PROCEDE ET INSTALLATION DE CONVERSION CATALYTIQUE DE MATIERES PLASTIQUES EN HUILES PYROLYTIQUES

[Domaine technique]

L'invention se rapporte à un procédé de conversion mettant en œuvre une dégradation par pyrolyse de matières plastiques pour une conversion en huiles pyrolytiques, ainsi qu'à une installation de conversion associée.

Elle se rapporte plus particulièrement à un procédé utilisant une pyrolyse catalytique et/ou thermique pour le recyclage chimique de matières plastiques, permettant de produire des huiles pyrolytiques par condensation des gaz de synthèse obtenus lors de la réaction de pyrolyse catalytique et/ou thermique.

L'invention trouve ainsi une application favorite, et non limitative, pour le recyclage des matières plastiques, et en particulier des déchets de matières plastiques, afin de produire des huiles pyrolytiques qui permettront de produire du plastique, inscrivant ainsi l'invention dans une filière dite « Plastic to Plastic », autrement dit dans une économie circulaire des plastiques.

[Etat de la technique]

De manière connue, il existe différents procédés tels que la gazéification, la pyrolyse, la solvolyse et la dépolymérisation, pour dégrader les matières plastiques, afin d'obtenir des produits chimiques de masses molaires inférieures, tels que des huiles pyrolytiques. La pyrolyse consiste en une dégradation, ou craquage, des molécules de polymère soumis à une température élevée (généralement entre 300 et 900°C) pour obtenir de plus petites molécules, en l'absence d'oxygène, avec catalyseur (pyrolyse dite catalytique) ou sans catalyseur (pyrolyse dite thermique).

Il existe cependant un besoin de réaliser une pyrolyse catalytique et/ou thermique pour une production d'huiles pyrolytiques à une échelle industrielle et en continu, sans régime transitoire susceptible de nuire à la qualité des huiles pyrolytiques.

[Résumé de l'invention]

Aussi, un but de l'invention est de proposer un procédé et une installation de conversion qui permettent un fonctionnement en continu pour une production d'huiles pyrolytiques qualitatives à partir d'une qualité hétérogène de matières plastiques.

A cette fin, l'invention propose un procédé de conversion mettant en œuvre une dégradation par pyrolyse de matières plastiques pour une conversion en huiles pyrolytiques, ce procédé de conversion comprenant au moins les phases suivantes :

- les matières plastiques sont alimentée en continu dans un réacteur de préchauffage afin d'être mélangées et préchauffées à une température de préchauffage pour les fluidifier, et un catalyseur est alimenté en continu dans le réacteur de préchauffage pour être mélangé aux matières plastiques et obtenir un mélange pâteux, la température de préchauffage étant inférieure à une température d'activation du catalyseur ;

- le mélange pâteux est transféré en continu dans un réacteur de pyrolyse pour être chauffé à une température de pyrolyse, supérieure à la température de préchauffage et à la température d'activation du catalyseur, sous une atmosphère anaérobie ou inerte afin d'être converti en des gaz de synthèse et un produit de réaction solide contenant au moins des chars, le mélange pâteux descendant par gravité à l'intérieur du réacteur de pyrolyse et au travers d'un lit perméable qui est chauffé à la température de pyrolyse ;

- les gaz de synthèse, contenant des gaz condensables et des gaz incondensables, sont récupérés sur une première sortie du réacteur de pyrolyse située au-dessus du lit perméable, et le produit de réaction solide est récupéré sur une seconde sortie du réacteur de pyrolyse située en-dessous du lit perméable ;

- les gaz condensables des gaz de synthèse sont condensés en huiles pyrolytiques qui sont récupérées.

Ainsi, l'invention propose de préchauffer les matières plastiques à la température de préchauffage, tout en les mélangeant au catalyseur, puis à chauffer et craquer les matières plastiques fluidifiées à la température de pyrolyse en continu.

Le préchauffage dans le réacteur de préchauffage procure deux fonctions particulièrement avantageuses : la première fonction est de transmettre une quantité importante d'énergie aux matières plastiques pour changer d'état physique et se retrouver dans un état pâteux avant le réacteur de pyrolyse, favorisant ainsi la réaction chimique de craquage ; et la seconde fonction est de fluidifier et homogénéiser les matières plastiques (avec le changement d'état physique entre des matières plastiques initialement solides, qui vont être fluidifiées dans le réacteur de préchauffage), qui vont ensuite venir au contact du lit perméable présentant une grande surface d'échange thermique avec les matières plastiques chutant (ou coulant) de manière gravitaire au travers de ce lit perméable.

Par ailleurs, ces matières plastiques fluidifiées sont mélangées au catalyseur à l'intérieur du réacteur de préchauffage. Autrement dit, les matières plastiques sont alimentées en continu dans le réacteur de préchauffage afin d'être mélangées et préchauffées à la température de préchauffage pour les fluidifier et ces matières plastiques sont mélangées en même temps au catalyseur à l'intérieur du réacteur de préchauffage afin d'obtenir un mélange pâteux et homogène.

Ainsi le mélange pâteux, en sortie du réacteur de préchauffage, est un mélange miscible et homogène des matières plastiques et du catalyseur, et le produit de réaction solide obtenu dans le réacteur de pyrolyse contient les chars mais aussi du catalyseur ; le mélange des matières plastiques et du catalyseur étant rendu miscible grâce au préchauffage dans le réacteur de préchauffage.

En procédant ainsi, par introduction et mélange du catalyseur au niveau du réacteur de préchauffage, on obtient un mélange homogène à l'état pâteux, car le catalyseur est dispersé de manière homogène dans les matières plastiques fluidifiées, ce qui va favoriser la sélectivité de la coupe des chaînes de polymères en molécules de plus haut poids moléculaire, et donc améliorer la qualité de l'huile pyrolytique en accord avec les exigences de la filière « Plastic to Plastic ».

La température d'activation du catalyseur correspond à la température à partir de laquelle le catalyseur est activé et favorise chimiquement la réaction de pyrolyse.

Le catalyseur, par exemple de type zéolithe, permet de diminuer les températures de travail dans le réacteur de pyrolyse et les énergies d'activation nécessaires pour déclencher la réaction de pyrolyse ou de craquage sans perturber la forme des produits de réaction. Une simultanéité de l'effet thermique et de l'effet catalytique a lieu lors de l'introduction du catalyseur mélangé aux matières plastiques, directement au sein du réacteur de pyrolyse. Le catalyseur permet ainsi une optimisation du rendement global pour favoriser les fractions d'huiles valorisables. Le catalyseur permet une sélectivité des produits de réactions et l'obtention d'une coupure des chaînes carbonées dans le but d'avoir la qualité des huiles souhaitées et les propriétés recherchées.

L'introduction des matières plastiques et du catalyseur, dans un état pâteux et mélangés de façon homogène, au sein du réacteur de pyrolyse permet d'optimiser le contact avec le lit perméable chauffé qui apporte la capacité énergétique déclenchant la réaction de craquage des plastiques en gaz de synthèse (aussi appelé « syngaz »).

Il est à noter que la réaction de pyrolyse se produit, dans une atmosphère anaérobie (en absence d'oxygène) ou sous atmosphère inerte, avec une température de pyrolyse fixe et stable. Cette réaction de pyrolyse a lieu lors du contact simultané des matières plastiques fluidifiées, mélangées avec le catalyseur, et du lit perméable chauffé au sein du réacteur de pyrolyse, entraînant la réaction chimique de craquage et donc la dépolymérisation des matières plastiques. L'utilisation d'un réacteur de pyrolyse sous la forme d'une colonne gravitaire dans laquelle les matières plastiques tombent, augmente significativement le temps de contact entre les matières plastiques entrantes et le lit perméable chauffé.

Ce procédé permet une dissociation des apports énergétiques d'activation aux matières plastiques, entre l'apport énergétique dans le réacteur de préchauffage et l'apport énergétique dans le réacteur de pyrolyse, afin d'optimiser la réaction de craquage des matières plastiques. En effet, cette dissociation des apports énergétiques permet de segmenter les températures de travail en fonction du réacteur considéré et de travailler sur une plage constante et stable de température au sein du réacteur de pyrolyse et donc d'obtenir une coupe sélective des chaînes carbonées présentes au sein des huiles pyrolytiques.

Ainsi, le procédé permet d'avoir :

- un premier apport d'énergie d'activation, dans le réacteur de préchauffage, sur une plage de température entre 20 et 290°C, à hauteur de 40 à 70 % de l'énergie totale nécessaire à la réalisation de la réaction de pyrolyse ; et

- un second apport d'énergie d'activation, dans le réacteur de pyrolyse, sur une plage de température entre 300 et 900°C, à hauteur de 30 à 60 % de l'énergie nécessaire pour déclencher la réaction de pyrolyse.

Ainsi, une grande quantité de l'énergie d'activation nécessaire à la réaction de pyrolyse est apportée dans le réacteur de préchauffage, le réacteur de pyrolyse ayant ainsi à fournir moins d'énergie pour permettre de craquer les matières plastiques.

De plus, les gaz de synthèse (aussi appelés « syngaz »), produits lors du craquage thermique et/ou catalytique des matières plastiques, sont extraits sur la première sortie, au-dessus du lit perméable, afin de favoriser la décantation des chars au sein du réacteur de pyrolyse et éviter le transfert des chars vers la ligne de récupération des gaz de synthèse. Cette extraction des gaz de synthèse au-dessus du lit perméable s'explique également en cas de réaction partielle du craquage à cause de la possibilité des différentes énergies apportées entre le bas et le haut du réacteur de pyrolyse (par exemple du fait d'une hétérogénéité des différentes sortes de plastiques). Aussi, cette extraction des gaz permet de limiter, voire d'éviter, le bouchage de la ligne de récupération des gaz de synthèse. Selon une caractéristique, les matières plastiques se présentent sous la forme de granulés ou de flocons dont les dimensions sont au maximum de 15 à 25 millimètres.

De manière avantageuse, il est mis en œuvre une étape de dégazage du mélange pâteux à l'intérieur du réacteur de préchauffage.

Cette étape de dégazage consiste à dégazer, autrement dit à extraire les gaz dissous et/ou inclus dans les matières plastiques en cours de fluidification, et en particulier l'air inclus dans les matières plastiques en amont du réacteur de préchauffage et l'air incorporé dans les matières plastiques à l'intérieur du réacteur de préchauffage durant sa fluidification, ainsi que les composés organiques volatils (COV). L'intérêt est double, à savoir éviter, ou du moins réduire, l'introduction d'air à l'intérieur du réacteur de pyrolyse, et également ôter les contaminants tels que composés organiques volatils (COV) qui nuiraient à la qualité de l'huile pyrolytique.

Pour que l'huile pyrolytique soit compatible avec la filière « Plastic to Plastic », il est en effet nécessaire que les molécules qui la composent permettent de refabriquer du plastique de même nature que ceux ayant servis à produire l'huile. L'huile pyrolytique doit donc contenir une faible teneur en contaminants, car des taux trop élevés entraîneraient une incompatibilité de l'huile pyrolytique avec les procédés industriels de refabrication de plastique à partir d'une huile. Ainsi, cette étape de dégazage va favoriser le retrait, avant la pyrolyse, des contaminants tels que les composés organiques volatils et donc participer à une amélioration de la qualité de l'huile pyrolytique pour être compatible avec les exigences de la filière « Plastic to Plastic ».

Cette étape de dégazage peut être réalisée par une pompe aéraulique, comme une pompe à vide, en liaison avec le réacteur de préchauffage.

Selon une possibilité du procédé, avant d'être introduites à l'intérieur du réacteur de préchauffage, les matières plastiques sont lavées à sec à l'intérieur d'une centrifugeuse d'entrée, avec un air chauffé à une température de séchage inférieure à la température de préchauffage.

Les avantages de ce lavage à sec par centrifugation et air chaud sont d'éliminer l'humidité présente dans les matières plastiques, et d'extraire les contaminants accompagnant les matières plastiques, tels que les déchets de type cellulosique, les déchets inertes, les morceaux métalliques. Cette étape permet ainsi de réduire les impacts de ces contaminants sur la qualité des huiles pyrolytiques.

En d'autres termes, ce lavage à sec par centrifugation en amont du réacteur de préchauffage favorise l'extraction des sources de pollution pour les huiles de pyrolyse, qui les rendraient incompatibles avec les installations de traitement des huiles existantes aujourd'hui et utilisées pour le traitement des ressources naturelles et pour la fabrication de plastiques dans le cadre de la filière « Plastic to Plastic ».

Ce lavage des plastiques dans une centrifugeuse en amont du réacteur de préchauffage est donc une étape importante dans le procédé dans le but de produire des huiles pyrolytiques qualitatives dans le but de refabriquer des plastiques qui répondent aux exigences de cette filière « Plastic to Plastic », c'est-à-dire dans le cadre de l'économie circulaire des plastiques.

Selon une autre possibilité du procédé, avant d'être introduites à l'intérieur du réacteur de préchauffage, les matières plastiques sont introduites dans un cyclone (par exemple au moyen d'un système aéraulique) ayant une base pourvue d'une sortie d'évacuation reliée au réacteur de préchauffage.

Un tel cyclone présente une double fonction : la première fonction est d'extraire la quantité d'air inclus dans les matières plastiques en amont du réacteur de préchauffage, et la seconde fonction consiste à acheminer les matières plastiques au sein du réacteur de préchauffage. Par ailleurs, un lit de granulés ou de flocons de matières plastiques se forme à la base du cyclone générant un bouchon, sur sa sortie d'évacuation, et évitant ainsi l'introduction d'air dans le réacteur de préchauffage.

Selon une autre possibilité, à l'intérieur du réacteur de préchauffage, les matières plastiques sont mélangées au moyen d'une vis sans fin.

Une telle vis sans fin est avantageuse pour homogénéiser les matières plastiques chauffées au sein du mélange pâteux.

Selon une caractéristique, la température de préchauffage est comprise entre 20 et 290 °C à l'intérieur du réacteur de préchauffage.

Il est à noter que ce préchauffage permet d'apporter au travers de la chaleur l'énergie nécessaire aux matières plastiques pour changer d'état et passer d'un aspect solide à un état pâteux, dans le but notamment de faciliter l'homogénéisation des matières plastiques avec le catalyseur. Cet apport énergétique fournit au mélange (matières plastiques et catalyseur) est une partie de l'énergie totale nécessaire à la réaction de pyrolyse (entre 40 et 70% de l'énergie totale) qui aura lieu dans le réacteur de pyrolyse. L'étape de préchauffage permet donc une dissociation des énergies mises en jeu lors des réactions entre les matières plastiques et le catalyseur.

La sélectivité du catalyseur et la gestion des températures dans le réacteur de préchauffage et dans le réacteur de pyrolyse permettent ainsi de contrôler la réaction de pyrolyse dans le réacteur de pyrolyse afin d'obtenir une qualité d'huile correspondant aux exigences de la filière « Plastic to Plastic ». Dans une réalisation particulière, à l'intérieur du réacteur de préchauffage, les matières plastiques sont préchauffées au moyen d'un fluide caloporteur présent ou circulant dans une double enveloppe du réacteur de préchauffage.

Avantageusement, le fluide caloporteur du réacteur de préchauffage est chauffé par un brûleur alimenté au moins partiellement par les gaz incondensables des gaz de synthèse récupérés sur la première sortie du réacteur de pyrolyse.

Ainsi, ces gaz incondensables, produits de la pyrolyse, sont utilisés directement dans le procédé, offrant ainsi une économie énergétique.

Dans un mode de réalisation particulier, entre le réacteur de préchauffage et le réacteur de pyrolyse, le mélange pâteux passe dans un diffuseur de matière chauffé à une température de diffusion supérieure à la température de préchauffage.

Le cas échéant, cette température de diffusion est inférieure à la température d'activation du catalyseur.

Un tel diffuseur de matière permet de réaliser une répartition surfacique homogène et uniforme du mélange pâteux sur le lit perméable présent dans le réacteur de pyrolyse, afin de bénéficier de l'ensemble de la capacité énergétique des surfaces offertes par le lit perméable. Cette diffusion uniforme de la matière pâteuse entrante permet d'éviter un chemin préférentiel d'écoulement et favorise le temps de séjour des matières plastiques au contact du lit perméable chauffé, pour améliorer le transfert thermique lors de la réaction de pyrolyse.

Ce diffuseur de matière possède donc plusieurs fonctions. La première fonction consiste à chauffer le mélange entrant dans le diffuseur à des températures supérieures à celles utilisées dans le réacteur de préchauffage, dans le but de transférer un maximum d'énergie sous forme de chaleur du diffuseur vers la matière et augmenter ainsi l'apport énergétique au sein de la matière favorisant les réactions de craquage avec le catalyseur qui auront lieu dans le réacteur de pyrolyse. La seconde fonction est de permettre une répartition surfacique de la matière de manière homogène et uniforme sur le lit perméable présent dans le réacteur de pyrolyse. La troisième et dernière fonction a pour rôle de faire la jonction entre le réacteur de préchauffage et le réacteur de pyrolyse au moyen de ce diffuseur de matière, qui peut se présenter par exemple sous la forme d'une manchette haute température, de manière à assurer l'étanchéité du procédé.

Selon une variante, le diffuseur et le réacteur de pyrolyse sont reliés par une manchette haute température, afin de pouvoir gérer les dilatations liées aux différences de températures et favoriser l'étanchéité entre le diffuseur et le réacteur de pyrolyse. Selon une possibilité, le lit perméable est soumis à une vibration.

Une telle vibration favorise le décollement des chars, et éventuellement du catalyseur, présents sur le lit perméable, et donc leur évacuation vers le bas par descente gravitaire au sein du réacteur de pyrolyse.

Selon une autre possibilité, le lit perméable est un lit fixe.

Selon une caractéristique, le lit perméable est formé d'un treillis composé de mailles délimitant des trous, par exemple réalisées en acier réfractaire ou en céramique.

Dans une réalisation avantageuse, le lit perméable est chauffé au moyen d'un fluide caloporteur présent ou circulant à l'intérieur des mailles qui sont tubulaires.

Avantageusement, le fluide caloporteur du lit perméable est chauffé par un brûleur alimenté au moins partiellement par les gaz incondensables des gaz de synthèse récupérés sur la première sortie du réacteur de pyrolyse ; ce qui participe d'une relative ou du moins partielle autonomie énergétique du procédé.

En variante ou en complément, le réacteur de pyrolyse est chauffé à la température de pyrolyse au moyen d'un fluide caloporteur présent ou circulant dans une double enveloppe, ce fluide caloporteur étant chauffé par un brûleur alimenté au moins partiellement par les gaz incondensables des gaz de synthèse récupérés sur la première sortie du réacteur de pyrolyse.

Selon une variante, le lit perméable est constitué de médias caloporteurs, par exemple réalisées en acier réfractaire ou en céramique.

Avantageusement, le réacteur de pyrolyse est une colonne de réaction étroite et longue (hauteur au moins dix fois supérieure à la largeur ou diamètre) permettant un temps de séjour important des matières plastiques, et le cas échéant du catalyseur, sur le lit perméable afin d'avoir une réaction de pyrolyse optimale. Le choix d'une colonne de réaction permet de gérer l'écoulement de la matière au sein du réacteur de pyrolyse pour rencontrer une grande surface d'échange avec le lit perméable et assurer une répartition homogène, en termes de hauteur et de répartition linéaire, dans le but d'éviter un « effet de voûte ». L'utilisation d'une colonne de réaction dans laquelle les matières plastiques descendent par gravité, sur une hauteur importante, augmente significativement le temps de contact entre les matières plastiques et le lit perméable.

Selon une caractéristique, la température de pyrolyse est stable et comprise entre 300 et 900 °C.

La pyrolyse se présente ainsi comme une pyrolyse continue et à température constante de travail (appelée température de pyrolyse) sur une plage donnée permettant le craquage des matières plastiques tout en obtenant une qualité d'huiles pyrolytiques constante ; le réacteur de pyrolyse permettant de travailler à une température de pyrolyse constante afin d'éviter un gradient de température au sein du réacteur de pyrolyse et, le cas échéant, de gérer la plage de travail du catalyseur.

En effet, la gestion de la température de pyrolyse dans des conditions isothermiques (c'est-à-dire à une température de pyrolyse stable) a un impact sur la qualité des huiles pyrolytiques obtenues afin qu'elles soient compatibles avec la filière « Plastic to Plastic ». En effet, le catalyseur est utilisable et efficace dans une plage de températures bien définie et spécifique. Dans ces conditions, il est donc avantageux de travailler avec une température de pyrolyse stable (condition isothermique) afin de maîtriser la sélectivité des coupes des chaînes carbonées grâce au catalyseur employé et obtenir ainsi la répartition chimique souhaitée des molécules formées dans les huiles pyrolytiques lors des réactions de pyrolyse.

Ces coupures de chaînes auront un impact sur la qualité des huiles pyrolytiques et le catalyseur, dans le cadre d'une température de pyrolyse adaptée et constante, permet de couper les chaînes polymériques de manière contrôlée et orientée afin d'obtenir des huiles pyrolytiques de qualité homogène. Ainsi, cette caractéristique relative à une température de pyrolyse stable au sein du réacteur de pyrolyse permet de favoriser la production d'huiles de pyrolyse permettant de produire des plastiques dans le cadre de l'économie circulaire des plastiques.

Selon une variante, la pyrolyse est une pyrolyse « flash » transformant les matières plastiques en gaz de synthèse en une durée inférieure à 1 seconde, voire de l'ordre de 0,01 seconde.

Avantageusement, le produit de réaction solide, récupéré sur la seconde sortie du réacteur de pyrolyse, est introduit dans un réacteur de régénération fermé pour un chauffage du produit de réaction solide à une température de régénération permettant une régénération au moins partielle du catalyseur qu'il contient.

Selon une caractéristique, à l'intérieur du réacteur de régénération fermé, le produit de réaction solide est chauffé au moyen d'un fluide caloporteur présent ou circulant dans une double enveloppe du réacteur de régénération fermé.

Selon une autre caractéristique, le fluide caloporteur du réacteur de régénération fermé est chauffé par un brûleur alimenté au moins partiellement par les gaz incondensables des gaz de synthèse récupérés sur la première sortie du réacteur de pyrolyse ; ce qui participe également d'une relative ou du moins partielle autonomie énergétique du procédé. Selon une possibilité, la température de régénération est comprise entre 300 et 900 °C.

Selon une autre possibilité, en sortie du réacteur de régénération fermé, le produit de réaction solide est introduit dans un séparateur pour effectuer une séparation entre du catalyseur régénéré et les chars ou un mélange contenant les chars et du catalyseur non régénéré, le catalyseur régénéré étant réintroduit à l'intérieur du réacteur de préchauffage.

Ainsi, le catalyseur est au moins partiellement régénéré dans le réacteur de régénération fermé, et récupéré en sortie du séparateur pour être recyclé car réinjecté dans le réacteur de préchauffage afin d'être mélangé avec les matières plastiques.

Cette étape est avantageuse car elle permet de réutiliser du catalyseur après sa régénération en le réintroduisant dans le réacteur de préchauffage, afin de réduire l'impact économique du catalyseur. Le catalyseur non régénéré et les chars peuvent quant à eux subir un traitement hors du périmètre du présent procédé.

Selon une autre possibilité, avant son introduction à l'intérieur du réacteur de préchauffage, le catalyseur régénéré est mélangé à un catalyseur neuf.

Selon une autre possibilité, le catalyseur neuf est mélangé au catalyseur régénéré dans une proportion prédéfinie et contrôlée au moyen d'une vis de dosage.

Dans un mode de réalisation particulier, les gaz de synthèse, récupérés sur la première sortie du réacteur de pyrolyse, sont introduits dans une unité de filtration pour une filtration de particules en suspension contenues dans les gaz de synthèse, avant condensation des gaz condensables des gaz de synthèse.

Cette unité de filtration avantageuse forme ainsi une section d'épuration sur la ligne de récupération des gaz de synthèse, afin de séparer les éventuelles impuretés des gaz de synthèse dans le but d'éviter la contamination des produits de réactions et aussi, le cas échéant, la perturbation des effets du catalyseur.

Selon une possibilité, les gaz de synthèse sont soumis à une filtration cyclonique au sein d'au moins un cyclone de l'unité de filtration.

La fonction cyclonique est avantageuse pour séparer les poussières et les particules de chars en suspension des gaz de synthèse, afin d'éliminer les poussières et les chars volatils dans le but d'éviter une potentiellement contamination des huiles pyrolytiques.

Selon une autre possibilité, les gaz de synthèse sont soumis alternativement à une filtration cyclonique au sein d'un premier cyclone de l'unité de filtration et à une filtration cyclonique au sein d'un second cyclone de l'unité de filtration, l'au moins un cyclone de l'unité de filtration comprenant ledit premier cyclone et ledit second cyclone en parallèle.

Le procédé de pyrolyse plastique étant continu, il est avantageux d'avoir ces deux cyclones qui sont interchangeables et qui fonctionnent de manière alternative afin de favoriser les cycles de maintenance et de nettoyage ; autrement dit lorsque l'un des cyclones est en cours de nettoyage, l'autre est actif en mode épuration.

Dans une réalisation avantageuse, après la filtration cyclonique, les gaz de synthèse sont soumis à une filtration micrométrique au sein d'au moins un filtre micrométrique de l'unité de filtration.

Une telle filtration micrométrique permet de réaliser une filtration plus fine des particules et contaminations restantes dans les gaz de synthèse, comparativement au(x) cyclone(s). Autrement dit, cette filtration micrométrique a pour but d'éliminer les microparticules non épurées par l'étape de cyclonage précédente.

Selon une possibilité, les gaz de synthèse sont soumis alternativement à une filtration micrométrique au sein d'un premier filtre micrométrique de l'unité de filtration et à une filtration micrométrique au sein d'un second filtre micrométrique de l'unité de filtration, l'au moins un filtre micrométrique de l'unité de filtration comprenant ledit premier filtre micrométrique et ledit second filtre micrométrique en parallèle.

Le procédé de pyrolyse plastique étant continu, il est avantageux d'avoir ces deux filtres micrométriques qui sont interchangeables et qui fonctionnent de manière alternative afin de favoriser les cycles de maintenance et de nettoyage ; autrement dit lorsque l'un des filtres micrométriques est en cours de nettoyage, l'autre est actif en mode filtration.

Selon un mode de réalisation particulier, les gaz condensables des gaz de synthèse sont condensés successivement dans au moins un condenseur primaire fonctionnant à une température de condensation primaire, puis dans au moins un condenseur secondaire fonctionnant à une température de condensation secondaire, ladite température de condensation secondaire étant inférieure à la température de condensation primaire.

Après la ligne de récupération des gaz de synthèse, et le cas échéant après la filtration, ces gaz de synthèse font l'objet d'une condensation, de préférence lors d'une opération flash qui permet le refroidissement des gaz de synthèse à la sortie du réacteur de pyrolyse ; ces gaz de synthèse comprenant des gaz incondensables (comme par exemple du monoxyde de carbone CO, du dioxyde de carbone CO2, du méthane CH4) et des gaz condensables de type hydrocarbure. Ces gaz de synthèse peuvent aussi contenir des impuretés (composés minoritaires inorganiques ex : métaux, alcalins, S, Na, ...) présentes initialement dans les matières plastiques.

En situation, le ou l'un des condenseur(s) primaire(s) est traversé par les gaz de synthèse, qui sont ainsi acheminés et refroidis dans ce condenseur primaire afin de procurer un choc thermique nécessaire entre les gaz de synthèse chauds et le condenseur primaire froid. Il se produit alors une condensation des chaînes de polymères présentes dans les gaz de synthèse, sous forme d'huiles pyrolytiques et d'une fraction d'eau, qui peuvent ensuite être réceptionnées dans une cuve de décantation

Les proportions de gaz de synthèse se condensant sont contrôlées en maîtrisant la température de refroidissement du condenseur primaire, appelée température de condensation primaire. De préférence, la ligne de récupération des gaz de synthèse, avant le condenseur primaire, est tracée thermiquement jusqu'à l'entrée du ou des condenseurs primaires dans le but d'éviter une condensation prématurée des gaz de synthèse en huiles pyrolytiques.

Une fraction des gaz condensables qui n'a pas été condensée dans le condenseur primaire, traverse ensuite le condenseur secondaire qui fonctionne à température plus basse, entraînant ainsi un choc thermique plus important que celui utilisé pour le condenseur primaire. Ce double effet de trempe ou de condensation permet une réduction des consommations énergétiques pour refroidir les gaz de synthèse. Le condenseur secondaire est avantageux en entraînant la condensation de la fraction des gaz non condensés à la suite de leur passage dans le condenseur primaire. Les chaînes les plus courtes se condensent sous la forme d'une nouvelle fraction d'huiles pyrolytiques, obtenue grâce à la condensation dans le condenseur secondaire. Le cas échéant, cette fraction rejoint la cuve de décantation.

Le principe d'utiliser deux condenseurs successifs à deux températures distinctes permet de condenser tout (ou du moins une grande partie) des gaz condensables en huiles pyrolytiques, grâce à deux températures de condensation différentes, et permet ainsi de maximiser la conversion en huiles pyrolytiques.

Aussi, cette double condensation dans deux condenseurs successifs présente plusieurs avantages.

Le premier avantage consiste à condenser, en deux phases, la fraction condensable des syngaz en molécules de types hydrocarbures « légers » pour que les huiles pyrolytiques produites s'inscrivent dans le cadre de la filière « Plastic to Plastic » et donc dans l'économie circulaire des plastiques. En effet, dans le but de répondre à ces exigences, les molécules présentes dans les huiles doivent contenir des chaînes carbonées courtes, c'est-à-dire se présentant sous la forme de liquide dans à température ambiante. Le condenseur primaire permet de condenser un certain type de chaînes carbonées de manière contrôlée. Les syngaz non condensés traversent le condenseur secondaire dont la température de refroidissement est plus froide que celle du condenseur primaire, permettant une condensation des chaînes carbonées les plus courtes présentes dans la fraction condensable des syngaz dans le but de récupérer tous les produits condensables sous forme d'huile pyrolytique.

Le second avantage de cette double condensation est d'augmenter la conversion des matières plastiques en huiles pyrolytiques avec une qualité répondant aux exigences de la filière « Plastic to Plastic » afin d'obtenir un rendement le plus élevé possible.

Le dernier avantage consiste à réduire la consommation énergétique nécessaire lors de la condensation des syngaz en divisant le procédé avec au moins deux condenseurs refroidis à des températures différentes. La température du condenseur primaire est supérieure à celle du condenseur secondaire. Les huiles pyrolytiques obtenues dans ces conditions possèdent une qualité homogène répondant aux exigences de la filière « Plastic to Plastic ».

En résumé, cette étape de double condensation permet d'obtenir des huiles pyrolytiques répondant aux exigences de qualité des huiles pyrolytiques permettant de produire des plastiques dans le cadre de la filière « Plastic to Plastic ».

Dans une réalisation avantageuse, avant condensation dans l'au moins un condenseur secondaire, les gaz condensables des gaz de synthèse sont condensés alternativement dans un premier condenseur primaire et dans un second condenseur primaire, l'au moins un condenseur primaire comprenant ledit premier condenseur primaire et ledit second condenseur primaire en parallèle.

Le procédé de pyrolyse plastique étant continu, il est avantageux d'avoir ces deux condenseurs primaires qui sont interchangeables et qui fonctionnent de manière alternative afin de favoriser les cycles de maintenance et de nettoyage ; autrement dit lorsque l'un des condenseurs primaires est en cours de nettoyage, l'autre est actif en mode condensation.

Avantageusement, une pompe à vide, disposée en aval de l'au moins un condenseur secondaire, procure une aspiration des gaz de synthèse jusque dans l'au moins un condenseur secondaire et une évacuation des gaz incondensables sur une ligne de récupération des gaz incondensables. L'invention se rapporte également à une installation de conversion conformée pour une dégradation par pyrolyse de matières plastiques pour une conversion en huiles pyrolytiques, une telle installation de conversion comprenant au moins :

- une ligne d'alimentation en continu des matières plastiques ;

- une ligne d'alimentation en catalyseur ;

- un réacteur de préchauffage relié à la ligne d'alimentation en continu des matières plastiques et à la ligne d'alimentation en catalyseur, ledit réacteur de préchauffage étant conformé pour mélanger les matières plastiques et les préchauffer à une température de préchauffage afin de les fluidifier, et pour mélanger les matières plastiques au catalyseur afin d'obtenir un mélange pâteux, la température de préchauffage étant inférieure à une température d'activation du catalyseur ;

- un réacteur de pyrolyse disposé en aval du réacteur de préchauffage et conformé pour chauffer le mélange pâteux à une température de pyrolyse, supérieure à la température de préchauffage et à la température d'activation du catalyseur, sous une atmosphère anaérobie ou inerte afin d'être converti en des gaz de synthèse et un produit de réaction solide contenant au moins des chars, le réacteur de pyrolyse intégrant intérieurement un lit perméable, une première sortie située au-dessus du lit perméable et une seconde sortie située en-dessous du lit perméable ;

- une ligne de récupération des gaz de synthèse reliée à la première sortie du réacteur de pyrolyse, les gaz de synthèse contenant des gaz condensables et des gaz incondensables ;

- une ligne de récupération du produit de réaction solide reliée à la seconde sortie du réacteur de pyrolyse ;

- une ligne de condensation disposée en aval de la ligne de récupération des gaz de synthèse et conformée pour condenser les gaz condensables des gaz de synthèse en huiles pyrolytiques.

Grâce à un tel préchauffage et mélange des matières plastiques et du catalyseur, comme décrit précédemment, on obtient un mélange homogène et pâteux des matières plastiques et du catalyseur.

Selon une caractéristique, la ligne d'alimentation en continu des matières plastiques comprend, en amont du réacteur de préchauffage, une centrifugeuse d'entrée pour laver à sec les matières plastiques, avec un air chauffé à une température de séchage inférieure à la température de préchauffage. Selon une autre caractéristique, la ligne d'alimentation en matières plastiques comprend, en amont du réacteur de préchauffage, un cyclone ayant une base pourvue d'une sortie d'évacuation reliée au réacteur de préchauffage.

Dans une réalisation particulière, le réacteur de préchauffage comprend une vis sans fin.

Selon une possibilité, le réacteur de préchauffage comprend une double enveloppe dans laquelle est présent ou circule un fluide caloporteur chauffé.

Selon une autre possibilité, le réacteur de préchauffage est associé à un brûleur pour chauffer le fluide caloporteur du réacteur de préchauffage, ledit brûleur étant alimenté au moins partiellement par les gaz incondensables des gaz de synthèse récupérés sur la ligne de récupération des gaz de synthèse.

Dans un mode de réalisation avantageux, l'installation comprend, entre le réacteur de préchauffage et le réacteur de pyrolyse, un diffuseur de matière pour une répartition surfacique substantiellement homogène et uniforme du mélange pâteux à l'intérieur du réacteur de pyrolyse, ledit diffuseur de matière étant chauffé à une température de diffusion supérieure ou égale à la température de préchauffage et inférieure à la température de pyrolyse.

Selon un mode de réalisation particulier, le réacteur de pyrolyse est associé à un vibreur pour soumettre le lit perméable à une vibration.

Selon une caractéristique, le lit perméable est un lit fixe.

Selon une autre caractéristique, le lit perméable est formé d'un treillis composé de mailles délimitant des trous, par exemple réalisées en acier réfractaire ou en céramique.

Selon un mode de réalisation particulier, les mailles du lit perméable sont tubulaires et un fluide caloporteur chauffé est présent ou circule à l'intérieur desdites mailles.

Selon une possibilité, le réacteur de pyrolyse est associé à un brûleur pour chauffer le fluide caloporteur du lit perméable et/ou pour chauffer un fluide caloporteur circulant ou présent dans une double enveloppe du réacteur de pyrolyse, ledit brûleur étant alimenté au moins partiellement par les gaz incondensables des gaz de synthèse récupérés sur la ligne de récupération des gaz de synthèse.

Avantageusement, le réacteur de préchauffage est relié à une pompe aéraulique, comme une pompe à vide, pour un dégazage du mélange pâteux à l'intérieur du réacteur de préchauffage.

Cette pompe aéraulique assure ainsi une fonction de dégazage, afin d'extraire l'air inclus dans les matières plastiques en amont du réacteur de préchauffage et durant la fluidification, et également extraire les composés organiques volatils dissous dans les matières plastiques, comme précédemment expliqué.

Dans un mode de réalisation avantageux, l'installation comprend un réacteur de régénération fermé connecté sur la seconde sortie du réacteur de pyrolyse, pour un chauffage du produit de réaction solide à une température de régénération permettant une régénération au moins partielle du catalyseur qu'il contient.

Selon une caractéristique, le réacteur de régénération fermé comprend une double enveloppe à l'intérieur de laquelle est présent ou circule un fluide caloporteur chauffé.

Selon une autre caractéristique, le réacteur de régénération fermé est associé à un brûleur pour chauffer le fluide caloporteur du réacteur de régénération fermé, ledit brûleur étant alimenté au moins partiellement par les gaz incondensables des gaz de synthèse récupérés sur la ligne de récupération des gaz de synthèse.

Selon une autre caractéristique, l'installation comprend, en sortie du réacteur de régénération fermé, un séparateur pour effectuer une séparation entre du catalyseur régénéré et les chars ou un mélange contenant les chars et du catalyseur non régénéré, le séparateur comprenant une première sortie pour le catalyseur régénéré et une seconde sortie pour les chars ou le mélange contenant les chars et le catalyseur non régénéré.

Selon un mode de réalisation particulier, l'installation comprend une ligne de retour reliant la première sortie du séparateur à la ligne d'alimentation en catalyseur afin de réintroduire le catalyseur régénéré à l'intérieur du réacteur de préchauffage.

Dans une réalisation particulière, la ligne d'alimentation en catalyseur est reliée à un volume de stockage en catalyseur neuf afin de mélanger le catalyseur régénéré et le catalyseur neuf avant introduction à l'intérieur du réacteur de préchauffage.

Selon une caractéristique, la ligne d'alimentation en catalyseur comprend une vis doseuse pour mélanger le catalyseur neuf au catalyseur régénéré dans une proportion prédéfinie et contrôlée.

Selon un mode de réalisation particulier, la ligne de récupération des gaz de synthèse comprend une unité de filtration pour une filtration de particules en suspension contenues dans les gaz de synthèse, avant condensation des gaz condensables des gaz de synthèse dans la ligne de condensation.

Selon une caractéristique, l'unité de filtration comprend au moins un cyclone pour soumettre les gaz de synthèse à une filtration cyclonique. Selon une autre caractéristique, l'au moins un cyclone de l'unité de filtration comprend un premier cyclone et un second cyclone en parallèle pour soumettre les gaz de synthèse alternativement à une filtration cyclonique au sein du premier cyclone et à une filtration cyclonique au sein du second cyclone.

Selon une autre caractéristique, l'unité de filtration comprend, en aval de l'au moins un cyclone, au moins un filtre micrométrique pour soumettre les gaz de synthèse à une filtration micrométrique.

Selon une autre caractéristique, l'au moins un filtre micrométrique comprend un premier filtre micrométrique et un second filtre micrométrique en parallèle pour soumettre les gaz de synthèse alternativement à une filtration micrométrique au sein du premier filtre micrométrique et à une filtration micrométrique au sein du second filtre micrométrique.

Selon une possibilité, la ligne de condensation comprend successivement au moins un condenseur primaire fonctionnant à une température de condensation primaire, et au moins un condenseur secondaire fonctionnant à une température de condensation secondaire, ladite température de condensation secondaire étant inférieure à la température de condensation primaire.

Selon une autre possibilité, l'au moins un condenseur primaire comprend un premier condenseur primaire et un second condenseur primaire en parallèle pour condenser les gaz condensables des gaz de synthèse alternativement dans le premier condenseur primaire et dans le second condenseur primaire.

Dans un mode de réalisation avantageux, l'installation comprend une ligne de récupération des gaz incondensables sur laquelle est disposée une pompe à vide en aval de l'au moins un condenseur secondaire, pour une aspiration des gaz de synthèse jusque dans l'au moins un condenseur secondaire et une évacuation des gaz incondensables.

[Brève description des figures]

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, de deux exemples de mise en œuvre non limitatif, faite en référence aux figures annexées dans lesquelles :

[Fig 1] est une vue schématique d'une partie d'une installation de pyrolyse plastique selon l'invention, comprenant notamment la ligne d'alimentation en matières plastiques, la ligne d'alimentation en catalyseur, le réacteur de préchauffage et le réacteur de pyrolyse ; [Fig 2] est une vue schématique d'une autre partie de l'installation de la Figure 1, et en particulier de la ligne de récupération des gaz de synthèse et de la ligne de condensation ;

[Fig 3] est une vue schématique d'une variante de l'autre partie de la Figure 2.

[Description détaillée d'un ou plusieurs modes de réalisation de l'invention]

En référence aux Figures, une installation de conversion 1 est prévue pour une dégradation par pyrolyse de matières plastiques pour une conversion de ces matières plastiques en huiles pyrolytiques.

L'installation de conversion 1 comprend une ligne d'alimentation en continu 2 des matières plastiques, qui convoie les matières plastiques en vrac et qui comprend successivement une centrifugeuse d'entrée 20 et un cyclone 21.

La centrifugeuse d'entrée 20 reçoit en entrée et de manière continue des matières plastiques pour laver à sec les matières plastiques brutes, qui se présentent sous la forme de granulés ou de flocons dont les dimensions sont au maximum de 15 à 25 millimètres. La centrifugeuse d'entrée 20 est prévue pour laver à sec les matières plastiques, dans le but de les décontaminer, avec un air chauffé à une température de séchage donnée, par exemple de l'ordre de 40 à 80 °C. Cette centrifugeuse d'entrée 20 présente une évacuation 24 pour les reflux générés par le lavage des matières plastiques.

Le cyclone 21 est reliée à une sortie de la centrifugeuse d'entrée 20 pour recevoir en entrée les matières plastiques lavées (ou épurées des contaminations), et ce cyclone 21 présente une base (en partie basse) pourvue d'une sortie d'évacuation 22, ainsi qu'une bouche d'aspiration en partie haute qui est reliée à une voie d'aspiration 23 pour aspirer l'air dans le cyclone 21. Ainsi une extraction d'air s'opère dans ce cyclone 21, et un bouchon de matières plastiques se forme à la base du cyclone 21, créant ainsi une étanchéité à l'air sur la sortie d'évacuation 22. Ce cyclone 21 permet de réduire la quantité d'air inclus dans les matières plastiques.

L'installation de conversion 1 comprend également une ligne d'alimentation en catalyseur 4 pour une alimentation en continu en catalyseur ; le catalyseur présentant une température d'activation donnée, à partir de laquelle le catalyseur est activée pour favoriser la réaction de craquage ou de pyrolyse des matières plastiques. Cette ligne d'alimentation en catalyseur 4 est reliée à un volume de stockage 40 dans lequel est stocké du catalyseur neuf. L'installation de conversion 1 comprend un réacteur de préchauffage 3 qui est alimenté en continu en matières plastiques par la ligne d'alimentation en continu 2, et en catalyseur par la ligne d'alimentation en catalyseur 4. Les matières plastiques sont introduites par une première entrée 30 du réacteur de préchauffage 3, et le catalyseur est introduit par une seconde entrée 37 du réacteur de préchauffage 3. La première entrée 30 et la seconde entrée 37 peuvent être séparées ou être réunies.

La sortie d'évacuation 22 du cyclone 21 est reliée à la première entrée 30 du réacteur de préchauffage 3. Selon une possibilité avantageuse, la sortie d'évacuation 22 du cyclone 21 est disposée au-dessus de la première entrée 30 du réacteur de préchauffage 3 pour une alimentation par chute gravitaire des matières plastiques.

Le réacteur de préchauffage 3 comprend un moyen de chauffage et un moyen de mélange pour préchauffer les matières plastiques à une température de préchauffage afin de les fluidifier, et pour mélanger les matières plastiques au catalyseur afin d'obtenir un mélange pâteux, miscible et homogène, sur une sortie 31 du réacteur de préchauffage 3.

La température de préchauffage est supérieure à une température de fluidification des matières plastiques afin d'opérer une transition de phase entre un état solide et un état visqueux. La température de préchauffage est inférieure à la température d'activation du catalyseur, et aussi à la température de pyrolyse qui correspond à la température de craquage des matières plastiques. La température de préchauffage est par exemple comprise entre 20 et 290 °C à l'intérieur du réacteur de préchauffage 3.

Avantageusement, le réacteur de préchauffage 3 comprend une vis sans fin 32, et l'introduction des matières plastiques et du catalyseur s'effectue au niveau d'une première extrémité de cette vis sans fin 32, et l'évacuation du mélange pâteux s'effectue au niveau d'une seconde extrémité de cette vis sans fin 32, opposée à sa première extrémité.

Ce réacteur de préchauffage 3 est relié à une pompe aéraulique 33, comme une pompe à vide, qui assure une fonction de dégazage, afin d'extraire les gaz dissous (tels que l'air et les composés organiques volatils) dans les matières plastiques et l'air inclus dans les matières plastiques en amont du réacteur de préchauffage 3 et durant la fluidification. La pompe aéraulique 33 peut être suivie d'un ou plusieurs filtres 34, comme par exemple un filtre de composés organiques volatils, pour une filtration et un traitement des gaz dissous et inclus au sein des matières plastiques avant rejet à l'atmosphère. Ce réacteur de préchauffage 3 comprend une double enveloppe (ou fourreau) dans laquelle est présent ou circule un fluide caloporteur chauffé par un brûleur 91 ; ce brûleur 91 étant ainsi réglé pour chauffer le fluide caloporteur du réacteur de préchauffage 3 à la température de préchauffage.

L'installation de conversion 1 comprend un diffuseur de matière 35, connectée à la sortie 31 du réacteur de préchauffage 3, de sorte que le mélange pâteux (comprenant pour rappel les matières plastiques fluidifiées et mélangées au catalyseur), est introduit dans le diffuseur de matière 35. Ce diffuseur de matière 35 a pour fonction d'assurer une répartition surfacique substantiellement homogène et uniforme du mélange pâteux à sa sortie 36. Le diffuseur de matière 35 peut être chauffé à une température de diffusion supérieure ou égale à la température de préchauffage et inférieure à la température de pyrolyse, afin de maintenir le mélange pâteux dans un état visqueux. Cette température de diffusion peut être comprise entre 200 et 300 °C.

L'installation de conversion 1 comprend un réacteur de pyrolyse 5 relié à la sortie 36 du diffuseur de matière 35 ; ce réacteur de pyrolyse 5 est donc disposé en aval du réacteur de préchauffage 3 et il est conformé pour chauffer le mélange pâteux à une température de pyrolyse, supérieure à la température de préchauffage et à la température d'activation du catalyseur, sous une atmosphère anaérobie ou inerte afin de convertir ce mélange pâteux en des gaz de synthèse et un produit de réaction solide contenant au moins des chars et du catalyseur. A l'intérieur du réacteur de pyrolyse 5, il se produit une réaction de pyrolyse ou de craquage anaérobie et en continu des matières plastiques, favorisée par le catalyseur.

Le réacteur de pyrolyse 5 intègre intérieurement un lit perméable 50 qui est un lit fixe. Ce lit perméable 50 peut par exemple être formé d'un treillis composé de mailles délimitant des trous, ou en variante être formé de médias caloporteurs. Les mailles du treillis ou les médias caloporteurs sont par exemple réalisés en acier réfractaire ou en céramique.

La réaction de pyrolyse ou de craquage a donc lieu entre les matières plastiques et le catalyseur lors du contact avec le lit perméable 50 chauffé au sein du réacteur de pyrolyse 5, dans une atmosphère anaérobie ou inerte et avec une température de pyrolyse fixe et stable, par exemple comprise entre 300 et 900 °C. Cette réaction entraine le craquage et donc la dépolymérisation des matières plastiques.

Le réacteur de pyrolyse 5 présente une première sortie 51 située au-dessus du lit perméable 50 pour l'évacuation et la récupération des gaz de synthèse, et une seconde sortie 52 située en-dessous du lit perméable 50 pour une évacuation et une récupération du produit de réaction solide. La seconde sortie 52 est par exemple prévue à la base du réacteur de pyrolyse 5, en partie basse du réacteur de pyrolyse 5.

La sortie des gaz de synthèse s'effectue donc sur la première sortie 51 qui est au-dessus du lit perméable 50 afin de favoriser la décantation des chars au sein du réacteur de pyrolyse 5, dans le but d'éviter le transfert des chars vers la première sortie 51 et ainsi ne pas contaminer les gaz de synthèse.

La sortie 36 du diffuseur de matière 35 est raccordée au sommet du réacteur de pyrolyse 5 (autrement dit en partie haute du réacteur de pyrolyse 5) et ce diffuseur de matière 35 procure une répartition surfacique substantiellement homogène et uniforme du mélange pâteux à l'intérieur du réacteur de pyrolyse 5 et sur son lit perméable 50. De manière avantageuse, la liaison entre le diffuseur de matière 35 et le réacteur de pyrolyse 5 est réalisée à l'aide d'une manchette haute température, afin de pouvoir gérer les dilatations liées aux différences de températures entre le diffuseur de matière 35 et le réacteur de pyrolyse 5, et ainsi préserver l'étanchéité.

Le réacteur de pyrolyse 5 est associé à un brûleur 92 qui est réglé pour chauffer un fluide caloporteur à la température de pyrolyse, afin de chauffer le réacteur de pyrolyse 5 et son lit perméable 50 à la température de pyrolyse.

Selon une première possibilité, le fluide caloporteur est présent ou circule à l'intérieur d'une double enveloppe du réacteur de pyrolyse 5.

Selon une seconde possibilité (en complément ou en en variante de la première possibilité évoquée ci-dessus), le fluide caloporteur est présent ou circule à l'intérieur du lit perméable 50, et par exemple à l'intérieur des mailles du lit perméable 50 qui sont tubulaires.

De manière optionnelle, ce réacteur de pyrolyse 5 intègre ou comprend un vibreur pour soumettre le lit perméable 50 à une vibration, afin de favoriser le décollement des chars et du catalyseur du lit perméable 50, et ainsi leur descente gravitaire dans le réacteur de pyrolyse 5.

L'installation de conversion 1 comprend une ligne de récupération du produit de réaction solide 6 reliée à la seconde sortie 52 du réacteur de pyrolyse 5 pour récupérer et traiter le produit de réaction solide qui, pour rappel, comprend au moins les chars et le catalyseur ; le catalyseur, ayant participé à la réaction de pyrolyse, est au moins partiellement dans un état usagé, autrement dit il comprend du catalyseur à régénérer et, dans une plus faible proportion, du catalyseur neuf ou non usagé.

Cette ligne de récupération du produit de réaction solide 6 comprend un réacteur de régénération 60 reliée à la seconde sortie 52 du réacteur de pyrolyse 5, où ce réacteur de régénération 60 récupère le produit de réaction solide pour le chauffer à une température de régénération permettant une régénération au moins partielle du catalyseur qu'il contient. Ce réacteur de régénération 60 a donc pour fonction de régénérer le catalyseur usagé contenu dans le produit de réaction solide en sortie du réacteur de pyrolyse 5, dans le but de pouvoir le réutiliser.

Ce réacteur de régénération 60 est un réacteur fermé, aussi appelé réacteur « batch ». La température de régénération est par exemple comprise entre 300 et 900°C pour régénérer le catalyseur et séparer le catalyseur régénéré et les chars.

Comme ce réacteur de régénération 60 est un réacteur fermé, et que le produit de réaction solide sort en continu du réacteur de pyrolyse 5, il est avantageux d'employer un dispositif tampon entre la seconde sortie 52 du réacteur de pyrolyse 5 et le réacteur de régénération 60, comme par exemple une vanne bilame guillotine pour isoler le travail continu du réacteur de pyrolyse 5 et les cycles de travail du réacteur de régénération 60.

Ce réacteur de régénération 60 comprend une double enveloppe dans laquelle est présent ou circule un fluide caloporteur chauffé par un brûleur 93 ; ce brûleur 93 étant ainsi réglé pour chauffer le fluide caloporteur du réacteur de régénération 60 à la température de régénération.

Cette ligne de récupération du produit de réaction solide 6 comprend, en sortie du réacteur de régénération 60, un séparateur 61 pour effectuer une séparation entre le catalyseur régénéré et les chars ou un mélange contenant les chars et du catalyseur non régénéré. Ce séparateur 61 comprend une première sortie 62 pour récupérer le catalyseur régénéré, et une seconde sortie 63 pour récupérer les chars ou le mélange contenant les chars et le catalyseur non régénéré.

Il est avantageux d'employer un autre dispositif tampon, cette fois entre le réacteur de régénération 60 et le séparateur 61, comme par exemple une vanne bilame guillotine, pour isoler les cycles de travail du réacteur de régénération 60 et le travail continu du séparateur 61.

L'installation de conversion 1 comprend une ligne de retour 41 reliant la première sortie 62 du séparateur 61 à la ligne d'alimentation en catalyseur 4 afin de réintroduire le catalyseur régénéré à l'intérieur du réacteur de préchauffage 3. Plus précisément, la ligne de retour 41 fait partie de la ligne d'alimentation en catalyseur 4, et cette ligne de retour 41 relie la première sortie 62 du séparateur 61 à la seconde entrée 37 du réacteur de préchauffage 3, afin d'introduire le catalyseur régénéré à l'intérieur du réacteur de préchauffage 3.

Dans la mesure où le catalyseur n'est pas intégralement régénéré dans le réacteur de régénération 60 et/ou n'est pas intégralement séparé et récupéré en sortie du séparateur 61, la ligne de retour 41 est reliée au volume de stockage 40 en catalyseur neuf afin de mélanger le catalyseur régénéré et le catalyseur neuf avant introduction à l'intérieur du réacteur de préchauffage 3. La ligne d'alimentation en catalyseur 4 comprend ainsi une vis doseuse 42 pour doser et mélanger le catalyseur neuf au catalyseur régénéré dans une proportion prédéfinie et contrôlée.

La ligne de récupération du produit de réaction solide 6 comprend un collecteur 64, relié à la seconde sortie 63 du séparateur 61 pour collecter les chars et le catalyseur non régénéré, ce collecteur 64 étant suivi d'un convoyeur 65, comme par exemple une vis d'extraction 65, pour convoyer les chars et le catalyseur non régénéré vers un espace de stockage 66. Les chars ainsi collectés pourront éventuellement faire l'objet d'un traitement pour valorisation.

L'installation de conversion 1 comprend une ligne de récupération des gaz de synthèse 7 reliée à la première sortie 51 du réacteur de pyrolyse 5, les gaz de synthèse contenant des gaz condensables et des gaz incondensables. Cette ligne de récupération des gaz de synthèse 7 est tracée thermiquement à la même température que celle du réacteur de pyrolyse 5, dans le but d'éviter une condensation prématurée des gaz condensables en huiles pyrolytiques.

La ligne de récupération des gaz de synthèse comprend une unité de filtration 70 pour une filtration de particules en suspension contenues dans les gaz de synthèse, comme par exemple des particules de chars ou d'autres types de poussières.

Dans l'exemple de la Figure 2, cette unité de filtration 70 comprend un cyclone 71 pour soumettre les gaz de synthèse à une filtration cyclonique, et un filtre micrométrique, disposé en aval du cyclone 71, pour soumettre les gaz de synthèse à une filtration micrométrique ; la filtration micrométrique étant une filtration plus fine des particules et contaminations restantes dans les gaz de synthèse, comparativement à la filtration cyclonique.

Par ailleurs, le cyclone 71 présente à sa base une sortie d'évacuation des particules, qui est reliée à un dispositif d'étanchéité 74 pour éviter une entrée d'air à l'intérieur du cyclone 71, et ainsi éviter de mélanger les gaz de synthèse avec de l'air.

Ce dispositif d'étanchéité 74 peut se présenter par exemple sous la forme d'un tiroir intégrant deux vannes successives pour un fonctionnement de type sas d'étanchéité. Un tel tiroir à deux vannes comprend une vanne haute en amont de la sortie d'évacuation du cyclone 71 et une vanne basse reliée à un point de collecte des particules. Le tiroir à deux vannes fonctionne comme suit de manière cyclique :

- dans une première phase, la vanne haute est ouverte et la vanne basse est fermée, pour permettre l'évacuation des particules hors du cyclone vers le tiroir ; - dans une seconde phase, la vanne haute est fermée et la vanne basse est ouverte, pour permettre de purger le tiroir.

Les ouvertures et fermetures des vannes du tiroir sont gérées par le niveau de particules présentes à l'intérieur du cyclone 71 ; la purge du tiroir étant réalisée de manière cyclique.

Dans l'exemple de la Figure 3, cette unité de filtration 70 comprend un premier cyclone 71a et un second cyclone 71b en parallèle pour soumettre les gaz de synthèse alternativement à une filtration cyclonique au sein du premier cyclone 71a et à une filtration cyclonique au sein du second cyclone 71b. Une vanne trois voies 73 est disposée entre la première sortie 51 du réacteur de pyrolyse 5 et les deux cyclones 71a, 71b, afin d'orienter les gaz de synthèse alternativement vers le premier cyclone 71a et vers le second cyclone 71b.

Par ailleurs, chacun des deux cyclones 71a, 71b présente à sa base une sortie d'évacuation des particules, qui est reliée à un dispositif d'étanchéité 74a, 74b pour éviter une entrée d'air, comme par exemple un tiroir à deux vannes tel que décrit ci-dessus.

Dans l'exemple de la Figure 3, l'unité de filtration 70 comprend en outre un premier filtre micrométrique 72a, en aval du premier cyclone 71a, et un second filtre micrométrique 72b, en aval du second cyclone 71b, pour soumettre les gaz de synthèse alternativement à une filtration micrométrique au sein du premier filtre micrométrique 72a et à une filtration micrométrique au sein du second filtre micrométrique 72b. Une autre vanne trois voies 75 est prévue en aval du premier filtre micrométrique 72a et du second filtre micrométrique 72b.

L'exemple de la Figure 3 est avantageux en termes d'entretien. En effet, le procédé étant continu, les deux cyclones 71a, 71b sont interchangeables et fonctionnent de manière alternative afin de favoriser les cycles de maintenance et de nettoyage ; lorsque l'un des deux cyclones 71a, 71b est en cours de nettoyage, l'autre est actif en mode épuration.

De même, les deux filtres micrométriques 72a, 72b sont interchangeables et fonctionnent de manière alternative afin également de favoriser les cycles de maintenance et de nettoyage : lorsque l'un des deux filtres micrométriques 72a, 72b est en cours de nettoyage, l'autre est actif et en mode filtration.

L'installation de conversion 1 comprend une ligne de condensation 8 disposée en aval de la ligne de récupération des gaz de synthèse 7 et conformée pour condenser les gaz condensables des gaz de synthèse en huiles pyrolytiques. La ligne de condensation 8 comprend successivement au moins un condenseur primaire 81, 81a, 81b fonctionnant à une température de condensation primaire, et au moins un condenseur secondaire 82 fonctionnant à une température de condensation secondaire, où cette température de condensation secondaire est inférieure à la température de condensation primaire.

Un choc thermique est nécessaire entre les gaz de synthèse chauds et le ou les condenseurs primaires 81, 81a, 81b pour que le phénomène de condensation ait lieu. Cette étape du procédé entraine une condensation des chaînes de polymères présentes dans les gaz de synthèse, sous forme d'huile pyrolytique et d'une fraction d'eau. Les proportions de gaz se condensant sont contrôlées en maîtrisant la température de refroidissement du ou des condenseurs primaires 81, 81a, 81b. La ligne de condensation 8 est tracée thermiquement jusqu'à l'entrée du ou des condenseurs primaires 81, 81a, 81b, dans le but d'éviter une condensation prématurée des gaz de synthèse en huile pyrolytique avant le ou les condenseurs primaires 81, 81a, 81b.

Dans l'exemple de la Figure 2, cette ligne de condensation 8 comprend un unique condenseur primaire 81.

Dans l'exemple de la Figure 3, cette ligne de condensation 8 comprend un premier condenseur primaire 81a et un second condenseur primaire 81b en parallèle pour condenser les gaz condensables des gaz de synthèse alternativement dans le premier condenseur primaire 81a et dans le second condenseur primaire 81b. Une vanne trois voies d'entrée 83 est disposée en amont des deux condenseurs primaires 81a, 81b, afin d'orienter les gaz de synthèse alternativement vers le premier condenseur primaire 81a et vers le second condenseur primaire 81b. Une vanne trois voies de sortie 84 est disposée en aval des deux condenseurs primaires 81a, 81b.

Le procédé étant continu, les deux condenseurs primaires 81a, 81b sont interchangeables et fonctionnent de manière alternative afin de favoriser les cycles de maintenance et de nettoyage : lorsque l'un des deux condenseurs primaires 81a, 81b est en cours de nettoyage, l'autre est actif et en mode condensation.

La ligne de condensation 8 comprend, entre le condenseur primaire 81 ou les condenseurs primaires 81a, 81b et le condenseur secondaire 82, une cuve de décantation 85 contenant les huiles pyrolytiques et éventuellement l'eau condensée, issues de la condensation dans le ou les condenseurs primaires 81, 81a, 81b.

Le condenseur secondaire 82 est parcouru par une température plus froide que celle du ou des condenseurs primaires 81, 81a, 81b, et donc ce condenseur secondaire 82 entraîne un choc thermique plus important que celui utilisé pour le ou les condenseurs primaires 81, 81a, 81b. Ainsi ce condenseur secondaire 82 permet une condensation de la fraction des gaz non condensés à la suite de leur passage dans le ou les condenseurs primaires 81, 81a, 81b. Les chaînes les plus courtes se condensent donc dans le condenseur secondaire 82 sous la forme d'une nouvelle fraction d'huile pyrolytique, obtenue grâce à la seconde condensation, et cette nouvelle fraction d'huile pyrolytique rejoint également la cuve de décantation 85.

La ligne de condensation 8 comprend une pompe à vide 80, disposée en aval du condenseur secondaire 82, afin de réaliser une dépression permettant l'aspiration dans le condenseur secondaire 82 de la fraction des gaz de synthèse non condensée dans le ou les condenseurs primaires 81, 81a, 81b. Ainsi, cette fraction subit une nouvelle condensation au sein du condenseur secondaire 82, comme décrit précédemment. La pompe à vide 80 permet donc d'assurer une dépression dans le circuit et de favoriser l'arrivée des gaz de synthèse jusque dans le condenseur secondaire 82.

La ligne de condensation 8 comprend, à la suite de la cuve de décantation 85, un séparateur 86 pour séparer les fractions d'huiles pyrolytiques et potentiellement la fraction d'eau condensée, afin d'orienter les huiles pyrolytiques dans une cuve d'homogénéisation 87 et la fraction d'eau condensée vers une cuve de récupération d'eau 88. Ce séparateur 86 permet potentiellement d'isoler la fraction d'eau contenue dans les matières plastiques lors de l'introduction sur la ligne d'alimentation en continu 2 des matières plastiques.

La cuve d'homogénéisation 87 rassemble ainsi les différentes fractions des huiles pyrolytiques, arrivant de la cuve de décantation 85, pour effectuer une homogénéisation des huiles pyrolytiques avant leur stockage.

De manière avantageuse, la pompe à vide 80 est disposée sur une ligne de récupération des gaz incondensables 9 sur laquelle est disposée une pompe à vide en aval de l'au moins un condenseur secondaire, pour une évacuation des gaz incondensables.

Comme visible sur la Figure 1, cette ligne de récupération des gaz incondensables 9 est raccordée aux brûleurs 91, 92, 93 pour acheminer les gaz incondensables dans ces brûleurs 91, 92, 93 et ainsi alimenter ces brûleurs 91, 92, 93 au moins partiellement par les gaz incondensables des gaz de synthèse. De cette manière, les gaz incondensables issus de la réaction de pyrolyse servent comme source d'énergie pour alimenter thermiquement le préchauffage dans le réacteur de préchauffage 3, la pyrolyse dans le réacteur de pyrolyse 5, et la régénération dans le réacteur de régénération 60. Il est envisageable de compléter cet apport gazeux aux brûleurs 91, 92, 93 par un autre gaz, comme par exemple un gaz naturel ou du propane. Il est possible de prévoir une chaudière 90 muni d'un brûleur 94 également alimenté par les gaz incondensables en provenance de cette ligne de récupération des gaz incondensables 9 ; une telle chaudière 90 permet ainsi la combustion des gaz incondensables et la production d'énergie pour des applications externes à l'installation de conversion 1.

De plus, les brûleurs 91, 92, 93, 94 peuvent être raccordés à une ligne de récupération des fumées 95 qui sont obtenues lors de la combustion des gaz incondensables par les brûleurs 91, 92, 93, 94. Cette ligne de récupération des fumées 95 est reliée à une unité de traitement des fumées 96 pour faire subir à ces fumées un traitement permettant de les épurer des différentes sources de contaminants avant d'être évacuées dans l'atmosphère à travers une cheminée 97. Ce traitement des fumées permet ainsi de respecter les consignes environnementales des rejets des fumées dans l'atmosphère tout en s'inscrivant dans le cadre d'une économie circulaire.

Il est à noter que toutes les étapes du procédé de conversion sont effectuées dans une atmosphère anaérobie (en absence d'oxygène). Des cycles d'inertage (avec de l'azote ou d'autres gaz inertes) peuvent avantageusement être effectués dans les différents éléments de l'installation de conversion 1, dans le but de chasser tout l'oxygène présent dans les matières plastiques et dans le catalyseur, et d'évacuer les gaz de synthèse restants dans l'installation de conversion 1.