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BREVET D'INVENTION " Procédé pour la fabrication de coke de qualité supérieure en partant de charbons pratiquement non cokéfiables."
La présente invention est relative à un procédé permettant d'obtenir du coke de qualité supérieure à partir de charbons pratiquement non cokéfiables.
Le coke de qualité supérieure, c'est-à-dire le coke dur et dense, tel qu'il est nécessité dans les indus- tries métallurgiques, est généralement obtenu à partir de , charbons à indice de cokéfaction élevé, tels qu'ils sont normalement utilisés dans la fabrication du "coke métallur- gique ".
Pour être aptes à la production de coke de qua- lité supérieure, ces charbons doivent avoir la propriété générale de fondre lorsqu'ils sont chauffés en vase clos, pour former une masslastique pendant la période de ga- zéification. De tels charbons ont habituellement tendance à
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se dilater lorsqu'ils sont fondus, et à se contracter après gazéification, laissant moins de 2 % de matière volatile dans le coke résultant .
On a essayé, mais sans succès, d'obtenir du coke de qualité supérieure à partir de charbons à faible indice de cokéfaction, il a été seulement possible de les fondre, avec des matières bitumineuses telles que : charbons à indice de cokéfaction élevé, tourbe, lignite et matières analogues, avec pour objet d'améliorer le coke formé .
Les Inventeurs ont trouvé qu'il est possible, en partant d'un charbon ayant un très faible indice de cokéfaction, c'est-à-dire un charbon du genre semi-anthracite, d'obtenir un coke de qualité supérieure, sans qu'il soit nécessaire d'ajouter du charbon à indice de cokéfaction élevé.
La présente invention consiste à réduire en petits fragments de tels charbons à faible indice de cokéfaction et à les incorporer dans des hydrocarbures liquides, tels que par exemple des produits à base de pétrole, ,ou produits à base de goudron de houille, en ajoutant, si néces- saire, des charbons à indice de cokéfaction élevé, et à soumettre le mélange à la cokéfaction, de préférence en mince couche, dans une chambre de cokéfaction.
Tout hydrocarbure liquide riche en constituants asphaltiques ou en constituants formant de la poix, peuvent
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étre utilisés suivant le présent proeéd6.et il est M4iUa- ble, bien que non essentiel, que ledit hydrocarbure ait une teneur minimum en soufre, en vue de produire un coke pauvre en soufre .
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Bien entendu, 1'expressi "hydrocarbure liquide* utilisée ici, ne désigne pas nécessairement des individus chimiques, mais plut8t des mélanges d'hydrocarbures,tels
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qu'ils entrent par exemple dans la composition du pétrole ou du goudron de houille .
Ce qui précède montre que les caractéristi- ques des hydrocarbures liquides à utiliser, peuvent varier dans de larges limites, pat exemple en ce qui concerne le point d'ébullition, le poids spécifique, etc... Un hydrocarbure liquide qui convient particulièrement bien, est un résidu de pétrole "cracké" normal, ayant un poids spécifique d'environ 0,98.
Le procédé peut alors être mis en pratique soit en continu, soit par intermittence, dans des chambres de cokéfaction de type connu . Si l'on désire obtenir du coke ayant des caractéristiques absolument uniformes, il est préférable d'utiliser des chambres de cokéfaction horizontales dans lesquelles la chaleur est fournie par dessous ; mais des chambres de cokéfaction verticales de faible section dans lesquelles la chaleur est transmise à travers les parois latérales peuvent aussi être utilisées, bien que les caractéristiques du coke résultant, varient, dans ce cas, depuis le fond de la couche jusqu'à sa partie supérieure .
Les proportions à utiliser de charbons à faible indice de cokéfaction et d'hydrocarbures liquides peuvent varier depuis un excès considérable d'hydrocarbures liquides par rapport au charbon, d'une part, jusqu'à un excès considérable de charbon par rapport aux hydrocarbures, d'autre part, bien que, normalement, on utilise un mélange en parties égales ( en poids) de charbon réduit en menus frag- ments, ayant un faible indice de cokéfaction et d'hydrocarbures, en particulier si la cokéfactions fait d'une manière continue .Dans ce cas, on fait circuler un mélange en parties égales ( en poids) de charbon réduit en petits frag-
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ments ayant un faible indice de cokéfaction et, par exemple' de résidu de pétrole ayant un poids spécifique d'environ 0,
98 à travers un serpentin dans lequel ce mélange est chauffé par exemple à 95 0.,la suspension chaude étant sur. fisamment fluide pour être envoyée à des tuyaux de pulvérisation disposés dans les ciels d'une batterie de chambres de cokéfaction horizontales à sole chauffée.Les carneaux chauffés au gaz ou à l'huile, sous les soles des chambres de cokéfaction sont maintenus à une température de 1200 à 1425 C. et de préférence à une température de chauffage moyenne constante, d'environ 1360 C.
En heurtant la sole chauffante de la chambre de cokéfaction, la suspension de charbon réduit en petits fragments dans les hydrocarbures liquides,se carbonise et forme une couche de coke dont l'épaisseur augmente progressivement et graduellement, au fur et à mesure de l'alimen- tatiori et de la carbonisation de la suspension à la partie supérieure du coke existant .
L'épaisseur de la couche de coke peut varier entre 10 et 37,5 cm et de préférence entre 15 et 30 cm, le temps nécessaire pour obtenir une couche de coke ayant les épaisseurs ci-dessus, variant entre 6 et 12 heures,,la durée dépendant du degré de chauffage de la charge préalablement à son introduction dans les fours et, bien entendu, de l'- épaisseur de la charge non cokéfiée .
Si on n'opère pas en continu, il est possible d'utiliser un mélange de charbon réduit en petits morceaux ayant un faible indice de cokéfaction, avec environ 25 % de son poids d'hydrocarbure liquide,pourvu que ce dernier soit riche en constituants asphaltiques ou, en constituent formant de la poix. Dans ce cas, on prend suffisamment de mé-
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lange - lequel est moins fluide que celui employé lorsqu'on opère en continu- pour former une couohe cokéfiée, ayant l'- épaisseur voulue dur la sole de la chambre de cokéfaction.
Que le procédé soit continu ou intermittent, la température enregistrée près de la partie supérieure de la couronne de l'arche du four, est normalement d'environ 4800 C. au début de l'opération et d'environ 760 C. à la fin.
Les hydrocarbures volatils dégagés pendant l'opération de cokéfaction sont éliminés et peuvent être soumis à un fractionnement ou déphlegmat ion et peuvent servir de charges pour le " cracking ", l'hydrogénation et procédés analogues .
Dans un mode de réalisation pratique de l'inven- tion, on réduit à l'état de menus fragments du charbon à faible indice de cokéfaction, par exemple du charbon Aberdare, généralement reconnu comme étant du semi-anthracite, et ayant la composition suivante :
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<tb>
<tb> Cendre <SEP> 5,5 <SEP> % <SEP> (soufre <SEP> compris)
<tb> Matière <SEP> volatile <SEP> ...13,9 <SEP> %
<tb> Carbone <SEP> fixé <SEP> .......80,6
<tb>
-de telle sorte que 80 % environ de ce charbon passe à travers un tamis comportant 80 mailles par cm.
On mélange en- suite ce produit à l'état divisé à une proportion égale, en poids, de résidu de pétrole ayant un poids spécifique de
0,98. On fait alors circuler la suspension de charbon dans 1'hune ainsi obtenue, à travers un serpentin où elle est chauffée à environ 1000 0. et ensuite on l'envoie dans des conduits la déversant à travers la partie supérieure d'une batterie de chambres de cokéfaction horizontales, de préférence du type KNOWLES, c'est-à-dire des chambres de cokéfaction chauffées au gaz, dont les soles et les parois sont garnies
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de briques réfractaires . les soles des chambres sont chauf- fées par des courants de chauffage ayant une température constante d'environ 1360 C.
et une couche de coke d'une épaisseur de 15 à 30 centimètres se forme sur la sole des chambres . La température prise juste au-dessous de la cou- ronne de l'arche de chaque chambre, est d'environ 480 C. au début de l'opération et d'environ 760* C. vers la fin. Au bout de 12 heures environ - temps nécessaire à la formation d'une couche de coke de 30 cm d'épaisseur sur la sole de la chambre de cokéfaction - on arrête le chauffage et on laisse refroidir les chambres de cokéfaction. Lorsqu'elles sont suffisamment refroidies, on envoie de la vapeur dans lesdi- tes chambres en vue de chasser de leur atmosphère, les hydro- carbures volatils qui peuvent encore d'y trouver..
Après éli- mination des dernières traces volatiles, on ouvre les portes de chaque chambre et on retire le coke au moyen de béliers actionnés électriquement ou hydrauliquement, lesquelles pous- sent le coke dans des lagons où il peut être refroidi .
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On donnera ci-après un exemple de fabrication de coke de qualité supérieure à partir de charbon à indice de cokéfaction élevé, et de charbons à indices de cokéfaction moyen et faible .
On mélange 50 pour cent de charbon Aberdare à l'état de menus fragments à 25 pour cent de charbon Cwsn (charbon à indice de cokéfaction moyen ) ayant la composi- tion suivante :
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<tb>
<tb> Cendre <SEP> 3,30 <SEP> % <SEP> (soufre <SEP> compris)
<tb> Matière <SEP> volatile <SEP> ..22,5 <SEP> %
<tb> Carbone <SEP> fixé <SEP> ......74,2
<tb>
et à 25 % de charbon Llanharan (charbon à indice de cokéfaction élevé) ayant la composition suivante :
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<tb> Cendre <SEP> .......... <SEP> 3,30 <SEP> % <SEP> (soufre <SEP> compris)
<tb> Matière <SEP> volatile.28,9 <SEP> %
<tb> Carbone <SEP> fixé <SEP> ....67,8 <SEP> %
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On ajoute ce mélange à un poids égal de résidus de pétrole ou de fuel oil lourd et on soumet la suspension de charbon dans l'huile à la cokéfaction, de la manière indiquée plus haut, et l'on obtient un coke dense, dur, poreux et actif .
Si le mélange ci-dessus de charbons est soumis à la cokéfaction sans addition d'hydrocarbures, on obtient un coke léger, friable, incohérent, inutilisable en métallurgie .
La suspension de charbon dans l'huile peut être obtenue par tout moyen connu approprié qui impliquera le broyage du charbon en particules, dont la plus grande partie *et comprise, comme dimensions entre environ 0,0379 cm de diamètre et une poussière plus fine, le produit ainsi finement divisé étant incorporé aux hydrocarbures liquides par tout procédé de mélange connu Lorsqu'on utilise des charbons tels que des lignites ou des charbons analogues, il est désirable de les pulvériser jusqu'à ce que, approximativement, 80 % du charbon passe à travers un tamis comportant 80 mailles par centimètre, avant incorporation dans les hydrocarbures liquides .
L'incorporation du charbon dans les hydrocarbures liquides peut être effectuée dans des ré- cipients de mélange ordinaires, tels que des cylindres verticaux munis d'un arbre central à palettes ou un mélangeur cylindrique horizontal rotatif .
Le coke obtenu par le procédé ci-dessus décrit est un produit dense, de qualité supérieure qui, en particuliez lorsque la cokéfaction est effectuée dans des chambres du
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type KNOWLES susvisées, a un aspect caractéristique dû aux petits canaux ayant approximativement 0,156 cm de diamètre, s'étendant à travers le coke . Ces canaux, qui ressemblent à clos vermoulures dans du bois vermoulu donnent apparemment la porosité et l'activité voulues au produit .