Domaine de l’invention

La présente invention concerne un procédé de conversion de pneus usagés par décomposition thermique.

Etat de la technique

Les procédés de conversion par décomposition thermique des pneus usagés visent en général à produire des fractions gazeuses, liquides et solides. Le pneu est en général broyé initialement pour obtenir soit des broyats de pneus contenant encore une partie des fibres textiles ou fils métalliques contenue dans le pneu (typiquement des pièces de 1 à 10 cm) ou des granulats (de dimensions généralement inférieures à 6 mm) exempts de fibres textiles ou fils métalliques. Il est possible de faire réagir ces charges ainsi préparées en les exposant à la température pour décomposer le pneu usagé et récupérer une fraction gazeuse, une fraction liquide et une fraction solide. Pour arriver à décomposer le pneu, il faut en général exposer le pneu à une température assez élevée, généralement comprise entre 300°C et 900°C pendant des temps de réactions allant de 30 minutes à plusieurs heures.

Il existe de nombreuses technologies de mises en oeuvre de ces réactions. On peut par exemple soumettre les pneus à de hautes températures dans des fours tournants (Lewandowski et al., Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 140, 2019, 25-53), ou dans des lits mobiles (EP2661475). Ces technologies sont robustes mais nécessitent en général de travailler à des températures assez élevées, généralement en moyenne au-delà de 500°C. Dans ces procédés, le noir de carbone, présent en général dans la charge à hauteur de 25-40% en poids et constitué à l’origine de très fines particules / agglomérats sub-micrométriques ou micrométriques, tend à s’agglomérer en présence de la gomme décomposée qui forme un coke liant ces structures à différentes échelles, le solide sortant souvent du réacteur sous la forme de blocs de plusieurs millimètres / centimètres qu’il faut alors broyer finement afin de réutiliser ce solide en tant que noir de carbone, ce qui requiert une dépense énergétique importante. Dans ces procédés, les conditions de température sont élevées et on trouve dans le réacteur essentiellement des fractions gazeuses et solides. Les liquides produits résultent alors de la condensation des produits gazeux en aval du réacteur. Ces conditions de température élevée tendent par ailleurs à favoriser les réactions de polycondensation et de cokage pour former des structures polyaromatiques à partir de réactions de cyclisation impliquant les structures aromatiques et oléfiniques présentes (M.F. Laresgoiti, B.M. Caballero, I. de Marco, A. Torres, M.A. Cabrero, M.J. Chomôn. J. Anal. AppL Pyrolysis 71 (2004) 917-934) ou du coke. Plus la température est élevée, et plus les teneurs en structures polyaromatiques formées et en coke formé augmentent. Or, si les molécules aromatiques sont d’une part de bons solvants et trouvent d’autre part de nombreuses applications, notamment comme bases pétrochimiques, les structures polyaromatiques par contre sont préjudiciables à la qualité du liquide formé et très difficile à raffiner ou à convertir. Elles sont de plus des précurseurs de coke. Il y a donc intérêt à essayer de limiter au maximum les réactions de polycondensation pour produire un minimum de structures polyaromatiques en préservant les structures mono-aromatiques présentes.

Pour améliorer la qualité de la phase solide et limiter la formation de coke sur le noir de carbone, il est possible de baisser la pression partielle d’hydrocarbures en injectant de la vapeur pendant les réactions de craquage qui nécessitent néanmoins une température élevée au-delà de 500°C pour réaliser le craquage dans des conditions essentiellement gaz- solide (US2016/0083657). Ces procédés gaz-solide induisent en général des productions de gaz incondensables dans les conditions atmosphériques qui sont très élevées et comprises entre 10 et 25% poids par rapport à la charge de pneu entrant dans le réacteur. Or la valorisation des gaz de réaction est localement complexe. Ces gaz sont donc en général utilisés pour produire la chaleur requise pour faire les réactions mais cela se fait au détriment de la quantité de produits liquides facilement valorisables qui est donc alors limitée. Ces fractions liquides sont en effet ensuite éventuellement valorisées pour produire de nouvelles coupes hydrocarbonées (naphta, essence, kérosène, gazole, distillât sous vide, résidus) utilisées en raffinerie pour produire des carburants ou en pétrochimie pour produire des bases servant ensuite à élaborer des matières plastiques. Il faut néanmoins raffiner ces coupes afin de les mettre aux spécifications désirées. Plus les structures polyaromatiques sont nombreuses, et plus le raffinage est complexe.

Une voie alternative consiste à mettre en contact les charges de pneus avec un liquide, à monter ce liquide en température et à dissoudre et convertir les pneus dans une phase liquide homogène dans laquelle la charge de pneu est agitée et disparait progressivement. Un exemple de cette mise en oeuvre est donné dans US 3,978,199 et US 3,704,108. Ce type de procédé permet de récupérer le noir de carbone en phase liquide après filtration sans qu’il y ait eu agglomération de ces particules ou dépôt de coke à leur surface comme c’est le cas dans les réactions opérant en phase gaz-solide. La mise en oeuvre dans des conditions de température inférieure à 450°C limite par ailleurs les réactions de polycondensation des aromatiques, la formation de coke à la surface des particules de noir de carbone et la formation de gaz qui est en général comprise entre 1 et 7% poids de la charge rentrante. La mise en oeuvre d’un solvant contenant des fractions aromatiques, préférentiellement mono- aromatiques, est favorable et permet de mieux dissoudre la charge dans le réacteur. Comme naturellement les pneus sont composés de différentes gommes dont des quantités importantes de caoutchouc synthétique composé de gommes styrène-butadiène (SBR ou « Styrene Butadiene Rubber » selon la terminologie anglo-saxonne), les fractions liquides produites contiennent des fractions importantes d’aromatiques et il peut être avantageux de séparer et de recycler une partie du liquide formé pendant la réaction pour l’utiliser comme solvant, alors que la fraction liquide non recyclée peut être envoyée en raffinerie pour être raffinée puis valorisée comme coupe hydrocarbure pour alimenter les pools produits ou la pétrochimie. A titre d’exemple, dans le document US 3,978,199, la fraction lourde du filtrat obtenu après distillation, comprenant des composés aromatiques, est réchauffée puis recyclée dans le réacteur en tant que solvant liquide. Cependant, selon la composition de la fraction lourde utilisée pour dissoudre la charge solide, ainsi que le taux de recycle de la fraction lourde par rapport à la charge solide, la durée de filtration du noir de carbone peut varier considérablement. La Demanderesse a mis au point un nouveau procédé de conversion de pneus usagés permettant de prévenir les inconvénients cités ci-avant en optimisant le procédé existant tel que décrit dans le document US 3,978,199.

Objets de l’invention

La présente invention a pour objet un procédé de conversion de pneus usagés pour obtenir du noir de carbone comprenant au moins les étapes suivantes : a) on envoie une charge solide à base de pneus usés dans une zone réactionnelle en présence d’un solvant liquide comprenant des composés aromatiques pour dissoudre au moins en partie ladite charge solide et décomposer thermiquement ladite charge solide au moins partiellement dissoute à une température inférieure ou égale à 425°C et à une pression inférieure à 1 ,5 MPa afin d’obtenir un effluent gazeux et un premier effluent liquide comprenant le noir de carbone, le ratio massique entre le solvant liquide et la charge solide étant supérieur à 3 poids/poids ; b) on envoie le premier effluent liquide obtenu à l’étape a) dans une zone de filtration et de lavage en présence d’un solvant de lavage afin d’obtenir un gâteau de noir de carbone filtré et lavé et un second effluent liquide ; c) on envoie au moins en partie ledit effluent gazeux obtenu à l’issue de l’étape a) et au moins en partie le second effluent liquide obtenu à l’issue de l’étape b) vers une zone de fractionnement pour obtenir au moins une coupe hydrocarbonée dont la teneur en composés aromatiques est supérieure à 30% poids par rapport au poids total de ladite coupe hydrocarbonée, et comprenant en outre :

- une teneur en composés hydrocarbonés C5-C10 inférieure à 20% en poids par rapport au poids total de la coupe hydrocarbonée ; et - une teneur en composés hydrocarbonés C40+ inférieure à 5% en poids par rapport au poids total de ladite coupe hydrocarbonée ; d) on envoie au moins une partie ladite coupe hydrocarbonée obtenue à l’issue de l’étape c) dans la zone réactionnelle en tant que solvant liquide de l’étape a) ; e) on sèche le gâteau de noir de carbone filtré et lavé obtenu à l’issue de l’étape b) à une température comprise entre 50 et 200°C pour récupérer le noir de carbone.

La Demanderesse a découvert de manière surprenante que l’utilisation d’une telle coupe hydrocarbonée recyclée en tant que solvant liquide dans la zone de conversion des pneus usagés, comprenant une teneur riche en composés aromatiques, pauvre en composés C40+ (résidus sous vide), et une teneur en composés hydrocarbonés C5-C10 (essence) pas trop élevée, avec un ratio massique solvant/charge solide spécifique, permet de manière synergique une meilleure dissolution et décomposition de la charge solide maximisant ainsi la production de noir de carbone.

Dans un mode de réalisation selon l’invention, avant l’étape a) dudit procédé, ladite charge solide est envoyée dans une unité de prétraitement pour éliminer au moins en partie les fibres textiles et les fils métalliques contenues dans ladite charge solide.

Dans un mode de réalisation selon l’invention, l’étape a) comprend les sous-étapes suivantes : a1) on envoie ladite charge solide et ledit solvant liquide dans un premier réacteur agité pour dissoudre au moins en partie ladite charge solide ; a2) on envoie ladite charge solide au moins en partie dissoute obtenu à l’issue de l’étape a1) dans un second réacteur agité pour décomposer thermiquement à une température inférieure ou égale à 425°C ladite charge solide et obtenir le premier effluent liquide contenant des particules de noir de carbone en suspension.

Dans un mode de réalisation selon l’invention, la teneur en composés aromatiques de la coupe hydrocarbonée est supérieure à 40% en poids par rapport au poids total de ladite coupe.

Dans un mode de réalisation selon l’invention, la teneur en composés hydrocarbonés C5- C10 de la coupe hydrocarbonée est inférieure à 10% en poids par rapport au poids total de ladite coupe. Dans un mode de réalisation selon l’invention, la teneur en composés hydrocarbonés C40+ dans la coupe hydrocarbonée est inférieure à 3% en poids par rapport au poids total de ladite coupe.

Dans un mode de réalisation selon l’invention, le ratio massique entre ledit solvant liquide et la charge solide est supérieur à 3 poids/poids.

Dans un mode de réalisation selon l’invention, la viscosité du second effluent liquide à 100°C est inférieure à 10 cP telle que mesurée selon la norme ASTM D3236.

Dans un mode de réalisation selon l’invention, à l’étape c) dudit procédé on obtient en outre une coupe légère dont la température d’ébullition finale est préférentiellement comprise entre 250°C et 325°C.

Dans un mode de réalisation selon l’invention, la coupe légère est envoyée au moins en partie en amont dans une colonne de distillation pour obtenir au moins une coupe légère dont la température d’ébullition finale est inférieure ou égale à 200°C.

Dans un mode de réalisation selon l’invention, ladite coupe légère dont la température d’ébullition finale est inférieure ou égale à 200°C est envoyée au moins en partie dans la zone de filtration/lavage en tant que solvant de lavage selon l’étape b) dudit procédé.

Dans un mode de réalisation selon l’invention, l’étape b) comprend les sous-étapes suivantes : b1) on filtre l’effluent liquide dans un dispositif de lavage et de filtration pour obtenir un gâteau de noir de carbone filtré et une fraction liquide ; b2) on lave le gâteau de noir de carbone filtré obtenu à l’issue de l’étape b1) en présence d’un solvant de lavage pour obtenir le gâteau de noir de carbone filtré et lavé et un flux de lavage.

De préférence, le flux de lavage est envoyé dans une unité de fractionnement intermédiaire pour obtenir une coupe qui est recyclée au moins en partie en amont du dispositif de lavage et de filtration en tant que solvant de lavage.

Avantageusement, la coupe hydrocarbonée comprend une teneur en composés hydrocarbonés en C10-C20 compris entre 20 et 65% poids par rapport au poids total de la coupe hydrocarbonée. Avantageusement, la coupe hydrocarbonée comprend une teneur en composés hydrocarbonées en C20-C40 compris entre 30 et 80% poids par rapport au poids total de la coupe hydrocarbonée.

Avantageusement, la coupe hydrocarbonée comprend une température d’ébullition initiale comprise entre 50°C et 325°C et une température d’ébullition finale comprise entre 350°C et 520°C.

Liste des figures

La figure 1 est une représentation schématique du procédé selon l’invention.

La figure 2 est une représentation schématique du procédé représenté dans la figure 1 dans lequel la zone réactionnelle et la zone de filtration et de lavage du procédé sont plus détaillées.

Description détaillée

Par coupe hydrocarbonée Cn, on entend une coupe comprenant des hydrocarbures à n atomes de carbone.

Par coupe Cn+ on entend une coupe comprenant des hydrocarbures à au moins n atomes de carbone.

En se reportant à la figure 1 , représentant un mode de réalisation selon l’invention, le procédé de conversion de pneus usagés comprend au moins les étapes suivantes : a) on envoie une charge solide 100 à base de pneus usés dans une zone réactionnelle 80 en présence d’un solvant liquide 760 comprenant des composés aromatiques pour dissoudre au moins en partie ladite charge solide et décomposer thermiquement ladite charge solide au moins partiellement dissoute à une température inférieure ou égale à 425°C, de préférence comprise entre 375 et 425°C, et à une pression inférieure à 1 ,5 MPa, de préférence compris entre 0,5 et 1 ,2 MPa, afin d’obtenir au moins un effluent gazeux 310 et un premier effluent liquide 320 comprenant du noir de carbone, le ratio massique entre le solvant liquide 760 et la charge solide 100 étant supérieur à 3 poids/poids ; b) on envoie l’effluent liquide 320 obtenu à l’étape a) dans une zone de filtration et de lavage 40 en présence d’un solvant de lavage afin d’obtenir un gâteau de noir de carbone filtré et lavé 430 et un second effluent liquide 410 ; c) on envoie au moins en partie, de préférence en totalité, ledit effluent gazeux 310 obtenu à l’issue de l’étape a) et au moins en partie, de préférence en totalité, le second effluent liquide 410 obtenu à l’issue de l’étape b) vers une zone de fractionnement 70 pour obtenir au moins une coupe hydrocarbonée 730 comprenant une teneur en composés aromatiques supérieure à 30% en poids par rapport au poids total de ladite coupe hydrocarbonée, de préférence supérieure à 40% en poids, et comprenant :

- une teneur en composés hydrocarbonés C5-C10 inférieure à 20% en poids par rapport au poids total de la coupe hydrocarbonée 730, de préférence inférieure à 10% en poids, plus préférentiellement comprise entre 1 et 8% en poids ; et

- une teneur en composés hydrocarbonés C40+ inférieure à 5% en poids par rapport au poids total de ladite coupe hydrocarbonée 730, de préférence inférieure à 3% en poids, plus préférentiellement inférieure à 1% en poids, et encore plus préférentiellement inférieure à 0,5 % en poids ; d) on envoie au moins en partie ladite coupe hydrocarbonée 730 obtenue à l’issue de l’étape c) dans la zone réactionnelle 80 en tant que solvant liquide 760 de l’étape a) ; e) on sèche le gâteau de noir de carbone filtré et lavé 430 obtenu à l’issue de l’étape b) à une température comprise entre 50°C et 200°C, de préférence pendant une durée suffisante pour que la teneur en solvant de lavage dans le gâteau séché soit inférieure à 0,5% poids par rapport au poids total dudit gâteau séché. Avantageusement, la durée de séchage est comprise entre 10 minutes et 36 heures, plus préférentiellement entre 1 heure et 15 heures, pour récupérer le noir de carbone 520.

La charge solide 100 utilisée dans le cadre de la présente invention est avantageusement à base de pneus résultant du traitement de pneus usagés pouvant provenir de toute origine, telle que les véhicules légers (VL) ou les poids lourds (PL) par exemple. Ladite charge solide peut se présenter avantageusement sous la forme de granulats de pneus, i.e. sous la forme de particules de tailles inférieures à 6 mm. De préférence, ladite charge solide 100 est sensiblement exemptes de fibres textiles et fils métalliques, et/ou de broyats de pneus, i.e. des morceaux de pneus broyés, de taille caractéristique généralement comprise entre 1 cm et 20 cm. Ainsi, selon un mode de réalisation préférentiel selon l’invention, la charge solide 100 est envoyée dans une unité de prétraitement 10 afin d’éliminer les fibres textiles et les fils métalliques 110 de la charge solide 100. Une telle unité de prétraitement est bien connue de l’Homme du métier et peut être constituée de broyeurs de différents types (i.e. d’une cisaille rotative, d’un broyeur déchiqueteur, d’un granulateur, d’un broyeur affineur), d’un séparateur magnétique, ou encore d’un tamis vibrant, de table de séparation. Selon l’étape a) du procédé de conversion, la gomme qui est contenue dans la charge solide 100 est dissoute au contact du solvant liquide 760 puis est décomposée thermiquement. L’origine et la composition du solvant liquide 760 seront décrites en détail ci-après. L’étape a) est de préférence réalisée à une température inférieure ou égale à 425°C, de préférence à une température comprise entre 375 et 425°C, et à une pression inférieure à 1 ,5 MPa, de préférence comprise entre 0,8 et 1 ,2 MPa. A l’issue de l’étape a), on obtient l’au moins un effluent gazeux 310 et le premier effluent liquide 320 comprenant le noir de carbone, et éventuellement des matières solides 210 contenues dans les pneus usagés, tels que les fils métalliques ou les fibres textiles, qui sont libérées et séparées de l’effluent liquide 320 obtenu à l’issue de cette étape.

Le premier effluent liquide 320 comprenant le noir de carbone est ensuite envoyé dans la zone de filtration et de lavage 40 (i.e. l’étape b) du procédé de préparation selon l’invention) afin de récupérer le gâteau de noir de carbone filtré et lavé 430 et le second effluent liquide 410. Dans un mode de réalisation selon l’invention, la viscosité du second effluent liquide 410 mesurée à 100°C est inférieure à 10 cP, préférentiellement inférieure à 5 cP, plus préférentiellement inférieure à 3 cP, telle que mesurée selon la norme ASTM D3236.

L’unité de filtration et de lavage peut comprendre n’importe quel dispositif permettant la filtration des particules de noir de carbone contenues dans le premier effluent liquide 320. Un tel dispositif peut par exemple se présenter sous la forme d’un filtre rotatif fonctionnant préférentiellement à une température comprise entre 50°C et 200°C. Lors de l’étape b), le gâteau de noir de carbone est lavé en utilisant un solvant de lavage.

Dans un mode de réalisation selon l’invention, le solvant de lavage utilisé lors de l’étape b) est un solvant externe au procédé 800, tel que représenté sur la figure 1 . Un tel solvant peut être par exemple le toluène.

Dans un autre mode de réalisation selon l’invention, le solvant de lavage utilisé lors de l’étape b) est composé d’au moins en partie d’une coupe légère 720 obtenue à l’issue de l’étape c). Plus particulièrement, en se reportant à la figure 2, une fraction de la coupe légère 720 peut être envoyée dans une colonne de distillation 90 via la ligne 725. La fraction complémentaire 735 de la coupe légère est envoyée en dehors du procédé selon l’invention en tant que produit valorisable. En sortie de la colonne de distillation 90, on obtient une coupe légère 910 comprenant des composés aromatiques, dont la température d’ébullition finale est inférieure ou égale à 200°C, de préférence inférieure à 150°C, pouvant servir au moins en partie de solvant de lavage de la zone de filtration/lavage 40. La coupe plus lourde 920 peut être envoyée en dehors du procédé en tant que produit valorisable 920. Le gâteau de noir de carbone filtré et lavé 430 est envoyé dans une unité de séchage 50 fonctionnant à une température comprise entre 50 et 200°C, de préférence entre 50 et 150°C afin de récupérer le noir de carbone 520 (i.e. l’étape e) du procédé selon l’invention). Avantageusement, l’effluent vapeur 510 issu de l’unité de séchage 50 comprenant le solvant de lavage est recyclé dans l’unité de lavage/filtration 40.

Selon une caractéristique essentielle du procédé de conversion selon l’invention, l’effluent gazeux 310 obtenu à l’issue de l’étape a) et le second effluent liquide 410 obtenu à l’issue de l’étape b) sont envoyés dans l’unité de fractionnement 70 (i.e. l’étape c) du procédé selon l’invention) pour produire au moins une coupe hydrocarbonée 730 comprenant une teneur en composés aromatiques supérieure à 30% poids par rapport au poids total de ladite coupe hydrocarbonée 730, et comprenant en outre au moins :

- une teneur en composés hydrocarbonés C5-C10 inférieure à 20% en poids par rapport au poids total de la coupe hydrocarbonée 730, de préférence inférieure à 10% en poids, plus préférentiellement comprise entre 1 et 8% en poids ; et

- une teneur en composés hydrocarbonés C40+ inférieure à 5% en poids par rapport au poids total de ladite coupe hydrocarbonée 730, de préférence inférieure à 3% en poids, plus préférentiellement inférieure à 1% en poids, et encore plus préférentiellement inférieure à 0,5 % en poids.

Avantageusement, la coupe hydrocarbonée 730 comprend également une teneur en composés hydrocarbonés en C10-C20 compris entre 20 et 65% poids par rapport au poids total de la coupe hydrocarbonée, de préférence compris entre 30 et 65% en poids, et encore plus préférentiellement entre 45 et 65% en poids.

Avantageusement, la coupe hydrocarbonée 730 comprend également une teneur en composés hydrocarbonées en C20-C40 compris entre 30 et 80% poids par rapport au poids total de la coupe hydrocarbonée, de préférence compris entre 30 et 70% en poids, et encore plus préférentiellement entre 30 et 55% en poids.

Avantageusement, la coupe hydrocarbonée 730 a une température d’ébullition initiale comprise entre 50°C et 325°C, de préférence comprise entre 50°C et 250°C, et une température d’ébullition finale comprise entre 350 et 520°C, de préférence comprise entre 350°C et 450°C.

En effet, il a été constaté par la Demanderesse que l’utilisation d’une telle coupe hydrocarbonée recyclée en tant que solvant liquide 760 de la zone réactionnelle 80 (i.e. l’étape d) du procédé selon l’invention), avec une teneur riche en composés aromatiques, pauvre en composés C40+ (résidus sous vide), et une teneur en composés hydrocarbonés C5-C10 (essence) pas trop élevée, et en utilisant un ratio massique solvant/charge solide supérieur à 3 poids/poids, de préférence compris entre 3 et 10 poids/poids, plus préférentiellement entre 4 et 7 poids/poids, permet de manière synergique une meilleure dissolution et décomposition de la charge solide 100 maximisant ainsi la production de noir de carbone. Cela se traduit notamment par une durée de filtration plus courte du noir de carbone dans la zone de lavage/filtration 40.

Avantageusement, la zone de fractionnement 70 permet également l’obtention de gaz incondensables 710, de la coupe légère 720 dont la température d’ébullition finale est préférentiellement comprise entre 250°C et 325°C, et une coupe lourde 740, dont la température d’ébullition initiale est préférentiellement comprise entre 350°C et 450°C. Avantageusement, la coupe légère 720 peut être envoyée au moins en partie en tant que solvant de lavage dans la zone de lavage et de filtration 40 pour obtenir le gâteau de noir de carbone filtré et lavé 430.

Avantageusement, la coupe légère 720 comprend une teneur en composés hydrocarbonés en C10- supérieure à 60% en poids par rapport au poids total de la coupe légère 720.

Avantageusement, la coupe lourde 740 comprend une teneur en composés hydrocarbonées en C40+ supérieure à 60% en poids par rapport au poids total de la coupe lourde 740.

Selon l’invention, on envoie au moins en partie une fraction de la coupe hydrocarbonée 730 vers la zone de réaction 80 de l’étape a) en tant que solvant liquide 760, l’autre partie 750 étant avantageusement envoyée en dehors du procédé selon l’invention en tant que produit valorisable. Le ratio massique entre le solvant liquide 760 et le débit de la charge solide 100 injecté dans la zone réactionnelle 80 est supérieur à 3 poids/poids (pds/pds), préférentiellement compris entre 3 et 10 poids/poids, plus préférentiellement compris entre 4 et 7 poids/poids. En effet, une des caractéristiques du solvant liquide 760 est qu’il contient une teneur en aromatiques supérieure à 30% poids par rapport au poids total dudit solvant liquide 760, permettant de dissoudre efficacement la charge solide 100 et de réduire efficacement la viscosité du milieu réactionnel dans la zone réactionnelle 80. Un autre avantage du procédé selon l’invention est que l’utilisation d’un tel solvant permet de rester sous forme liquide tout en limitant la pression dans les réacteurs à un niveau inférieur à 1 ,5 MPa compte tenu de la production limitée de gaz et d’hydrocarbures légers dans la zone réactionnelle 80 et de la faible teneur en composés hydrocarbonés C10- de la coupe hydrocarbonée 730.

De manière à mieux comprendre l’invention, la description donnée ci-après à titre d’exemple d’application concerne un procédé de conversion de pneus usagés permettant de maximiser la récupération de noir de carbone. En se reportant à la figure 2, la charge solide 100 est envoyée dans l’unité de prétraitement 10 afin d’éliminer les fibres textiles et les fils métalliques 110 de la charge solide 100. La charge solide sensiblement exempte de fibres textiles et fils métalliques est ensuite envoyée dans la zone réactionnelle 80 permettant la dégradation thermique des pneus usagés comprenant un premier réacteur agité 20 alimenté en solvant liquide 760 et visant à favoriser la dissolution des granulats ou broyats de pneus contenus dans la charge solide 100. Le ratio massique charge solvant liquide/charge solide est supérieur à 3 poids/poids, de préférence compris entre 3 et 10, plus préférentiellement entre 4 et 7 poids/poids. La température dans le réacteur 20 est préférentiellement comprise entre 200°C et 300°C, préférentiellement entre 250°C et 290°C. Dans le premier réacteur agité 20, les broyats ou les granulats sont dissous. Le temps nécessaire pour réaliser cette dissolution est préférentiellement compris entre 30 minutes et 2 heures. Les morceaux de gommes, et le noir de carbone qui se libère progressivement de la gomme, restent en suspension grâce à une agitation mécanique ou hydrodynamique, induite par exemple par un flux ascendant de liquide résultant d’une recirculation par convection forcée, ou par tout autre moyen permettant de maintenir le milieu agité. Les fils métalliques, éventuellement encore présents dans la charge solide et qui n’auraient pas été dissous, sédimentent et sortent du premier réacteur agité 20 à sa base via la ligne 210. Dans ces conditions, la température est trop faible pour que les réactions de craquage carbone-carbone démarrent significativement et seules les liaisons de réticulation entre polymères, telles que les liaisons S-S liées à la vulcanisation des gommes peuvent craquer de manière conséquente. La fraction liquide 220 obtenue contenant les matières solides résiduelles en suspension est dirigée vers un second réacteur agité 30 dans lequel on réalise les réactions de dégradation thermique dans des conditions de température modérée, i.e. à une température inférieure ou égale à 425°C, de préférence entre 375°C et 425°C, et pendant un temps limité (correspondant au temps de séjour de la fraction liquide dans le réacteur 30) préférentiellement compris entre 30 minutes et 2 heures, préférentiellement entre 45 minutes et 90 minutes. La quantité de chaleur nécessaire pour réaliser les réactions de dégradation thermique peut être apportée par un échangeur localisé sur un tourne en rond (« pumparound » selon la terminologie anglo-saxonne, non représenté sur les figures) autour du second réacteur agité 30 ou par tout autre moyen tel qu’un échangeur à la paroi du réacteur ou un échangeur ou un four sur la charge en amont du réacteur par exemple. L’agitation dans le second réacteur agité 30 est maintenue grâce à un système d’agitation mécanique ou par le système de tourne en rond ou par tout autre moyen connu de l’homme du métier. De manière préférentielle, la pression du réacteur est maintenue à un niveau inférieur à 1 ,5 MPa grâce à une vanne de régulation (non représentée sur les figures). On obtient en fin de réaction dans le second réacteur agité 30 le premier effluent liquide 320 contenant les particules de noir de carbone en suspension et l’effluent gazeux 310. Le premier effluent liquide 320 est ensuite envoyé dans la zone de filtration et de lavage 40, comprenant un filtre rotatif 41 et une unité de fractionnement intermédiaire 42 (cf. figure 2). Le filtre rotatif 41 fonctionne préférentiellement à une température comprise entre 50°C et 200°C, et permet d’obtenir un gâteau de noir de carbone et une fraction liquide 425. Le gâteau de noir de carbone est ensuite lavé par le solvant de lavage 800 tel que le toluène, à une température comprise préférentiellement entre 50°C et 100°C, permettant de récupérer le noir de carbone filtré et lavé 430. Après l’étape de filtration/lavage, un flux de lavage 405 peut être envoyé dans l’unité de fractionnement intermédiaire 42 pour obtenir une coupe 610 qui peut être recyclée au moins en partie en amont du filtre rotatif 41 au moyen de la ligne en tant que solvant de lavage complémentaire, et une coupe 415 qui peut être envoyée avec la fraction liquide 425, dans la zone de fractionnement 70 en tant que second effluent liquide 410. Le noir de carbone filtré et lavé 430 est ensuite envoyé dans l’unité de séchage 50 opérant à une température comprise entre 50 et 200°C, avantageusement pendant une durée suffisante pour que la teneur en solvant de lavage dans le gâteau séché soit inférieure à 0,5% poids par rapport au poids total dudit gâteau séché. Le noir de carbone filtré, lavé et séché 520 peut ensuite être avantageusement pelletisé (granulé) avec de l’eau pour former des pastilles de quelques millimètres par exemple pour faciliter son transport et sa valorisation. Le noir de carbone ainsi produit peut à nouveau être utilisé dans l’industrie des élastomères comme agent renforçant, ou comme pigment pour d’autres applications dans les encres, les plastiques ou les peintures par exemple, après des étapes de traitement ultérieur et de conditionnement de la matière en fonction des usages et des applications. Le solvant de lavage résiduel peut être récupéré en sortie de l’unité de séchage 50 et être au moins en partie récupéré via la ligne 510.

L’effluent gazeux 310 sortant de la zone réactionnelle 80 via le second réacteur 30, et le second effluent liquide 410 issue de la zone de lavage/filtration 40 sont ensuite dirigés vers la zone de fractionnement 70. La zone de fractionnement 70 peut être constituée d’échangeurs de chaleur, de ballons séparateurs gaz-liquide, d’une colonne de distillation contenant un soutirage en tête, un soutirage en fond et un soutirage latéral, ou d’un enchainement de plusieurs colonnes de distillation, tel qu’un enchaînement d’une colonne de distillation à pression atmosphérique opérant avec un soutirage en tête et un soutirage en fond, suivie d’une colonne de distillation opérant sous un vide peu poussé. Cette zone de fractionnement 70 permet particulièrement de produire la coupe hydrocarbonée 730 comprenant une teneur en composés aromatiques supérieure à 30% poids par rapport au poids total de ladite coupe hydrocarbonée 730, préférentiellement supérieure à 40% poids, et comprenant en outre :

- une teneur en composés hydrocarbonés C5-C10 inférieure à 20% en poids par rapport au poids total de la coupe hydrocarbonée 730, de préférence inférieure à 10% en poids, plus préférentiellement comprise entre 1 et 8% en poids ; et

- une teneur en composés hydrocarbonés C40+ inférieure à 5% en poids par rapport au poids total de ladite coupe hydrocarbonée 730, de préférence inférieure à 3% en poids, plus préférentiellement inférieure à 1% en poids, et encore plus préférentiellement inférieure à 0,5 % en poids ; dont au moins une partie peut être recyclée comme solvant liquide 760 dans la zone réactionnelle 80, l’autre partie 750 pouvant être valorisée comme produit. De préférence, la coupe hydrocarbonée est envoyée dans le premier réacteur 20 de la zone réactionnelle 80 en tant que solvant liquide.

Cette zone de fractionnement 70 permet également l’obtention du gaz incondensables 710, de la coupe légère 720 dont la température d’ébullition finale est préférentiellement comprise entre 250°C et 325°C, et de la coupe lourde 740, dont la température d’ébullition initiale est préférentiellement comprise entre 350°C et 450°C. Avantageusement, la coupe légère 720 peut être envoyée au moins en partie en tant que solvant de lavage dans le dispositif de lavage et de filtration 41 de la zone de lavage et de filtration 40 pour obtenir le gâteau de noir de carbone filtré et lavé 430.

Lors du démarrage de l’installation, en l’absence de production d’une coupe intermédiaire stabilisée, i.e. la coupe hydrocarbonée 730, il est possible d’utiliser temporairement un solvant importé qui sera préférentiellement constitué d’une teneur en molécules aromatiques supérieure à 40% poids par rapport au poids total de la coupe. Cette coupe pourra donc être constituée par exemple d’effluents de conversion du procédé de craquage catalytique FCC (abréviation de la terminologie anglo-saxonne « Fluid Catalytic Cracking, » qui signifie craquage catalytique en lit fluidisé), de distillât moyen (LCO ou « light cycle oil » selon la terminologie anglo-saxonne) ou de distillât lourd (HCO ou « heavy cycle oil » selon la terminologie anglo-saxonne) par exemple. Exemples

Les exemples suivants illustrent des modes de réalisations préférentiels du procédé selon la présente invention sans toutefois en limiter la portée. Le procédé utilisé pour illustrer l’invention est conforme à celui décrit sur la figure 2.

Dans un premier exemple, conforme à l’invention, on utilise des granulats de pneus usagés (charge solide), produits par des granulateurs utilisant des broyeurs, qui proviennent de pneus poids lourds et les grains résultant du broyage ont une taille voisine de 2 millimètres. Les granulats de pneus sont issus d’une unité de prétraitement 10 et sont exempts de fibres textiles et métalliques. Les granulats sont envoyés ensuite en continu dans un réacteur de dissolution où ils sont mélangés au solvant liquide issu du recycle de la coupe hydrocarbonée 730 de la zone de fractionnement 70. Une partie de la coupe hydrocarbonée 730 sert de solvant liquide 760 dont la composition figure dans le tableau 1 ci-après. La quantité de charge solide traitée est 100 kg/h. La quantité de solvant qui est recyclée dans le réacteur 20 est de 500 kg/h, correspondant à un ratio massique solvant/granulat égal à 5 pds/pds. Dans le réacteur 20, la température est maintenue égale à 290°C ce qui permet de dissoudre les granulats. Les fractions liquides et le noir de carbone en suspension sont ensuite dirigés vers le réacteur 30 où la température est maintenue égale à 400°C pendant une heure. En sortie du réacteur 30, on récupère un premier effluent liquide 320 et un effluent gazeux 310, ce dernier étant envoyé intégralement dans la zone de fractionnement 70. Le premier effluent liquide 320 est envoyé dans un filtre rotatif 41 opérant à 140°C. Un lavage du noir de carbone filtré est effectué avec du toluène. Le second effluent liquide 410 collecté en sortie de la zone de lavage et de filtration 40 est envoyé en intégralité vers la zone de fractionnement 70. Le noir de carbone filtré et lavé 430 est envoyé dans une unité de séchage 50 opérant à 150°C pendant 24 heures permettant de récupérer le noir de carbone filtré, lavé et séché 520.

Dans les exemples 2 à 5, non conformes à l’invention, les étapes du procédé de conversion et les conditions opératoires sont identiques de celles de l’exemple 1 , à la différence des caractéristiques suivantes :

- exemples 2 et 3 : la teneur en composés hydrocarbonés C40+ (résidus sous vide ou RSV) du solvant liquide 760 est en dehors de la gamme selon l’invention ;

- exemple 4 : la teneur en composés hydrocarbonés C5-C10 (essence) de la coupe hydrocarbonée 760 est en dehors de la gamme selon l’invention ;

- exemple 5 : le ratio massique solvant / charge solide est en dehors de la gamme selon l’invention. Tableau 1

En comparant les résultats en termes de durée de filtration du noir de carbone par rapport à l’exemple 1 selon l’invention, on constate que lorsque la teneur en composés hydrocarbonés C40+ (résidu sous vide) est de 8% en poids dans la coupe hydrocarbonée 730 par rapport au poids total de ladite coupe (exemple 2), la durée de filtration du noir de carbone est multipliée par 4, voire même multipliée par 8 lorsque la teneur en composés hydrocarbonés C40+ est de 20% en poids (exemple 3). Par ailleurs, lorsque la teneur en composés hydrocarbonés C5-C10 (essence) est de 26% en poids dans la coupe hydrocarbonée 730, la durée de filtration du noir de carbone est multipliée par 4 (exemple 4). Enfin, un ratio massique solvant liquide 760 / charge solide 100 non optimisé allonge significativement la durée de filtration du noir de carbone (exemple 5).