<EMI ID=1.1>
Cette invention concerne de manière générale un procédé pour traiter des particules calibrées de charbon avant leur utilisation pour préparer du charbon activé et/au des gaz de synthèse.
La houille a traditionnellement été considérée pour sa
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accrue en raison de son intérêt comme matière première pour des produits comme le charbon active décolorant et adaorbant. De plus, on tend à remplacer le gas naturel par du gaz de synthèse en utilisant la houille comme matière première. Dans les applications industrielles susmentionnées ou les produits pour
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ralement nécessaire de préparer d'abord le charbon en le traitant par des techniques classiques de lavage, broyage et calibrage. Ensuite, on chauffe les particules de charbon en atmosphère oxydante à une température élevée, par exemple, quand le produit final est du charbon activé, on a proposé divers modes opératoires utilisant diverses conditions qui permettent de distiller les matières volatiles contenueo dans le charbon et de les récupérer <EMI ID=4.1>
utilisant de la vapeur d'eau ou l'un quelconque des autres agents d'activation bien connus.
On sait déjà que les particules de charbon bitumineux devien-
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ou au voisinage, selon le type de charbon utilisé et la taille des particules. Cet effet "agglomérant" est provoqué.en grande partie par la présence de goudrons et autres matières volatiles présents, dans le charbon brut. La température à laquelle les particules de charbon s'agglomèrent est la "température de fusion*. Cette caractéristique indésirable est particulièrement gênante quand on utilise des réacteurs à lit fluidisé. Lorsque les particules s'agglomèrent et deviennent plus importantes, le réac-
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plus, lorsque les particules deviennent plus grosses, il devient plus difficile de maintenir les particules dans un état fluidisé qui est nécessaire pour une réaction efficace.
Jusqu'à présent diverses suggestions ont été faites pour traiter le charbon à teneur élevée en matière; volatile* par exemple le brevet E.U.A. N[deg.] 3.047.472 de Gorin décrit un procédé de carbonisation de la houille dans lequel on effectue un traitement de pré-oxydaticn du charbon broyé à une température
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température supérieure à 455[deg.]C.
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procédé en deux étapes de carbonisation et de récupération des matières volatiles de la houille. Cependant dans ce procédé on note que l'on utilise un gaz inerte dans un premier réacteur à lit fluidisé, maintenu à une température qui peut être aussi
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Eddinger et al décrivent des procédés à plusieurs étapes en lit fluidisé destinés à pyrolyser les charbons bitumineux pour obtenir des rendements accrus en huiles et goudrons. Comme dans
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milieu de fluidisation tant dans le prétraitement initial que dans la pyrolyse à température plus élevée. On n'utilise pas de milieu fluidisant oxydant avant d'avoir atteint une gazéification
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et les produits améliorés résultants de la présente invention. Aucun des procédés suggérés par la technique antérieure ne reconnaît non plus les avantages qui découlent de la pratique de cette invention.
Selon l'invention, il est fourni un procédé de production d'un produit charbonneux non agglomérant dans lequel on chauffe d'abord un lit fluidisé de particules de charbon dans une atmosphère oxydante pendant un temps non suffisant pour rendre les particules non agglomérantes à une température de l'ordre de
275[deg.]C au-dessous de la température de fusion du charbon, une pulvérisation d'eau étant dirigée sur le lit de manière à contrôler la température, puis on chauffe ensuite les particules dans une atmosphère non oxydante à une température de 400.à 540[deg.]C pour les rendre non agglomérantes.
Il est en outre fourni un produit charbonneux non agglomérant sous forme de particules et dérivé de charbon cokéfiant à teneur élevée en matière:volatiles,où lesdites particules ont une forme irrégulière, ont une masse volumique apparente de 560 à 720 Tcg/m ,
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celle du charbon brut.
Le procédé ainsi brièvement décrit concerne le traitement
de particules calibrées de charbon à des températures relativement basses avant leur utilisation comme substance de départ pour la fabrication de charbon activé, noir de charbon et gaz de synthèse. En particulier, le procédé comprend un mode opératoire en deux étapes dans lequel on soumet d'abord les particules calibrées de charbon à un gaz fluidisant oxydant à une température de
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température de fusion du charbon, de préférence inférieure à 4OO[deg.]C, puis immédiatement après à un traitement thermique dans un gaz fluidisant inerte (non oxydant) à une température plus élevée,
<EMI ID=15.1>
Un autre aspect essentiel de cette invention est l'utilisation d'eau pulvérisée pour contrôler de manière plus précise la
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la chaleur.
On a noté que dans les références antérieures concernant les traitements du charbon, une terminologie identique a été utilisée pour décrire des modes opératoires ou traitements totalement différents. Pour éviter une confusion non nécessaire quant à la signification de cette invention, on mettra l'accent sur son application à la production de charbon activé et/ou de gaz de : synthèse, il est cependant entendu que la procédé convient également parfaitement à d'autres produits provenant de charbon calibré.
Dans une technique préférée de fabrication de charbon
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<EMI ID=19.1>
b. oxydation et traitement thermique pour empêcher l'agglomération ;
c. carbonisation (facultative), activation ; et
d. lavage acide, si nécessaire, pour éliminer les cendres.
En considérant l'état de la technique, on verra maintenant que c'est grâce au procédé de l'invention, c'est-à-dire l'oxydation et le traitement thermique (étape b),que l'on élimine les tendances à l'agglomération du charbon calibré et que l'on obtient .la qualité et le rendement améliorés du produit.
On observe habituellement mais de façon inattendue au moins quatre avantages importants quand on conditionne les particules calibrées de charbon selon le traitement en deux étapes oxydation et traitement thermique :
(1) les particules résultantes sont rendues non agglomérantes et peuvent être facilement utilisées comme matière première de fabrication de,charbon activé, de gaz de synthèse, dans des réacteurs à lit fluidisé à des températures élevées, de l'ordre de 980 à 1090[deg.]C, sans arrêt fréquent des réacteurs à lit fluidisé
(2) il y a une amélioration importante de la qualité des particules résultantes. par exemple, les particules ainsi traitées gardent leur formo irrégulière initiale et sont plus dures que les produits arrondis, mous et beaucoup moins denses obtenus jusqu'à présent. ces qualités sont importantes pour la résistance à l'abrasion dans un état fluidisé
(3) on obtient une augmentation importante du rendement en produit solide. Ainsi, alors que l'on obtenait des rendements en produit de 70 - 75 % par le procédé en une étape, on obtient
<EMI ID=20.1> étapes de la présente invention. On pense que l'augmentation de rendement est due essentiellement à une diminution de la vitesse de combustion du carbone fixe, par exemple 1,45 - 2,45 kg par
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bien qu'à un degré moindre que le premier est l'aptitude des particules à résister à l'abrasion et donc à la dégradation par attrition dans les conditions de fluidisation* et
(4) une augmentation de la quantité de matières volatiles recueillies.
On verra donc que les avantages précédents offrent de manière générale un intérêt. significatif technique ainsi qu'économique par rapport aux procédés classiques destinés à fabriquer du charbon activé et/ou des gaz de synthèse et destinés à récupérer des matières organiques à partir du charbon.
Après avoir brièvement décrit la présente invention, on se réfère maintenant aux dessins et à la description plus
<EMI ID=22.1> la figure 1 est un diagramme schématique illustrant deux procédés qui utilisent le procédé de conditionnement en deux étapes et qui donnent un produit selon la présente invention ; et la figure 2 est une illustration schématique agrandie du traitement en deux étapes oxydation-traitement thermique en lit fluidisé.
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incorporer le procédé en deux étapes dans au moins deux applications industrielles différentes. La route particulière prise dépend évidemment du produit final désiré, c'est-à-dire charbon activé, gaz da synthèse, ou une combinaison des deux.
Quand le produit recherché est le charbon activé, on broie et on calibre du charbon de préférence bitumineux en utilisant un équipement classique avec une ou plusieurs étapes de lavage entre les opérations de manière à obtenir une granulométrie généralement inférieure à 3,36 mm permettant la fluidisation. Les particules calibrées sont fluidisées dans un réacteur
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à la température de fusion du charbon, de préférence à environ
315[deg.]C, pour amorcer la volatilisation des substances organiques du charbon. Les particules sont ensuite soumises à un deuxième <EMI ID=25.1>
traitement thermique de fluidisation sous atmosphère inerte, de préférence à une température d'environ 425[deg.]C, où les particules calibrées sont rendues non agglomérantes. On recueille généralement la substance volatilisée.
Une carbonisation est éventuellement effectuée après le
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températures dépassant 540[deg.]C pour éliminer tout ou partie de la substance organique restant de la structure carbonée et pour rendre la structure mieux adaptée à l'activation.
L'étape d'activation, comme indiqué précédemment, peut suivre immédiatement le traitement thermique ou la carbonisation si on l'effectue. En général, on effectua l'activation à
930 - 980[deg.]C à l'aide de vapeur d'eau ou d'un gaz oxygéné approprié comme agent d'activation. Bien que l'on ne connaisse pas complètement le mécanisme précis de l'activation, le résultat d'un tel mode opératoire est d'augmenter de façon importante la porosité et la surface spécifique du charbon rendant la structure très adsorbante.
Comme indiqué précédemment, le produit final recherché indique laquelle des routes particulières présentées sur la figure 1 doit être utilisée. Quand le produit recherché est essentiellement du gaz de synthèse avec des quantités moindres de charbon activé, on utilise la route représentée à droite de la figure 1. Quand.les particules non agglomérantes sont soumises à une réaction de gazéification en présence de vapeur d'eau à environ 980[deg.]C, les réactions de gazéification intéressantes sont <EMI ID=27.1>
<EMI ID=28.1>
Il est entendu que l'on peut effectuer une gazéification intégrale du matériau carboné introduit ou une gazéification partielle du matériau introduit, la partie non gazéifiée étant éventuellement récupérée coassa charbon activé. Les rapports particuliers des solides aux gaz recueillis dépendront des facteurs économiques coasse la valeur sur le marché des produits recueillis.
Les produits gazeux récupérés après la gazéification sont ensuite soumis à une série d'opérations prévues pour augmenter
la teneur en méthane du gaz. Ainsi, dans la réaction de conversion catalytique, on fait réagir l'oxyde de carbone avec la vapeur d'eau en présence d'un catalyseur approprié pour former du gaz carbonique et de l'hydrogène supplémentaire. On effectue l'élimination des composés soufrés et du gaz carbonique dans l'étape de purification avant la méthanation où l'oxyde de carbone restant est transformé en méthane en présence d'hydrogène et
d'un catalyseur approprié. ce mode opératoire fournit un produit gazeux comprenant essentiellement du méthane, cependant, on peut également obtenir des gaz de synthèse avec des pourcentages en méthane inférieurs en omettant et/ou en modifiant une ou plusieurs des étapes susmentionnées.
Le charbon qui se révèle le plus indiqué pour fabriquer
du charbon activé est désigné sous le nom de charbon bitumineux
<EMI ID=29.1>
désignés par les types A, B, C qui,selon la classification A.S.T.M., contiennent moins d'environ 70 %, en poids, de carbone fixe
sec et plus d'environ 30 %, en poids, de matières volatiles
sèches. Les charbons à teneur élevée en matières volatiles que
l'on peut avantageusement utiliser sont largement répartis en particulier aux Etats-Unis. On se réfère à la publication
<EMI ID=30.1>
and Sons, N. Y., U.S.A, 1945) pour une description plus complète des systèmes de classification des diverses houilles. Le charbon calibré utilisé a un$ granulométrie qui est comprise entre environ
44 microns et environ 3, 36 mm, une granulométrie de 420 microns
à 1,68 mm étant préférée.
La figure 2 représente schématiquement en plus grand détail que sur la figure 1 le procédé de conditionnement en deux étapes selon la présente invention. Le charbon calibré est introduit dans le réacteur à lit fluidisé A équipé d'une plaque perforée 10 servant de support au charbon et le charbon calibré est maintenu dans un état fluidisé par le gaz oxygéné dirigé vers le haut 12. Le pourcentage d'oxygène dans le gaz de fluidisation n'est pas déterminant et peut largement varier. On obtient de bons résultats avec des gas contenant jusqu'à 21 % d'oxygène en volume. pour des raisons économiques, on utilise de l'air (20,8 % d'oxygène bien que l'on puisse également utiliser des mélanges à base d'azcte avec des concentrations inférieure ou supérieures eh oxygène.
La température du lit du réacteur A est avantageusement <EMI ID=31.1>
température (non représente) offre une façon très efficace de régler l'addition d'eau de refroidissement pour éliminer la
<EMI ID=32.1>
actionner une vanne 15, par exemple fonctionnant de manière
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<EMI ID=34.1>
directe d'eau liquide dans le mélange solide/gaz du réacteur A est extrêmement efficace pour régler la température de la.
<EMI ID=35.1>
de la chaleur relativement élevée de vaporisation de l'aau
(environ 560 kcal/kg) . En outre, en utilisant un procédé de re-
<EMI ID=36.1>
Ceci comprend des coûta d'investissement et de fonctionnement plus faibles. On peut éliminer lea dispositifs d'échange de chaleur coûteux. En injectant directement de l'eau, on peut garder la température de réaction à quelques degrés de la température désirée. Le refroidissement par pulvérisation est la technique préférée en raison de l'effet plus rapide, du meilleur contrôle qu'un moyen de refroidissement indirect, par exemple serpentins de refroidissement.
Le temps moyen de séjour des particules de charbon dans
le réacteur peut varier largement selon des facteurs comme le type de charbon utilisé, le pourcentage d'oxygène dans le milieu de fluidisation, la teneur en humidité, etc... En général, un temps moyen de séjour allant jusqu'à une heure est suffisant pour obtenir les résultats désirés. Ainsi, par exemple les particules
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d'oxygène comprise entre environ 0,1 et environ 0,25 kg d'oxygène par kg de charbon. Cette prise d'oxygène représente la quantité d'oxygène consommée par la réaction et l'absorption. Bien que la
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important de noter que les particules de charbon quittant le réacteur A à lit fluidisé gardent encore leur caractéristique
<EMI ID=39.1> <EMI ID=40.1>
améliorées par rapport aux substances produites par d'autres procédas. Ainai, la produit de la présenta invention est également
<EMI ID=41.1>
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Après avoir décrit l'invention en termes généraux, on donne l'exemple suivant avec référence aux dessina pour illustrer de manière plus particulière l'invention.
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élevée on matières volatiles ayant une dureté CWS (Chemical Warfare Service) de 63,selon l'étape 1 de la présente invention. dans un réacteur à lit fluidisé en acier de 45 cm de diamètre
(figure 2, réacteur A) équipé d'un pulvérisateur d'eau, dans les conditions suivantes de fonctionnement
Granulométrie des particules de charbon s 380 microns - 1,4 mm
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<EMI ID=46.1>
Temps de séjour s 30 minutes
On trouve que les particules de charbon ainsi traitées possèdent de bonnes caractéristiques physiques mais gardent encore leur tendance à l'agglomération, comme indiqué ci-après
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Le charbon calibré traité selon le mode opératoire indiqué précédemment est ensuite traité selon l'étape 2 de la présente
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diamètre (figure 2, réacteur B) dans les conditions de fonction-
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Gaz da fluidisation : azote (dépourvu d'oxygène)
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On trouve que les particules ainsi traitées que l'on recueille ont des caractéristiques physiques et de non agglomération
<EMI ID=52.1>
Essai comparatif
Dans cet essai, on soumet un charbon bitumineux de type C calibré à teneur élevée en matières volatiles identique à celui
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étape pour comparer les résultats de cet essai aux résultats du procédé en deux étapes de la présente invention. Les conditions <EMI ID=54.1>
Gaz de fluidisation s azote avec 10 % d'oxygène Température du lit s 425'C
Temps de séjour t,30 minutes
On trouve que les particules que l'on recueille sont non
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dessous, les rendements et la qualité du produit ne sont pas aussi bons que ceux obtenus dans l'Exemple.
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RESULTATS COMPARATIFS APRES UTILISATION DE DEUX PROCEDES
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BITUMINEUX A TENEUR ELEVEE EN MATIERES VOLATILS EN VUE
. DE LA FABRICATION DE CHARBON ACTIVE
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à un indice de gonflement de zéro selon la norme
A.S.T.M. D-720-46
La duret6 CWS (Chemical Warfare service) est une indi- cation de la résistance des particules de charbon à
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machine Ro-Tap (marque de fabrique) comme indiqué dans le document Military Spécification DocumentMIL-C-13724A, daté du 4 Mai 1960.
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clair que la présente invention est supérieure aux procédés de la technique antérieure et constitue une amélioration de la méthode d'oxydation en une étape en ce qui concerne les considérations économiques comme le rendement et l'amélioration de qualité des caractéristiques physiques des particules.
REVENDICATIONS
1. Produit charbonneux non agglomérant sous forme de particules
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720 kg/m , un indice d'oxydation d'au moins 90 et une dureté comparable à celle du charbon brut.
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This invention relates generally to a process for treating sized particles of carbon prior to their use to prepare activated carbon and / or syngas.
Coal has traditionally been regarded for its
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increased due to its interest as a raw material for products such as decolorizing and adsorbing activated carbon. In addition, there is a tendency to replace natural gas with synthesis gas by using coal as a raw material. In the aforementioned industrial applications or products for
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It is usually necessary to first prepare the charcoal by processing it by conventional washing, grinding and sizing techniques. Then, the carbon particles are heated in an oxidizing atmosphere to an elevated temperature, for example, when the end product is activated carbon, various procedures have been proposed using various conditions which allow the volatiles contained in the carbon to be distilled and removed. get them <EMI ID = 4.1>
using steam or any of the other well known activating agents.
It is already known that bituminous coal particles become
<EMI ID = 5.1>
or nearby, depending on the type of carbon used and the particle size. This "caking" effect is caused in large part by the presence of tars and other volatile materials present in the raw coal. The temperature at which the carbon particles agglomerate is the "melting point." This undesirable characteristic is particularly troublesome when using fluidized bed reactors. As the particles agglomerate and become larger, the reaction is
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moreover, as the particles get larger, it becomes more difficult to maintain the particles in a fluidized state which is necessary for an efficient reaction.
Heretofore various suggestions have been made for handling high material coal; volatile * for example the E.U.A. N [deg.] 3.047.472 of Gorin describes a process for the carbonization of coal in which a pre-oxidative treatment of the crushed coal is carried out at a temperature
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temperature greater than 455 [deg.] C.
<EMI ID = 8.1>
two-step process for carbonization and recovery of volatiles from coal. However, in this process it is noted that an inert gas is used in a first fluidized bed reactor, maintained at a temperature which may also be
<EMI ID = 9.1>
Eddinger et al describe multi-step fluidized bed processes for pyrolyzing bituminous coals to obtain increased yields of oils and tars. As in
<EMI ID = 10.1>
fluidization medium both in the initial pretreatment and in the higher temperature pyrolysis. An oxidizing fluidizing medium is not used before reaching gasification.
<EMI ID = 11.1>
<EMI ID = 12.1>
and the improved products resulting from the present invention. Neither of the methods suggested by the prior art recognizes the advantages which flow from the practice of this invention.
According to the invention there is provided a process for producing a non-caking carbon product in which a fluidized bed of carbon particles is first heated in an oxidizing atmosphere for a time not sufficient to render the particles non-caking at a temperature. temperature of the order of
275 [deg.] C below the melting temperature of the carbon, a spray of water being directed on the bed so as to control the temperature, then the particles are then heated in a non-oxidizing atmosphere to a temperature of 400 . to 540 [deg.] C to make them non-caking.
There is further provided a non-agglomerating carbonaceous product in the form of particles and derived from coking carbon with a high material content: volatiles, where said particles have an irregular shape, have a bulk density of 560 to 720 Tcg / m,
<EMI ID = 13.1>
that of raw coal.
The method thus briefly described concerns the treatment
of sized particles of carbon at relatively low temperatures before their use as a starting material for the manufacture of activated carbon, carbon black and synthesis gas. In particular, the method comprises a two-step procedure in which the sized particles of carbon are first subjected to an oxidizing fluidizing gas at a temperature of.
<EMI ID = 14.1>
coal melting temperature, preferably less than 4OO [deg.] C, then immediately after heat treatment in an inert fluidizing gas (non-oxidizing) at a higher temperature,
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Another essential aspect of this invention is the use of water spray to more precisely control the
<EMI ID = 16.1>
the heat.
It has been noted that in the previous references relating to the treatments of coal, identical terminology has been used to describe entirely different procedures or treatments. In order to avoid unnecessary confusion as to the meaning of this invention, emphasis will be placed on its application to the production of activated carbon and / or synthesis gas, it is however understood that the process is also well suited for other products from calibrated coal.
In a preferred technique of making charcoal
<EMI ID = 17.1>
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<EMI ID = 19.1>
b. oxidation and heat treatment to prevent agglomeration;
vs. carbonization (optional), activation; and
d. acid wash, if necessary, to remove ash.
By considering the state of the art, it will now be seen that it is thanks to the process of the invention, that is to say the oxidation and the heat treatment (step b), that the tendencies are eliminated. agglomeration of the sized coal and resulting in improved product quality and yield.
At least four important advantages are usually but unexpectedly observed when conditioning carbon particles according to the two-step oxidation and heat treatment:
(1) the resulting particles are made non-caking and can be easily used as a raw material for making activated carbon, synthesis gas, in fluidized bed reactors at high temperatures, in the range of 980 to 1090 [ deg.] C, without frequent shutdown of fluidized bed reactors
(2) there is a significant improvement in the quality of the resulting particles. for example, the particles thus treated retain their initial irregular form and are harder than the rounded, soft and much less dense products obtained so far. these qualities are important for abrasion resistance in a fluidized state
(3) a significant increase in the yield of solid product is obtained. Thus, while product yields of 70-75% were obtained by the one-step process, one obtains
<EMI ID = 20.1> steps of the present invention. It is believed that the increase in efficiency is mainly due to a decrease in the burning rate of fixed carbon, for example 1.45 - 2.45 kg per
<EMI ID = 21.1>
although to a lesser degree than the first is the ability of the particles to resist abrasion and therefore degradation by attrition under the conditions of fluidization * and
(4) an increase in the amount of volatile matter collected.
It will therefore be seen that the above advantages are generally of interest. significant technical as well as economic compared to conventional processes intended to manufacture activated carbon and / or synthesis gas and intended to recover organic matter from the carbon.
After briefly describing the present invention, reference is now made to the drawings and to the description in further detail.
<EMI ID = 22.1> Figure 1 is a schematic diagram illustrating two processes which use the two-step packaging process and which yield a product according to the present invention; and FIG. 2 is an enlarged schematic illustration of the two-step oxidation-heat treatment treatment in a fluidized bed.
<EMI ID = 23.1>
incorporate the two-step process in at least two different industrial applications. The particular route taken obviously depends on the desired end product, i.e. activated carbon, synthesis gas, or a combination of both.
When the desired product is activated carbon, preferably bituminous carbon is ground and sized using conventional equipment with one or more washing stages between operations so as to obtain a particle size generally less than 3.36 mm allowing fluidization. . The calibrated particles are fluidized in a reactor
<EMI ID = 24.1>
at the melting temperature of the coal, preferably at about
315 [deg.] C, to initiate the volatilization of organic substances in the carbon. The particles are then subjected to a second <EMI ID = 25.1>
thermal fluidization treatment under an inert atmosphere, preferably at a temperature of about 425 [deg.] C, where the sized particles are made non-agglomerating. Usually the volatilized substance is collected.
A carbonization is possibly carried out after the
<EMI ID = 26.1>
temperatures exceeding 540 [deg.] C to remove all or part of the organic substance remaining from the carbonaceous structure and to make the structure more suitable for activation.
The activation step, as indicated above, can immediately follow the heat treatment or carbonization if it is carried out. In general, the activation was carried out at
930 - 980 [deg.] C using steam or a suitable oxygenated gas as activating agent. Although the precise mechanism of activation is not completely known, the result of such a procedure is to significantly increase the porosity and the specific surface area of the carbon making the structure very adsorbent.
As previously indicated, the desired end product indicates which of the particular routes shown in Fig. 1 should be used. When the desired product is essentially synthesis gas with lesser amounts of activated carbon, the route shown to the right of figure 1 is used. When the non-agglomerating particles are subjected to a gasification reaction in the presence of water vapor at about 980 [deg.] C, the gasification reactions of interest are <EMI ID = 27.1>
<EMI ID = 28.1>
It is understood that one can carry out an integral gasification of the carbonaceous material introduced or a partial gasification of the material introduced, the non-gasified part being optionally recovered coassa activated carbon. The particular ratios of solids to gases collected will depend on the economic factors and the market value of the products collected.
The gaseous products recovered after gasification are then subjected to a series of operations intended to increase
the methane content of the gas. Thus, in the catalytic conversion reaction, carbon monoxide is reacted with water vapor in the presence of a suitable catalyst to form carbon dioxide and additional hydrogen. The removal of sulfur compounds and carbon dioxide is carried out in the purification step before methanation where the remaining carbon monoxide is converted into methane in the presence of hydrogen and
an appropriate catalyst. this procedure provides a gaseous product comprising essentially methane, however, syngas with lower methane percentages can also be obtained by omitting and / or modifying one or more of the aforementioned steps.
The charcoal that is the most suitable for making
activated carbon is referred to as bituminous carbon
<EMI ID = 29.1>
designated as types A, B, C which, according to the A.S.T.M. classification, contain less than about 70%, by weight, of fixed carbon
dry and more than about 30%, by weight, of volatile matter
dry. Coals with a high volatile content that
one can advantageously use are widely distributed especially in the United States. We refer to the publication
<EMI ID = 30.1>
and Sons, N. Y., U.S.A, 1945) for a more complete description of the classification systems for various coals. The calibrated carbon used has a grain size which is between approximately
44 microns and approximately 3.36 mm, a particle size of 420 microns
at 1.68 mm being preferred.
Figure 2 shows schematically in greater detail than in Figure 1 the two-step packaging process according to the present invention. The calibrated carbon is introduced into the fluidized bed reactor A equipped with a perforated plate 10 serving as a support for the coal and the calibrated carbon is maintained in a fluidized state by the oxygenated gas directed upwards 12. The percentage of oxygen in the fluidization gas is not critical and can vary widely. Good results are obtained with gases containing up to 21% oxygen by volume. for economic reasons air is used (20.8% oxygen although it is also possible to use mixtures based on azcte with lower or higher concentrations of oxygen.
The temperature of the bed of reactor A is advantageously <EMI ID = 31.1>
temperature (not shown) provides a very efficient way to control the addition of cooling water to eliminate the
<EMI ID = 32.1>
actuate a valve 15, for example operating in a
<EMI ID = 33.1>
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direct liquid water into the solid / gas mixture of reactor A is extremely effective in controlling the temperature of the.
<EMI ID = 35.1>
the relatively high heat of vaporization of the water
(approximately 560 kcal / kg). Further, using a re
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This includes lower investment and operating costs. Expensive heat exchange devices can be eliminated. By directly injecting water, the reaction temperature can be kept within a few degrees of the desired temperature. Spray cooling is the preferred technique because of the faster effect, better control than an indirect cooling medium, eg cooling coils.
The average residence time of carbon particles in
the reactor can vary widely depending on such factors as the type of carbon used, the percentage of oxygen in the fluidization medium, the moisture content, etc. In general, an average residence time of up to one hour is sufficient to achieve the desired results. Thus, for example the particles
<EMI ID = 37.1>
oxygen of between about 0.1 and about 0.25 kg of oxygen per kg of coal. This oxygen uptake represents the amount of oxygen consumed by the reaction and absorption. Although the
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important to note that the carbon particles leaving the fluidized bed reactor A still retain their characteristic
<EMI ID = 39.1> <EMI ID = 40.1>
improved compared to substances produced by other processes. Thus, the product of the present invention is also
<EMI ID = 41.1>
<EMI ID = 42.1>
After having described the invention in general terms, the following example is given with reference to the drawings to illustrate the invention more specifically.
<EMI ID = 43.1>
<EMI ID = 44.1>
High volatiles having a CWS (Chemical Warfare Service) hardness of 63, according to step 1 of the present invention. in a steel fluidized bed reactor 45 cm in diameter
(figure 2, reactor A) equipped with a water sprayer, under the following operating conditions
Particle size particle size 380 microns - 1.4 mm
<EMI ID = 45.1>
<EMI ID = 46.1>
Dwell time s 30 minutes
The carbon particles thus treated are found to have good physical characteristics but still retain their tendency to agglomerate, as shown below.
<EMI ID = 47.1>
The calibrated carbon treated according to the procedure indicated above is then treated according to step 2 of this present
<EMI ID = 48.1>
diameter (figure 2, reactor B) under operating conditions
<EMI ID = 49.1>
Fluidization gas: nitrogen (oxygen free)
<EMI ID = 50.1>
<EMI ID = 51.1>
The particles thus treated which are collected are found to have physical and non-agglomeration characteristics.
<EMI ID = 52.1>
Comparative test
In this test, a calibrated type C bituminous coal with a high volatile matter content identical to that
<EMI ID = 53.1>
step to compare the results of this test to the results of the two-step process of the present invention. The conditions <EMI ID = 54.1>
Fluidization gas s nitrogen with 10% oxygen Bed temperature s 425'C
Residence time t, 30 minutes
We find that the particles we collect are not
<EMI ID = 55.1>
below, the yields and the quality of the product are not as good as those obtained in the Example.
<EMI ID = 56.1>
COMPARATIVE RESULTS AFTER USE OF TWO METHODS
<EMI ID = 57.1>
BITUMINOUS WITH A HIGH VOLATILE CONTENT
. OF THE MANUFACTURING OF ACTIVE COAL
<EMI ID = 58.1>
<EMI ID = 59.1>
<EMI ID = 60.1>
at a swelling index of zero according to the standard
A.S.T.M. D-720-46
The CWS (Chemical Warfare service) hardness6 is an indication of the resistance of carbon particles to
<EMI ID = 61.1>
Ro-Tap machine (trademark) as indicated in Military Specification DocumentMIL-C-13724A, dated May 4, 1960.
<EMI ID = 62.1>
It is clear that the present invention is superior to the methods of the prior art and constitutes an improvement of the one-step oxidation method with regard to economic considerations such as yield and quality improvement of the physical characteristics of the particles.
CLAIMS
1. Non-agglomerating carbonaceous product in the form of particles
<EMI ID = 63.1>
720 kg / m, an oxidation index of at least 90 and a hardness comparable to that of raw coal.