La présente invention a trait à un procédé de fabrication de goudrons destinés à la fabrication de charbon d'élec-
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tion d'hydrocarbures provenant des liquides obtenus dans le cracking, à la vapeur, de différentes fractions pétrolières.
On sait qu'un des problèmes essentiels de l'industrie des charbons électriques consiste en l'emploi de liants qui assurent une adhésion impeccable des grains des différentes sortes de charbon employées dans la fabrication des électrodes. Dans cette industrie, différentes sortes de charbon granulé, telles que l'anthracite, le graphite, le coke de haut fourneau, le coke de pétrole ou autres, dûment broyées et dosées, sont mélangées avec des liants appropriés, dont la fonction est de disperser les divers ingrédients sous forme d'une suspension ou pâte suffisamment stable et consistante pour donner par cuisson un charbon de qualité impeccable, assurant une bonne liaison de ses granules avec ceux des autres corps entrant dans la composition des électrodes.
Les produits destinés à faire office de liants pour
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état solide ou liquide et le mélange ainsi obtenu est mis en oeuvre par compression, moulage ou extrusion ou ajouté
au système d'autogénération de l'électrode, après quoi la masse est soumise à une élévation graduelle de la température allant jusqu'à 750-1250[deg.]C au maximum, ce qui dépend de la nature des matières mises en oeuvre. Les liants entrant dans la composition du mélange ainsi traité sont carbonisés pendant la cuisson sous forme de charbon amorphe. Si l'on désire la transformation de la masse en graphite, il faut que la cuisson s'effectue à une température comprise entre 2400 et 3000[deg.]C.
Les liants destinés à assurer une adhésion impeccable entre les particules des corps dont se composent les électro-des doivent répondre aux exigences suivantes :
- après la formation de 1 'électrode, la densité ni la conductivité électrique ne peuvent être abaissées par la présence du liant;
- le liant doit provoquer une forte adhésion entre les granules;
- le liant doit être bien fusible et se laisser suffisamment mouiller par des liquides;
- il ne peut avoir qu'une faible teneur en soufre et en cendres;
- il doit se laisser facilement transformer en graphite et être utilisable entre de larges limites au point de vue ramolissement;
- son prix doit être suffisamment bas et il doit être amplement disponible dans le commerce des matières premières en vue de sa consommation à l'échelle industrielle.
Il va sans dire que les exigences ne se limitent pas
à celles mentionnées ci-dessus. C'est ainsi, par exemple, que
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électrode mise en service, ni occasionner sa fissuration et
sa rupture, et doit assurer une viscosité suffisante du mélange à tous les stades d'élaboration de l'électrode, etc.
Des liants dont l'emploi a été préconisé dans la fabrication des électrodes sont par exemple la mélasse, différentes sortes de résines, etc. Cependant, la plupart des électrodes de graphite ou de charbon amorphe fabriquées jusqu'à présent contiennent comme liant du goudron de houille obtenu par distillation à haute température et donnant de bons résultats
en cas d'emploi adéquat.
Les procédés classiques connus pour la production du goudron de houille, qui convient à la fabrication d'électrodes, par distillation à haute température, sont les suivants:
1) distillation discontinue bien réglée de goudron de houille à haute température sous pression normale ou réduite ou par entraînement avec de la vapeur jusqu'à ce que le goudron accuse le point de ramoli ssement voulu;
2) distillation continue par chauffage au moyen d'un serpen-
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Le traitement peut s'effectuer sous vide et avec injection de vapeurs pour l'accélérer.
D'autres procédés servant à modifier les propriétés du goudron obtenu par traitement à haute température du goudron de houille ont également été préconisés. Il s'agit par exemple du traitement par insufflation d'air, du traitement thermique et du mélange de différentes variétés de goudron.
Le traitement du goudron par insufflation d'air de
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résineux, due à l'effet de condensation et de déshydratation exercé par l'oxygène, mais l'augmentation de la teneur en liants résineux solubles dans le benzène et insoluble dans la quinoléine est insignifiante.
Le traitement thermique à température de 350-550[deg.]C sous pression normale donne lieu à une augmentation nette
de la teneur en liants résineux solubles dans le benzène
et insoluble dans la quinoléine. On sait qu'un traitement thermique par combustion interne est également capable d' améliorer les propriétés du goudron.
Les propriétés des goudrons dépendent dans une large mesure de la nature des matières premières employées à leur élaboration et du traitement qu'elles subissent. Ces goudrons s'obtiennent par évaporation partielle ou distillation fractionnée de goudrons provenant de la distillation destructive de la houille et du cracking du pétrole, de sorte qu' ils se présentent sous forme de mélanges d'hydrocarbures fort complexes par suite de la constitution complexe des matières premières concernées, ainsi que du traitement auquel celles-ci sont soumises.
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Institut national espagnol du pétrole (Empresa nacional del Petrdleo) et en présence des difficultés qu'éprouve le marché national en ce qui concerne la livraison de goudrons se prêtant à la fabrication de charbon d'électrode, s'est posé le problème des possibilités d'application dans ce domaine des fractions lourdes de l'huile obtenue dans le cracking, à la vapeur, d'hydrocarbures, qui, selon toutes les prévisions, seront disponibles dans un avenir prochain en des quantités suffisantes pour le production de goudrons destinés non seulement à la fabrication de charbon d'électrode, mais également à de nombreuses autres applications.
C'est pour les raisons exposées ci-dessus qu'une étude expérimentale a été effectuée sur les différentes fractions lourdes obtenues dans le cracking, à la vapeur, de fractions pétrolières en des conditions de traitement différentes.
Parmi les nombreux produits étudiés figurent les frac-
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peur, de la gasoline LSR, de la benzine, du naphte, du kérosène, du gasoil et de mélanges des différentes fractions, mélangées en des proportions variables.
Or, les résultats d'essais effectués sur une large échelle ont montré que lesdites fractions liquides provenant du cracking à la vapeur et soigneusement distillées sous pression normale ou réduite donnent des goudrons qui ne réunissent pas les propriétés requises pour leur application à
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pas avec un rendement suffisamment élevé et à un prix de revient suffisammment bas pour une production rentable.
On a également trouvé par voie expérimentale qu'un traitement effectué en des conditions de température et de pression appropriées permet d'améliorer sensiblement les propriétés du goudron, à condition d'effectuer le traitement sur une fraction de largeur appropriée, grande ou petite,
des liquides obtenus par cracking à la vapeur ou sur le goudron lui-même.
On a également trouvé que s'impose un réglage judicieux de la distillation effectuée après le traitement pour obtenir un goudron de bonne qualité. Les goudrons ainsi obtenus ont une teneur en liants résineux qui les rend propres à la fabrication de charbon d'électrode ou d'autres sortes d'agglomérés.
En outre, des modifications et adaptations du procédé selon l'invention ont été nécessaires en vue d'un réglage judicieux de certaines propriétés importantes des goudrons ainsi obtenus, telles que leur point de ramolissement, leur degré d'insolubilité dans le benzène, leur teneur en carbone fixé, etc.
On a trouvé que la température doit s'élever à 425-
470[deg.]C ou plus à au moins un de stades du processus de fabrication pour obtenir un goudron contenant au moins 20% de liants résineux, pour permettre une réduction sensible de la durée totale de l'opération et pour améliorer le rendement en goudron. Or, en raison du fait que la pression de service régnant dans les installations employées à la mise en oeuvre du procédé concerné ne peut pas dépasser une limite supérieure, d'une part, et en raison de la nature des matières premières employées, d'autre part, il n'est pas toujours possible d'élever la température au niveau sus-mentionné au stade de réchauffement, vu qu'à cette température la pression de vapeur est supérieure à la pression maximala admissible pour l'installation.
Par suite du comportement différent des différentes sortes de matières premières mises en oeuvre par le procédé selon l'invention, d'une part, et en raison du but poursuivi par l'invention d'autre part, il y a lieu de faire une distinction entre lesmatières premières légères qui atteignent une pression de vapeur supérieure à la pression de service maximale admissible de l'installation déjà à une
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les matières premières lourdes, dont la tension de vapeur <EMI ID=10.1>
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autre part.
En cas d'emploi de matières premières légères, le réchauffement sous pression (thermocondensation) s'effectue, pour les raisons susmentionnées, à une température allant jusqu'à 425[deg.]C et la distillation s'effectue sous pression
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dans le triple but d'obtenir un goudron accusant une bonne teneur en liants résineux, de réduire autant que possible
la durée de l'opération et d'augmenter le rendement. On a également trouvé que, si les goudrons ainsi obtenus ont un point de ramolissement trop élevé, celui-ci peut être abaissé au niveau voulu par incorporation d'une quantité appropriée de la fraction la plus lourde des produits légers séparés
au stade de distillation sous pression atmosphérique, ce
qui permet en outre une amélioration sensible du rendement en goudron.
D'autre part, en cas d'emploi de matières premières lourdes, le réchauffement sous pression s'effectue à une
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pression atmosphérique se passe à une température de 400-
430[deg.]C dans le triple but d'obtenir des goudrons accusant
une teneur adéquate en liants résineux, de réduire autant
que possible la durée de l'opération et d'augmenter le rendement en goudron.
Les améliorations apportées selon l'invention au procédé défini dans la première partie de la présente spécification, permettent l'emploi d'une gamme de matières premières sensiblement plus large, comprenant de préférence des fractions aromatiques à température d'ébullition dont le
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traits du raffinage d'huiles de base pour lubrifiants, obtenus avec des dissolvants sélectifs, de goudrons provenant de la distillation de la houille, etc. En cas d'emploi de goudron de houille, s'obtiennent ainsi des goudrons de première qualité en un temps nettement plus court que le temps requis en cas d'application d'un des procédés connus jusqu'à présent, et avec un rendement en goudron sensiblement meilleur.
L'emploi d'un mélange adéquat de matières premières choisies parmi celles mentionnées ci-dessus permet un r églage judicieux des caractéristiques des goudrons fabriqués par le procédé de l'invention.
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peurs engendrées peuvent être partiellement évacuées au stade de thermocondensation pour éviter que la tension de vapeur ne dépasse la pression de service maximale admissible dans l'installation aux températures supérieures à 425[deg.]C, et cela pour pouvoir travailler en des conditions correspondant à celles de la mise en oeuvre des matières premières lourdes, toutefois avec l'inconvénient d'un rendement moindre en goudron.
L'invention est illustrée dans les lignes qui suivent par la description de quelques exemples de mise en oeuvre, évidemment donnés sans la moindre intention restrictive.
Exemple 1
Une fraction d'hydrocarbures provenant du cracking, à la vapeur, de benzine à 850[deg.]C, dont les limites du trajet d'ébullition se trouvent entre un point initial de l80[deg.]C et un point terminal supérieur à 400[deg.]C, est soumise dano un réacteur à un traitement discontinu, effectué à une température de
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Ensuite, le réacteur est rapidement refroidi et le produit est distillé jusqu'à ce qu'il laisse un résidu goudronneux
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intérressantes par lesquelles il convient à la fabrication de charbon d'électrode.
Exemple 2
La matière première mise en oeuvre dans l'exemple 1, est d' abord distillée dans un rapport de 50%, après quoi le résidu est soumis dans un réacteur discontinu pendant 5 heures à
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l'influence d'une pression de 5 kg/cm . Après refroidissement du réacteur, le produit est envoyé vers un appareil de distillation, où s'effectue la séparation des fractions les plus légères. Le résidu est du goudron.
Exemple 3
Une fraction d'hydrocarbures provenant du cracking, à la vapeur, d'un mélange de gasoline LSR (45,5%) et de naphte lourd
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une température située entre un minimum de 195[deg.]C et un maximum supérieur à 400[deg.]C, est chauffée dans un serpentin à une
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5 heures. Le liquide débité par le serpentin s'écoule vers un appareil de distillation, où s'effectue la séparation des fractions les plus légères du résidu, qui se présente sous forme de goudron et est recueilli par le bas de l'appareil. Grâce à ses caractéristiques intéressantes, le goudron ainsi obtenu se prête, seul ou en mélange avec d'autres goudrons, à la fabrication d'électrodes.
Exemple 4
Une fraction d'hydrocarbures provenant du cracking, à la vapeur, d'un mélange de benzine (60%) et de kérosène (40%) à une température de sortie de 835[deg.]C, suivi de distillation à une température située entre un minimum de 250[deg.]C et un maximum supérieur à 400[deg.]C, est traitée dans un réacteur à une température de 375[deg.]C sous une pression de vapeur de 4 kg/cm2 pendant 3 heures, après quoi les fractions légères sont séparées par distillation avec formation d'un résidu goudronneux, qui convient, seul ou en mélange avec des goudrons d' autre origine, à la fabrication de charbon d'électrode ou
à d'autres applications.
Exemple 5
Du fuel-oil de pyrolyse, introduit dans un autoclave vertical d'une capacité de charge nette de 10 kg, est chauffé pendant
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après quoi le produit ainsi formé est distillé sous pression atmosphérique à une température allant jusqu'à 4lO[deg.]C et puis jusqu'à une température finale de 450[deg.]C. Au résidu goudronneux ainsi obtenu est ajoutée de la fraction distillée à
410-450[deg.]C dans une proportion de 9,7% en poids.
Le goudron ainsi obtenu a les propriétés suivantes :
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oil.
Exemple 6
Du goudron de houille déshuilé introduit dans un autoclave vertical d'une capacité de charge de 10 kg, est chauffé pendant 30 minutes à une température de 450[deg.]C sous une pression de 20 kg/cm<2>, après quoi le produit de ce traitement est distillé sous pression atmosphérique à une température de 425[deg.]C. Le résidu goudronneux ainsi obtenu a les propriétés suivantes:
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Rendement en goudron : 82,8% en poids par rapport à la charge de goudron de houille.
REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication de goudrons destinés à la fabrication de charbon d'électrode ou d'autres sortes d'agglomérés, caractérisé en ce qu'il comporte le traitement de fractions d'hydrocarbures liquides, provenant du cracking,
à la vapeur, de fractions pétrolières à température et pression appropriées dans le but de transformer des composants présents en d'autres composants moins insaturés ou ayant un poids moléculaire plus élevé, traitement qui est
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obtention d'un résidu goudronneux accusant les propriétés requises.