FR2551083A1 - Procede de fabrication a partir de materiaux carbones d'une boue aqueuse de combustible pouvant etre transportee - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE DE TRANSFORMATION DE MATERIAUX CARBONES HUMIDES EN BOUE AQUEUSE POUVANT ETRE TRANSPORTEE PAR PIPELINE, PUIS ETRE BRULEE DANS DES BRULEURS DE FOUR, PAR EXEMPLE DANS DES CHAUDIERES ET ANALOGUES. SELON LE PROCEDE DE L'INVENTION, LE MATERIAU D'ALIMENTATION CARBONE HUMIDE, TEL QUE DE LA TOURBE, DE LA LIGNITE, DU CHARBON SUB-BITUMINEUX, DES DECHETS CELLULOSIQUES DE L'AGRICULTURE, EST SOUMIS A UN TRAITEMENT EN AUTOCLAVE 14, FORMANT UN PRODUIT DE REACTION SOLIDE AMELIORE THERMIQUEMENT QUI EST PULVERISE, LE CAS ECHEANT, POUR DONNER UN DIAMETRE DE PARTICULE DESIRE, PUIS MIS EN BOUE AVEC UNE QUANTITE CONTROLEE DU CONDENSAT RECUPEREE DU PROCEDE COMPORTANT LES COMPOSANTS ORGANIQUES CONDENSABLES, D'OU L'OBTENTION D'UNE BOUE DE LA QUALITE COMBUSTIBLE QUI PRESENTE UN POUVOIR CALORIFIQUE ET UNE STABILITE AMELIORES.

Description

-1 La présente invention concerne le traitement des matériaux carbonés en

général lorsqu'ils contiennent des quantités appréciables d'humidité par emploi d'une étape de passage en autoclave dans laquelle on obtient un produit de réaction solide amélioré ayant une teneur résiduelle en humidité sensiblement plus basse, qui est pulvérisé, si nécessaire, à la dimension de particule désirée et mélangé avec une quantité contrôlée de l'humidité récupérée qui a été libérée pendant l'étape de passa10 ge à l'autoclave, de préférence, en combinaison avec au moins une partie des composants organiques volatils

récupérés formant une boue aqueuse combustible qui présente un meilleur pouvoir calorifique.

La pénurie et l'augmentation des prix des sources 15 classiques d'énergie telles que le pétrole et le gaz naturel ont donné l'impulsion à la mise au point de nouvelles sources d'énergie se trouvant en abondance telles que la tourbe, la lignite, le charbon sub-bitumineux, les déchets de cellulose dont la sciure de bois, l'écorce, 20 les déchets de bois, les rameaux et copeaux provenant

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des exploitations forestières et des scieries, ainsi que divers déchets de l'agriculture tels que les tiges de cotonnier, les coquilles de noix, les balles de grains, et analogues Ces variantes de matériaux carbonés ne peuvent, malheureusement, être utilisées directement comme carburant très énergétique pour diverses raisons, dont leur teneur relativement élevée en humidité et oxygène et leurs formes physiques Compte tenu de ce qui précède, on a proposé divers traitements destinés à trans10 former ces matériaux carbonés afin de leur conférer une forme dans laquelle leur pouvoir calorifique sur la base d'une absence d'humidité est sensiblement amélioré,dans laquelle ils sont stables et résistent aux intempéries pendant le transport et le stockage et dans laquelle le produit combustible amélioré peut être plus facilement

adapté pour être utilisé dans des fours classiques.

Typiques de ces procédés de l'art antérieur sont ceux décrits dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 052 168, dans lequel on restructure chimiquement 20 des charbons du type lignite par un traitement thermique contrôlé se traduisant par un produit carboné amélioré qui est stable et résiste aux intempéries et présente un meilleur pouvoir calorifique se rapprochant de celuici du charbon bitumineux; dans le brevet des EtatsUnis 25 d'Amérique 4 127 391 dans lequel des fines bitumineuses résiduelles provenant d'opérations classiques de lavage et de nettoyage du charbon sont traitées de manière à fournir des produits agglomérés solides ressemblant à du coke qui peuvent être utilisés directement en conbus30 tible solide; dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 4 129 420 dans lequel des matériaux cellulosiquesnaturels tels que la tourbe ainsi que des matériaux cellulosiques résiduels sont améliorés par un procédé thermique contrôlé de restructuration de manière à produire des produits carbonés solides ou ressemblant au coke qui peuvent

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être utilisés en cobustible solide soit tel quel soit par mélange avec des huiles combustibles classiques; et dans la demande de brevet américain n 449 421, déposée le 13 décembre 1982 par Edward Koppelman et collaborateurs sous le titre "IMPROVED APPARATUS FOR THERMAL TREATMENT OF ORGANIC CARBONACEOUS MATERIAL", qui décrit un appareil ainsi qu'un procédé de prétraitement thermique et de traitement de matériaux carbonés tels que la tourbe pour fournir un combustible solide amélioré Un appareil et un procédé perfectionnés qui permettent d'obtenir une telle amélioration de matériaux carbonés sont d'autre part décrits dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 126 519 au nom de la demanderesse On supposera ici

que tous ces documents sont connus.

Selon les procédés décrits dans les brevets et demande de brevet américains cités ci-dessus, on soumet un matériau carboné humide d'alimentation à un traitement en autoclave à une température élevée contrôlée sous une pression contrôlée pendant une durée permettant de vaporiser la presque-totalité de la teneur en humidité et au moins une partie des constituants organiques volatils de manière à produire une phase gazeuse et en outre à effectuer une restructuration thermique contrôlée de la structure chimique et de la composition du matériau 25 carboné Le produit de réaction résultant est stable et a une plus grande valeur calorifique qui se rapproche de celle du charbon bitumineux Un problème continuel qui est associé à l'utilisation de ces nouvelles sources d'énergie telles que le charbon bitumineux naturel et 30 le produit de réaction amélioré décrit dans les brevets mentionnés ci-dessus est que la situation géographique des sources est généralement éloignée du point d'utilisation finale, ce qui soulève de sérieux problèmes de transport, de manutention et de stockage Une solution qu'on 35 a proposé pour résoudre ce problème a été de former une a proposé pour résoudre ce problème a été de former une

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boue aqueuse de charbon bitumineux sous forme de fines particules, en permettant le transport par pipeline jusqu'au point d'utilisation finale La formation d'une telle boue aqueuse contenant généralement entre environ 50 % et environ 70 % de matières solides nécessite des quantités importantes d'eau locale, laquelle peut être dans de nombreux cas rare, ce qui a pour effet d'imposer une charge prohibitive sur les ressources locales en eau de surface et en eau souterraine Un autre problème 10 est soulevé par l'extraction de la quasi-totalité de l'eau de la boue aqueuse au point de destination, nécessitant un équipement centrifuge coûiteux et des dépenses provoquées par l'entretien et le fonctionnement de cet équipement L'enlèvement de la quasi-totalité de la teneur 15 en eau s'est avéré nécessaire pour fournir un combustible net ayant un pouvoir calorifique sensiblement élevé et pour éliminer la perte d'énergie qui sans cela serait nécessaire pour effectuer la vaporisation de la teneur en eau pendant le processus de combustion Fréquemment, 20 l'eau extraite contient des agents de contamination dus au lessivage du charbon pendant le transport par pipeline, ce qui nécessite d'autres installations coûteuses de traitement des déchets afin de rendre 1 ' environnement acceptable Les facteurs et considérations qui précèdent 25 ont eu pour conséquence de sérieusement empêcher une utilisation plus vaste des autres sources d'énergie, telles que le charbon sub-bitumineux, à cause des aspects

économiques et des problèmes d'environnement impliqués.

Le procédé de la présente invention surmonte la 30 plupart des problèmes et inconvénients précédents en fournissant une boue acqueuse améliorée du combustible, sensiblement produite à partir du matériau d'alimentation d'origine, tel qu'il est extrait du sol,boue qui présente une valeur calorifique relativement élevée et peut être facilement brûlée en utilisant des brûleurs classiques,

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fournissant ainsi un combustible économique pouvant être transporté facilement par pipeline sans souffrir des inconvénients pour l'environnement mentionnés ci-dessus.

Les bénéfices et avantages de la présente invention sont obtenus par un procédé dans lequel un matériau carboné, humide, d'alimentation est soumis à un traitement en autoclave à une température et une pression élevées pendant une durée contrôlée de manière à effectuer la vaporisation de la quasi-totalité de la teneur en humidité et la vaporisation d'au moins une partie des composants organiques volatis tout en effectuant une restructuration thermique contrôlée de la structure chimique du matériau ainsi qu'un changement de sa composition chimique Le produit de réaction résultant, ayant une structure améliorée et un plus grand pouvoir calorifique, est pulvérisé, si nécessaire pour donner de fines particules ayant les dimensions désirées, et les matières organiques condensables incorporant l'humidité vaporisée sont mélan20 gées au produit de réaction pulvérisé dans des proportions appropriées pour fournir une boue pouvant être pompée et transportée par pipeline La phase liquide condensée contenant les composants organiques condensables est généralement employée pour fournir une boue contenant entre environ 50 % et environ 70 % de matières solides. 25 La quantité du condensat de liquide sera fonction du type spécifique de matériau d'alimentation carboné humide qui est employé Dans les cas o la phase liquide est en excès de celle requise pour former la boue aqueuse désirée de combustible, une concentration du condensat liquide peut être effectuée, par exemple par évaporation, en faisant,appel à la chaleur du sous-produit provenant du réacteur du procédé, avec rétention de la presque totalité des composants organiques dans le résidu liquide concentré Dans certains cas o le matériau d'alimentation 35 eur en humidité relativement faible, seules a une teneur en humidité relativement faible, seules

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des quantités minimales d'eau locale fraîche sont nécessairespour fournir le manque de liquide afin de produire la boue désirée Il est également envisagé que d'autres liquides miscibles à l'eau tels que l'alcool soientajoutés 5 de manière à former une boue ayant les caractéristiques d'écoulement souhaitées.

Au point de destination, la boue peut être de nouveau concentrée, le cas échéant, de manière à obtenir des caractéristiques de combustion optimum par extraction 10 d'une partie de l'eau présente, laquelle peut en outre être traitée, par exemple par extraction par solvant de manière à extraire ces composants organiques, lesquels sont recombinés avec la boue La présence de composants organiques dans la phase aqueuse contribue sensi15 blement à l'amélioration du pouvoir calorifique de la boue, compensant l'énergie requise pour vaporiser l'eau

lors du processus de combustion.

On remarquera d'après ce qui précède que le procédé de la présente invention permet de produire une boue 20 aqueuse d'un combustible ayant un pouvoir calorifique élevé presque entièrement à partir du matériau d'alimentation humide d'origine, tel qu'il est extrait du sol, ce qui a pour effet d'éviter le besoin d'avoir recours à des quantités importantes d'eau fraîche locale pour 25 qu'il se présente sous une forme très appropriée à son transport par pipeline; boue qui peut en outre être concentrée, le cas échéant, au point de destination par extraction d'une petite proportion de sa teneur en eau en employant des techniques d'extraction économiques; 30 et o les composants organiques dans la phase a queuse de la boue contribuent d'autre part à l'obtention de son pouvoir calorifique tout en évitant d'avoir recours à des installations de traitement d'eau résiduelle

La présente invention sera bien comprise à la lecture 35 de la description suivante faite en relation

avec les dessins ci joints, dans lesquels: La figure 1 est un diagramme schématique des diverses étapes de traitement d'un matériau d'alimentation destiné à produire une boue aqueuse pouvant être transportée par pipeline; et la figure 2 est un diagramme schématique d'une

séquence d'étapes auxquelles est soumise la boue aqueuse d'alimentation de manière à donner une boue pouvant être 10 brdlée.

La suite des étapes utilisées typiquement dans la production d'une boue pour pipeline à partir d'un matériau carboné humide d'alimentation est représentée schématiquement en figure 1 des dessins Comme représenté; 15 un matériau d'alimentation, tel que du charbon, stocké dans une trémie 10 est transféré par une conduite 12 jusqu'à un réacteur 14 dans lequel il est chauffé à une température élevée sous une pression contrôlée pendant une durée suffisante pour effectuer la vaporisation 20 souhaitée de l'humidité et des composants volatils organiques et l'amplitude désirée de la restructuration thermique de la structure chimique du matériau Les gaz non condensables dégagés dans la section de réaction sont extraits par une conduite 16 et peuvent être, le cas 25 échéant, de nouveau traités ou employés comme source

d'énergie pour le chauffage de la section de réaction.

Les gaz condensables comprenant de l'eau entraînée et de l'eau chimiquement combinée dans le matériau d'alimentation libéré pendant la réaction ainsi que des compo30 sants organiques volatis et ceux produits par le craquage thermique et/ou la dégradation du matériau carboné sont transférés par une conduite 18 à un condenseur 20 et le condensat liquide récupéré est acheminé par une conduite 22 jusqu'à un malaxeur 24 afin de former la boue destinée au pipeline Le produit solide de réaction obtenu dans le réacteur, dont la teneur en humidité résiduelle est sensiblement faible, est transféré par une conduite 26 jusqu'à un broyeur 28 dans lequel il est pulvérisé à la dimension de particule souhaitée, après quoi il est transféré par une conduite 30 au malaxeur 24 Il est également envisagé que, dans certaines conditions, il est plus économique d'effectuer une pulvérisation du produit de la réaction par broyage à sec, auquel cas l'opération de broyage est exécutée après combinaison 10 du condensat liquide et du produit de la réaction dans

le malaxeur 24.

Le réacteur 14 peut comprendre en outre une section de pré-traitement destinée à effectuer une déshydratation partielle du matériau d'alimentation avant le passage en autoclave à haute température, d'o il résulte qu'on récupère de l'eau liquide et la transfère par une conduite 32 au malaxeur afin de former la boue Il est également envisagé, en fonction de la teneur particulière en humidité du matériau d'alimentation employé et des conditions 20 dans lesquelles la réaction en autoclave est effectuée, que tout excès d'eau produite au-delà de la quantité requise pour former la boue soit enlevé par un évaporateur 32 et le concentrat de l'eau résiduelle résultante qui incorpore des composants organiques soit transféré 25 au malaxeur Le malaxeur 24 est équipé d'un système d'agitation provoquant un cisaillement important de manière à provoquer une dispersion sensiblement uniforme du produit de réaction amélioré à fines particules dans la phasedu liquide récupéré provenant du réacteur, formant 30 une boue qui contient normalement entre environ 40 % et environ 70 % en poids de matière solide et, de préférence, entre environ 50 % et environ 55 % en poids de matière solide La boue est transférée par une conduite 34 jusqu'à un réservoir de stockage 36 qui est équipé 35 d'un système d'agitation ou est déversée directement dans

un pipeline de transport.

Dans le traitement de matériaux d'alimentation ayant une teneur initiale en humidité relativement faible, il est également envisagé que la presquetotalité du produit de réaction sec produit soit diviséeen deux fractions séparées telles qu'une fraction soit mélangée au condensat liquide récupéré, formant une bouillie pouvant être pompée qui a les caractéristiques souhaitées L'autre fraction solide peut être traitée sous forme de combusti10 ble solide séparé Dans les cas o un condensat liquide inadéquat est disponible pour former une boue pompable de la totalité du produit solide de la réaction, il est également envisagé d'ajouter du liquide supplémentaire afin d'obtenir les caractéristiques d'écoulementsouhaitées i 5 pour la boue On peut utiliser à cet effet n'importe quel liquide miscible à l'eau, dont le condensat liquide en surplus provenant d'un autre réacteur ou d'autres

liquides organiques tels que l'alcool, par exemple.

La boue transportable par pipeline lors de son arrivée à destination peut être utilisée directement comme combustible et de préférence, est concentrée de manière à extraire une partie de l'eau afin d'améliorer son pouvoir calorifique et ses caractéristiques de combustion En général, la quantité d'eau nécessaire pour obte25 nir une boue satisfaisante en matière de transport par

pipeline est quelque peu supérieure à celle requise pour donner une boue de la qualité optimum pour un combustible.

D'une façon générale, les boues de la qualité combustible et destinées à être brûlées dans des équipements clas30 siques ne nécessitant que des modifications mineures

pour tenir compte de la boue aqueuse, contiennent de l'eau dans des quantités atteignant environ 30 % en poids, avec des quantités d'environ 20 % à 30 % en poids étant typiques selon le type de brûleur spécifique employé.

Une séquence typique permettant d'effectuer la concentra-

-lo 22551083 tion de la boue pour pipeline afin de produire une boue du type carburant est représentée schématiquement dans le diagramme de la figure 2 des dessins Comme représenté ia boue pour pipeline est transférée d'un terminal de réception 38 par une conduite 40 à un dispositif d'extraction de liquide tel qu'une centrifugeuse 42 dans laquelle la fraction désirée de liquide est extraite par une conduite 44, fournissant une boue concentrée qui est extraite par une conduite 46 Le liquide extrait 44 contient une 10 partie des composants organiques de valeur et est de préférence soumis à une opération d'extraction, par exemple dans un extracteur par solvant 48, dans le but

d'enlever la presque-totalité des composants organiques.

Le reste du liquide extrait, constitué essentiellement 15 d'eau, est éliminé par une conduite 50 L'eau extraite, éliminée par la conduite 50, peut contenir de petites quantités résiduelles de composants organiques qu'on peut de nouveau extraire, par exemple, par traitement au charbon actif et l'eau purifiée peut être facilement traitée, par exemple par formation d'une marre ou aeration classique de manière à en permettre la décharge

de façon saine.

Les composants organiques récupérés dans l'extracteur 48 sont transférés par une conduite 52 à un mélangeur 25 54 dans lequel la boue concentrée et la phase organique

récupérée sont recombinées de manière à former une boue de la qualité combustible ayant une concentration en liquide inférieure à celle de la boue pour pipeline.

La boue de la qualité combustible peut être transférée 30 à une cuve de stockage 56 équipée d'un système agitateur

pour combustion ultérieure dans un appareil à brûleurs.

Il est également envisagé que, dans certaines applications, il soit avantageux d'ajouter des liquides organiques supplémentaires, par exemple de l'alcool, dans le but d'améliorer les caractéristiques de combustion de la

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boue combustible De tels liquides supplémentaires peuvent être commodément introduits dans le mélangeur 54 de la figure 2 Une autre description spécifique des diagrammes des figures 1 et 2 sera donnée ci- après à titre d'exemple 5 spécifique, avec indication de la balance en matière de matériau et d'énergie pour le traitement d'un charbon

sub-bitumineux. Le matériau carboné d'alimentation, comme précédemment indiqué, peut comprendre n'importe lequel des maté10 riaux suivants ou des mélanges de ces matériaux: charbon du type lignite, tourbe; matériaux cellulosiques tels que la sciure de bois, l'écorce, les déchets de bois, les ramifications et copeaux provenant des exploitations forestières et des scieries, divers déchets agricoles 15 tels que des tiges de cotonnier, des coquilles de noix, des balles de grains, ou analogues, ainsi que des charbons sub-bitumineux Les matériaux d'alimentation précédents auront une teneur initiale en humidité variable, comprenant l'humidité entraînée ainsi que l'eau chimiquement 20 combinée Compte-tenu de ce qui précède, les conditions particulières auxquelles le matériau d'alimentation est soumis dans le réacteur seront fonction des caractéristiques spécifiques du matériau d'alimentation et de sa teneur initiale en humidité afin de donner 25 un rendement optimum et fournir une boue de la qualité

combustible ayant les caractéristiques désirées.

Lorsque l'on emploie du charbon du type lignite comme matériau d'alimentation, les conditions du procédé, telles qu'elles sont décrites dans le brevet des Etats30 Unis d'Amérique 4 052 168 sont de préférence utilisées afin d'obtenir un produit de réaction amélioré, stable et résistant aux intempéries D'une façon similaire, lorsqu'on emploie des matériaux cellulosiques comme matériaux d'alimentation, on suit de préférence les conditions 35 décrites dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique

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n 4 129 420 Lors de l'utilisation de matériaux cellulosiques tels que la tourbe qui contiennent un pourcentage d'humidité relativement élevé, atteignant environ 92 %, comme matériau d'alimentation, on préfère suivre le pro5 cédé et l'appareil décritsdans la demande de brevet américain n 449 421 déposée le 13 décembre 1982 pour fournir un prétraitement et une déshydratation partielle du matériau d'alimentation dans le réacteur avant de soumettre le matériau déshydraté à un traitement de pyro10 lyse à l'état humide dans le réacteur En bref, le prétraitement de déshydratation peut comprendre le pré-chauffage du matériau d'alimentation d'entrée à une température atteignant généralement environ 260 C et soumettant à une pression le matériau d'alimentation préchauffé, 15 d'o il résulte que l'humidité sous forme liquide est extraite et acheminée par une conduite telle que la conduite 32 de la figure 1 Dans le cas d'une tourbe ayant à l'entrée une teneur en humidité comprise entre environ 50 et environ 70 % en poids ou plus, on peut effectuer 20 la déshydratation de manière à fournir un niveau résiduel

d'humidité compris entre environ 15 et environ 30 % en poids, et de préférence inférieur à environ 15 % en poids.

Dans le cas de tous les matériaux carbonés d'alimentation de ce type, il est souhaitable de maintenir un faible 25 pourcentage d'humidité dans le matériau d'alimentation

entrant dans la chambre de réaction de manière à améliorer la réaction thermique de pyrolyse, des quantités d'environ 5 à environ 15 % en poids ayant la préférence.

On préfère aussi généralement pulvériser ou broyer le 30 matériau d'alimentation entrant pour le transformer en particules ayant une dimension qui facilite leur transport et le transfert de chaleur lors des divers stades de réaction.

Le matériau d'alimentation est mis à réagir dans 35 une chambre de réaction comportant une section de réac-

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tion par chauffage à une température comprise généralement entre environ 200 C et 650 C, et de préférence entre environ 260 C et environ 540 C sous des pressions comprises entre environ 2 M Pa et environ 20 M Pa, et de préfé5 rence entre environ 4 M Pa et environ 10 M Pa La température et la pression spécifiques employées sont établies en fonction du type spécifique du matériau d'alimentation devant être traité et des caractéristiques souhaitées du produit de réaction obtenu La réaction peut être 10 effectuée en continu, par exemple comme décrit dans les brevets et demande de brevet américains mentionnés ci-dessus, ou en variante, dans un autoclave par petites séries Le temps nécessaire pour effectuer la restructuration thermique et l'amélioration appropriée du matériau 15 d'alimenbation est lié à la température et à la pression employees et aux caractéristiques du produit désiré Une partie du temps de séjour du matériau dans le réacteur est prise par la vaporisation de la teneur résiduelle en humidité ainsi que par la volatilisation des composants 20 organiques, après quoi un nouveau chauffage du matériau d'alimentation se produit qui effectue un traitement de pyrolyse doux à l'état humide De manière à obtenir le rendement optimum, les divers produits gazeux obtenus sont transférés à contre courant par rapport au sens 25 de déplacement du matériau d'alimentation comme cela est davantage décrit dans les brevets et demande de brevet américains cités ci-dessus, que l'on supposera

ici connus.

A l'issue de la réaction, le produit de réaction 30 chaud est transféré sous atmosphère de protection et

refroidi jusqu'à une température à laquelle il peut être exposé à l'atmosphère sans effets néfastes En général, le refroidissement peut être effectué par injection d'eau sur le produit de réaction de manière à former de la 35 vapeur à titre de sous-produit qui peut être avantageuse-

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ment employée dans le pré-chauffage du matériau d'alimentation entrant Le produit refroidi est extrait du réacteur par un dispositif approprié de détente de pression, par exemple une extrudeuse Le combustible solide amélio5 ré peut être soumis à une étape de broyage ou de pulvérisation de manière à obtenir une dimension de particule du combustible solide comprise dans une plage conforme à la pratique classique et obtenir une boue pompable dans laquelle ont été pris en considération la masse des particules et le pourcentage de matière solide La dimension souhaitée des particules dépendra aussi du fait qu'une nouvelle étape de broyage du charbon doit être effectuée au terminal avant sa combustion de manière à mieux adapter la boue à un appareil de combustion spéfi15 cique Dans les cas o ce nouveau broyage ne doit pas être effectué, on préfère alors pulvériser le charbon Suivant une dimension de particule permettant une combustion optimum dans l'appareil à brûleur La dimension des particules et leur distribution variera également en fonction du fait que de l'eau doit être extraite de

la boue à un emplacement terminal avant d'être mise à brûler.

Typiquement, pour la plupart des applications, l'étape de broyage ou de pulvérisation est exécutée de manière à obtenir une dimension de particule correspondant à une ouverture de maille comprise entre environ 37 u et environ 1,2 y, la plage usuelle étant comprise entre environ-44 u et environ 1,2 p Les particules sont généralement réparties dans une plage de dimension, avec la distribution optimum pour une situation particulière variant en fonction du volume minimum de vides d'un mélange de particules ainsi que des paramètres de viscosité et

d'écoulement en conformité avec les techniques connues.

De manière à illustrer davantage le procédé de

la présente invention, on donnera les exemples suivants.

On comprendra que ces exemples sont fournis à titre

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d'illustration et ne sont pas destinés à limiter le domaine de la présente invention.

EXEMPLE 1

En liaison avec la figure 1 des dessins, on prépare 5 une boue aqueuse pouvant être acheminée par pipeline, employant du charbon sub-bitumineux, tel qu'il est extrait de la mine, en provenance de la société dite Ft Union Coal Mine de Gillette, WY L'analyse approximative de l'échantillon de charbon est la suivante: humidité 10 31,0 %; matières volatiles 31,51 %; carbone fixé 32,17 %; cendres 5,31 % La valeur la plus élevée du pouvoir calorifique du matériau d'alimentation est

de 18316,8 k J/kg.

Le matériau sub-bitumineux d'alimentation est 15 soumis à un traitement de pyrolyse à l'état humide dans

un autoclave du type à petite série o règne une pression maximum de 5,5 M Pa et une température maximum de 400 C.

Il faut 90 minutes pour porter la température du matèriau dans 1 ' autoclave de la tenmpérature abiante ( 21 C) à environ 400 C. Le récipient de réaction est ensuite refroidi et le produit de réactionextrait est transféré à un broyeur tel que celui représenté en 28 de la figure 1, dans lequel il est pulvérisé pour donner la distribution de dimension des particules suivante: 20 % correspondant à une ouver25 ture de maille inférieure à 44 i, 70 % correspondant à une ouverture de maille inférieure à 149,u et 100 % correspondant à une ouverture de maille inférieure à 1,2 i, à la suite de quoi le produit de réaction en particules est tranféré à un malaxeur auquel on ajoute les 30 gaz condensables, formant une boue pour pipeline qui contient nominalement environ 50 % en poids de matières solides. Selon la séquence de traitement précédente, un équilibre des matières pour le matériau d'alimentation 35 tel qu'il est chargé et la boue pour pipeline telle qu'elle est récupérée a les valeurs suivantes, sur la base de 450 grammes de charbon sub-bitumineux tel

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qu'il est extrait Le produit de réaction provenant de l'autoclave comprend 222 grammes de combustible solide amélioré Le gaz non condensable correspond à 48 grammes, alors que 180 grammes de liquide condensable sont récupérés qui comprennent de l'eau et des matières

organiques volatiles.

Après analyse, le pouvoir calorifique du produit de réaction solide est de 6706,2 k J équivalant à 30231,2 k J/kg Le gaz non condensable après analyse, donneun pouvoircalorifique de 552,3 k J, c'est-à-dire l'équi3 3 valent de 18096 103 k J/m Le pouvoir calorifique résiduel de la phase liquide récupérée est calculé par différence comme étant égal à 984,1 k J, ce qui est

l'équivalent de 5453,1 k J/kg.

1 5 La boue produite par combinaison du liquide condensable récupéré et du produit de réaction solide pulvérisé a un poids de 402 grammes, ayant un pouvoir calorifique

de 7690,3 k J qui est l'équivalent de 19115,3 k J/kg.

Le présent exemple fait nettement ressortir les avantages du procédé de la présente invention dans la

l'amélioration d'un charbon bitumineux humide extrait de la mine de Wyoming pour former une boue améliorée pouvant être acheminée par pipeline sans nécessiterl'utilisation d'eau locale de surface ou souterraine pour 25 la production de la boue.

EXEMPLE 2

En liaison avec la figure 2 des dessins, une boue pour pipeline, telle que produite en conformité avec l'exemple 1, est transformée en boue de la qualité combus30 tible pouvant être utilisée pour être br lée dans un appareil à brdleurs Selon l'agencement illustré en figure 2, une boue pour pipeline, obtenue en conformité avec l'exemple 1, est soumise à une opération de centrifugation ou à toute autre opération d'extraction de liquide de 35 manière à n'enlever qu'une partie de la phase liquide

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de la boue On remarquera que, lorsqu'on soumet une boue à une opération de centrifugation, il est relativement simple et économique de n'extraire qu'une partie du liquide bien qu'il soit très difficile et coûteux d'en enlever la totalité La phase liquide extraite est soumise à un traitement d'extraction par solvant de manière à enlever

la totalité de sa teneur en matière organique et la fraction organique avec la boue concentrée est recombinée dans un mélangeur 54 tel que celui représenté en figure 10 2, afin de produire la boue de la qualité combustible.

En conformitéavecl'équilibre de matière du procédé précédent, 450 grammes de la boue provenant de l'exemple 1, ayant un pouvoir calorifique de 19115,3 k J/kg, sont soumies àune centrifugation pour enlever 126 grammes 15 de la phase liquide La phase liquide est soumise à une extraction par solvant, produisant 58 grammes d'eau qui sont éliminés et 48 grammes de liquides organiques qui sont transférés à l'ensemble de mélange La boue concentrée et les liquides organiques sont recombinés 20 de manière à produire une boue de la qualité combustible qui contient 70 % en poids de matière solide et comprend 354 grammes des 450 grammes d'origine de la boue reçue, ayant un pouvoir calorifique de 8462 k J qui est l'équivalent de 23923 k J/kg Il apparaîtra que les matières organiques dissoutes dans la phase liquide contribuent sensiblement au pouvoir énergétique

de la boue aqueuse de la qualité combustible.

L'appréciation de certaines des valeurs de mesure indiquées ci-dessus doit tenir compte du fait qu'elles 30 proviennent à la conversion d'unités anglo-saxonnes en

unités métriques.

La présente invention n'est pas limitée aux exemples

de réalisation qui viennent d'être décrits; elle est au contraire susceptible de varianteset de modifications 35 qui apparaîtront à l'homme de l'art.

Claims (7)

REVENDICATIONS

1 Procédé de transformation de matériaux carbonés humides en boue de combustible aqueuse utile, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: le char5 gement d'un autoclave avec un matériau d'alimentation carboné humide, le chauffage du matériau d'alimentation à une température élevée et sous une pression superatmosphérique pendant une durée suffisante pour transformer au moins une partie de l'humidité et des composants orga10 niques volatils en phase gazeuse et effectuer une restructuration thermique partielle de la structure chimique et un changement de la composition chimique du matériau d'alimentation afin de donner un produit de réaction solide; la pulvérisation du produit de réaction 15 suivant une dimension de particule souhaitée; la récupération d'au moins une partie de la phase gazeuse sous forme de condensat liquide; le mélange du condensat liquide avec le produit de réaction solide pulvérisé afin de former une boue de combustible a queuse comprenant le produit de réaction solide en particules dispersé dans

une solution aqueuse qui contient des monposants organiques combustibles dissous et disperses.

2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'étape d'acheminement 25 de la houe aqueuse de combustible dans un pipeline jusqu'à

un endroit éloigné de l'emplacement du procédé.

3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé

en ce qu'il comprend en outre l'étape d'introduction de la boue aqueuse de combustible dans un appareil à 30 brûleurs et sa combustion.

4 Procédé selon la revendication 1, caractérisé

en ce qu'il comprend en outre l'étape de contrôle de la quantité du produit de réaction solide et du condensat liquide afin de fournir une boue aqueuse contenant entre 35 environ 40 % et environ 70 % en poids de matières solides.

-19- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'étape de contrôle de la quantité du produit de réaction solide et du condensat liquide pour fournir une boue aqueuse contenant entre environ 50 % et environ 60 % de matières solides. 6 Procédé selon la revendication 1, caractérisé

en ce qu'il comprend en outre l'étape de mélange d'eau fraîche supplémentaire avec le condensat liquide afin de fournir une boue aqueuse ayant la concentration désirée 10 en matières solides.

7 Procédé selon la revendication 1, caractérisé

en ce qu'il comprend en outre l'étape de mélange de liquide supplémentaire avec le condensat liquide afin de fournir une boue aqueuse ayant la concentration désirée 15 en matières solides.

8 Procédé selon la revendication 7, caractérisé

en ce que le liquide supplémentaire contient de l'alcool.

9 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'étape d'extraction d'une 20 partie de la phase liquide de la boue aqueuse formant

un concentré de boue; l'extraction de la presque-totalité des composants organiques de la phase liquide extraite; puis le mélange du concentré de boue et des composants organiques liquides extraits afin de former une boue 25 de la qualité combustible.

Procédé selon la revendication 9, caractérisé

en ce qu'il comprend en outre l'étape de mélange d'un liquide supplémentaire comprenant un matériau organique avec le concentré de boue et lés composants organiques 30 liquides extraits.