FR3146691A1 - Device for pyrolysis of rubber granules - Google Patents
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Abstract
Dispositif de pyrolyse de granulats de caoutchouc. Le dispositif (10) de pyrolyse comprend un module (12) de pyrolyse dans lequel sont destinés à passer les granulats de caoutchouc. Le module de pyrolyse (12) comporte : - au moins un élément tubulaire (20), conducteur thermiquement, s’étendant verticalement entre une entrée supérieure (20a) pour les granulats de caoutchouc et une sortie inférieure (20b), - une enceinte de chauffage dans lequel s’étend chaque élément tubulaire (20), l’enceinte de chauffage comportant une pluralité de canaux (24a, 24b, 24c) de circulation de gaz, agencés parallèlement les uns par rapport aux autres et perpendiculairement à l’élément tubulaire (20). Figure pour abrégé : Figure 1 Device for pyrolyzing rubber granules. The pyrolysis device (10) comprises a pyrolysis module (12) through which the rubber granules are intended to pass. The pyrolysis module (12) comprises: - at least one thermally conductive tubular element (20) extending vertically between an upper inlet (20a) for the rubber granules and a lower outlet (20b), - a heating enclosure in which each tubular element (20) extends, the heating enclosure comprising a plurality of gas circulation channels (24a, 24b, 24c), arranged parallel to each other and perpendicular to the tubular element (20). Figure for abstract: Figure 1
Description
La présente invention concerne un dispositif de pyrolyse de granulats de caoutchouc.The present invention relates to a device for pyrolyzing rubber granules.
De tels granulats sont notamment issus du broyage de pneus usagés.Such aggregates are produced in particular by crushing used tires.
L’industrie du caoutchouc génère des quantités importantes de déchets de production et d’utilisation. La forme finale et les paramètres d’exploitation des produits sont obtenus pendant le processus irréversible de vulcanisation. Pour cette raison, le recyclage des objets en caoutchouc nécessite des opérations coûteuses, exigeant beaucoup de temps et de travail.The rubber industry generates significant amounts of production and use waste. The final shape and operating parameters of the products are obtained during the irreversible vulcanization process. For this reason, the recycling of rubber objects requires costly operations, requiring a lot of time and labor.
Généralement, les matériaux recyclés possèdent des propriétés physiques et mécaniques inférieures et ne sont pas compétitifs par rapport aux matières premières du caoutchouc d’origine. Pour cette raison, les déchets de caoutchouc constituent un problème sérieux tant sur le plan économique qu’écologique.Generally, recycled materials have inferior physical and mechanical properties and are not competitive with original rubber raw materials. For this reason, rubber waste is a serious problem both economically and ecologically.
L’échelle de ce problème peut être estimée sur la base de la production de l’industrie de caoutchouc qui est d’environ 35 millions de tonnes par an. Il y a plus de 150 ans, des essais de recyclage des déchets de caoutchouc ont été menés. Aujourd’hui, après de nombreuses années, l’élaboration de technologies adéquates de son élimination reste un problème important dans l’industrie du caoutchouc. Du point de vue de la protection de l’environnement, le recyclage des pneus est un enjeu important car ils représentent 60-70 % de la production de l’industrie du caoutchouc.The scale of this problem can be estimated based on the production of the rubber industry, which is about 35 million tons per year. More than 150 years ago, attempts were made to recycle rubber waste. Today, after many years, the development of adequate technologies for its disposal remains an important problem in the rubber industry. From the point of view of environmental protection, recycling of tires is an important issue because they account for 60-70% of the rubber industry's production.
Les pneus usagés peuvent être brûlés (par exemple dans des cimenteries, usines de pâtes et de papiers, chaudières industrielles). Ils peuvent également être broyés mécaniquement pour obtenir des résidus de caoutchouc, textile et ferraille. Parmi eux, les résidus de caoutchouc , selon leur taille granulométrique porteront les noms de poudrette ou granulats, la poudrette ayant un diamètre moyen inférieur à 2 mm, et le granulat ayant un diamètre moyen de 2 à 10 mm. Les granulats de caoutchouc peuvent notamment être utilisés dans les revêtements sportifs, les isolants phoniques, etc. La poudrette peut être utilisée en revêtements routiers, bétons isolants, etc. Le granulat de caoutchouc a l’avantage de présenter une teneur élevée en caoutchouc (selon les spécifications, par exemple de 98%). Il est très avantageux d’utiliser du granulat de caoutchouc, dans la mesure où son prix de vente est peu élevé et qu’il a par ailleurs très peu de débouchés sur le marché.Used tires can be burned (e.g. in cement plants, pulp and paper mills, industrial boilers). They can also be mechanically crushed to obtain rubber, textile and scrap metal residues. Among them, rubber residues, depending on their particle size, will be called crumb or aggregates, with crumb having an average diameter of less than 2 mm, and aggregate having an average diameter of 2 to 10 mm. Rubber aggregates can be used in particular in sports surfaces, sound insulation, etc. Crumbs can be used in road surfaces, insulating concrete, etc. Rubber granulate has the advantage of having a high rubber content (depending on the specifications, for example 98%). It is very advantageous to use rubber granulate, as its selling price is low and it also has very few outlets on the market.
La pyrolyse des pneus est l’une des méthodes développées pour traiter les pneus usagés. Les produits de pyrolyse sont d’une part des gaz à haute température (supérieure à 600°C), qui sont généralement brûlés pour récupérer l’énergie disponible, et d’autre part un résidu solide à forte teneur en carbone, qui est soit mis en décharge soit utilisé comme charbon.Tyre pyrolysis is one of the methods developed to treat used tyres. The pyrolysis products are on the one hand high temperature gases (above 600°C), which are generally burned to recover the available energy, and on the other hand a solid residue with a high carbon content, which is either landfilled or used as coal.
Le terme « pyrolyse », est utilisé dans sa signification la plus classique, à savoir la décomposition chimique des granulats de caoutchouc par action de la chaleur dans une atmosphère déficiente en oxygène. En pratique, on minimise l’introduction d’oxygène, d’air, ou de tout gaz contenant de l’oxygène lors de la pyrolyse. La pyrolyse n’est toutefois pas forcément effectuée en atmosphère inerte (sous azote, argon par exemple). Il suffit simplement de limiter ou d’empêcher un apport d’air lors de la pyrolyse, pour limiter l’apport d’oxygène.The term "pyrolysis" is used in its most classic meaning, namely the chemical decomposition of rubber granules by the action of heat in an oxygen-deficient atmosphere. In practice, the introduction of oxygen, air, or any gas containing oxygen is minimized during pyrolysis. However, pyrolysis is not necessarily carried out in an inert atmosphere (under nitrogen, argon for example). It is simply sufficient to limit or prevent the supply of air during pyrolysis, to limit the supply of oxygen.
Par « granulats de caoutchouc », on désigne généralement des fragments de caoutchouc ayant une taille de 2 mm à 10 mm, notamment de 3 mm à 9 mm, de préférence de 4 mm à 8 mm et une pureté en caoutchouc généralement supérieure à 95%, de préférence supérieure à 98%. En particulier, le granulat de caoutchouc mis en œuvre dans l’invention est exempt de particules de fer. En général, le granulat de caoutchouc provient du broyage de pneus, de bande transporteuse en caoutchouc ou de pièces en caoutchouc.The term “rubber granulate” generally refers to rubber fragments having a size of 2 mm to 10 mm, in particular 3 mm to 9 mm, preferably 4 mm to 8 mm and a rubber purity generally greater than 95%, preferably greater than 98%. In particular, the rubber granulate used in the invention is free of iron particles. In general, the rubber granulate comes from the grinding of tires, rubber conveyor belts or rubber parts.
Différents procédés de pyrolyse ont été décrits dans l’état de la technique.Different pyrolysis processes have been described in the state of the art.
L’invention a notamment pour but de proposer un dispositif de pyrolyse plus efficace.The invention aims in particular to propose a more efficient pyrolysis device.
A cet effet, l’invention a notamment pour objet un dispositif de pyrolyse de granulats de caoutchouc, comprenant un module de pyrolyse dans lequel sont destinés à passer les granulats de caoutchouc, caractérisé en ce que le module de pyrolyse comporte :For this purpose, the invention relates in particular to a device for pyrolyzing rubber granules, comprising a pyrolysis module through which the rubber granules are intended to pass, characterized in that the pyrolysis module comprises:
- au moins un élément tubulaire, conducteur thermiquement, s’étendant verticalement entre une entrée supérieure pour les granulats de caoutchouc et une sortie inférieure,- at least one thermally conductive tubular element extending vertically between an upper inlet for the rubber granules and a lower outlet,
- une enceinte de chauffage dans lequel s’étend chaque élément tubulaire, l’enceinte de chauffage comportant une pluralité de canaux de circulation de gaz, agencés parallèlement les uns par rapport aux autres et perpendiculairement à l’élément tubulaire.- a heating enclosure in which each tubular element extends, the heating enclosure comprising a plurality of gas circulation channels, arranged parallel to each other and perpendicular to the tubular element.
Un dispositif de pyrolyse selon l’invention peut comporter en outre l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou selon toutes combinaisons techniquement envisageables.A pyrolysis device according to the invention may further comprise one or more of the following characteristics, taken alone or in any technically conceivable combination.
- Les canaux de circulation d’air sont connectés en série, via des déflecteurs, depuis une entrée générale de gaz jusqu’à une sortie générale de gaz.- The air circulation channels are connected in series, via deflectors, from a general gas inlet to a general gas outlet.
- La pluralité de canaux de circulation d’air comprend un canal supérieur situé au-dessus de tous les autres canaux, un canal inférieur situé au-dessous de tous les autres canaux, et au moins un canal intermédiaire situé verticalement entre le canal supérieur et le canal inférieur, tels que : l’entrée du canal supérieur orme ladite entrée générale d’air chaud, et elle est reliée à un dispositif de soufflage de gaz chaud, et la sortie du canal supérieur est connectée à l’entrée du canal intermédiaire juste au-dessous, l’entrée du canal inférieur est connectée à la sortie du canal intermédiaire juste au-dessus, et la sortie du canal inférieur forme la sortie générale d’air, et chaque canal intermédiaire a son entrée connectée à la sortie du canal, supérieur ou intermédiaire, juste au-dessus, et sa sortie connectée à l’entrée du canal, intermédiaire ou inférieur, juste en dessous.- The plurality of air circulation channels comprises an upper channel located above all other channels, a lower channel located below all other channels, and at least one intermediate channel located vertically between the upper channel and the lower channel, such that: the inlet of the upper channel forms said general hot air inlet, and it is connected to a hot gas blowing device, and the outlet of the upper channel is connected to the inlet of the intermediate channel just below, the inlet of the lower channel is connected to the outlet of the intermediate channel just above, and the outlet of the lower channel forms the general air outlet, and each intermediate channel has its inlet connected to the outlet of the channel, upper or intermediate, just above, and its outlet connected to the inlet of the channel, intermediate or lower, just below.
- Le dispositif de pyrolyse comporte une pluralité d’éléments tubulaires, agencés parallèlement les uns par rapport aux autres, chaque élément tubulaire passant dans chaque canal de circulation de gaz.- The pyrolysis device comprises a plurality of tubular elements, arranged parallel to each other, each tubular element passing through each gas circulation channel.
- Chaque canal de circulation de gaz comprend des déflecteurs de centrage du flux de gaz entre chaque paire d’éléments tubulaires adjacents.- Each gas flow channel includes gas flow centering baffles between each pair of adjacent tubular elements.
- Chaque chaque élément tubulaire comporte au moins une grille de diffusion de chaleur, comportant au moins un anneau tenu par des rayons, chaque anneau et rayon étant thermiquement conducteur.- Each tubular element comprises at least one heat diffusion grid, comprising at least one ring held by spokes, each ring and spoke being thermally conductive.
- Le dispositif de pyrolyse comporte un module d’alimentation du module de pyrolyse, comprenant une trémie d’introduction de granulats, au moins partiellement remplie d’eau, et comportant à sa base un tube vertical débouchant sur un premier convoyeur à vis, le premier convoyeur à vis comprenant une première vis sans fin hélicoïdale et une enceinte au moins partiellement remplie d’eau, dans laquelle débouche le tube vertical, et dans laquelle s’étend en partie la première vis sans fin, le premier convoyeur à vis débouchant sur un second convoyeur comprenant une seconde vis sans fin débouchant dans des organes d’alimentation de chaque élément tubulaire.- The pyrolysis device comprises a supply module of the pyrolysis module, comprising a hopper for introducing aggregates, at least partially filled with water, and comprising at its base a vertical tube opening onto a first screw conveyor, the first screw conveyor comprising a first helical endless screw and an enclosure at least partially filled with water, into which the vertical tube opens, and into which the first endless screw partly extends, the first screw conveyor opening onto a second conveyor comprising a second endless screw opening into feed members of each tubular element.
- Chaque organe d’alimentation est équipé d’une vanne comprenant un obturateur étanche, mobile entre une position ouverte autorisant l’insertion de granulats et une position fermée, le fonctionnement de la seconde vis sans fin étant asservie à la position de l’obturateur, de sorte que la seconde vis sans fin est actionnée lorsque l’obturateur est en position ouverte, et arrêtée lorsque l’obturateur est en position fermée.- Each feeder is equipped with a valve comprising a sealed shutter, movable between an open position allowing the insertion of aggregates and a closed position, the operation of the second worm screw being controlled by the position of the shutter, so that the second worm screw is actuated when the shutter is in the open position, and stopped when the shutter is in the closed position.
- Le dispositif de pyrolyse comprend une trémie de collecte agencée en sortie de chaque élément tubulaire, et débouchant sur un dispositif de refroidissement.- The pyrolysis device comprises a collection hopper arranged at the outlet of each tubular element, and opening onto a cooling device.
Différents aspects et avantages de l’invention seront mis en lumière dans la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en se référant aux figures annexées, parmi lesquelles :Various aspects and advantages of the invention will be highlighted in the description which follows, given solely as a non-limiting example and made with reference to the appended figures, among which:
On a représenté, sur la
Le dispositif de pyrolyse 10 comporte un module de pyrolyse 12, un module 14 d’alimentation du module de pyrolyse en granulats, un module de refroidissement 16, et une trémie 18 reliant le module de pyrolyse 12 au module de refroidissement 16.The pyrolysis device 10 comprises a pyrolysis module 12, a module 14 for supplying the pyrolysis module with aggregates, a cooling module 16, and a hopper 18 connecting the pyrolysis module 12 to the cooling module 16.
Le module de pyrolyse 12, représenté plus particulièrement sur la
Les éléments tubulaires 20 sont agencés parallèlement les uns par rapport aux autres, par exemple verticalement pour permettre la chute des granulats à l’intérieur des éléments tubulaires 20.The tubular elements 20 are arranged parallel to each other, for example vertically to allow the aggregates to fall inside the tubular elements 20.
Le module de pyrolyse 12 comporte par ailleurs une enceinte de chauffage 22 dans lequel s’étend chaque élément tubulaire 20.The pyrolysis module 12 also comprises a heating enclosure 22 in which each tubular element 20 extends.
L’enceinte de chauffage 22 comportant une pluralité de canaux de circulation de gaz 24, agencés parallèlement les uns par rapport aux autres et perpendiculairement aux éléments tubulaires 20. Avantageusement, le gaz est de l’air chaud.The heating enclosure 22 comprising a plurality of gas circulation channels 24, arranged parallel to each other and perpendicular to the tubular elements 20. Advantageously, the gas is hot air.
Chaque canal de circulation de gaz 24 comprend une entrée de gaz 26a et une sortie de gaz 26b, agencés chacun à une extrémité respective du canal de circulation 24 correspondant.Each gas circulation channel 24 comprises a gas inlet 26a and a gas outlet 26b, each arranged at a respective end of the corresponding circulation channel 24.
Dans l’exemple décrit, l’enceinte de chauffage 22 comporte six canaux de circulation 24.In the example described, the heating enclosure 22 comprises six circulation channels 24.
Avantageusement, les canaux de circulation 24 sont connectés en série, via des déflecteurs 28, depuis une entrée générale de gaz 30 jusqu’à une sortie générale de gaz 32. Les déflecteurs 28 sont donc conformés pour faire tourner le flux de gaz à 180°, afin de guider le flux de gaz provenant d’un canal de circulation 24 vers le canal de circulation 24 immédiatement en-dessous.Advantageously, the circulation channels 24 are connected in series, via deflectors 28, from a general gas inlet 30 to a general gas outlet 32. The deflectors 28 are therefore shaped to rotate the gas flow 180°, in order to guide the gas flow coming from a circulation channel 24 to the circulation channel 24 immediately below.
L’entrée générale de gaz 30 est reliée à un dispositif 34 de soufflage de gaz, représenté schématiquement sur la
La sortie générale de gaz 32 est reliée à un dispositif 36 de récupération de gaz, représenté schématiquement sur la
Le dispositif de soufflage 34 est par ailleurs propre à chauffer le gaz à une température suffisante pour la pyrolyse des granulats, par exemple entre 600 et 800°C. Le gaz chaud serpente ensuite de canal en canal, du haut vers le bas, avant d’être extrait par le dispositif de récupération 36, généralement à une température comprise entre 450 et 550°C.The blowing device 34 is also capable of heating the gas to a temperature sufficient for the pyrolysis of the aggregates, for example between 600 and 800°C. The hot gas then winds from channel to channel, from top to bottom, before being extracted by the recovery device 36, generally at a temperature between 450 and 550°C.
Avantageusement, le dispositif de récupération 36 est relié au dispositif de soufflage 34, afin de l’alimenter en gaz. Ainsi, le gaz récupéré en sortie est envoyé vers un ensemble générateur de réchauffage alimenté par les gaz de combustion d’un brûleur fonctionnant préférentiellement au gaz de pyrolyse. Les gaz réchauffés sont renvoyés en tête de module.Advantageously, the recovery device 36 is connected to the blowing device 34, in order to supply it with gas. Thus, the gas recovered at the outlet is sent to a reheating generator assembly supplied by the combustion gases of a burner operating preferentially with pyrolysis gas. The reheated gases are returned to the head of the module.
La pluralité de canaux de circulation d’air comprend un canal supérieur 24a situé au-dessus de tous les autres canaux de circulation 24, un canal inférieur 24b situé au-dessous de tous les autres canaux de circulation 24, et au moins un canal intermédiaire 24c situé verticalement entre le canal supérieur 24a et le canal inférieur 24b.The plurality of airflow channels include an upper channel 24a located above all other airflow channels 24, a lower channel 24b located below all other airflow channels 24, and at least one intermediate channel 24c located vertically between the upper channel 24a and the lower channel 24b.
L’entrée du canal supérieur 24a correspond à ladite entrée générale de gaz 30, et elle est, et la sortie du canal supérieur 24a est connectée à l’entrée du canal intermédiaire 24c juste au-dessous, via l’un des déflecteurs 28.The inlet of the upper channel 24a corresponds to said general gas inlet 30, and it is, and the outlet of the upper channel 24a is connected to the inlet of the intermediate channel 24c just below, via one of the deflectors 28.
L’entrée du canal inférieur 24b est connectée à la sortie du canal intermédiaire 24c juste au-dessus via l’un des déflecteurs 28, et la sortie du canal inférieur 24c correspond à la sortie générale d’air 32.The inlet of the lower channel 24b is connected to the outlet of the intermediate channel 24c just above via one of the deflectors 28, and the outlet of the lower channel 24c corresponds to the general air outlet 32.
Chaque canal intermédiaire 24c a son entrée connectée à la sortie du canal, supérieur 24a ou intermédiaire 24c, juste au-dessus, et sa sortie connectée à l’entrée du canal, intermédiaire 34c ou inférieur 24b, juste en dessous.Each intermediate channel 24c has its input connected to the output of the channel, upper 24a or intermediate 24c, just above, and its output connected to the input of the channel, intermediate 34c or lower 24b, just below.
Chaque élément tubulaire 20 passe dans chaque canal de circulation 24. Ainsi, chaque élément tubulaire 20 passe dans le gaz chaud autant de fois qu’il y a de canaux de circulation.Each tubular element 20 passes through each circulation channel 24. Thus, each tubular element 20 passes through the hot gas as many times as there are circulation channels.
Lorsque des granulats de caoutchouc passent dans l’un des éléments tubulaires 20, ils sont soumis à une forte température apportée par le flux de gaz, et subissent ainsi une transformation pyrolytique en, d’une part, du carbonisat (noir de carbone), et d’autre part un mélange de vapeurs de pyrolyse.When rubber granules pass through one of the tubular elements 20, they are subjected to a high temperature provided by the gas flow, and thus undergo a pyrolytic transformation into, on the one hand, carbonisate (carbon black), and on the other hand a mixture of pyrolysis vapors.
Comme cela est représenté sur la
Avantageusement, chaque élément tubulaire 20 comporte un empilage de grilles 39 de diffusion de chaleur, comme cela est représenté sur la
Les anneaux 39a, 39b et les rayons 39c, 39d sont thermiquement conducteurs pour faciliter la diffusion de la chaleur depuis l’extérieur vers le centre.Rings 39a, 39b and spokes 39c, 39d are thermally conductive to facilitate the diffusion of heat from the outside to the center.
Par exemple, un élément tubulaire 20 présentant une hauteur comprise entre 3500 et 4500 mm comporte de préférence entre 15 et 25 grilles de diffusion 39.For example, a tubular element 20 having a height of between 3500 and 4500 mm preferably comprises between 15 and 25 diffusion grids 39.
Des réservations sont aménagées dans chaque grille 39 de façon à permettre le passage d’une sonde de niveau 43 indiquant le niveau de granulats dans l’élément tubulaire 20, ainsi que de sondes multipoint 45 de mesure en continu de la température sur toute la hauteur de l’élément tubulaire 20, par exemple entre 3 et 5 sondes multipoint 45. Ces sondes multipoint mesurent la température du lit réactionnel entre chaque grille de diffusion 39.Reservations are provided in each grid 39 so as to allow the passage of a level probe 43 indicating the level of aggregates in the tubular element 20, as well as multipoint probes 45 for continuous measurement of the temperature over the entire height of the tubular element 20, for example between 3 and 5 multipoint probes 45. These multipoint probes measure the temperature of the reaction bed between each diffusion grid 39.
Chaque élément tubulaire 20 est par ailleurs relié à des moyens d’extraction du gaz de pyrolyse. En particulier, chaque élément tubulaire comporte une tubulure 20c d’extraction des gaz de pyrolyse.Each tubular element 20 is furthermore connected to means for extracting the pyrolysis gas. In particular, each tubular element comprises a tube 20c for extracting the pyrolysis gases.
Les gaz de pyrolyse libérés par la décomposition des granulats s’élèvent vers le haut de l’élément tubulaire d’où ils sortent par la tubulure 20c inclinée. Chaque tubulure d’extraction 20c est connectée à un collecteur général 55 qui envoie les gaz de tous les éléments tubulaires 20 vers deux condenseurs en série.The pyrolysis gases released by the decomposition of the aggregates rise to the top of the tubular element from where they exit through the inclined pipe 20c. Each extraction pipe 20c is connected to a general collector 55 which sends the gases from all the tubular elements 20 to two condensers in series.
Il est à noter que, puisque les gaz de pyrolyse remontent, il y a nécessairement moins de gaz de pyrolyse dans la partie inférieure de chaque élément tubulaire 20. La convection de chaleur bénéficie donc moins de la présence de gaz de pyrolyse chaud dans cette partie inférieure.It should be noted that, since the pyrolysis gases rise, there is necessarily less pyrolysis gas in the lower part of each tubular element 20. Heat convection therefore benefits less from the presence of hot pyrolysis gas in this lower part.
Avantageusement, chaque élément tubulaire 20 comporte, dans cette partie inférieure, des injecteurs 57 de liquide, notamment d’eau. L’eau liquide, en s’évaporant, va augmenter le débit des gaz de pyrolyse dans la partie inférieure de l’élément tubulaire. Le débit volumique des gaz (gaz de pyrolyse + vapeur d’eau) dans chaque élément tubulaire 20 reste ainsi à peu près constant sur toute la hauteur de l’élément tubulaire.Advantageously, each tubular element 20 comprises, in this lower part, injectors 57 of liquid, in particular water. The liquid water, by evaporating, will increase the flow rate of the pyrolysis gases in the lower part of the tubular element. The volume flow rate of the gases (pyrolysis gas + water vapor) in each tubular element 20 thus remains approximately constant over the entire height of the tubular element.
Chaque élément tubulaire 20 est équipé en sortie d’un obturateur 56 étanche aux gaz. Chaque obturateur 56 a pour fonction de permettre l’extraction mécanique du carbonisat, tout en empêchant l’infiltration des gaz de pyrolyse en continu depuis l’élément tubulaire 20 vers la trémie de collecte 18.Each tubular element 20 is equipped at the outlet with a gas-tight shutter 56. The function of each shutter 56 is to allow the mechanical extraction of the carbonized material, while preventing the continuous infiltration of pyrolysis gases from the tubular element 20 towards the collection hopper 18.
L’obturateur 56 comporte un extracteur rotatif alvéolaire pour le carbonisat et un clapet à vanne à cloche étanche au gaz. Le fonctionnement de l’obturateur 56 est séquentiel. On ouvre en premier la vanne à cloche avant d’extraire du carbonisat à l’aide de l’extracteur alvéolaire et, en fin de cycle de remplissage, on effectue la fermeture dans le sens inverse de façon à ne jamais accumuler de carbonisat dans la vanne à cloche.The shutter 56 comprises a rotary alveolar extractor for the carbonisate and a gas-tight bell valve flap. The operation of the shutter 56 is sequential. The bell valve is first opened before extracting carbonisate using the alveolar extractor and, at the end of the filling cycle, the closing is carried out in the reverse direction so as to never accumulate carbonisate in the bell valve.
Il est à noter que les granulats de caoutchouc sont introduits dans le module de pyrolyse 12 au moyen du module d’alimentation 14.It should be noted that the rubber granules are introduced into the pyrolysis module 12 by means of the feed module 14.
Le module d’alimentation 14 comporte une trémie 40 d’introduction de granulats, dans laquelle sont versés les granulats, par exemple en continu au moyen d’une bascule de circuit.The feed module 14 comprises a hopper 40 for introducing aggregates, into which the aggregates are poured, for example continuously by means of a circuit scale.
La trémie d’introduction 40 est au moins partiellement remplie d’eau, et comporte à sa base un tube vertical 42 débouchant sur un premier convoyeur à vis 44. Le premier convoyeur à vis 44 comporte une première vis sans fin hélicoïdale 46, par exemple inclinée d’un angle compris entre 45 et 55° par rapport au tube vertical 42.The introduction hopper 40 is at least partially filled with water, and comprises at its base a vertical tube 42 opening onto a first screw conveyor 44. The first screw conveyor 44 comprises a first helical endless screw 46, for example inclined at an angle of between 45 and 55° relative to the vertical tube 42.
Le premier convoyeur à vis 44 comporte par ailleurs une enceinte 48 remplie d’eau, dans laquelle débouche le tube vertical 42, et dans laquelle s’étend en partie la première vis sans fin 46.The first screw conveyor 44 also comprises an enclosure 48 filled with water, into which the vertical tube 42 opens, and into which the first endless screw 46 partly extends.
Le pied de la première vis sans fin 46 est donc ainsi noyé dans l’eau, ce qui a pour effet de former un joint hydraulique à effet de siphon, destiné à empêcher aux gaz de pyrolyse provenant du module de pyrolyse 12 de ressortir par cette entrée.The foot of the first worm screw 46 is thus submerged in water, which has the effect of forming a hydraulic seal with a siphon effect, intended to prevent pyrolysis gases coming from the pyrolysis module 12 from escaping through this inlet.
Le niveau d’eau dans la vis sans fin 46 sera toujours supérieur au niveau du siphon pour éviter la rupture du joint hydraulique. Le niveau d’eau sera préférentiellement de plus de 500 mm au-dessus du siphon dans la vis et le niveau dans la trémie sera de 300 à 800 mm plus haut que le niveau dans la vis inclinée.The water level in the auger 46 will always be higher than the level of the siphon to avoid breaking the hydraulic seal. The water level will preferably be more than 500 mm above the siphon in the auger and the level in the hopper will be 300 to 800 mm higher than the level in the inclined auger.
Les granulats s’écoulent de la trémie 40 vers la vis sans fin 46 en traversant l’enceinte 48. Un système de sécurité contrôle le niveau d’eau qui est ajusté par ajout d’eau via une électrovanne TOR.The aggregates flow from the hopper 40 to the auger 46 through the enclosure 48. A safety system controls the water level which is adjusted by adding water via a solenoid valve TOR.
On notera que, dans certains cas, les granulats peuvent être gras, ce qui les rend hydrophobes et peut les faire flotter, ce qui les empêcherait d’être évacués par la première vis sans fin. Afin de remédier à cet inconvénient, un agent tensioactif est avantageusement ajouté dans l’eau de la trémie 40 afin de modifier la tension superficielle des granulats et les permettre de s’enfoncer dans l’eau.It should be noted that, in some cases, the aggregates may be greasy, which makes them hydrophobic and may cause them to float, which would prevent them from being evacuated by the first auger. In order to overcome this drawback, a surfactant is advantageously added to the water in the hopper 40 in order to modify the surface tension of the aggregates and allow them to sink in the water.
Le granulat humide est transporté vers au moins un second convoyeur comprenant une seconde vis sans fin 50. En variante, le dispositif de pyrolyse 10 pourrait comporter plusieurs seconds convoyeurs, dans le cas où il comporterait plusieurs modules de pyrolyse.The wet aggregate is transported to at least one second conveyor comprising a second auger 50. Alternatively, the pyrolysis device 10 could comprise several second conveyors, in the case where it comprises several pyrolysis modules.
Avantageusement, le fonctionnement de la seconde vis sans fin 50 est asservi à celui de la première vis sans fin 46, de sorte qu’elles sont actionnées ensemble et arrêtées ensemble.Advantageously, the operation of the second worm screw 50 is controlled by that of the first worm screw 46, so that they are actuated together and stopped together.
Le module d’alimentation 14 comporte par ailleurs, pour chaque élément tubulaire 20, un organe d’alimentation 52, s’étendant entre la seconde vis sans fin 50 et l’élément tubulaire 20 correspondant.The feed module 14 also comprises, for each tubular element 20, a feed member 52, extending between the second endless screw 50 and the corresponding tubular element 20.
Chaque organe d’alimentation 52 comporte une entrée alimentée par la seconde vis sans fin 50 et une sortie alimentant l’un des éléments tubulaires 20 agencé en dessous de cet organe d’alimentation 52, en regard de celui-ci.Each feed member 52 comprises an inlet fed by the second worm screw 50 and an outlet feeding one of the tubular elements 20 arranged below this feed member 52, opposite it.
L’entrée de l’organe d’alimentation 52 est équipée d’une vanne 54, par exemple du type « vanne à cloche », c’est-à-dire dont l’obturateur est en forme de cloche.The inlet of the feed member 52 is equipped with a valve 54, for example of the “bell valve” type, that is to say whose shutter is bell-shaped.
La vanne 54 comporte un obturateur étanche, mobile entre une position ouverte autorisant l’insertion de granulats et une position fermée.Valve 54 has a sealed shutter, movable between an open position allowing the insertion of aggregates and a closed position.
Le fonctionnement de la seconde vis sans fin 50 est asservie à la position de l’obturateur, de sorte que la seconde vis sans fin 50 est actionnée lorsque l’obturateur est en position ouverte, et arrêtée lorsque l’obturateur est en position fermée.The operation of the second worm screw 50 is controlled by the position of the shutter, such that the second worm screw 50 is actuated when the shutter is in the open position, and stopped when the shutter is in the closed position.
Ainsi, lorsque la vanne 54 est ouverte, les première 46 et seconde 50 vis sans fin sont actionnées pour convoyer des granulats afin de les introduire dans l’élément tubulaire 20 correspondant jusqu’à ce que celui soit rempli jusqu’à un niveau prédéfini. Lorsque le niveau prédéfini est atteint, les vis sans fin s’arrêtent, le temps d’évacuer le granulat dans la vanne 54 qui peut alors être fermée.Thus, when the valve 54 is open, the first 46 and second 50 augers are actuated to convey aggregates in order to introduce them into the corresponding tubular element 20 until it is filled to a predefined level. When the predefined level is reached, the augers stop, the time to evacuate the aggregate into the valve 54 which can then be closed.
Les vannes 54 sont ainsi activées les unes après les autres de manière séquentielle, pour remplir les éléments tubulaires 20 les uns après les autres. On notera que la seconde vis sans fin 50 n’alimente donc qu’un organe d’alimentation 52 à la fois.The valves 54 are thus activated one after the other in a sequential manner, to fill the tubular elements 20 one after the other. It will be noted that the second worm screw 50 therefore only feeds one feed member 52 at a time.
Les granulats sont ainsi empilés dans les éléments tubulaires 20, où ils subissent une pyrolyse.The aggregates are thus stacked in the tubular elements 20, where they undergo pyrolysis.
Le carbonisat, produit de la pyrolyse, est extrait de chaque élément tubulaire 20 par l’obturateur 56, et s’écoule dans la trémie de récolte 18, qui dirige le carbonisat vers le dispositif de refroidissement 16.The carbonized material produced by pyrolysis is extracted from each tubular element 20 by the shutter 56, and flows into the collection hopper 18, which directs the carbonized material towards the cooling device 16.
Cette trémie de récolte 18 est complétement étanche grâce aux obturateurs 56 de chaque élément tubulaire, ainsi à un obturateur de sortie 58 alimentant le dispositif de refroidissement 16.This harvesting hopper 18 is completely sealed thanks to the shutters 56 of each tubular element, as well as an outlet shutter 58 supplying the cooling device 16.
Le carbonisat chaud (généralement entre 450 et 550 °C) est extrait par l’obturateur 56 de chaque élément tubulaire 20 de pyrolyse pour être stocké en faible quantité dans la trémie 18 de récolte de carbonisat chaud. En sortie de la trémie de récolte 16, l’obturateur de sortie 58, préférentiellement du même type que les obturateurs 56, permet l’introduction contrôlée en débit dans le dispositif de refroidissement 16.The hot carbonisate (generally between 450 and 550 °C) is extracted by the shutter 56 of each tubular pyrolysis element 20 to be stored in small quantities in the hot carbonisate collection hopper 18. At the outlet of the collection hopper 16, the outlet shutter 58, preferably of the same type as the shutters 56, allows the controlled flow rate introduction into the cooling device 16.
Le dispositif de refroidissement 16, représenté plus en détail sur la
Le dispositif de refroidissement 16 comporte également des tubes 60, de préférence horizontaux, dans lesquels circule un fluide réfrigérant, par exemple de l’eau froide. Les tubes 60 sont par exemple agencés en colonnes, les tubes 60 de chaque colonne étant reliées entre eux en série, de sorte que le fluide réfrigérant circule dans les tubes en serpentant en boustrophédon depuis le haut vers le bas. Le fluide réfrigérant est récolté en bas pour être acheminé vers un dispositif réfrigérant, pour ensuite réinjecter le fluide réfrigérant refroidit en haut de colonne.The cooling device 16 also comprises tubes 60, preferably horizontal, in which a refrigerant fluid, for example cold water, circulates. The tubes 60 are for example arranged in columns, the tubes 60 of each column being connected together in series, so that the refrigerant fluid circulates in the tubes by winding in a boustrophedon from the top to the bottom. The refrigerant fluid is collected at the bottom to be conveyed to a cooling device, to then reinject the cooled refrigerant fluid at the top of the column.
Le carbonisat ruisselle dans un lit mouvant sur les tubes 60, verticalement de haut en bas, pour être repris en sortie du refroidisseur par un couloir vibrant extracteur 62 qui permet la retenue du produit dans le dispositif de refroidissement 16.The carbonized material flows in a moving bed on the tubes 60, vertically from top to bottom, to be taken up at the outlet of the cooler by a vibrating extractor corridor 62 which allows the product to be retained in the cooling device 16.
Le couloir vibrant extracteur 62 est mis en mouvement pour contrôler le niveau dans la trémie de collecte 18 et extraire du carbonisat froid vers une trémie tampon 64 située au-dessus d’un dispositif de mise en fûts ou, préférentiellement, en containers. Le dispositif de refroidissement 16 est maintenu plein pendant le fonctionnement continu du dispositif de pyrolyse 10.The vibrating extractor corridor 62 is set in motion to control the level in the collection hopper 18 and extract cold carbonisate towards a buffer hopper 64 located above a device for placing in barrels or, preferably, in containers. The cooling device 16 is kept full during the continuous operation of the pyrolysis device 10.
Claims (9)
- au moins un élément tubulaire (20), conducteur thermiquement, s’étendant verticalement entre une entrée supérieure (20a) pour les granulats de caoutchouc et une sortie inférieure (20b),
- une enceinte de chauffage dans lequel s’étend chaque élément tubulaire (20), l’enceinte de chauffage comportant une pluralité de canaux (24a, 24b, 24c) de circulation de gaz, agencés parallèlement les uns par rapport aux autres et perpendiculairement à l’élément tubulaire (20).Device (10) for pyrolyzing rubber granules, comprising a pyrolysis module (12) through which the rubber granules are intended to pass, characterized in that the pyrolysis module (12) comprises:
- at least one thermally conductive tubular element (20) extending vertically between an upper inlet (20a) for the rubber granules and a lower outlet (20b),
- a heating enclosure in which each tubular element (20) extends, the heating enclosure comprising a plurality of gas circulation channels (24a, 24b, 24c), arranged parallel to each other and perpendicular to the tubular element (20).
- l’entrée du canal supérieur (24a) forme ladite entrée générale de gaz (30), et elle est reliée à un dispositif de soufflage de gaz chaud (34), et la sortie du canal supérieur (24a) est connectée à l’entrée du canal intermédiaire (24c) juste au-dessous,
- l’entrée du canal inférieur (24b) est connectée à la sortie du canal intermédiaire (24c) juste au-dessus, et la sortie du canal inférieur (24b) forme la sortie générale de gaz (32),
- chaque canal intermédiaire (24c) a son entrée connectée à la sortie du canal, supérieur ou intermédiaire, juste au-dessus, et sa sortie connectée à l’entrée du canal, intermédiaire ou inférieur, juste en dessous.A pyrolysis device (10) according to claim 2, wherein the plurality of gas circulation channels comprises an upper channel (24a) located above all other channels, a lower channel (24b) located below all other channels, and at least one intermediate channel (24c) located vertically between the upper channel (24a) and the lower channel (24b), such that:
- the inlet of the upper channel (24a) forms said general gas inlet (30), and it is connected to a hot gas blowing device (34), and the outlet of the upper channel (24a) is connected to the inlet of the intermediate channel (24c) just below,
- the inlet of the lower channel (24b) is connected to the outlet of the intermediate channel (24c) just above, and the outlet of the lower channel (24b) forms the general gas outlet (32),
- each intermediate channel (24c) has its input connected to the output of the channel, upper or intermediate, just above, and its output connected to the input of the channel, intermediate or lower, just below.
Priority Applications (2)
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2024
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| WO2024189228A1 (en) | 2024-09-19 |
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