EP0819156B1

EP0819156B1 - Method and device for producing fuel by continuously pyrolysing crushed or pasty waste

Info

Publication number: EP0819156B1
Application number: EP95912305A
Authority: EP
Inventors: Osvald Minghi; Jacques Froidefond; Guy Chaplot
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-03-18
Filing date: 1995-03-13
Publication date: 1999-12-29
Anticipated expiration: 2015-03-13
Also published as: FR2717490B1; AU1953895A; WO1995025779A1; EP0819156A1; DE69514255T2; DE69514255D1; ATE188236T1; FR2717490A1

Abstract

Equipment for upgrading waste to produce fuel is disclosed. The fuel production device of the invention includes at least one reactor (20) provided with at least two corotating mixing screws (7), enclosed in a sealed chamber (25) and divided into as many compartments (1, 2, 3, 4, 5...) as there are processing steps, which compartments are arranged one after the other in the order of said processing steps with the mixing screws (7) extending therethrough; at least one sealed inlet (10, 21) for feeding waste (6) and additives (9) into the first compartment (1); units (11, 12, 13, 14, 15...) for creating a vacuum in each compartment of the reactor (20); and at least one heater (17) for heating the third compartment where the material is pyrolysed (3) at 200-800 DEG C.

Description

La présente invention a pour objet un procédé et dispositif de combustible par pyrolyse en continu de déchets broyés ou pâteux. Le secteur technique de l'invention est le domaine de la réalisation d'équipements de valorisation de déchets pour la production d'énergie.The present invention relates to a method and device for fuel by continuous pyrolysis of crushed or pasty waste. The technical sector of the invention is the field of production of waste recovery equipment for energy production.

Une des applications principales de l'invention est le traitement de déchets industriels broyés ou pâteux mais d'autres applications sont possibles pour d'autres types de déchets également broyés ou pâteux, pour transformer ceux-ci, sans pollution atmosphérique, en combustible sec utilisable pour produire de l'énergie à un coût de production rentable, également avec le minimum de pollution résiduelle, soit sur place et immédiatement, soit en tout autre lieu et à tout moment souhaité, le bilan énergétique d'ensemble de la transformation des déchets par le procédé de traitement suivant l'invention, et de la production d'énergie récupérable ensuite, étant positif.One of the main applications of the invention is the treatment of crushed or pasty industrial waste but others applications are possible for other types of waste also crushed or pasty, to transform them, without pollution atmospheric, in dry fuel usable to produce energy at a profitable production cost, also with the minimum of residual pollution, either on site and immediately, or in all any other place and at any time desired, the overall energy balance waste transformation by the following treatment process the invention, and the production of recoverable energy thereafter, being positive.

On connaít en effet de nombreux procédés et équipements qui proposent de traiter les déchets pour éviter leur mise en décharge qui, d'une part, dégrade l'environnement sur de grandes surfaces, d'autre part, constitue des sources indirectes de pollution importante, et enfin représente des coûts de plus en plus lourds pour les collectivités et/ou les industriels concernés. En effet, tant par la volonté politique qu'à la demande des populations et à la prise de conscience de tous, les pays industrialisés sont contraints de protéger de plus en plus leur environnement et imposent à tous les producteurs de déchets de développer et d'installer des centres de traitement. Ceux-ci représentent cependant un investissement important qui peut être supérieur au coût de mise en décharge : aussi, pour ne pas grever les financements qui sont alors souvent supportés par les collectivités, et inciter au contraire les personnes concernées à décider de tels investissements, des études et essais sont menés depuis quelques années pour valoriser le traitement de déchets afin que l'ensemble de l'opération s'équilibre économiquement.We know indeed many processes and equipment that offer to treat waste to avoid landfill which, on the one hand, degrades the environment over large areas, on the other hand, constitutes indirect sources of pollution important, and finally represents increasingly heavy costs for the communities and / or manufacturers concerned. Indeed, both by political will that at the request of the people and the taking of conscience of all, industrialized countries are forced to increasingly protect their environment and require all waste producers to develop and install recycling centers treatment. However, these represent a significant investment which can be higher than the cost of landfill: also, to avoid not encumber the funding which is then often borne by the communities, and instead encourage those concerned to decide on such investments, studies and trials are carried out for several years to enhance the treatment of waste so that the whole operation is balanced economically.

Pour cela, quatre filières ont été explorées et ont permis l'étude et le développement de quatre types de procédés et équipements proposés à ce jour :

l'incinération qui est la méthode la plus industrialisée à l'heure actuelle à une grande échelle, mais qui ne permet pas une véritable valorisation, même si on peut récupérer, mais directement sur place et sans possibilité de stockage, une partie des calories, utilisables alors en fait uniquement dans des chauffages urbains ou collectifs et qui en été sont alors gaspillés de toutes façons, ou en production aléatoire d'énergie électrique dans des périodes de temps qui ne sont pas avantageuses pour l'exploitation de cette énergie : de plus, ce procédé génère d'une part, une pollution par rejet de gaz toxiques dans l'atmosphère, et d'autre part, des sous-produits de la combustion qu'il faut stocker et qui, dans le temps, peuvent être dangereux; par ailleurs, les températures de traitement sont assez élevées, ce qui, combiné avec la toxicité non contrôlée des produits traités, détériore les équipements rapidement par usure accélérée et entraíne des coûts d'exploitation assez élevés;
la fermentation anaérobie de matières organiques en phase liquide, en particulier d'ordures ménagères : il existe quelques unités fonctionnant suivant ce procédé, qui permet de produire d'une part, du gaz combustible riche en méthane, et d'autre part, un broyat qui, une fois essoré, donne un combustible solide et un digestat utilisable comme engrais. Cependant, ce type de procédé nécessite une installation importante assez complexe, devant résister à la corrosion et nécessitant un apport énergétique et des additifs avec des équipements assez volumineux, de récupération et de stockage du gaz; de plus, on ne peut y traiter que certains types de déchets essentiellement ménagers.
La minéralisation accélérée par réaction chimique utilisant en premier la chaux vive pour décomposer et transformer essentiellement les matières organiques, puis diverses autres étapes de traitement, telles que le chauffage à moyenne température, le rajout d'autres réactifs, le broyage, le compactage afin d'obtenir un produit final inerte et neutre, théoriquement réutilisable, tel que des briques de construction. Plusieurs procédés ont été étudiés dans ce type de traitement, dont certains ont fait l'objet de dépôts de demandes de brevets, tels que les demandes FR-A-2 472 421 de Monsieur GERONIMO, FR-A-2 583 742 de LOMA FINANCE, EP-A-427 899 de la société suisse GOMACRIS, citant toutes trois pour inventeur Monsieur BIEZ, et celle FR. 2 612 427 de la société suisse CATREL. Cependant, aucun des traitements décrits dans ces demandes n'a été véritablement appliqué dans des installations industrielles significatives : tous ces procédés sont en effet issus d'expériences et de constats de résultats sans véritable explication des étapes physico-chimiques ayant permis d'obtenir ces résultats; les descriptifs sont issus seulement de l'observation et ne permettent pas une répétitivité industrielle : les produits obtenus ne peuvent donc pas avoir les caractéristiques annoncées d'une manière certaine et à peu près constante, et pour de grandes échelles; en particulier, les caractéristiques obtenues dépendent d'une part de la composition des déchets traités dont certains brevets imposent même d'avoir par exemple au moins 30% de matière cellulosique, ce qui limite beaucoup l'application de tels procédés, et d'autre part, des raisons de mise en oeuvre, liées à l'empirisme des conditions des expériences, et qui ne permettent donc pas de véritable application à une échelle industrielle. Par ailleurs, ces traitements n'éliminent ni les métaux non ferreux, ni les métaux lourds, quelle que soit leur forme, tel que les complexes organométalliques qui sont pourtant une source de pollution très importante.
La transformation par décomposition à très haute température par thermolyse ou pyrolyse des déchets, afin de détruire certains produits toxiques de ceux-ci et d'obtenir un matériau combustible soit immédiatement utilisable ou réutilisable ultérieurement, tel que décrit et enseigné dans de nombreux brevets récents, car il s'agit d'un développement nouveau et prometteur dans lequel se situe du reste la présente invention : on peut citer dans ce cadre la demande FR.2 683 546 de la société espagnole SISTEMAS IBERICOS DE RESIDUOS sur "un procédé de fabrication d'un matériau combustible solide à partir de résidus urbains" qui produit des granulés brûlants à des températures supérieurs à 850°; la demande FR-A-2 679 009 de l'IFP et de la CGC ENTREPRISE intitulée "Procédé et dispositif de traitement de déchets par contact direct" comprenant une étape de séchage, une étape de thermolyse par contact avec des gaz chauds à faible teneur en oxygène et une étape de déchloration par lavage; ou encore, dans les demandes FR-A-2 671 990 et FR-A-2 674 149 de Monsieur CHAUSSONNET, il est décrit un "système pour le traitement par thermolyse sous vide de produits (liquides ou gazeux pour la première demande et solides pour la deuxième), dont le rejet est préjudiciable pour l'environnement" : le vide permet une absence d'oxygène empêchant certaines réactions chimiques d'oxydation mais le système décrit nécessite une grosse chambre de réaction et de l'apport d'énergie assez important, et ne permet pas de traiter simultanément des déchets d'origine différente, les transferts thermiques étant difficiles à maítriser dans le vide compte tenu de l'installation décrite.

For this, four sectors have been explored and have enabled the study and development of four types of processes and equipment offered to date:

incineration which is the most industrialized method at present on a large scale, but which does not allow a true recovery, even if one can recover, but directly on the spot and without possibility of storage, part of the calories, usable then in fact only in district or collective heating and which in summer are then wasted in any case, or in random production of electric energy in periods of time which are not advantageous for the exploitation of this energy: moreover , this process generates on the one hand, pollution by rejection of toxic gases into the atmosphere, and on the other hand, combustion by-products which must be stored and which, over time, can be dangerous; moreover, the processing temperatures are quite high, which, combined with the uncontrolled toxicity of the treated products, deteriorates the equipment quickly by accelerated wear and results in fairly high operating costs;
Anaerobic fermentation of organic matter in the liquid phase, in particular household waste: there are a few units operating according to this process, which makes it possible to produce, on the one hand, combustible gas rich in methane, and on the other hand, a ground material which, once wrung, gives a solid fuel and a digestate usable as fertilizer. However, this type of process requires a fairly complex large installation, having to resist corrosion and requiring an energy supply and additives with fairly bulky equipment, for recovery and storage of gas; in addition, it can only treat certain types of mainly household waste.
Mineralization accelerated by chemical reaction using first quicklime to essentially decompose and transform organic matter, then various other treatment steps, such as heating at medium temperature, adding other reagents, grinding, compacting in order to '' obtain an inert and neutral end product, theoretically reusable, such as building bricks. Several methods have been studied in this type of processing, some of which have been the subject of patent applications, such as applications FR-A-2 472 421 from Monsieur GERONIMO, FR-A-2 583 742 from LOMA FINANCE , EP-A-427 899 from the Swiss company GOMACRIS, citing all three for inventor Monsieur BIEZ, and that FR. 2,612,427 from the Swiss company CATREL. However, none of the treatments described in these applications has really been applied in significant industrial installations: all these processes are in fact derived from experiments and results reports without any real explanation of the physico-chemical stages which have made it possible to obtain these results; the descriptions come from observation only and do not allow industrial repeatability: the products obtained cannot therefore have the characteristics announced in a certain and almost constant manner, and for large scales; in particular, the characteristics obtained depend on the one hand on the composition of the treated waste, some patents of which even require, for example, at least 30% of cellulosic material, which greatly limits the application of such processes, and on the other hand on the other hand, reasons for implementation, linked to the empiricism of the conditions of the experiments, and which therefore do not allow true application on an industrial scale. Furthermore, these treatments do not remove non-ferrous metals or heavy metals, whatever their form, such as organometallic complexes which are however a very significant source of pollution.
The transformation by decomposition at very high temperature by thermolysis or pyrolysis of waste, in order to destroy certain toxic products thereof and to obtain a combustible material either immediately usable or reusable later, as described and taught in many recent patents, because this is a new and promising development in which the present invention lies, moreover, we can cite in this context application FR.2 683 546 from the Spanish company SISTEMAS IBERICOS DE RESIDUOS on "a process for manufacturing 'a solid combustible material from urban residues' which produces hot pellets at temperatures above 850 °; Application FR-A-2 679 009 from IFP and CGC ENTREPRISE entitled "Process and device for treatment of waste by direct contact" comprising a drying step, a thermolysis step by contact with low-grade hot gases in oxygen and a dechlorination step by washing; or again, in applications FR-A-2 671 990 and FR-A-2 674 149 from Mr. CHAUSSONNET, there is described a "system for the treatment by thermolysis under vacuum of products (liquids or gases for the first request and solids for the second), the rejection of which is harmful for the environment ": the vacuum allows an absence of oxygen preventing certain chemical oxidation reactions but the system described requires a large reaction chamber and enough energy important, and does not allow simultaneous treatment of waste of different origin, heat transfers being difficult to control in a vacuum given the installation described.

Tous ces dispositifs et procédés, nécessitent en effet un apport extérieur énergétique important qui n'est pas compensé par la valeur des produits récupérés en sortie de dispositif, même quand ces produits sont des combustibles pouvant générer de l'énergie; de plus, ces systèmes n'éliminent pas les dangers de pollution par lixiviation ultérieure de complexes de métaux lourds qui demeurent dans les produits issus du traitement; de même, la plupart de ces dispositifs et procédés peuvent quand même émettre des gaz polluants et/ou toxiques, soit lors de la fabrication du produit combustible recherché, soit lors de la combustion de ces combustibles obtenus, et pour lesquels aucun traitement n'est prévu, comme du reste dans l'incinération où ce dégagement est encore plus important, du fait de la combustion incomplète de certains matériaux tels que le papier, le PVC, etc... qui dégagent de l'acide chlorhydrique à raison de 7 kg par tonne de résidus solides urbains, par exemple.All these devices and methods, indeed require a contribution significant energy exterior which is not offset by the value products recovered from the device, even when these products are fuels that can generate energy; Moreover, these systems do not eliminate the dangers of leaching pollution subsequent heavy metal complexes that remain in the treatment products; similarly, most of these devices and processes can still emit polluting gases and / or toxic, either during the manufacture of the combustible product sought, either during the combustion of these fuels obtained, and for which no treatment is planned, as is the case in incineration where this release is even greater, due to incomplete combustion of certain materials such as paper, PVC, etc ... which release hydrochloric acid at a rate of 7 kg per ton of solid urban waste, for example.

Ainsi, le problème posé est de réaliser des installations assez compactes qui peuvent être fixes ou mobiles, de traitement de déchets préalablement broyés ou pâteux, quelle que soit leur origine mais dont on connaít celle-ci et la composition générale afin de pouvoir en extraire des produits dont au moins certains sont combustibles, ainsi que d'autres qui soient réutilisables sous toute autre forme dépendant de la composition des déchets traités et dont la valeur économique marchande est au moins égale, si ce n'est supérieure, à l'ensemble du coût du traitement, amortissement de l'investissement compris.So the problem is to make enough installations compact that can be fixed or mobile, waste treatment previously crushed or pasty, whatever their origin but whose we know it and the general composition in order to be able to extract products, at least some of which are combustible, as well that others that are reusable in any other dependent form the composition of the waste treated and whose economic value is at least equal, if not greater, to the whole of the cost of treatment, including amortization of the investment.

De plus, un autre objectif de l'invention est de ne rien rejeter dans la nature, qui ne soit polluant, tant sous forme de gaz que de résidus solides, que ce soit lors du traitement des déchets lui-même pour réaliser lesdits produits combustibles ou autres résidus réutilisables, que lors de la combustion et de l'utilisation des produits ainsi obtenus, en particulier en ce qui concerne l'élimination de tout gaz toxique, et la séquestration des métaux lourds, pour que toute pollution ultérieure par l'usage des résidus solides soit écartée; ceci pouvant être vérifié par l'analyse des eaux de lixiviation des produits obtenus qui soit conforme à la réglementation en matière de teneur en métaux lourds.In addition, another objective of the invention is to reject nothing in nature, which is not polluting, both in the form of gas and solid residues, either during the waste treatment itself to make said combustible products or other residues reusable, only when burning and using products thus obtained, in particular with regard to elimination of all toxic gases, and sequestration of metals heavy, so that any subsequent pollution by the use of residues solids be discarded; this can be verified by water analysis of leaching of the products obtained which complies with the heavy metal content regulations.

Une solution au problème posé est un procédé de production de combustible par pyrolyse de déchets broyés ou pâteux, comprenant au moins une première étape de malaxage de ceux-ci avec des additifs dont au moins de la chaux, une deuxième étape de séchage du mélange, une troisième étape de décomposition des produits de ce mélange par chauffage à haute température et une quatrième étape de traitement complémentaire en fonction de la nature des déchets initiaux et du produit fini désiré, dans lequel :

on réalise l'ensemble des étapes du procédé dans au moins un réacteur comportant au moins deux axes de malaxage corotatifs formant vis d'Archimède et enfermés dans une enceinte telle que par exemple un dispositif bivis comme ceux décrits dans les brevets US 3419250 du 31 décembre 1968 et US 3618902 du 14 novembre 1969 de Monsieur Ambrose K. BRENNAN; lequel réacteur, dans un mode de réalisation préférentiel est divisé en autant de compartiments successifs que d'étapes de procédé, disposés en continu les uns derrière les autres dans l'ordre de celles-ci et de préférence traversés par les mêmes vis ou axes de malaxage;
on rajoute, lors de la première étape de malaxage initial des déchets, des additifs comprenant, outre de la chaux vive, des oxydes métalliques de telle façon que l'on réalise des molécules cages ou des capteurs de cations métalliques qui piègent et séquestrent ceux qui qui pourraient être présents dans les déchets;
on utilise l'énergie de réaction du mélange obtenu dans la première étape avec les déchets broyés ou pâteux et les additifs, et celle mécanique de frottement des vis de malaxage pour sécher, dans la deuxième étape, ledit mélange;
on effectue la troisième étape de décomposition des produits par pyrolyse avec un chauffage portant la température du compartiment correspondant, entre 200 et 800°C ;
on effectue l'ensemble des étapes du traitement, sous vide, entre 100 et 500 mm C.E. (980 et 4 900 Pa) de pression absolue.

One solution to the problem posed is a method of producing fuel by pyrolysis of ground or pasty waste, comprising at least a first step of kneading the latter with additives including at least lime, a second step of drying the mixture, a third step of decomposition of the products of this mixture by heating at high temperature and a fourth step of additional treatment depending on the nature of the initial waste and the desired finished product, in which:

all the stages of the process are carried out in at least one reactor comprising at least two corotative kneading axes forming an Archimedes screw and enclosed in an enclosure such as for example a twin-screw device such as those described in US Patents 3,419,250 of December 31 1968 and US 3618902 of November 14, 1969 of Mr. Ambrose K. BRENNAN; which reactor, in a preferred embodiment is divided into as many successive compartments as process steps, arranged continuously one behind the other in the order thereof and preferably crossed by the same screws or axes of mixing;
during the first stage of the initial mixing of the waste, additives are added comprising, in addition to quicklime, metal oxides in such a way that cage molecules or metal cation sensors are produced which trap and sequester those which which could be present in the waste;
the reaction energy of the mixture obtained in the first step is used with the ground or pasty waste and the additives, and that mechanical friction of the kneading screws to dry, in the second step, said mixture;
the third step of decomposition of the products is carried out by pyrolysis with heating bringing the temperature of the corresponding compartment, between 200 and 800 ° C;
all the stages of the treatment are carried out, under vacuum, between 100 and 500 mm CE (980 and 4,900 Pa) of absolute pressure.

Dans un mode préférentiel de réalisation, on effectue préalablement à la première étape de traitement de malaxage, une séparation de métaux ferreux et non ferreux, que l'on extrait des déchets broyés ou pâteux avant leur introduction dans ledit réacteur.In a preferred embodiment, prior to the first stage of mixing treatment, a separation of ferrous and non-ferrous metals, which are extracted from crushed or pasty waste before their introduction into said reactor.

Dans un mode préférentiel de réalisation, on chauffe le mélange obtenu dans la deuxième étape de séchage par un apport énergétique extérieur si les déchets ont un taux d'humidité supérieur à 30% environ, afin d'aider leur séchage.In a preferred embodiment, the mixture is heated obtained in the second drying step by an energy contribution outdoor if the waste has a humidity level higher than 30% about, to help their drying.

Lors de la troisième étape du procédé et qui est la pyrolyse, d'une part on décompose les composés organiques sous forme de gaz d'huile pyrolytique condensable et de gaz combustible, d'autre part on sublime d'autres composés non pyrolysables qui s'évaporent sous vide, l'ensemble de ces gaz étant récupérés par au moins un moyen de mise sous vide du réacteur et à partir duquel on effectue les séparations nécessaires pour récupérer chaque gaz en vue de son utilisation spécifique; à la fin de cette étape de pyrolyse, on obtient un résidu solide qui peut être un combustible que l'on refroidit lors d'une quatrième étape du procédé au cours de laquelle se termine la réaction qui a démarré dans étape précédente de pyrolyse.During the third step of the process, which is pyrolysis, on the one hand we decompose organic compounds in the form of gas condensable pyrolytic oil and combustible gas, on the other hand sublimates other non-pyrolyzable compounds which evaporate under vacuum, all of these gases being recovered by at least one setting means under vacuum of the reactor and from which the separations are carried out necessary to recover each gas for use specific; at the end of this pyrolysis step, a residue is obtained solid which can be a fuel which is cooled during a fourth step of the process during which the reaction ends which started in the previous pyrolysis step.

Dans un mode de réalisation spécifique, on effectue une dernière étape de traitement au cours de laquelle on rajoute aux produits résiduels issus de l'étape précédente qui est soit directement celle de pyrolyse, soit celle intermédiaire de refroidissement, des additifs déterminés en fonction du produit fini désiré et de la nature des composés de déchets initiaux.In a specific embodiment, a final processing step during which we add to the products residuals from the previous step which is either directly that pyrolysis, that is intermediate cooling, of the additives determined according to the desired finished product and the nature of the composed of initial waste.

Dans un mode spécifique de réalisation, on broie lesdits déchets avant leur introduction dans ledit réacteur par tout moyen connu leur donnant une dimension de granulométrie égale au maximum à la hauteur de filet des vis de malaxage à l'entrée du réacteur ; dans chaque compartiment du réacteur, le profil et le pas des filets desdites vis peuvent être différents, et dans le premier compartiment de malaxage, celles-ci cisaillent de préférence les déchets en particules de moins de un dixième de millimètre.In a specific embodiment, the said waste is ground before their introduction into said reactor by any known means their giving a particle size dimension equal at most to the height thread of the kneading screws at the inlet of the reactor; in each reactor compartment, the profile and the pitch of the threads of said screws may be different, and in the first mixing compartment, these preferably shear the waste into less particles of a tenth of a millimeter.

Le résultat est de nouveaux procédés de production de combustible et de dispositifs permettant l'application de tels procédés suivant le descriptif ci-dessous et l'exemple de la figure jointe. En effet, de tels procédés et dispositifs permettent de répondre au problème posé et d'atteindre des objectifs définis précédemment tout en évitant les inconvénients des procédés et dispositifs connus à ce jour.The result is new production processes for fuel and devices allowing the application of such procedures according to the description below and the example of the figure attached. Indeed, such methods and devices make it possible to respond to the problem posed and achieve defined objectives previously while avoiding the disadvantages of the processes and devices known to date.

En effet, grâce essentiellement à l'utilisation de deux vis de malaxage corotatives permettant d'effectuer l'ensemble du traitement, ce qui permet entre autres de récupérer sous forme d'énergie calorifique les frottements mécaniques de celles-ci pour chauffer et sécher le produit, et également à la mise sous vide de toutes les étapes du procédé, on améliore le bilan énergétique : celui-ci en effet, au moins, s'équilibre et compense l'ensemble des besoins énergétiques du procédé suivant l'invention, ainsi que les coûts d'investissement et de fonctionnement nécessaires à l'exécution du présent procédé et qui peut même, dans certains cas, suivant le type de déchets traités et récupérés, en plus de la fourniture de gaz combustible permettant ladite récupération d'énergie et d'obtenir d'autres produits combustibles et/ou récupérables. L'ensemble de la production d'énergie ainsi valorisée donne une valeur à la tonne de déchets supérieure à l'ensemble du coût actuel de transport et de mise en décharge; ce rendement est donc bien sur très attractif, d'autant plus que les procédés et dispositifs suivant l'invention permettent la récupération à 95% en masse des déchets traités, les 5% restant étant des résidus tels que des cendres inertes, dans lesquelles des métaux lourds, éventuellement et initialement présents, le sont toujours mais avec leur toxicité inhibée par le phénomène de séquestration; de plus il n'y a pas de dégagement de fumée polluante dans l'atmosphère lors de la combustion des produits combustibles récupérés suivant le procédé de la présente invention.Indeed, mainly thanks to the use of two screws corotative mixing allowing the entire treatment to be carried out, which allows among other things to recover in the form of energy calorific the mechanical friction of these to heat and dry the product, and also when vacuuming all process steps, the energy balance is improved: this effect, at least, balances and compensates for all needs energy consumption of the process according to the invention, as well as the costs of investment and operation necessary for the execution of the present process and which may even, in some cases, depending on the type treated and recovered waste, in addition to the supply of gas fuel allowing said energy recovery and obtaining other combustible and / or recoverable products. The whole energy production thus valued gives a value per tonne of more than the current cost of transportation and disposal in landfill; this yield is therefore of course very attractive, all the more more than the methods and devices according to the invention allow the 95% recovery by mass of the treated waste, the remaining 5% being residues such as inert ash, in which metals heavy, possibly and initially present, are still present but with their toxicity inhibited by the phenomenon of sequestration; Moreover there is no release of polluting smoke into the atmosphere during of the combustion of the combustible products recovered according to the method of the present invention.

En effet, en plus de l'avantage ci-dessus, la mise sous vide permet le contrôle et le traitement complet anti-pollution des gaz et de l'eau issus du procédé, de même que la technologie propre de la présente invention permet d'effectuer l'ensemble des opérations de traitement sans générer de pollution, sans aucun rejet de poussière ou de gaz dans l'atmosphère et les déchets entièrement traités sont transformés en solides, huiles, gaz ou eaux, utilisables en matières premières ou en matériaux de propriété identiques aux produits substitués.Indeed, in addition to the above advantage, the vacuum allows the control and complete anti-pollution treatment of gases and of water from the process, as well as the clean technology of the present invention allows to carry out all the operations of treatment without generating pollution, without any dust discharge or gas in the atmosphere and fully treated waste is transformed into solids, oils, gases or waters, usable in materials raw materials or property materials identical to the products substituted.

De plus, les dangers de pollution différée par lixiviation de complexes de métaux lourds qui sont responsables à ce jour, de sévères pollutions durables dans le temps, sont écartés : en effet, bien que des quantités importantes de métaux lourds soient dispersées à ce jour dans les procédés et dispositifs connus dans les cendres volantes, lors par exemple de l'incinération, il en reste d'importantes proportions dans les mâchefers sous forme d'oxydes métalliques qui sont solubles en phase aqueuse et donc lixiviables. La présente invention met à profit le procédé connu de séquestration des métaux lourds dans une molécule cage telle qu'une matrice de silico-aluminate de calcium hydraté, insoluble dans l'eau et résistant à la corrosion : grâce à cette étape de procédé incluse dans la présente invention, les métaux lourds ne sont plus solubles en phase aqueuse et les phénomènes de lixiviation n'ont plus pour conséquence la pollution des nappes phréatiques.In addition, the dangers of delayed pollution by leaching of heavy metal complexes which are responsible to date for severe pollutions lasting over time, are ruled out: indeed, although significant quantities of heavy metals are dispersed to date in known processes and devices in fly ash, for example during incineration, there are significant proportions in bottom ash in the form of metal oxides which are soluble in aqueous phase and therefore leachable. The current invention takes advantage of the known method of sequestering metals heavy in a cage molecule such as a silico-aluminate matrix hydrated calcium, insoluble in water and resistant to corrosion: thanks to this process step included in the present invention, the heavy metals are no longer soluble in the aqueous phase and the phenomena leaching no longer results in pollution of groundwater phreatic.

La présente invention inhibe également la production de tout rejet acide par neutralisation in situ des composés générateurs d'acides et le milieu réactionnel basique est réalisé par l'utilisation de chaux et transforme par exemple les acides chlorhydriques en chlorure salin et les acides sulfuriques en sulfate.The present invention also inhibits the production of any acid rejection by in situ neutralization of the generating compounds of acids and the basic reaction medium is produced by the use of lime and transforms for example acids hydrochloric acid in saline chloride and sulfuric acids in sulphate.

Une autre caractéristique essentielle de l'invention est de permettre d'offrir par une simple modification des paramètres de traitement dans les différents compartiments où on réalise les différentes étapes du procédé suivant l'invention, une valorisation différente suivant le type de déchets traités et suivant les besoins locaux; une installation suivant l'invention permet en effet de traiter et de recycler de nombreux types de déchets autres que radioactifs. tels que résidus des épaves automobiles, pneumatiques usagés, résidus pétroliers, biomasses forestières, agricoles et urbaines, déchets domestiques et résidus des industries papetières, tannages, plastiques, industriels, d'usines d'épuration, etc... En effet, le procédé suivant la présente invention permet de choisir, quel que soit le déchet traité, et ceci dans le même réacteur, par une simple modification des paramètres et des additifs, et en plus des gaz dont au moins une partie est combustible, la nature du produit solide et plus ou moins séché sortant, lequel pourra être indifféremment utilisé comme combustible, matériaux inertes ou produits édaphiques tels que des engrais ou des composts, ou encore une combinaison de gaz, huile et solides, et pourra éventuellement donner lieu à une valorisation mixte sous forme de produits énergétiques et de produits chimiques. Dans tous les cas, une partie des produits issus du procédé de la présente invention, sous forme soit gazeuse, soit liquide, soit solide, est combustible.Another essential characteristic of the invention is to allow to offer by a simple modification of the parameters of treatment in the different compartments where the different stages of the process according to the invention, recovery different depending on the type of waste treated and according to needs local; an installation according to the invention makes it possible in fact to process and recycle many types of waste other than radioactive. such as automobile wreckage, tire residue used, oil residues, forest, agricultural and biomass urban, domestic waste and residues from the paper industries, tanning, plastics, industrial, purification plants, etc ... Indeed, the method according to the present invention makes it possible to choose, whatever the waste treated, and this in the same reactor, by a simple modification of parameters and additives, in addition to gases at least part of which is combustible, the nature of the solid product and more or less dried outgoing, which can be indifferently used as fuel, inert materials or edaphic products such as fertilizers or composts, or a combination of gas, oil and solids, and may eventually give rise to a mixed recovery in the form of energy products and products chemicals. In all cases, part of the products from the process of the present invention, either in gaseous or liquid form, or solid, is combustible.

Une des applications principales de la présente invention est, comme indiqué en introduction, le traitement de déchets industriels, ou d'autres déchets comme ceux ci-dessus, la nécessité de la présente invention leur demandant simplement d'être broyés ou pâteux préalablement à leur introduction dans le réacteur, tel que défini ci-après.One of the main applications of the present invention is, as indicated in the introduction, the treatment of industrial waste, or other wastes like those above, the need for this invention simply asking them to be ground or pasty prior to their introduction into the reactor, as defined below.

La présente invention vise ainsi à améliorer les procédés de traitement de déchets existant, en permettant en particulier un traitement continu dans un même réacteur, assurant successivement les fonctions de mélange, de séchage, de stabilisation ou transformation de produits entrant, ce qui réduit considérablement les coûts d'installation et de fonctionnement : on regroupe ainsi les différentes étapes de procédés au sein d'une même machine compacte, permettant également d'obtenir le respect optimal des paramètres de traitement spécifique à chaque type de déchets, qui sont stockés sous forme de programme dans la mémoire d'un automate ou d'un micro-ordinateur qui pilote alors l'ensemble du dispositif et qui permet de produire et d'extraire des produits, d'une part combustibles et énergétiques, et d'autre part inertes et/ou réutilisables pour d'autres usages; les paramètres ainsi relevés sont par exemple la température, la vitesse de traitement, le dosage d'additifs chimiques et/ou de produits complémentaires ainsi que la régulation de la pression de vide interne.The present invention thus aims to improve the methods of treatment of existing waste, in particular allowing continuous treatment in the same reactor, ensuring successively the mixing, drying, stabilization or processing functions of incoming products, which significantly reduces costs installation and operation: we group together the different process steps within the same compact machine, also allowing optimal compliance with the parameters of specific treatment for each type of waste, which is stored under form of program in the memory of a PLC or microcomputer which then controls the entire device and which allows produce and extract combustible products, and energy, and secondly inert and / or reusable for other uses; the parameters thus read are for example the temperature, processing speed, dosing of chemical additives and / or complementary products as well as the regulation of internal vacuum pressure.

Le dispositif suivant l'invention comporte en effet un système d'extraction et de filtration des vapeurs produites, complété par un ou plusieurs condenseurs, et un ou plusieurs systèmes de mise sous vide par pompe, par exemple, à anneau liquide.The device according to the invention indeed comprises a system extraction and filtration of the vapors produced, supplemented by a or more condensers, and one or more placing systems vacuum by pump, for example, with liquid ring.

Les gaz ainsi récupérés sont traités chimiquement de telle manière qu'il n'y ait pas àe rejet acide de type fluorhydrique, sulfureux ou sulfurique dans l'atmosphère, et que les gaz recueillis soient réutilisables sans pollution externe, ni aucun rejet de fumée ni de vapeur, en particulier par une utilisation immédiate de leur énergie aux fins de turbinage. En ce qui concerne les produits obtenus combustibles, quelle que soit leur forme, ils peuvent être stockés et leur utilisation peut être différée.The gases thus recovered are chemically treated in such a way. so that there is no acid rejection of hydrofluoric type, sulfurous or sulfuric in the atmosphere, and the gases collected are reusable without external pollution or any smoke release or steam, especially by immediate use of their energy for turbines. Regarding the products obtained fuels, whatever their form, they can be stored and their use may be deferred.

Un autre avantage de la présente invention est que le procédé de base de celle-ci peut être dissocié des préparations primaires de pré-broyage, déferrisation et démétallisation : ce procédé de base peut être ainsi réalisé dans un réacteur compact, dont les éléments sont transportables d'un site à l'autre sur engin mobile, par exemple.Another advantage of the present invention is that the method of base thereof can be dissociated from primary pre-grinding preparations, iron removal and demetallization: this basic process can thus be produced in a compact reactor, the elements of which are transportable from one site to another on mobile equipment, for example.

On pourrait citer d'autres avantages de la présente invention, mais ceux cités ci-dessus en montrent déjà suffisamment pour en prouver la nouveauté et l'intérêt. La description et la figure unique 15 ci-après représentent un exemple de réalisation de l'invention, mais n'ont aucun caractère limitatif : d'autres réalisations sont possibles dans le cadre de la portée et de l'étendue de l'invention; en particulier afin de permettre d'adapter le traitement de dépollution au type de déchet traité et au résultat souhaité suivant les règlements en vigueur, afin de permettre de toujours obtenir le meilleur rapport coût de traitement / qualité de dépollution.We could cite other advantages of the present invention, but those cited above already show enough to prove novelty and interest. Description and single figure 15 below represent an exemplary embodiment of the invention, but are in no way limiting: other embodiments are possible within the scope and scope of the invention; in particular to allow the treatment of depollution of the type of waste treated and the following desired result the regulations in force, in order to always obtain the better cost of treatment / quality of depollution.

La figure unique ci-jointe est une vue en coupe longitudinale d'un exemple de réacteur permettant de réaliser le procédé de la présente invention.The single figure attached is a longitudinal section view of an example of a reactor allowing the process of the present invention.

Préalablement et en amont de celui-ci, les déchets 6 sont broyés par tout moyen connu leur donnant une dimension de granulométrie égale au maximum à la hauteur de filet du premier compartiment 1 des vis de malaxage 7 dudit réacteur 20, tel que par exemple avec un maximum de volume pour chaque grain ou particule de déchets broyés correspondant à un parallélépipède de 50 mm x 50 mm x 20 mm environ, ou doivent se présenter sous forme pâteuse qui peut être du reste la forme sous laquelle ils sont rejetés par l'industrie productrice; de même, en amont du dispositif de la figure jointe, on débarrasse les déchets 6 une fois broyés, ou mis sous forme pâteuse, de toute partie métallique ferreuse ou non ferreuse éventuelle, telle par exemple que l'action d'un champ magnétique suivant tout procédé connu qui permet même de rendre magnétique et donc éliminable par attraction, les parties métalliques qui ne seraient pas ferreuses.Beforehand and upstream thereof, the waste 6 is crushed by any known means giving them an equal size dimension maximum at the thread height of the first compartment 1 of the mixing 7 of said reactor 20, such as for example with a maximum of volume for each corresponding grain or particle of crushed waste to a parallelepiped of 50 mm x 50 mm x 20 mm approximately, or must be present in a pasty form which may, moreover, be the form in which they are rejected by the producing industry; similarly, in upstream of the device in the attached figure, the waste is removed 6 when ground, or put into a pasty form, of any metallic part possible ferrous or non-ferrous, such as for example the action of a magnetic field according to any known process which even allows make magnetic and therefore eliminable by attraction, the parts which are not ferrous.

Pour réaliser le procédé précédemment décrit de la présente invention, le dispositif de production de combustible comprend au moins une première étape 1 de malaxage de ceux-ci avec les additifs 9 dont au moins de la chaux, une deuxième étape 2 de séchage du mélange, une troisième étape 3 de décomposition des produits de ce mélange par chauffage 17 à haute température et une quatrième étape 4, 5 de traitement complémentaire en fonction de la nature des déchets initiaux et du produit fini 19 désiré. Pour cela, le dispositif suivant l'invention comprend :

au moins un réacteur 20 comportant au moins deux axes de malaxage corotatifs formant vis 7 d'Archimède et enfermés dans une enceinte étanche 25, entraínées par tout moyen de mise en rotation 22, à la vitesse et avec le couple voulu et nécessaire et divisé en autant de compartiments successifs 1, 2, 3, 4, 5... que d'étapes du procédé de traitement, disposés en continu les uns derrière les autres dans l'ordre desdites étapes et traversés par les mêmes axes de malaxage 7;
au moins une capacité étanche 21 alimentée en deux réservoirs indépendants tampons, par l'intermédiaire par exemple d'écluses rotatives 10 assurant l'étanchéité avec l'atmosphère, et l'introduction suivant les débits respectifs voulus des déchets 6 et des additifs 9 dans le premier compartiment 1; le dispositif suivant la présente invention permet d'acquérir un débit de 5 à 10 tonnes/heure de déchets par réacteur continu 20;
des moyens 11, 12, 13, 14, 15... de mise sous vide de chacun des compartiments du réacteur 20;
au moins un moyen de chauffage 17 du troisième compartiment de pyrolyse 3.

To carry out the process described above of the present invention, the fuel production device comprises at least a first step 1 of kneading them with the additives 9 including at least lime, a second step 2 of drying the mixture, a third step 3 of decomposition of the products of this mixture by heating 17 at high temperature and a fourth step 4, 5 of additional treatment depending on the nature of the initial waste and the desired finished product 19. For this, the device according to the invention comprises:

at least one reactor 20 comprising at least two corotative kneading axes forming Archimedes screw 7 and enclosed in a sealed enclosure 25, driven by any means of rotation 22, at the speed and with the desired and necessary torque and divided into as many successive compartments 1, 2, 3, 4, 5 ... as there are stages of the treatment process, continuously arranged one behind the other in the order of said stages and crossed by the same kneading axes 7;
at least one sealed capacity 21 supplied with two independent buffer tanks, for example by means of rotary locks 10 ensuring sealing with the atmosphere, and the introduction, according to the respective desired flow rates, of waste 6 and additives 9 into the first compartment 1; the device according to the present invention makes it possible to acquire a flow rate of 5 to 10 tonnes / hour of waste per continuous reactor 20;
means 11, 12, 13, 14, 15 ... for evacuating each of the compartments of the reactor 20;
at least one heating means 17 of the third pyrolysis compartment 3.

La première étape du procédé suivant l'invention, est réalisée dans le compartiment 1, qui est la zone dite de broyage et de malaxage entre les différents produits rentrant que sont les déchets 6 et les additifs liquides et solides 9 assurant la stabilisation, la dépollution et la synthèse des structures moléculaires nécessaires à la séquestration des métaux lourds selon le procédé connu de préparation de molécules cages, à savoir essentiellement de la chaux vive et des oxydes métalliques dont la transformation chimique et l'hydratation permettent la synthèse. Ces additifs ont également pour fonction secondaire de favoriser le séchage des déchets humides.The first step of the process according to the invention is carried out in compartment 1, which is the so-called grinding and kneading zone between the different incoming products that are waste 6 and liquid and solid additives 9 ensuring stabilization, depollution and synthesis of molecular structures necessary for heavy metal sequestration according to the known method of preparation of caged molecules, namely essentially lime metal oxides including chemical transformation and hydration allow synthesis. These additives also have secondary function of promoting the drying of wet waste.

La deuxième étape du procédé suivant l'invention est réalisée dans le deuxième compartiment 2 succédant au précédent 1, et qui permet d'obtenir un séchage rapide en combinant une action de pressage favorisant l'extraction des liquides du coeur de la matière, avec un chauffage permettant d'assurer une vaporisation facilitée par la mise sous vide de la zone par tout extracteur 11. Ledit chauffage peut être simplement la récupération de l'énergie de frottement des vis de malaxage 7 et qui est suffisant quand le taux d'humidité des déchets introduits 6 est inférieur à 30% ; quand ce taux est supérieur, un chauffage d'appoint 8 extérieur est nécessaire, tel que par induction, et permet d'obtenir le résultat souhaité.The second step of the process according to the invention is carried out in the second compartment 2 succeeding the previous 1, and which allows rapid drying by combining a pressing action promoting the extraction of liquids from the heart of the material, with a heating to ensure vaporization facilitated by placing vacuum of the zone by any extractor 11. Said heating can be simply recovering the friction energy of the screws mixing 7 and which is sufficient when the moisture content of the waste introduced 6 is less than 30%; when this rate is higher, a auxiliary heating 8 outside is necessary, such as by induction, and provides the desired result.

Celui-ci qui est le séchage des produits, doit conjuguer deux phénomènes que sont, d'une part l'entraínement de l'eau de l'intérieur des particules humides vers l'extérieur, et d'autre part l'évaporation de cette eau en surface, qui dépend essentiellement des conditions de l'ambiance, telles que l'humidité relative, la température et la vitesse : l'évaporation est d'autant plus intense que l'humidité relative de l'air est faible et que sa température et sa vitesse sont élevées. En revanche, la circulation de l'eau dans la matière est un phénomène plus difficile à maítriser et il se produit systématiquement des parties chaudes vers les parties froides et des zones humides vers les zones sèches. Pour améliorer l'entraínement de l'eau vers la périphérie des particules à sécher et où se produit l'évaporation, il est donc nécessaire de porter l'intérieur des particules à sécher à une température plus élevée que celle régnant à leur superficie. Ceci peut être amélioré en diminuant la pression dans l'enceinte, tel que par la réalisation justement du vide partiel par tout moyen 12 permettant de maintenir une pression absolue de 100 à 500 mm de colonne d'eau (980 à 4 900 Pa) dans le compartiment 2 et de préférence 150 mm de colonne d'eau(1 470 Pa), ce qui améliore le coefficient de transfert thermique.This one which is the drying of the products, must combine two phenomena that are, on the one hand the entrainment of water from the inside wet particles to the outside, and secondly evaporation of this surface water, which essentially depends on the conditions of the atmosphere, such as relative humidity, temperature and speed: evaporation is all the more intense as the humidity relative air is low and its temperature and speed are high. On the other hand, the circulation of water in matter is a phenomenon more difficult to control and it occurs systematically from warm parts to cold parts and from wet areas to dry areas. To improve the entrainment of water to the periphery of the particles to be dried and where evaporation occurs, there it is therefore necessary to bring the inside of the particles to be dried to a higher temperature than that prevailing on their surface. This can be improved by lowering the pressure in the enclosure, such as by precisely achieving partial vacuum by any means 12 allowing to maintain an absolute pressure of 100 to 500 mm water column (980 to 4,900 Pa) in compartment 2 and preferably 150 mm water column (1,470 Pa), which improves the coefficient of Thermal transfer.

La diminution de la pression permet également de réaliser des économies d'énergie en diminuant l'enthalpie de vaporisation, c'est-à-dire la quantité d'énergie nécessaire pour le passage de l'eau de l'état liquide a l'état gazeux, et il est recherché une pression permettant d'obtenir cette vaporisation avec la seule énergie mécanique de broyage et de transport de la matière transformée naturellement en chaleur dans le réacteur par lesdites vis 7 de malaxage.The reduction in pressure also makes it possible to carry out energy savings by reducing the enthalpy of vaporization, i.e. the amount of energy required for the passage of water from liquid state in gaseous state, and pressure is sought allowing to obtain this vaporization with the only energy mechanical grinding and transport of the transformed material naturally in heat in the reactor by said screws 7 of mixing.

De plus, la finesse du broyage et éventuellement la qualité du malaxage préalable avec les additifs, grâce à l'utilisation de telles vis 7 de malaxage. sutout quand il s'agit d'une bivis, combinée avec le vide, le pressage et la diminution de température superficielle due à la perte de chaleur sensible provoquée par la vaporisation, permettent d'accélérer considérablement le temps de séchage, qui peut alors être couramment inférieur à 60 secondes.In addition, the fineness of the grinding and possibly the quality of the prior mixing with additives, thanks to the use of such mixing screw 7. especially when it comes to a twin screw, combined with vacuum, pressing and decrease in surface temperature due the significant heat loss caused by vaporization, allow to considerably speed up the drying time, which can then be commonly less than 60 seconds.

Il est important de noter que la vitesse de vaporisation est directement liée à la granulométrie moyenne des particules et que, plus le diamètre moyen est faible, plus réduit sera le parcours qui permettra aux molécules d'eau de sortir de leur matrice solide, et plus la diffusion de l'eau hors de la particule est grande, meilleur est le rendement de l'évaporation.It is important to note that the vaporization rate is directly related to the average particle size and that, the smaller the average diameter, the more reduced will be the route which will allow water molecules to exit their solid matrix, and the greater the diffusion of water out of the particle, the better is the efficiency of evaporation.

On ne pourra désirer qu'un séchage partiel dans certains cas, tel que par exemple quand on veut réaliser des produits 19 édaphiques en fin de procédé.We may only want partial drying in some cases, such as for example when we want to produce 19 edaphic products at the end of the process.

La troisième étape du procédé suivant l'invention, réalisée dans le compartiment 3, est une zone de traitement à température variable, suivant le produit final souhaité 19 : cette température peut varier dans une large gamme, telle que 200 à 800°C, et atteindre ainsi les températures classiques de pyrolyse; suivant les déchets traités, en fait un maximum de 650°C suffirait grâce à la présente invention, du fait que l'on se trouve sous vide. Le réchauffage complémentaire 17 nécessaire est assuré par l'extérieur par un système à induction électromagnétique par exemple, ou par tout un système type cannes chauffantes. L'objectif est de pouvoir réaliser une pyrolyse totale ou partielle des déchets, pouvant conduire utilement à une séparation de certains métaux présents, par vaporisation/condensation sous vide, ou sublimation.The third step of the process according to the invention, carried out in compartment 3 is a variable temperature treatment area, depending on the desired end product 19: this temperature may vary in a wide range, such as 200 to 800 ° C, and thus reach the conventional pyrolysis temperatures; depending on the waste treated, makes a maximum of 650 ° C. would be sufficient thanks to the present invention, that we are in a vacuum. Additional heating 17 necessary is provided from the outside by an induction system electromagnetic for example, or by a whole rod type system heated. The objective is to be able to carry out a total pyrolysis or partial waste, which can usefully lead to a separation of certain metals present, by vacuum vaporization / condensation, or sublimation.

La pyrolyse à haute température et sous faible pression d'oxygène, permet une séparation rapide par distillation de vapeur condensable issue de la décomposition des matériaux organiques. Les réactions secondaires d'oxydation qui caractérisent la pyrolyse sont minimisées dans la présente invention; et les condensats obtenus composés de fragments primaires sont de meilleure qualité. On peut maítriser, grâce au choix du couple température et pression de pyrolyse et au débit de matière qui peut être avantageusement modulé en fonction du profil et de la vitesse de rotation des vis de malaxage 5 7, les matériaux que l'on veut maintenir dans le produit résiduel 19 et sélectionner ceux que l'on veut au contraire sublimer ou décomposer, puisque chacun a une température propre.Pyrolysis at high temperature and low pressure oxygen, allows rapid separation by steam distillation condensable resulting from the decomposition of organic materials. The secondary oxidation reactions that characterize pyrolysis are minimized in the present invention; and the condensates obtained composed of primary fragments are of better quality. We can control, thanks to the choice of temperature and pressure pyrolysis and at the material flow rate which can be advantageously modulated depending on the profile and the speed of rotation of the kneading screws 5 7, the materials to be retained in the residual product 19 and select the ones you want to sublimate or decompose, since each has its own temperature.

La pyrolyse sous vide s'effectue typiquement dans la présente invention, à des températures de l'ordre de 450°C pour une pression de vide absolue de l'ordre de 150 mm de colonne d'eau (1 470 kPa), mais pourrait l'être également dans une fourchette de 980 à 4 900 kPa. Ces conditions opératoires, notablement plus favorables que celles que l'on retrouve lors de la pyrolyse conventionnelle à pression atmosphérique et de l'incinération, permettent d'obtenir de grandes quantités d'huile pyrolytique ainsi que des résidus solides qui possèdent des propriétés de réactivité supérieures aux combustibles tels que le charbon issu des procédés connus à ce jour.Vacuum pyrolysis is typically carried out in this invention, at temperatures of the order of 450 ° C. for a pressure of absolute vacuum of the order of 150 mm of water column (1,470 kPa), but could also be in the range of 980 to 4,900 kPa. These operating conditions, significantly more favorable than those found during conventional pressure pyrolysis atmospheric and incineration, allow to obtain large quantities of pyrolytic oil as well as solid residues which have higher reactivity properties than fuels such as charcoal from processes known to date.

Suivant les déchets 6 traités et les produits désirés 19, il pourra être suffisant de travailler à une température inférieure à celle atteinte lors de la pyrolyse, par exemple pour la fabrication de combustible solide ou de matériaux de construction sans obtention de gaz. Ce compartiment 3 est également raccordé à une installation 13 de mise sous vide, différente de la précédente, car les vapeurs condensées sont de types différents.Depending on the waste 6 treated and the desired products 19, there it may be sufficient to work at a temperature below that achieved during pyrolysis, for example for the manufacture of solid fuel or building materials without obtaining gas. This compartment 3 is also connected to an installation 13 of vacuum, different from the previous one, because the vapors condensed are of different types.

La quatrième étape du procédé selon l'invention, est réalisée dans un compartiment 4 qui est essentiellement une zone de refroidissement et de dégazage final qui peut être également raccordée à une installation de mise sous vide 14, qui peut être la même que celle du compartiment précédent 3.The fourth step of the method according to the invention is carried out in compartment 4 which is essentially an area of cooling and final degassing which can also be connected to a vacuum installation 14, which can be the same as that of the previous compartment 3.

La cinquième étape du procédé suivant l'invention est réalisée dans un compartiment 5 qui est une zone de traitement ultime permettant, par ajout éventuel d'additifs solides et / ou liquides 16, de réaliser le produit fini désiré en l'enrichissant par exemple, tel que pour les combustibles pour augmenter leur pouvoir calorifique, les produits édaphiques, leur enrichissement en azote, en phosphate et en potassium, nutri-éléments, oligo-éléments, etc..., ou en les neutralisant par correction acido-basique du pH par exemple, la correction de la conductivité ou celle de la capacité d'échange anionique.The fifth step of the process according to the invention is carried out in compartment 5 which is an ultimate treatment area allowing, by possible addition of solid and / or liquid additives 16, to produce the desired finished product by enriching it with example, such as for fuels to increase their power calorific, edaphic products, their nitrogen enrichment, phosphate and potassium, nutrients, trace elements, etc., or by neutralizing them by acid-base correction of the pH for example, the correction of conductivity or that of exchange capacity anionic.

Ces additifs 16 sont délivrés à partir de tout moyen de stockage tampon 23 fermé par une écluse 10 de dosage et d'étanchéité avec l'atmosphère et alimentant de la quantité voulue, ledit compartiment 5, L'évacuation des produits terminaux 19 résiduels vers tout système d'évacuation est réalisé par tout moyen étanche 24, tel qu'une écluse rotative.These additives 16 are delivered from any storage means buffer 23 closed by a metering and sealing lock 10 with the atmosphere and supplying the desired quantity, said compartment 5, The evacuation of residual terminal products 19 to any system evacuation is achieved by any waterproof means 24, such as a lock rotary.

Les différentes zones et compartiments du réacteur 20 sont donc reliées à différents moyens de dégazage et de mise sous vide, de préférence par l'intermédiaire d'un ou plusieurs condenseurs et d'une ou plusieurs pompes à anneaux liquides. Les condenseurs pourront permettre également l'injection d'une ou plusieurs substances bactéricides, fongicides, algicides, etc..., ou neutralisants, suivant la température adoptée dans le procédé et le type de déchets 6 introduits afin d'éliminer toute toxicité des gaz produits récupérés.The different zones and compartments of reactor 20 are therefore connected to different means of degassing and evacuation, preferably through one or more condensers and a or more liquid ring pumps. The condensers will also allow the injection of one or more substances bactericides, fungicides, algicides, etc., or neutralizers, depending on the temperature adopted in the process and the type of waste 6 introduced in order to eliminate any toxicity from the recovered product gases.

Chaque compartiment du réacteur 20 est équipé de capteur 18 de pression de température et/ou d'humidité interne, afin de transmettre l'ensemble des valeurs de pression de température et humidité, vers un ordinateur central qui est programmé pour piloter tous les moyens de fonctionnement dudit réacteur 20 suivant le prucédé de la présente invention, pour un traitement défini par rapport aux produits sortant désirés 19, en fonction de la composition des déchets rentrant 6, tels que par exemple, avec toujours une partie des produits obtenus en combustible :

pour des boues organiques ou non 6 : du combustible, avec ou non des produits édaphiques;
pour des boues industrielles : du combustible avec ou autres matières recyclables;
pour des déchets bio-médicaux : du combustible et des produits pour cimentiers;
pour des pneus : du combustible et du noir de carbone, et/ou des huiles pyrolytiques riches en produits chimiques divers;
pour des déchets domestiques : au combustible et/ou produits édaphiques;
pour des résidus de casses automobiles : du combustible et des métaux, et/ou des produits chimiques spécifiques;
pour des résidus pétroliers : du combustible avec ou sans d'autres produits chimiques spécifiques.

Each compartment of the reactor 20 is equipped with a temperature and / or internal humidity pressure sensor 18, in order to transmit all of the temperature pressure and humidity values, to a central computer which is programmed to control all the means of operation of said reactor 20 according to the method of the present invention, for a treatment defined with respect to the desired outgoing products 19, as a function of the composition of the incoming waste 6, such as for example, always with part of the products obtained as fuel:

for organic or non-organic sludge 6: fuel, with or without edaphic products;
for industrial sludge: fuel with or other recyclable materials;
for bio-medical waste: fuel and products for cement manufacturers;
for tires: fuel and carbon black, and / or pyrolytic oils rich in various chemicals;
for household waste: fuel and / or edaphic products;
for scrap scrap cars: fuel and metals, and / or specific chemicals;
for petroleum residues: fuel with or without other specific chemicals.

On peut présenter à titre d'exemple lors des essais réalisés suivant un procédé et un dispositif de la présente invention, des exemples de rendement par pyrolyse sous vide en pourcentage du poids initial traité, tel que : TYPE HUILES RESIDUS SOLIDES EAU GAZ Pneumatiques usages 55 35 2 8 Résidus pétroliers 30 18 50 2 Déchets biomédicaux 50 8 37 5 Résidus d'épaves automobiles 18 62 16 4 Résidus de bois et écorces 45 30 15 10 Déchets domestiques 46 33 10 11 By way of example, during the tests carried out according to a method and a device of the present invention, examples of yield by vacuum pyrolysis can be presented as a percentage of the initial weight treated, such as: TYPE OILS SOLID RESIDUES WATER GAS Used tires 55 35 2 8 Oil residues 30 18 50 2 Biomedical waste 50 8 37 5 Automobile wreckage residue 18 62 16 4 Wood residue and bark 45 30 15 10 Domestic waste 46 33 10 11

Un réacteur 20 tel que décrit ci-dessus et dont les compartiments mis sous vide correspondent aux étapes suivant le procédé de la présente invention, peut être fractionné également en plusieurs réacteurs successifs correspondant à la combinaison d'un ou plusieurs desdits compartiments, et disposés toujours en continu mais avec des systèmes d'entraínement qui peuvent être alors différents. Certains de ces compartiments peuvent même être mis non pas sous vide mais à la pression ambiante ou même en surpression, de même que l'ensemble du réacteur dans sa réalisation telle que représentée sur la figure jointe, mais alors dans un objectif différent de traitement de déchets.A reactor 20 as described above and whose vacuum compartments correspond to the stages following the process of the present invention, can also be divided into several successive reactors corresponding to the combination of one or several of said compartments, and always arranged continuously but with drive systems which can be different. Some of these compartments can even be vacuum-packed but at ambient pressure or even overpressure, as well as the entire reactor in its construction as shown in the attached figure, but then with a different processing objective of waste.

Claims

Process for producing fuel by pyrolysis of crushed or pulp waste (6) including at least a first stage (1) consisting of mixing of these products with additives (9) including at least lime, a second stage (2) of drying the mixture, a third stage (3) of decomposition of the products of this mixture by heating (17) to high temperature, and a fourth stage (4, 5) consisting of further treatment based on the nature of the initial waste and the finished product required (19), characterised in that:
all the stages of the process are executed in at least one reactor (20) with at least two co-rotating mixing spindles (7) forming an enclosed Archimedes screw (25),

during the first stage (1) when the waste (6) is first mixed, additives (9) in addition to the quick lime, including metal oxides so that cage molecules or metal cation captors which trap and sequestrate any which may be present in the waste (6), are added,

the reaction energy generated by the mixture obtained in the first stage (1) with the crushed or pulp waste (6) and the additives (9), and the mechanical force due to friction of the mixing screw (7) is used to dry the said mixture, in the second stage (2),

the third stage (3) consists in decomposing the products of pyrolysis with a heating device (17) to increase the temperature of the corresponding compartment to between 200 and 800°C,

all the stages (1, 2, 3, 4, 5, etc) of treatment are carried out in vacuum between 100 and 500 mm WC (980 and 4900 Pa) absolute pressure.
Fuel production process as per claim 1, characterised in that a reactor (20) consisting of a single containment (25) is divided into as many successive compartments (1, 2, 3, 4, 5, etc.) as there are process stages, arranged in sequence one after the other in the order of the stages and through which pass the same mixing spindles (7).
Fuel production process according to any one of claims 1 and 2, characterised in that before the first treatment stage of mixing, ferrous and non-ferrous metals are first extracted from the crushed or pulp waste (6) before it is fed into the said reactor (20).
Fuel production process according to any one of claims 1 to 3, characterised in that the said waste (6) is crushed before feeding into the said reactor (20) by any known means giving it a particle size equal at the most to the height of the mixing screw thread (7) at the reactor (20) feed.
Fuel production process according to any one of the claims 1 to 4, characterised in that the mixture obtained in the second stage of drying (2) is heated by an outside energy source (8) if the waste has a degree of humidity which is more than around 30%, in order to facilitate its drying.
Fuel production process according to any one of claims 1 to 5, characterised in that on the third stage of pyrolysis (3), on the one hand the organic compounds break down in the form of condensable pyrolytic oil gas and fuel gas, and on the other hand, the other non-pyrolisable compounds which evaporate in vacuum conditions are sublimated, all these gases being recovered by at least the means (13) for vacuuming and from which the necessary separating out to recover each gas takes place with a view to its specific use and, at the end of this pyrolysis stage (3), we obtain a solid residue which can be a fuel which is cooled during a fourth stage (4) during which the reaction which started in the previous stage (3) is completed.
Fuel production process according to any one of the claims 1 to 6, characterised in that a last stage (5) of processing takes place during which additives (16) are added to the residual products produced by the previous stage (3, 4), which additives are determined according to the required finished product (19) and the nature of the initial waste compounds (6).
Fuel production device by pyrolysis of crushed or pulp waste (6) according to a process comprising at least a first stage (1) of mixing this with the additives (9) including at least lime, a second stage (2) of drying the mixture, a third stage (3) of decomposition of the products of this mixture by heating (17) at high temperature and a fourth stage (4, 5) of additional treatment depending on the nature of the initial wastes and the finished product (19) required, characterised in that it comprises:

at least one reactor (20) with at least two corotating mixing spindles forming Archimedes screws (7) and enclosed in a leaktight containment (25), and divided into as many successive compartments (1, 2, 3, 4, 5, etc.) as there are stages in the treatment process, arranged in sequence one after the other in the order of the said stages and through which the said screws (7) pass,

at least one leaktight waste (6) and additive (9) feed facility (21) in the first compartment (1),

means (11, 12, 13, 14, 15, etc.) for vacuuming each compartment of the reactor (20),

at least one heating means (17) to heat the third pyrolysis compartment (3).
Fuel production device according to claim 8, characterised in that upstream of the said reactor (20) are known means for separating the ferrous and non-ferrous metals that are extracted from the said crushed or pulp waste (6) before its introduction into the said leaktight feed facility (21) of the said reactor (20).
Fuel production device according to any one of claims 8 and 9, characterised in that upstream of the said reactor (20) it includes known means which crush the said waste (6) before its introduction into the said facility (21) for feeding the said reactors (20) and giving them a particle size equal at the most to the height of the said screw (7) thread in the first compartment (1).
Fuel production device according to any one of claims 8 to 10, characterised in that the section and the pitch of the threads of the said mixing screws (7) are different in each reactor compartment (20), and that in the first mixer compartment (1), their sections and threads are determined in order to shear the waste (6) into particles of a least one tenth millimetre size.
Fuel production device according to any one of claims 8 to 11, characterised in that it comprises means for heating (8) the compartment (2) which allows heating of the said compartment when the rate of humidity of the introduced waste (6) is above around 30%.
Fuel production device according to any one of claims 8 to 12, characterised in that it comprises a last compartment (5) and a leaktight facility (10, 23) for feeding the additives (16) into the said compartment (5), the said additives (16) being determined in relation to the final product required (19) and the nature of the compounds of the initial waste (6).
Fuel production device according to any one of claims 8 to 13, characterised in that it compromises at least internal pressure, temperature and/or rate of humidity sensors (18) in each compartment of the reactor (20) and a control computer connected to the various sensors which is programmed in order to pilot all the operating facilities of the said reactor (20) based on the treatment process of any one of claims 1 to 7 defined relative to the required product (19) in relation to the composition of the incoming waste (6).
Fuel production device according to any one of claims 8 to 14, characterised in that the facilities for driving and vacuuming (13, 14) are connected to a condensation and separation facility for the decomposition, sublimation and evaporation gases from the said corresponding compartments (3, 4) for thermal purposes to produce the electricity usable to operate the device and/or to be exported from the site.