouvant au fond de ladite cuve de détention. En aval du décanteur 158, on trouve une canalisation de sortie 161 menant à un filtre 162, qui est de préférence du type à manches, en aval duquel on trouve enfin une canalisation de sortie 163 menant à une cheminée 164 d'évacuation des gaz ainsi filtrés et refroidis, comme schématisé par les flèches 204.
On est ainsi parvenu à réaliser un procédé et un dispositif de production de noir de carbone à partir de déchets de caoutchouc, qui sont à la fois performants par le tonnage pouvant être traité dans un temps limité (un tonnage de 70 tonnes par mois pour 8 heures par jour peut être aisément atteint avec un seul réacteur), et modulables en fonction du tonnage désiré, ce qui présente un intérêt non négligeable pour les petits producteurs de déchets (quelques tonnes par mois par exemple). Cette technique permet ainsi de traiter des déchets de caoutchouc très divers, avec ou sans inserts métalliques, et donc de valoriser pleinement ces déchets, sans pour autant avoir à recourir à des installations volumineuses et coûteuses. Ce traitement est tout particulièrement intéressant pour les déchets de caoutchouc vulcanisé, alvéolaire, qui sont habituellement mis en décharge ou incinérés.La technique proposée permet ainsi le recyclage de ces déchets de caoutchouc, avec une valorisation des composants devenant après le traitement du noir de carbone, du fer doux, de l'acier, de l'acier inoxydable, et avec un résidu représentant moins de 2 % du poids initial.
Les essais réalisés tendent à montrer que le noir de carbone obtenu à partir d'un tel traitement presente une très faible teneur en souffre et en azote (moins de 1 %), ce qui est particulièrement favorable pour une utilisation en fonderie. Les autres caractéristiques de perte au feu, d'indice d'iode, et de teinte sont par ailleurs tout à fait satisfaisantes. Outre les applications classiques comme charge renforçante dans les caoutchoucs et les matières plastiques, on peut également citer une autre application possible du noir de carbone obtenu conformément à l'invention comme agent assouplissant rentrant dans la composition de certains bitumes spéciaux.
Par ailleurs, dans le cas de déchets de caoutchouc drivers, non homogènes, des essais ont montré que le noir de carbone obtenu pouvait servir de combustible dans des installations de centrale thermique.
L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit, mais englobe au contraire toute variante reprenant, avec des moyens équivalents, les caractéristiques essentielles énoncées plus haut.
Claims (11)
1. Procédé de production de noir de carbone à partir de déchets de caoutchouc, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes successives suivantes
- les déchets subissent un calibrage préliminaire, de telle façon que leur plus petite dimension soit au moins égale à 1 cm et leur plus grande dimension au plus égale à 3 cm
- les déchets calibrés sont amenés dans un réacteur allongé (110) dans lequel la température est régulée pour décroître progressivement d'une valeur d'entrée située entre 450 et 5500C à une valeur de sortie située entre 60 et 800C, de façon à subir un choc thermique suivi, au fur et à mesure de leur avancement, dune thermolyse, les déchets ainsi dégradés étant récupérés sous la forme de boulettes à la sortie du réacteur
- les boulettes récupérées subissent, tout en se refroidissant, un traitement de séparation pour isoler les grains de carbone ;
- les grains de carbone isolés passent enfin dans un granulateur pour être calibrés sous forme d'une poudre de noir de carbone.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température régnant dans le réacteur allongé (110) décroît d'une valeur d'entrée voisine de 500"C à une valeur de sortie voisine de 700C.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la température régnant dans le réacteur allongé (110) est régulée par un flux d'air chaud à contre-courant, dont la température est de préférence voisine de 500C.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les déchets subissent un brassage permanent au fur et à mesure de leur avancement dans le réacteur allongé (110).
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le traitement de thermolyse est affiné par une extraction continue des poussières dans le réacteur allongé (110).
6. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte
- un réacteur allongé (110), de longueur prédéterminée, équipé de sondes (121, 122, 123) pour contrôler la température au moins à l'entrée et à la sortie dudit réacteur;
- un circuit d'injection d'air chaud (130) permettant d'injecter dans le réacteur allongé un flux à contrecourant d'air chaud à une température prédéterminée ;
- un séparateur (140) monté en aval du réacteur allongé (110), permettant de séparer le carbone des éventuelles parties métalliques ;
- un granulateur (145) monté en aval du séparateur (140), permettant un calibrage final à une granulométrie prédéterminée.
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le réacteur allongé (110) se présente sous la forme d'un cylindre de 6 à 7 mètres de long, capable de tourner à une vitesse prédéterminée autour de son axe (X) par des moyens motorisés associés(116), ledit axe étant légèrement incliné pour que la sortie du réacteur soit plus basse que l'entrée dudit réacteur.
8. Dispositif selon la revendication 6 ou la revendication 7, caractérisé en ce que le circuit d'injection d'air chaud (130) comporte une vanne pilotée (136) à laquelle se raccorde une tubulure de sortie (131) débouchant dans la zone de sortie du réacteur allongé (110).
9. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte, entre le réacteur allongé (110) et le séparateur (140), un lit fluidisé (128) vibrant et incliné, pour une subdivision et un refroidissement des particules, ledit séparateur (140) étant en outre réalisé sous la forme d'un lit fluidisé vibrant et tamisant.
10. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte, en aval du séparateur (140), un organe (142) de triage magnétique des particules métalliques récupérées, éventuellement complété par un séparateur électrostatique pour la séparation des métaux non ferreux.
11. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit d'extraction de poussières (150) associé au réacteur allongé (110), dont l'entrée (151) est disposée au voisinage de l'entrée dudit réacteur, ledit circuit comportant successivement un organe d'aspiration (154), un décanteur (158), un filtre (162), et une cheminée (164) d'évacuation des gaz ainsi filtrés et refroidis.
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| FR9205732A FR2691158B1 (fr) | 1992-05-12 | 1992-05-12 | Procede de production de noir de carbone, et dispositif pour la mise en óoeuvre dudit procede. |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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| FR2691158A1 true FR2691158A1 (fr) | 1993-11-19 |
| FR2691158B1 FR2691158B1 (fr) | 1994-07-22 |
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| FR9205732A Expired - Lifetime FR2691158B1 (fr) | 1992-05-12 | 1992-05-12 | Procede de production de noir de carbone, et dispositif pour la mise en óoeuvre dudit procede. |
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| FR (1) | FR2691158B1 (fr) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4418562A1 (de) * | 1993-06-29 | 1995-01-12 | Leybold Durferrit Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von im wesentlichen aus Kunststoff oder Gummi bestehendem Gut |
| CN108160228A (zh) * | 2018-02-28 | 2018-06-15 | 福州大学 | 一种可控温加热的通气体反应球磨罐及其工作方法 |
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| EP0003803A1 (fr) * | 1978-02-15 | 1979-09-05 | Intenco, Inc. | Procédé et installation de fabrication de matières carbonées solides et d'hydrocarbures à partir de pneumatiques usés |
| US4344821A (en) * | 1979-11-19 | 1982-08-17 | Angelo Ii James F | Apparatus for continuously carbonizing and activating carbonaceous materials |
-
1992
- 1992-05-12 FR FR9205732A patent/FR2691158B1/fr not_active Expired - Lifetime
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| Title |
|---|
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2691158B1 (fr) | 1994-07-22 |
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