BRPI0618018A2 - processo e sistema para a preparação de um material carbonáceo apassivado, processos para reduzir umidade inerente e/ou aumentar uma energia especìfica de um material carbonáceo, para aperfeiçoar as caracterìsticas de coqueificação de material carbonáceo não-coqueificado, para resfriar bruscamente carbonizado apassivado quente e aparelho para apassivar material carbonáceo - Google Patents

Abstract

<b><UM>PROCESSO E SISTEMA PARA A PREPARAçãO DE UM MATERIAL CARBONáCEO APASSIVADO, PROCESSOS PARA REDUZIR UMIDADE INERENTE E/OU AUMENTAR UMA ENERGIA ESPECìFICA DE UM MATERIAL CARBONACEO, PARA APERFEIçOAR AS CARACTERìSTICAS DE COQUEIFICAçáO DE MATERIAL CARBONáCEO NAO-COQUEIFICADO, PARA RESFRIAR BRUSCAMENTE CARBONIZADO APASSIVADO QUENTE E APARELHO PARA APASSIVAR MATERIAL CARBONACEO<d><MV> Proporciona-se um processo, sistema e aparelho para apassivar material carbonáceo contra combustão espontânea. O processo envolve secar o material carboná- ceo em um ambiente de baixo teor de oxigênio e pré- condicionar o material carbonáceo pelo contacto do mesmo com matéria volátil contida em uma corrente de gás em contracorrente. A matéria volátil reveste as partículas de material carbonáceo seco e obtura os microporos do material carbonáceo seco, apassivando desse modo as mesmas contra adsorção de água e oxigênio e, deste modo, a combustão espontânea. O material seco pré-condicionado é então submetido a desvolatilização sob temperaturas em que a matéria volátil é desprendida. A matéria volátil desprendida mistura-se com a corrente de gás em contra- corrente e é usada para pré-condicionar material carbonáceo seco localizado a montante.

Description

PROCESSO E SISTEMA. PARA A PREPARAÇAO DE OM MATERIALCARBONÁCEO APASSIVADO, PROCESSOS PARA REDUZIR UMIDADEINERENTE E/OU AUMENTAR UMA ENERGIA ESPECÍFICA DE UM MA-TERIAL CARBONÁCEO, PARA APERFEIÇOAR AS CARACTERÍSTICASDE COQUEIFICAÇÃO DE MATERIAL CARBONÁCEO NÃO-COQUEI-FICADOf PARA RESFRIAR BRUSCAMENTE CARBONIZADO APASSIVA-DO QUENTE E APARELHO PARA APAS SIVAR MATERIAL CARBONÁCEOCampo da Invenção

Refere-se a presente invenção a um proces-so, sistema e aparelho para apassivação de materiaiscarbonáceos contra a combustão espontânea. Descreve-seigualmente um aparelho para aquecimento de materialcarbonáceo sensível a oxigênio em um ambiente de oxigê-nio controlado.

Antecedentes da Invenção

A pirólise de carvão ocorre quando do a-quecimento de carvão para produzir gases, líquidos, eum resíduo sólido (carbonizado ou coque). A piróliseocorre em todos os processos de utilização de carvão,incluindo combustão, gasificação, liquefação, e carbo-nização. A natureza da pirólise e dos produtos resul-tantes está intimamente relacionada com as condições deoperação e com a composição e propriedades do carvão.Conseqüentemente, o controle da pirólise é importantenos processos de utilização de carvão.

A diferença principal entre o carbonizadoe o coque é que o carvão de origem para o carbonizadotem alto teor de oxigênio e uma estrutura não-aromáticae, portanto, as partículas de carbonizado não tendem aaglomerar-se durante a pirólise. O carvão de origempara o coque tem teor de oxigênio muito mais baixo euma estrutura aromática. A material-prima de alimenta- ção de coque é submetida a uma fase plástica e aglome-ra-se durante a pirólise. A matéria-prima de alimenta-ção que normalmente produz coque pode ser usada paraproduzir carbonizado pela sua pirólise em uma atmosferacom um teor de oxigênio de leve a moderado.

Historicamente, em uma escala industrial,o carbonizado tem constituído um subproduto indesejávelde uma usina de combustível sem fumaça, usina de coqueou fábrica de gasificação de carvão, muito embora usi-nas de menor escala produzam carbonizado para carbono ativado e micro altos-fornos. Uma das característicasmenos desejáveis de alguns carbonizados secos é aquelade que eles podem ser pirofórico quando expostos a umaatmosfera que contém oxigênio.

Esta tendência para queimar espontaneamen- te é promovida pela rápida adsorção de vapor de água eoxigênio pelo carbonizado seco. O oxigênio exerce ad-sorção fisicamente na superfície do carbonizado seco ereage quimicamente em uma reação de oxidação exotérmicacom as moléculas orgânicas dentro do carbonizado. O calor desprendido, se não for dissipado, promoverá umprocesso de oxidação de auto-aceleração, fazendo comque a temperatura do carbonizado se eleve progressiva-mente até o carbonizado inflamar-se espontaneamente. Aelevação na temperatura do carbonizado também é promo-vida pelo calor de vaporização latente liberado pelaadsorção de água sobre as partículas de carbonizado.

Outro material carbonáceo seco, em parti-cular carvão de baixa categoria seco também é suscetí-vel a combustão espontânea por razões assemelhadas taiscomo salientadas anteriormente. Assim, o armazenamentode pilhas de material carbonáceo é estreitamente depen-dente no controle do teor de umidade dentro da pilha dematéria prima, e é desejável que o material carbonáceoseja adequadamente tratado para apassivá-lo contra ad-sorção de água e oxidação.

Uma abordagem para reduzir o potencial pa-ra a combustão espontânea de carbonizado seco consisteem vedar a superfície exterior do carbonizado pela uti-lização de óleos, polímeros, ceras ou outros materiaispara revestir a sua superfície. Exemplos desses pro-cessos de revestimento estão expostos nas patentes U.S.Números 3.985.516 e 3.985.517, que expõem o aquecimentoe mistura íntima de carvão com óleos pesados para re-vestir as partículas. Esses procedimentos de revesti-mento são efetivos na prevenção de reabsorção de umida-de pelo carbonizado; entretanto, esses revestimentossão dispendiosos devido ao custo dos materiais de hi-drocarboneto adicionados.

Outra abordagem consiste em tratar subse-qüentemente o carvão ou partículas de carbonizado secocom oxigênio sob condições controladas para apassivar ocarbonizado de forma oxidante. A patente U.S. No.5.601.692 descreve um processo continuo para tratar umcarvão não-aglutinante para formar carbonizado estável.O processo envolve diversas etapas sucessivas incluindosecagem do carvão para remover umidade do mesmo e piró-lise do carvão seco para vaporizar e remover do carvãomateriais finais de baixa volatilidade para formar car-bonizado e para mobilizar pelo menos uma parte dos ma-teriais finais de alta volatilidade dentro do carboni-zado e murcarbonizado pelo menos parcialmente os micro-poros dentro do carbonizado. O carbonizado é então re-frigerado para uma temperatura suficiente para desmobi-lizar os materiais voláteis dentro dos microporos par-cialmente murchados do carbonizado para apassivar piro-liticamente o carbonizado, e é subseqüentemente tratadocom um gás que contém oxigênio para apassivar de formaoxidante o carvão por quimiossorção de oxigênio. Ocarbonizado apassivado de forma oxidante é então rei-dratado e resfriado simultaneamente.

Seria vantajoso secar carvões e processá-los de uma maneira tal que as partículas de carvão oude carbonizado secas fossem apassivadas contra combus-tão espontânea sem a necessidade de materiais de reves-timento fornecidos externamente ou processos de trata-mento de múltiplas etapas subseqüentes.

A presente invenção procura superar pelomenos algumas das desvantagens mencionadas anteriormen-te. Vantajosamente, a invenção aumenta a energia espe-cifica do material carbonáceo tratado tornando-o umproduto comercialmente mais atraente, com particulari-dade para o transporte. Adicionalmente, o seu teor deenxofre orgânico também é reduzido.

Deve ser compreendido que, muito emborapossa fazer-se referência neste contexto ao uso de téc-nica anterior e publicações, essa referência não cons-titui uma admissão de que qualquer delas constitua umaparte do conhecimento geral comum na técnica, na Aus-trália ou em qualquer outro pais.

Sumário da Invenção

Foi demonstrado que uma corrente de ali-mentação de material carbonáceo pode ser secada e car-bonizada para produzir carbonizado, sendo os dois pro-cessos conduzidos simultaneamente em um único vaso ou,alternativamente, os processos de secagem e carboniza-ção podem ser conduzidos sucessivamente em dois vasosseparados. A matéria volátil que é desprendida a par-tir da corrente de alimentação de material carbonáceodurante a carbonização, freqüentemente chamada de gásde carvão, de uma maneira geral tem um alto teor calo-rifico e contém alcatrão. Anteriormente, se dava aten-ção à separação do gás de carvão proveniente do carbo-nizado e aperfeiçoamento do alto teor calorifico do gásde carvão que era gerado durante a carbonização de umamaneira tal que o seu potencial comercial pudesse serplenamente explorado.

A presente invenção é baseada na no con-ceito de que é possível apassivar material carbonáceopelo tratamento do material carbonáceo seco com a maté-ria volátil desprendida durante a desvolatilização debaixa temperatura e/ou média temperatura do materialcarbonáceo.

Conseqüentemente, em um aspecto da inven-ção proporciona-se um processo para preparar um materi-al carbonáceo apassivado que compreende as etapas de:

a) secar uma corrente de alimentação dematerial carbonáceo;

b) tratar o material carbonáceo seco commatéria volátil; e

c) desvolatilizar a corrente de alimenta-ção de material carbonáceo seco e formar o materialcarbonáceo apassivado e matéria volátil.

Em uma concretização da invenção, a etapade tratamento da corrente de alimentação de materialcarbonáceo seco compreende contactar a corrente de a-limentação de material carbonáceo seco com uma corren-te de gás que contém matéria volátil.

Sem com isso se pretender ficar vinculadopela teoria, os inventores são de opinião que o alca-trão e outros compostos orgânicos contidos na matériavolátil revestem as partículas do material carbonáceo,obturando os microporos das partículas e reduzindodesse modo a adsorção de água e oxigênio. Na continu-ação do aquecimento do material carbonáceo durante aetapa c) , o alcatrão e os compostos orgânicos são sub-metidos a pirólise. A ruptura pirolitica dos gruposfuncionais vinculados às metades aromáticas e hidroa-romáticas no material carbonáceo conduz ao desprendi-mento dos fragmentos de radical livre de baixo pesomolecular e estabilização dos locais de fragmentos an-teriores pelo hidrogênio. Os grupos funcionais pola-res hidrófilos são desse modo convertidos para, esubstituídos por, um revestimento aromático hidrófobo,apassivando desta forma o material carbonáceo secocontra combustão espontânea.

De acordo com uma concretização, a cor-rente de gás que contém matéria volátil é dirigida emum fluxo de contracorrente em relação ao material car-bonáceo seco.

Em uma concretização da invenção, a maté-ria volátil contida em uma corrente de gás compreendematéria volátil que é desprendida durante a etapa c) .Em outra concretização, a matéria volátil desprendidadurante a desvolatilização do material carbonáceo secoé aumentada pela dopagem da corrente de alimentação dematerial carbonáceo com materiais que contêm grandesquantidades de metades aromáticas hidrófobas que irãoenriquecer a matéria volátil com estas espécies duran-te a desvolatilização. Exemplos adequados desses ma-teriais que contêm grandes quantidades de metades aro-máticas hidrófobas serão amplamente conhecidos daque-les versados na técnica e incluem, sendo que não sefica limitado às mesmas, borracha de refugo, em parti-cular pneumáticos, e materiais plásticos.

Em uma concretização alternativa, a maté-ria volátil contida na corrente de gás compreende ma-téria volátil desprendida a partir da desvolatilizaçãode um estoque de abastecimento de matéria volátil dis-tinto e separado a partir da corrente de alimentaçãode material carbonáceo do presente processo. Tipica-mente, o estoque de abastecimento da matéria volátilcompreende materiais que contêm grandes quantidades demetades aromáticas hidrófobas tais como descritas an-teriormente .

Muito embora a temperatura do inicio dadecomposição térmica propriamente dita seja geralmentereconhecida como sendo aproximadamente 350°C, espéciesde baixo peso molecular serão desprendidas a tempera-turas menores do que 350°C durante a desvolatilizaçãode baixa temperatura. Por exemplo, a temperaturas lo-go acima de 100°C, um carvão tal como lignita, quecontém muitas funções carboxilicas como parte da es-trutura de carvão, desprenderá bióxido de carbono pordescarboxilação térmica. Quando a temperatura do tra-tamento térmico é aumentada para a faixa de 200-370°C,os carvões perdem uma variedade de espécies orgânicasde peso molecular mais baixo, especialmente compostosalifáticos, e algumas das espécies aromáticas de pesomolecular inferior também podem ser obtidas. Sob tem-peraturas mais altas, por exemplo, >370°C, são produ-zidos metano, aromáticos policiclicos, fenóis e com-postos de nitrogênio. Desta forma, matéria volátilincluindo, sendo que não se fica limitado às mesmas,espécies ácidas, espécies hidrofóbicas, tais como es-pécies aromáticas de baixo peso molecular, aromáticospoliacrilicos e fenóis, desprendem-se durante etapa a)da presente invenção.

Conseqüentemente, em outra concretizaçãoda invenção, a matéria volátil contida na corrente degás compreende matéria volátil que é desprendida duran-te etapa a).

Em uma concretização, a etapa de secagemda corrente de alimentação de material carbonáceo com-preende aquecer a corrente de alimentação de materialcarbonáceo a partir de cerca de IOO0C até 400°C. Tipi-camente, a etapa de secagem é conduzida sob um baixoteor de oxigênio (0-5% O2 v/v) e atmosfera de alto teorde umidade (até 50% v/v).

A corrente de alimentação de material car-bonáceo pode ser aquecida diretamente ou indiretamentepara as temperaturas sob as quais a etapa de secagem éexecutada.

Os termos "aquecimento direto" ou "aqueci-do diretamente" tais como usados neste contexto refe-rem-se a uma maneira de aquecer a corrente de alimenta-ção de material carbonáceo, em que uma corrente de gásquente, proveniente de uma fonte local ou remota, a umatemperatura predeterminada é disposta de forma a entrarem contacto com as partículas de material carbonáceo dacorrente de alimentação de material carbonáceo para fa-cilitar uma troca térmica de gás para sólido.

Os termos "aquecimento indireto" ou "aque-cido indiretamente" tais como utilizados neste contextoabrange uma maneira de aquecer a corrente de alimenta-ção de material carbonáceo em que uma corrente de gásproveniente de uma fonte local ou remota, a uma tempe-ratura predeterminada é impedida de entrar em contactocom as partículas da corrente de alimentação de materi-al carbonáceo, mas é usada em vez disso para aquecer ovaso que contém a corrente de alimentação de materialcarbonáceo.

Adicionalmente, os termos "aquecimento in-direto" ou "aquecido indiretamente" também abrangemqualquer maneira de aquecer o vaso que contém a cor-rente de alimentação de material carbonáceo de maneiraa aquecer a corrente de alimentação de material carbo-náceo a uma temperatura desejada, tal como será compre-endido e do conhecimento daquela pessoa versada na téc-nica.

De acordo com uma concretização, a corren-te de alimentação de material carbonáceo é aquecida di-retamente .

Em uma concretização da invenção, a cor-rente de alimentação de material carbonáceo é aquecidadiretamente pelo contacto da corrente de alimentação dematerial carbonáceo com uma corrente de gás quente do-tada de um baixo teor de oxigênio. Tipicamente, o teorde oxigênio da corrente de gás quente é menor do que 5%v/v, e preferentemente menor do que 1% v/v.

Em uma concretização, a corrente de gásquente é contactada com a corrente de alimentação dematerial carbonáceo em uma direção de contracorrente emrelação à corrente de alimentação de material carboná-ceo .

Tal como descrito anteriormente, matériavolátil pode desprender-se sob as temperaturas nasquais a corrente de alimentação de material carbonáceoé secada. A matéria volátil desprendida durante a eta-pa a) mistura-se com a corrente de gás quente e é enca-minhada em fluxo de contracorrente em relação à corren-te de alimentação de material carbonáceo, e subseqüen-temente contacta o material carbonáceo seco, tratandodessa maneira o material carbonáceo seco. Desta forma,em uma concretização da invenção, a etapa a) e a etapab) são realizadas substancialmente ao mesmo tempo.

Em outra concretização, a etapa de contac-tar o material carbonáceo seco com uma corrente de gásque contém matéria volátil é facilitada pelo encami-nhamento de um fluxo em contracorrente da corrente degás quente em relação ao material carbonáceo seco, emque a corrente de gás quente é usada para aquecer acorrente de alimentação de material carbonáceo a tempe-raturas sob as quais a etapa a) é realizada.

No retorno, o fluxo de contracorrente daspartículas secas esfria e lava a corrente de gás quen-te, aperfeiçoando desta maneira a eficiência térmica doprocesso.

De acordo com uma concretização da inven-ção, a etapa de desvolatilização do material carbonáceoseco compreende aquecer o material carbonáceo seco decerca de 400°C até 900°C, preferentemente de 600°C até800°C. Tipicamente, a etapa de desvolatilização é con-duzida sob uma atmosfera de baixo teor de oxigênio (0-5% O2 v/v).

Em uma concretização, o material carboná-ceo seco é aquecido diretamente. Tipicamente, o mate-rial carbonáceo seco é aquecido diretamente pelo con-tacto do material carbonáceo seco com uma corrente degás quente que tem um baixo teor de oxigênio. O teorde oxigênio da corrente de gás quente é menor do que 5%v/v, e preferentemente menor do que 1% v/v.

Em uma concretização, a corrente de gásquente é contactada com o material carbonáceo seco emuma direção de contracorrente em relação ao materialcarbonáceo seco.

Matéria volátil desprende-se sob as tempe-raturas às quais o material carbonáceo seco é submetidoa desvolatilização na etapa c). De acordo com uma con-cretização da invenção a mesma corrente de gás quente éusada na etapa c) e então subseqüentemente na etapa a).A matéria volátil mistura-se com a corrente de gásquente e é encaminhada em um fluxo de contracorrente emrelação ao material carbonáceo seco, e subseqüentementeentra em contacto com o material carbonáceo seco loca-lizado a montante, pré-condicionando dessa maneira omaterial carbonáceo seco antes que ele seja desvolati-lizado.

Tipicamente, a corrente de alimentação dematerial carbonáceo apassivado produzida pelo processoda presente invenção tem o seu teor de umidade reduzidopara entre 0-20% de umidade e o seu teor de matéria vo-látil reduzido para 0-25% em comparação com o teor deumidade e de matéria volátil da corrente de alimentaçãode material carbonáceo.

O processo compreende ainda a etapa depromover o resfriamento rápido do material carbonáceoapassivado. Em uma concretização, o material carboná-ceo apassivado é resfriado rapidamente com água e/ougás inerte frio. O material carbonáceo apassivado res-friado rapidamente pode ser então resfriado para a tem-peratura ambiente, empilhado e carregado. Em uma con-cretização alternativa, o material carbonáceo apassiva-do é resfriado rapidamente com material carbonáceo não-tratado, incluindo sendo que não se fica limitado aomesmo, carvão peneirado a úmido.

Em um segundo aspecto da presente invençãoproporciona-se um sistema para preparar materiais car-bonáceos apassivados, o qual compreende:

um secador para secar uma corrente de ali-mentação de material carbonáceo;

um aparelho de pirólise para desvolatili-zar material carbonáceo seco e formar material carboná-ceo apassivado e matéria volátil; e

um veiculo carreador destinado a facilitaro contacto da material volátil com o material carboná-ceo seco.

Exemplos adequados de um secador incluem,sendo que não se fica limitado aos mesmos, um forno gi-ratório, uma fornalha de múltiplas soleiras (MHF), se-cador instantâneo, ou um leito de fluido circulante(CFB). Em uma concretização, o secador compreende umforno giratório. Em uma concretização alternativa, osecador compreende um leito fluidifiçado circulante,preferentemente um leito fluidificado circulante dife-rencialmente.

Tipicamente, o forno giratório é configu-rado segundo um ângulo de até 10°, preferentemente 2-5º, acima da horizontal para facilitar a passagem dacorrente de alimentação de material carbonáceo atravésdo forno giratório sob gravidade. O forno giratório éprovido de um meio para fazer girar o forno giratórioem torno do seu eixo longitudinal central, e a sua ve-locidade de rotação é selecionada tipicamente de formaa corresponder ao comprimento do forno giratório deforma tal que um tempo de permanência da corrente dealimentação de material carbonáceo no forno giratórioseja cerca de 15-40 minutos.

Em uma concretização da presente invençãoo secador é disposto de forma a aquecer a corrente dealimentação de material carbonáceo para de IOO0C a400°C. Tipicamente, o secador é aquecido por uma cor-rente de gás quente (400°C a 800°C) que tem um baixoteor de oxigênio. O teor de oxigênio da corrente degás quente é menor do que 5% v/v e preferentemente me-nor do que 1% v/v. O oxigênio é preferentemente subs-tancialmente excluído da corrente de alimentação dematerial carbonáceo, ou pelo menos sob uma concentra-ção baixa controlada, durante o seu período de perma-nência dentro do secador.

O aparelho de pirólise para desvolatili-zar a corrente de alimentação de material carbonáceoseco e formar o material carbonáceo apassivado e maté-ria volátil compreende qualquer de um ou mais na com-binação de um forno giratório, fornalha de múltiplassoleiras (MHF), ou um leito de fluido circulante(CFB) . Na concretização preferida, o aparelho de pi-rólise compreende uma fornalha de múltiplas soleiras.

Em uma concretização, a corrente de ali-mentação de material carbonáceo seco na fornalha demúltiplas soleiras é aquecida diretamente com uma cor-rente de gás quente que é dotada de um baixo teor deoxigênio a temperaturas de cerca de 600°C-800°C.

O teor de oxigênio da corrente de gásquente é menor do que 5% v/v e pref erentemente menordo que 1% v/v. Tipicamente, a corrente de gás quentecompreende gás de combustão gerado a partir de umqueimador externo. De acordo com uma concretização osistema é ainda provido de um queimador externo paragerar uma corrente de gás quente que é usada para aque-cer diretamente o aparelho de pirólise e para aquecero secador do sistema, respectivamente. Desta maneira,a corrente de alimentação do material carbonáceo podeser aquecida no secador e/ou no aparelho de pirólisesob uma temperatura e concentração de oxigênio contro-ladas. Gás quente oxigenado não é desnecessariamentemisturado com a corrente de alimentação de materialcarbonáceo a não ser que seja requerida combustão.

A corrente de gás quente é encaminhada emfluxo de contracorrente contra o material carbonáceoseco no aparelho de pirólise. A corrente de gás quen-te combina-se com a matéria volátil desprendida no a-parelho de pirólise e atua deste modo como um veiculocarreador para a matéria volátil. Desta maneira, amatéria volátil é encaminhada em fluxo de contracor-rente contra o material carbonáceo seco no aparelho depirólise para facilitar o contacto da matéria volátilcom o material carbonáceo seco.

Em outra concretização da invenção, osistema compreende ainda um meio para alimentar o ma-terial carbonáceo seco do secador para o aparelho depirólise. Tipicamente, o meio para alimentar o mate-rial carbonáceo seco ao aparelho de pirólise compreen-de um sistema pneumático fechado.

Na descrição da presente invenção seráevidente que a umidade inerente dos materiais carboná-ceos é reduzida. Adicionalmente, a energia especificados materiais carbonáceos é também aumentada tanto pe-la remoção de oxigênio e enxofre a partir do materialcarbonáceo durante a secagem, quanto pela carbonização do material carbonáceo seco. Desta maneira, os mate-riais carbonáceos tratados pelo processo da presenteinvenção são capazes de ser transportados mais econo-micamente sobre longas distâncias.

Desta forma, em outro aspecto da presente invenção proporciona-se um processo para reduzir umi-dade inerente e/ou aumentar uma energia especifica deum material carbonáceo que compreende as etapas de:

a) secar uma corrente de alimentação de mate-rial carbonáceo; e

b) carbonizar o material carbonáceo seco me-diante contacto do material carbonáceoseco com uma corrente de gás em contra-corrente que é dotada de um baixo teor deoxigênio.

Em uma concretização o teor de oxigênio dacorrente de gás é menor do que 5%. Tipicamente, o te-or de oxigênio da corrente de gás é menor do que 1%.Em algumas concretizações, a corrente de gás dotada dobaixo teor de oxigênio é produzida pela combustão de uma fonte de carbono. Exemplos típicos dessas fontesde carbono incluem, sendo que não se fica limitado àsmesmas, gás de carvão, carvão pulverizado, carbonizadoou coque.Em uma concretização a corrente de gás do-tada de um baixo teor de oxigênio é contactada com omaterial carbonáceo seco sob uma temperatura entre400ᵒC e 800ᵒC.

Em outra concretização, as etapas a) e b)são as duas executadas pelo contacto do material carbo-náceo com a corrente de gás que tem um baixo teor deoxigênio pelo que a dita corrente de gás inicialmenteseca o material carbonáceo e, então, prossegue com acarbonização do material carbonáceo.

Em uma concretização adicional da inven-ção, a corrente de gás contém matéria volátil. Em umaconcretização a matéria volátil desprende-se durante aetapa b) e mistura-se com a corrente de gás. Em outraconcretização, a matéria volátil desprende-se durantea etapa a) e mistura-se com a corrente de gás. A ma-téria volátil reveste o material carbonáceo e propor-ciona as vantagens mencionadas anteriormente.

Um dos benefícios mais surpreendentes doprocesso da presente invenção é que o caráter de algunsmateriais carbonáceos pode ser significativamente alte-rado. Por exemplo, carvões de baixa qualidade são do-tados de um alto teor de umidade inerente, energia es-pecífica comparativamente baixa, e são inadequados paraa produção de coque metalúrgico. A adaptabilidade dapresente invenção em reduzir o teor de umidade inerentee aumentar a energia específica de um material carboná-ceo já foi descrita. Adicionalmente, entretanto, oprocesso da presente invenção produz um material carbo-náceo cujas partículas são revestidas com gases alca-troados, aromáticos e outras metades hidrófobas compre-endidas na matéria volátil. Estas espécies aperfeiçoama plasticidade do material carbonáceo durante a carbo-nização de alta temperatura. Desta maneira, os carvõesde baixa qualidade que são tratados de acordo com oprocesso da presente invenção são convertidos para ummaterial carbonáceo que é dotado de características a-perfeiçoadas para inclusão em uma mescla de carvão deformação de coque.

Assim, de acordo com outro aspecto da pre-sente invenção proporciona-se um processo para aperfei-çoar as características de formação de coque de materi-al carbonáceo que compreende as etapas de:

a) secar uma corrente de alimentação dematerial carbonáceo de não-formação de coque;

b) tratar o material carbonáceo de não-formação de coque seco com matéria volátil; e

c) desvolatilizar o material carbonáceo denão-formação de coque seco tratado e formar um materialcarbonáceo com características de formação de coque a-perfeiçoadas e matéria volátil.

Nos sistemas da técnica anterior, o carbo-nizado quente produzido em um processo de carbonizaçãoé tipicamente resfriado rapidamente com água e/ou gasesinertes para baixar a temperatura das partículas abaixode 100°C. São requeridas condições cuidadosamente con-troladas para o processo de resfriamento rápido e arma-zenamento subseqüente do carbonizado resfriado rapida-mente por causa da tendência apresentada pelo carboni-zado de queimar espontaneamente sob condições onde ad-sorção de oxigênio e/ou água nas partículas de carboni-zado é deixada ocorrer, conforme se descreveu anterior-mente.

A presente invenção é baseada na constata-ção de que o carbonizado apassivado não tende a quei-mar-se espontaneamente quando exposto a condições sobas quais ocorre adsorção de água e/ou oxigênio e, destemodo, é possível esfriar rapidamente carbonizado apas-sivado quente pelo contacto do carbonizado apassivadoquente com um material particulado sob as condições am-bientais para facilitar a transferência de calor de só-lido para sólido. Não são mais requeridas precauçõescontra exposição do carbonizado a condições sob asquais pode ocorrer adsorção de oxigênio e/ou água, paraimpedir a combustão espontânea do carbonizado.

Desta forma, em um aspecto alternativo dapresente invenção, proporciona-se um processo para res-friamento rápido de carbonizado apassivado quente quecompreende contactar o carbonizado apassivado quentecom um material particulado.

De acordo com uma concretização da inven-ção a etapa de contactar o carbonizado apassivado quentecom o material particulado compreende misturar o carbo-nizado apassivado quente com o material particulado efacilitar uma permuta de calor de sólido para sólidoentre partículas do carbonizado apassivado quente e omaterial particulado. Tipicamente, o material particu-lado estará sob a temperatura ambiente. A mescla decarbonizado apassivado quente e de material particuladopode ser ainda misturada com a corrente de gás inertefria para facilitar o seu maior resfriamento rápido.

De acordo com uma concretização da inven-ção, o material particulado é um material carbonáceo,em particular carvão peneirado úmido. Vantajosamente,quando o material particulado é carvão peneirado úmido,a temperatura do carbonizado apassivado quente é abai-xado pela transferência de calor direta para o carvãopeneirado úmido sob temperatura ambiente. Adicional-mente, a energia térmica contida no carbonizado apassi-vado quente será também empregada na remoção de umidadedo carvão peneirado úmido. Preferentemente, a etapa demistura do material carbonáceo e do carbonizado apassi-vado é conduzida em uma atmosfera substancialmente i-senta de oxigênio.

Desta forma, é possível misturar carvãopeneirado úmido com carbonizado apassivado quente paraproduzir um material carbonáceo mesclado com a dimensãode partícula, teor de carbono fixo, teor de matéria vo-látil e umidade desejados para atender aos requisitosde mercado específicos, sendo a proporção de carboniza-do apassivado para material carbonáceo desejada depen-dente do parâmetro preferido, tal como, por exemplo,teor de matéria volátil da mistura.

De acordo com outro aspecto, a presenteinvenção proporciona um aparelho, para o uso em um Pro-cesso continuo, para apassivar material carbonáceo,sendo que o aparelho compreende:

a) uma entrada para receber uma correntede alimentação de material carbonáceo;

b) uma entrada para receber uma correntede gás que contém matéria volátil;

c) uma parte de reação configurada parapermitir ao material carbonáceo entrar em contacto coma corrente de gás que contém matéria volátil;

d) uma saida para receber o material car-bonáceo apassivado depois que ele passou através daparte de reação; e

e) uma saida para receber o gás depois queele passou através da parte de reação.

Adicionalmente, proporciona-se um aparelhopara aquecer material carbonáceo sensível a oxigênio emum ambiente de oxigênio controlado, sendo que o apare-lho compreende:

a) uma entrada para receber um fluxo dematerial carbonáceo;

b) uma entrada para receber um fluxo degás com um teor de oxigênio controlado que contém maté-ria volátil;

c) uma parte de reação, configurada parapermitir que o material carbonáceo entre em contactocom o gás com um teor de oxigênio controlado que contémmatéria volátil;

d) uma saida para receber o material car-bonáceo depois que ele passou através da parte de rea-ção; e,

e) uma saida para receber o gás depois queele passou através da parte de reação.

Na descrição da invenção e nas reivindica-ções, exceto onde o contexto requer de outro modo devi-do a linguagem expressa ou implicação necessária, aspalavras "compreende" ou variações tais como "que com-preende" ou "compreendendo" são usadas em um sentidoinclusivo, isto é, para especificar a presença dos re-cursos estabelecidos, mas não impedem a presença ou a-dição de outros aspectos em várias concretizações dainvenção.

Breve Descrição das Figuras

Concretizações preferidas da presente in-venção serão descritas em seguida, somente a titulo deexemplo, com referência às figuras anexas, nas quais:

A Figura 1 mostra um diagrama de blocosque ilustram as etapas envolvidas em um processo parapreparar material carbonáceo apassivado de acordo coma presente invenção.

A Figura 2 mostra esquematicamente umfluxograma de processo de acordo com um processo parapreparar material carbonáceo apassivado sob condiçõesde carbonização de baixa temperatura.

A Figura 3 mostra um diagrama esquemáticode um secador compreendido em um aparelho para prepa-rar material carbonáceo apassivado de acordo com apresente invenção; e

A Figura 4 mostra esquematicamente um di-agrama de fluxo de processo de acordo com um processopara preparar material carbonáceo apassivado sob con-dições de carbonização de baixa temperatura.

Descrição Detalhada das Concretizações Preferidas daInvenção

Antes de se descrever a concretização preferi-da do presente processo e aparelho, deve ficar entendidoque esta invenção não fica limitada aos materiais parti-culares descritos, uma vez que estes poderão variar.Deverá ser igualmente compreendido que a terminologiautilizada neste contexto tem o propósito de descreversomente a concretização particular, e não se destina alimitar o escopo da presente invenção em hipótese algu-ma. Deve ser observado que, das maneiras que são utili-zadas neste contexto, as formas "um", "uma", e "o(s),a(s)" incluem múltiplas referências, a não ser que ocontexto determine claramente de outra maneira. A nãoser que de outro modo definido, todos os termos técnicose científicos usados neste contexto têm os mesmos signi-ficados tais como são comumente compreendidos por aque-les normalmente versados na técnica com a qual a presen-te invenção se relaciona.

Adicionalmente, na consideração das figu-ras, será apreciado que para propósitos de clareza de-terminados detalhes de construção não estão expostos emvista desses detalhes serem convencionais e de se en-contrarem perfeitamente dentro da experiência daqueleversado na técnica uma vez que a invenção seja expostae explicada. Por exemplo, uma tremonha, um transporta-dor, uma câmara de sacos de filtragem, um ciclone, umafornalha de múltiplas soleiras, condutos de gases, e-xaustores e válvulas podem ser de qualquer um dessescomponentes comercialmente disponíveis com a exceção deque esses componentes podem ser modificados conformenecessário por aquele versado na técnica para ser em-pregado no processo completo da presente invenção dis-cutida neste contexto. Além disso, muitos dispositivosde controle que são convencionais e padrão em processa-mento químico foram omitidos por razões de clareza deilustração e descrição da invenção. Por exemplo, vál-vulas de controle, pares térmicos, termistores, acopla-dos com servos-circuitos adequados são facilmente dis-poníveis e convencionalmente usados para medição e con-trole de temperatura e fluxo de processo.

Com referência às figuras em que númerosde referência iguais referem-se a recursos semelhantes,na Figura 1 está ilustrado um diagrama de blocos dasetapas de um processo 10 para preparar um material car-bonáceo apassivado.As etapas do processo 10 incluem secagem 2de uma corrente de alimentação de material carbonáceo,tratamento 3 do material carbonáceo seco com matériavolátil, e desvolatilização 4 do material carbonáceoseco e formação do material carbonáceo apassivado.

Da maneira que são utilizados neste con-texto, os termos "desvolatilização" ou "desvolatiliza-do" referem-se a um processo que envolve a decomposiçãotérmica de material carbonáceo, tipicamente carvão, emuma atmosfera de oxigênio controlada com produção dematéria volátil, licor (líquidos de baixo peso molecu-lar) , alcatrão (líquidos de alto peso molecular), ecarbonizado ou coque. Existe uma determinada variaçãoda distribuição de produto com a temperatura de decom-posição térmica. Será apreciado que o processo de car-bonização de materiais carbonáceos empreendidos sobcondições de baixa, média ou alta temperatura fica a-brangido pelos termos "desvolatilização" e "desvolati-lizado".

Da maneira que é utilizado neste contexto,o termo "matéria volátil" refere-se àqueles produtosdescritos anteriormente, excluindo-se umidade, liberadana forma de gás e vapor. 0 conteúdo de matéria volátilno carvão pode ser determinado por métodos prescritosdefinidos (ASTM, 1981, D2361-66, D3761-79, D3175-77,D3175-77, D3176-74, D3178-73, e D3179-73) e serão vari-áveis de acordo com a composição do carvão ou materiaisde alimentação para a matéria volátil.O termo "material carbonáceo apassivado"refere-se ao material carbonáceo que foi tratado paraser resistente à combustão espontânea em condições ondeserá de se esperar de forma racional que o materialcarbonáceo seja queimado espontaneamente.

Da maneira que é utilizado neste contexto,o termo "material carbonáceo" é definido nos termosmais amplos e inclui carvão, produtos baseados em car-vão, carvão vegetal, carbono ativado, madeira, aparasde madeira, serragem, biomassa, refugo de borracha, in-cluindo, sendo, que não se fica limitado aos mesmos,pneus, refugo de materiais plásticos, terras contamina-das, suas misturas e misturas dos ditos materiais car-bonáceos com outras substâncias.

Tipicamente, a corrente de alimentação dematerial carbonáceo compreende uma pluralidade de par-tículas de carvão não-aglomerantes incluindo, sendo quenão se fica limitado aos mesmos, lignita, carvão sub-betuminoso, carvão betuminoso, antracita, e uma mesclade dois ou mais dos mesmos. A antracita é uma classede carvões não-aglomerantes, tais como definidos pelaAmerican Society for Testing and Materials (ASTM), queé dotada de mais que 8 6% de carbono fixo e menos do que14% de matéria volátil em uma base de matéria minerallivre seca. 0 carvão betuminoso é uma classe de car-vões tais como definidos pela American Society for Tes-ting and Materials de elevado teor de material carboná-ceo, que é dotado de menos que 8 6% de carbono fixo,mais do que 14% de matéria volátil em uma base de maté-ria mineral livre seca, um teor de umidade de 1,5 a 7por cento, e mais do que 29,68 MJ/kg (10.500 Btu/lb),em uma base de matéria mineral livre úmida. Carvõesbetuminosos poderão ser carvões aglomerantes ou não-aglomerantes. 0 carvão sub-betuminoso é uma classe decarvões não-aglomerantes com um teor de carbono entre71 e 77 por cento e um teor de umidade até 10 por cen-to, e que é dotado de um teor de valor térmico maior doque 23,46 MJ/kg (8.300 Btu/lb) e menor do que 32,50MJ/kg (11.500 Btu/lb) em uma base de matéria minerallivre úmida. A lignita é uma classe de carvão negroacastanhado, de baixa qualidade, definido pela AmericanSociety for Testing and Materials como tendo menos doque 23,4 6 MJ/kg (8.300 Btu/lb) em uma base de matériamineral livre úmida. Tipicamente, as lignitas ou car-vão castanho são dotados de um alto teor de oxigênio(até 30 por cento) , um teor de carbono relativamentebaixo (60-75 por cento em uma base seca) e um alto teorde umidade (30-70 por cento).

A corrente de alimentação de material car-bonáceo também poderá compreender uma pluralidade departículas de aglomeração de carvão (ou coqueificaçãode carvão) em combinação com um reagente anti-aglutinante para reduzir o intumescimento e aglomeraçãodas partículas do carvão durante a carbonização.

O processo da presente invenção é particu-larmente adequado em relação a uma corrente de alimen-tação de material carbonáceo que compreende uma plura-lidade de partículas de carvão de baixa qualidade comum alto teor de umidade, tal como lignita, carvão sub-betuminoso, e carvão betuminoso com um teor de umidadede 10% - 70%.

Por exemplo, o processo 10 da presente in-venção é particularmente adequado para carvão sub-betuminoso proveniente da mina Ewington em Western Aus-trália que é dotado de aproximadamente a seguinte com-posição, em peso: 44% de carbono fixo, 6% de cinzas,25% de umidade, e 27% de matéria volátil.

Muito embora o processo 10 com referênciaàs Figuras 1, 2 e 4 se refira ao desempenho da invençãocom relação ao carvão sub-betuminoso carvão ou lignita,será apreciado que o processo 10 da presente invençãopode ser usado para preparar carvão seco apassivado oucarbonizado apassivado provenientes de outros tipos decarvões, biomassa, produtos de borracha de refugo, taiscomo, por exemplo, pneus, aparas de madeira e outrosmateriais carbonáceos. Alternativamente, o processopode ser usado para secar outras substâncias inflamá-veis sensíveis a oxigênio, por exemplo dessorção térmi-ca de carbono ativado ou mesmo terra contaminada.

Tipicamente, as partículas de materialcarbonáceo são dimensionadas com menos de 50 mm, prefe-rentemente menos do que 20 mm, e ainda com maior prefe-rência menos do que 15 mm. Vantajosamente, com uma di-mensão de partículamenor do que 20 mm, as partículas dematerial carbonáceo não tendem a sofrer tensão excessi-va devida à contração e subseqüente descrepitação quan-do secas, ou sob temperaturas sob as quais ocorre adesvolatilização e/ou carbonização. Desta forma, apercentagem de degradação de partícula durante todo oprocesso é tipicamente <15%.

Adicionalmente, as partículas não tendem asofrer transferência térmica transitória excessiva. Emoutras palavras, a temperatura no centro da particularé semelhante à temperatura na superfície da partícula,e desta maneira cada partícula pode ser facilmente a-quecida ou resfriada.

Fazendo-se agora referência aos fluxogra-mas ilustrados nas Figuras 2 e 4, em que números iguaisse referem a partes iguais em todas elas, tipicamente acorrente de alimentação de material carbonáceo é prepa-rada por meio de lavagem, trituração e classificaçãopara proporcionar carvão de qualidade, quantidade e di-mensão de partícula adequadas. A corrente de alimenta-ção de material carbonáceo é alimentada a um secador 12sob temperatura ambiente por meio de um transportadorde parafuso 14, tipicamente a uma velocidade de 90-100ton/hora.

O secador 12 está ilustrado de forma maisdetalhada na Figura 3. O secador 12 compreende doisfornos giratórios coaxiais de 20 m de comprimento, 3 mde diâmetro 12a, 12b em comunicação de fluido um com ooutro. Entretanto, o secador 12 é operado como se fos-se um único forno giratório, sendo a configuração duplados fornos giratórios 12a, 12b disposta meramente parafacilitar o controle das condições de operação dentrode cada forno giratório 12a, 12b e de garantir condi-ções de operação seguras. Os fornos giratórios 12a,12b ficam dispostos segundo um ângulo de 0-10°, prefe-rentemente 2-5° acima da horizontal o que facilita apassagem da corrente de alimentação de material carbo-náceo através dos mesmos por gravidade. Cada forno gi-ratório 12a, 12b é levado a girar por meio de caixa detransmissão e motor próprios. 0 acionamento de secadoré dotado de um transmissor de temperatura e um indica-dor de temperatura local para monitorar a temperaturade lubrificante a fim de assegurar que os mancais ope-rem adequadamente.

Adicionalmente, na extremidade de cadaforno giratório 12a, 12b está prevista uma instrumenta-ção PLC de indicador de temperatura e um transmissor detemperatura. A corrente de alimentação de materialcarbonáceo seco que sai de cada forno giratório 12a,12b do secador 12 é monitorada para assegurar que atemperatura da corrente de alimentação de material car-bonáceo seco não aumente acima de IO0C por segundo, oque indicaria combustão espontânea iminente. Na even-tualidade de uma rápida elevação de temperatura, sãoprevistos meios para que água seja aspergida na corren-te de alimentação de material carbonáceo seco. São i-gualmente previstos desaceleradores de explosão em cadacaixa de transferência para ventilar o secador 12 naeventualidade da pressão interna exceder 20kPa (g).

Cada forno giratório co-axial 12a, 12b a-loja um tubo interno 20a, 20b que é dotado de um diâme-tro de 1,5 m e 1,8 m, respectivamente. O diâmetro ex-terno de cada forno giratório co-axial 12a, 12b é cercade 3 m. Os tubos internos 20a, 20b são providos de umaespessura de parede para suportar condições de altatemperatura. Por exemplo, a resistência do aço a 650°Cé de aproximadamente 30% da resistência original sobtemperatura ambiente. Desta forma, os tubos internos20a, 20b são providos da espessura de parede para impe-dir deformação no aço sob temperaturas de 650°C e tem-peraturas superiores.

Os fornos giratórios co-axiais 12a, 12bsão configurados para receberem a corrente de alimenta-ção de material carbonáceo em uma passagem externa 22entre uma camisa externa dos fornos giratórios co-axiais 12a, 12b e os tubos internos 20a, 20b. Imedia-tamente depois de passar através da passagem externa 22do forno giratório 12b, a corrente de alimentação dematerial carbonáceo é alimentada para a passagem exter-na no forno giratório 12a por um transportador de para-fuso sem-fim (não ilustrado). A corrente de alimenta-ção de material carbonáceo então desloca-se através dapassagem externa 22 do forno giratório 12a. O tempo depermanência tipico da corrente de alimentação de mate-rial carbonáceo nos fornos giratórios 12b, 12a é cercade 30 minutos.

Durante a passagem da corrente de alimen-tação de material carbonáceo pela passagem externa 22dos fornos giratórios 12b, 12a, a corrente de alimenta-ção de material carbonáceo é aquecida de maneira talque a temperatura da corrente de alimentação de materi-al carbonáceo aumenta progressivamente das temperaturasambientes para entre 100-400°C, condições de temperatu-ra essas sob as quais a corrente de alimentação de ma-terial carbonáceo é então secada. Sob temperaturas>100°C inicia-se a desvolatilização de baixa temperatu-ra. Matéria volátil é deste modo desprendida a partirda corrente de alimentação de material carbonáceo nosecador 12.

A corrente de alimentação de material car-bonáceo é aquecida para temperaturas de cerca de IOO0C-400°C por um fluxo de contracorrente de uma corrente degás com baixo teor de oxigênio sob temperaturas de400°C a 900°C, preferentemente 600°C a 800°C.

A matéria volátil desprendida no secador12 mistura-se com a corrente de gás na passagem externa22 e é encaminhada em um fluxo de contracorrente em re-lação à corrente de alimentação carbonácea. Alcatrão eoutros compostos orgânicos contidos na matéria volátilrevestem as partículas do material carbonáceo no seca-dor 10, obturando os micropores das partículas, apassi-vando desta maneira as partículas contra combustão es-pontânea .A corrente de gás tem um baixo teor de o-xigênio (0-5% O2 v/v), alto teor de umidade (até 50% deumidade). Tipicamente, a corrente de gás é gerada apartir de um queimador externo 30 e alimentada para apassagem externa 22 do forno giratório 12a por meio doconduto 28, e então da passagem externa 22 do forno gi-ratório 12a para a passagem externa 22 do forno girató-rio 12b. A corrente de gás flui sob aproximadamente 33m3/s, isto é, 37500 kg/h.

A capacidade de carga térmica do queimadorexterno 30 é selecionada de acordo com o teor de umida-de da corrente de alimentação de material carbonáceo.Nesta concretização particular a carga térmica do quei-mador externo 30 é cerca de 18-20 MW. No inicio daoperação do processo da presente invenção, o queimadorexterno 30 pode ser alimentado por combustão de LPG,e/ou carvão pulverizado pode ser transportado na suacâmara de combustão, onde ele se mistura com ar de com-bustão secundário pré-aquecido e ocorre a combustão.Posteriormente no processo, será compreendido que gásde carvão gerado durante a desvolatilização da correntede alimentação de material carbonáceo pode ser desviadoe alimentado ao queimador externo 30 e queimado parapropósitos de aquecimento como um combustível de repo-sição de LPG ou PCI.

A corrente de gás com um baixo teor de o-xigênio é alimentada às passagens externas 22b, 22a dosforno giratórios 12a, 12b e compreende os gases de com-bustão quentes que são produzidos pelo queimador exter-no 30.

Antes de serem encaminhados para o secadoratravés do conduto 28, os gases de combustão quentespassam através de um permutador de calor 32 que trans-fere uma certa parte de calor para o ar ambiente paraproduzir uma corrente de ar quente.

O ar ambiente que é levado a passar atra-vés do permutador de calor 32 é fornecido por meio deduas exaustores: um exaustor de Acionamento de Veloci-dade Variável (VSD) e um exaustor de partida suave. Acorrente de ar quente deixa o permutador de calor a650°C e a uma velocidade de fluxo de 33m3/s através deum conduto 2 6, o qual é tipicamente um conduto de açoinoxidável de 1,5 m de diâmetro. O conduto 26 é provi-do de uma válvula de borboleta para sangrar o excessode ar quente.

Os gases de combustão quentes deixam opermutador de calor 32 a 400°C-800°C, tipicamente 650°C,sob uma velocidade de fluxo de 33m3/s. Os gases decombustão quentes deslocam-se através do conduto 28 queé tipicamente um tubo de aço revestido de refratário de1,8 m de diâmetro. Utiliza-se um revestimento refratá-rio para proteger o tubo porque o gás de combustãoquente é baixo em teor de oxigênio e poderá potencial-mente descarbonizar o aço.

O gás de combustão quente tende a resfriarquando percorre a passagem externa 22 do secador 12 emfluxo de contracorrente à corrente de alimentação dematerial carbonáceo em virtude da troca térmica de gás-sólido.

A fim de manter a capacidade de secagem dogás de combustão quente, a corrente de ar quente produ-zida pelo permutador de calor 32 é alimentada simulta-neamente aos tubos internos 20a, 20b do secador 12 pormeio do conduto 26. A corrente de ar quente está a400°C até 800°C, preferentemente cerca de 600°C-700°C, eflui a 33m3/s através dos tubos internos 20a, 20b namesma direção que o gás de combustão quente. Uma parteda corrente de ar quente é alimentada para dentro dotubo interno 20a do forno giratório 12a e a outra parteda corrente de ar quente é alimentada para o tubo in-terno 20b do forno giratório 12b.

Tipicamente, depois que estas duas corren-tes passaram através dos secadores giratórios 12a, 12bas suas temperaturas são reduzidas para cerca de 200°C.As correntes são então recombinadas e alimentadas com oar de combustão secundário para dentro do queimador ex-terno 30 por meio de dois exaustores, um exaustor VSD eum exaustor de partida suave, por meio do conduto 24.

Desta forma, será compreendido que o seca-dor 12 é aquecido externamente e oxigênio é substanci-almente excluído do contacto com a corrente de alimen-tação de material carbonáceo e com a corrente de ali-mentação de material carbonáceo seco produzida no seca-dor 12.Partículas finas de carvão seco (aproxima-damente -2mm) são arrastadas no gás de combustão quentee saem do secador 12 com este gás através do conduto36. 0 gás inerte quente e as partículas finas de car-vão seco são separados depois de deixarem o secador 12com uma pluralidade de ciclones (não representados) .Os ciclones são dotados de dois exaustores de tirageminduzida, um exaustor VSD e um exaustor de partida sua-ve. As partículas finas de carvão seco são removidas earmazenadas em um depósito de carvão fino, e podem sersubseqüentemente briquetadas de acordo com um processode briquetagem descrito em W02004/072212.

O gás de combustão separado está agoraquente, úmido e corrosivo. Depois de passar atravésdos ciclones o gás de combustão quente segue para doisregeneradores de recuperação de calor onde quantidadesresiduais de materiais voláteis são destruídas termica-mente em um ambiente de oxidação. Estes queimadoresposteriores são projetados de forma tal que cerca de70% do calor usado na combustão destes voláteis é rege-nerado; o calor remanescente provém do ar insuflado a-través do permutador de calor que chega a cerca de650°C. 0 gás de combustão então flui para um depuradorpor meio dos dois exaustores de depuração, um exaustorVSD e um exaustor de partida suave. 0 depurador é qui-micamente ativo no sentido dos gases ácidos, em parti-cular SOx, NOx, e POx. A lama engrossada flui para forado fundo do depurador que é enviada para o reservatóriode resíduos.

Cerca de metade do gás de combustão quenteé alimentado de volta para o queimador externo 30 paradiluir o teor de oxigênio do ar de combustão pré- aquecido.

Depois da conclusão do processo de seca-gem, a corrente de alimentação de material carbonáceoseco pode ser resfriada, estocada e armazenada, ou po-derá ser submetida a pirólise adicional.

Quando a corrente de alimentação de mate-rial carbonáceo seco é imediatamente resfriada depoisda conclusão do processo de secagem, a corrente de ali-mentação de material carbonáceo seco é transferida apartir do secador 12 por um transportador 16 que leva a corrente de alimentação de carvão seco para outros doistransportadores. A corrente de alimentação de carvãoseco desloca-se sob uma velocidade nominal de 100 ton/hao longo dos transportadores para um silo de retenção54 disposto acima de um resfriador 50, tal como, por exemplo, um resfriador de leito fluidificado de múlti-plas soleiras. Cada um dos transportadores é providode transmissores de temperatura para monitorar a tempe-ratura da corrente de alimentação de material carboná-ceo seco. De uma forma assemelhada, no silo de reten- ção de carvão 54 disposto acima do resfriador 50 estãodispostos instrumentos locais que consistem de um comu-tador de nível baixo e um comutador de nível alto. Osinstrumentos PLC incluem um alarme de nível alto, umsensor de nível alto e um sensor de nível baixo. Acorrente de alimentação de material carbonáceo seco éentão alimentada para o resfriador 50 por meio de umtransportador de parafuso sem-fim 56.

O material carbonáceo seco, tipicamentecarvões secos de baixa qualidade, são então resfriadosmediante mistura do material carbonáceo seco com maté-ria particulada ambiente, preferentemente carvão penei-rado úmido para produzir uma troca de calor de sólidopara sólido entre os dois materiais. Desta maneira, ocalor inerente do material carbonáceo seco é não sótransferido para a matéria particulada para facilitar oequilíbrio térmico, mas a energia térmica do materialcarbonáceo seco é também utilizada para secar o materi-al particulado e portanto facilitar o equilíbrio de u-midade. Gás inerte frio, que compreende tipicamenteN2, CO2, e Ar, é também insuflado através do resfriadorde leito fluidificado para ajudar a trazer os materiaismisturados para equilíbrio térmico e de umidade.

O material carbonáceo misturado é eventu-almente descarregado em um transportador sob uma velo-cidade nominal de 100 ton/h, e transportado para empi-lhamento.

O gás inerte frio que circulou através doresfriador é entãso levado a passar através de seis ci-clones de 1 m de diâmetro para remover as partículasfinas de carvão (~2mm) arrastadas no gás inerte frio.As partículas finas de carvão são armazenadas e entãotransportadas em um transportador pneumático. Faz-seretornar o ar desempoeirado como descarga para a atmos-fera por meio de uma câmara de sacos de filtragem.

Em uma concretização alternativa da inven-ção, o material de alimentação carbonáceo seco produzi-do no secador 12 pode ser submetido a desvolatilizaçãoadicional, tal como carbonização de temperatura média,para produzir carbonizado apassivado.

Com referência à Figura 3, a corrente dealimentação de material carbonáceo seco é alimentada apartir do secador 12 por meio de um transportador deparafuso 16 em um ou mais transportadores pneumáticos18. Tipicamente, a corrente de alimentação de materialcarbonáceo seco já está aquecida para 100-400°C, o quereduz a carga de aquecimento requerida durante a carbo-nização e aperfeiçoa as eficiências térmicas no siste-ma. A corrente de alimentação de material carbonáceoseco é transportada pelo(s) transportador(s) pneumáti-co (s) 18 em uma atmosfera substancialmente isenta deoxigênio (0-5% O2) composta na sua maior parte por N2,CO2, e Ar com resíduos de CO, H2 e CH4, a uma temperatu-ra de IOO0C - 500°C, tipicamente 300°C. 0 gás inerte épressurizado por intermédio de um compressor antes deser aquecido. Os exaustores de transporte exercem al-tas pressões tanto na entrada quanto na saída do trans-portador pneumático de maneira a superar apenas quais-quer quedas de pressão associadas com o transporte dacorrente de alimentação de material carbonáceo seco,perdas de linha, ciclones e multi-ciclones.

A corrente de alimentação de material car-bonáceo seco é então alimentada para um ciclone degrandes dimensões 34 disposto acima de um aparelho depirólise 40, neste caso um forno de múltiplas soleiras40. A velocidade de alimentação do material carbonáceoseco para dentro do sistema de transporte pneumático écontrolada pela queda de pressão através do ciclone 34.O gás inerte é levado a recircular a uma velocidade de20 m/s através do sistema, exceto na arte do sistemaque fica situada imediatamente antes do ciclone 34, on-de a velocidade de fluxo é de 12 m/s.

O ciclone 34 remove partículas de -1,5 mmimpedindo desta forma que partículas finas sejam ali-mentadas ao aparelho de pirólise 40. O gás inerte se-parado é levado a recircular e os finos são alimentadosseja para o queimador externo 30 ou para uma usina debriquetagem.

Nesta concretização são empregados um oumais fornos de múltiplas soleiras 40 como aparelho depirólise.

Além disso, obtém-se eficiência térmicaadicional no processo da presente invenção por meio daalimentação da corrente de alimentação de material car-bonáceo seco, a partir do secador 12 para o aparelho de"pirólise 40 sob uma alta temperatura, reduzindo destaforma a carga térmica e o volume de gás requeridos noaparelho de pirólise 40.A corrente de alimentação de material car-bonáceo seco quente cascateia descendentemente atravésdo forno de múltiplas soleiras 40 contra um fluxo decontracorrente de gases quentes que sobe para o topo doforno de múltiplas soleiras 40. Os gases quentes com-preendem gás de carvão desprendido a partir da correntede alimentação de material carbonáceo desvolatilizado(isto é, matéria volátil), gás de produtos de combustãoque provêm da combustão da corrente de alimentação dematerial carbonáceo que ocorre no forno de múltiplassoleiras 40, e gases inertes quentes alimentados a par-tir do queimador externo 30 pelo conduto 38. Os gasesinertes quentes são pré-aquecidos no queimador externo30 a 650°C antes de serem distribuídos ao forno de múl-tiplas soleiras 40. Entretanto, a maior parte calorpara carbonização será derivada da combustão do gás decarvão no queimador externo 30.

Existem vantagens significativas quando daalimentação de uma corrente de alimentação de materialcarbonáceo seco pré-aquecido para o aparelho de piróli-se, incluindo, sendo que não se fica limitado às mes-mas :

• o teor de vapor de água do gás de carvão geradodurante a desvolatilização é reduzido pela pré-secagem do carvão e ventilação dos gases carrega-dos por umidade

• as seguintes reações indesejáveis têm menos proba-bilidade de ocorrer se o gás de carvão tiver o seuteor de vapor de água reduzidoC + H2O -> CO + H2 and C + 2H20 -> CO2 + 2H2a formação de monóxido de carbono pela reação ex-posta a seguir tem menos probabilidade de ocorrerporque o bióxido de carbono é de uma maneira geraldesprendido na pirólise de baixa temperatura e éventilado antes do material carbonáceo seco sertransferido para o aparelho de pirólise 40C + CO2 -> 2C0

· a combustão dentro do aparelho de pirólise 40 éreduzida ao mínimo.

Tipicamente, a corrente de alimentação dematerial carbonáceo seco cascateia descendentemente a-través de cada uma das soleiras em fluxo de contracor-rente com uma corrente de gás com um baixo teor de oxi-gênio de menos que 5% e preferentemente menos do que 1%que compreende gases de combustão quentes gerados emcada uma das soleiras e/ou um queimador externo. Sobas condições de operação do forno de múltiplas solei-ras, a corrente de alimentação de material carbonáceoseco decompõe-se termicamente para formar carbonizado euma corrente de produtos de gás que contém matéria vo-látil. A corrente de produtos de gás mistura-se com osgases combustíveis de combustão quente e é encaminhadaem um fluxo de contracorrente através do forno de múl-tiplas soleiras. Desta maneira, a matéria volátil con-tida na corrente de produtos de gás é levada ao contac-to com a corrente de alimentação de material carbonáceoseco imediatamente antes do seu ingresso no forno demúltiplas soleiras, tal como descrito anteriormente, eadicionalmente, quando a corrente de alimentação de ma-terial carbonáceo seco é cascateada através do forno demúltiplas soleiras e é submetida a carbonização. Espé-cies hidrófobas na matéria volátil revestem as partícu-las na corrente de alimentação de material carbonáceoseco, obturam os microporos das partículas secas con-forme descrito anteriormente e apassivam deste modo aspartículas de material carbonáceo seco contra adsorçãode água e oxigênio e, desta forma, contra a combustãoespontânea.

Quando a corrente de alimentação de mate-rial carbonáceo seco atravessa o forno de múltiplas so-leiras 40, essa corrente de alimentação de materialcarbonáceo seco é aquecida a temperaturas de cerca de600°C-850°C por meio de um fluxo de contracorrente degases quentes talo como descrito anteriormente, tempe-raturas essas sob as quais a corrente de alimentação dematerial carbonáceo seco é carbonizada e convertida emcarbonizado.

Matéria volátil também é desprendida apartir da corrente de alimentação de material carboná-ceo seco sob estas temperaturas. A matéria volátilmistura-se com os gases quentes e é subseqüentementeencaminhada em um fluxo de contracorrente contra a cor-rente de alimentação de material carbonáceo seco. Des-ta forma, a matéria volátil reveste as partículas se-cas, obturando os microporos, e reduzindo a absorção deágua e oxigênio. Sob as temperaturas no forno de múl-tiplas soleiras 40 o alcatrão e as partículas são sub-metidos a pirólise. A ruptura pirolítica dos gruposfuncionais vinculados às unidades aromáticas e hidro-aromáticas da estrutura de partículas de carvão conduzà liberação dos radicais livres, reativos, de baixo pe-so molecular (fragmentos) e estabilização dos locais defragmentos anteriores pelo hidrogênio. Desta maneira,os grupos polares funcionais hidrófilos são removidosdas partículas de carvão e substituídos pelo revesti-mento aromático hidrófobo. Durante a carbonização debaixa temperatura este processo pode produzir um mate-rial carbonáceo apassivado com propriedades similaresum carvão pseudo-betuminoso, de enxofre reduzido, apartir de carvão de baixa categoria. 0 material carbo-náceo apassivado pode ser tão quimicamente estávelquanto qualquer outro carvão betuminoso que se apresen-ta naturalmente. Na continuação do aquecimento o re-vestimento de alcatrão torna-se móvel e na fase de pi-rólise subseqüente o alcatrão proporciona o hidrogêniousado para estabilizar mais locais de radical na partí-cula de carvão produzindo assim um carbonizado apassi-vado com propriedades assemelhadas a um carvão de pseu-do-antracita, de enxofre reduzido.

0 carvão e gases de combustão misturadosproduzidos e usados no forno de múltiplas soleiras po-dem ser processados de diversas maneiras incluindo,sendo que não se fica limitado aos mesmos, combustãopara produzir eletricidade, ou usados para fazer ferti-lizante. Adicionalmente, tal como descrito anterior-mente, o gás de carvão pode ser usado como uma fonte decombustível alternativo para o queimador externo 30.Independentemente do método de utilização de gás, pro-porciona-se um método seguro e ambientalmente aceitávelde chamejar os gases misturados gerados no forno demúltiplas soleiras.

O carbonizado a apassivado sai do forno demúltiplas soleiras e pode ser resfriado rapidamente pórágua e gás inerte frio de uma maneira amplamente conhe-cida daqueles versados na técnica, incluindo utilizaçãode um resfriador de múltiplos núcleos 50 tal como des-crito anteriormente, antes de ser refrigerado para atemperatura ambiente, empilhado e carregado. O carbo-nizado apassivado produzido no aparelho de pirólise en-contra-se sob temperaturas mais elevadas do que o mate-rial carbonáceo seco apassivado produzido no secador12. Desta forma, devido ao potencial para gerar poei-ras e gases explosivos dentro do resfriador 50, comouma medida de precaução, água líquida não é introduzidano resfriador 50 como um meio de resfriamento rápidoaté a temperatura do carbonizado apassivado se encon-trar abaixo de 200°C.

O carbonizado apassivado produzido peloprocesso descrito anteriormente a partir do material dealimentação de carvão descrito anteriormente tem apro-ximadamente a seguinte composição em peso: 81,3% decarbono fixo, 11,9% de cinza, 2% de umidade, e 5% maté-ria volátil.

Alternativamente, o carbonizado apassivadoquente é mesclado com carvão peneirado úmido da compo-sição descrita anteriormente para produzir materialcarbonáceo mesclado com a seguinte composição, em peso:64,8% de carbono fixo, 9,2% de cinza, 10% de umidade, e14,7% de matéria volátil.

O processo 10 da presente invenção tambémpode ser conduzido sob condições em que o material dealimentação carbonáceo é submetido a carbonização dealta temperatura, tal como se encontra descrito no e-xemplo seguinte.

Exemplo

Carvão triturado proveniente da mina E-wington em Western Australia (100% -15 mm) a 28% de u-midade é alimentado a 4 9 ton/h a um secador de leitofluidificado de cinco células de 16,5-m de comprimento.

O carvão no secador de leito fluidificado é aquecidocom um fluxo (28,500 kg/h) de gás de refugo que contém1,6% (m/m) O2 sob temperaturas de 800°C produzidas emum queimador de 10 MW. A corrente de alimentação car-vão tem um tempo de permanência de 9 a 10 minutos nosecador. A última célula do secador é aquecida por gásde descarga gerado a partir do aparelho de piróliseneste sistema.Carvão seco quente (150°C) é alimentado aum forno carbonizador revestido de refratário de 13,2 mde comprimento por meio de um alimentador de eclusa degás. 0 carvão seco é aquecido a 1.300°C. Estas altastemperaturas são geradas pela alimentação de ar quente(800°C) ao forno carbonizador o qual queima com algumaparte do gás de carvão desprendido durante a pirólise.O gás de carvão flui em uma direção de contracorrenteao fluxo da corrente de alimentação de car-vão/carbonizado. O tempo de permanência total da cor-rente de alimentação de carbonizado mantida acima de900°C está situado entre 11 e 12 minutos. São produzi-dos aproximadamente 24.500 kg/h de carbonizado seco.Os excessos de gás de carvão e gases de combustão sãocoletados.

O carbonizador alimenta três resfriadoresrevestidos de refratário de 9,9 m de comprimento queabaixa a temperatura do carbonizado de 1.300°C para me-nor de 500°C. Estes resfriadores são alimentados porum fluxo de contracorrente de gás inerte de carvão. 0carbonizado resfriado rapidamente é então alimentado aoutros seis resfriadores de aço com refratário que re-duzem a temperatura do gás para menos de 70°C. O teorde umidade do carbonizado é elevado para cerca de 6%para suprimir a poeira.

O sistema de carbonização de alta tempera-tura descrito anteriormente tem uma capacidade nominalde 190.000 ton/ano de carbonizado apassivado com teorde 6% de umidade, 2% de matéria volátil.

Exemplo 2 Dados de Experiência

Carvão Collie, com 24% de umidade, foipré-secado em um forno sob nitrogênio a 120°C. Estecarvão foi então aquecido a 5°C/min até alcançar 300°C.A perda de massa foi de 0,6% e a umidade de equilíbriofoi 6,5%. O mesmo carvão seco foi colocado em um fornodurante 10 minutos a 400°C. A perda de massa resultan-te foi de 2,6% e a umidade de equilíbrio foi 4,5%. 0carvão alimentado tinha tipicamente uma umidade de e-quilíbrio de cerca de 13%.

Realizou-se uma experiência em grande es-cala utilizando-se um forno giratório com gás de carvãoreciclado e carvão seco a ar. Os resultados estão ex-postos na Tabela 1. 0 tempo de permanência do carvãofoi de 20 minutos para aquecer o carvão a uma tempera-tura média na descarga de 266°C.

Tabela 1: Carvão Carbonizado de Baixa Temperatura

<table>table see original document page 50</column></row><table>O rendimento global foi de 65,6% na baseúmida ou rendimento de 82,8% na base seca. O aumentona energia especifica foi de 28,8% e a redução no enxo-fre foi de 215%. A energia de secagem e carbonizaçãofoi 15,5% do rendimento de energia total.

Um grau mais elevado de carbonização foiexperimentado utilizando-se uma velocidade de aqueci-mento de 100° por minuto e carvão seco pré-aquecido a100°C durante 20 minutos. Os resultados estão apresen-tados adiante na Tabela 2. O tempo de permanência docarvão foi 60 minutos para aquecer o carvão para umatemperatura de descarga média de 700°C. O carvão car-bonizado foi refrigerado utilizando-se gás inerte.

Tabela 2: Carvão Carbonizado de Temperatura Média

<table>table see original document page 51</column></row><table>O rendimento total foi de 57,1% em baseúmida ou rendimento de 65,7% em base seca. 0 aumentona energia específica foi de 53% e a redução em enxofrefoi 37%. A energia de secagem e carbonização foi 12,6%de rendimento de energia total.

A partir da descrição anterior da concre-tização preferida do processo de preparação de materialcarbonáceo apassivado de acordo com a invenção, seráevidente que o processo tem vantagens significativas emcomparação com os processos da técnica anterior, inclu-indo as seguintes vantagens:

(1) O processo não produz partículas finasexcessivas devido ao dimensionamento deliberado do ma-terial de suprimento k.

(2) A economia deste processo é aperfeiço-ada por:

• secagem do material carbonáceo antes da carboni-zação;

• alimentação do carbonizador com material carboná-ceo seco quente;

• encaminhamento do gás de carvão que contém maté-ria volátil para fluir em contracorrente à cor-rente de alimentação de material carbonáceo; e

• aquecer diretamente a corrente de alimentação dematerial carbonáceo por combustão parcial da cor-rente de alimentação de material carbonáceo e dogás de carvão no aparelho de pirólise.• gás de carvão que contém matéria volátil também équeimado fora do carbonizador para proporcionarcalor para o processo.

(3) O processo poderá utilizar uma varie-dade de materiais de suprimento, mas com particularida-de é facilmente adequado para remover oxigênio e enxo-fre orgânico a partir da lignita, carvões sub-betuminoso e betuminoso.

(4) O processo prepara a carbonizado apas-sivado a partir de carvões de baixa qualidade e reduzo risco de combustão espontânea. Desta forma é de seesperar que estes carvões constituam material de su-primento principal.

(5) Secador, transporte pneumático e gasesde carvão são separados onde possível e são controla-dos em termos de temperatura, fluxo e pressão indepen-dentemente.

(6) O processo não é limitado por equipa-mento uma vez que ele poderá empregar leitos fluidifi-cados, fornos de múltiplas soleiras ou fornos girató-rios ou uma combinação destas operações unitárias.

(7) A atividade do material alcatroado nogás de carvão é enormemente aumentada por pré-secagemdo carvão e não combinação deste gás mais seco com ogás de carbonização. Desta maneira, o efeito da esta-bilização de umidade pode ocorrer sob temperatura maisbaixa se houver uma etapa de pré-secagem devido a serrequerido menos gás de carvão.Numerosas variações e modificações serãoevidenciadas por si mesmas àquelas pessoas versadas natécnica relacionada, adicionalmente àquelas já descri-tas, sem escapar dos conceitos inventivos básicos. To-das essas variações e modificações devem ser considera-das como estando dentro do escopo da presente invenção,cuja natureza deve ser determinada a partir da descri-ção precedente.

Por exemplo, o processo da presente inven-ção pode ser aplicado a outras substâncias inflamáveis,sensíveis ao calor, por exemplo, dessorção térmica decarbono ativado ou mesmo de solo contaminado.

Claims (66)

1. Processo para preparar um materialcarbonáceo apassivado, caracterizado pelo fato de com-preender as etapas de:a) secar uma corrente de alimentação dematerial carbonáceo;b) tratar o material carbonáceo seco commatéria volátil; ec) desvolatilizar a corrente de alimenta-ção de material carbonáceo seco tratado e formar o ma-terial carbonáceo apassivado e matéria volátil.

2. Processo, de acordo com a reivindi-cação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa depré-condicionamento da corrente de alimentação de ma-terial carbonáceo seco compreende contactar a correntede alimentação de material carbonáceo seco com umacorrente de gás que contém matéria volátil.

3. Processo, de acordo com a reivindica-ção 2, caracterizado pelo fato de que a corren-te de gás que contém matéria volátil é encaminhada emum fluxo de contracorrente em relação ao material car-bonáceo seco.

4. Processo, de acordo com a reivindica-ção 2 ou reivindicação 3, caracterizado pelo fato deque a matéria volátil que está contida na corrente degás compreende matéria volátil desprendida durante aetapa c).

5. Processo, de acordo com a reivindi-cação 4, caracterizado pelo fato de que a matéria vo-látil desprendida durante a desvolatilização do mate-rial carbonáceo seco é aumentada por dopagem da correntede alimentação de material carbonáceo com materiais quecontém grandes quantidades de metades aromáticas hi-drófobas.

6. Processo, de acordo com a reivin-dicação 2 ou reivindicação 3, caracterizado pelofato de que a matéria volátil contida na correntede gás compreende matéria volátil desprendida apartir da desvolatilização de um material de ali-mentação de matéria volátil distinto e separado dacorrente de alimentação de material carbonáceo dopresente processo.

7. Processo, de acordo com a reivin-dicação 6, caracterizado pelo fato de que o mate-rial de alimentação de matéria volátil compreendemateriais que contêm grandes quantidades de meta-des aromáticas hidrófobas.

8. Processo, de acordo com a reivin-dicação 2 ou reivindicação 3, caracterizado pelofato de que a matéria volátil contida na correntede gás compreende a matéria volátil desprendidadurante a etapa a).

9. Processo, de acordo com qualqueruma das reivindicações precedentes, caracterizadopelo fato de que a etapa de secagem da corrente dealimentação de material carbonáceo compreende a-quecer a corrente de alimentação de material car-bonáceo de cerca de IOO0C para 400°C.

10. Processo, de acordo com qualqueruma das reivindicações precedentes, caracterizadopelo fato de que a etapa de secagem é conduzidasob atmosfera de baixo teor de oxigênio (0-5% O2v/v) e alto teor de umidade (até 50% v/v) .

11. Processo, de acordo com a rei-vindicação 9 ou reivindicação 10, caracterizadopelo fato de que a corrente de alimentação de ma-terial carbonáceo é aquecida diretamente.

12. Processo, de acordo com a rei-vindicação 11, caracterizado pelo fato de que acorrente de alimentação de material carbonáceo éaquecido diretamente por contacto da corrente dealimentação de material carbonáceo com uma corren-te de gás quente que tem um baixo teor de oxigê-nio .

13. Processo, de acordo com a rei-vindicação 12, caracterizado pelo fato de que oteor de oxigênio da corrente de gás quente é menordo que 5% v/v.

14. Processo, de acordo com a rei-vindicação 13, caracterizado pelo fato de que oteor de oxigênio da corrente de gás quente é menordo que 1% v/v.

15. Processo, de acordo com qualqueruma das reivindicações 12 a 14, caracterizado pelofato de que a corrente de gás quente é contactadacom uma corrente de alimentação de material carbo-náceo na direção de contracorrente em relação àcorrente de alimentação de material carbonáceo.

16. Processo, de acordo com qualqueruma das reivindicações 12 a 15, caracterizado pelofato de que matéria volátil desprende-se sob astemperaturas nas quais a corrente de alimentaçãode material carbonáceo é secada.

17. Processo, de acordo com a rei-vindicação 16, caracterizado pelo fato de que amatéria volátil desprendida durante etapa a) émisturada com a corrente de gás quente e é encami-nhada em um fluxo de contracorrente em relação à corrente de alimentação de material carbonáceo, esubseqüentemente contacta o material carbonáceoseco tratando assim o material carbonáceo seco.

18. Processo, de acordo com qualqueruma das reivindicações 12 a 17, caracterizado pelo fato de que a etapa de contactar o material carbo-náceo seco com a corrente de gás que contém maté-ria volátil é facilitada pelo encaminhamento de umfluxo de contracorrente da corrente de gás quenteem relação ao material carbonáceo seco, pelo que a corrente de gás quente é usada para aquecer a cor-rente de alimentação de material carbonáceo paraas temperaturas sob as quais a etapa a) é realiza-da.

19. Processo, de acordo com qualqueruma das reivindicações precedentes, caracterizadopelo fato de que etapa a) e etapa b) são realiza-das substancialmente ao mesmo tempo.

20. Processo, de acordo com qualqueruma das reivindicações precedentes, caracterizadopelo fato de que a etapa de desvolatilização domaterial carbonáceo seco compreende aquecer o ma-terial carbonáceo seco de cerca de 400°C a 900°C.

21. Processo, de acordo com a rei-vindicação 20, caracterizado pelo fato de que aetapa de desvolatilização do material carbonáceoseco compreende aquecer o material carbonáceo secodesde cerca de 600°C a 800°C.

22. Processo, de acordo com qualqueruma das reivindicações precedentes, caracterizadopelo fato de que a etapa de desvolatilização éconduzida sob uma atmosfera de baixo teor de oxi-qênio (0-5% O2 v/v).

23. Processo, de acordo com qualqueruma das reivindicações 20 a 22, caracterizado pelofato de que o material carbonáceo seco é aquecidodiretamente.

24. Processo, de acordo com a rei-vindicação 23, caracterizado pelo fato de que omaterial carbonáceo seco é aquecido diretamentepor contacto do material carbonáceo seco com umahot corrente de gás que tem um baixo teor de oxi-gênio.

25. Processo, de acordo com a rei-vindicação 24, caracterizado pelo fato de que oteor de oxigênio da corrente de gás quente é menordo que 5% v/v.

26. Processo, de acordo com a rei-vindicação 25, caracterizado pelo fato de que oteor de oxigênio da corrente de gás quente é menordo que 1% v/v.

27. Processo, de acordo com qualqueruma das reivindicações 24 a 26, caracterizado pelofato de que a corrente de gás quente é contactadacom o material carbonáceo seco em uma direção decontracorrente em relação ao material carbonáceoseco.

28. Processo, de acordo com qualqueruma das reivindicações precedentes 24 a 27, carac-terizado pelo fato de que a corrente de gás quenteé usada na etapa c) e então subseqüentemente naetapa a).

29. Processo, de acordo com a rei-vindicação 28, caracterizado pelo fato de que amatéria volátil é misturada com a corrente de gásquente e é encaminhada em um fluxo de contracor-rente em relação ao material carbonáceo seco, esubseqüentemente contacta o material carbonáceoseco localizado a montante, tratando desta maneirao material carbonáceo seco antes do mesmo ser des-volatilizado.

30. Processo, de acordo com qualqueruma das reivindicações precedentes, caracterizadopelo fato de que a corrente de alimentação de ma-terial carbonáceo apassivado produzido pelo pro-cesso da presente invenção tem o seu teor de umi-dade reduzido para entre 0-20% de umidade e o seuteor de matéria volátil reduzido para 0-25% emcomparação com o teor de umidade e matéria volátilde uma corrente de alimentação de material carbo-náceo .

31. Processo, de acordo com qualqueruma das reivindicações precedentes, caracterizadopelo fato de compreender ainda a etapa de resfriarrapidamente o material carbonáceo apassivado.

32. Processo, de acordo com a rei-vindicação 31, caracterizado pelo fato de que omaterial carbonáceo apassivado é resfriado rapida-mente com água e/ou gás inerte frio.

33. Processo, de acordo com a rei-vindicação 31, caracterizado pelo fato de que omaterial carbonáceo apassivado é resfriado rapida-mente com material carbonáceo não-tratado, inclu-indo, sem limitação, carvão peneirado úmido.

34. Sistema para preparar materialcarbonáceo apassivados, caracterizado pelo fato deque compreende:um secador para secar uma corrente dealimentação de material carbonáceo;um aparelho de pirólise para desvola-tilização de material carbonáceo seco e formaçãode material carbonáceo apassivado e matéria volá-til; eum veiculo carreador para facilitar o contacto dematéria volátil com o material carbonáceo seco.

35. Sistema, de acordo com a reivindica-ção 34, caracterizado pelo fato de que o secador com-preender um forno giratório, um forno de múltiplas so-leiras (MHF), secador instantâneo, ou um leito de flui-do circulante (CFB).

36. Sistema, de acordo com a reivindica-ção 35, caracterizado pelo fato de que o forno girató-rio é configurado segundo um ângulo de até 10° acima dahorizontal para facilitar a passagem de uma corrente dealimentação de material carbonáceo através do forno gi-ratório sob gravidade.

37. Sistema, de acordo com a reivindica-ção 35 ou a reivindicação 36, caracterizado pelo fatode que o forno giratório é provido de um meio para fa-zer girar o forno giratório em torno de seu eixo longi-tudinal central, e a sua velocidade de rotação é sele-cionada tipicamente de forma a corresponder com o com-primento do forno giratório de maneira tal que um tempode permanência da corrente de alimentação de materialcarbonáceo no forno giratório é de cerca de 15-40 mi-nutos .

38. Sistema, de acordo com qualquer umadas reivindicações 34 a 37, caracterizado pelo fato deque o secador é disposto de maneira a aquecer a corren-te de alimentação de material carbonáceo a IOO0C até-400°C.

39. Sistema, de acordo com a reivindica-ção 38, caracterizado pelo fato de que o secador é a-quecido por uma corrente de gás quente (400°C a 800°C)dotada de um baixo teor de oxigênio.

40. Sistema, de acordo com a reivindica-ção 39, caracterizado pelo fato de que o teor de oxigê-nio da corrente de gás quente é menor do que 5% v/v epreferentemente menor do que 1% v/v.

41. Sistema, de acordo com qualquer umadas reivindicações 34 a 40, caracterizado pelo fato deque o aparelho de pirólise para desvolatilização docorrente de alimentação de material carbonáceo seco eformação do material carbonáceo apassivado e matériavolátil compreende qualquer um ou mais, em combinação,de um forno giratório, forno de múltiplas soleiras(MHF), ou um leito de fluido circulante (CFB).

42. Sistema, de acordo com a reivindica-ção 41, caracterizado pelo fato de que a corrente dealimentação de material carbonáceo seco no aparelho depirólise é aquecida diretamente com uma corrente de gásquente dotada de um baixo teor de oxigênio para tempe-raturas de cerca de 600°C-800°C.

43. Sistema, de acordo com a reivindica-ção 42, caracterizado pelo fato de que o teor de oxigê-nio da corrente de gás quente é menor do que 5% v/v epreferentemente menor do que 1% v/v.

44. Sistema, de acordo com a reivindica-ção 38 e reivindicação 42, caracterizado pelo fato deque o sistema é ainda provido de um queimador externopara gerar a corrente de gás quente usada para aquecerdiretamente o aparelho de pirólise e aquecer o secadordo sistema, respectivamente.

45. Sistema, de acordo com a reivindica-ção 44, caracterizado pelo fato de que a corrente degás quente é encaminhada em fluxo de contracorrentecontra o material carbonáceo seco no aparelho de piró-lise e a corrente de alimentação de material carbonáceono secador.

46. Sistema, de acordo com a reivindica-ção 45, caracterizado pelo fato de que a corrente degás quente é combinada com a matéria volátil desprendi-da no aparelho de pirólise e funciona deste modo como uvaiculo carreador para a matéria volátil.

47. Sistema, de acordo com qualquer umadas reivindicações 34 a 4 6, caracterizado pelo fato deque o sistema compreende ainda um meio para alimentar omaterial carbonáceo seco ao aparelho de pirólise.

48. Sistema, de acordo com a reivindica-ção 47, caracterizado pelo fato de que o meio para ali-mentar o material carbonáceo seco ao aparelho de piró-lise compreende um sistema pneumático fechado.

49. - Processo para reduzir umidade ineren-te em e/ou aumentar uma energia especifica de um mate-rial carbonáceo, caracterizado pelo fato de compreenderas etapas de:a) secar uma corrente de alimentação dematerial carbonáceo; eb) carbonizar o material carbonáceo secomediante contacto do material carbonáceo seco com umacorrente de gás de contracorrente que é dotado de umbaixo teor de oxigênio.

50. - Processo, de acordo com a reivindica-ção 49, caracterizado pelo fato de que a corrente degás é contactada com o material carbonáceo seco a umatemperatura de entre 400°C e 800°C.

51. - Processo, de acordo com a reivindica-ção 49 ou 50, caracterizado pelo fato de que o teor deoxigênio da corrente de gás é menor do que 5%.

52. - Processo, de acordo com a reivindica-ção 51, caracterizado pelo fato de que o teor de oxigê-nio da corrente de gás é menor do que 1%.

53. - Processo, de acordo com qualquer umadas reivindicações 4 9 a 52, caracterizado pelo fato deque as etapas a) e b) são as duas realizadas por meiodo contacto do material carbonáceo com a corrente degás que é dotada de um baixo teor de oxigênio, pelo quea dita corrente de gás inicialmente seca o materialcarbonáceo e, então, prossegue para carbonizar o mate-rial carbonáceo.

54. Processo, de acordo com qualquer umadas reivindicações 4 9 a 53, caracterizado pelo fato deque a corrente de gás contém matéria volátil.

55. Processo, de acordo com a reivindica-ção 54, caracterizado pelo fato de que a matéria volá-til desprende-se durante a etapa b) e mistura-se com acorrente de gás.

56. Processo, de acordo com a reivindica-ção 54, caracterizado pelo fato de que a matéria volá-til desprende-se durante a etapa a) e mistura-se com acorrente de gás.

57. Processo para aperfeiçoar as caracte-rísticas de coqueificação de material carbonáceo não-coqueifiçado, caracterizado pelo fato de compreender asetapas de:a) secar uma corrente de alimentação dematerial carbonáceo não-coqueifiçado;b) tratar o material carbonáceo não-coqueificado seco com matéria volátil; ec) desvolatilizar o material carbonáceonão-coqueifiçado seco e formar um material carbonáceocom características de coqueificação aperfeiçoadas ematéria volátil.

58. Processo para resfriar bruscamentecarbonizado apassivado quente, caracterizado pelo fatode que compreende contactar o carbonizado apassivadoquente com um material particulado.

59. Processo, de acordo com a reivindica-ção 58, caracterizado pelo fato de que contactar o car-bonizado apassivado quente com o material particuladocompreende mesclar o carbonizado apassivado quente como material particulado e facilitar uma permuta de calorde sólido para sólido entre as partículas do carboniza-do apassivado quente e o material particulado.

60. Processo, de acordo com a reivindica-ção 58 ou reivindicação 59, caracterizado pelo fato deque o material particulado encontra-se sob a temperatu-ra ambiente.

61. Processo, de acordo com qualquer umadas reivindicações 58 a 60, caracterizado pelo fato decompreender ainda misturar o carbonizado apassivadoquente e a mistura de material particulado com uma cor-rente de gás inerte frio para facilitar ainda mais oseu resfriamento brusco.

62. Processo, de acordo com qualquer umadas reivindicações 58 a 61, caracterizado pelo fato deque o material particulado é um material carbonáceo.

63. Processo, de acordo com a reivindica-ção 62, caracterizado pelo fato de que o material par-ticulado é carvão peneirado úmido.

64. Processo, de acordo com qualquer umadas reivindicações 59 a 63, caracterizado pelo fato deque a etapa de misturar o material carbonáceo e o car-bonizado apassivado é conduzida em uma atmosfera subs-tancialmente isenta de oxigênio.

65.

Aparelho para usar em um processocontinua, para apassivar material carbonáceo, caracte-rizado pelo fato de o aparelho compreender:a) uma entrada para receber uma correntede alimentação de material carbonáceo;b) uma entrada para receber uma correntede gás que contém matéria volátil;c) uma parte de reação configurada parapermitir que o material carbonáceo entre em contactocom a corrente de gás que contém matéria volátil;d) uma saída para receber o material car-bonáceo apassivado depois de ter passado através daparte de reação; ee) uma saída para receber o gás depois queo mesmo foi levado a passar através da parte de reação.-66 - Aparelho para aquecer material carbo-náceo sensível a oxigênio em um ambiente de oxigêniocontrolado, caracterizado pelo fato de o aparelho com-preender :a) uma entrada para receber um fluxo dematerial carbonáceo;b) uma entrada para receber um fluxo degás com uma matéria volátil que contém um teor de oxi-gênio controlado;c) uma parte de reação, configurada parapermitir que o material carbonáceo entre em contactocom o gás com uma matéria volátil que contém teor deoxigênio controlado;d) uma saída para receber o material car-bonáceo depois dele ter passado através da parte de re-ação; ee) uma saída para receber o gás depois queele passou através da parte de reação.