Procédé de fabrication de coke façonné à partir de charbons non collants
ou faiblement collants.
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calcination de matières solides hydrocarbonées prémoulées ou préformées. Cette expression est utilisée pour établir une distinction avec le coke obtenu sous forme de fragments de toutes formes et dimensions à partir
des fours à coke classiques. Il existe de nombreux procédés mécaniques
de prémoulage et de préformage, par exemple par extrusion par briquetage dans des moules ou par pastillage dans des fours ou tambours cylindriques tournant autour d'un axe à peu près horizontal. Dans ce dernier cas, les matières solides charbonneuses, à l'état plastique,sont passées au tonneau pour former des agglomérés séparés, ou pastilles. Pour la description et les revendications de la présente invention, l'expression "agglomérés" comprend les produits fabriqués par l'un quelconque de ces procédés ; l'expression "coke façonné vert" désigne des agglomérés qui ont été soumis à une carbonisation à basse température, c'est-à-dire au-dessous de 650[deg.]C environ ; et l'expression "coke façonné" désigne le produit obtenu par calcination du coke façonné vert.
Le procédé de la présente invention est un perfectionnement du procédé décrit dans le brevet belge n[deg.] 696,029 . Ce procédé est
un procédé de fabrication d'agglomérés de charbon - par exemple de houilles non collants ou faiblement collants, qui comprend un culbutage dans un
four tournant, à une température de façonnage élevée, d'une matière hydrocarbonée obtenue à partir de la charge de charbon et d'un liant égalaient préparé à partir de cette charge pour former des agglomérés verts. Ce liant
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au départ, à sa température de formation dans le four. Cette fraction non distillable extraite du charbon est obtenue par extraction de la charge
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cette fraction extraite du charbon est tout d'abord à peu près complètement séparée du résidu solide, qui est aussi contenu dans l'effluent de l'extraction par un solvant, avant d'être utilisé en tant que liant susmentionné.
Selon la présente invention, le charbon non collant ou faiblement collant est soumis à une extraction par un solvant en présence
de l'hydrogène disponible dans les conditions d'extraction ; autrement dit, cet hydrogène peut être ajouté de l'extérieur ou provenir d'un solvant donneur d'hydrogène qui cède de l'hydrogène dans les conditions d'extraction.
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que la plus grande partie du solvant a été retiras, mais sans séparation délibérée de l'extrait et du résidu l'un de l'autre - avec des matières solides hydrocarbonées finement divisées. Ces matières solides peuvent être du charbon, qui est de préférence peu volatil, ou peuvent être obtenues par pyrolyse de matières riches en charbon. Ces dernières matières solides sont parfois dénommées "produit de carbonisation". On façonne les agglomérés à partir du produit mélangé par un procédé approprié et ces
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manière à obtenir du coke façonné vert. Ce coke façonné vert est calciné pour obtenir un coke façonné utilisable dans un haut fourneau.
D'autres objets et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisa-
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schématiquement un mode d'exécution préféré de ladite invention.
On introduit un charbon faiblement collant par des conduites 12 et 13 dans une zone 10 d'extraction du charbon. Les spécifications de ce charbon sont les suivantes : matières volatiles (produits sacs :
41,4% ; soufre : 3,00% ; cendres : 8,7% ; indice de gonflement sans entravas
(selon document ASTM-D 720-67, Etats-Unis d'Amérique) : 2,5 ; et indice
de fluidité Gieseler (division du cadran par minute) (selon document
ASTM-D 1812-69) :.1,1.
Un solvant de fluidification convenable utilisable dans la
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pendant la fluidification du charbon. Un intervalle il'ébullition convenable pour un tel solvant est compris par exemple entre 230 et 475[deg.]C. Ce soldat
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cycliques ainsi que des hydrocarbures polycycliques.
Le charbon choisi est soumis à l'état finement divisé, dans la zone d'extraction 10, à une extraction par un solvant en présence de l'hydrogène disponible dans les conditions d'extraction. Cette opération d'extraction peut être d'un type quelconque utilisé par les spécialistes,
par exemple continue, discontinue, à contre-courant ou par étapes. L'hydrogène
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peut être un hydrocarbure aromatique polycyclique approprié, ou des mélanges de tels hydrocarbures qui sont liquides à la température et sous la pression d'extraction, et obtenu lors de l'exécution du procédé lui -même comme on l'a indiqué ci-dessus. Si l'on utilise un solvant donneur d'hydrogène, tout au moins une partie de ces hydrocarbures aromatiques polycycliques est partiellement hydrogénée. Ce solvant est convenablement réhydrogéné
pour entretenir son efficacité comme donneur d'hydrogène.
Les conditions entretenues dans la zone d'extraction 10 sont,par exemple, les suivantes :
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Le produit obtenu est constitué par des gaz (contenant
H2S) qui se dégagent et un effluent sous forme de suspension (contenant un solvant, un extrait et des résidus, c'est-à-dire des matières solides hydrocarbonées non dissoutes et des cendres) qui est amenée par une conduite
15 à une zone 16 de récupération du solvant. Dans cette zone, la plus grande partie du solvant est récupérée par distillation et recyclée par une conduite 17 dans la zone d'extraction 10. On ajoute, à la demande, le solvant d'appoint par une conduite 18. Le produit de l'extraction, constitué essentiellement par un extrait et un résidu, avec de préférence assez de solvant pour rendre le mélange pompable, est transporté par une conduite 19 à une zone 20 d'agglomération.
Dans le mode d'exécution préféré de la présente invention, tout le charbon n'est pas nécessairement envoyé à la zone d'extraction 10.
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et son rôle est de transformer le charbon en produits de carbonisation
et goudron. Les produits de carbonisation sont transportés par une
conduite 23 à une zone 24 de chauffage de ces produits, où ils sont
chauffés à une température entre 550 et 650[deg.]C par combustion avec l'air introduit par une conduite 25. Dans le cas où la quantité de produits
de carbonisation produite dans la zone de carbonisation 22 est supérieure à celle demandée par les opérations, l'excès peut être retiré par une conduite
27. Les produits de carbonisation chauds sont transportés par une conduite 26 à la zone d'agglomération 20.
La zone d'agglomération 20 est de préférence un four tournant autour de son axe longitudinal et qui sert à culbuter à la fois les produits de carbonisation chauds et les produits d'extraction, à mesure qu'ils avancent dans le four. Si cela semble nécessaire, on peut aussi ajouter une partie du charbon de départ, ainsi que du brai produit par le .procédé, à la charge du four pour former des agglomérés verts de dimensions <EMI ID=13.1>
soumis au culbutage entre environ 385 et 475[deg.]C. Les agglomérés verts
de dimensions prédéterminées sont retirés par une conduite de sortie 28
et introduits dans une zone 30 de calcination où ils sont chauffés à une température suffisamment élevée pour éliminer la quasi-totalité des matières volatiles. Le produit calciné est retiré par une conduite 31. Les agglomérés verts "hors cotes" sont recyclés, après une fragmentation appropriée, par une conduite 32 dans la zone de carbonisation 22 à basse température. Ces agglomérés recyclés peuvent être en quantité suffisante, dans certaines conditions opératoires et avec certains charbons, pour supprimer l'obligation d'une carbonisation à basse température d'une partie du charbon de
la charge en passant par la conduite 21, comme l'indique la figure. La quantité de produit de carbonisation nécessaire pour le mélange avec le produit de l'extraction est fonction du degré de.l'extraction dans la zone d'extraction 10. Plus le degré d'extraction est élevé, plus la quantité de produits de carbonisation est importante.
Le solvant pour l'extraction du charbon dans la zone d'extraction 10 est préparé comme suit : du goudron est produit dans la zone 22 à basse température, le réchauffeur 24 de produits de carbonisation,
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est amené par une conduite 38 à un appareil 39 da fractionnement, laquelle sert à séparer le goudron en un distillat léger de tête, sortant an 43,
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environ 230 et 400[deg.]C et enfin une fraction constituée par du brai. La fraction moyenne du distillat alimente en solvant d'appoint la zone d'extraction par la conduite 18, alors que le brai, en totalité ou en partie, peut être amené, en tant que liant additionnel, à la zone d'agglomération par la conduite 40, comme on l'a indiqué ci-dessus. On peut produire du solvant supplémentaire par l'opération d'extraction elle-même. Les distillats bouillant à basse température, par exemple, sont vaporisés avec l'hydrogène <EMI ID=16.1>
un séparateur 41 et renvoyés à l'appareil de fractionnement 39 par les conduites 42 et 38. On peut faire varier le point de coupe du distillât léger pour maintenir constante la quantité de solvant, e'est-â-dire que, lorsque la quantité de solvant produite augmente, la quantité restant
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EXEMPLE UNIQUE
On décrit ci-après un exemple d'utilisation de la forme de réalisation décrite ci-dessus dans lequel on utilise seulement, comme matières solides mélangées avec le produit d'extraction, des produits de carbonisation recyclés. C'est-à-dire qu'aucun produit de carbonisation préparé directement par carbonisation à basse température du charbon n'est nécessaire. Par conséquent, toute.la charge de charbon est soumise à une extraction dans les conditions typiques ci-après :
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* Le solvant est produit dans ce procédé sous la forme d'un distillat bouillant entre 230 et 425[deg.]C.
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Les conditions dans le four et les résultats des essais effectués sur le produit d'une expérience typique sont présentés dans le tableau II ci-après :
TABLEAU II
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Analyse au tambour^
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� Pour l'analyse au tonneau, on opère ainsi : on introduit les quantités ci-après de coke calciné dans un tambour à coke normalisé de l'ASTM des Etats-Unis d'Amérique (document D-294) :
3500 g de calibres 3,81 à 5,08 cm ; 3500 g de calibres 2,54 à 3,81 cm et 3000 g de calibres 1,90 à 2,54 cm. On fait effectuer au tambour contenant le coke, 1400 tours à 25 tr/mn. On vide
le tambour et on crible le coke sur des tamis d'ouvertures
3,81 cm ; 2,54 cm ; 1,90 cm ; 1,27 cm et 0,64 cm. Le pourcentage en poids total de calibre supérieur à 1,90 cm est l'indice de stabilité et le pourcentage en poids total de calibre supérieur à 0,64 cm est l'indice de dureté.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs et procédés qui viennent d'être décrits
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l'invention.
REVENDICATIONS
1. Procédé de production d'un coke façonné à partir d'un charbon non collant ou peu collant, caractérisé par les opérations ci-après ; on soumet ledit charbon à une extraction avec un solvant en présence de l'hydrogène disponible dans les conditions d'extraction, pour obtenir un produit contenant un extrait et un résidu solide ; on mélange ledit produit, sans séparation délibérée dudit extrait et dudit résidu l'un de l'autre avec des matières solides hydrocarbonées finement divisées ; on forme des agglomérés à partir du mélange obtenu ; on soumet lesdits agglomérés à une carbonisation à basse température pour former du coke façonné vert et, ensuite, on calcine ledit coke façonné vert pour produire un coke façonné utilisable dans les hauts fourneaux.
Process for making coke shaped from non-sticky coals
or weakly sticky.
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calcination of pre-molded or preformed hydrocarbon solids. This expression is used to distinguish coke obtained in the form of fragments of all shapes and sizes from
classic coke ovens. There are many mechanical processes
pre-molding and preforming, for example by extrusion by briquetting in molds or by pelletizing in ovens or cylindrical drums rotating about an approximately horizontal axis. In the latter case, the carbonaceous solids, in the plastic state, are rolled to form separate agglomerates, or pellets. For the description and claims of the present invention, the term "agglomerates" includes products made by any of these processes; the term "green shaped coke" denotes agglomerates which have been subjected to charring at low temperature, ie below about 650 [deg.] C; and the term "shaped coke" refers to the product obtained by calcining the green shaped coke.
The process of the present invention is an improvement of the process described in Belgian patent no. [Deg.] 696,029. This process is
a process for making coal sinter - for example non-sticky or weakly sticky coal, which comprises tumbling in a
A rotary kiln, at an elevated working temperature, of a hydrocarbon material obtained from the charge of coal and a binder prepared from this charge to form green agglomerates. This binder
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initially, at its formation temperature in the oven. This non-distillable fraction extracted from the coal is obtained by extracting the charge
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this fraction extracted from the coal is first of all approximately completely separated from the solid residue, which is also contained in the extraction effluent by a solvent, before being used as the aforementioned binder.
According to the present invention, the non-sticky or weakly sticky charcoal is subjected to extraction with a solvent in the presence
hydrogen available under the extraction conditions; in other words, this hydrogen can be added from outside or come from a hydrogen donor solvent which gives up hydrogen under the conditions of extraction.
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that most of the solvent has been removed, but without deliberate separation of the extract and residue from each other - with finely divided hydrocarbon solids. These solids can be charcoal, which is preferably not very volatile, or can be obtained by pyrolysis of materials rich in charcoal. These latter solids are sometimes referred to as "carbonization product". The agglomerates are formed from the mixed product by a suitable method and these
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so as to obtain green shaped coke. This green shaped coke is calcined to obtain a shaped coke suitable for use in a blast furnace.
Other objects and advantages of the invention will be better understood on reading the following description of an exemplary embodiment.
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schematically a preferred embodiment of said invention.
A weakly tacky coal is introduced through lines 12 and 13 into a zone 10 for extracting the coal. The specifications of this charcoal are as follows: volatiles (bag products:
41.4%; sulfur: 3.00%; ash: 8.7%; unfettered swelling index
(according to ASTM-D 720-67, United States of America): 2.5; and index
Gieseler fluidity (division of the dial per minute) (according to document
ASTM-D 1812-69): .1.1.
A suitable thinning solvent for use in
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during the thinning of the coal. A suitable boiling range for such a solvent is, for example, between 230 and 475 [deg.] C. This soldier
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cyclic as well as polycyclic hydrocarbons.
The selected carbon is subjected in the finely divided state, in the extraction zone 10, to extraction with a solvent in the presence of the hydrogen available under the extraction conditions. This extraction operation can be of any type used by specialists,
for example continuous, discontinuous, countercurrent or in stages. Hydrogen
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can be a suitable polycyclic aromatic hydrocarbon, or mixtures of such hydrocarbons which are liquid at the temperature and under the pressure of extraction, and obtained by carrying out the process itself as indicated above. If a hydrogen donor solvent is used, at least part of these polycyclic aromatic hydrocarbons is partially hydrogenated. This solvent is suitably rehydrogenated.
to maintain its effectiveness as a hydrogen donor.
The conditions maintained in the extraction zone 10 are, for example, the following:
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The product obtained consists of gases (containing
H2S) which are released and an effluent in the form of a suspension (containing a solvent, an extract and residues, that is to say undissolved hydrocarbon solids and ash) which is brought by a pipe
15 to a zone 16 for recovering the solvent. In this zone, most of the solvent is recovered by distillation and recycled through a line 17 in the extraction zone 10. The make-up solvent is added, on demand, through a line 18. The product of the Extraction, consisting essentially of an extract and a residue, preferably with enough solvent to make the mixture pumpable, is conveyed through line 19 to an agglomeration zone 20.
In the preferred embodiment of the present invention, not all of the coal is necessarily sent to extraction zone 10.
<EMI ID = 12.1>
and its role is to transform coal into carbonization products
and tar. The carbonization products are transported by a
pipe 23 to a zone 24 for heating these products, where they are
heated to a temperature between 550 and 650 [deg.] C by combustion with the air introduced through a pipe 25. In the case where the quantity of products
of carbonization produced in the carbonization zone 22 is greater than that required by the operations, the excess can be removed by a pipe
27. The hot carbonization products are transported through line 26 to the built-up area 20.
The agglomeration zone 20 is preferably a furnace rotating about its longitudinal axis and which serves to tumble both the hot chars and the extracts as they advance through the furnace. If it seems necessary, we can also add a part of the starting coal, as well as the pitch produced by the process, to the load of the furnace to form green agglomerates of dimensions <EMI ID = 13.1>
tumbled between about 385 and 475 [deg.] C. Green agglomerates
of predetermined dimensions are withdrawn through an outlet pipe 28
and introduced into a calcination zone 30 where they are heated to a temperature high enough to remove substantially all of the volatiles. The calcined product is withdrawn through a line 31. The "off-grade" green agglomerates are recycled, after suitable fragmentation, through a line 32 in the carbonization zone 22 at low temperature. These recycled agglomerates can be in sufficient quantity, under certain operating conditions and with certain charcoals, to eliminate the obligation of carbonization at low temperature of part of the charcoal.
load passing through line 21, as shown in the figure. The amount of char necessary for mixing with the extraction product is a function of the degree of extraction in extraction zone 10. The higher the degree of extraction, the greater the amount of carbonization product. is important.
The solvent for the extraction of the coal in the extraction zone 10 is prepared as follows: tar is produced in the zone 22 at low temperature, the carbonization product heater 24,
<EMI ID = 14.1>
is brought by a pipe 38 to a fractionation apparatus 39, which serves to separate the tar into a light overhead distillate, exiting at 43,
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approximately 230 and 400 [deg.] C and finally a fraction consisting of pitch. The middle fraction of the distillate supplies the extraction zone with make-up solvent via line 18, while the pitch, in whole or in part, can be supplied, as additional binder, to the agglomeration zone via the line 18. line 40, as indicated above. Additional solvent can be produced by the extraction process itself. Low temperature boiling distillates, for example, are vaporized with hydrogen <EMI ID = 16.1>
a separator 41 and returned to the fractionator 39 via lines 42 and 38. The cut point of the light distillate can be varied to keep the amount of solvent constant, i.e., when the amount of solvent produced increases, the amount remaining
<EMI ID = 17.1>
UNIQUE EXAMPLE
An example of the use of the embodiment described above is described below in which only recycled carbonization products are used as the solids mixed with the extractant. That is, no carbonization product prepared directly by low temperature carbonization of coal is required. Therefore, the entire coal feed is subjected to extraction under the following typical conditions:
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* The solvent is produced in this process as a distillate boiling between 230 and 425 [deg.] C.
<EMI ID = 20.1>
The conditions in the oven and the results of the tests carried out on the product of a typical experiment are presented in Table II below:
TABLE II
<EMI ID = 21.1>
<EMI ID = 22.1>
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Drum analysis ^
<EMI ID = 24.1>
� For the barrel analysis, the procedure is as follows: the following quantities of calcined coke are introduced into a standardized coke drum from the ASTM of the United States of America (document D-294):
3500 g of calibers 3.81 to 5.08 cm; 3500 g of sizes 2.54 to 3.81 cm and 3000 g of sizes 1.90 to 2.54 cm. The drum containing the coke is made to perform 1400 revolutions at 25 rev / min. We empty
the drum and we screen the coke on sieves of openings
3.81 cm; 2.54 cm; 1.90 cm; 1.27 cm and 0.64 cm. The percentage by total weight of gauge greater than 1.90 cm is the stability index and the percentage by total weight of gauge greater than 0.64 cm is the hardness index.
Of course, various modifications can be made by those skilled in the art to the devices and methods which have just been described.
<EMI ID = 25.1>
invention.
CLAIMS
1. A process for producing a shaped coke from a non-sticky or low-sticky charcoal, characterized by the following operations; said carbon is subjected to extraction with a solvent in the presence of the hydrogen available under the extraction conditions, to obtain a product containing an extract and a solid residue; mixing said product, without deliberately separating said extract and said residue from each other with finely divided hydrocarbon solids; agglomerates are formed from the mixture obtained; said agglomerates are subjected to low temperature carbonization to form green shaped coke, and then said green shaped coke is calcined to produce shaped coke usable in blast furnaces.