FR3166149A1

FR3166149A1 - Unité de recyclage, en molécules de synthèse, de déchets au moins en partie organiques

Info

Publication number: FR3166149A1
Application number: FR2409569A
Authority: FR
Inventors: Raymond Guyomarc'h; Luigi PORRETTA
Original assignee: Tever
Current assignee: Tever
Priority date: 2024-09-09
Filing date: 2024-09-09
Publication date: 2026-03-13

Abstract

L’invention concerne une unité (100) de valorisation de déchets comprenant : un étage de pyrolyse (110) de déchets pour fournir un mélange gazeux hétérogène comprenant un gaz de pyrolyse et des molécules de synthèse non gazéifiées, un étage de gazéification (130), positionné sous ledit étage de pyrolyse (110), réalisant, une gazéification des molécules de synthèse non gazéifiées se trouvant dans ledit mélange gazeux hétérogène,un étage terminal, disposé sous l’étage de gazéification (130), pour finaliser ladite réaction gazéification, etun conduit de collecte (150) du gaz de synthèse p ; ladite unité (100) comprenant en outre un lit (160) circulant de particules solides : disposé entre ledit étage terminal (140) et ledit conduit de collecte (150), etformant un filtre prévu pour être traversé par ledit gaz de synthèse provenant dudit étage terminal (140) avant d’atteindre ledit conduit de collecte (150). Voir Figure 1

Description

Unité de recyclage, en molécules de synthèse, de déchets au moins en partie organiques

La présente invention concerne une unité de recyclage, en molécules de synthèse, de déchets au moins en partie organique.

Le domaine de l’invention est de manière générale le domaine du recyclage de déchets, et en particulier de la génération de gaz de synthèse à partir de déchets, en particulier de déchets mélangés.

État de la technique

La gestion des déchets est un sujet qui devient de plus en plus important. En effet, les déchets étouffent notre planète et leur gestion nécessite à la fois leur réduction mais aussi, et surtout, leur recyclage.

Le recyclage ne concerne malheureusement qu’une partie des déchets et il reste une quantité énorme de déchets, appelée « refus de tri » ou « restes », non recyclée. Plus précisément, ces restes sont trop hétérogènes et représentent un mélange trop difficile et/ou trop coûteux à traiter. Pour ces raisons, ces « restes » finissent généralement dans les décharges et/ou sont incinérés, ce qui génère de la pollution, des gaz à effet de serre, sans mentionner le stock d’énergie perdue ou non exploitée que lesdits restes représentent.

Il existe un besoin important pour le recyclage des restes de déchets hétérogènes comprenant un mélange de déchets organiques et de déchets inorganiques.

Un but de la présente invention est de remédier à au moins un des inconvénients de l’état de la technique.

Un autre but de l’invention est de proposer une solution de valorisation de déchets, utilisable pour la valorisation de déchets hétérogènes.

Un autre but de l’invention est de proposer une solution de recyclage en molécules de synthèse d’un mélange hétérogène de déchets organiques et de déchets inorganiques.

L’invention propose d’atteindre au moins l’un des buts précités par une unité de valorisation de déchets au moins en partie organique, ladite unité se présentant sous la forme d’un ensemble vertical, en particulier monobloc, en particulier cylindrique, comprenant :

un premier étage, ditétage de pyrolyse, par au moins un flux thermodynamique, de déchets introduits dans ladite unité par une ouverture d’introduction prévue en partie haute de ladite unité, pour fournir un mélange gazeux hétérogène comprenant un gaz de pyrolyse et des molécules de synthèse non gazéifiées,
un deuxième étage, ditétage de gazéification, positionné sous ledit étage de pyrolyse, réalisant, une gazéification des molécules de synthèse non gazéifiées se trouvant dans ledit mélange gazeux hétérogène fourni par ledit étage de pyrolyse, et produisant un gaz de synthèse,
un troisième étage, ditétage terminal, disposé sous l’étage de gazéification, pour finaliser ladite réaction de gazéification, et
unconduit de collectedudit gaz de synthèse provenant de l’étage terminal ;

ladite unité comprenant en outre unlit circulant de particules solides:

disposé entre ledit étage terminal et ledit conduit de collecte, et
formant un filtre prévu pour être traversé par ledit gaz de synthèse provenant dudit étage terminal avant d’atteindre ledit conduit de collecte.

Ainsi, le procédé selon l’invention propose une unité monobloc de recyclage, en molécules de synthèse, de déchets, pouvant être utilisés à la fois pour le recyclage de déchets homogènes, ou de déchets hétérogènes, et plus particulièrement de déchets hétérogènes comprenant à la fois des déchets organiques et des déchets inorganiques.

L’unité selon l’invention comprend plusieurs étages permettant le traitement progressif de déchets, et donnant une grande flexibilité à la fois sur la nature des déchets à traiter, mais aussi sur les opérations à appliquer à ces déchets. En effet, le fait d’avoir un étage de pyrolyse indépendant de l’étage de gazéification permet de mettre en œuvre un tri de déchets entre l’étage de pyrolyse et l’étage de gazéification, comme il sera décrit plus loin, permettant ainsi de traiter diverses compositions de déchets tout en limitant le besoin de tri a priori des déchets avant leur traitement dans l’unité selon l’invention. De plus, chaque étage de l’unité selon l’invention peut être contrôlé indépendamment en fonction des besoins, ce qui permet une plus grande flexibilité et liberté pour le recyclage des déchets à la fois en termes de composition mais aussi en termes de volume.

En outre, l’unité selon l’invention comprend un lit circulant de particules qui doit être traversé par le gaz de synthèse permettant d’une part d’augmenter la performance de conversion en molécules de synthèse des déchets en finalisation de ladite conversion le cas échéant, mais aussi la filtration et le pré-conditionnement dudit gaz de synthèse, ce lit circulant formant un filtre/crible à alvéoles aléatoires que doit traverser le gaz de synthèse.

De préférence, l’étage de pyrolyse peut réaliser une vaporisation des fractions volatiles de déchets introduits dans l’unité et une décomposition chimique des matières organiques.

Ainsi, le mélange gazeux hétérogène sortant de l’étage de pyrolyse comprend un gaz de pyrolyse et des molécules de synthèse non gazéifiées obtenues par décomposition chimique des matières organiques.

En fonctionnement, la température dans l’étage de pyrolyse peut être comprise entre 500°C et 900°C en fonction du résultat programmé.

De préférence, l’étage de gazéification peut réaliser une réaction thermochimique, en particulier complète, des matières organiques se trouvant dans le gaz de pyrolyse en gaz de synthèse.

Ainsi, le gaz de synthèse obtenu en sortie dudit étage de gazéification ne devrait plus comprendre de particules non gazéifiées, ou une part négligeable de particules non gazéifiées.

En fonctionnement, la température dans l’étage de gazéification peut être comprise entre 1000°C et 1200°C.

De préférence, l’étage terminal permet de s’assurer que d’éventuelles matières organiques non gazéifiées se trouvant dans le gaz de synthèse fourni par l’étage de gazéification soient gazéifiées et que le gaz de synthèse qui atteint le conduit de collecte ne comprenne plus de composées chimiques organiques non gazéifiées.

En fonctionnement, la température dans l’étage terminal peut être comprise entre 1000°C et supérieure à 1200°C.

Suivant des modes de réalisation, l’unité selon l’invention peut comprendre une chambre de transit disposée sous le lit circulant.

Cette chambre de transit peut être configurée de sorte que au moins une partie du gaz de synthèse traverse :

une première fois ledit lit circulant pour passer de l’étage terminal vers ladite chambre de transit ; et
une deuxième fois ledit lit circulant pour passer de ladite chambre de transit vers le conduit de collecte.

Ainsi, le gaz de synthèse, avant d’atteindre le conduit de collecte, traverse plusieurs fois le lit circulant. Cela permet de mettre en contact le gaz de synthèse avec les particules formant le lit circulant à plusieurs reprises. Ainsi, le gaz de synthèse est filtré à plusieurs reprises pour éliminer d’éventuels particules solides qui pourraient encore être présentes dans ledit gaz de synthèse. Par exemple, le lit circulant permet de retenir les solides organiques non gazéifiés pour assurer leur complète gazéification, grâce notamment aux particules du lit circulant.

De plus, le fait de mettre en contact le gaz de synthèse avec les particules formant le lit circulant permet de provoquer la réalisation de réactions d’oxydoréduction entre les particules formant ledit lit et les composées chimiques formant le gaz de synthèse. Ces réactions permettent de traiter d’éventuelles molécules oxydantes encore présentes dans le gaz de synthèse, telles que des molécules de CO₂et de H₂O.

Suivant des modes de réalisation, le lit circulant peut être alimenté en particules au travers du conduit de collecte de sorte que les particules ajoutées dans ledit lit circulant sont traversées en contrecourant par le gaz de synthèse avant d’atteindre ledit lit circulant.

Ainsi, le gaz de synthèse ayant déjà traversé le lit circulant à plusieurs reprises, comme indiqué plus haut, entre en contact avec les particules qui sont nouvellement ajoutées au lit circulant, dans le conduit de collecte. En d’autres termes, le gaz de synthèse sortant de l’unité de recyclage selon l’invention par le conduit de collecte entre en contact des particules qui vont s’ajouter au lit circulant. Cela donne la possibilité au gaz de synthèse de réagir une dernière fois avec les particules réactives du lit circulant avant de sortir de l’unité de recyclage selon l’invention.

De plus, les particules déversées dans le conduit de collecte, viennent au contact des parois dudit conduit, et de ce fait créent un mouvement en contrecourant et des vibrations générant des ondes dans ledit conduit.

Les particules formant le lit circulant peuvent se déplacer dans le lit circulant sous l’effet de la gravité et/ou sous l’effet de nouvelles particules ajoutées dans ledit lit circulant.

Par exemple, le lit circulant peut être disposé/formé sur un support incliné facilitant la circulation des particules formant le lit circulant.

Par exemple, le lit circulant peut être disposé/formé sur une grille, ou tout autre support perforé, laissant passer un flux gazeux sans laisser passer les particules formant le lit circulant.

Suivant des modes de réalisation, l’unité selon l’invention peut comprendre un moyen pour déplacer les particules dudit lit circulant.

Ce moyen permet de renouveler les particules formant le lit circulant. Ainsi, une partie des particules est retirée du lit circulant, par exemple au niveau d’une extrémité. Une nouvelle quantité de particules est ajoutée audit lit circulant au niveau d’une autre extrémité dudit lit circulant.

Les particules ajoutées au lit circulant peuvent être les particules préalablement retirées dudit lit circulant, optionnellement après traitement desdites particuliers.

Au moins une particule retirée dudit lit circulant peut subir une réaction d’oxydation, respectivement de réduction, et plus généralement peut être traitée, avant d’être ajoutée au lit circulant.

Suivant un exemple de réalisation, le moyen pour déplacer les particules du lit circulant peut être un convoyeur.

Suivant un autre exemple de réalisation, le moyen pour déplacer les particules du lit circulant peut comprendre une vis sans fin.

Suivant une caractéristique particulièrement avantageuse, au moins une, et en particulier chaque, particule du lit circulant peut être une particule sphérique ou ovoïde.

En d’autres termes, une partie ou la totalité des particules du lit circulant peuvent être des particules solides sphériques ou ovoïde.

La forme sphérique et/ou ovoïde permet d’avoir le moins de surface de contact entre les particules solides formant le lit circulant, ce qui permet la plus importante surface libre pour le passage des gaz et la plus grande surface de contact avec le gaz traversant le lit circulant.

Suivant des modes de réalisation, au moins une, en particulier chaque, particule du lit circulant peut être une particule :

métallique oxydable/désoxydable, et/ou
céramique et/ou
zéolite réactive.

En d’autres termes, suivant des modes de réalisation, le lit circulant peut comprendre des, ou être constitué en partie ou en totalité de, particules :

métalliques oxydables/désoxydables, et/ou
céramiques et/ou
zéolites réactives.

Dans le cas où le lit circulant est composé de particules céramiques, alors la composition du gaz de synthèse tend à une pureté CO/H₂d'environ 100% de la composition chimique élémentaire des matières premières. Dans ce cas, le lit circulant assure seulement, ou principalement, une fonction de filtre, et en particulier de filtre à particules inorganiques , par exemple cendres volantes, très fines.

Dans le cas où le lit circulant est composé de particules métalliques oxydables/désoxydables, l'interaction entre le gaz de synthèse et lesdites particules permet de réduire les molécules oxydantes encore présente dans ledit gaz de synthèse, telle que les molécules de CO₂et de H₂O selon les réactions suivantes :
CO₂+ H₂O + 2Me ⇋ CO + H₂+ 2MeO
CO₂+ Me ⇋ CO + MeO
H₂O + Me ⇋ H₂+ MeO

Dans le cas où le lit circulant est composé de particules d’alliages métalliques catalytiques, l'interaction entre le gaz de synthèse et lesdites particules génère une méthanation, c’est-à-dire une conversion du gaz de synthèse en méthane selon la réaction CO + 3H₂⇋ CH₄+ H₂O : le gaz de synthèse extrait est alors composé à plus de 70% en CH₄, ce qui représente un transfert d'énergie supérieur à 94% du potentiel thermochimique du déchet converti en gaz méthane.

Comme indiqué plus haut, l’étage de pyrolyse peut réaliser une vaporisation des fractions volatiles de déchets introduits dans l’unité de recyclage et une décomposition thermochimique des matières organiques.

Ainsi, le mélange gazeux hétérogène issu de l’étage de pyrolyse comprend un gaz de pyrolyse et des molécules de synthèse non gazéifiées obtenues par décomposition thermochimique des matières organiques.

Par décomposition « thermochimique », on entend une réaction de décomposition chimique qui a lieu sous l’effet de la température et grâce à l’apport énergétique.

Suivant des modes de réalisation, l’étage de pyrolyse peut comprendre un conduit central d’amené d’un premier flux thermodynamique, PFT, dans ledit étage de pyrolyse.

Ce conduit central permet d’alimenter l’étage de pyrolyse avec le PFT apportant l’énergie thermique pour la pyrolyse, c’est-à-dire pour la vaporisation des fractions volatiles de déchets et la décomposition thermochimique des matières organiques.

De préférence, le PFT est en contre-courant des déchets introduits par l’ouverture d’introduction, qui se trouve en partie haute de l’étage de pyrolyse. Par exemple, le PFT est en courant ascendant dans l’unité et les déchets introduits sont en courant descendant.

Suivant des modes de réalisation, le conduit central peut-être configuré de sorte que le PFT sort dudit conduit central latéralement, en particulier en couronne en partie haute du conduit central, c’est-à-dire vers la périphérie de l’étage de pyrolyse, et donc de l’unité de recyclage selon l’invention.

Suivant des modes de réalisation, le conduit central dans lequel circule le PFT peut être coiffé d’un chapeau, dit chapeau central.

Le chapeau coiffant le conduit central permet de forcer le PFT à sortir latéralement dudit conduit central, en particulier en couronne en partie haute du conduit central, vers la périphérie de l’étage de pyrolyse et/ou de l’unité de recyclage selon l’invention.

Le chapeau coiffant le conduit central permet d’autre part d’éviter que des particules solides de déchets s’introduisent dans ledit conduit central protégeant ainsi l’intérieur dudit conduit central.

Le chapeau coiffant le conduit central peut dans certains modes de réalisation être perforée autorisant une partie du flux à sortir de manière axiale de la colonne centrale.

Suivant des modes de réalisation, l’étage de pyrolyse peut en outre comprendre un conduit périphérique d’amené d’un deuxième flux thermodynamique, DFT, dans ledit étage de pyrolyse.

Ce conduit périphérique permet d’alimenter l’étage de pyrolyse avec le DFT apportant l’énergie thermique pour la pyrolyse, c’est-à-dire pour la vaporisation des fractions volatiles de déchets et la décomposition thermochimique des matières organiques.

De préférence, le DFT est en contre-courant des déchets introduits par l’ouverture d’introduction, qui se trouve en partie haute de l’étage de pyrolyse. Par exemple, le DFT est en courant ascendant dans l’unité et les déchets introduits sont en courant descendant.

Suivant des modes de réalisation, le conduit périphérique peut-être configuré de sorte que le DFT sort dudit conduit périphérique latéralement, c’est-à-dire vers le centre de l’étage de pyrolyse, et donc de l’unité de recyclage selon l’invention.

Suivant des modes de réalisation, le conduit périphérique dans lequel circule le DFT peut être coiffé d’un chapeau, dit chapeau périphérique.

Le chapeau périphérique coiffant le conduit périphérique permet de forcer le DFT à sortir latéralement dudit conduit central, vers le centre de l’étage de pyrolyse et donc de l’unité de recyclage selon l’invention.

Le chapeau périphérique coiffant le conduit périphérique permet d’autre part d’éviter que des particules solides de déchets s’introduisent dans ledit conduit périphérique protégeant ainsi l’intérieur dudit conduit périphérique.

L’utilisation :

d’un conduit central duquel sort le PFT latéralement vers la paroi périphérique de l’unité de recyclage selon l’invention, et
d’un conduit périphérique duquel sort le DFT latéralement vers le centre de l’unité de recyclage selon l’invention ;

permet de créer, dans l’étage de pyrolyse une zone où les deux flux thermodynamiques, à savoir le PFT et le DFT, se rencontrent et s’opposent latéralement. Cela provoque :

une zone de turbulence forçant les déchets à se mélanger, et donc assure une homogénéisation au sein de l’étage de pyrolyse,
la création d’un rideau de flux thermodynamique de sustentation qui doit être traversé par les déchets en courant descendant, ce qui augmente le temps de présence des déchets dans l’étage de pyrolyse et donc améliore le traitement desdits déchets dans l’étage de pyrolyse.

Suivant des modes de réalisation, l’unité selon l’invention peut comporter, sous l’étage de pyrolyse, un séparateur, et en particulier une plaque de séparation perforée, pour collecter des matières non pyrolysées, en particulier solides, en sortie dudit étage de pyrolyse, tout en laissant passer le gaz de pyrolyse hors dudit étage de pyrolyse vers l’étage de gazéification.

Un tel séparateur permet de définir physiquement la séparation entre l’étage de pyrolyse et l’étage de gazéification.

Un tel séparateur permet aussi de contrôler la pression dans la zone de pyrolyse en formant une barrière ralentissant le passage du mélange gazeux hétérogène produit dans la zone de pyrolyse. La présence de ce séparateur en partie basse de l’étage de pyrolyse permet par exemple de créer une surpression du mélange gazeux hétérogène produit dans la zone de pyrolyse avant leur passage vers la zone de gazéification. Cette surpression permet d’améliorer la gazéification des matières organiques non pyrolysées.

Le séparateur se trouvant en partie basse de l’étage de pyrolyse peut présenter toute forme.

Suivant des modes de réalisation avantageux, le séparateur peut être conformé, en particulier incurvé, pour diriger des matières solides se trouvant dans le mélange gazeux hétérogène produit dans l’étage de pyrolyse, et en particulier des matières solides inorganiques, vers une ouverture d’évacuation desdites matières solides hors de l’unité de recyclage selon l’invention.

Ainsi, le séparateur assure un tri « automatique » de matières solides inorganiques hors de l’unité de recyclage selon l’invention, permettant le recyclage de déchets mélangés sans tri préalable, ou avec un tri très limité.

De plus, il est à noter que le tri de matières solides inorganiques n’est pas réalisé en amont de l’unité de recyclage mais pendant le processus de recyclage entre l’étage de pyrolyse et l’étage de gazéification, ce qui permet un tri efficace à la fois en termes de process puisqu’il s’inscrit directement dans le process de recyclage mais aussi en termes de qualité de tri puisqu’il est réalisé après séparation, et donc valorisation, des parties thermochimiquement valorisables des déchets dans l’étage de pyrolyse.

Suivant des modes de réalisation, l’unité de recyclage peut comprendre, au niveau du séparateur, une voie de passage permettant le passage du gaz de pyrolyse de l’étage de pyrolyse vers l’étage de gazéification.

Suivant des modes de réalisation, la voie de passage peut être prévue dans le séparateur

Suivant des modes de réalisation, la voie de passage peut être prévue en périphérique du séparateur, entre ledit séparateur et la paroi latérale de la zone de pyrolyse. Dans ce cas, le séparateur a une largeur inférieure à la largeur interne de la zone de pyrolyse.

Suivant des modes de réalisation, le séparateur peut être inclinable ou articulé au niveau de sa fixation, et en particulier articulé d’un axe horizontal. Ainsi, lorsque la voie de passage est prévue en périphérique dudit séparateur, il est possible d’ajuster la taille, et en particulier la largeur, de la voie de passage, par exemple en modification l’inclinaison dudit séparateur.

Suivant des modes de réalisation, l’unité de recyclage selon l’invention peut comporter une ouverture d’évacuation des matières non pyrolysées, en particulier solide, hors de ladite unité, en sortie de l’étage de pyrolyse.

Cette ouverture d’évacuation peut être agencée sous le séparateur se trouvant en partie basse de l’étage de pyrolyse tel que décrit plus haut.

Les déchets qui ne sont pas pyrolysés et qui sont triés et éliminés à ce stade peuvent par exemple être des métaux, des minéraux, des matières organiques solides non gazéifiées, etc.

L’ouverture d’évacuation peut réaliser une évacuation des matières solides par gravité.

Alternativement, ou en plus, l’unité selon l’invention peut comprend un mécanisme d’entrainement, par exemple une vis sans fin, couplé à ladite ouverture d’évacuation, pour entrainer les matières solides hors de l’unité.

Suivant des modes de réalisation, lorsque l’étage de pyrolyse comprend un conduit central et un conduit périphérique, la zone de pyrolyse peut se trouver entre ledit conduit central et ledit conduit périphérique.

Suivant des modes de réalisation avantageux, l’étage de pyrolyse peut être défini par une partie haute de l’unité de recyclage qui est démontable, ou amovible, du reste de ladite unité de recyclage.

Dans ce cas, ladite partie haute formant l’étage de pyrolyse est assemblée avec le reste de l’unité de recyclage par des moyens d’assemblage démontable ou amovible, permettant de la démonter/l’enlever, tels que par exemple des vis, des boulons, etc. ou tout autre moyen d’assemblage.

Comme indiqué plus haut, l’étage de gazéification peut réaliser une réaction thermochimique, en particulier complète, des matières organiques se trouvant dans le gaz de pyrolyse en gaz de synthèse.

Suivant des modes de réalisation, l’étage de gazéification peut comprendre un conduit central dans lequel est généré un premier flux thermodynamique, et en particulier le PFT utilisé dans l’étage de pyrolyse, fourni à la zone de pyrolyse.

Le PFT peut-être généré suivant toute technique connue/adéquate.

Par exemple, le PFT peut être généré par combustion sous O₂de gaz de synthèse (CO/H₂) préalablement produit par ladite unité, après une phase de démarrage de ladite unité de recyclage. Cette combustion génère et fournit :

d’une part le PFT qui est fourni à l’étage de pyrolyse, et
d’autre part l’énergie thermique pour les réactions de craquage et d'oxyréduction du gaz de pyrolyse au sein dudit étage de gazéification, et
plus particulièrement les oxydants (CO₂/H₂O) nécessaires aux réactions oxydoréductrices dans l'étage de pyrolyse, immédiatement au-dessus, et dans le reste de ladite unité de recyclage selon la formule : 2C+CO₂/H₂O⇋3CO+H₂.

Suivant des modes de réalisation, le conduit central de l’étage de gazéification peut avoir, au moins en partie, une double paroi creuse.

Ainsi, il est possible de faire circuler un flux gazeux dans ladite double paroi.

En particulier, comme il sera décrit plus loin, il est possible de faire circuler au moins une partie du DFT dans la double paroi de la colonne centrale de l’étage de gazéification. Cela permet de réaliser un échange thermique entre le PFT circulant dans le conduit central et le DFT circulant dans la double paroi du PFT, permettant ainsi bénéficier de l’apport thermique se trouvant dans la colonne centrale au bénéfice du DFT. Cela permet aussi de mieux contrôler la température de l’étage de pyrolyse alimenté par le PFT et le DFT.

Suivant des modes de réalisation, le conduit central de l’étage de gazéification peut être aligné avec le conduit central de l’étage de pyrolyse.

En particulier, le conduit central de l’étage de gazéification et le conduit central de l’étage de pyrolyse peuvent être concentriques.

Par exemple, le conduit central de l’étage de gazéification peut avoir une largeur, et en particulier un diamètre, inférieur à celle/celui du conduit central de l’étage de pyrolyse.

Par exemple, le conduit central de l’étage de gazéification peut déboucher dans le conduit central de l’étage de pyrolyse.

Suivant des modes de réalisation, l’unité de recyclage selon l’invention peut comporter, au niveau de la jonction des conduits centraux un passage permettant à une partie du PFT de sortir desdits conduits centraux et passer dans la zone de pyrolyse et/ou dans la zone de gazéification.

Suivant des modes de réalisation, l’étage de gazéification peut comprendre un conduit périphérique véhiculant un deuxième flux thermodynamique, et en particulier le DFT utilisé dans l’étage de pyrolyse, vers l’étage de pyrolyse.

Suivant des modes de réalisation, le conduit périphérique de l’étage de gazéification peut être aligné avec le conduit périphérique de l’étage de pyrolyse.

En particulier, le conduit périphérique de l’étage de gazéification et le conduit périphérique de l’étage de pyrolyse peuvent être concentriques.

Par exemple, le conduit périphérique de l’étage de gazéification peut avoir une largeur inférieure à celle du conduit périphérique de l’étage de pyrolyse.

Par exemple, le conduit périphérique de l’étage de gazéification peut déboucher dans le conduit périphérique de l’étage de pyrolyse.

Suivant des modes de réalisation, l’unité de recyclage selon l’invention peut comporter, au niveau de la jonction des conduits périphériques un passage permettant à une partie du DFT de sortir desdits conduits périphériques et passer dans la zone de pyrolyse et/ou dans la zone de gazéification.

Suivant des modes de réalisation, lorsque l’étage de gazéification comprend un conduit central et un conduit périphérique, la zone de gazéification peut se trouver entre ledit conduit central et ledit conduit périphérique.

Suivant des modes de réalisation, lorsque l’étage de gazéification comprend un conduit central à double paroi et un conduit périphérique, l’unité de recyclage selon l’invention peut en outre comprendre une communication entre le conduit périphérique et la double paroi du conduit central, permettant à au moins une partie du deuxième flux thermodynamique DFT de circuler dans ladite double paroi dudit conduit central.

Cette communication peut être réalisée par tous moyens adéquat. Suivant un exemple de réalisation non limitatif, cette communication peut être réalisée par au moins un tube, ou un réseau de tubes, de communication reliant le conduit périphérique et l’intérieur de la double paroi du conduit central.

Ainsi, il est possible de faire circuler au moins une partie du DFT dans la double paroi du conduit central, en particulier sans que ledit DFT se mélange avec le PFT. Cela permet de réaliser un échange thermique entre le PFT et le DFT au travers de ladite double paroi. Cela permet aussi de mieux réguler la température dans la zone de gazéification se trouvant entre lesdits conduits, et/ou dans la zone de pyrolyse, mais aussi de mieux réguler la température du DFT et/ou du PFT.

Suivant des modes de réalisation avantageux, l’étage de gazéification peut être défini par une partie centrale de l’unité de recyclage qui est démontable, ou amovible, du reste de ladite unité de recyclage.

Dans ce cas, ladite partie centrale est assemblée avec le reste de l’unité de recyclage, par des moyens d’assemblage permettant de la démonter/l’enlever, tels que par exemple des vis, des boulons, etc. ou tout autre moyen d’assemblage.

Comme indiqué plus haut, l’étage terminal permet de s’assurer que d’éventuelles matières organiques non gazéifiées se trouvant dans le gaz de synthèse provenant de l’étage de gazéification soient gazéifiées et que le gaz de synthèse qui atteint le conduit de collecte ne comprennent plus de composées chimiques organiques non gazéifiées.

Suivant des modes de réalisation, l’étage terminal peut comprendre une chambre centrale traversée par le flux gazeux provenant de l’étage de gazéification.

Cette chambre permet la complétude de la conversion thermochimique des gaz de pyrolyse en gaz de synthèse, et en particulier en CO et H₂.

Suivant des modes de réalisation, cette chambre centrale est disposée juste en amont du lit circulant, et en particulier juste au-dessus du lit circulant, de sorte que le flux gazeux de synthèse traverse ladite chambre pour atteindre le lit circulant juste en sortie de ladite chambre centrale.

La chambre centrale de l’étage terminal peut avoir une forme dirigeant le flux gazeux provenant de l’étage de gazéification vers le lit circulant, par exemple une forme dont la section diminue vers le lit circulant, en particulier une forme en entonnoir, une forme en cône ou toute autre forme.

Ainsi, l’ensemble du flux gazeux traverse la chambre centrale de l’étage terminal et est dirigé naturellement vers le lit circulant pour traverser ledit lit circulant et y être filtré.

Suivant des modes de réalisation, l’étage terminal peut comprendre une chambre périphérique dans laquelle est généré un deuxième flux thermodynamique, et en particulier le DFT décrit plus haut, fourni à l’étage de pyrolyse.

Le DFT peut être généré de différentes manières connues et adéquates.

Suivant un exemple de réalisation, le DFT peut être généré par combustion sous O₂de gaz de synthèse, par exemple de gaz de synthèse comprenant du CO et/ou H₂préalablement produit par ladite unité. Une telle combustion permet de générer un flux thermodynamique très chaud, par exemple à une température de l’ordre de 1000°C et supérieure à 1200°C. La chaleur générée lors de la combustion permet en outre de surchauffer l’étage terminal et en particulier contrôler la température du lit circulant.

Bien entendu, le DFT peut être généré de toute autre manière connue et adéquate.

Suivant des modes de réalisation, l’unité selon l’invention, et en particulier l’étage terminal ou le conduit de collecte, peut comprendre une chambre par laquelle est extrait le gaz de synthèse après son double passage au travers du lit circulant.

Cette chambre permet de recevoir le gaz de synthèse après que ce dernier a traversé le lit circulant à plusieurs reprises et a réagi avec les particules formant ledit lit circulant.

Cette chambre peut, de préférence, être située à la base du conduit de collecte, ou entre le conduit de collecte et le lit circulant. Cette chambre peut en particulier être située juste au-dessus du lit circulant.

Cette chambre peut en outre être configurée pour être traversée par les particules qui sont déversées dans le conduit de collecte pour former le lit circulant, tel que décrit plus haut.

Le conduit de collecte a pour rôle de recevoir le gaz de synthèse produit par l’unité de recyclage selon l’invention.

Dans des modes de réalisation, le conduit de collecte peut déboucher sur le lit circulant, optionnellement au travers de la chambre périphérique de l’étage terminal. Ainsi, le conduit de collecte est communicant avec le lit circulant.

Comme indiqué plus haut, le conduit de collecte peut être utilisé pour alimenter le lit circulant en particules.

Dans ce cas, les nouvelles particules prévues pour s’ajouter au lit circulant peuvent être déversées dans le conduit de collecte. Ces particules traversent alors ledit conduit de collecte par gravitation, en contrecourant du gaz de synthèse en cours de collecte, avant d’atteindre ledit lit circulant.

Sur leur passage, les particules peuvent entrer en contact avec les parois dudit conduit de collecte, et éventuellement d’éléments faisant saille de la face intérieure dudit conduit de collecte. Les particules entrant au contact avec le conduit de collecte, tout au long de leur parcours à contrecourant du gaz de synthèse extrait, génèrent des ondes de chocs, des énergies cinétiques et gravitationnelles. Ces multiples effets thermophysiques permettant d’épurer finement le gaz de synthèse et peuvent participer à des réactions catalytiques.

Description des figures et modes de réalisation

D’autres avantages et caractéristiques apparaîtront à l’examen de la description détaillée de modes de réalisation nullement limitatifs, et des dessins annexés sur lesquels :

laFIG. 1est une représentation schématique d’un premier exemple de réalisation non limitatif d’un procédé selon l’invention ;
laFIG. 2est une représentation schématique de l’exemple de laFIG. 1suivant une coupeA;
laFIG. 3est représentation schématique de l’exemple de laFIG. 1suivant une coupeB;
laFIG. 4est représentation schématique de l’exemple de laFIG. 1suivant une coupeC;
laFIG. 5est représentation schématique de l’exemple de laFIG. 1suivant une coupeD; ;
laFIG. 6est représentation schématique de l’exemple de laFIG. 1suivant une coupeE; et
laFIG. 7est représentation schématique de l’exemple de laFIG. 1suivant une coupeF.

Il est bien entendu que les modes de réalisation qui seront décrits dans la suite ne sont nullement limitatifs. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieure. Cette sélection comprend au moins une caractéristique de préférence fonctionnelle sans détails structurels, ou avec seulement une partie des détails structurels si c'est cette partie qui est uniquement suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieure.

En particulier toutes les variantes et tous les modes de réalisation décrits sont combinables entre eux si rien ne s’oppose à cette combinaison sur le plan technique.

Sur les figures et dans la suite de la description, les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence.

LaFIG. 1est une représentation schématique d’un premier exemple de réalisation non limitatif d’une unité selon la présente invention. Les FIGURES 2-7 représentent l’exemple de laFIG. 1suivant différentes coupes réalisées en différentes positions le long de la direction verticale.

L’unité 100 de laFIG. 1peut être utilisée pour le recyclage, en molécules de synthèse, de déchets au moins en partie organique. En particulier, l’unité 100 peut être utilisée pour le recyclage de déchets comprenant des déchets organiques et des déchets inorganiques.

L’unité 100 se présente sous la forme d’un ensemble, par exemple monobloc, vertical. En particulier, l’unité 100 comprend un corps 102 se présentant sous la forme d’un ensemble vertical, par exemple monobloc.

De manière nullement limitative, le corps présente une section circulaire de sorte que ledit corps 102 se présente sous la forme d’un cylindre vertical.

L’unité 100 comprend une ouverture 104 d’introduction prévue en partie haute de ladite unité 100, pour introduire dans ladite unité une quantité de déchets à recycler. L’ouverture d’introduction 104 est par exemple prévue de manière sensiblement centrée sur ladite unité 100, dans le plan horizontal.

Les déchets peuvent être introduits de manière connue, par exemple de manière continue ou par lots.

Les déchets introduits dans l’unité retombent dans ladite unité par gravité. Les déchets parcourent l’unité de recyclage 100 en courant descendant sous l’effet de la gravité.

L’ouverture d’introduction 104 peut être équipée :

d’un mécanisme d’étanchéité (non représenté) évitant la sortie de gaz par ladite ouverture d’introduction 104, et/ou
un mécanisme d’isolation thermique (non représenté) évitant, ou du moins limitant, les pertes thermiques ;

lors de l’introduction de déchets. Un tel mécanisme peut par exemple se présenter sous la forme d’une trappe rotative recevant les déchets dans une première position et déversant les déchets dans l’unité de recyclage 100 dans une deuxième position. Tout autre mécanisme peut être utilisé.

L’unité de recyclage 100 comprend une paroi périphérique 106.

De préférence, la paroi périphérique extérieure 106 de l’unité de recyclage 100 est réalisée en un matériau résistant à des hautes températures et permettant une isolation thermique. Par exemple, la ou les parois de l’unité de recyclage 100 peuvent être réalisée en tôle doublée, par exemple du côté intérieur, d’une couche de matériau isolant ou réfractaire.

L’unité 100 comprend un premier étage 110, dit étage de pyrolyse.

L’étage de pyrolyse 110 est prévu pour réaliser une vaporisation des fractions volatiles de déchets introduits dans l’unité 100 et une décomposition thermochimique des matières organiques. L’étage de pyrolyse 110 est prévu pour fournir un mélange gazeux hétérogène comprenant un gaz de pyrolyse et des molécules de synthèse non gazéifiées obtenues par décomposition thermochimique des matières organiques.

Suivant un exemple de réalisation, en fonctionnement, la température dans l’étage de pyrolyse 110 peut être comprise entre 500°C et 900°C.

L’étage de pyrolyse 110 comprend un conduit central 112 d’amené d’un premier flux thermodynamique, PFT, dans ledit étage de pyrolyse 110 et débouchant dans ledit étage de pyrolyse 110. Ce conduit central 112 permet d’alimenter l’étage de pyrolyse 110 avec le PFT apportant l’énergie thermique pour la pyrolyse, c’est-à-dire pour la vaporisation des fractions volatiles de déchets et la décomposition thermochimique des matières organiques. Le PFT est en courant ascendant, c’est-à-dire à contrecourant des déchets déversés dans l’unité de recyclage 100 et sort du conduit central 112 par une ouverture se trouvant en partie haute dudit conduit central 112.

Le conduit central 112 est coiffé d’un chapeau 114, appelé chapeau central. Ce chapeau central 114 se présente sous la forme d’un cône inversé, et est fixé en partie haute du conduit central 112 dans lequel circule le PFT juste au-dessus de l’ouverture par laquelle le PFT sort dudit conduit central 112. Le chapeau central 114 est plus large que l’ouverture du conduit central 112 débouchant dans l’étage de pyrolyse 110 et par laquelle sort le PFT. Ainsi, le chapeau central 114 permet d’une part de protéger le conduit central 112 et d’éviter que des déchets solides s’introduisent dans ledit conduit central 112.

De plus, et surtout, le chapeau central 114 permet de forcer le PFT amené par le conduit central 112 dans l’étage de pyrolyse 110 de sortir dudit conduit central 112 dans une direction latérale, c’est à dire dans une direction orientée vers la périphérie de l’unité de recyclage 100 et donc de l’étage de pyrolyse 110.

Optionnellement, le chapeau central 114 peut comporter des perforations laissant une partie du PFT au travers dudit chapeau central.

Suivant des exemples de réalisation, le chapeau central 114 peut être en forme de cône.

L’étage de pyrolyse 110 comprend en outre un conduit périphérique 116 d’amené d’un deuxième flux thermodynamique, DFT, dans ledit étage de pyrolyse 110.

Le conduit périphérique 116 permet d’alimenter l’étage de pyrolyse 110 avec le DFT apportant l’énergie thermique pour la pyrolyse, c’est-à-dire pour la vaporisation des fractions volatiles de déchets et la décomposition chimique des matières organiques. Le DFT est en courant ascendant, donc à contrecourant des déchets introduits par l’ouverture d’introduction 102.

Le conduit périphérique 116 dans lequel circule le DFT est coiffé d’un chapeau 118, appelé chapeau périphérique. Ce chapeau périphérique 118 est agencé sur la paroi périphérique 108 de l’étage de pyrolyse 110, et donc de l’unité de recyclage 100. Ce chapeau périphérique 118 peut être légèrement incliné vers le bas.

Le chapeau périphérique 118 présente une largeur plus grande que celle du conduit périphérique 116 et s’étend au-delà dudit conduit périphérique 116 vers le centre de l’unité de recyclage 100. Ainsi, le chapeau périphérique 118 recouvre entièrement le conduit périphérique 116. Ainsi, le chapeau périphérique 118 permet de protéger le conduit périphérique 116 amenant le DFT dans l’étage de pyrolyse 110 et d’éviter que des déchets solides s’introduisent dans ledit conduit périphérique 116. De plus, et surtout, le chapeau périphérique 118 permet de forcer le DFT amené par le conduit périphérique 116 dans l’étage de pyrolyse 110 de sortir dudit conduit périphérique 116 dans la direction latérale, c’est à dire dans une direction orientée vers le centre de l’unité de recyclage 100 et donc de l’étage de pyrolyse 110.

L’espace entre le conduit central 112 et le conduit périphérique constitue une zone de pyrolyse, notée ZP dans la suite, des déchets introduits dans l’unité de recyclage 100.

L’utilisation combinée, dans l’étage de pyrolyse 110, du conduit central 112 et du conduit périphérique 116 permet de créer, dans l’étage de pyrolyse 110 une zone où les deux flux thermodynamiques se rencontrent et s’opposent latéralement. Cela provoque :

une zone de turbulence forçant les déchets à se mélanger, et donc assure une homogénéisation des déchets au sein de l’étage de pyrolyse 110 et un bon mélange des déchets avec les flux thermodynamiques ; et
la création d’un rideau de flux thermodynamique qui maintient en sustentation les déchets en courant descendant, ce qui améliore le traitement desdits déchets dans l’étage de pyrolyse 110.

De préférence, l’étage de pyrolyse 110 forme un ensemble, en particulier monobloc, qui est démontable, ou amovible, du reste de l’unité de recyclage 100. Pour cela, l’étage de pyrolyse 110 peut être fixé au reste de l’unité de recyclage 100 par tout moyen de fixation amovible ou démontable tels que des vis, des boulons, etc.

L’unité de recyclage 100 comprend en outre, sous, ou en partie basse de, l’étage de pyrolyse 110 un étage de tri 120 permettant de trier et séparer des matières non pyrolysées, en particulier solides, en sortie de l’étage de pyrolyse 110, tout en laissant passer le gaz de pyrolyse de l’étage de pyrolyse 110 vers les étages suivants de l’unité de recyclage 110.

L’étage de tri 120 comprend un séparateur 122, qui, dans l’exemple non limitatif représenté sur les FIGURES se présente sous la forme d’une plaque de séparation perforée. Ce séparateur 122 a pour fonction de collecter des matières non pyrolysées, en particulier solides, provenant de l’étage de pyrolyse 110, tout en laissant passer le gaz de pyrolyse. Les déchets qui ne sont pas pyrolysés et qui sont triés et éliminés à ce stade peuvent par exemple être des métaux, des minéraux, des matières organiques solides non gazéifiées, etc.

Le séparateur 122 permet aussi de contrôler la pression dans l’étage de pyrolyse 110 en formant une barrière au passage du mélange gazeux hétérogène produit dans la zone de pyrolyse. La présence de ce séparateur 122 en partie basse de l’étage de pyrolyse 110 permet par exemple de créer une surpression du mélange gazeux hétérogène produit dans l’étage de pyrolyse 110. Cette surpression permet d’améliorer la gazéification des matières organiques non pyrolysées.

Avantageusement, le diamètre (ou la largeur) du séparateur 122 est légèrement inférieure à la largeur de l'étage de pyrolyse 110 au niveau dudit séparateur 122. Ainsi, une voie de passage périphérique 123 est formée entre le séparateur 122 et la paroi périphérique de la zone de pyrolyse ZP, de façon à permettre un passage au gaz de pyrolyse de l’étage de pyrolyse 110 vers l'étage de gazéification 130.

De plus, le séparateur 122 peut être prévu inclinable, ou mobile en rotation autour d’un axe horizontal. Ainsi, en modifiant/ajustant l’inclinaison du séparateur 122 il est possible de modifier/ajuster la largeur de la voie de passage, ce qui permet d’ajuster la pression et/ou la température dans la zone de pyrolyse ZP ou dans la zone de gazéification ZG.

L’étage de tri 120 comprend, en dessous du séparateur 122, une ouverture d’évacuation 124 des matières solides recueillis par le séparateur 122 hors de ladite unité 100, en sortie de l’étage de pyrolyse 110.

Cette ouverture d’évacuation 124 est couplée à un conduit 126 sortant de l’unité de recyclage 100. L’évacuation des matières solides se fait par gravité au travers de l’ouverture d’évacuation 124 puis du conduit 126.

Dans l’exemple représenté, le séparateur 122 est incurvé vers l’ouverture d’évacuation 124 pour diriger les matières solides vers ladite ouverture d’évacuation 124.

Ainsi, l’étage de tri 120 assure un tri automatisé de matières solides inorganiques hors de l’unité de recyclage 100, permettant le recyclage de déchets mélangés dans l’unité de recyclage 100 sans tri préalable. En d’autres termes, l’étage de tri 120 permet d’éviter le tri de matières solides inorganiques en amont de l’unité de recyclage 100, ce qui permet un tri efficace à la fois en termes de process puisqu’il s’inscrit directement dans le process de recyclage mais aussi en termes de qualité de tri puisqu’il est réalisé après séparation/valorisation des parties valorisables des déchets dans l’étage de pyrolyse 110.

Bien que décrit de manière indépendante, l’étage de tri 120 peut faire partie de l’étage de tri 110 ou de l’étage de gazéification 130 qui va être décrit dans la suite.

L’unité de recyclage 100 peut en outre comprendre un troisième étage 130, appelé étage de gazéification.

L’étage de gazéification 130 réalise une réaction thermochimique, des matières organiques se trouvant dans le gaz de pyrolyse provenant de l’étage de pyrolyse 110 en gaz de synthèse.

L’étage de gazéification 130 comprend un conduit central 132 dans lequel est généré le PFT utilisé dans l’étage de pyrolyse 110 .

Dans l’exemple représenté, le conduit central 132 de l’étage de gazéification 130 est concentrique avec le conduit central 112 de l’étage de pyrolyse 110. De plus, le conduit central 132 de l’étage de gazéification 130 a une largeur/un diamètre, inférieur à celle/celui du conduit central 112 de l’étage de pyrolyse 110. En outre, le conduit central 132 de l’étage de gazéification 130 débouche dans le conduit central 112 de l’étage de pyrolyse 110.

Le PFT peut-être généré suivant toute technique connue/adéquate.

Par exemple, le PFT peut être généré par combustion sous O₂de gaz de synthèse préalablement produit par l’unité de recyclage 100 après une phase de démarrage de ladite unité de recyclage 100. Pour ce faire, l’unité de recyclage 100 comprend un conduit 134₁d’injection d’O₂et un conduit 134₂d’injection de gaz de synthèse dans le conduit central 132, en particulier en partie basse du conduit de central 132, de l’étage de gazéification 130. Le gaz de synthèse est brûlé sous O₂et génère la fois le PFT, les oxydants CO₂/H₂O, et la chaleur pour la réalisation des réactions de gazéification dans l’étage de gazéification 130.

La quantité de O₂, respectivement la quantité de gaz de synthèse, injectée dans le conduit central 132 de l’étage de gazéification 130 peut être ajusté par un dispositif de contrôle (non représenté).

De plus, un conduit 134₃peut injecter une quantité contrôlée de CO₂et/ou de H₂O sous forme vapeur ou liquide, pour contrôler la température dans le conduit central 132 et/ou la composition du PFT.

L’étage de gazéification 130 comprend en outre un conduit périphérique 136 véhiculant le DFT utilisé dans l’étage de pyrolyse 110, vers l’étage de pyrolyse 110.

Le conduit périphérique 136 de l’étage de gazéification 130 est aligné et concentrique avec le conduit périphérique 112 de l’étage de pyrolyse 110. Le conduit périphérique 136 de l’étage de gazéification 130 a une largeur inférieure à celle du conduit périphérique 116 de l’étage de pyrolyse 110. En outre, le conduit périphérique 136 de l’étage de gazéification 130 débouche dans le conduit périphérique 116 de l’étage de pyrolyse 110.

Le conduit central 132 et le conduit périphérique 136 définissent entre eux la zone de gazéification ZG.

La jonction entre les conduits périphériques 116 et 136 n’est pas étanche et laisse passer une partie DFT dans la zone de gazéification, ZG dans la suite, se trouvant entre le conduit périphérique 136 et le conduit central 132.

La jonction entre les conduits centraux 112 et 132 et les conduits périphériques 116 et 136 n’est pas étanche et laisse ainsi passer une partie du PFT dans la zone de gazéification ZG.

Le conduit central 132 a une double paroi 137 permettant la circulation d’un flux gazeux dans ladite paroi 137 dudit conduit central 132.

De plus, l’unité de recyclage 100 comprend en outre, dans l’étage de gazéification 130, une communication entre le conduit périphérique 136 et la double paroi du conduit central 132. Dans l’exemple non limitatif représenté sur les FIGURES, cette communication est réalisée par un réseau de tubes 138 de communication reliant ledit conduit périphérique 136 et la double paroi du conduit central 132. Ainsi, le DFT circulant dans le conduit périphérique 136 peut circuler dans la double paroi 137 du conduit central 132 dans lequel circule le PFT. Un échange thermique a lieu entre le PFT et le DFT sans que ces deux flux ne se mélangent. Cela permet une meilleure régulation de la température du DFT et/ou du PFT et/ou dans la zone de gazéification ZG se trouvant entre les conduits 132 et 136 et/ou dans la zone de pyrolyse se trouvant entre les conduits 112 et 116.

L’étage de gazéification 130 comporte, en sa partie haute, une couronne 139, en particulier circulaire, par exemple en forme de cône tronqué concave. Cette couronne 139 est légèrement inclinée vers le bas de manière à forcer les gaz de pyrolyse provenant de l’étage de pyrolyse 110, ainsi que les fractions de PFT et DFT provenant des espaces organisés dans les jonctions entre les colonnes centrales 132 et 112 et les colonnes périphériques 136 et 116, vers la colonne centrale 132 de l’étage de gazéification 130.

Suivant des modes de réalisation, la couronne 139 peut être montée mobile en rotation au niveau de sa base, pour ajuster son inclinaison.

De préférence, l’étage de gazéification 130 forme un bloc qui est démontable, ou amovible, du reste de l’unité de recyclage 100. Pour cela, l’étage de gazéification 110 peut être fixé au reste de l’unité de recyclage 100 par tout moyen de fixation amovible ou démontable tels que des vis, des boulons, etc.

L’unité de recyclage 100 comprend en outre un étage terminal 140 disposé sous l’étage de gazéification 130 et recevant le flux gazeux de synthèse provenant dudit étage de gazéification 130.

L’étage terminal 140 permet de s’assurer que d’éventuelles matières organiques non gazéifiées se trouvant dans le gaz de synthèse provenant de l’étage de gazéification 130 soient gazéifiées.

En fonctionnement, la température dans l’étage terminal 140 peut être comprise entre 1000°C et supérieure à 1200°C.

L’étage terminal 140 comprend une chambre centrale 142 traversée par le flux gazeux provenant de l’étage de gazéification 130.

Cette chambre centrale 142 est disposée en amont d’un lit circulant 160 qui sera décrit plus loin.

La chambre centrale 142 est disposée au-dessus du lit circulant 160, de sorte que le flux gazeux de synthèse traverse ladite chambre centrale 142 pour atteindre le lit circulant 160 à la sortie de ladite chambre centrale 142.

Avantageusement, la chambre centrale 142 peut avoir une forme dirigeant le flux gazeux de synthèse vers le lit circulant 160. Dans l’exemple de réalisation non limitatif représenté sur laFIG. 1, la chambre centrale 142 a une forme en entonnoir dirigée vers le lit circulant 160.

L’étage terminal 140 comprend en outre une chambre périphérique 144 dans laquelle est généré le DFT décrit plus haut, fourni à l’étage de pyrolyse 110 et partiellement à l'étage de gazéification 130.

Le DFT peut être généré de différentes manières connues et adéquates.

Suivant un exemple de réalisation, le DFT peut être généré par combustion sous O₂de gaz de synthèse, par exemple de gaz de synthèse comprenant du CO et/ou H₂préalablement produit par l’unité de recyclage 110 après une phase de démarrage. Une telle combustion permet de générer un flux thermodynamique très chaud, par exemple à une température de l’ordre de 1000 à plus de 1200°C. La chaleur générée lors de la combustion permet en outre de réchauffer l’étage terminal 140 et/ou le lit circulant 160.

Pour ce faire, l’unité de recyclage 100 comprend un conduit 146₁d’injection de O₂dans la chambre périphérique 144 et un conduit 146₂d’injection de gaz de synthèse dans chambre périphérique 144 ou en dessous de la chambre périphérique 144 dans le lit circulant 160 comme représenté sur les FIGURES.

L’étage terminal 140 comprend en outre une chambre 148 de collecte pour collecter le gaz de synthèse produit par l’unité de recyclage 100.

Cette chambre de collecte 148 reçoit le gaz de synthèse, après que ce dernier a traversé le lit circulant 160 tel qu’il sera décrit dans la suite. Le gaz de synthèse collecté dans la chambre de collecte 148 est ensuite extrait de l’unité de recyclage 100 par un conduit de collecte 150.

L’unité de recyclage 100 comprend en outre un conduit de collecte 150 dont la base est formée par, ou reliée à, la chambre de collecte 148 de l’étage terminal 140.

Ce conduit de collecte 150 permet d’évacuer le gaz de synthèse produit par l’unité de recyclage 100 hors de ladite unité de recyclage pour stockage ou réutilisation, au moins en partie.

De manière optionnelle, le conduit de collecte 150 peut comprendre des ailettes 152, ou plus généralement des parties en saillie de sa surface intérieure, prolongeant le chemin parcouru par le gaz de synthèse dans ledit conduit de collecte 150.

L’unité de recyclage 100 comprend, sous l’étage terminal 140, un lit circulant 160. Le lit circulant 160 est dit circulant car il est formé par des particules qui ne sont pas statiques. Les particules du lit circulant 160 circulent depuis une entrée 162₁dudit lit circulant 160 par laquelle elles entrent dans le lit circulant 160 vers une sortie 162₂dudit lit circulant 160 par laquelle elles sortent du lit circulant 160.

L’entrée 162₁du lit circulant 160 se trouve du côté de la chambre de collecte 148, ou du conduit de collecte 150. En particulier, l’entrée 162₁du lit circulant 160 se trouve sous la chambre de collecte 148.

La sortie 162₂du lit circulant 160 se trouve du côté de la chambre périphérique 144, ou du côté opposé à la chambre de collecte 148 ou du côté opposé au conduit de collecte 150. En particulier, la sortie 162₂du lit circulant 160 se trouve sous la chambre périphérique 148.

Les particules du lit circulant 160 circulent sous l’effet de la gravité car le lit circulant 160 est au moins en partie incliné vers sa sortie. Alternativement, ou en plus, un mécanisme peut être utilisé pour mettre en circulation/mouvement les particules du lit circulant 160, par exemple par mise en vibration dudit lit circulant 160.

Le lit circulant 160 forme un filtre réactif et est prévu pour être traversé par le gaz de synthèse provenant de l’étage terminal 140, et en particulier de la chambre centrale 142 de l’étage terminal 140, avant d’atteindre le conduit de collecte 150. Le lit circulant 160 assure la filtration et le pré-conditionnement du gaz de synthèse provenant de l’étage terminal 140, et forme un filtre/crible à alvéoles aléatoires que doit traverser le gaz de synthèse.

Le lit circulant est formé par un amas de particules.

En particulier, le lit circulant 160 peut être formé par des particules sphériques.

Le lit circulant 160 peut comprendre, ou être formé, par des particules :

métalliques oxydable/désoxydable, et/ou
céramiques et/ou
zéolite réactive.

Dans le cas où le lit circulant 160 est composé de particules céramiques, alors la composition du gaz de synthèse tend à une pureté CO/H₂d'environ 100% de la composition chimique élémentaire des matières premières.

Dans le cas où le lit circulant 160 est composé de particules métalliques oxydables/désoxydables, l'interaction entre le gaz de synthèse et lesdites particules permet de réduire les molécules oxydantes encore présente dans ledit gaz de synthèse, telle que le CO₂et H₂O selon les réactions suivantes :
CO₂+ H₂O + 2Me ⇋ CO + H₂+ 2MeO
CO₂+ Me ⇋ CO + MeO
H₂O + Me ⇋ H₂+ MeO
Les MeO ainsi obtenus poursuivent leur progression dans le lit circulant 160 vers une zone 164 dudit lit circulant 160 réalisant un recyclage, ou une régénération, desdits MeO. Dans l’exemple représenté sur laFIG. 1, cette zone de régénération 164 se trouve sous la chambre périphérique 144, et/ou du côté de la sortie 162₂du lit circulant 160. Cette zone de régénération 164 du lit circulant 160 permet de recycler les MeO obtenus en Me pour un nouveau cycle d’utilisation desdits Me dans le lit circulant 160. C’est dans cette zone de régénération 164 qu’est généré le DFT décrit plus haut : lors de la génération du DFT les MeO réagissent avec les CO/H₂du gaz de synthèse utilisé pour générer ledit DFT en économisant l’équivalent O₂correspondant lors des réactions oxydoréductrices :
MeO + CO ⇋ Me + CO₂
MeO + H₂ ⇋ Me + H₂O.
Cette réaction est exothermique, elle génère de l’énergie thermique utile au process, les CO₂et H₂O oxydants nécessaires à la gazéification et économise l’oxygène en le recyclant en continu dans le process. Les particules MeO sont ainsi recyclées/regénérées en Me. Elles sont prêtes pour être extraites du lit circulant 160 par sa sortie 162₂pour être réintroduites dans ledit circulant 160 au niveau de son entrée 162₁.

Dans le cas où le lit circulant 160 est composé de particules d’alliages métalliques catalytiques, l'interaction entre le gaz de synthèse et lesdites particules génère une méthanation, c’est-à-dire une conversion du gaz de synthèse en méthane selon la réaction CO + 3H₂⇋ CH₄+ H₂O : le gaz de synthèse extrait est alors composé à plus de 70% en CH₄, ce qui représente plus de 94% de transfert de l'énergie contenue dans les matières gazéifiées à la ressource gazeuse regénérée.

L’unité de recyclage 100 comprend en outre une chambre de transit 166 disposée sous le lit circulant 160.

Cette chambre de transit 166 est configurée de sorte que le gaz de synthèse provenant de l’étage terminal traverse :

une première fois le lit circulant 160 pour passer de l’étage terminal 140 vers ladite chambre de transit 166 ; et
une deuxième fois ledit lit circulant 160 pour passer de ladite chambre de transit 166 vers le conduit de collecte 150, et en particulier vers la chambre de collecte 148 formant la base du conduit de collecte 150.

Ainsi, le gaz de synthèse provenant de l’étage terminal 140, avant d’atteindre le conduit de collecte 150, traverse au moins deux fois le lit circulant 160. Cela permet de mettre en contact le gaz de synthèse avec les particules formant le lit circulant 160 à plusieurs reprises. Ainsi, le gaz de synthèse est filtré à plusieurs reprises pour retenir les solides organiques non gazéifiés pour assurer leur complète gazéification, grâce notamment aux particules du lit circulant 160. De plus, le fait de mettre en contact le gaz de synthèse avec les particules formant le lit circulant 160 permet de provoquer la réalisation de réactions d’oxydoréduction entre les particules formant ledit lit circulant 160 et les composées chimiques se trouvant éventuellement dans le gaz de synthèse. Ces réactions permettent de traiter d’éventuelles molécules oxydantes encore présentes dans le gaz de synthèse, telles que des molécules de CO₂et de H₂O.

Ainsi, dans la configuration de l’unité de recyclage 100 de laFIG. 1, le gaz de synthèse provenant de l’étage terminal 140 doit obligatoirement passer d’abord dans la chambre de transit 166 pour ensuite repasser dans la chambre de collecte 148.

Dans l’exemple représenté, le lit circulant 160 est formé par un amas de particules disposé sur une grille 168.

Toujours dans l’exemple non limitatif de laFIG. 1, la grille 168 est doublée sensiblement sur la moitié de sa largeur/son diamètre pour former la chambre de transit 166.

Toujours dans l’exemple non limitatif de laFIG. 1, la grille 168 est légèrement inclinée facilitant la circulation des particules formant le lit circulant 160 depuis son entrée 162₁ vers sa sortie 162₂.

Le lit circulant 160 peut être alimenté en particules à une fréquence donnée, ou de manière continue. De même, des particules peuvent être enlevées du lit circulant 160 à une fréquence donnée, ou de manière continue.

Suivant une caractéristique avantageuse, dans l’exemple de laFIG. 1, le lit circulant 160 est alimenté en particules au travers du conduit de collecte 150 de sorte que les particules ajoutées dans ledit lit circulant 160 sont traversées en contrecourant du gaz de synthèse circulant en courant ascendant dans ledit conduit de collecte 150, avant d’atteindre le lit circulant 160.

Ainsi, le gaz de synthèse quittant l’unité de recyclage 100 entre une dernière fois en contact avec les particules sphériques nouvellement ajoutées dans le lit circulant 160. Cela donne la possibilité au gaz de synthèse de réagir une dernière fois avec les particules réactives du lit circulant 160 avant de sortir de l’unité de recyclage 100.

Sur leur passage, les particules déversées dans le conduit de collecte 150 entrent en contact avec les parois dudit conduit de collecte, et éventuellement des ailettes optionnelles 152. Ces contacts entre les particules et le conduit de collecte, tout au long du parcours desdites particules dans le conduit de collecte, créent des ondes de chocs, des énergies cinétiques et gravitationnelles. Ces multiples effets thermophysiques épurent finement le gaz de synthèse et peuvent participer à des réactions catalytiques.

L’unité de recyclage 100 comprend un mécanisme prévu pour rajouter au lit circulant 160 des particules. Ces particules peuvent provenir :

du lit circulant 160 lui-même : dans ce cas les particules provenant du lit circulant 160 peuvent, optionnellement, être traitées avant d’être à nouveau ajoutées au lit circulant 160 ; ou
d’une autre source.

Dans l’exemple non limitatif représenté sur laFIG. 1, le mécanisme comprend une vis sans fin, ou un convoyeur, 170 :

recevant les particules quittant le lit circulant 160 par sa sortie 162₂par gravité, et
déversant lesdites particules dans un conduit 172 relié au conduit de collecte 150 du gaz de synthèse.

L’unité de recyclage 100 comprend en outre un cendrier 180 disposé sous le lit circulant 160. Ce cendrier est prévu pour recevoir les particules solides se trouvant dans le gaz de synthèse provenant de l’étage terminal et filtré par le lit circulant 160.

Le cendrier est couplé à une vis sans fin, ou à un convoyeur, ou tout autre moyen de transport 182 transportant les particules collectées par le cendrier 180 hors de l’unité de recyclage 100.

Bien entendu l’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits.

Claims

Unité (100) de valorisation de déchets au moins en partie organique, ladite unité (100) se présentant sous la forme d’un ensemble monobloc vertical (102), et en particulier cylindrique, comprenant :
un premier étage (110), ditétage de pyrolyse, par au moins un flux thermodynamique (PFT), de déchets introduits dans ladite unité (100) par une ouverture d’introduction (104) prévue en partie haute de ladite unité (100), pour fournir un mélange gazeux hétérogène comprenant un gaz de pyrolyse et des molécules de synthèse non gazéifiées,

un deuxième étage (130), ditétage de gazéification, positionné sous ledit étage de pyrolyse (110), réalisant, une gazéification des molécules de synthèse non gazéifiées se trouvant dans ledit mélange gazeux hétérogène fourni par ledit étage de pyrolyse (110), et produisant un gaz de synthèse,

un troisième étage (140), ditétage terminal, disposé sous l’étage de gazéification (130), pour finaliser ladite réaction de gazéification, et

unconduit de collecte(150) dudit gaz de synthèse provenant de l’étage terminal (140) ;
ladite unité (100) comprenant en outre unlit (160) circulant de particules solides:
disposé entre ledit étage terminal (140) et ledit conduit de collecte (150), et

formant un filtre prévu pour être traversé par ledit gaz de synthèse provenant dudit étage terminal (140) avant d’atteindre ledit conduit de collecte (150).
Unité (100) selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu’elle comprend une chambre (166) de transit disposée sous le lit circulant (160), et configurée de sorte qu’au moins une partie du gaz de synthèse traverse :
une première fois ledit lit circulant (160) pour passer de l’étage terminal (140) vers ladite chambre de transit (166) ; et

une deuxième fois ledit lit circulant (160) pour passer de ladite chambre de transit (166) vers le conduit de collecte (150).
Unité (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le lit circulant (160) est alimenté en particules au travers du conduit de collecte (150) de sorte que les particules ajoutées dans ledit lit circulant (160) sont traversées en contrecourant par le gaz de synthèse avant d’atteindre ledit lit circulant (160).
Unité (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’il comprend un moyen (170,172) pour déplacer les particules dudit lit circulant (160).
Unité (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’au moins une, et en particulier chaque, particule du lit circulant (160) est une particule sphérique ou ovoïde.
Unité (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’au moins une, en particulier chaque, particule du lit circulant (160) est une particule :
métallique oxydable/désoxydable, et/ou

céramique et/ou

zéolite réactive.
Unité (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l’étage de pyrolyse (110) comprend un conduit central (112) d’amené d’un premier flux thermodynamique (PFT) dans ledit étage de pyrolyse (110).
Unité (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l’étage de pyrolyse (110) comprend un conduit périphérique (116) d’amené d’un deuxième flux thermodynamique (DFT) dans ledit étage de pyrolyse (110).
Unité (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comporte sous l’étage de pyrolyse (110), un séparateur (122), et en particulier une plaque de séparation perforée (122), pour collecter des matières non pyrolysées, en particulier solides, en sortie dudit étage de pyrolyse (110), tout en laissant passer le gaz de pyrolyse hors dudit étage de pyrolyse (110) vers l’étage de gazéification (130).
Unité (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comporte une ouverture (124) d’évacuation des matières non pyrolysées, en particulier solide, hors de ladite unité (100), en sortie de l’étage de pyrolyse (110).
Unité (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l’étage de pyrolyse (110) est défini par une partie haute de ladite unité (100), démontable du reste de ladite unité (100).
Unité (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l’étage de gazéification (130) comprend un conduit central (132) dans lequel est généré un premier flux thermodynamique (PFT) fourni à la zone de pyrolyse (110), en particulier par combustion sous O₂de gaz de synthèse (CO/H₂) préalablement produit par ladite unité (100).
Unité (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l’étage de gazéification (130) comprend un conduit périphérique (136) véhiculant un deuxième flux thermodynamique (DFT) vers l’étage de pyrolyse (100).
Unité (100) selon l’une quelconque des revendications 12 et 13, caractérisée en ce que :
le conduit central (132) de l’étage de gazéification (130) comporte une double paroi (137) ; et

ladite unité (100) comprend une communication (138) entre le conduit périphérique (136) et ladite double paroi (137) du conduit central (132) ;
permettant à au moins une partie du deuxième flux gazeux (DFT) de circuler dans ladite double paroi (137) dudit conduit central (132).
Unité (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l’étage de gazéification (130) est défini par une partie centrale de ladite unité (100), démontable du reste de ladite unité (100).
Unité (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l’étage terminal (140) comprend une chambre centrale (142) traversé par le flux gazeux provenant de l’étage de gazéification (130).
Unité (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l’étage terminal (140) comprend une chambre périphérique (144) dans laquelle est généré un deuxième flux thermodynamique (DFT) fourni à l’étage de pyrolyse (110), en particulier par combustion sous O₂de gaz de synthèse (CO/H₂) préalablement produit par ladite unité (100).
Unité (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l’étage terminal (140) comprend une chambre périphérique (148) par laquelle est extrait le gaz de synthèse (CO/H₂) après son double passage au travers du lit circulant (160).