FR2468549A1 - Procede de fabrication de particules spheriques de dimensions bien uniformes, en carbone et, en particulier, en carbone active - Google Patents

Abstract

La présente invention a pour objet un procédé de fabrication de particules sphériques en carbone. On fond un mélange de brai et d'un agent réducteur de viscosité, on transforme ce mélange en une masse filamenteuse par passage à travers une buse 3, on brise les filaments à l'aide d'une tronçonneuse Il pour obtenir des bâtonnets ayant un rapport longueur/diamètre inférieur à 5 et ces bâtonnets sont transformés en sphères par immersion dans de l'eau très chaude maintenue à une température supérieure au point de ramollissement du mélange. Application à la fabrication de particules sphériques en carbone utilisées pour le traitement des eaux usées industrielles.

Description

246#549

La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication de particules sphériques en carbone et, en particulier, en carbone activé, ayant des dimensions

bien uniformes.

On utilise des particules sphériques en car- bone, et éventuellement en carbone activé, pour le traitement des eaux usées industrielles, pour la purification de l'eau potable, pour éliminer les oxydes de soufre des gaz d'échappement, etc, en tirant le meilleur parti de leur sphéricité et on a constaté que ces particules étaient extrêmement efficaces. En particulier, étant donné que les particules obtenues à partir de brais comme matière première possèdent une grande résistance à l'effondrement et sont très difficiles à réduire en poudre très fine, on les utilise

aussi bien pour des lits fixes que pour des lits flui-

disés. Comme procédés de fabrication de particules sphériques en carbone et, en particulier, en carbone activé à partir de brai de pétrole ou de brai de houille par exemple, on peut citer les procédés décrits dans

les brevets japonais ne 18.879/75 et no 76/76. Confor-

mément à ces procédés, après avoir ajouté à un brai bien déterminé un agent réducteur de viscosité et après avoir mélangé intimement ces deux corps, on fait fondre ce mélange en le portant à une température comprise entre 50 et 3000C, puis on le disperse dans de l'eau renfermant un agent de suspension, à la pression ambiante ou à une pression plus forte, en vue d'obtenir

des particules sphériques de brai. On traite ces par-

ticules de brai ainsi obtenues à l'aide d'un solvant de manière à en extraire l'agent réducteur de viscosité puis on les rend infusibles et on les soumet à cuisson ou à une opération d'activation pour obtenir le produit

désiré.

Le procédé décrit ci-dessus se révèle excellent

= *8 - 5 4 - -

24-685 49:-

pour la confection de particules sphériques en carbone et, en particulier, en carbone activé; toutefois, les particules ainsi obtenues ont tendance à avoir des dimensions qui se répartissent sur une très vaste gamme, étant donné que le fluide visqueux du mélange de brai est découpé et se recombine dans l'eau pour donner le produit sphérique désiré. En outre, dans le cas ou le brai est fortement visqueux, il faut disperser le mélange à base de brai sous une température élevée afin d'avoir un mélange moins visqueux et l'on a du mal à obtenir des particules de faible diamètre en

raison de la difficulté de briser des grosses parti-

cules par un effet de cisaillement. En raison des difficultés que l'on vient d'exposer, on a été amené à fabriquer des particules de grand diamètre et non plus de petit diamètre et, dans le cas o l'on a

absolument besoin de particules de dimensions uni-

formes, il faut procéder à un tamisage. On voit ainsi que le besoin s'est fait sentir d'un procédé permettant de fabriquer des particules sphériques en carbone et,

en particulier,en carbone activé de dimensions uni-

formes. Le demandeur, après avoir étudié le moyen de fabriquer des particules sphériques en carbone, et, éventuellement, en carbone activé, plus petites que celles que l'on obtient ordinairement et de dimensions uniformes, a constaté que l'on peut

obtenir des particules sphériques de dimensions extrê-

mement régulières en extrudant du brai de pétrole ou du brai de houille, renfermant un agent réducteur de viscosité, à l'aide de buses de manière à obtenir

des filaments, puis, après avoir refroidi ces fila-

ments pour les solidifier, en les brisant pour obtenir

des bâtonnets ayant un rapport longueur/diamètre infé-

rieur à 5 et, enfin, en jetant le mélange de brai solidifié sous la forme de bâtonnets dans de l'eau

très chaude, ayant une température supérieure à la tem-

pérature de ramollissement du mélange de brai.

De façon précise, l'invention a pour objet un procédé de fabrication de particules sphériques en carbone et, en particulier,en carbone active, de di- mensions uniformes, caractérisé par le fait qu'il consiste à transformer le mélange de brai et d'agent réducteur de viscosité en une masse de filaments, opération éventuellement suivie d'un étirage de la masse ainsi obtenue, à briser cette masse filamenteuse, étirée ou non, pour obtenir une masse de bâtonnets dont le rapport longueur/diamètre est inférieur à 5, puis à jeter cette masse de bâtonnets dans de l'eau très chaude maintenue à une température supérieure au point de ramollissement du mélange de manière à transformer thermiquement cette masse de bâtonnets

en des particules sphériques.

D'autres caractéristiques et avantages de

l'invention ressortiront de la description qui va

suivre, faite en regard des dessins annexés et donnant, à titre explicatif mais nullement limitatif, une forme

de mise en oeuvre du procédé selon l'invention.

Sur ces dessins, - la Fig. 1 représente un mode de mise en oeuvre des opérations d'extrusion, d'étirage, de refroidissement et de rupture de la masse filamenteuse.; et, - la Fig. 2 illustre, de façon schématique, un mode possible de mise en oeuvre de l'opération

de déformation thermique selon l'invention.

Le brai utilisé pour la mise en oeuvre de l'invention peut être du brai de pétrole ou du brai de houille. Comme brai de pétrole, on peut citer, par exemple, le brai obtenu par craquage thermique de fractions de pétrole (pétrole brut, huile lourde,

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naphte, asphalte, huile légère, kérosène, etc.) ou le produit traité thermiquement d'un tel brai. Dans le cas du brai de houille, on peut citer les fractions plus lourdes (par exemple le brai lourd, ou le brai moyen). Dans tous les cas, il est préférable de faire appel à des brais dont le point de ramollissement est

supérieur à 1600C.

En ce qui concerne l'agent réducteur de viscosité, ce peut être un composé aromatique di- ou 10. tri-cyclique avantageusement-compatible avec les brais cités plus haut et dont le point d'ébullition est supérieur à 200'C, choisi par exemple parmi les corps

suivants: naphtalène, méthyl-naphtalène, phényl-

naphtalène, benzyl-naphtalène, méthyl-anthracène,

phénanthrène, biphényle, ou un mélange de deux ou plu-

sieurs composés de ce type. Entre ces divers corps, le naphtalène est nettement préférable en raison de son

pouvoir élevé en ce qui concerne la diminution de visco-

sité du brai et de la facilité avec laquelle on l'ex-

trait des particules de carbone au cours de l'opération d'extraction. Après l'avoir fondu de façon uniforme, on extrude le mélange de brai et d'agent réducteur de viscosité à l'aide d'une buse de manière à obtenir une masse filamenteuse. L'extrusion de ce mélange peut être assurée par une bouteille sous pression munie, à son extrémité inférieure, d'une buse à plusieurs trous ou par pompage de cette buse-à plusieurs trous. Une fois que l'on a introduit le mélange dans cette bouteille, on le fond, puis on l'extrude vers le bas en mettant cette bouteille sous pression, de manière à obtenir des filaments. Les trous de la buse ont avantageusement un diamètre compris entre 0,5 et 3,0 mm et, en vue d'augmenter le rendement, on fait appel à une buse à plusieurs trous. Si le diamètre des trous est trop-faible, la pression nécessaire pour assurer l'extrusion doit être forte et, si ce diamètre est trop grand, les filaments obtenus sont d'un diamètre trop fort, ce qui a pour conséquence de rendre plus difficile leur refroidissement. Dans ce dernier cas, la partie intérieure des filaments demeure longtemps à l'état fondu, ce qui a pour inconvénient de gêner la

rupture nécessaire pour l'obtention d'un produit conve-

nablement brisé. On peut remédier à cet inconvénient en

faisant durer plus longtemps l'opération de refroi-

dissement, mais il est préférable d'utiliser des trous

ayant la dimension convenable, puis d'étirer les fi-

laments extrudés pour les amincir. Les conditions de l'extrusion sont fonction de l'état du mélange ainsi

que du diamètre des trous et de leur nombre. On déter-

mine convenablement la température et la pression de l'opération d'extrusion. En tout cas, il est préférable, -en vue des opérations suivantes, que le diamètre des filaments, après extrusion ou après étirage, soit

compris entre 0,2 et 2,5 mm.

L'étirage des filaments extrudés s'effectue selon un procédé classique, par exemple par extrusion avec une circulation d'air. L'un des modes d'étirage selon l'invention consiste à faire circuler le filament extrudé sur un conduit incliné ou un transporteur à courroie à l'aide d'un courant d'eau à une vitesse comprise entre 0,5 et 5 m/sec. Avec un tel procédé, le refroidissement et l'étirage s'effectuent simultanément en une opération unique. La pente de ce conduit ou de ce transporteur à courroie peut être comprise entre 30 et 600. Suivant une variante, on peut étirer le filament extrudé en le faisant glisser le long d'une paroi inclinée ou presque verticale, avec ou sans écoulement d'eau. Dans

le cas d'un conduit mobile, par exemple d'un trans-

porteur à courroie, de vitesse réglable, l'étirage est plus facile. Si la vitesse d'écoulement de l'eau et/ou la vitesse de déplacement du transporteur à

courroie prend une valeur trop grande, le taux d'al-

- - -: -v ?468549 longement devient trop important et les filaments

risquent de se couper.

La Fig. 1, comme on l'a signalé plus haut, illustre de façon schématique un mode de mise en oeuvre des opérations selon l'invention, à savoir l'extrusion, l'étirage, le refroidissement et la

rupture des filaments.

Comme indiqué sur cette figure, on introduit un mélange de brai et d'agent réducteur de viscosité,

dans une bouteille sous pression 2, munie d'un agi-

tateur 1 et l'on porte ce mélange à une température donnée tout en l'agitant. Puis, après avoir introduit de l'azote gazeux dans cette bouteille 2 par l'entrée 5, on extrude le contenu de cette bouteille par la buse 3, sous une pression d'azote gazeux donnée. Les filaments

de brai ainsi extrudés sont entraînés dans un réci-

pient 7 contenant de l'eau de refroidissement, après avoir été étirés sur le conduit ou transporteur à courroie incliné 6. Une fraction de l'eau du récipient 7, apportée par la pompe 8, s'écoule à une vitesse donnée sur ce conduit ou cette courroie 6, ce qui facilite le refroidissement et l'étirage des filaments du mélange à base de brai. Cette eau qui s'écoule le long du conduit 6 pourrait très bien provenir d'une autre source. Le mélange de brai et d'agent réducteur

de viscosité, une fois extrudé par la buse, se refroi-

dit sur le conduit ou transporteur à courroie 6 et dans le récipient 7, puis il se solidifie. On peut également assurer le refroidissement des filaments dans le récipient 7 en projetant de l'eau sur ces

filaments au lieu de les faire tremper dans l'eau.

Les filaments de brai ainsi façonnés et solidifiés sont extrêmement fragiles et ils se brisent facilement pour donner une masse de bâtonnets ayant un rapport longueur/diamètre (L/D) inférieur à 5, si l'on utilise un désagrégateur, par exemple un broyeur, un presse-fruits ou presselégumes, un malaxeur, un

déchiqueteur ou un pressoir à colloides. Les fila-

ments solidifiés du mélange à base de brai se rompent facilement sous l'application-d'une force extérieure peu importante, mais, une fois que ces filaments ont été brisés en bâtonnets ayant un rapport L/D inférieur à 5, ils deviennent relativement peu sensibles aux forces extérieures et, par conséquent, on peut facilement obtenir une masse de bâtonnets ayant un rapport L/D compris entre 1 et 5, les valeurs comprisesentre 1 et 2 étant les plus noribreuses. La gamme de répartition des dimensions des bâtonnets est très précise et étroite. On peut obtenir des particules sphériques dès que le rapport L/D est inférieur à 5,

mais si le rapport L/D est inférieur à 2, la trans-

formation en sphères s'effectue encore plus facilement

et se rapport est donc préféré.

Le fait que les bâtonnets du mélange à base

de brai ayant un rapport L/D faible soient de dimen-

sions uniformes constitue la caractéristique prin-

cipale de l'invention et, si l'on utilise de tels bâtonnets, on peut obtenir des particules sphériques

de dimensions uniformes.

Dans le cas o on se contente de fondre, de façonner et de refroidir le mélange à base de brai, si l'on broie le matériau une fois solidifié pour obtenir des granules ou des particules de dimensions uniformes, une quantité de matériau représentant de à 40 %, en poids, se brise pour donner une poudre très fine qui ne permet pas d'obtenir des particules de la dimension voulue. Au contraire, si les filaments

ont été traités conformément à l'invention, la pro-

portion qui se transforme en poudre très fine est

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très faible et inférieure à 2 % en p.oids de l'ensemble.

Les opérations de.refroidissement, de solidi-

fication et d'écrasement (broyage) des filaments confor-

mément à l'invention peuvent s'effectuer en discontinu, mais il est toutefois préférable d'opérer en continu, comme dans le cas de la Fig. 1. Les filaments refroidis sont transportés de façon continue par des transporteurs à courroie 9 et 10 puis ils sont découpés en bâtonnets

dans une tronçonneuse il à grande vitesse.

Une fois que l'on a jeté les bâtonnets ainsi obtenus, d'un rapport L/D inférieur à 5, dans de l'eau très chaude maintenue à une-températuresupérieur-e au point de ramollissement de ce mélange à base de brai, la masse à1l'état de bâtonnets se transforme en sphères sous l'effet de la déformation thermo-plastique due à la tension superficielle. Cette transformation en sphères se produit progressivement à mesure que les bâtonnets tombent lentement dans l'eau très chaude. On

peut également assurer la déformation par agitation.

Au cours de la-transformation thermique en sphères dans l'eau très chaude, il est bon de commencer par ajouter une quantité convenable d'un agent anti-agglomérant dans l'eau, afin d'empêcher les particules du mélange à base de brai ainsi constituées de s'agglomérer les unes aux autres. Comme agent anti-agglomérant, on peut citer l'alcool polyvinyle, l'acétate de polyvinyle

partiellement saponifié, la méthyl-cellulose, la carbo-

xy-méthylcellulose, l'acide polyacrylique et ses sels, le polyéthylène glycol ainsi que ses éthers ou ses esters, l'amidon, la gélatine ou tout autre polymère

soluble dans l'eau.

Dans tous les cas, au lieu d'obtenir une

transformation par application d'une force de cisail-

lement comme dans la technique antérieure, on transforme thermiquement les bâtonnets-de la masse de mélange à

base de brai d'un rapport L/D inférieur à 5, en parti-

cules sphériques, tout en conservant le volume initial

et sans modifier fortement la répartition des dimen-

sions. Par conséquent, les particules sphériques obtenues conformément au procédé selon l'invention

sont avantageusement de dimensions uniformes.

On extrait des particules sphériques ainsi obtenues à partir du mélange de brai l'agent réducteur de viscosité à l'aide d'un solvant organique, puis on rend infusibles les particules de brai toujours sphériques et on les cuit de manière à obtenir des particules sphériques de carbone, ou bien on les rend infusibles et on les active pour obtenir des particules

sphériques de carbone activé.

Comme solvant organique d'extraction, on peut citer un solvant qui ne dissout que faiblement le brai ou les matériaux carbonés, mais qui en revanche dissout fortement l'agent réducteur de viscosité: les hydrocarbures aliphatiques, par exemple le butane,

le pentane, l'hexane, l'heptane ou les alcools ali-

phatiques, par exemple le méthanol, l'éthanol, le propanol, satisfont à ces conditions. L'agent réducteur de viscosité contenu dans les particules peut être extrait et éliminé par une opération d'extraction à un seul stade ou à plusieurs stades. Les particules sphériques de brai ainsi traitées sont poreuses en raison même de l'extraction de l'agent réducteur de viscosité. On oxyde ces particules sphériques poreuses de brai à l'aide d'un agent oxydant, à une température

inférieure à 400'C, de manière à obtenir des parti-

cules sphériques poreuses infusibles. Comme agent oxydant servant à rendre infusibles les particules, on peut utiliser l'un des corps suivants. l'air, l'oxygène

gazeux, l'ozone, l'anhydride sulfurique gazeux, le di-

oxyde d'azote gazeux ou un mélange gazeux de ces corps

dilué dans l'air ou l'azote gazeux.

L'opération suivante consiste à cuirezles particules sphériques ainsi rendues infusibles en vue de les carboniser dans une atmosphère inerte, à une -température supérieure à 6.000 C, de manière à obtenir

des particules sphériques de carbone.

De plus, en rendant actives les particules sphériques de brai rendues infusibles ou les particules sphériques de carbone citées plus haut, à l'aide d'un agent d'activation constitué essentiellement par de

la vapeur d'eau, on peut facilement obtenir des parti-

cules sphériques de carbone activé, appelées ci-après, de façon abrégée, "masse façonnée de carbone active"

L'activation peut s'effectuer en même temps que la cuis-

- son destinée à la carbonisation, de sorte que l'in-

vention couvre également un procédé de fabrication de

particules sphériques de carbone activé par une opé-

ration simultànée de carbonisation et d'activation.-

La masse façonnée de carbone et, en parti-

culier, la masse façonnée de carbone activé, obtenue par le procédé selon l'invention, est très uniforme en ce qui concerne la dimension des particules, par

rapport à ce que l'on obtient par les procédés clas-

-siques, de sorte que le produit fourni par l'invention peut avantageusement être utilisé pour le traitement des eaux usées ou le traitement des gaz d'échappement d'installations à lit fluidisé. En outre, le procédé selon l'invention permet facilement d'obtenir des sphères à partir d'un brai de viscosité élevée et ce procédé permet de disposer d'une vaste gamme de brais pour -la préparation de particules sphériques

de carbone et, en particulier,de carbone activé.

Les exemples suivants, nullement-limitatif s,

permettront de mieux comprendre l'invention.

Exemple 1

Dans un récipient sous pression d'une conte-

nance de 300 litres muni d'un agitateur, on introduit

d'une part, 75 kg d'un brai ayant un point de ramol-

lissement de 1820C renfermant 10 % en poids de subs- tances insolubles dans la quinoléine ayant un rapport B/.C de 0,53, obtenus par craquage du naphte et, d'autre part, 25 kg de naphtalène, et l'on porte ces corps à la température de 210'C, en agitant jusqu'à obtention d'un mélange à l'état fondu, puis après avoir refroidi ce mélange en ramenant la température à une valeur comprise entre 80 et 90'C, afin de régler la viscosité pour qu'elle convienne au filage à l'état fondu, on l'extrude à l'aide d'une buse comportant 100 trous

d'un diamètre de 1,5 mm, disposée à la partie infé-

rieure du récipient, à la cadence de 5 kg/mn, en appliquant une pression de 50 kg/cm. On introduit

alors le mélange de la masse de brai à l'état filamen-

teux ainsi extrudé dans un récipient de refroidissement maintenu à une température comprise entre 10 et 250C quand le liquide s'écoule parallèlement au conduit 6 (Fig. 1), ce brai, tout de suite après l'opération d'extrusion, étant étiré de façon continue par un courant d'eau passant dans cette conduite à la vitesse de 3,0 m/sec. Après avoir été maintenus pendant environ 1 mn dans le récipient de refroidissement, les filaments extrudés et étirés d'un diamètre d'environ 500 microns se solidifient et prennent une consistance

qui permet de les saisir facilement avec les mains.

On introduit les filaments ainsi solidifiés dans une tronçonneuse à grande vitesse en même temps que de l'eau, et après une rotation d'une durée comprise entre 10 et 30 secondes des pales de la

tronçonneuse, la rupture des filaments est achevée.

et l'on obtient des bâtonnets d'un mélange de brai

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et de naphtalène, ces bâtonnets ayant un rapport

L/D d'une valeur moyenne de 1,5.

Après avoir recueilli ces bâtonnets par filtration, on en déverse 100 g dans 1 kg d'une solution aqueuse à 0,5 % d'alcool polyvinylique ayant un degré de saponification de 88 %, à la température de 90 C, en agitant. Ces bâtonnets se ramollissent

et se dispersent dans la solution. Apres refroi-

dissement de cette dispersion, on obtient une boue de particules sphériques du mélange, ces particules sphériques ayant un diamètre moyen de 600 microns. On chasse le naphtalène des particules sphériques par

extraction à 1!aide de n-hexane.

L'opération suivante consiste à rendre infusibles les particules sphériques de brai, en

y faisant passer de l'air dans un lit fluidisé, cons-

tituépar ces particules sphériques, en portant la température à 300 C à la cadence de 30 C à l'heure, le débit de l'air étant de 20 1/mn pour 100 g de particules sphériques de brai. On porte ensuite les particules ainsi rendues infusibles à la température de 1000 C dans une atmosphère d'azote, à la cadence de 200 C à l'heure, et on les maintient pendant 1 heure

à. cette température, de manière à les carboniser.

La répartition par dimensions des particules sphériques de carbone ainsi obtenues est indiquée au tableau 1. Comme on peut le constater d'après ce tableau, le produit obtenu est d'une dimension uniforme et. a une gamme de diamètres très étroite, TABLEAU 1: Gamme de répartition des diamètres de particules sphériques de carbone Tranches Diamtre des jusqu'àde 150 de 400 de 5U0 de 780 particules (en 150 à 400 à 600 à 780 à 1000 microns) _ _ 7 2 5 _0,35 Répartition (enaten poids) 1,0 2,5 72,5 20,5 3,5 (en % en poids)t, Exemple 1 comparatif On prépare le même mélange qu'à l'exemple l de 100 kg d'un mélange de brai et de naphtalène à l'état fondu; toutefois, au lieu d'extruder ce mélange on ajoute 200 kg d'une solution aqueuse à 0,2 % d'alcool

polyvinylique au mélange fondu maintenu à la tempéra-

ture de 150'C dans un récipient sous pression muni d'un

agitateur. On agite le mélange ainsi formé, à la tem-

pérature de 1500C pendant 40 mn, en faisant tourner

l'agitateur à la vitesse de 300 t/mn, de façon à dis-

perser le mélange à base de brai dans la solution

aqueuse. Après refroidissement et séparation des parti-

cules de ce mélange de brai et de naphtalène, on extrait le naphtalène à l'aide de n-hexane. On rend infusibles les particules de brai ainsi obtenues et on les soumet à cuisson comme à l'exemple 1, de manière à obtenir des particules sphériques de carbone d'un diamètre moyen de 570 microns. Le tableau 2 indique la gamme

de répartition des diamètres.

TABLEAU 2 GAMME DE REPARTITION DES PARTICtTT.S Diamètre des Tranches Particules jusqu'à de 150 de 400 de 600 de 780 plus de (en microns) 150 à 400 à 600 à 780 à 1000 1000 Répartition (ô en poids) 18 8 23 23 20 8

Exemple 2

Par des opérations analogues à celles de

l'exemple 1, on obtient des particules sphériques de car-

bone infusibles, puis on les active de manière à obtenir des particules sphériques de carbone activé selon

l'invention. Le tableau 3 indique les principales dif-

246854 9

:; -: -:

férences entre les opérations de l'exemple 1 et celles

de l'exemple 2.

TABLEAU 3: Différences entre les Exemples 1 et 2 Caractéristiques Exemple 1 Exemple 2 Brai (75 kg) obtenu à partir de obtenu à partir naphte de houille

Point de ramollisse-

ment (OC) 182 165 insoluble dans la quinoléine (% en poids) 10 rapport ti/C 0,53 0,50 Point de ramollissement du mélange ( C) 68 65 Point d'écoulement du mélange ( C) '73 68 Conduite ou transporteur a courroie conduite transporteur à courroie Diamètre des filaments (en microns) 500 510 L/D des bâtonnets du mélange àbase de brai 1,5 1,54 Mélange à base de brai sous la forme de bâtonnets 100 g 20 kg solution aqueuse à 0,5 % d'alcool polyvinylique 1 kg 100 kg Diamètre moyen des sphères du mélange 600 microns 680 microns Dans l'exemple 2, les particules sphériques de carbone rendues infusibles de la même manière qu'à l'exemple 1 sont, de plus, soumises à une opération d'activation à l'aide d'un mélange à volumes égaux d'azote gazeux et de vapeur d'eau, en faisant monter la température jusqu'à 9000C à la cadence de 200'C/h,

puis on maintient-cette température pendant 1 heure.

Le diamètre moyen des particules sphériques ainsi obtenues de carbone activé est de 680 microns, avec une densité apparente de 0,60 g/ml, l'adsorption moyenne de l'iodure est de 1100 mg/g selon le procédé JIS K1474 et le taux de changement de couleur du

caramel est de 85 % (selon le procédé JIS K-170).

Le tableau 4 fournit la gamme de répartion des dimensions dés particules sphériques de carbone activé

ainsi obtenues.

TABLEAU 4: Gamme de répartition des dimensions du carbone activé 1 Diamètre des par- Tranches ticules (en microns) jusqu'à de 150 de 400 de 600 de 780

à 400 à 600 à 780 à 1 000

Répartition (en %) 0,5 2,0 24,0 73,0 0,5

Exemple 3

On active des particules sphériques de carbone rendues infusibles comme à l'Exemple 1, dans un lit fluidisé, en utilisant 2,4 1/mn de vapeur d'eau pour 100 g de particules, à la température de 900'C, par réaction gaz-eau. Sous l'effet de cette réaction,

la surface et la partie intérieure des particules pren-

nent une structure poreuse. Pour un rendement d'ac-

tivation de 40 %, la densité apparente des particules est de 0,58 g/ml et l'adsorption de l'iodure est de 1100 mg/g. Le taux de changement de couleur du caramel déterminé par les normes japonaises K-1470 est de 85 %. Ces données indiquent que les particules ainsi obtenues possèdent des propriétés suffisantes

- 16-

en tant que carbone activé, le diamètre moyen et la répartition par dimensions des particules sphériques de carbone activé ainsi obtenues étant-les mêmes qu'à

l'exemple 1.

Exemple 4

On transforme les bâtonnets du mélange de

brai et de naphtalène obtenus à l'exemple 1, en parti-

cules sphériques à l'aide de l'appareil représenté sur la Fig. 2. Cet appareil est un cylindre de 20 cm de diamètre intérieur et de 6 m de hauteur, muni

d'une chemise chauffante 28 et d'une chemise de refroi-

dissement 29, la partie supérieure 22, d'une hauteur -de 4 m,de ce cylindre étant la zone dans laquelle se forment les particules sphériques, tandis que la partie inférieure 23, d'une hauteur de 2 m,est la zone dans

laquelle s'effectuent le refroidissement et la solidi-

fication. L'entrée 24 et la sortie 25 pour le moyen de chauffage se trouvent dans la chemise 28 de la partie supérieure 22, tandis que l'entrée 26 et-la sortie 27 pour-l'eau de refroidissement se trouvent

dans la chemise 29 de la partie inférieure 23.

Le fonctionnement de cet appareil est le suivant On remplit le cylindre d'eau et l'on introduit -

le moyen de chauffage par l'entrée 24, de manière à porter la zone supérieure 22 à la température de 80'C et, en outre, on introduit de l'eau par l'entrée 26

de manière à maintenir la température de la zone infé-

rieure à la valeur de 300C.

On introduit les bâtonnets du mélange de brai et de naphtalène dans le cylindre par la trémie 21 et on les fait tomber dans l'eau, sous l'effet de la pesanteur, à la vitesse de 0,05 m/sec. Les bâtonnets se ramollissent et changent de forme pour passer de l'état de tiges à celui de sphères, tout en descendant lentement à travers la couche d'eau très chaude, puis les sphères se solidifient tandis qu'elles descendent en traversant la zone de refroidissement. On sèche les particules sphériques extraites de l'appareil

puis on en chasse le naphtalène à l'aide de n-hexane.

On rend ensuite infusibles les particules sphériques de brai ainsi obtenues et on les soumet à cuisson de manière à obtenir des particules sphériques de carbone d'une densité apparente de 0,65 g/ml, et d'un diamètre noyen de 600 microns.La gamme de répartition des

dimensions des particules est indiquée au tableau 5.

TABLEAU 5 Gamme de répartition des dimensions des particules de carbone Diamètre des Tranches particules (en jusqu'à de 150 de 400 de 600 de 780 microns) 150 à 400 à' 600 à 780 à 1 000 Répartition (% en poids) 3 14 51 23 9 Comme le voit d'après les tableaux 1, 4 et 5, la gamme de répartition des dimensions des particules sphériques de carbone et de carbone activé obtenues selon l'invention est beaucoup plus étroite que celle du tableau 2 de l'exemple comparatif 1. En d'autres termes, la dimension des particules sphériques de carbone et de carbone activé obtenues selon l'invention est beaucoup plus uniforme que celle des particules sphériques de carbone préparées selon l'un des procédés

de la technique antérieure.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1. Procédé de fabrication de particules sphériques en carbone à partir d'un brai à base de carbone, du genre de ceux o l'on mélange le brai avec un agent réducteur de viscosité de manière à diminuer la viscosité de ce brai, on transforme ce mélange en particules sphériques, puis on extrait ledit agent réducteur de viscosité contenu par les particulee sphériques, à la suite de quoi on rend infusibles et l'on soumet à cuisson les particules sphériques de brai

ainsi obtenues, caractérisé par le fait que la fabri-

caindes particules sphériques de ce mrélangec comrend la transformation du mélange en une masse filamenteuse

puis,, éventuellementY l'étirage de cette masse, le dé-

coupage des filaments étirés ou non pour obtenir une masse de bâtonnets ayant un rapport longueur/diamètre

inférieur à 5 et le déversement de cette masse de bâ-

tonnets dans de l'eau très chaude maintenue à une température supérieure au point de ramollissement du mélange, de manière à transformer thermiquement cette

masse de bâtonnets en particules sphériques.

2-. Procédé selon la revendication 1, carac-

térisé par le fait que le-mélange est extrudé par fusion à l'aide d'une buse (3) de manière à obtenir

ladite masse filamenteuse.

3. Procédé selon la revendication 1, carac-

térisé par.le fait que l'on extrude ledit mélange par fusion à l'aide d'une buse (3>, puis que l'on étire

la masse filamenteuse ainsi obtenue.

4. Procédé selon la revendication 3, carac-

térisé par le fait qu'on laisse cette masse f il amen-_ teuse se déplacer avec un courant d'eau ayant une

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vitesse comprise entre 0,5 et 5 m/s, sur un conduit incliné ou sur un transporteur à courroie incliné (6) de manière à assurer l'étirage de cette masse filamenteuse.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le diamètre desdits filaments étirés ou non est compris entre 0,2

et 2,5 mm.

6. Procédé selon la revendication 1, carac-

térisé par le fait que l'eau très chaude contient un agent antiagglomérant destiné à empêcher les particules sphériques ou les filaments de s'agglomérer les uns

aux autres.

7. Procédé selon la revendication 6, carac-

térisé par le fait que cet agent anti-agglomérant est de l'alccol polyvinylique, de l'acétate de polyvinyle partiellement saponifié, de la méthyl-cellulose ou de

la carboxyméthylcellulose.

8. Procédé de fabrication de particules sphériques de carbone activé, caractérisé par le fait qu'il comprend l'activation des particules sphériques de carbone obtenues par le procédé selon l'une quelconque

des revendications 1 à 7.