FR2836685A1 - Procede de craquage de dechets de polyethylene ou autres polyolefines en vue de la production d'hydrocarbures - Google Patents

Abstract

Procédé de craquage de déchets de polyéthylène ou autres polyoléfines en vue de la production d'hydrocarbures. Ce procédé consiste à effectuer le craquage à l'abri de l'air et en continu des déchets de polyéthylène ou autre polyoléfine et en particulier des emballages usagés ou des déchets de films agricoles en ces matières, tout venant et non nettoyés, par l'action soit de vapeur très surchauffée à basse pression, soit des gaz chauds provenant de brûleurs à gaz réglés de façon à obtenir une flamme réductrice. Après rectification, les hydrocarbures liquides obtenus, riches en a-oléfines, sont recueillis et peuvent être utilisés comme matière première, comme combustibles ou comme solvants. Les gaz incondensables issus du craquage suffisent à alimenter tous les brûleurs à gaz de l'installation de craquage et le surplus, riche en « α -oléfines, constitue une matière première de valeur. Le rendement global approche 80%.

Description

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La présente invention concerne un nouveau procédé de craquage thermique de déchets de polyéthylène ou autres polyoléfines s'effectuant en plusieurs étapes, dérivé d'un procédé décrit dans le brevet français NO 92 13189, lequel utilise la chaleur de combustion des vapeurs qui sont issues du craquage pour entretenir le craquage lui. même- sans autre apport extérieur de chaleur. Ce craquage thermique permet de transformer les déchets de polyoléfines en hydrocarbures de valeur riches en a-oléfines.

Depuis la découverte du polyéthylène il y a plus d'un demi siècle on sait que sa décomposition thermique conduit à des cires de polyéthylène et des hydrocarbures principalement (x-oiéfiniques. Le craquage thermique du polyéthylène, quel qu'en soit le type, s'effectue en deux étapes : La première converti, dès 380 -400 C, 80 à 95 % (selon les conditions opératoires) du polyéthylène en cire de polyéthylène, les 5 à 20 % restants étant formés d'hydrocarbures surtout oléfiniques à moins de 30 atomes de carbone.

Le cas échéant, une deuxième étape, qui peut se produire simultanément, peut convertir la cire obtenue en hydrocarbures liquides ou gazeux à l'ambiance par un craquage thermique en phase mixte liquide/vapeur qui débute lors de la mise en "ébullition" de la cire vers 380 C, mais exige beaucoup plus de temps à cette température que le craquage du polyéthylène lui-même car les molécules de ce dernier sont beaucoup plus fragile à la chaleur que celles de la cire. Il faut donc pour craquer la cire un flux de chaleur nettement plus important que celui qui est nécessaire pour réaliser la première phase. Si par la suite on souhaite obtenir une majorité de molécules à plus faible nombre de carbones, les produits obtenus lors de la deuxième étape doivent subir un craquage supplémentaire en phase vapeur.

À notre connaissance, le procédé de craquage le plus efficace et le plus performant économiquement pour l'obtention de cires et d'hydrocarbures à partir de déchets de polyéthylène est décrit dans le brevet français n 9213189. Ce procédé est cependant réservé au traitement de déchets de couleur claire et dont le taux d'impuretés n'est pas trop élevé.

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Le caractère économique du procédé décrit dans le brevet précité est illustré par sa revendication essentielle d'utiliser les gaz incondensables émis lors du craquage pour fournir surabondamment l'énergie nécessaire au craquage lui-même.

Ces gaz incondensables combustibles alimentent des brûleurs qui chauffent au rouge vif les parois d'une enceinte lesquelles à leur tour échauffent par rayonnement thermique les déchets de polyéthylène qui s'y trouvent. Ces déchets sont introduits en continu dans cette enceinte à l'abri de l'air et sont empêchés de rentrer en contact avec ses parois par la présence d'une grille formant les parois d'une cage qui les enferment en les retenant et contre laquelle ils butent en restant maintenus à faible distance des parois à haute température. Cette technique a l'avantage d'éviter les surchauffes locales génératrices de produits colorés. Ce procédé antérieur préconise également de balayer éventuellement cette enceinte en continu par de la vapeur d'eau, surchauffée par les chaleurs perdues dans la cheminée, pour améliorer le rendement du craquage.

La présente invention est pour sa part destinée à traiter des déchets"tout venant"d'ouvrages en polyoléfines, même très humides et parfois très chargés de matières inertes ou dont la décomposition est peu génante au cours du craquage, et en particulier les déchets "tout venant" de serres, paillages et tunnels en polyoléfines utilisés dans l'agriculture, souillés de terre humide et de débris végétaux, les sacheries usagées, les emballages creux (vides) ou encore les déchets ménagers grossièrement triés de films, flacons (vides) et emballages divers, sans qu'il soit nécessaire de procéder à un nettoyage préalable. Plusieurs types de polyoléfines peuvent être présentes ensembles lors de la pyrolyse sans inconvénient.

Dans ces conditions, il n'est plus possible d'espérer obtenir des cires de polyéthylène de qualité commerciale, mais en revanche un craquage plus sévère permet de privilégier la formation d'ex. oléfines techniques, produits de grande valeur pour la synthèse oxo, mais qui constituent aussi un excellent combustible analogue au fuel domestique pour les plus lourdes ou des solvants de qualités supérieures à celle des solvants aliphatiques usuels du type du white-spirit pour les fractions légères. L'absence totale de soufre est un atout supplémentaire.

L'ensemble de la technique ainsi décrite sera reprise dans la présente invention, sauf la méthode de chauffage du polyéthylène par une paroi portée au

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rouge qui ne sera abandonnée, et l'ensemble des techniques ainsi utilisées ne pourra donc pas faire l'objet de revendications.

L'innovation principale revendiquée ici consiste à obtenir dans une première étape la conversion du polyéthylène en cire et hydrocarbures plus légers par un craquage à sévérité modérée sous la seule influence de la chaleur apportée au contact direct du polyéthylène par des gaz très chauds de nature quelconque mais chimiquement inertes ou très peu réactifs dans les conditions du craquage. Les innovations secondaires résident dans les modalités du craquage ainsi obtenu.

Bien que cela n'ait aucun caractère limitatif, pour des raisons pratiques et économiques les seuls gaz considérés dans la suite seront les gaz, dépourvus d'oxygène excédentaire par un réglage approprié des brûleurs qui les ont engendrés, provenant de la combustion de composés carbonés, ou encore la vapeur d'eau surchauffée, ensemble ou séparément.

Pour éviter toute confusion en ce qui concerne l'emploi de vapeur d'eau surchauffée, je rappelle, avant de poursuivre la description de mon procédé, que sous la dénomination de"vapocraquage", on désigne un craquage thermique en présence (et non sous l'influence) de vapeur d'eau d'hydrocarbures s'écoulant dans des tubes chauffés extérieurement. La présence de vapeur d'eau lors d'un vapocraquage est destinée à diluer les vapeurs d'hydrocarbure produites sous l'influence de la chaleur de façon à diminuer leur tension de vapeur comme le ferait un vide partiel, mais n'a aucun effet sur la décomposition thermique proprement dite.

Au contraire, mon procédé revendique l'action directe de vapeur d'eau surchauffée (ou de gaz inertes chauds) pour provoquer le craquage thermique sans apport de chaleur extérieure. Il s'agit donc bien ici de craquage thermique sous la seule l'influence de la vapeur surchauffée et non d'un craquage thermique par apport de chaleur extérieure en simple présence de vapeur de dilution qui caractérise le vapocraquage classique.

Pour obtenir ce résultat, la vapeur d'eau devant provoquer le craquage doit apporter la chaleur nécessaire pour cela et être surchauffée au-delà de 400 C, avec

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pour seule limite la résistance du dispositif de surchauffe aux températures élevées. En pratique il est difficile et onéreux de dépasser 800 C, et une température de surchauffe d'environ 600 C est généralement suffisante. La quantité de vapeur doit aussi être suffisante pour faire face au flux de chaleur nécessaire au craquage.

L'avantage de la présente invention réside d'une part dans la grande simplification du matériel nécessaire à sa mise en oeuvre, ce qui entraine un faible coût de fabrication et la possibilité de construire de petites unités tout en facilitant le nettoyage et la maintenance. D'autre part, il devient possible de traiter des déchets tout venant, même très sales, sans nettoyage préalable, ce qui n'était pas réalisable jusqu'ici et constituait une véritable pierre d'achopement dans le traitement des déchets de plastiques. Il s'agit donc d'une avancée considérable.

La présente invention dérive de l'invention précitée brevetée sous le NO 92 13189 en ce sens qu'elle consiste, comme dans l'invention précédente, à faire déboucher les déchets de polyéthylène en continu dans une enceinte close à l'abri de l'air où ils sont confinés dans une cage grillagée à faible distance des parois de l'enceinte, en les y poussant à l'aide d'un dispositif d'alimentation quelconque connu, tel un vérin par exemple, mais la méthode de craquage par rayonnement thermique de parois chauffées par des brûleurs est abandonnée. En revanche, le principe de l'utilisation des gaz incondensables produits par le craquage pour produire la chaleur nécessaire au craquage est retenue dans le présent procédé ainsi que l'utilisation des chaleurs perdues dans la cheminée pour la production de vapeur surchauffée.

Les déchets étant ainsi envoyés en continu dans la cage grillagée au sein de l'enceinte close au fur et à mesure de leur craquage, le procédé présenté ici consiste à effectuer le craquage complet en trois étapes.

1/La première étape qui constitue l'innovation principale, consiste à les soumettre, à l'intérieur de l'enceinte close et à l'abri de l'oxygène de l'air, à la chaleur directe de gaz chimiquement inertes ou très peu actifs dans les conditions opératoires. Ces gaz peuvent être (non limitativement) les gaz chauds directement issus de la combustion d'une substance carbonée tel un hydrocarbure, avec la condition que la combustion ait été réglée, par des moyens déjà connus de la

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technique, de façon à éviter tout oxygène excédentaire, ce gaz peut être encore de la vapeur d'eau surchauffée au-delà de 400 C et si possible au-delà de 600 C. Ces deux gaz peuvent aussi être utilisés conjointement en proportions quelconques.

* Dans le cas où la vapeur d'eau est utilisée, il suffit que soit prévue une ou plusieurs arrivée de vapeur placées de façon à balayer efficacement les déchets emprisonnés dans leur grille.

* Dans le cas où des gaz de combustions sont utilisés, les sortie des brûleurs qui les produisent doivent déboucher dans les parois de l'enceinte suffisamment loin des déchets pour que des flammes vives éventuelles ne les atteignent pas.

- CAS OÙ ON UTILISE DES GAZ BRÛLÉS :
Lorsqu'on utilise des gaz brûlés, la première étape de la pyrolyse est ainsi assurée en vase clos par le seul contact avec les gaz de combustion chauds dont la composition doit être la plus voisine possible d'un mélange de C02, CO, Ho et N2 avec aussi peu d'oxygène excédentaire que possible pour éviter la formation de goudrons lors du craquage, ce qui s'obtient par un réglage approprié des brûleurs.
L'absence d'air en excès entraine la formation de CO mais ce dernier sera brûlé dans la deuxième phase du craquage.

Facultativement, comme dans le brevet précédemment cité, une injection au voisinage de la flamme des brûleurs de vapeur d'eau très surchauffée au-delà de 400 C améliore le processus de craquage.

Dans ces conditions, cette première étape fournit un mélange de gaz brûlés, d'hydrocarbures gazeux ou liquides issus du craquage et le cas échéant de la vapeur d'eau injectée, accompagnés de résidus variés solides provenant des souillures diverses des déchets traités. La base de l'enceinte doit posséder une pente suffisante pour que le mélange de liquides et solides obtenu puisse s'écouler par gravité et s'évacuer en même temps que la phase gazeuse par une ouverture pratiquée dans la partie la plus basse de l'enceinte à l'opposé des brûleurs. Cette sortie débouche dans un premier réceptacle étanche (dénommé ici séparateur) située au-dessous de l'enceinte. La phase gazeuse, après avoir pénétré dans le séparateur, s'en échappe d'elle-même par une ouverture pratiquée dans sa partie haute pour être traitée ultérieurement. Dans la partie basse du séparateur, un tamis

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sépare les solides des liquides, lesquels s'écoulent dans un deuxième réceptacle où ils seront traités lors de la deuxième étape, alors que les solides qui restent sur le tamis sont évacués périodiquement par une porte de visite étanche ménagée pour cet usage dans la paroi du séparateur.

- CAS OÙ ON UTILISE UNIQUEMENT DE LA VAPEUR D'EAU SURCHAUFFÉE
Dans le cas où l'on utilise uniquement de la vapeur surchauffée, la première étape du craquage fournit les mêmes hydrocarbures gazeux ou liquides que précédemment, accompagnés des résidus inertes et de la vapeur d'eau qui a provoqué le craquage. Comme précédemment encore la base de l'enceinte doit avoir une pente suffisante pour que le mélange obtenu s'écoule en même temps que la phase gazeuse par un orifice pratiqué dans la partie basse de l'enceinte. Ici encore un réceptacle étanche (le séparateur) muni d'un tamis permet la séparation des résidus solides inertes qui pourront facilement être enlevés périodiquement par une trappe de service ménagée dans la paroi du réceptacle. En revanche, il ne sera plus nécessaire dans ce cas de séparer les phases liquide et vapeur qui partiront directement vers la deuxième étape où elles seront traitées conjointement.

En définitive le même matériel est utilisable dans les deux cas. Le choix entre l'emploi de gaz brûlés ou celui de la vapeur surchauffée dépend surtout de la destination de l'installation de récupération. Une petite installation fonctionnant occasionnellement pourra préférer un matériel très simplifié sans récupérer les chaleurs perdues dans la cheminée, donc sans possibilité d'utiliser de la vapeur surchauffée. Dès lors il devra travailler uniquement en employant des gaz brûlés.

2/La deuxième étape, qui s'effectue en même temps que la première, mais indépendamment, consiste en un craquage des liquides obtenus dans la première étape par chauffage de ces liquides à l'ébullition, laquelle se produit entre 360 C et 410 C selon la composition des liquides. L'opération se conduit comme une distillation à feu nu, le réceptacle étanche ayant reçu les liquides à craquer, formé d'un seul récipient ou de plusieurs tubes comme il est d'usage dans le raffinage du pétrole, tenant alors le rôle d'un bouilleur (c'est sous ce terme que je le désignerai ici). Le chauffage de ce bouilleur est assuré par des brûleurs alimentés par des gaz incondensables issus du craquage lui-même comme je l'indiquerai plus loin. Au cours de cette étape, on peut facultativement injecter de la vapeur d'eau surchauffée dans le liquide en ébullition en réalisant ainsi un vapocraquage afin d'améliorer le

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rendement (cette faculté se réalise d'emblée lorsque le craquage de la première étape a été effectué à l'aide de vapeur surchauffée qui subsiste dans les produits obtenus). Je précise que les liquides à craquer provenant de la première étape doivent être introduits par gravité directement dans le bas de ce bouilleur par un conduit qui débouche en permanence sous la surface des liquides qui s'y trouvent déjà en cours de traitement, dans ces conditions les vapeurs produites par le craquage ne peuvent ressortir du bouilleur par le conduit qui a amené les liquides.

Leur sortie est assurée par une ouverture située en haut du bouilleur.

3/À la sortie de cette ouverture les vapeurs de craquage débouchent dans un faisceau de tubes chauffé entre 400 C et plus de 600 C, dénommé ici réacteur, où les hydrocarbures les plus lourds achèvent de se décomposer en fractions dont la température d'ébullition ne dépasse pas celle du gazole (environ 360 C). C'est la troisième et dernière étape de l'opération. Au cours de cette dernière étape, on peut, facultativement, injecter dans les vapeurs d'hydrocarbures de la vapeur d'eau surchauffée à la même température que ces vapeurs pour améliorer le rendement du craquage par dilution des vapeurs. Il s'agit alors d'un vapocraquage.

Les vapeurs issues de cette dernière étape sont alors introduites dans une colonne de rectification de principe connu où elles sont condensées en diverses fractions de points d'ébullition différents selon les applications auxquelles on les destine. La vapeur d'eau condensée est recyclée.

Les incondensables issus de la colonne sont envoyés dans un gazomètre et sont utilisés pour l'alimentation des brûleurs à gaz fournissant la chaleur nécessaire aux diverses étapes du craquage. Ils représentent 10% à 20% des polyoléfines craquées, quantité surabondante pour assurer l'autosuffisance énergétique de l'ensemble de l'opération. L'excédent éventuel possède une bonne valeur marchande par sa composition riche en oc-oléfines.

À la fin de la description de la première étape, je signalais que les gaz issus de la combustion des brûleurs, les vapeurs provenant de la première étape du craquage ainsi que la vapeur d'eau injectée se séparaient d'eux-même du mélange issu de cette première étape en sortant par une ouverture prévue à cet effet dans le séparateur. Ces gaz et vapeurs peuvent subir au choix plusieurs traitements

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différents connus de la technique destinés à les débarasser des vapeurs d'hydrocarbures et du CO qui ne doivent pas être rejetées dans l'atmosphère. Ils peuvent par exemple être envoyés dans la flamme des brûleurs utilisés dans la deuxième étape de la pyrolyse. Dans ce cas, une injection d'air additionnel doit être prévue selon des techniques connues pour que la combustion soit complète.

La différence de pression relative à l'atmosphère dans l'appareil doit rester faible et juste suffisante pour assurer l'écoulement convenable des gaz et vapeurs, aussi bien pour des raison de sécurité que d'économie sur le coût du matériel, quelques centimètres d'eau suffisent. Le procédé suivant l'invention fonctionne aussi bien en légère pression qu'en légère dépression relativement à l'atmosphère. Dans le premier cas l'arrivée d'air d'alimentation des brûleurs devra être en surpression par rapport à l'enceinte où débouchent les brûleurs, dans le deuxième cas, il sera nécessaire de créer une aspiration aussi bien à la sortie de la colonne de rectification qu'à celle des gaz brûlés provenant des brûleurs. Les moyens utilisés pour obtenir ces surpression ou dépression font partie de techniques bien connues, soufflantes ou aspirateurs par exemple.

Selon un mode particulier d'exécution de l'invention, je reprendrai le dispositif d'introduction des déchets tel qu'il est décrit dans le brevet français précité NO 92 13189. Un schéma purement indicatif est joint pour aider à une meilleure compréhension du texte, mais il ne s'agit en aucun cas d'un dessin industriel doté de cotes ou proportions à respecter.

Les déchets tout venant, seront donc comprimés par un piston (1) mu par un moyen connu, tel un vérin par exemple, dans un tube (2) en tôle d'acier de quelques millimètres d'épaisseur, de diamètre compris entre 0,3 mètre et 2 mètres, mais de préférence d'environ 0,3 à 0,5 mètre de diamètre et de longueur égale à environ trois à quatre fois son diamètre. La surface du piston peut être de forme quelconque, mais selon une variante avantageuse il peut être muni de pointes robustes parallèles à l'axe du tube, de longueur n'excédant pas 0,3 mètre et destinées à crever lors de la compression les poches d'air et d'eau qui ont pu se former dans les déchets tout en drainant cet air et cette eau.

Quant au tube, son premier tiers environ doit porter des perforations permettant à l'air occlus et à l'eau présente de s'écouler à l'extérieur du tube lors de la compression. D'autre part, ce premier tiers comporte également un système anti-

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retour de conception connue de la technique, interdisant aux déchets comprimés de revenir en arrière et constitué par exemple d'ergots obliques fixés à la paroi interne du tube, le piston comportant alors des échancrures lui permettant d'avancer malgré leur présence.

À son extrémité terminale, le tube est prolongé dans le même axe par un cylindre grillagé (3) en métal réfractaire, de longueur quelconque mais de préférence comprise entre 2 mètres et 6 mètres, fermé à son extrémité par un fond grillagé comme il est dit dans le brevet antérieur précité. L'ensemble formé par le cylindre grillagé avec son fond également grillagé forme une cage cylindrique dénommée ici : grille de retenue et notée (3) sur le schéma.

Un cylindre (4) en tôle d'acier réfractaire de quelques millimètres d'épaisseur entoure hermétiquement de toutes parts, sauf à son extrémité terminale la grille de retenue (3) à quelques centimètres de distance de sa partie cylindrique et se raccorde au tube d'alimentation (2) par une bride étanche (5). À l'autre extrémité, ce cylindre se prolonge au-delà du fond grillagé d'environ une fois la valeur de son diamètre en formant une chambre cylindrique (6) avant d'être fermé par un fond dont la forme plane ou bombée importe peu.

Le fond de cette chambre communique comme je l'indiquerai plus loin avec la sortie obturable d'un brûleur à gaz à air pressurisé et une arrivée de vapeur surchauffée. C'est ce cylindre (4) qui joue le rôle de l'enceinte close où a lieu la première étape du craquage, il est extérieurement revêtu d'un isolant thermique quelconque de type connu destiné à éviter les déperditions de chaleur. Le tube d'alimentation (2) et le cylindre (4) solidarisés rigidement par la bride (5) sont alignés selon un même axe et forment un ensemble incliné sur l'horizontale d'un angle compris entre 200 et 300 qui permet un écoulement facile par gravité des liquides formés par craquage dans le cylindre (4). Le cylindre (4) occupe la partie haute et les déchets sont introduits par le bas du tube d'alimentation (2).

Les gaz, liquides et solides formés descendent au bas du cylindre (4) et se rassemblent au niveau le plus bas de la bride (5) où une sortie (7) les conduit, avec les gaz brûlés et les vapeurs formées, dans une chambre calorifugée en acier réfractaire de forme quelconque, dénommée ici séparateur (8), munie dans sa partie basse d'un tamis (9) de technique connue, dont les mailles ont entre 1 et 5 mm de diamètre environ. Une tubulure d'évacuation (10) obturable à volonté par des moyens connus, débouchant dans la partie haute du séparateur, permet aux gaz et vapeurs de se dégager d'eux-mêmes, lorsqu'elle est ouverte. La majorité des solides

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est arrêtée par le tamis alors que les liquides et les vapeurs, lorsque ces dernières n'ont pas été évacuées par la tubulure (10) restée fermée, le traversent et sortent du bas du séparateur par un conduit (11). Une porte de visite classique (12) ménagée dans la paroi de la chambre au-dessus du tamis permet son nettoyage.

Le conduit (11) débouche au bas de la boite de distribution basse d'un échangeur vertical (13) à faisceau tubulaire en acier réfractaire d'environ deux mètres de hauteur lequel constitue ce que je nomme ici un bouilleur dans le bas duquel se rassemblent les liquides issus de la première étape du craquage. La boite de distribution haute de cet échangeur possède une sortie qui débouche dans un deuxième échangeur (14) dénommé ici réacteur constitué par un faisceau de tubes en acier réfractaire de préférence horizontaux ou lègèrement inclinés vers le haut (pour gagner de l'espace, car cela n'est pas une nécessité) dont la longueur peut varier de 1,5 mètre à plus de 3 mètres.

Ces échangeurs ne possèdent pas de calandre mais sont enfermés dans un four où ils sont chauffés directement à feu nu comme il est dit plus loin
Si elle n'est pas déjà présente, une amélioration consiste à injecter de la vapeur très surchauffée à basse pression dans le fond du bouilleur (13), laquelle se mélange aux vapeurs de craquage et ressort avec elles.

Ces vapeurs de craquage sont dirigées à la sortie du faisceau (14) par le conduit (15) vers la colonne de rectification (16) de type connu dans l'industrie pétrolière où elles sont fractionnés en plusieurs coupes liquides de points d'ébullition commençante déterminés en fonction de la demande, à l'aide de méthodes connues, et recueillies séparément. Il subsiste un reliquat gazeux d'incondensables qui est envoyé dans un gazomètre en attente de son utilisation comme combustible dans les brûleurs de l'installation, le surplus constituant une matière première oléfinique de valeur.

L'ensemble bouilleur, réacteur et collecteur est enfermé dans un four (17) étanche classique chauffé par un ou des brûleurs (18). Les parois du four, calorifugées selon des méthodes connues, entourent l'ensemble à quelques centimètres de distance de façon à ce que les fumées (gaz brûlés) qui traversent le four en provenance des brûleurs (18) assurent bien par radiation et convection un chauffage efficace des parois de l'ensemble sans jamais que les flammes lèchent directement ces parois en accord avec la technique déjà connue des fours de craquage. Pour éviter toute déperdition de chaleur, le séparateur (8) est égalemrnt enfermé dans le four (17). Les gaz brûlés s'échappent du four par la cheminée (19).

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Les brûleurs de l'installation interviennent lors de deux étapes distinctes mais simultanées. Lorsque des gaz brûlés sont employés pour provoquer la première étape du craquage, ils sont produits par le brûleur (20) qui est du type à air pressurisé connu de la technique et qui débouche dans le fond de l'enceinte (6) (mais cette entrée peut être obturée par des moyens classiques dans le cas où on utilise uniquement de la vapeur d'eau surchauffée). Il est alimentée en air pressurisé à basse pression de quelques centimètres d'eau suffisante pour vaincre les pertes de charges de l'installation. Les gaz brûlés provenant du brûleur (20) pénètrent dans l'enceinte (6) par le fond de cette enceinte et lèchent le cylindre grillagé (3) sur toute sa longueur en provoquant un premier craquage des polyoléfines qu'il contient. Afin d'augmenter le rendement du craquage, de la vapeur très surchauffée (21) mais à une très basse pression, équivalente à celle qui alimente le brûleur (20) en air, est injectée au voisinage des flammes issues du brûleur, ce qui diminue leur température tout en apportant des calories. Lorsque l'on utilise des gaz brûlés, ces gaz brûlés, la vapeur d'eau et les vapeurs d'hydrocarbures formées entrent dans le séparateur (8) et en ressortent par la tubulure (10) qui les conduit dans la flamme des brûleurs (18) du four pour y être brûlés après une addition d'air suffisante pour obtenir la combustion complète des imbrûlés.

Ces brûleurs (18) peuvent fonctionner à la pression atmosphérique mais il est plus avantageux de les alimenter en air légèrement pressurisé pour éviter d'être tributaire d'un tirage naturel.

À la sortie du four (17), après un réglage convenable des divers brûleurs, assuré par des procédés déjà connus, les fumées ne contiennent plus que du gaz carbonique, de la vapeur d'eau et l'air en excès. On peut donc l'évacuer à l'air libre sans inconvénient par la cheminée (19). Cependant ces fumées contiennent aussi beaucoup de chaleur à haute température qu'il est important de récupérer si l'on veut obtenir la vapeur surchauffée insufflée dans l'enceinte (4) et dans l'échangeur (13) sans dépense supplémentaire.

Cette vapeur surchauffée sera obtenue par le moyen déjà décrit par le brevet précité NO 9213189 en plaçant un faisceau de tubes d'eau (23) dans le conduit (19) de sortie des fumées.

Claims (7)

Revendications

1/Procédé de craquage thermique en continu de déchets de polyoléfines, en vue de la production d'hydrocarbures, s'effectuant en plusieurs étapes, caractérisé par le fait que la première étape du craquage s'effectue dans une enceinte fermée à l'abri de l'oxygène de l'air sous la seule influence de la chaleur apportée au contact direct du polyéthylène par des gaz très chauds de nature quelconque mais chimiquement inertes ou très peu réactifs dans les conditions du craquage.

Caractérisé encore par le fait que les déchets sont poussés en continu dans l'enceinte par un dispositif d'alimentation classique tel un vérin par exemple.

Caractérisé encore par le fait que les déchets introduits dans l'enceinte y sont confinés dans une cage grillagée qui les maintient à faible distance des parois de l'enceinte.

Caractérisé encore par le fait que toute l'énergie nécessaire au chauffage des gaz inertes provoquant le craquage provient de la combustion de gaz incondensables issus du craquage lui-même.

2/Procédé de craquage selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les gaz chauds utilisés peuvent être des gaz de combustion de composés carbonés dépourvus d'oxygène excédentaire ou encore de la vapeur d'eau surchauffée, ensemble ou séparément. caractérisé encore par le fait que les déchets sont soumis à l'abri de l'air soit à l'action directe des gaz de combustion issus d'un ou plusieurs brûleurs à gaz à air pressurisé débouchant dans cette enceinte mais suffisamment éloignés des déchets pour que les flammes vives ne les atteignent pas, soit à l'action directe de vapeur d'eau surchauffée entre 400 C et 800 C mais de préférence aux environs de 600 C.

Caractérisé aussi par le fait que les produits solides, liquides et gazeux issus de cette première phase du craquage peuvent s'écouler librement par une issue ménagée dans la partie basse de l'enceinte dans une chambre étanche dénommée séparateur où ils sont séparés.

Caractérisé encore par le fait que lorsque les gaz chauds utilisés sont des gaz brûlés les produits gazeux issus du craquage s'échappent d'eux-même du séparateur pour être brûlés dans la deuxième étape du craquage, les produits solides étant retenus par un tamis et les produits liquides recueillis dans la partie basse d'un réceptacle étanche dénommé bouilleur, en contrebas du séparateur.

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Caractérisé encore par le fait que lorsqu'on utilise de la vapeur d'eau surchauffée, cette dernière s'évacue du séparateur avec les produits liquides et gazeux obtenus au cours de la première étape et est conduite avec eux dans la partie basse du bouilleur.

3/Procédé de craquage selon la revendication 2 caractérisé par le fait que les liquides conduits dans le bas du bouilleur lors de la première étape du craquage sont soumis dans ce bouilleur à un nouveau craquage par ébullition sous l'effet d'un chauffage à feu nu par un ou des brûleurs à gaz alimentés par les gaz incondensables issus des diverses phases du craquage. caractérisé encore par le fait que lors de la troisième étape du craquage les vapeurs issus de l'ébullition dans le bouilleur passent dans un faisceau de tubes nommé ici réacteur, chauffés entre 400 C et plus de 600 C où ces vapeurs achèvent de se décomposer en fractions dont la température d'ébullition ne dépasse pas celle du gazole (environ 360 C).

Caractérisé encore par le fait que l'on peut facultativement injecter de la vapeur d'eau surchauffée au cours des deuxième et troisième étapes du craquage de façon à réaliser les conditions d'un vapocraquage.

Caractérisé enfin par le fait que les vapeurs sortant du réacteur sont envoyées dans une colonne de rectification classique où elles sont rectifiées en coupes liquides de points d'ébullition différents choisis selon les besoins et en gaz incondensables à température ambiante, lesquels sont dirigés vers un gazomètre en vue de leur utilisation pour l'alimentation des brûleurs à gaz assurant les diverses phases du craquage, le surplus de gaz constituant une matière première de valeur riche en oc oléfines.

4/Procédé selon la revendication 3 caractérisé par le fait que l'on injecte de la vapeur d'eau à basse pression surchauffée vers 500 C au voisinage de la flamme du ou des brûleurs de la première étape du craquage.

5/Procédé selon les revendications 3 ou 4 caractérisé par le fait que les chaleurs perdues dans les fumées des gaz brûlés provenant des divers brûleurs sont récupérées dans un échangeur à tubes d'eau produisant de la vapeur à basse pression surchauffée entre 400 C et 500 C destinée à être utilisée selon les revendications 3 ou 4.

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6/Procédé selon les revendications 5 caractérisé par le fait que les gaz et vapeurs issus de la première étape du craquage et séparés des liquides et solides dans le séparateur sont brûlés, grâce à une adjonction d'air additionnel, dans les flammes des brûleurs chauffant le bouilleur et le réacteur dans la deuxième et troisième étape de la pyrolyse en apportant leur énergie de combustion.

7/Mode particulier d'exécution selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que des déchets tout venant, sont comprimés par un piston (1) mu par un moyen quelconque connu, dans un tube (2) en tôle d'acier de quelques millimètres d'épaisseur et de diamètre compris entre 0,3 mètres et 2 mètres mais de préférence entre 0,3 m. et 0,5 mètres et de longueur égale à environ trois à quatre fois son diamètre, la surface du piston étant munie de pointes robustes de longueur n'excédant pas 0,3 mètre, parallèles à l'axe du tube, et le premier tiers environ du tube étant pourvu de perforations permettant à l'eau de s'écouler.

Caractérisé encore par le fait que ce tube est prolongé dans sa partie terminale, selon son axe, par un cylindre grillagé (3) en métal réfractaire de longueur quelconque mais de préférence comprise entre 2 mètres et 6 mètres, fermé à son extrémité par une grille.

Caractérisé encore par le fait que l'ensemble grillagé (3) est enfermé dans un cylindre (4) en tôle d'acier réfractaire de quelques millimètres d'épaisseur revêtu extérieurement d'un isolant thermique classique connu, les parois de ce cylindre se trouvant à quelques centimètres de distance du cylindre grillagé (3), sauf à l'extrémité de ce dernier où le cylindre (4) se prolonge au-delà du cylindre grillagé d'une longueur d'environ une fois son diamètre en formant une chambre cylindrique (6) fermée par un fond plat ou bombé muni d'une ouverture obturable par où débouchent s'il y a lieu les gaz de combustions de brûleurs à gaz (20) et une tubulure (21) d'injection de vapeur surchauffée à au moins 500 C.

Caractérisé encore par le fait que le cylindre (4), qui a le même axe que le tube (2) est raccordé à ce dernier par une bride étanche (5) en formant un ensemble rigide dont l'axe est incliné sur l'horizontale d'un angle compris entre 20 et 30 .

Caractérisé encore par le fait que au bas du cylindre (4), en bordure de la bride (5) est ménagée au point le plus bas une ouverture (7) débouchant dans une

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chambre étanche dénommée ici séparateur (8) doté dans sa partie basse d'un tamis métallique (9) à mailles de 1 à 5 mm. Au dessus du tamis est ménagée une porte de visite (12) et dans la partie haute du séparateur est prévue une sortie (10) obturable à volonté par des moyens connus, destinée à évacuer lorsqu'elle est ouverte les gaz et vapeurs pénétrant dans le séparateur en provenance de l'ouverture (7). A la base du séparateur, un conduit (11) permet la sortie des liquides ainsi que des vapeurs si ces dernières n'ont pas été évacuées par la sortie (10) restée fermée.

Caractérisé encore par le fait que le conduit (11) débouche au bas de la boite de distribution d'un échangeur à faisceau tubulaire vertical (13) dénommé bouilleur, en tôle d'acier réfractaire de quelques millimètres d'épaisseur et d'environ 2 mètre de haut. La boite de distribution haute de cet échangeur possède une sortie qui débouche dans la boite de distribution d'un deuxième échangeur à faisceau tubulaire (14) en acier réfractaire de préférence horizontal ou légèrement inclinés vers le haut bien que cela ne soit pas une nécessité, d'une longueur variant de 1,5 m à plus de 3 mètres.

Caractérisé encore par le fait que de la vapeur d'eau surchauffée vers 400"C est injectée en permanence au bas de la boite de distribution du bouilleur (13).

Caractérisé encore par le fait que les vapeurs de craquage sont dirigées à la sortie du faisceau (14) par un conduit (15) vers une colonne de rectification (16) où elles sont fractionnées selon des méthodes connues en liquides de points d'ébullition différents selon les besoins, la partie incondensable étant recueillie dans un gazomètre pour son utilisation comme combustible dans les brûleurs de l'installation selon les besoins, leur surplus constituant une matière première oléfinique de valeur.

Caractérisé encore par le fait que les échangeurs (13) et (14) ne possèdent pas de calandre mais sont enfermés dans un four étanche classique (17, chauffé par des brûleurs à gaz à air pressurisé (18) ), dont les parois calorifugées par des moyens connus ne sont qu'à quelques centimètres de distance de ces échangeurs.

Caractérisé aussi par le fait que le séparateur (8) est placé à l'intérieur du four (17).

Caractérisé encore par le fait que le brûleur (20) est du type à air pressurisé classique à basse pression de quelques cm d'eau et débouche par une entrée obturable dans le fond de l'enceinte (6).

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Caractérisé encore par le fait que de la vapeur d'eau très surchauffée à la même pression que l'air d'alimentation des brûleurs est injectée au voisinage des flammes du brûleur (20).

Caractérisé encore par le fait que lorsque des gaz brûlés sont utilisés, ces gaz brûlés, la vapeur d'eau et les vapeurs d'hydrocarbure formées lors de la première étape entrent dans le séparateur (8) et en ressortent par la tubulure (10) qui les conduit dans les flammes des brûleurs (18) où elles sont brûlées après une addition d'air suffisante pour leur combustion complète.

Caractérisé encore par le fait que les brûleurs (18) peuvent aussi bien fonctionner à la pression atmosphérique qu'être légèrement pressurisés.

Caractérisé encore par le fait que les fumées chaudes issues du four (17) sortent dans l'atmosphère par une cheminée (19) en traversant un faisceau de tubes d'eau placé sur leur trajet pour constituer un générateur de vapeur surchauffée classique (23).