OA21405A - Carbonisateur de coques de noix de palmiste et procédé d'obtention pyrolytique par contact du bio-charbon purifié de coques de noix de palmiste. - Google Patents

Abstract

Carbonisateur de coques de noix de palmiste et le procédé d'obtention pyrolytique par contact du bio-charbon purifié de coques de noix de palmiste selon l'invention est un four suivi des processus de manipulation afin d'obtenir le bio-charbon purifié (débarrassé de toutes substances nocives) coque noix de palmiste pour un usage en milieux ménage et urbain. Il est essentiellement constitué d'une cuve externe (1), d'une cuve interne (3) surmonté d'un couvercle conique (4) qui est relié à un conduit de gaz chauds de carbonisation qui à son tour se divise en deux parties dont l'une pour former une ramification (22) entre le fond de la cuve interne (3) et la cuve externe (1) et l'autre partie pour servir de canal de récupération des gaz de combustion et substances pyrolytiques. Cette invention d'obtenir plus de 50% de rendement par rapport à la quantité en masse de coques de noix de palmiste (21) chargées dans la cuve interne (3).

Description

La présente invention porte sur un carbonisateur vertical de coques de noix de palmiste et le procédé d’obtention pyrolytique par contact du bio-charbon purifié de coques de noix de palmiste.

Généralement il est connu que la carbonisation est une branche de la pyrolyse qui est un procédé de transformation des matières organiques pour obtenir le charbon et parmi ces matières organiques le bois et les dérivés du bois sont les plus utilisés. Les autres comme les coques de cajou et surtout celles de noix de palmiste sont très peu carbonisées pour cause de complexité de leur transformation par les techniques de base.

La technique de carbonisation la plus répandue en Afrique des coques de noix de palmiste est vieille et artisanale. Cette technique consiste à former des butes (un tas en forme conique) avec les coques au sol ; puis mettre un feu à son sommet pour ainsi déclencher la carbonisation à ciel ouvert.

Cette carbonisation prend des heures et jours en fonction de la quantité et de la qualité de la matière ; mais elle finit toujours par des résultats non satisfaisants en termes de rendement carbone (taux de carbone), de nocivité et surtout d’application en milieux urbain et domestique. En termes de rendement on obtient moins de 30% de la masse de la matière. De plus cette méthode est très polluante puisque tout se fait à ciel ouvert et rejette les substances comme le goudron, les acides pyrolytiques et la fumée dans la nature. Cette vielle technique n’est donc pas écoresponsable et économique.

Aujourd’hui il existe beaucoup de différents types de carbonisateur de bois (de type vertical) dans le monde qui pour certains sont adaptés à la carbonisation des coques de noix de palmiste sans résultat probant surtout s’il doit s’agir d’une production industrielle pour des fins d’usage domestique et urbain ; ceux-ci ont des insuffisances de carbonisation complète des coques car ces dernières ont souvent des liens serrés entre eux. Au final charbon obtenu n’est pas entièrement carbonisé ni purifié pour être bon pour un usage domestique et urbain.

Ils existeraient aussi certains carbonisateurs horizontaux de type torréfacteur à tambour rotatif mais trop coûteux et gourmands en consommation énergétique.

La présente invention vise à s’affranchir des problèmes de l’état de la technique. Préalablement les coques doivent être débarrassées (tamisées ou lavées) de toutes matières non organiques ou végétales comme du sable avant introduction dans le carbonisateur afin d’amorcer la carbonisation pour l’obtention du bio-charbon purifié. Cette invention selon l’une des premières caractéristiques est essentiellement composée de trois parties telles que :

- Le four constitué de deux cuves, l’une interne amovible et l’autre externe fixe ; séparées l’une de l’autre par un mur d’isolant thermique en céramique.

- un système de levage qui comprend un monte-charge mobil monté sur une barre transversale permettant de charger la cuve interne remplit de coques puis après de décharger le charbon cuit et purifié, o/ ~ 2 ~

- Les conduits de gaz chauds comprennent des tuyaux de transport des gaz et liquides pyroligneux, et deux chambres de condensation pour la collecte du goudron végétale et de l’acide pyroligneux en vue de les valoriser.

- un aspirateur peut être insérer à des niveaux stratégiques des conduits pour accélérer la carbonisation mais aussi extraire les gaz chauds.

- selon une variante, une partie des conduits de gaz chauds peut être immergée dans une piscine d’eau coulante en vue de récupérer en plus du goudron végétale et du vinaigre pyroligneux et des gaz pyrolytiques pour soit réchauffer la cuve interne ou pour servir de moyen de préchauffage des coques au cas où celles contiennent trop d’humidité.

Ce carbonisateur permet d’extraire totalement les substances nocives du charbon cuit en inversant le sens d’extraction.

L’invention sera mieux comprise avec la présentation des figures ci-après : - La figure 1 représente une première caractéristique de l’invention

- La figure 2 représente une variante améliorée de l’invention.

En se référant aux différentes figures présentées, le carbonisateur est constitué d’une cuve externe (1) cylindrique (en acier de 3 mm au moins) dans laquelle est érigé un mur d’isolation (2) thermique construit en brique céramique.

A l’intérieur de cette cuve externe (1), après le mur d’isolation (2) est introduite une seconde cuve interne (3) amovible (faite en acier inoxydable 310s ou équivalent) ; dont le fond est une grille (13) servant d’une part de socle ou de support pour les coques (21) et d’autre part de canal de passage des gaz chauds lors de la purification du bio-charbon cuit, et le bord forme un pavillon (34) servant de support sur la cuve externe (1). Par prévoyance le pavillon (34) et la cuve interne (3) ont été renforcer par plusieurs tranches de cornière (5) pour être en mesure de supporter le poids des coques de noix de palmiste (21). La dite-cuve (3) prend environ 1800 kg de coques (21).

Sur le haut du bord de la cuve externe (1) est positionné deux supports servant de socles pour deux poteaux (IPN ou IPE) sur lesquels repose une petite barre transversale HEM ou HEB lui-même servant de support pour la grande barre transversale (11). La grande barre transversale (11) est posée sous la petite barre de manière perpendiculaire. Sur les deux ailles inférieures de la grande barre transversale (11) est posé un monte-charge (12) électrique roulant qui permet de faire monter la cuve interne (3) préalablement chargée de coque (21) au sol dans la cuve externe (1) et également de la faire sortir après la cuisson et purification du bio-charbon en tenant la cuve interne par les deux accroches (36) grâce à un dispositif de levage accroché non illustré. Ce monte-charge roulant (12) permet également de soulever le couvercle (4) du sol pour fermer la cuve interne (3) de manière hermétique pour priver l’intérieur d’oxygène. (V

Pour arriver à avoir une fermeture hermétique entre le couvercle (4), la cuve interne (3) et la cuve externe (1) il faut appliquer un mélange ciment sable plus eau entre les deux intersections formées par le trio.

En fonction, après avoir posé la cuve interne (3) pleine de coque de noix de palmiste (21) dans cuve externe (1) il faut arriver à mettre un feu sans flamme audessus des coques (21) chargées puis recouvert d’une quantité de coque de manière à empêcher les coques (21) de s’enflammer, ni de s’éteindre.

Pour ne pas laisser échapper les substances pyroligneuses polluer l’environnement en ouvrant la soupape (6), il est prévu trois conduits des gaz chauds. Un conduit principal contenant la soupape (8) est raccordée au couvercle et un conduit secondaire contenant les soupapes (7) et (35) est raccordée à la cuve externe (1) formant ainsi une ramification (22) en U de tuyaux perforés de quelques trous de section 6 à 8 mm entre le fond de la cuve externe (1) et la grille (13) de la cuve interne (3). Cette ramification (22) en U permet de purifier le charbon cuit. Cette ramification (22) peut être de forme circulaire ou carré.

Selon la figure 1, les deux conduits se rejoignent dans la petite boite (15) comportant un orifice (16) où passe l’air ambiant pour refroidir les gaz chauds soient venant du conduit secondaire ou principal. La boite (15) est assortie d’un conduit tertiaire constitué de réservoir de condensât lourd (17) aux bouts duquel il y a une soupape de vidange (10), d’un aspirateur (14) et d’un grand tuyau d’échappement (18) posé sur un socle (19) surélevé de manière à laisser passer le contenant (9) en plastique pour recueillir le liquide pyroligneux léger qui est le vinaigre de bois à travers le clapé (20). Le pont de conduit (25) sert de liaison entre le réservoir de condensât (17) et l’aspirateur (14).

L’aspirateur (14) permet d’accélérer la carbonisation puis d’extraire les substances toxiques du bio-charbon.

Au démarrage, les soupapes (35), (7) et (6) restent fermées et la soupape (8) reste ouverte jusqu’à ce que toutes les coques ne soient carbonisées. Après cette étape vient celle de la purification du bio-charbon en fermant la soupape (8) et en laissant ouverte totalement la soupape (7) et partiellement la soupape (6) en fonction du degré de purification du bio-charbon.

Après l’arrêt total du carbonisateur la soupape (10) du réservoir de condensât (17) est ouverte pour vidanger le goudron brut.

Les soupapes (6) et (35) sont en réalité des évents d’oxygénation qui sont ouvertes seulement en cas d’un mauvais démarrage du processus ou au cas contraire reste fermé. L’écran (23) permet de constater le niveau de carbonisation en y versant un peu d’eau dessus. De l’intérieur cet écran (23) n’a pas de revêtement d’isolant céramique (2). (>/ ~ 4 ~

Selon une première variante (figure 2), le dispositif de récupération des liquides pyroligneux composé de : (la boite (15), du réservoir de condensât (17), du pont de conduit (17) et même du tuyaux d’échappement) ; est remplacé par un autre dispositif composé d’un aspirateur (14) qui aspire les gaz chauds grâce au conduit principal et secondaire joints pour pénétrer dans le séparateur cyclone (33) en vue de séparer les particules volatiles lourd tandis que les gaz chauds continuent leur avancé dans le bain de refroidissement (27) plus précisément dans sa cavité supérieure (26) pour ensuite donner un condensât de goudron végétal brut mélangé au vinaigre de bois et un mélange de gaz de combustion dans la cavité inférieure (29).

La soupape (10) est légèrement ouverte de manière à faire sortir le condensât de la cavité inférieure (29) goutte à goutte au cours de la carbonisation sans que les gaz de combustion ne s’échappent.

Le bain de refroidissement (27) constitué d’une piscine (30) d’eau plate et d’une pompe à eau (28) qui aspire l’eau de la piscine (30) vers le refroidisseur (27). L’eau doit forcément et continuellement entrer par le canal inférieur (37) puis ressortir par le canal supérieur (38) pour revenir à la piscine. La partie du conduit des gaz chauds dans la cavité supérieure (26) du refroidisseur (27) est serpenté afin d’accélérer et optimiser le refroidissement et la condensation.

Pour plus réduire le temps de carbonisation il a été ajouté un bruleur à gaz (31) et une plaque acier (32). Le bruleur (31) est conçu et disposé de manière à ce que la cuve interne (3) passe à travers le dit-bruleur (31). La plaque d’acier (32) permet de limiter la portée de flamme dégagée par le bruleur (31) lorsque la soupape (24) est ouverte pour envoyer le gaz accumulé dans la cavité inférieure (29) et pour réchauffer davantage le carbonisateur.

Après la carbonisation commence la phase de purification du bio-charbon en gardant fermées les soupapes (8) ; (10) ;( 24) et (35) mais ouvertes les soupapes (6) ; (7). En réalité la soupape (6) est relativement ouverte ou même gardée fermé en fonction du degré de purification que l’on veut atteindre et aussi du temps de purification.

A l’arrêt du carbonisateur, il faut faire sortir la cuve interne (3) à l’aide du monte-charge roulant (12) pour poursuivre un processus de refroidissement hors du carbonisateur.

Il est à noter qu’en début du procédé, préalablement les coques (21) doivent être débarrassées (tamisées ou lavées à eau propre) de toutes matières non organiques ou végétales comme du sable avant toute introduction dans la cuve interne (3).$/

Au final ce procédé permet d’avoir plus de 50% de rendement par rapport à la quantité en masse de coques de noix de palmiste (21) chargées dans la cuve interne

Claims (18)

1) Carbonisateur de coques de noix de palmiste pour procédé d'obtention pyrolytique par contact du bio-charbon purifié de coques de noix de palmiste caractérisé par deux cuves dont l'une externe (1) et l'autre interne (3) amovible entre lesquelles il y a un mur d'isolation (2) en céramique, un système de levage, des conduits transportant les gaz chauds de pyrolyse grâce à un aspirateur (14) qui permet d'accélérer la carbonisation et de purifier le bio-charbon.

2) Carbonisateur selon la revendication 1, caractérisé par l'immersion d'une partie des conduits de gaz chauds dans une piscine d'eau coulante en vue de récupérer en plus du goudron végétale et du vinaigre pyroligneux et des gaz pyrolytiques pour soit réchauffer la cuve interne ou pour servir de moyen de séchage des coques au cas où celles-ci contiennent trop d'humidité.

3) Carbonisateur selon la revendication 1, caractérisé par une cuve externe (1) et le mur d'isolation (2) dans lequel est introduite une seconde cuve interne (3) amovible (faite en acier inoxydable 31 Os ou équivalent), dont le fond est une grille (13) servant d'une part de socle pour les coques et d'autre part de canal de passage des gaz chauds lors de la purification du bio-charbon cuit.

4) Procédé. d'obtention pyrolytique, caractérisé en . ce que le carbonisateur selon la revendication 1 soit réservé uniquement à la carbonisation des coques.

5) Procédé d'obtention pyrolytique selon la revendication 4, caractérisé par une application d'un mélange ciment sable plus eau entre les deux intersections du trio couvercle (4), cuve interne (3) et la cuve externe (1) pour avoir une fermeture hermétique.

6) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il faut arriver à mettre un feu sans flamme au-dessus des coques (21) chargées puis recouvrir d'une quantité de coque de manière à empêcher les coques (21) de s'enflammer, ni de s'éteindre.

7) Carbonisateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comporte une ramification (22) en forme de U pour purifier le charbon cuit, ladite ramification (22) peut être de forme circulaire ou carré.

8) Carbonisateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que, suivant la figure 1, les deux conduits se rejoignent dans la petite boite (15) comportant un orifice (16) où passe l'air ambiant pour refroidir les gaz chauds soient venant du conduit secondaire ou principal.

9) Procédé d'obtention pyrolytique selon la revendication 6, caractérisé en ce que la soupape (10) est légèrement ouverte de manière à faire sortir le condensât de la cavité inférieure (29) goutte à goutte au cours de la carbonisation sans que les gaz de combustion ne s'échappent.

10) Carbonisateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie du conduit des gaz chauds dans la cavité supérieure (26) du refroidisseur (27) est serpentée afin d'accélérer et optimiser le refroidissement et la condensation.

11) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que pour plus réduire le temps de carbonisation il a été ajouté un bruleur à gaz (31) et une plaque acier (32). .

12) Carbonisateur selon la revendication 10, caractérisé en ce que la plaque d'acier (32) permet de limiter la portée de flamme dégagée par le bruleur (31) lorsque la soupape (24) est ouverte pour envoyer le gaz accumulé dans la cavité inférieure (29) et pour réchauffer davantage le carbonisateur.

13) Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'après la carbonisation commence la phase de purification du bio-charbon en gardant fermées les soupapes (8) ; (10) ;( 24) et (35) mais ouvertes les soupapes (6) ; (7).

14) Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que la soupape (6) est relativement ouverte ou même gardée fermé en fonction du degré de purification que l'on veut atteindre et aussi du temps de purification.

15) Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'à l'arrêt du carbonisateur, il faut faire sortir la cuve interne (3) à l'aide du montecharge roulant (12) pour poursuivre un processus de refroidissement hors du carbonisateur.

16) Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que préalablement les coques (21) doivent être débarrassées (tamisées ou lavées à eau propre) de toutes matières non organiques ou végétales comme du sable avant toute introduction dans la cuve interne (3).

17) Carbonisateur selon la revendication 12, caractérisé par un rendement de plus de 50% par rapport à la quantité en masse de coques de noix de palmiste (21) chargées dans la cuve interne (3).

18) Carbonisateur selon la revendication 1, caractérisé par une cuve interne (3) dont le fond est une grille (13) servant d'une part de socle ou de support pour les coques (21) et d'autre part de canal de passage des gaz chauds lors de la purification du bio-charbon cuit.