FR3077368A1 - METHOD AND SYSTEM FOR TREATING WET OXIDATION - Google Patents
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Abstract
Procédé de traitement d'oxydation par voie humide d'un bloc (2) comprenant un élément organique, le procédé comprenant : - un placement d'au moins une partie du bloc (2) au sein d'un liquide (4) ; - une injection d'au moins un jet d'un comburant oxygéné (3) au sein du liquide (4) et en direction de ladite au moins une partie du bloc (2) située au sein du liquide (4) ; et - une combustion sans flamme de l'élément organique en contact avec le comburant oxygéné (3).A method of wet oxidation treatment of a block (2) comprising an organic element, the method comprising: - placing at least a portion of the block (2) within a liquid (4); an injection of at least one jet of an oxygenated oxidant into the liquid and towards said at least part of the block located in the liquid; and - a flameless combustion of the organic element in contact with the oxygenated oxidant (3).
Description
Domaine technique de l'inventionTechnical field of the invention
L'invention concerne le traitement d’oxydation par voie humide, et plus particulièrement la récupération d’un élément contenu dans un revêtement en matière organique.The invention relates to wet oxidation treatment, and more particularly to the recovery of an element contained in an organic material coating.
État de la techniqueState of the art
Actuellement, des déchets radioactifs, tels que l’uranium, le plutonium ou autres éléments radioactifs, peuvent être stockés dans des fûts. Les fûts sont généralement des cylindres métalliques. Afin de confiner ces déchets, on les enrobe dans un bitume et l’ensemble est introduit dans le fût, appelé fût bitumineux. Cependant, on peut être amené à vouloir récupérer ces déchets pour un traitement ultérieur, par exemple une réutilisation ou un reconditionnement amélioré.Currently, radioactive waste, such as uranium, plutonium or other radioactive elements, can be stored in drums. The barrels are generally metal cylinders. In order to confine this waste, it is coated in a bitumen and the whole is introduced into the barrel, called bituminous barrel. However, one may be led to want to recover this waste for further treatment, for example re-use or improved repackaging.
On peut citer les demandes internationales WO95/25698 et WO/96/13463 qui divulguent des procédés de traitement d’effluents chargés en matière organique par oxydation en milieu humide avec recyclage des résidus solides. La matière organique est présente de manière soluble et/ou en suspension dans un liquide placé au sein d’un réacteur. Mais ces procédés sont destinés à traiter des effluents solubles ou en suspension, ils ne sont pas adaptés pour traiter des revêtements compacts.Mention may be made of international applications WO95 / 25698 and WO / 96/13463 which disclose methods for treating effluents loaded with organic matter by oxidation in a wet environment with recycling of the solid residues. The organic matter is present in a soluble manner and / or in suspension in a liquid placed inside a reactor. But these methods are intended to treat soluble or suspended effluents, they are not suitable for treating compact coatings.
On peut également citer la demande de brevet français FR2840601 qui divulgue un dispositif d’oxydation par voie humide d’effluents industriels chargés en matière organique et/ou en composés azotés. Les effluents à oxyder sont introduits dans une phase liquide contenue dans une cuve d’un réacteur. La phase liquide est constituée par des effluents dissous ou en suspension dans de l’eau. Un diffuseur permet de disperser un oxydant dans la phase liquide de manière à mettre en contact l’oxydant et les effluents. En particulier, le diffuseur permet de fractionner l’oxydant en une multitude de bulles, créant une surface de contact importante entre l’oxydant et le phase liquide des effluents, permettant un transfert de matière efficace et rapide.Mention may also be made of French patent application FR2840601 which discloses a device for the wet oxidation of industrial effluents loaded with organic matter and / or nitrogen compounds. The effluents to be oxidized are introduced into a liquid phase contained in a reactor vessel. The liquid phase consists of effluents dissolved or suspended in water. A diffuser disperses an oxidant in the liquid phase so as to bring the oxidant into contact with the effluents. In particular, the diffuser makes it possible to fractionate the oxidant into a multitude of bubbles, creating a large contact surface between the oxidant and the liquid phase of the effluents, allowing an efficient and rapid transfer of material.
Cependant ce dispositif est adapté à détruire des effluents en suspension dans l’eau. Il n’est pas suffisamment efficace pour détruire un revêtement compact, tel que par exemple un fût bitumineux.However, this device is suitable for destroying effluents suspended in water. It is not effective enough to destroy a compact coating, such as for example a bituminous drum.
On peut également citer la demande de brevet français FR2897674 qui divulgue un procédé de destruction d’une matière organique, telle que des carcasses animales, sous forme broyée, comprenant une combustion sans flamme à une température de 240 à 400°C, sous une pression de 100 à 300 bars, en présence d’un comburant oxygéné, pendant au moins 20 minutes, tout en procédant à l’agitation du milieu. La matière organique est sous forme réduite, à savoir sous forme de morceaux ayant une granulométrie inférieure à 20 mm. Un tel procédé vise à détruire une matière organique se présentant sous forme d’une bouillie pâteuse et nécessite une agitation de cette bouillie à l’aide d’un système à pales. Il n’est pas adapté à détruire des fûts bitumineux dont la granulométrie est nettement supérieure à 20 mm.Mention may also be made of French patent application FR2897674 which discloses a process for destroying an organic material, such as animal carcasses, in crushed form, comprising flameless combustion at a temperature of 240 to 400 ° C, under pressure from 100 to 300 bar, in the presence of an oxygenated oxidant, for at least 20 minutes, while stirring the medium. The organic matter is in reduced form, namely in the form of pieces having a particle size less than 20 mm. The aim of such a process is to destroy an organic material in the form of a pasty slurry and requires stirring of this slurry using a paddle system. It is not suitable for destroying bituminous drums whose particle size is clearly greater than 20 mm.
Objet de l'inventionSubject of the invention
Un objet de l’invention consiste à pallier les problématiques précitées, et plus particulièrement à fournir un moyen efficace pour détruire un revêtement compact en matière organique.An object of the invention is to overcome the aforementioned problems, and more particularly to provide an effective means for destroying a compact coating of organic matter.
Un autre objet de l’invention consiste à récupérer un élément contenu dans un revêtement compact.Another object of the invention is to recover an element contained in a compact coating.
Selon un aspect de l’invention, il est proposé un procédé de traitement d’oxydation par voie humide d’un bloc comprenant un élément organique, le procédé comprenant :According to one aspect of the invention, a method of wet oxidation treatment of a block comprising an organic element is proposed, the method comprising:
- un placement d’au moins une partie du bloc au sein d’un liquide ;- placing at least part of the block in a liquid;
- une injection d’au moins un jet d’un comburant oxygéné au sein du liquide et en direction de ladite au moins une partie du bloc située au sein du liquide ; etan injection of at least one jet of an oxygenated oxidant into the liquid and in the direction of said at least part of the block located within the liquid; and
- une combustion sans flamme de l’élément organique en contact avec le comburant oxygéné.- flameless combustion of the organic element in contact with the oxygenated oxidant.
Un tel procédé permet de détruire un revêtement compact en matière organique sous la forme d’un bloc. Avantageusement, le procédé permet de traiter efficacement des fûts bitumineux par une combustion sans flamme utilisant une injection d’un comburant oxygéné au sein d’un liquide. Le procédé permet, en outre, de traiter des bitumes contenant des minéraux, comme du gravier. Ces bitumes enrobant des minéraux sont particulièrement utilisés pour réaliser des routes. Le procédé permet ainsi de récupérer les éléments minéraux pour une réutilisation ultérieure tout en permettant la destruction des éléments organiques à détruire.Such a process makes it possible to destroy a compact coating of organic material in the form of a block. Advantageously, the method makes it possible to effectively treat bituminous drums by flameless combustion using an injection of an oxygenated oxidant within a liquid. The method also makes it possible to treat bitumens containing minerals, such as gravel. These mineral-coated bitumens are particularly used for making roads. The process thus makes it possible to recover the mineral elements for later reuse while allowing the destruction of the organic elements to be destroyed.
L’injection peut être effectuée à partir d’au moins un injecteur muni d’un canal recevant le comburant dans lequel une striction est formée, et d’une tête éjectant le comburant sous une forme d’un jet.The injection can be carried out from at least one injector provided with a channel receiving the oxidant in which a necking is formed, and from a head ejecting the oxidant in the form of a jet.
Le bloc peut comprendre un élément inorganique, et le procédé comprend, après l’étape de combustion, une récupération de l’élément inorganique isolé de l’élément organique.The block may comprise an inorganic element, and the method comprises, after the combustion step, recovering the inorganic element isolated from the organic element.
L’élément organique peut comprendre un composé bitumineux.The organic element may include a bituminous compound.
Selon un autre mode de mise en œuvre, l’élément organique peut comprendre comprend un composé bitumineux et l’élément inorganique comprend un métal radioactif.According to another mode of implementation, the organic element can comprise comprises a bituminous compound and the inorganic element comprises a radioactive metal.
Ainsi, le procédé permet de récupérer un déchet radioactif contenu dans un bitume, afin de pouvoir reconditionner ou réutiliser le déchet radioactif.Thus, the method makes it possible to recover radioactive waste contained in a bitumen, in order to be able to recondition or reuse the radioactive waste.
L’élément organique peut comprendre de l’éthylène-acétate de vinyle.The organic element may include ethylene vinyl acetate.
L’élément organique peut, en outre, comprendre des fibres de carbone.The organic element may further include carbon fibers.
Selon un autre aspect de l’invention, il est proposa un système de traitement d’oxydation par voie humide d’un bloc comprenant un élément organique, le système comprenant :According to another aspect of the invention, a system for the wet oxidation treatment of a block comprising an organic element is proposed, the system comprising:
- une cuve contenant un liquide et le bloc situé au moins en partie au sein du liquide ; et- a tank containing a liquid and the block located at least partially within the liquid; and
- au moins un injecteur configuré pour injecter un jet d’un comburant oxygéné au sein du liquide et en direction de ladite au moins une partie du bloc situé au sein du liquide, pour une combustion sans flamme de l’élément organique en contact avec le comburant oxygéné.at least one injector configured to inject a jet of an oxygenated oxidant into the liquid and towards said at least part of the block located within the liquid, for flameless combustion of the organic element in contact with the oxygenated oxidizer.
Chaque injecteur peut comporter un canal pour recevoir le comburant dans lequel une striction est formée, et une tête conformée pour éjecter le comburant sous une forme d’un jet.Each injector may include a channel for receiving the oxidant in which a necking is formed, and a shaped head for ejecting the oxidant in the form of a jet.
Le système peut comprendre plusieurs injecteurs et le système comporte un support sur lequel le bloc est placé, plusieurs orifices traversants étant formés au sein du support et placés respectivement en regard des injecteurs.The system may include several injectors and the system comprises a support on which the block is placed, several through holes being formed within the support and placed respectively opposite the injectors.
Le bloc peut comprendre un élément inorganique.The block may include an inorganic element.
Description sommaire des dessinsBrief description of the drawings
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de mise en œuvre et de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels :Other advantages and characteristics will emerge more clearly from the description which follows of particular modes of implementation and embodiment of the invention given by way of nonlimiting examples and represented in the appended drawings, in which:
- la figure 1, illustre schématiquement une vue en coupe d’un mode de réalisation d’un système de traitement d’oxydation par voie humide d’un bloc selon l’invention ;- Figure 1 schematically illustrates a sectional view of an embodiment of a wet oxidation treatment system of a block according to the invention;
- les figures 2 à 5, illustrent schématiquement des vues en coupe de différents modes de réalisation d’un injecteur ; et- Figures 2 to 5 schematically illustrate sectional views of different embodiments of an injector; and
- la figure 6, illustre schématiquement une vue de dessus d’un mode de réalisation d’un support pour placer un bloc.- Figure 6 schematically illustrates a top view of an embodiment of a support for placing a block.
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Sur la figure 1, on a représenté un système 1 de traitement d’oxydation par voie humide d’un bloc 2. Une oxydation par voie humide correspond à une mise en contact du bloc 2 avec un comburant oxygéné 3 au sein d’un liquide 4. Le bloc 2 est un composé compact dont la granulométrie est supérieure à 20 mm, de préférence supérieur à 20 cm. De manière générale, le bloc 2 est sous une forme solide. Un bloc 2 forme une seule pièce, mais le système 1 est adapté pour traiter plusieurs blocs 2. Un bloc 2 peut être composé d’un même élément ou de plusieurs éléments de compositions chimiques différentes. En particulier, le bloc 2 comporte un ou plusieurs éléments organiques. Un élément organique est un élément comprenant au moins un atome de carbone. Le bloc 2 peut, en outre, comprendre un ou plusieurs éléments inorganiques. Un élément inorganique est un élément dépourvu d’atomes de carbones, par exemple un élément comprenant exclusivement des atomes métalliques, comme le fer ou le cuivre, ou encore être un élément dépourvu d’atomes de carbone et d’atomes métalliques, par exemple du quartz, ou de la silice. Un élément inorganique peut être encapsulé, c’est-à-dire inclus, au sein d’un élément organique. On dit alors que l’élément organique forme un revêtement englobant l’élément inorganique. L’élément inorganique peut également être posé, ou collé, sur l’élément organique. Plus généralement, le bloc 2 peut comprendre un élément organique sous forme compacte, avec la présence d’éléments inorganiques qui peuvent être noyés au sein de l’élément inorganique ou posés sur la surface de l’élément inorganique, ou une combinaisons des deux. On dit également que l’ensemble formé par l’élément inorganique et l’élément organique forme un bloc 2. Par exemple, l’élément organique peut comprendre un bitume, c’est-à-dire un composé bitumineux, un goudron, du brai, des fibres de carbone, du chlorure de vinyle, de l’éthylène-acétate de vinyle, du polyéthylène, plus généralement un plastique. L’élément inorganique comprend, par exemple, du quartz, ou de la silice, un métal, ou plus particulièrement un métal radioactif, ou un sel radioactif, par exemple le sulfate de baryum.In Figure 1, there is shown a system 1 for wet oxidation treatment of a block 2. A wet oxidation corresponds to bringing the block 2 into contact with an oxygenated oxidant 3 within a liquid. 4. Block 2 is a compact compound with a particle size greater than 20 mm, preferably greater than 20 cm. In general, block 2 is in solid form. A block 2 forms a single piece, but the system 1 is suitable for treating several blocks 2. A block 2 can be composed of the same element or of several elements of different chemical compositions. In particular, block 2 includes one or more organic elements. An organic element is an element comprising at least one carbon atom. Block 2 can, in addition, comprise one or more inorganic elements. An inorganic element is an element devoid of carbon atoms, for example an element comprising exclusively metallic atoms, such as iron or copper, or else be an element devoid of carbon atoms and metallic atoms, for example quartz, or silica. An inorganic element can be encapsulated, that is to say included, within an organic element. The organic element is then said to form a coating encompassing the inorganic element. The inorganic element can also be placed, or stuck, on the organic element. More generally, block 2 can comprise an organic element in compact form, with the presence of inorganic elements which can be embedded within the inorganic element or placed on the surface of the inorganic element, or a combination of the two. It is also said that the assembly formed by the inorganic element and the organic element forms a block 2. For example, the organic element can comprise a bitumen, that is to say a bituminous compound, a tar, pitch, carbon fibers, vinyl chloride, ethylene vinyl acetate, polyethylene, more generally a plastic. The inorganic element comprises, for example, quartz, or silica, a metal, or more particularly a radioactive metal, or a radioactive salt, for example barium sulfate.
Le bitume est un produit issu d’une distillation du pétrole ou du charbon. Le bitume est un élément présent naturellement dans l’environnement ou pouvant être fabriqué industriellement après distillation de certains pétroles bruts. Le bitume est un mélange d’hydrocarbures. Un hydrocarbure est constitué uniquement de carbone et d’hydrogène. Les hydrocarbures du bitume peuvent être aliphatiques, c’est-à-dire à chaîne carbonée linéaire, tels les aliènes ou ramifiée, par exemple l’isooctane, ou être naphténiques, c’est-à-dire cycliques saturés, tels que les cyclohexanes, ou encore être aromatiques, c’est-à-dire à structure cyclique et plane non saturée, comme le benzène. Par exemple, le bitume aliphatique peut comprendre des alcanes linéaires cristallisables, telles des paraffines. Le goudron est un résidu provenant de la distillation de matières organiques. Le goudron a une consistance variable de liquide visqueux à solide. Le brai est un résidu de la distillation des goudrons ou du bitume.Bitumen is a product from the distillation of petroleum or coal. Bitumen is an element naturally present in the environment or can be manufactured industrially after the distillation of certain crude oils. Bitumen is a mixture of hydrocarbons. A hydrocarbon consists only of carbon and hydrogen. The bitumen hydrocarbons can be aliphatic, that is to say with a linear carbon chain, such as alien or branched, for example isooctane, or be naphthenic, that is to say cyclic saturated, such as cyclohexanes , or be aromatic, that is to say with a cyclic and planar unsaturated structure, such as benzene. For example, the aliphatic bitumen can comprise linear crystallizable alkanes, such as paraffins. Tar is a residue from the distillation of organic matter. Tar has a variable consistency from viscous to solid liquid. Pitch is a residue from the distillation of tar or bitumen.
Le système 1 comporte en outre une cuve 5 pour recevoir le liquide 4, et un conduit d’entrée de liquide 5a pour injecter le liquide 4 dans la cuve 5. La cuve 5 fait office de récipient, et contient le liquide 4. Le bloc 2 est placé au moins en partie au sein du liquide 4. De préférence, le bloc 2 est placé entièrement au sein du liquide 4 de manière à être noyé dans le liquide 4.The system 1 further comprises a tank 5 for receiving the liquid 4, and a liquid inlet conduit 5a for injecting the liquid 4 into the tank 5. The tank 5 acts as a container, and contains the liquid 4. The block 2 is placed at least partially within the liquid 4. Preferably, the block 2 is placed entirely within the liquid 4 so as to be embedded in the liquid 4.
Le système 1 est pourvu de moyens de chauffage permettant d’amener le liquide 4 à une température comprise entre 150°C et 400°C. Des moyens de pressurisation sont également prévus pour amener un gaz 4a, situé dans la cuve 5, sous une pression comprise entre 50 bars et 300 bars. Le système 1 comporte un couvercle 6 pour fermer la cuve 5. L’ensemble cuve 5 et couvercle 6 forme un réacteur renfermant le gaz 4a et le liquide 4. Des joints 7 sont prévus entre la cuve 5 et le couvercle 6 pour fermer la cuve 5 de manière étanche. Dans ces conditions de température et de pression, on peut oxyder le bloc 2 de manière à entraîner la combustion sans flamme des éléments organiques du bloc 2.The system 1 is provided with heating means making it possible to bring the liquid 4 to a temperature between 150 ° C and 400 ° C. Pressurization means are also provided for bringing a gas 4a, located in the tank 5, under a pressure between 50 bars and 300 bars. The system 1 includes a cover 6 for closing the tank 5. The tank 5 and cover 6 assembly forms a reactor containing the gas 4a and the liquid 4. Joints 7 are provided between the tank 5 and the cover 6 for closing the tank 5 tightly. Under these temperature and pressure conditions, the block 2 can be oxidized so as to cause the flameless combustion of the organic elements of the block 2.
Le système 1 comporte des moyens d’injection 8 configurés pour injecter un jet du comburant oxygéné 3 au sein du liquide 4. Ainsi, lorsque le comburant oxygéné 3 est injecté au sein du liquide 4, le comburant 3 vient au contact du bloc 2 et entraîne l’oxydation du bloc 2. Plus particulièrement, dans des conditions spécifiques de température du liquide 4 et de pression du gaz 4a, l’oxydation des éléments organiques du bloc 2 entraîne leur combustion. Les conditions de température et de pression spécifiques sont une température et une pression dont les valeurs sont situées autour du point critique du liquide 4. Le liquide 4 est de préférence l’eau. Le point critique de l’eau correspond à une température égale à 374°C et une pression égale à 221 bars.The system 1 comprises injection means 8 configured to inject a jet of the oxygenated oxidant 3 into the liquid 4. Thus, when the oxygenated oxidant 3 is injected into the liquid 4, the oxidant 3 comes into contact with the block 2 and causes the block 2 to oxidize. More particularly, under specific conditions of liquid temperature 4 and gas pressure 4a, the oxidation of the organic elements in block 2 causes them to burn. The specific temperature and pressure conditions are a temperature and a pressure whose values are located around the critical point of the liquid 4. The liquid 4 is preferably water. The critical point of water corresponds to a temperature equal to 374 ° C and a pressure equal to 221 bars.
En particulier, les moyens d’injection 8 sont configurés pour produire un jet sous pression afin d’augmenter le rendement de l’oxydation du bloc 2. Le jet offre une grande surface de contact entre le bloc 2 et le comburant 3, ce qui favorise la combustion sans flamme. Les moyens d’injection 8 comportent un conduit d’alimentation 9 relié à une source 10 du comburant oxygéné 3. Avantageusement, la source 10 permet de fournir le comburant oxygéné 3 sous pression. Le comburant oxygéné 3 peut être de l’air, de l’air enrichi en oxygène, de l’oxygène ou du peroxyde d’hydrogène. Dans le cas du peroxyde d’hydrogène, le comburant oxygéné 3 se présente sous forme liquide. Dans les autres cas, il se présente sous forme gazeuse. Les moyens d’injection 8 peuvent être logés dans une paroi de la cuve 5. Préférentiellement, les moyens d’injection 8 sont situés au sein du liquide 4. De préférence, les moyens d’injection 8 sont placés dans la cuve 5 de manière à diriger au moins un jet de comburant 3 en direction de la partie du bloc 2 qui est située au sein du liquide 4. Par exemple, les moyens d’injection 8 comportent un ou plusieurs injecteurs 11.In particular, the injection means 8 are configured to produce a pressurized jet in order to increase the efficiency of the oxidation of the block 2. The jet offers a large contact surface between the block 2 and the oxidizer 3, which promotes flameless combustion. The injection means 8 comprise a supply duct 9 connected to a source 10 of the oxygenated oxidizer 3. Advantageously, the source 10 makes it possible to supply the oxygenated oxidant 3 under pressure. Oxidized oxidizer 3 can be air, oxygen-enriched air, oxygen or hydrogen peroxide. In the case of hydrogen peroxide, the oxygenated oxidizer 3 is in liquid form. In other cases, it is in gaseous form. The injection means 8 can be housed in a wall of the tank 5. Preferably, the injection means 8 are located within the liquid 4. Preferably, the injection means 8 are placed in the tank 5 so directing at least one jet of oxidant 3 in the direction of the part of the block 2 which is located within the liquid 4. For example, the injection means 8 comprise one or more injectors 11.
On a représenté aux figures 2 à 5, différents modes de réalisation des injecteurs 11. De manière générale, chaque injecteur 11 comporte un canal 12 pour recevoir le comburant oxygéné 3, et une tête 13 conformée pour éjecter le comburant 3 sous une forme d’un jet. Par ailleurs, une striction 40 peut être formée dans le canal 12 de l’injecteur 11 pour accélérer le flux du comburant 3, comme illustré au figures 3 à 5. Une striction correspond à un rétrécissement transversal du canal 12 localisé sur une partie de la longueur du canal 12. En d’autre termes, le canal 12 comporte une première extrémité reliée au conduit d’alimentation 9 et ayant une forme conique s’évasant en direction du conduit d’alimentation 9, et le canal 12 comporte une deuxième extrémité opposée à la première et ayant une forme conique s’évasant dans la direction opposée au conduit d’alimentation 9. La striction 40 du canal 12 est située entre les deux extrémités du canal 12. Selon un autre mode de réalisation illustré à la figure 2, le canal 12 comporte une première extrémité reliée au conduit d’alimentation 9 et ayant une forme conique s’évasant en direction du conduit d’alimentation 9, et une deuxième extrémité opposée à la première ayant une forme cylindrique. Par ailleurs, le jet peut être liquide ou gazeux ou un mélange des deux. Sur la figure 2, la tête 13 comporte un seul orifice de sortie ayant une forme cylindrique et l’injecteur 11 éjecte le comburant 3 sous la forme d’un seul jet. Sur la figure 3, la tête 13 comporte plusieurs orifices de sortie et l’injecteur 11 éjecte le comburant 3 sous la forme de plusieurs jets dirigés selon un même direction. Sur la figure 4, la tête 13 a une forme convexe depuis l’extérieur et comporte également plusieurs orifices de sortie, et l’injecteur 11 éjecte le comburant 3 sous la forme de plusieurs jets dirigés selon plusieurs directions différentes. Sur la figure 5, l’injecteur 11 comporte un conduit supplémentaire 14 débouchant dans le canal 12. Le conduit supplémentaire 14 permet d’amener un liquide, de préférence le liquide 4 contenu dans la cuve 5, pour éjecter le comburant oxygéné et le liquide 4 au sein de la cuve 5. Le conduit supplémentaire 14 peut être placé au sein du liquide 4 contenu dans la cuve 5. Ainsi, on peut brasser le liquide de la cuve 5 pour améliorer le contact du comburant 3 avec le bloc 2.There are shown in Figures 2 to 5, different embodiments of the injectors 11. In general, each injector 11 has a channel 12 for receiving the oxygenated oxidant 3, and a head 13 shaped to eject the oxidant 3 in the form of a jet. Furthermore, a necking 40 can be formed in the channel 12 of the injector 11 to accelerate the flow of oxidant 3, as illustrated in FIGS. 3 to 5. A necking corresponds to a transverse narrowing of the channel 12 located on a part of the length of the channel 12. In other words, the channel 12 has a first end connected to the supply duct 9 and having a conical shape widening in the direction of the supply duct 9, and the channel 12 has a second end opposite the first and having a conical shape widening in the direction opposite to the supply duct 9. The neck 40 of the channel 12 is located between the two ends of the channel 12. According to another embodiment illustrated in FIG. 2 , the channel 12 has a first end connected to the supply duct 9 and having a conical shape flaring towards the supply duct 9, and a second opposite end to the first having a cylindrical shape. Furthermore, the jet can be liquid or gaseous or a mixture of the two. In FIG. 2, the head 13 has a single outlet orifice having a cylindrical shape and the injector 11 ejects the oxidizer 3 in the form of a single jet. In FIG. 3, the head 13 has several outlet orifices and the injector 11 ejects the oxidizer 3 in the form of several jets directed in the same direction. In FIG. 4, the head 13 has a convex shape from the outside and also includes several outlet orifices, and the injector 11 ejects the oxidizer 3 in the form of several jets directed in several different directions. In FIG. 5, the injector 11 comprises an additional conduit 14 opening into the channel 12. The additional conduit 14 makes it possible to supply a liquid, preferably the liquid 4 contained in the tank 5, for ejecting the oxygenated oxidant and the liquid 4 within the tank 5. The additional conduit 14 can be placed within the liquid 4 contained in the tank 5. Thus, the liquid in the tank 5 can be stirred to improve the contact of the oxidant 3 with the block 2.
Le système 1 est particulièrement adapté pour détruire bloc 2 comprenant un bitume. Le bitume est de préférence à l’état solide. En outre, le bloc 2 peut comprendre au moins un déchet radioactif encapsulé au sein du bitume.System 1 is particularly suitable for destroying block 2 comprising a bitumen. The bitumen is preferably in the solid state. In addition, block 2 can comprise at least one radioactive waste encapsulated within the bitumen.
En outre, l’oxydation par voie humide d’un élément organique transforme l’élément organique en résidus principaux gazeux, du dioxyde de carbone, de la vapeur d’eau, et de l’azote, et en résidus secondaires liquides, comme par exemple l’acide acétique. De manière générale, l’oxydation des éléments organiques du bloc 2 entraîne leur destruction, c’est-à-dire leur transformation en composés sous forme gazeuse ou liquide. L’excédent de comburant oxygéné 3 ne participant pas à l’oxydation du bloc 2 est diffusé dans le liquide 4 de la cuveFurthermore, the wet oxidation of an organic element transforms the organic element into gaseous main residues, carbon dioxide, water vapor, and nitrogen, and into secondary liquid residues, such as by example acetic acid. In general, the oxidation of the organic elements of block 2 leads to their destruction, that is to say their transformation into compounds in gaseous or liquid form. The excess oxygenated oxidizer 3 not participating in the oxidation of the block 2 is diffused into the liquid 4 of the tank
5. Les résidus principaux gazeux peuvent être évacués par une canalisation d’évacuation 15. De plus les résidus principaux gazeux peuvent être traités par l’intermédiaire d’un filtre et par un refroidisseur, connectés à la canalisation d’évacuation 15. Des sondes 16 et 17 permettent de contrôler et de maintenir le niveau du liquide 4 dans la cuve 5. Les résidus secondaires se mélangent dans le liquide 4. Lors de l’oxydation du bloc 2, les éléments qui ne sont pas transformés, notamment les éléments inorganiques, sont récupérés. Les éléments inorganiques restent dans la cuve 5. Ainsi, on peut récupérer les éléments radioactifs isolés du bitume dans lequel ils étaient préalablement encapsulés, afin de pouvoir les traiter ultérieurement.5. The main gaseous residues can be evacuated by an evacuation pipe 15. In addition, the main gaseous residues can be treated by means of a filter and by a cooler, connected to the evacuation pipe 15. Probes 16 and 17 make it possible to control and maintain the level of the liquid 4 in the tank 5. The secondary residues mix in the liquid 4. During the oxidation of the block 2, the elements which are not transformed, in particular the inorganic elements , are recovered. The inorganic elements remain in the tank 5. Thus, it is possible to recover the radioactive elements isolated from the bitumen in which they were previously encapsulated, in order to be able to treat them later.
Afin de faciliter la récupération du ou des éléments inorganiques présents dans le bloc 2, le système 1 comporte un support 19 sur lequel le bloc 2 est placé. En outre, plusieurs orifices traversants 20 sont formés au sein du support 19 et sont placés respectivement en regard des injecteurs 11, comme illustré aux figures 1 et 6. Le système 1 peut en outre comporter un récipient 19a pour récupérer les éléments inorganiques isolés des éléments organiques détruits après combustion. Le récipient 19a est avantageusement placé au fond de la cuve 5 sous les moyens d’injection 8 et sous le support 19 du bloc 2. Les éléments de grosse granulométrie, par exemple supérieure à 2 cm, restent dans le support 19 et on récupère les éléments fins dans le récipient 19a.In order to facilitate the recovery of the inorganic element or elements present in the block 2, the system 1 comprises a support 19 on which the block 2 is placed. In addition, several through orifices 20 are formed within the support 19 and are placed respectively opposite the injectors 11, as illustrated in FIGS. 1 and 6. The system 1 may further comprise a container 19a for recovering the inorganic elements isolated from the elements organic destroyed after combustion. The container 19a is advantageously placed at the bottom of the tank 5 under the injection means 8 and under the support 19 of the block 2. The elements of large particle size, for example greater than 2 cm, remain in the support 19 and the fine elements in the container 19a.
Pour introduire le bloc 2 avec ou sans support 19 au sein de la cive 5, on peut ouvrir le couvercle 6. En variante, le système 1 comporte un premier sas 21 pressurisé contenant un premier liquide 23 et muni d’une première porte 22 pour introduire le bloc 2, avec ou sans le support 19, dans le premier liquide 23 (ou de sortir le bloc 2 du premier liquide vers l’extérieur du système 1), et d’une deuxième porte 24 pour faire passer le bloc 2 du premier liquide 23 vers le deuxième liquide 4, correspondant au liquide 4 contenu dans la cuve 5 (et inversement). La pression du premier sas 21 correspond à la pression de la cuve 5. Ainsi, on peut faire passer le bloc du premier sas 21 vers la cuve 5, et inversement. Le premier sas 21 est également équipé d’un conduit d’entrée de liquide 25 pour introduire le premier liquide 23 dans le sas d’entrée 21 et pressuriser ou dépressuriser le premier sas 21.To introduce the block 2 with or without support 19 within the cive 5, the cover 6 can be opened. As a variant, the system 1 comprises a first pressurized airlock 21 containing a first liquid 23 and provided with a first door 22 for introduce the block 2, with or without the support 19, into the first liquid 23 (or take the block 2 out of the first liquid out of the system 1), and a second door 24 to pass the block 2 from the first liquid 23 to the second liquid 4, corresponding to the liquid 4 contained in the tank 5 (and vice versa). The pressure of the first airlock 21 corresponds to the pressure of the tank 5. Thus, the block of the first airlock 21 can be passed to the tank 5, and vice versa. The first airlock 21 is also equipped with a liquid entry conduit 25 for introducing the first liquid 23 into the entry airlock 21 and pressurizing or depressurizing the first airlock 21.
Afin de récupérer les élément fins après la combustion des éléments organiques du bloc 2, on place le récipient 19a au sein de la cuve 5 (et on le sort de la cuve 5) à l’aide d’un deuxième sas 30. Le deuxième sas 30 contient un troisième liquide 32 et est muni d’une première porte 31 pour faire passer le récipient 19a du deuxième liquide 4 vers le troisième liquide 32 (ou inversement), et d’une deuxième porte 33 pour sortir le récipient 19a du troisième liquide 32 vers l’extérieur du système 1 (ou pour introduire le récipient 19a dans le troisième liquide 32). Le deuxième sas 30 est également pressurisé, de préférence à la même pression que celle de la cuve 5. Le deuxième sas 30 est équipé d’un conduit d’entrée de liquide 34 pour introduire le troisième liquide 32 dans le sas de sortie 30 et pour pressuriser ou dépressuriser le deuxième sas 30.In order to recover the fine elements after the combustion of the organic elements in block 2, the container 19a is placed within the tank 5 (and it is removed from the tank 5) using a second airlock 30. The second airlock 30 contains a third liquid 32 and is provided with a first door 31 for passing the container 19a from the second liquid 4 to the third liquid 32 (or vice versa), and with a second door 33 for removing the container 19a from the third liquid 32 to the outside of the system 1 (or to introduce the container 19a into the third liquid 32). The second airlock 30 is also pressurized, preferably at the same pressure as that of the tank 5. The second airlock 30 is equipped with a liquid inlet duct 34 for introducing the third liquid 32 into the outlet airlock 30 and to pressurize or depressurize the second airlock 30.
A l’aide des premier et deuxième sas 21, 30, on peut traiter plusieurs blocs 2, les uns après les autres, en plaçant à chaque fois un seul bloc 2, voire plusieurs blocs 2, dans la cuve 5. Ainsi, on peut traiter des blocs en continu en maintenant les conditions de température et de pression spécifiques pour entraîner la combustion. On dit que la combustion s’effectue en continu.Using the first and second airlocks 21, 30, it is possible to treat several blocks 2, one after the other, by placing each time a single block 2, or even several blocks 2, in the tank 5. Thus, one can process blocks continuously while maintaining the specific temperature and pressure conditions to cause combustion. It is said that combustion takes place continuously.
De manière générale, le système 1 permet une combustion sans flamme auto entretenue car lorsque la combustion est démarrée, elle est exothermique et seul l’apport en comburant 3 permet la combustion. Il n’est pas nécessaire d’utiliser un autre apport énergétique. Par mesure de sécurité, un arrêt d’apport en comburant 3 arrête la combustion. Par ailleurs après la combustion des éléments organiques du bloc 2 présent dans la cuve 5, la réaction d’oxydation s’arrête.In general, the system 1 allows combustion without self-maintained flame because when combustion is started, it is exothermic and only the supply of oxidant 3 allows combustion. There is no need to use any other energy supply. As a safety measure, an intake of oxidant 3 stops combustion. Furthermore, after the combustion of the organic elements in block 2 present in the tank 5, the oxidation reaction stops.
Le procédé de traitement d’un bloc 2 par oxydation par voie humide peut être mis en œuvre par le système 1 qui vient d’être décrit. Plus particulièrement, le procédé comprend les étapes principales suivantes : un placement d’au moins une partie du bloc 2 au sein du liquide 4, une injection d’un jet du comburant oxygéné 3 au sein du liquide et en direction de la partie du bloc présente au sein du liquide 4, pour une combustion sans flamme des éléments organiques du blocThe method for treating a block 2 by wet oxidation can be implemented by the system 1 which has just been described. More particularly, the method comprises the following main steps: placing at least part of the block 2 within the liquid 4, injecting a jet of the oxygenated oxidant 3 into the liquid and towards the part of the block present in the liquid 4, for flameless combustion of the organic elements of the block
2.2.
Grâce au procédé et au système d’oxydation par voie humide qui viennent d’être décrits, on peut traiter des cartes électroniques contenant des éléments inorganiques, tels que des métaux comme le cuivre, l’or, le plomb, l’aluminium, en détruisant les éléments organiques, tels que l’éthylène-acétate de vinyle et en récupérant les métaux non détruits. On peut également traiter des fibres de carbones pour produire de l’énergie, le système 1 est alors couplé à un récupérateur d’énergie du type turbine à vapeur ou à un échangeur de chaleur pour le chauffage d’un autre liquide. On peut en outre traiter les goudrons utilisés pour fabriquer des routes afin de récupérer les roches, sables, graviers.Thanks to the process and to the wet oxidation system which have just been described, it is possible to process electronic cards containing inorganic elements, such as metals such as copper, gold, lead, aluminum, destroying organic elements, such as ethylene vinyl acetate and recovering undestroyed metals. Carbon fibers can also be treated to produce energy, system 1 is then coupled to an energy recovery unit of the steam turbine type or to a heat exchanger for heating another liquid. We can also treat the tars used to make roads to recover rocks, sands, gravel.
Un tel dispositif et procédé de traitement d’oxydation par voie humide permet de traiter efficacement le bitume en utilisant avantageusement un comburant oxygéné peu coûteux tel que l’air. En outre, l’utilisation d’un jet de comburant oxygéné permet d’oxyder des blocs compacts.Such a wet oxidation treatment device and method makes it possible to effectively treat the bitumen advantageously using an inexpensive oxygenated oxidant such as air. In addition, the use of a jet of oxidized oxidant makes it possible to oxidize compact blocks.
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