FR2467879A1 - Procede de liquefaction de charbon a deux stades avec production de solvant tire du processus - Google Patents

Abstract

Procédé de production d'hydrocarbures liquides à partir de charbon. Du charbon et un solvant ayant une faible teneur en matières insolubles dans l'heptane sont mis en forme de pâte dans une zone de mélange 10, puis dirigés dans une zone de dissolution 20 dans laquelle de l'hydrogène est additionné et dont l'effluent passe dans une zone de réaction 35 contenant un catalyseur d'hydrocraquage. L'effluent de cette zone 35 est dirigé sur une zone de séparation 55 dans laquelle les gaz légers sont éliminés. Le reste de l'effluent consiste en un courant de liquides et de matières solides qui est dirigé dans une première zone de séparation des matières solides 60 afin de produire un courant 65 pauvre en matières solides et un courant riche en ces matières. Le courant pauvre en matières solides est dirigé sur une zone de précipitation 70 afin de produire un solvant qui est recyclé par une canalisation 110 dans la première zone 10. Application à la production de carburants légers à partir de charbon.

Description

L'invention se rapporte à un procédé perfectionné de liquéfaction de

charbon brut. Elle se rapporte plus particulièrement à un procédé suivant lequel du charbon subdivisé est dissous dans un solvant tiré du processus et ayant une faible teneur en heptane insoluble, puis subit ensuite un hydrocraquage dans des conditions particulières. Le charbon représente la ressource la plus abondante de combustible fossile indigène et l'amenuisement des réserves de pétrole a pour conséquence que des efforts de recherche concertés ont été entrepris pour tenter de tirer des hydrocarbures liquides du charbon à l'échelle commerciale. Une tentative prometteuse dans ce domaine consiste en la liquéfaction directe du charbon qui

s'accompagne d'une production minimale de gaz.

Les études correspondantes ont eu principalement pour base les travaux anciens de F. Bergius qui a découvert qu'il serait possible de produire des carburants pour engins de transport par hydrogénation sous haute pression d'une pâte

de charbon, de solvant et d'un catalyseur.

Les découvertes récentes ont fait apparaître les

avantages de l'utilisation de solvants particuliers d'hydro-

génation à basses températures et pressions. Ces solvants tels que des hydrocarbures aromatiques polycycliques partiellement saturés facilitent le transfert de l'hydrogène au charbon et améliorent la dissolution. Toutefois, les produits de dissolveurs à étage unique ont généralement une forte teneur en asphaltènes, ils ont des poids moléculaires moyens élevés et de fortes viscosités. Ces facteurs soulèvent des difficultés considérables lors de l'élimination des particules fines de résidus de charbon qui sont en suspension dans le produit et dont le diamètre est compris en général

entre 1 et 25 microns.

La nature complète du résidu du charbon ou des matières solides non dissoutes n'est pas totalement comprise, mais il semble que le résidu est un composé d'espèces organiques et minérales. Le résidu de matière organique est semblable à du coke et la matière minérale est semblable aux constituants bien connus des cendres de charbon. Il est bien entendu nécessaire d'éliminer ces particules pour produire du carburant qui brûle proprement et qui a une faible teneur en cendres. Donc, de nombreux chercheurs ont concentré leurs efforts pour tenter de trouver des procédés facilitant l'élimination du résidu par des techniques autres que les techniques classiques. L'une des méthodes préconisées consiste en l'addition d'un précipitant ou anti-solvant au produit chargé de résidus. Les agents de précipitation qui conviennent sont en particulier les hydrocarbures aliphatiques ou naphténiques. Ces agents sont miscibles avec le solvant de liquéfaction, mais ne dissolvent pas le résidu

du charbon qui est précipité par eux. Les brevets des Etats-

Unis d'Amérique NI 3 852 182 et 4 075 080, qui sont incorporés au présent mémoire à titre de référence, sont des exemples des recherches effectuées dans l'art antérieur dans

ce domaine.

Cette utilisation d'anti-solvants ou d'agents de précipitation a néanmoins des inconvénients sérieux. Les produits liquides provenant de dissolveurs à étage unique ont en général une forte teneur en asphaltènes. Les asphaltènes ont été traditionnellement définis comme étant des matières hydrocarbonées à poids moléculaire élevé et ayant un déficit en hydrogène, ces matières étant insolubles dans les

hydrocarbures aliphatiques à chaîne droite tels que le n-

heptane. Il a été reconnu actuellement que les définitions larges des asphaltènes se rapportent à un large spectre de matières hydrocarbonées qui peuvent être caractérisées avec plus de précision. L'extraction d'un asphaltène insoluble dans un heptane peut être poursuivie à l'aide de solvants à base de benzène, de chloroforme et de diméthylformamide, dans cet ordre. Les asphaltènes solubles dans le benzène se caractérisent par une forte proportion de molécules ayant un poids moléculaire dans une plage comprise entre 450 et 650 et ne présentent qu'un faible déficit en hydrogène. Les asphaltènes solubles dans le chloroforme sont caractérisés par une forte proportion de molécules ayant un poids moléculaire dans une plage comprise entre environ 1000 et

environ 1200. Les asphaltènes solubles dans le diméthyl-

formamide se caractérisent par une forte proportion de molécules ayant un poids moléculaire dans une plage comprise entre environ 1800 et environ 2000 et en un fort déficit en hydrogène. Dans un produit caractéristique d'extraction par liquéfaction du charbon, il semblerait que les fractions asphaltènes solubles dans le benzène, le chloroforme et le diméthylformamide devraient représenter environ 50, 35 et 15 % en volume, respectivement, de la fraction asphaltène

insoluble dans l'heptane.

Ce spectre de composés hydrocarbonés à poids moléculaire élevé sera désigné de manière générale dans le présent mémoire par l'expression: "matières insolubles dans l'heptane", afin d'éviter la confusion avec la définition traditionnelle des asphaltènes qui exclurait les matières

insolubles dans le benzène.

Bien que les asphaltènes soient solubles dans les solvants du charbon qui sont utilisés, ils tendent à se précipiter de la solution lors de l'addition d'anti-solvants

à chaîne courte. Leur précipitation contribue à l'aggloméra-

tion de la cendre insoluble, mais a pour effet de provoquer une perte considérable en produit tiré des fractions à point d'ébullition élevé du charbon dissous. L'existence de ce problème et une tentative pour y apporter une solution sont notablement bien décrites dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique NI 4 029 567 qui est incorporé au présent mémoire

à titre de référence.

Le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 4 081 360 mentionne apparemment aussi l'existence de ce problème, mais les auteurs de ce brevet, qui est également cité à titre de référence dans le présent mémoire, ont attaqué le problème sous un angle différent, c'est-à-dire par suppression de la formation d'asphaltène pendant la phase de liquéfaction du charbon. Le procédé décrit dans ce brevet consiste à liquéfier le charbon par un solvant de charbon hydrogéné à faible teneur en asphaltène, puis à additionner un solvant constitué d'un aromatique léger pour contribuer à la séparation de la cendre. D'autres processus donnant le même résultat sont décrits dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique N0 3 997 425, NO 4 081 358, NO 4 081 359,

NO 4 082 643 et NI 4 082 644.

Le traitement consistant en la liquéfaction directe du charbon en deux stades a impliqué l'addition d'un stade de catalyse destiné à poursuivre l'hydrogénation et à rompre les chaînes des produits à poids moléculaire élevé sortant du dissolveur. Une rétrospective et la clarification que le temps apporte souvent aux idées semblent indiquer que ce stade n'est pas sans précédent. Toutefois, le passage direct d'un courant chargé de matières solides dans un réacteur de catalyse a été considéré au mieux jusqu'à présent comme impossible à réaliser. Les groupes d'appareillages à deux stades ont apporté la solution à la plupart des problèmes soulevés par l'élimination du résidu du charbon, car le produit ayant subi l'hydrocraquage était relativement léger et avait une viscosité relativement faible permettant donc d'utiliser des techniques classiques d'élimination de matières solides. La teneur en asphaltènes de l'effluent produit par le réacteur de catalyse a été considérablement réduite par l'hydrogénation provoquée par la catalyse. Des exemples de brevets se rapportant à des procédés de liquéfaction du charbon par stades successifs sont les brevets des Etats-Unis d'Amérique NI 4 018 663, NI 4 083 769

et NO 4 111 788.

Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N0 4 018 663 cité ci-dessus décrit un procédé à deux stades au cours duquel une boue de charbon et d'huile est dirigée dans un premier réacteur contenant une charge de matière poreuse de contact non catalytique en présence d'hydrogène à une pression de 69 à 138.105 Pa et à une température de 400 à 4500C. L'effluent de ce réacteur est ensuite de préférence filtré de manière à en éliminer le résidu du charbon, puis est dirigé dans un réacteur de catalyse pour la désulfuration, l'élimination de l'azote et l'hydrogénation

du charbon dissous.

Le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 4 083 769 précité décrit un procédé suivant lequel une pâte de charbon dans un solvant préalablement chauffée est dirigée avec de l'hydrogène dans une première zone d'un dissolveur fonctionnant sous une pression dépassant 210.105 Pa et à une température plus élevée que celle du dispositif de chauffage initial. L'effluent du dissolveur est ensuite hydrogéné dans une zone de catalyse également maintenue à une pression dépassant 210.105 Pa et à une température comprise dans une plage de 370 à 440WC afin de produire des hydrocarbures

liquides et un solvant recyclé.

Le brevet des Etats-Unis d'Amérique NI 4 111 788 précité décrit un procédé suivant lequel une pâte de charbon et d'huile est dirigée dans un dissolveur ne contenant aucun catalyseur et dont l'effluent est ensuite traité dans un bain de catalyse en ébullition à une température qui est d'au moins 140C inférieure à la température du dissolveur. Une partie du produit liquide est de préférence recyclée pour

être utilisée en solvant.

L'invention concerne un procédé de liquéfaction de charbon pour la production d'hydrocarbures normalement liquides et propres, cette production s'accompagnant d'une production minimale de gaz et la stabilité du processus étant élevée. Ce procédé consiste à préparer une pâte de charbon dans un solvant par mélange de charbon subdivisé avec un solvant, puis à additionner cette pâte d'hydrogène et à l'envoyer dans une première zone de dissolution qui ne contient aucun catalyseur ni aucune matière de contact apporté extérieurement. Le dissolveur fonctionne à une température suffisante pour dissoudre pratiquement ce

charbon, par exemple dans une plage de 425 à 480'C.

L'effluent du dissolveur est ensuite mis en contact dans une zone de réaction avec un catalyseur dans des conditions d'hydrocraquage, par exemple à une température comprise dans une plage de 340 à 4001C et sous une pression comprise dans une plage allant de 70 à 210.105 Pa afin de produire un second effluent comprenant une fraction normalement liquide qui contient une fraction mineure de matières insolubles dans

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l'heptane et qui est normalement comprise dans une plage de 2 à 5 % en poids de la fraction normalement liquide. Au moins une partie de l'effluent normalement liquide de la zone de réaction catalytique est mélangée avec un anti-solvant afin de précipiter pratiquement la totalité des matières subsistantes qui sont insolubles dans l'heptane. L'effluent ne contenant plus de matières insolubles dans l'heptane est recyclé pour être utilisé en solvant du charbon après précipitation. L'effluent qui est recyclé pour être utilisé en solvant de la pâte est de préférence une fraction à point d'ébullition supérieur à 200WC. Le catalyseur d'hydrocraquage utilisé dans la zone de réaction est de préférence maintenu dans un lit fixe, bien qu'il soit aussi

possible d'utiliser un lit en ébullition ou un lit mobile.

Des catalyseurs avantageux d'hydrocraquage comprennent des composés d'hydrogénation, par exemple à base de nickel et de molybdène, de cobalt et de molybdène ou de nickel et de tungstène sur une base de craquage légèrement acide telle que

l'alumine.

La matière dirigée dans la zone de dissolution y

demeure de préférence pendant un quart d'heure à une heure.

La zone de dissolution ne contient de préférence aucun catalyseur extérieur ni aucune autre particule ou matière de contact, mais peut comporter des chicanes pour produire un écoulement avec effet bouchon. Une pâte est maintenue à vitesse spatiale horaire dans la zone de réaction catalytique, par exemple dans la plage de 0,1 à 2 et, de

préférence, de 0,2 à 0,5.

L'invention va être décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple et dont la figure

unique est un organigramme du procédé de l'invention.

Du charbon et un solvant ayant une faible teneur en substances insolubles dans l'heptane sont mis sous forme de pâte dans une zone de mélange 10, puis dirigés par une canalisation 15 dans une zone 20 de dissolution. De l'hydrogène est ajouté dans le dissolveur 20 et l'effluent de ce dernier passe par une canalisation 30 dans une zone 35 de réaction catalytique. L'effluent de la zone 35 est dirigé sur une zone de séparation 55 dans laquelle les gaz légers sont évacués. Le reste de l'effluent consistant en un courant de liquides et de matières solides est dirigé de la zone 55 sur une première zone 60 de séparation des matières solides de manière à produire un courant 65 pauvre en matières solides et un courant riche en matières solides. Le courant pauvre en matières solides est dirigé de la zone 60 sur une zone 70 de précipitation afin de produire du solvant 110 destiné à être recyclé et le courant riche en matière solide qui provient de la zone 60 est dirigé sur une seconde zone 80 de séparation

des matières solides.

Pour revenir plus en détail sur le procédé représenté schématiquement sur le dessin, du charbon subdivisé est mélangé avec un solvant capable de libérer de l'hydrogène dans une zone de mélange 10. La matière première de base de l'invention est du charbon solide subdivisé tel

que de l'anthracite, du charbon bitumineux, du charbon sub-

bitumineux, le lignite ou un mélange de ceux-ci. Les charbons bitumineux et sub-bitumineux conviennent particulièrement bien et il est aussi avantageux que ces charbons soient fractionnés et broyés à une granulométrie inférieure à 0,15 mm, bien qu'il soit possible aussi de traiter du charbon

dont la granulométrie est plus élevée.

Le solvant consiste en hydrocarbures aromatiques polycycliques partiellement hydrogénés dont en général un ou plusieurs noyaux sont au moins partiellement saturés. Ce solvant est tiré du processus qui va être décrit ci-dessous et il consiste de préférence en une fraction à point d'ébullition égal à 2000C ou davantage et il est pratiquement dépourvu de matières insolubles dans l'heptane et de solides insolubles. Bien qu'il soit possible d'utiliser des fractions à point d'ébullition inférieur, celles-ci tendent à abaisser inutilement la pression partielle d'hydrogène dans l'appareil et donc elles ont une valeur douteuse. Par ailleurs, les fractions à point d'ébullition inférieur n'ont pas les viscosités élevées qui sont nécessaires à l'obtention de bonnes propriétés de transport du charbon sous forme d'une pâte. Le charbon subdivisé est mélangé avec le solvant, par exemple dans un rapport pondéral du solvant au charbon pouvant être compris entre environ 0,5:1 et 5:1 et de préférence entre environ 1:1 et 2:1. La pâte est refoulée de la zone de mélange 10 sous pression ou pompée dans la

canalisation 15 qui la dirige dans la zone de dissolution 20.

Le dissolveur fonctionne par exemple à une température comprise dans une plage allant de 425 à 4800C et de préférence de 425 à 4551C et, mieux encore, de 440 à 4500C, pendant un temps suffisamment long pour dissoudre pratiquement le charbon. Au moins 70 % en poids et de préférence plus de 90 % en poids du charbon, ces pourcentages étant calculés sur une base exempte d'humidité et de cendres, sont dissous dans la zone 20 et forment ainsi un mélange de solvant, de charbon dissous et de matières solides insolubles ou résidus de charbon. Les températures de la pâte de charbon sont de préférence maintenues à une valeur inférieure à 4800C dans ledit solvant afin d'empêcher que se produise un craquage thermique excessif qui réduit sensiblement le

rendement global en produits normalement liquides.

De l'hydrogène est aussi introduit dans la zone de dissolution par une canalisation 25 et consiste normalement en hydrogène frais ou en un gaz recyclé qui contient de l'hydrogène. D'autres conditions de la réaction dans la zone de dissolution sont par exemple une durée de 6 minutes à 2 heures, de préférence d'un quart d'heure à une heure pendant laquelle le mélange demeure dans cette zone, une pression partielle d'hydrogène comprise dans une plage allant de 35 à 680.105 Pa, de préférence de 100 à 340.105 Pa et plus avantageusement encore de 100 à 170.105 Pa, et un débit d'hydrogène gazeux de 355 à 3550 litres par litre de

pâte et de préférence de 380 à 1780 litres par litre de pâte.

La structure physique du dissolveur est de préférence conçue de manière que la pâte puisse y passer en un courant ascendant ou descendant. La zone comporte de préférence des chicanes ou elle est suffisamment longue pour produire un effet bouchon qui permet de mettre en oeuvre le procédé de l'invention en continu. Le dissolveur ne contient aucun catalyseur ni aucune particule de contact provenant d'une source extérieure, bien que la matière minérale que contient

le charbon puisse avoir une certaine action de catalyseur.

Le mélange de charbon dissous, de solvant et de matières solides insolubles est dirigé à la sortie du dissolveur 20 par la canalisation 30 dans la zone de réaction qui contient un catalyseur d'hydrocraquage. Dans la zone d'hydrocraquage, l'hydrogénation et le craquage ont lieu simultanément et les composés à poids moléculaire élevé continuent de subir l'hydrogénation et sont transformés en composés à poids moléculaire inférieur; le soufre est éliminé et transformé en sulfure d'hydrogène, l'azote est éliminé et transformé en ammoniac, et l'oxygène est éliminé et transformé en eau. La zone de réaction catalytique est de préférence du type à lit fixe, bien qu'il soit possible d'utiliser un lit en ébullition ou un lit mobile. Le mélange de gaz, liquides et matières solides insolubles passe de préférence dans le réacteur de catalyse en un courant

ascendant, mais peut aussi y passer en un courant descendant.

Les catalyseurs utilisés dans la zone d'hydro-

craquage peuvent être tous ceux qui sont bien connus et disponibles dans le commerce. Un catalyseur qui convient bien pour être utilisé dans la zone d'hydrocraquage consiste en un composé d'hydrogénation et un composé de craquage doux. Le composé d'hydrogénation est supporté par une base de craquage réfractaire, faiblement acide. Des bases qui conviennent sont, par exemple, la silice, l'alumine ou des composés de deux oxydes réfractaires ou davantage, par exemple de silice et d'alumine, de silice et de magnésie, de silice et de zircone, d'alumine et d'oxyde de bore, de silice et d'oxyde de titane, de silice, de zircone et d'oxyde de titane, des argiles traitées par un acide et analogues. Il est aussi possible d'utiliser des phosphates métalliques acides, par exemple du phosphate d'aluminium. Des bases avantageuses de craquage sont l'alumine et des composés de silice et d'alumine. Les composés d'hydrogénation qui conviennent sont choisis dans les métaux du Groupe VIb, les métaux du Groupe VIII et leurs oxydes, sulfures et mélanges. Les supports qui conviennent particulièrement bien sont à base de cobalt et de molybdène, de nickel et de molybdène ou de

nickel et de tungstène sur de l'alumine.

La température de la zone d'hydrocraquage doit être maintenue de préférence au-dessous de 410WC et plus avantageusement dans une plage allant de 340 à 4000C afin d'éviter l'encrassement. Il est donc préférable de maintenir la température de la zone d'hydrocraquage à une valeur inférieure de 55 à 85WC à la température de la zone de dissolution, ce qui peut se faire en refroidissant l'effluent du dissolveur par des procédés classiques tels que l'échange indirect de chaleur avec d'autres courants du processus ou par abaissement de la température à l'aide d'hydrogène. D'autres conditions de l'hydrocraquage sont, par exemple, une pression partielle d'hydrogène de 35.105 à 680.105 Pa, de préférence de 70.105 à 210.105 Pa et plus avantageusement encore de 100.105 à 170. 105 Pa; un débit d'hydrogène de 355 à 3550 litres par litre de pâte, de préférence de 380 à 1780 litres d'hydrogène par litre de pâte, et une vitesse spatiale horaire du liquide de la pâte dans une plage comprise entre 0,1 et 2, de préférence entre

0,2 et 0,5.

La pression au stade de la dissolution non catalytique et la pression au stade de l'hydrocraquage catalytique sont de préférence sensiblement les mêmes afin

d'éliminer le pompage entre stades.

La totalité de l'effluent provenant de la zone de

dissolution est dirigée de préférence sur la zone d'hydro-

raquage. Toutefois, de faibles quantités d'eau et de gaz légers (en Ci à C4) étant produites au premier stade par l'hydrogénation des liquides du charbon, le catalyseur utilisé au second stade est soumis à une pression partielle d'hydrogène qui est plus basse que si ces matières étaient absentes. Des pressions partielles supérieures d'hydrogène tendant à accroître la durée de vie du catalyseur, il peut être préférable, dans une production à l'échelle industrielle, d'éliminer une partie de l'eau et des gaz

légers avant que le courant n'entre dans la zone d'hydro-

craquage. Par ailleurs, l'élimination entre les stades de il l'oxyde carbonique et d'autres gaz contenant de l'oxygène peut réduire la consommation d'hydrogène au stade de l'hydrocraquage. L'effluent produit 40 sortant de la zone de réaction 35 est de préférence séparé en une fraction gazeuse 45 et une fraction de liquide et de matières solides dans la zone 55. La fraction gazeuse se compose de préférence d'huiles légères à point d'ébullition inférieur à environ 2000C et de composés normalement gazeux tels que H2 Co, Co21 H20 et des hydrocarbures en Cl à C4. L'hydrogène est de préférence séparé des autres composés gazeux et recyclé au stade de l'hydrocraquage ou à celui de dissolution. La fraction de liquide et de matières solides 50 est dirigée sur la zone de séparation 60 dans laquelle le courant est séparé en un courant 65 pauvre en matières solides et en un courant 75 riche en matières solides. Les matières solides insolubles sont séparées du courant pauvre en matières solides dans la zone 60 par des procédés classiques impliquant par exemple la mise en oeuvre d'un hydrocyclone, de filtres, de centrifugeuses et de décanteurs ou une combinaison d'appareillages de ce type. Les produits solides insolubles sont de préférence séparés par décantation, ce procédé apportant un avantage supplémentaire au processus de l'invention, car l'effluent de la zone de réaction par hydrocraquage a une faible viscosité et une densité relativement faible, qui est inférieure à l'unité. La faible densité de l'effluent permet la séparation rapide des matières solides par décantation de telle manière qu'en général 90 % en poids des matières solides peuvent être séparés rapidement. Des essais effectués montrent qu'il est possible d'obtenir des teneurs en matières solides pouvant descendre jusqu'à 0,1 % en poids à l'aide de décanteurs. Les matières solides insolubles sont de préférence éliminées par décantation à température élevée comprise entre 150 et 2050C et sous une pression comprise dans une plage allant de la pression atmosphérique à 340.10 Pa, de préférence dans une

plage comprise entre la pression atmosphérique et 70.105 Pa.

La séparation des matières solides à température et pression élevées est particulièrement souhaitable pour minimiser la viscosité et la densité du liquide et pour éviter le bouillonnement. Le courant de produit pauvre- en matières solides est éliminé par la canalisation 65 et dirigé sur la zone de précipitation 70 et le courant riche en matières solides est dirigé sur la seconde zone 80 de séparation des matières solides par la canalisation 75. La zone 80 peut consister en appareillages de distillation, de cokéfaction en milieu fluidisé, de cokéfaction différée, de centrifugation, en un hydrocyclone, en filtres, en un décanteur out en une combinaison de procédés mettant en oeuvre ces appareillages. Les matières solides sortant du séparateur sont éliminées de la zone 80 par une canalisation 95 et sont mises au rebut et le produit liquide est éliminé par une canalisation 100. Le produit liquide ne contient pratiquement aucune matière solide, c'est-à-dire qu'il en contient moins

de 1 % en poids.

Le courant pauvre en matières solides et dirigé

par la canalisation 65 sur la zone 70 contient approximative-

ment 2 à 5 % en poids de matières insolubles dans l'heptane et approximativement 0,1 à 0,5 % en poids de résidus du charbon. Bien que la teneur en matières insolubles dans l'heptane soit faible et en fait inférieure à celle préconisée dans l'art antérieur, il a été découvert que même cette faible teneur en ces matières encrasse progressivement le catalyseur d'hydrocraquage de la zone 35. Cet encrassement progressif n'aurait pas d'importance pour des réacteurs catalytiques fonctionnant à des températures élevées, mais pour des réacteurs fonctionnant à des températures basses, la vitesse d'encrassement en abaisse de

manière néfaste la durée des cycles.

Dans la zone de précipitation 70, le courant pauvre en matières solides est additionné ou mélangé à un anti-solvant afin de précipiter pratiquement la totalité des matières subsistantes qui sont insolubles dans l'heptane ou au moins de manière à obtenir une teneur en matières

insolubles dans l'heptane qui soit inférieure à 1 % en poids.

Des anti-solvants qui conviennent sont par exemple des hydrocarbures aliphatiques ou naphténiques à chaîne courte, tels que le pentane, l'hexane, l'heptane, le

cyclopentane, le cyclohexane ou le cycloheptane. L'anti-

solvant doit être additionné ou mélangé au courant pauvre en matières solides dans un rapport pondéral d'environ 1:10 à 10:1 et de préférence de 1:5 à 1:1 afin de précipiter les

matières insolubles dans l'heptane. L'addition de l'anti-

solvant est effectuée de préférence à des températures et

pressions juste inférieures au point critique de l'anti-

solvant. Les matières insolubles dans l'heptane et solidifiées peuvent ensuite être éliminées par des procédés classiques tels que la filtration, la décantation, la centrifugation ou le passage dans un hydrocyclone. Après séparation, le courant liquide est dirigé par la canalisation 110 vers la zone de mélange dans laquelle il est utilisé en solvant et les asphaltènes solidifiés sont éliminés du

système par la canalisation 115.

Il convient de remarquer que, bien qu'il soit préférable de ne soumettre qu'une fraction du courant pauvre en matières solides, et en particulier la fraction à point d'ébullition supérieur à 2001C, à la précipitation pour en éliminer les matières insolubles dans l'heptane, il est aussi possible, dans le cadre de l'invention, de refroidir la totalité du courant provenant de la zone de réaction pour précipiter les matières insolubles dans l'heptane et les

matières solides afin de produire un solvant qui est recyclé.

Le procédé de l'invention permet d'obtenir des produits extrêmement propres et normalement liquides. Les produits normalement liquides, c'està-dire toutes les fractions dont le point d'ébullition est supérieur àcelui des fractions en C4, ont une densité inhabituellement faible, une faible teneur en soufre qui est inférieure à 0,1 % en poids et en général inférieure à 0,2 % en poids et une faible teneur en azote qui est inférieure à 0,5 % en poids et en

général inférieure à 0,2 % en poids.

Il apparait à l'évidence, d'après la description

qui précède, que le procédé de l'invention est simple et permet d'obtenir des produits dérivés du charbon qui sont propres et normalement liquides et qui sont utilisables à de

nombreuses fins. La large plage de produits est particulière-

ment utilisable en carburant pour turbines, certaines fractions particulières étant utilisables en essence, en carburants pour turboréacteurs ou autres.

Claims (12)

REVENDICATIONS

1. Procédé de liquéfaction de charbon, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à former une pâte de charbon et de solvant par mélange (en 10) de charbon subdivisé et d'un solvant, à faire passer (canalisation 15) cette pâte additionnée d'hydrogène dans une zone de dissolution (20) afin de dissoudre pratiquement ledit charbon, à mettre en contact au moins une partie de l'effluent de ladite zone de dissolution dans une zone de réaction (35) avec un catalyseur d'hydrocraquage, que contient cette zone, dans des conditions d'hydrocraquage, afin de produire un second effluent (40) contenant des matières insolubles dans l'heptane, à mélanger un anti-solvant à ladite partie dudit second effluent contenant des matières insolubles dans l'heptane (dans une zone 70) afin de produire un hydrocarbure liquide ne contenant sensiblement aucune matière insoluble dans l'heptane et à recycler (en 110) ledit hydrocarbure liquide ne contenant pratiquement aucune matière insoluble dans l'heptane afin de l'utiliser en

solvant du charbon.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite partie du second effluent (40) est une

fraction à point d'ébullition supérieur à 2001C.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit second effluent (40) contenant des matières insolubles dans l'heptane a une teneur en telles matières de

2 à 5 % en poids.

4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le rapport pondéral de l'anti-solvant à ladite partie du second effluent est compris dans une plage allant

de 1:10 à 10:1.

5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit stade de mélange (70) comprend la précipitation (60) des matières insolubles dans l'heptane qui sont séparées dans un hydrocyclone, par filtration, centrifugation, décantation ou par une combinaison d'un hydrocyclone, de filtres, d'une centrifugeuse et d'un décanteur.

6. Procédé de liquéfaction de charbon, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à former une pâte de charbon et de solvant par mélange de charbon subdivisé avec un solvant (en 10), à faire passer (15) ladite pâte additionnée d'hydrogène dans une zone de dissolution (20) afin de dissoudre pratiquement ledit charbon, à mettre en contact au moins une partie de l'effluent provenant de la zone de dissolution dans une zone de réaction (35) avec un catalyseur d'hydrocraquage que contient cette zone, dans des conditions d'hydrocraquage, afin de produire un second effluent (40) comprenant une fraction normalement liquide qui contient des matières insolubles dans l'heptane et le résidu du charbon, à séparer (en 60) une proportion importante du résidu du charbon d'au moins une partie de ladite fraction normalement liquide afin de produire un liquide pauvre en matières solides (65), à mélanger (en 70) un anti-solvant avec au moins une partie dudit liquide pauvre en matières solides afin de précipiter pratiquement la totalité des matières insolubles dans l'heptane que contient ce liquide et de produire un liquide ne contenant pratiquement aucune matière insoluble dans l'heptane et à recycler (110) ledit liquide ne contenant pratiquement aucune matière insoluble

dans l'heptane afin de l'utiliser en solvant.

7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite partie de ladite fraction normalement liquide est une fraction à point d'ébullition supérieur à

2000C.

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le rapport pondéral de l'anti-solvant à ladite partie de liquide pauvre en matières solides est compris dans

une plage allant de 1:10 à 10:1.

9. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite proportion de résidus de charbon est séparée (en 60) dans un hydrocyclone, par filtration, centrifugation, décantation ou par une combinaison d'un hydrocyclone, de

filtres, d'une centrifugeuse et d'un décanteur.

10. Procédé selon l'une des revendications 1 et

6, caractérisé en ce que la totalité de l'effluent provenant de la zone de dissolution (20) est dirigée sur la zone de

réaction (35) contenant un catalyseur d'hydrocraquage.

11. Procédé selon l'une des revendications 1 et

6, caractérisé en ce que l'eau et les gaz légers sont évacués (en 25) de l'effluent de la zone de dissolution (20) avant de faire passer le reste de l'effluent dans la zone de réaction

(35) contenant le catalyseur d'hydrocraquage.

12. Procédé selon l'une des revendications 1 et

6, caractérisé en ce que ladite zone de dissolution (20) ne contient aucun catalyseur ni aucune particule de contact provenant de l'extérieur et elle fonctionne à une température comprise dans une plage de 425 à 4801C et lesdites conditions d'hydrocraquage consistent en une température comprise dans une plage de 340 à 4001C et une pression partielle

d'hydrogène comprise dans une plage de 70.105 à 210.105 Pa.