FR2464296A1 - Procede de liquefaction de matieres carbonees solides permettant la separation de l'azote et de l'hydrogene par synthese d'ammoniac - Google Patents

Abstract

PROCEDE DE LIQUEFACTION DE MATIERES CARBONEES SOLIDES PERMETTANT LA SEPARATION DE L'AZOTE ET DE L'HYDROGENE PAR LA SYNTHESE D'AMMONIAC. ON TRANSFORME UNE MATIERE SOLIDE EN BOUE DANS UN SOLVANT OU UN DILUANT APPROPRIE ET ON LA FAIT ENTRER EN CONTACT AVEC DE L'HYDROGENE MOLECULAIRE A UNE TEMPERATURE ET UNE PRESSION ELEVEES POUR FORMER UN PRODUIT GAZEUX ET AU MOINS UNE PARTIE DU PRODUIT DE QUEUE EST VALORISE DANS UNE PHASE DE TRAITEMENT OU ON UTILISE DE L'AIR, ET L'AZOTE MOLECULAIRE EST ENLEVE DE L'HYDROGENE PRODUIT PAR SYNTHESE D'AMMONIAC. FABRICATION DE CHARBON LIQUEFIE, D'HYDROGENE ET D'AMMONIAC.

Description

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I- La présente invention concerne un procédé de liquéfaction

de matière carbonée solide. Plus particulièrement, l'inven-

tion se rapporte à un procédé dans lequel de l'azote molécu-

laire est séparé d'hydrogène moléculaire.

Comme cela est bien connu, on a utilisé depuis longtemps

du charbon comme combustible dans de nombreux pays. Pour plu-

sieurs raisons, comme par exemple des problèmes de manutention de rejet des déchets, de pollution et autres, le charbon n'a pas constitué un combustible particulièrement souhaitable

I0 du point de vue des consommateurs. Il en résulte que le pé-

trole et le gaz ont pris une position prédominante dans le

monde en ce qui concerne les sources de combustibles.

Comme cela est également bien connu, les réserves con-

firmées de pétrole et de gaz vont en se réduisant dans le

I5 monde et le besoin de trouver d'autres sources d'énergie-

devient de plus en plus pressant. Une des autres sources de combustibles est dvidement constituée par le charbon puisque cette matière constitue un combustible fossile abondant dans

de nombreuses régions du monde. Cependant, avant que le char-

bon soit largement accepté comme combustible, il semble né-

cessaire de le convertir sous une forme qui ne présente pas

les différents inconvénients auxquels on a fait allusion ci-

dessus. Dans ce but, on a proposé jusqu'à maintenant plusieurs procédés permettant la liquéfaction et/ ou la gazéification

du charbon. Parmi ces procédés, ceux qui permettent la li-

quéfaction du charbon semblent les plus avantageux dans la plupart des cas puisque qu'on obtient une plus large gamme

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de produits et puisque ces produits peuvent être plus commo-

dément transportés et stockés. Dans ces procédés de liquéfac-

tion, on transforme d'abord le charbon en boue à l'aide d'un solvant ou d'un diluant approprié puis on le fait entrer en contact avec de l'hydrogène moléculaire à une-température et une pression élevées. Généralement, le produit de réaction

contient un produit gazeux de pouvoir calorifique relative-

ment élevé, un produit liquide et un produit de queue. Ce pro-

duit de queue contient du charbon non transformé et des ma-

tières minérales qui se trouvaient initialement dans le char-

bon. Avec les procédés qui ont été proposés par le passé, il est possible de produire de l'hydrogène moléculaire en soumettant à un reformage la partie hydrocarburée du produit

gazeux provenant de la phase de liquéfaction. On peut égale-

ment produire de l'hydrogène par gazéification du produit de

queue soit directement, soit en effectuant d'abord la coké-

faction du produit de queue puis la gazéification du coke ainsi obtenu. Lorsqu'on utilise un processus de cokéfaction,

on peut également produire un gaz de pouvoir calorifique re-

lativement élevé et on peut également le soumettre à un re-

formage pour produire de l'hydrogène moléculaire.

Généralement, l'hydrogène ainsi produit est approprié pour effectuer la liquéfaction. Cependant, dans un système

fermé, et lorsque de l'air est utilisé dans l'opérat1on d'a-

mélioration du produit de queue, de l'azote est entra!né dans le courant d'hydrogène. Pour maintenir la pureté de l'hydrogène, et par conséquent pour obtenir le rendement maximal, il est nécessaire de séparer l'azote moléculaire de

l'hydrogène à utiliser pendant la liquéfaction.

On a maintenant trouvé qu'on pouvait éviter l'entratne-

ment d'azote dans l'hydrogène produit soit par un reformage de produits gazeux, soit par une gazéification de coke ou de produit de queue par une conversion de l'azote en ammoniac

puis par séparation de l'ammoniac. En conséquence, l'inven-

tion a pour objet un procédé perfectionné de liquéfaction de

matières carbonées solides, suivant lequel on évite l'entral-

IO nement ou l'aecumulation d'azote dans l'hydrogène moléculaire produit directement ou indirectement à partir de la queue de liquéfaction par formation d'ammoniac avec cet azoteo

Conformément à la présente invention, les problèmes dé-

finis ci-dessus et d'autres sont résolus en soumettant une I5 boue ou suspension épaisse de matières carboniques solides à une température et une pression élevées de manière à obtenir un produit gazeux, un produit liquide et un produit est ensuite

de queue. La totalité ou une partie du produit de queue/con-

vertie en produits gazeux et liquides plus aisément utilisa-

bles dans une phase de traitement, o on utilise de l'air et o l'azote est introduit dans le système. Le produit gazeux de haut pouvoir calorifique qui est obtenu après la phase de liquéfaction et la phase de traitement de queue peut être converti en hydrogène par réformage. L'hydrogène produit par réformage de ces gaz, ou bien l'hydrogène récupéré à partir

desdits gaz, contient de l'azote. En variante, on peut obte-

nir de l'hydrogène par gazéification directe d'une partie des produits de queue obtenus. Si on utilise de l'air dans

la gazéification, l'hydrogène résultant contient alors éga-

lement de l'azote. La quantité d'hydrogène disponible à par-

tir desdites sources est suffisante pour permettre le dé-

roulement de la réaction de synthèse d'ammoniac à une tem-

pérature et à une pression moins élevées que celles normale-

ment nécessaires pour effectuer la réaction lorsqu'on a af-

faire à des concentrations stoechiométriques de H2 et N2.

Comme eela sera également précisé de façon plus détaillée par la suite, les courants gazeux de pouvoir calorifique qui IO sont utilisés pour produire l'hydrogène ou bien l'hydrogène produit ou récupéré à partir de ces gaz de traitement, ou bien l'hydrogène obtenu par gazéification desproduits de queue, sont soumis à un lavage pour enlever les constituants indésirables. I5 D'autres avantages et caractéristiques de l'invention

seront mis en évidence dans la suite de la description, don-

née à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin

unique annexé qui représente un schéma synoptique d'un pro-

cédé de liquéfaction de charbon.conformément à la présente

invention.

Comme indiqué ci-dessus, l'invention se rapporte à un

procédé perfectionné de liquéfaction de matières carboni-

ques solides.telles que des charbons bitumineux et sous-bi-

tumineux, de la lignite, du coke et des substances semblables.

La liquéfaction est effectuée à une température et à une pression élevées en présence d'hydrogène moléculaire et d'un solvant donneur d'hydrogène. Comme cela a été également

précisé ci-dessus, les réactions de liquéfaction se tradui-

sent généralement par la formation d'un produit gazeux, d'un-

produit liquide et d'un produit de queue. Après liquéfaction,

le produit gazeux est généralement séparé des produits li-

quide et de queue par une détente rapide, opération couram-

ment dénommée en anglais "flashing". Le produit gazeux con-

tient des hydrocarbures de faible poids moléculaire et de l'hydrogène n'ayant pas réagi. Cet hydrogène n'ayant pas réagi est récupéré en le séparant des hydrocarbures par cryogénation. On peut soumettre à un réformage la totalité

ou une partie de ses hydrocarbures pour produire de l'hy-

drogène utilisable dans la réaction de liquéfaction. D'une façon semblable, on sépare la queue des produits liquides et on peut la soumettre à un traitement de cokéfaction et/ou de gazéification. Lorsque le produit de queue est soumis à une cokéfactions en obtient un produit gazeux contenant des hydrocarbures de faible poids moléculaire et une certaine quantité d'hydrogène. Ce produit gazeux peut être tratté

d'une façon semblable au produit de liquéfaction pour la ré-.

cupération d'hydrogène. On peut également soumettre à un ré-

formage la totalité ou une partie de ces hydrocarbures de

poids moléculaire inférieur pour produire une quantité addi-

tionnelle d'hydrogène qu'on peut alors utiliser dans la réac-

tion de liquéfaction. Comme cela a été également indiqué ci-

dessus, le coke ainsi produit, et/ou le produit de queue,

peuvent 9tre gazéifiés pour produire du combustible ou car-

burant ou de l'hydrogène pouvant 8tre également utilisés

pour effectuer la réaction de liquéfaction.

Comme cela est bien connu, lorsqu'on utilise de l'air pour effectuer la gazéification du produit de queue ou du coke, de l'azote est entraîné dans les gaz produits et il "s'accumule" lorsque de l'hydrogène est récupéré à partir

desdits produits, lorsque ces produits sont soumis à un ré-

formage pour produire de l'hydrogène, ou bien lorsque de

l'hydrogène est produit directement puis utilisé pour effec-

tuer la liquéfaction.

Conformément à la présente invention, on évite l'accumu-

lation d'azote en le convertissant en ammoniac puis en sépa-

rant l'ammoniac avant d'introduire l'hydrogène dans le réac-

teur de liquéfaction. En outre, lorsqu'on effectue une hy-

drogénation d'un produit, on enlève également l'azote de

l'hydrogène utilisé pour effectuer l'hydrogénation.

Comme indiqué précédemment, le produit gazeux provenant de la liquéfaction peut contenir plusieurs constituants, en

particulier des gaz acides, qui ont une influence perturba-

trice sur la réaction de synthèse d'ammoniac. Il est par

conséquent nécessaire de séparer ces constituants à un cer-

tain moment avant la synthèse de l'ammoniac. En général, on peut utiliser toutes techniques connues pour effectuer cette

séparation et celle-ci peut être réalisée avant le réforma-

ge du produit gazeux de liquéfaction, ou bien on peut d'abord soumettre ce gaz à un réformage puis enlever les constituants indésirables. De m9me, des gaz acides susceptibles d'etre contenus dans le produit résultant de la cokéfaction et ou de la gazéification peuvent être enlevés immédiatement après l'opération de cokéfaction et/ou de gazéification ou bien,

lorsqu'on utilise un réformage, on peut effectuer la sépara-

tion après la phase de réformage. Dans l'un ou l'autre cas, le courant gazeux résultant qui est produit par traftement de la queue dans un processus ou l'on fait intervenir de

l'air contient généralement entre environ 33 et 50 % molai-

res d'hydrogène et entre environ 50 et 67 % molaires d'azote.

Cela correspond à un rapport molaire H2: N2 qui est com-

pris entre environ 0,5: 1 et 1: 1.

En général, ce rapport H2: N2 est trop faible

pour permettre le déroulement rapide de la réaction de syn-

thèse d'ammoniac aux températures et pressions disponibles pendant la synthèse d'ammoniac selon l'invention. Cependant, on peut augmenter considérablement ce rapport en combinant le courant produit par traitement de la queue avec le courant produit dans la liquéfaction. En outre, ce rapport peut gtre

encore augmenté en soumettant le produit gazeux à un réfor-

mage avant la synthèsede l'ammoniac et en faisant passer

l'hydrogène recyclé dans le réacteur de synthèse d'ammoniac.

En général, on ajoute une quantité suffisante d'hydrogène pour établir un rapport molaire H2: N2 d'au moins 75, de préférence une quantité suffisante pour établir un rapport molaire H2: N2 compris entre environ 90 et 110. Du fait

du rapport molaire H2: N2 relativement élevé qui est uti-

lisé dans la phase de synthèse d'ammoniac selon l'invention, on peut effectuer cette synthèse à-une-température comprise entre environ 315 et 370 OC et à une pression entre environ

100.105 et 175.105 Pa. Ces valeurs nécessaires de la tempé-

rature et de la pression sont cependant bien inférieures à celles qui sont normalement utilisées pour effectuer une 7. synthèse de l'ammoniac et, puisque l'hydrogène produit est généralement disponible à une température et à une pression

rentrant dans les gammes précitées dans un processus de li-

quéfaction, le procédé selon l'invention est parfaitement applicable à l'élimination de l'azote dans l'hydrogène pro-

duit en cours de liquéfaction ou après cette phase.

D'une façon générale, on peut utiliser dans le procédé selon l'invertion tous les catalyseurs connus intervenant efficacement dans la.synthèse de l'ammoniac. Les

oxydes de fer sont évidemment les catalyseurs les plus avan-

tageux dans ce but et ils sont par conséquent.utilisés à ti-

tre préférentiel pour la synthèse d'ammoniac selon l'inven-

tion. En général, on fait entrer le produit hydrogéné en con-

tact avec le catalyseur à une allure qui est comprise entre

environ 1 et 2 poids/heure/poids.

Après accomplissement de la synthèse d'ammo-

niac, on peut séparer l'azote de l'hydrogène produit, sous

la forme d'ammoniac, en utilisant l'une des techniques con-

nues dans ce domaine. On opère généralement par lavage avec

des solutions actives ou avec de l'eau.

Après séparation de l'ammoniac, on peut in-

troduire l'hydrogène dans le réacteur de liquéfaction. En outre, lorsqu'une partie ou la totalité du produit liquide est soumise à une autre hydrogénation, on peut diviser le courant d'hydrogène produit et on peut utiliser une partie

pour effectuer la liquéfaction et une autre partie pour effec-

tuer l'hydrogénation.

Après cette description générale de l'invention

on va maintenant décrire un mode préféré de réalisation en

référence au dessin unique annexé. Dans ce mode de réali-

tion, on introduit du charbon et un solvant donner d'hydro-

gène dans une zone de préparation de boue 10 par l'intermé-

diaire des canalisations Il et 12. Comme cela sera précisé dans la suite, le solvant donneur d'hydrogène est dérivé

du produit liquide de liquéfaction du charbon, qui est hy-

drogéné avant le recyclage dans la zone de préparation de boue par l'intermédiaire de la canalisation 12. Le charbon utilisé se compose normalement de particules solides de charbon bitumineux,-de charbon subbitumineux de lignite, ou de mélange de deux ou plusieurs des matières précitées, les particules étant dans leur plus grande dimension de

l'ordre d'environ 6,3 mm ou plus.Il est généralement pré-

férable de broyer et de cribler le charbon de manière à obtenir des particules ayant des dimensions de l'ordre de 2,4 mm-ou moins et de sécher ces particules de charbon pour enlever l'excès d'eau, en opérant soit par des techniques

classiques avant que les substances solides ne soient mélan-

gées avec le solvant dans la zone de préparation de boue, soit en mélangeant les substances solides humides avec du

solvant chaud à une température supérieure au point d'ébul-

lition de l'eau, de préférence à une température comprise entre environ 120 et 1770C pour faire vaporiser l'excès d'eau existant. On réduit de préférence l'humidité contenue

dans la boue à une valeur inférieure à environ 2% en poids.

Le solvant donneur d'hydrogène qui est né-

cessaire dans la phase initiale de démarrage du processus et le solvant de complément peuvent être introduit dans

l'installation par l'intermédiaire de la canalisation 13.

Dans le procédé selon l'invention, on pro-

duit normalement un excès d'hydrocarbures liquides dans la plage d'ébullition du solvant donneur et en conséquence il

est généralement inutile d'effectuer une addition de sol-

vart complémentaire. Dans un mode préféré de réalisation, le solvant est par conséquent normalement introduit par

l'intermédiaire de la canalisation 13 uniquement lors du dé-

marrage de l'installation. Le solvant donneur d'hydrogène

utilisé pour préparer la boue de solvant de charbon est nor-

malement un solvant dérivé du charbon, de préférence un solvant recyclé et hydrogéné qui contient au moins 20% en

poids de composés qui sont considérés comme des donneurs d'-

hydrogène et cbnt le point d'ébullition est généralement

compris entre environ 370 et 485'C, ces températures éle-

vées étant généralement utilisées dans des opérations de liquéfaction du charbon. Il est préférable d 'utiliser des 2464t96

solvants contenant au moins 50% en poids desdits composés.

Comme exemples de ces composés, on peut citer l'indane, des tétrahydronaphtalènes CîOC12, des acénaphtènes C12 et C13,

du di-, tétra- et octa-hydroanthracène, du tétrahydro-

acénaphtène, des crycènes, du phénanthrène, du pyrène et

d'autres dérivés de composés aromatiques partiellement satu-

rés. De tels solvants ont été décrits dans la littérature

technique et sont bien connus des spécialistes.La composi-

tion du solvant produit par hydrogénation des hydrocarbures engendrés dans le processus dépend en partie du charbon

particulier utilisé comme matière première dans le proces-

sus, des phases opératoires et des conditions de fonction-

nement utilisées pour la liquéfaction du charbon, de la pla-

ge d'ébullition particulière qui est sélectionnée pour l'hy-

drogénation et des conditions d'hydrogénation qui sont adop-

tées dans la zone d'hydrogénation.Dans la zone de prépara-

tion de boue 10, on mélange normalement le charbon entrant

avec du solvant recyclé par l'intermédiaire de la canalisa-

tion 12 de façon à obtenir un rapport solvant/charbon qui

est compris entre environ 0,8: 1 et 10: 1. Il est préfé-

rable dans la plupart des cas d'adopter des rapports com-

pris entre environ 1: 1 et 1,7: 1.

La boue de charbon et de solvant qui est

préparée dans la zone 10, comme décrit ci-dessus, est éva-

cuée par l'intermédiaire de la canalisation 14 et elle est

introduite, en même temps que le gaz de traitement d'hydro-

gène arrivant par la canalisation 15, dans un four de pré-

chauffage de mélange 16 o les matières premières ont chauf-

fé à une température comprise entre environ 400 et 5100C.

Le mélange de boue chaude et de vapeur sortant du four par

l'intermédiaire de la canalisation 17 contient ordinaire-

ment entre environ 1 et 8% en poids, de préférence entre 2 et 5% en poids, d'hydrogène moléculaire, sur la base d'un

charbon exempt d'humidité et de cendre. Au lieu de mélan-

ger la boue et le gaz de traitement d'hydrogène avant le préchauffage dans le four comme décrit ci-dessus, on peut

faire passer le gaz de traitement d'hydrogène dans la cana-

lisation 18, qui contient une vanne 19, pour le préchauf-

fer séparément dans le four 20 et pour le faire ensuite passer dans la canalisation 21 en vue de son addition à la

boue chaude dans le tuyau 17. Il est particulièrement avan-

tageux de mélanger la boue et l'hydrogène avant le préchauf-_

fage dans le four 16. Cependant, quand l'hydrogène est pré-

chauffé séparément, la vanne 19 est normalement ouverte tan-

dis que la vanne 22 prévue dans la canalisation 15 est nor-

malement fermée.

La boue chaude contenant de l'hydrogène est transférée par l'intermédiaire de la canalisation 17 dans

le réacteur de liquéfaction 23, qui est maintenu à. une tem-

pérature comprise entre 400 et 5100C, de préférence entre

environ 440 et 470 OC, et une pression comprise entre envi-

ron 68.105 et 207.105 Pa, de préférence entre environ 103.105

et 173.105 Pa. On a représenté sur le dessin un seul réac-

teur de liquéfaction à écoulement ascendant, mais il va de soi qu'on peut utiliser le cas échéant plusieurs réacteurs

branchés en parallèle ou en série.Le temps de séjour du li-

quide dans le réacteur 23 est normalement compris entre en-

viron 5 et 100 min, de préférence entre environ 10 et 60 min dans la zone de liquéfaction; les constituants du charbon qui ont un poids moléculaire élevé sont dissociés et sont hydrogénés pour former des produits gazeux et liquides de

poids moléculaire inférieur.

L'effluent sortant de la zone de liqué-

faction 23 est prélevé en tête par l'intermédiaire de la canalisation 24. Ce courant effluent contient normalement de l'hydrogène non entré en réaction, des produits gazeux de liquéfaction tels que du gaz carbonique, de l'oxyde

de carbone, de l'ammoniac, du gaz chlorhydrique, du sulfu-

re d'hydrogène, du méthane, de l'éthane, de l'éthylène, du

propane, du propylène, du naphta et des composés similai-

res, des hydrocarbures entrant dans la plage d'ébullition

du solvant et des produits de liquéfaction plus lourds con-

tenant des résidus solides de liquéfaction. On fait passer ce courant dans un séparateur d'effluent de réacteur 25,o une séparation est effectuée à une pression correspondant f464296 essentiellement à la pression du réacteur de liquéfaction

et à une température seulement légèrement inférieure à cel-

le existant dans le réacteur de liquéfaction, en opérant dans un courant de vapeurs chaudes ayant une température comprise entre environ 370 et 4850C qui est évacué par

l'intermédiaire de la canalisation 26 et un courant de li-

quide prélevé par l'intermédiaire de la canalisation 27 et pourvue d'une soupape de réduction de pression 28.Le courant de vapeurs chaudes passe dans la canalisation 30 et il est

soumis à un autre traitement, par exemple à un refroidisse-

ment et un lavage ou épuration. Egalement, bien que cela ne

soit pas indiqué sur la figure, une partie des vapeurs chau-

des prises en tête peut être évacuée sous forme d'un produit gazeux. Dans un mode très avantageux de réalisation de l'invention, la totalité des vapeurs chaudes prises en tête sont évacuées par l'intermédiaire de la canalisation 30

et elles sont soumises à un refroidissement et un lavage.

Egalement, dans ce mode de réalisation, comme indiqué, le

* courant de vapeurs passant dans la canalisation 30 est intro-

duit dans un échangeur de chaleur 31 o il est refroidi à une

température comprise entre environ 204 et 3720C, de préfé-

rence entre environ 260 et 3160C, puis on le fait arriver par l'intermédiaire de la canalisation 32 dans un séparateur à chaud 33, encore à une pression essentiellement égale à

la pression de liquéfaction. Des gaz et des vapeurs sont pré-

levés en tête du séparateur 33 par l'intermédiaire de la ca-

nalisation 34 alors que les liquides sont évacués par l'in-

termédiaire de la-canalisation 35. Une partie du courant li-

quide.peut être renvoyé par l'intermédiaire de la canalisa-

tion 35 au séparateur d'effluent de réacteur 25 en vue de son utilisation comme huile d'absorption ou de rinçage. Le liquide restant étant ensuite déchargé par l'intermédiaire de la soupape de réduction de pression 37. Le cas échéant,

on peut effectuer le refroidissement dans plusieurs échan-

geurs de chaleur. Lorsque cette solution est adoptée, les

gaz et vapeurs s'écoulant dans la canalisation 34 traver-

sent un second échangeur de chaleur 38 o ils subissent un refroidissement supplémentaire sans réduction substantielle de pression. A la sortie de l'échangeur de chaleur, les gaz et vapeurs sont transférés par l'intermédiaire d'une cana- lisation 39 dans un séparateur à froid 40 o s'effectue une autre séparation. Un courant prélevé en tête et contenant de l'hydrogène, de l'oxyde de carbone, du gaz carbonique, de l'ammoniac, du gaz chlorhydrique, du sulfure d'hydrogène, des hydrocarbures normalement gazeux et des hydrocarbures rentrant dans la plage d'ébullition du naphta, sont évacués

par l'intermédiaire de la canalisation 41. Un courant liqui-

de contenant des. gaz dissous, mais constitué essentielle-

ment d'hydrocarbures liquides ayant des points d'ébullition

inférieurs à 370'C à la pression atmosphérique, est récupé-

ré par l'intermédiaire de la canalisation 42 comportant une soupape de détente ou réduction de pression 43. Un courant d'eau corrosive produite par la condensation de la vapeur d'eau est évacué du séparateur 40 par l'intermédiaire de la

canalisation 4.

Les gaz et vapeurs provenant du séparateur

à. froid sont transférés par l'intermédiaire de la canali-

sation 41 dans le dispositif de lavage à l'eau 45 o ils

entrent en contact avec de l'eau introduite par l'intermé-

diaire de la canalisation 46 en vue de l'élimination de l'ammoniac, du gaz chlorhydrique et d'autres constituants

solubles dans l'eau- L'eau contenant les agents de contami-

nation dissous est évacuée. du dispositif de lavage par l'in-

termédiaire de la canalisation 47 et elle est transférée

dans des appareils d'épuration, non représentés sur la fi-

gure. Les gaz et vapeurs lavés sont ensuite transférés par l'intermédiaire de la canalisation 48 dans un dispositif de lavage par solvant 49 o ils entrent en contact avec de

la monoéthanolamine, de la diéthanolamine ou un solvant si-

milaire introduit par l'intermédiaire d'un tuyau 50 en vue de l'élimination du sulfure d'hydrogène, du gaz carbonique et d'autres gaz. Le solvant usé est évacué de ce laveur

par l'intermédiaire d'une canalisation 51 et il est trans-

féré dans une unité de récupération de solvant, non repré-

sentée sur la figure, en vue de l'élimination des matières absorbées et la régénération du solvant. Les gaz sortant

du dispositif de lavage et qui contiennent des hydrocarbu-

res de poids moléculaires inférieurs et de l'hydrogène sont

prélevés en tête par l'intermédiaire de la canalisation 52.

Une partie des gaz de tête peuvent être évacués sous forme

de produits de recyclage par l'intermédiaire de la canalisa-

tion 53. La totalité ou une partie des gaz restant, peut

être évacué sous forme d'un produit gazeux par l'intermédiai-

re de la canalisation 53'. Le produit gazeux ainsi obtenu est soumis à une séparation par voie cryogénique de façon à récupérer ainsi l'hydrogène à partir des hydrocarbures de poids moléculaires inférieurs. La totalité ou une partie de ces gaz peut ensuite être évacuée sous forme d'un produit final ou bien on peut leur faire subir un autre traitement

en concordance avec le procédé perfectionné selon la présen-

te invention.

Dans un mode préféré de réalisation, le cou-

rant liquide provenant du séparateur d'effluent de réacteur de liquéfaction 25 par l'intermédiaire de la canalisation 27

et les liquides provenant du séparateur à chaud 33 et du sé-

parateur à froid 40 par l'intermédiaire des canalisations 35

et 42 sont combinés après réduction de la pression à une va-

leur d'environ 7.105Pa ou moinsiet ils sont transférés par

l'intermédiaire d'une canalisation 54 dans une unité de frac-

tionnement atmosphérique 55. Comme indiqué précédemment, on peut utiliserpratiquement tous les appareils connus dans ce domaine pour effectuer la séparation du liquide et des

matières solides dans ce circuit.Cependant, il est préféra-

ble d'effectuer un fractionnement et, lorsqu'on effectue en

combinaison un fractionnement atmosphérique et un fraction-

nement sous vide dans l'unité atmosphérique 55, le produit entrant est fractionné et une fraction de tête, composée

essentiellement de gaz et de naphta ayant un point d'ébul-

lition pouvant atteindre environ 2050C, est évacuée par l'intermédiaire de la canalisation 56. Cette fraction de tête est refroidie dans un échangeur 57 et elle parvient par l'intermédiaire de la canalisation 48 dans un ballon

de fractionnement par distillation 59 o les gaz sont pré-

levés en tête par l'intermédiaire d'une canalisation 60.

Ces gaz peuvent être utilisés comme combustible pour la

production de la chaleur pour le procédé ou bien ils peu-

vent être utilisés dans d'autres buts, et évidemment, on

peut les combiner avec des gaz provenant de la zone de li-

quéfaction par l'intermédiaire de la canalisation 52. Les hydrocarbures liquides qui ont été séparés des gaz sont évacués par l'intermédiaire d'une canalisation 61 et une partie de ce courant est renvoyé par l'intermédiaire d'une canalisation 62 à la partie supérieure de la colonne de fractionnement. Le liquide restant peut être évacué par

l'intermédiaire de la canalisation 62 en vue de son utili-

sation dans l'unité d'hydrogénation de solvant ou bien il peut être évacué sous la forme d'un produit à. base de naphta

ayant un point d'ébullition inférieur à la gamme d'ébulli-

tion du solvant. Un courant d'eau corrosive est évacué de la colonne de distillation par l'intermédiaire du tuyau 64 et il est transféré dans des appareils d'épuration d'eau non représenté. Une ou plusieurs fractions intermédiaires, ayant un point d'ébullition compris entre environ 120 et

3700C, sont évacuées de la colonne de fractionnement atmos-

phérique en vue de leur réemploi dans le réacteur d'hydro-

génation de solvant. Il est généralement préférable de récu-

pérer une fraction relativement légère qui est composée prin-

cipalement de constituants ayant un point d'ébullition infé-

rieur à environ 260'C par l'intermédiaire de la canalisation , d'une unité d'extraction ou de fractionnement 66, d'une canalisation de retour de vapeur 67 et d'une canalisation 68, et également de récupérer une fraction intermédiaire plus lourde composée principalement de constituants ayant un

point d'ébullition inférieur à environ 370'C par l'inter-

médiaire de la canalisation 69, de l'unité d'extraction 70, du tuyau de retour de vapeur 71 et du tuyau 72. Ces deux fractions de distillation intermédiaire plus le naphta récupéré à partir du courant de tête sont évacués par l'in- termédiaire de la canalisation 73 en vue de leur utilisation comme liquide d'alimentation dans l'unité d'hydrogénation

de solvant. Une partie d'un ou bien des deux courants préci-

tés peut également être évacuée à titre de produit par l'in-

termédiaire d'un tuyau de décharge, non représenté sur la

figure. La fraction de queue sortant de la colonne de frac-

tionnement atmosphérique et composée principalement de cons-

tituants ayant un point d'ébullition d'environ 370 C, et con-

tenant des solides non entrés en réaction et des résidus, est évacuée par l'intermédiaire de la canalisation 74 et elle est normalement chauffée à une température d'environ 315 à 4130C dans un four 75 et elle est introduite dans l'unité de

fractionnement sous vide 76 par l'intermédiaire de la cana-

lisation 77. Dans certaines applications, on peut supprimer

le four.

Dans la colonne de fractionnement sous vi-

de, le courant introduit est distillé sous une pression ré-

duite afin de permettre la récupération d'une fraction de tête qui est évacuée par l'intermédiaire de la canalisation 78 pour être refroidie dans l'échangeur de chaleur 79 et

pour parvenir ensuite, par l'intermédiaire de la canalisa-

tion 80, dans un ballon de distillation 81. Les gaz et va-

peurs sont évacués par l'intermédiaire de la canalisation 82,

ils sont transférés dans l'équipement sous vide et ils peu-

vent alors être utilisés comme combustible. Les liquides sont évacués par l'intermédiaire d'une canalisation 83. Une

fraction intermédiaire plus lourde, qui est composé prin-

cipalement de constituants et ayant un point d'ébullition inférieur à environ 4550C par exemple, peut être récupérée

par l'intermédiaire d'une canalisation 87 à partir d'un cir-

cuit comprenant la canalisation 84, l'échangeur de chaleur 246429e , la canalisation 86 et la canalisation 87. Un courant

intermédiaire encore plus lourd peut être évacué par l'in-

termédiaire d'une canalisation 88, qui peut également com-

porter un circuit de recyclage. Ces trois fractions de distillation passent dans la canalisation 89 et sont com- binées avec le distillat passant par la canalisation 73 en vue de leur utilisation comme matière première dans l'unité d'hydrogénation de solvants. Une partie ou bien la totalité

de ces courants peut également être prélevée à titre de pro-

duit par l'intermédiaire d'un tuyau de décharge, non repré-

senté sur la figure. Une fraction de queue, ayant un point

d'ébullition supérieur à environ 5380C sous la pression at-

mosphérique et contenant du charbon non entré en réaction

et des résidus, est évacuée de la colonne de fractionne-

ment sous vide par l'intermédiaire d'une canalisation 90

et elle peut être utilisée pour former une quantité addi-

tionnelle de produits liquides et d'hydrogène, comme cela va être décrit par la suite, ou bien on peut le traiter

et l'améliorer d'autres manières.

Il existe un certain nombre de variantes de la phase de fractionnement décrite ci-dessus, qu'on

peut utiliser le cas échéant. Une de ces variantes consis-

te par exemple à faire passer le courant liquide sortant du séparateur d'effluent de réacteur et du séparateur de

liquéfaction dans une centrifugeuse, une unité de sédimen-

tation par gravité, un filtre ou un appareil similaire, en vue de l'élimination des particules solides de charbon

non entré en réaction avant le fractionnement des liqui-

des. On peut ajouter aux produits de liquéfaction des anti-

solvants tels que de l'hexane, de la décoline ou certains hydrocarbures liquides, afin de faciliter la séparation du charbon non entré en réaction et des résidus de cendre par rapport aux liquides et de permettre leur évacuation de l'installation. Des processus de ce type ont été décrits

dans la littérature technique et sont bien connus des spé-

cialistes en la matière. Les liquides subsistant après la

2464296-

phase de séparation des solides peuvent ensuite être sépa-

rés par fractionnement en une fraction de naphta, d'un ou

plusieurs courants intermédiaires destinés à être intro-

duits dans le réacteur d'hydrogénation de solvant et, le cas échéant, d'une fraction plus lourde qui peut être trai-

tée par hydro-craquage et par d'autres techniques de trai-

tement secondaire.

Dans un mode préféré de la réalisation, le

produit de queue évacué par l'intermédiaire de la canalisa-

tion 90 est soumis à une cokéfaction pour produire un gaz combustible de haut pouvoir calorifique, un produit liquide et du coke qui est ensuite gazéifié de manière à former un gaz contenant de l'hydrogène, ou bien le produit de queue

est directement gazéifié, par exemple par oxydation partiel-

le. Dans le mode de réalisation représenté, la queue de li-

quéfaction chaude sortant de la colonne de fractionnement

sous vide est transférée par l'intermédiaire de la canalisa-

tion 90 dans l'unité de cokéfaction à lit fluidisé 92. Cet-

te unité est normalement équipée d'un laveur supérieur et d'une section de fractionnement 93, à partir de laquelle on

peut évacuer les produits liquides et gazeux qui ont été for-

més dans la réaction de cokéfaction. L'unité comprend éga-

lement généralement un ou plusieurs séparateurs à cyclones ou dispositifs similaires non représentés sur la figure et qui servent à enlever des particules entraînées des gaz et

vapeurs pénétrant dans les sections de lavage et de frac-

tionnement et à les réinjecter dans le lit fluidisé situé

en dessous. Plusieurs tuyaux d'alimentation 94 sont ordi-

nairement prévus, comme indiqué, afin d'assurer une meil-

leure distribution de la matière entrant dans la zone de co-

kéfaction. Cette zone contient un lit de particules de coke fluidisées qui sont maintenues à l'état fluidisé à l'aide

d'un courant ou d'un autre gaz de fluidisation qui est in-

troduit à proximité de la base de l'unité par l'intermédiai-

re de la canalisation 96. Le lit fluidisé est normalement maintenu à une température comprise entre environ 535 et 8200C àl'aide de produit de carbonisation chaud qui est introduit dans la partie supérieure de la zone de réaction

du cokéfacteur par l'intermédiaire d'une canalisation 108.

La pression régnant dans la zone de réaction est générale-

ment comprise entre environ 0,7 10.5 et 2,1.105Pa mais on peut utiliser le cas échéant une pression supérieure. Les

conditions optimales établies dans la zone de réaction dé-

pendent en partie des caractéristiques de la matière pre-

mière particulière utilisée et on peut aisément les déter-

miner.La queue de liquéfaction chaude qui est introduite

dans le lit fluidisé de l'unité de cokéfaction est pulvéri-

sée sur les surfaces des particules de charbon se trouvant dans le lit.Il en résulte que la matière est rapidement

chauffée à la température du lit. A mesure que la tempéra-

ture augmente, les constituants de point d'ébullition in-

férieur sont vaporisés et les parties plus lourdes sont sou-

mises à un craquage thermique et à d'autres réactions pour former des produits plus légers et du coke additionnel sur la surface des particules du lit. Les produits vaporisés, la vapeur et les solides entraînés, se déplacent vers le haut au travers du lit fluidisé et pénètrent dans les séparateurs

à cyclones ou dans d'autres dispositifs o les substances so-

lides existant dans le courant sont rejetées. Le courant pas-

se ensuite dans la zone de lavage et de fractionnement de l'unité o s'effectue un reflux. Un courant de gaz de tête, qui contient de l'azote lorsqu'on utilise de l'air comme

source d'oxygène, est évacué du cokéfacteur par l'intermé-

diaire de la canalisation 97. La totalitécu une partie de ce courant gazeux peut être évacué par l'intermédiaire de la canalisation 97' à titre de produit et être utilisée comme combustible ou dans un but analogue. Cependant en variante, et dans une application très avantageuse de la présente invention., la totalité ou une partie de ce courant gazeux est combinée avec la totalité ou une partie du gaz provenant du réacteur de liquéfaction par l'intermédiaire de la canalisation 52 et elle est utilisée pour produire de

2.464?96&

l'hydrogène utilisable dans les opérations de liquéfaction et d'hydrogénation ultérieure. Un courant auxiliaire de naphta est évacué du cokéfacteur par l'intermédiaire du tuyau 98 et il peut être combiné avec le naphta produit dans d'autres phases du processus.Une fraction de liquides lourds, ayant une plage d'ébullition normale comprise entre environ 205 et 5380C, est évacuée sous forme d'un courant auxiliaire par l'intermédiaire du tuyau 99 et peut être combinée avec des liquides tirés'du charbon et qui ont été produits au cours du processus. Des liquides lourds ayant

un point d'ébullition supérieur à 5380C peuvent être recy-

clés par l'intermédiaire de la canalisation 100 dans le cou-

rant d'alimentation d'entrée.

Les particules de coke se trouvant dans le

lit fluidisé de la zone de réaction du cokéfacteur ont ten-

dance à augmenter de dimensions à mesure que du coke addi-

tionnel est déposé. Ces particules se déplacent graduelle-

ment vers le bas au travers du lit fluidisé et elles sont

finalement déchargées de la zone de réaction par l'inter-

médiaire de la canalisation 101, sous la forme d'un courant

solide àphase dense. Ce courant est entraîné par de la va-

peur ou un autre gaz porteur et il est transporté vers le haut par l'intermédiaire des canalisations 102 et 103 de manière à parvenir dans un dispositif de chauffage de lit fluidisé 104. Dans ce dispositif, les particules de coke sont chauffées à une température supérieure d'environ 10 à 1500C à la température régnant dans la zone de réaction

du cokéfacteur à l'aide des gaz chauds introduits par l'in-

termédiaire de la canalisation 103. Des solides chauds sont

évacués du lit de dispositif de chauffage 104 par l'inter-

médiaire d'un tuyau de refoulement 106, ils sont entraînés par la vapeur ou un autre gaz porteur introduits par la

canalisation 107 et ils sont renvoyés à la zone de réac-

tion du cokéfacteur par l'intermédiaire de la canalisation 108. La vitesse de circulation entre le cokéfacteur et le

dispositif de chauffage est par conséquent maintenue suffi-

2464k9i

samment élevée pour produire la chaleur nécessaire au main-

tien du cokéfacteur à la température imposée. Le cas éché-

ant, on peut fournir de la chaleur additionnelle en intro-

duisant de l'air dans le dispositif de chauffage par l'in-

termédiaire d'un tuyau, non représenté sur la figure. Quand cette solution est adoptée, et comme indiqué précédemment, de l'azote moléculaire est introduite dans le cokéfacteur et par conséquent dans le gaz évacué par l'intermédiaire du

tuyau 97.

Des particules carbonées chaudes sont mises en circulation continue entre le lit fluidisé se trouvant dans le dispositif de chauffage 104 et le gazéificateur à

lit fluidisé 110 par l'intermédiaire de la canalisation 109.

Dans ce gazéificateur, les particules entrent en contact avec la vapeur introduite dans l'extrémité inférieure du gazéificateur par l'intermédiaire du tuyau 111 et également

avec un gaz contenant de l'oxygène et injectée par l'inter-

médiaire du tuyau 112. L'oxygène réagit avec le carbone des substances solides pour produire des oxydes de carbone et

pour engendrer de la chaleur. La vapeur réagit avec les soli-

des carbonés pour produire un gaz contenant de l'oxygène, de

l'oxyde de carbone, du gaz carbonique et un peu de méthane.

Le cas échéant, on peut utiliser un catalyseur à base de

métaux alcalins ou de métaux alcalino-terreux pour cataly-

ser la réaction de gazéification. Le gaz produit est pré-

levé en tête du gazéificateur par l'intermédiaire du tuyau 113 et il est canalisé par l'intermédiaire d'un tuyau 103 jusque dans le dispositif de chauffage 104 o la chaleur est récupérée et utilisée pour augmenter la température des particules de coke sortant de l'unité de cokéfaction par

l'intermédiaire du tuyau 102 et du gazéificateur par l'in-

termédiaire du tuyau 105. Un gaz riche en hydrogène, qui

contient de l'azote lorsqu'on utilise de l'air comme sour-

ce d'oxygène, est évacué en tête par l'intermédiaire de la canalisation 114 et il peut passer sur un catalyseur de transformation de gaz à l'eau pour augmenter le rapport de l'hydrogène à l'oxyde de carbone. Des gaz acides peuvent

ensuite être éliminés et, bien que cela ne soit pas indi-

qué sur la figure, la totalité ou une partie des gaz con-

tenant de l'hydrogène peut passer dans le réacteur de syn-

thèse d'ammoniac afin d'éliminer l'azote restant. Dans un mode préféré de réalisation, et comme indiqué précédemment, on récupère un solvant donneur d'hydrogène à partir du produit liquide et on le soumet

à une hydrogénation pour le recycler dans la zone de prépa-

ration de boue 10. Dans le mode de réalisation représenté,

les matières premières introduites dans l'unité d'hydrogé-

nation de solvants contiennent des hydrocarbures liquides composésprincipalement de constituants ayant une plage d'ébullition comprise entre 120 et 370'C qui proviennent

de la colonne de fractionnement atmosphérique 55 et d'hy-

drocarbures plus lourds ayant une plage d'ébullition com-

prise entre 370 et 5380C et provenant de la colonne de fractionnement sous vide 76. Ces matièrespremières peuvent

également contenir des hydrocarbures ayant des plages d'é-

bullition semblables et qui proviennent d'une unité de co-

kéfaction associé 92. Ces hydrocarbures parviennent par

l'intermédiaire des canalisations 73 et 89 dans la canali-

sation 115 et dans un échangeur de chaleur 116. Dans cet appareil, les matières premières pour l'alimentation sont soumises à un échange de chaleur indirect avec un produit hydrogéné chaud provenant du réacteur d'hydrogénation de

solvant par l'intermédiaire de la canalisation 117. Les ma-

tières premières sont préchauffées à partir d'une tempé-

rature initiale comprise entre environ 38 et 2600C jusqu'à une température finale comprise entre environ 315 et 4000C,

à une pression comprise entre environ 55.105 et 210 105 Pa.

Les matières premières préchauffées sont évacuées de l'é-

changeur par l'intermédiaire de la canalisation 118 et elles

sont combinées avec l'hydrogène introduit par l'intermédiai-

re de la canalisation 140. Le cas échéant, l'hydrogène in-

troduit par cette canalisation 140 peut être préchauffé à 9464t9d6

l'aide d'un échangeur de chaleur, non représenté sur la fi-

gure. Le courant combiné passe ensuite dans un four de pré-

chauffage 121 o il est porté à la température désirée à l'entrée de la zone d'hydrogénation de solvant. Le mélange préchauffé est ensuite introduit dans la zone d'hydrogéna-

tion de solvant par l'intermédiaire de la canalisation 122.

Dans le mode de réalisation représenté, le

réacteur d'hydrogénation de solvant est une unité à écou-

lement descendant et à deux étages qui comprend un étage initial 123 relié par un tuyau 124 à un second étage 125,

mais il va de soi qu'on peut utiliser le cas échéant d'au-

* tres types de réacteur. La température, la pression et le

débit intervenant dans la zone d'hydrogénation sont fonc-

tion dans une certaine mesure de la nature du courant de ma-

tière première utilisé, du catalyseur d'hydrogénation choi-

si pour le processus et d'autres facteurs. En général, il est approprié d'adopter des températures comprises entre environ 290 et 4550C, des pressions comprises entre 55.105 et 210.10 Pa et des débits compris entre environ 0,06 et

0,6 kg de matière première par heure et par kg de cataly-

seur.On introduit de l'hydrogène par l'intermédiaire de la

canalisation 140 à un débit suffisant pour maintenir la pres-

sion partielle moyenne d'hydrogène dans le réacteur entre

environ 34.105 et 138.105 Pa. Il est généralement avanta-

geux de maintenir une température moyenne d'hydrogénation dans le réacteur qui est comprise entre environ 357 et 399 C, une pression qui est comprise entre environ 103.105 et 173.105 Pa, un débit horaire de liquide qui est compris entre environ 0,2 et 0,50 kg de matière première/heure/kg de catalyseur et un débit d'hydrogène qui est suffisant pour maintenir une pression partielle moyenne d'hydrogène dans le réacteur,comprise entre environ 62.105 et 111.105 Pa. De telles techniques d'hydrogénation sont évidemment

bien connues et ne rentrent pas dans le cadre de l'inven-

tion.

L'effluent hydrogéné qui est produit dans l'unité d'hydrogénation de solvant est évacué du second étage 125 de l'unité par l'intermédiaire de la canalisation 117 à une température comprise entre environ 288 et 4550C, de préférence d'environ 370 à 4260C, puis on le fait passer dans l'échangeur de chaleur 116 o il est refroidi à une

température comprise entre environ 260 et 370 C puis il par-

vient par l'intermédiaire de la canalisation 127 dans le sé-

parateur à chaud 128 d'hydrogénation de solvant. Un courant

gazeux sort en tête de ce séparateur à une température com-

prise entre environ 315 et 370 C par l'intermédiaire de la

canalisation 130 et il est ensuite combiné avec del'hydro-

gène destiné à être fourni à l'unité de synthèse d'ammoniac

afin d'augmenter le rapport molaire H2: N2 dans cette uni-

té. Comme cela est bien connu, ce courant se compose géné-

ralement principalement d'hydrogène. Cependant,lorsqu'il

existe des hydrocarbures, le courant gazeux peut éventuel-

lement être combiné à des mélanges hydrogène-hydrocarbures

introduits dans un séparateur cryogène.

Le séparateur à chaud 128 d'hydrogénation

de solvant opère normalement à des pressions comprises en-

tre environ 103.10 et 173.105Pa. Les liquides séparés de

l'effluent hydrogéné dans le séparateur à chaud 128 sont dé-

chargés par l'intermédiaire d'une canalisation 134 compor-

tant une soupape de réduction de pression 135. La totalité

ou une partie du produit liquide peut ensuite être introdui-

te dans la zone de préparation de boue par l'intermédiaire de la canalisation 12. En variante, le produit liquide peut être soumis à un fractionnement (non représenté) de façon

à obtenir une plage désirée d'ébullition de solvant. Egale-

ment, et bien que cela ne soit pas indiqué sur le dessin, la totalité ou une partie de ce produit liquide peut être évacuée sous la forme d'un produit hydrocarbure liquide et

être utilisée comme combustible ou dans d'autres applica-

tions. Lorsque cette solution est adoptéeun solvant pro-

venant d'une autre source peut généralement être introduit

par l'intermédiaire de la canalisation 13.

2464 96

Comme indiqué précédemment, le gaz produit dans la réaction de liquéfaction et qui est déchargé par

l'intermédiaire de la canalisation 52', et en outre le pro-

duit gazeux provenant du cokéfacteur par l'intermédiaire de la canalisation 97, contiennent un mélange d'hydrocarbures

légers et d'hydrogène. Comme indiqué précédemment, la tota-

lité ou une partie de l'un ou de l'autre de ces courants peut

être déchargée respectivement par l'intermédiaire des cana-

lisations 53' et 97' à titre de produit final>ou bien la to-

talité ou une partie des deux courants peut être soumise à une séparation par voie cryogénique dans le séparateur 141

en vue de séparer les hydrocarbures de l'hydrogène. Le pro-

duit gazeux de la réaction de liquéfaction est introduit

dans le séparateur cryogène 141 par l'intermédiaire des ca-

nalisations 142 et 144>tandis que le produit gazeux prove-

nant du cokéfacteur est introduit dans le séparateur cryo-

gène 141 par l'intermédiaire des canalisations 143 et 144.

Dans le mode de réalisation représenté, les débits relatifs de ces courants gazeux sont commandés à l'aide des vannes

145 et 145' et des vannes 146 et 146'.

En général, on fait fonctionner le sépara-

teur cryogène à. une température comprise entre environ -130

et -171 C afin d'effectuer la séparation entre les hydro-

carbures et l'hydrogène contenus dans le gaz. Dans le mode de réalisation représenté, la fraction d'hydrocarbures du courant gazeux est évacuée en tête par l'intermédiaire de la canalisation 147,tandis que l'hydrogène est évacué par

l'intermédiaire de la canalisation 148. La fraction d'hydro-

carbures peut ensuite être déchargéeà titre de produit final (non représenté) ou bien ou peut la soumettre à. un réformage à la valeur dans la colonne de réformage 149. Dans le mode

de réalisation représenté, la vapeur est introduite par 1'-

intermédiaire d'une canalisation 150. En général, la colon-

ne de réformage peut fonctionner dans toute combinaison de conditions bien connues, en vue de produire de l'hydrogène et de l'oxyde de carbone et les conditions effectivement -

choisies ne sont pas critiques pour la présente invention.

Néanmoins, on fait de préférence fonctionner la colonne de réformage à une température comprise entre environ 815 et 8720C et à une pression comprise entre environ 20.105 et 25.105 Pa. De la vapeur est fournie à un débit approprié pour obtenir environ 30 à 75 moles de vapeur par mole de

carbure dans la colonne de réforinage.

Le produit sortant de la colonne de réforma-

ge est évacué par l'intermédiaire de la canalisation 151

et on le fait passer dans un séparateur 152. Dans ce sépara-

teur, un courant gazeux contenant principalement de l'hydro-

gène est séparé des oxydes de carbone produits pendant le

réformage. Le courant d'hydrogène est évacué par l'intermé-

diaire de la canalisation 153 tandis que les oxydes de car-

bone sont évacués par l'intermédiaire de la canalisation 154. En général, on peut utiliser tout moyen approprié pour effectuer la séparation dans le séparateur 152, ces moyens

comprenant une séparation par voie cryogénique, l'utilisa-

tion d'agents d'absorption de gaz acides et des tamis molé-

culaires. Le gaz contenant de l'hydrogène qui est évacué

par l'intermédiaire de la canalisation 153 est ensuite com-

biné avec de l'hydrogène provenant du séparateur cryogéni-

que 141 par l'intermédiaire d'une canalisation 148 et on l'introduit dans l'unité de synthèse d'ammoniac 155 par

l'intermédiaire d'une canalisation 156. Comme indiqué pré-

cédemment, l'hydrogène provenant de la zone d'hydrogénation par l'intermédiaire de la canalisation 130 peut être combiné

avec cet hydrogène, de même que le gaz contenant de l'hy-

drogène et évacué du dispositif de chauffage 104 par l'inter-

médiaire de la canalisation 114. Comme cela a été également

indiqué précédemment, des gaz acides sont généralement enle-

vés desdits courants, lorsque cela est nécessaire, avant leur introduction dans le réacteur de synthèse d'ammoniac 155. De mêmeides gaz acides sont éliminés du produit gazeux

sortant du cokéfacteur par l'intermédiaire de la canalisa-

tion 97, lorsque cela est nécessaire. En outre, l'un quel-

2464 4:9 d conque ou bien tous ces courants peuvent être soumis à une réaction de méthanation en vue d'une conversion ou d'une

élimination des oxydes de carbone qui pourraient y subsis-

ter. Comme indiqué précédemment, l'azote contenu dans le courant d'hydrogène fourni au réacteur de synthèse d'ammoniac par l'intermédiaire de la canalisation 156 réagit avec l'hydrogène pour former de l'ammoniac.L'ammoniac est ensuite séparé dans une zone de lavage 157 et de l'hydrogène

de haute pureté est déchargé du réacteur de synthèse d'ammo-

niac par l'intermédiaire d'une canalisation 160. Une solu-

tion de lavage est introduite dans le laveur 157 par l'in-

termédiaire d'une canalisation 158 et la solution usée peut être déchargée par l'intermédiaire de la canalisation 159. En général, on peut utiliser dans le laveur 157 toute solution

de lavage approprié>mais cependantjil est préférable d'em-

ployer des solutions acidesaqueuses ou bien seulement de l'eau.

Dans le mode de réalisation le plus avanta-

geux, et comme indiqué précédemment, l'hydrogène gazeux

introduit dans le réacteur de synthèse d'ammoniac 155 con-

tient environ 90 à 110 moles d'hydrogène par mole d'azote

et le réacteur de synthèse d'ammoniac fonctionne à une tem-

pérature comprise entre environ 330 et 3580C et à une pres-

5

sion comprise entre environ 120.10 et 155.10 Pa. L'hydro-

gène évacué par l'intermédiaire de la canalisation 160 peut ensuite être introduit dans l'unité de liquéfaction par l'intermédiaire de la canalisation 161 etlorsqu 'on fait

intervenir une hydrogénation, on peut l'introduire dans l'u-

nité d'hydrogénation par l'intermédiaire de la canalisation

140. Les débits relatifs peuvent être commandés respective-

ment à l'aide des vannes 162 et 163. En outre, et bien que

cela ne soit pas indiqué sur le dessin, une partie de l'hydro-

gène pourrait être évacué comme produit final et utilisé dans

d'autres applications.

Il va de soi que l'invention saurait être li-

mitée aux modes de réalisation particuliersprécédemment dé-

crit; l'homme de l'art-pourra d'ailleurs modifier ce procédé en fonction de conditions particulières sans sortir du cadre

de l'invention.

Claims (4)

REVENDICATIONS

1 ) - Procédé de liquéfaction de matières carbonées solides, suivant lequel on transforme une matière carbonée solide en boue dans un solvant ou un. diluant approprié et on la fait entrer en contact avec de l'hydrogène moléculaire à une température et une pression élevées pour former un pro- duit/lUaqzuepu et un produit de queue et suivant lequel au moins une partie du produit de queue est valorisé dans une

phase de traitement o on utilise de l'air, procédé carac-

térisé en ce qu'on enlève l'azote moléculaire de l'hydrogè-

ne ainsi produit par synthèse d'ammoniac.

2 ) - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce

qu'on soumet le produit gazeux de la liquéfaction à un ré-

formage et en ce qu'on fait passer l'hydrogène ainsi pro-

duit dans le réacteur de synthèse d'ammoniac pour augmenter

dans celui-ci le rapport molaire H2: N2.

3 ) - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, carac-

térisé en ce qu'au moins une partie de l'hydrogène est pro-

duit par réformage d'un produit gazeux provenant d'un coké-

facteur et en ce qu'on enlève l'azote moléculaire par syn-

thèse d'ammoniac.

4 ) - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à

3, caractérisé en ce qu'au moins une partie de l'hydrogène est produite par oxydation partielle d'un produit de queue avec de l'air et en ce qu'on enlève l'azote moléculaire

par synthèse d'ammoniac.

) - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à

4, caractérisé en ce qu'au moins une partie de l'hydrogène est produit par épuration par voie cryogèntque du produit gazeux de la liquéfaction ou de la cokéfaction et en ce

qu'on enlève l'azote de ce produit par synthèse d'ammoniac.