Brevet FR2034367A1 — publié le 19701211

La présente invention concerne le traitement et la pro- - ductio & combustibles, et plus spécialement, la production d'un combustible carboné qui est une combinaison d'un produit de carbonisation de la houille et de coke de pétrole. Un produit de carbonisation, tel qu'il est normalement produit à partir de la houille, est une matière carbonée généralement grànulaire qui, en raison de certaines de ses caractéristiques avantageuses, s'est avéré d'un grand intéret dans l'industrie, par exemple comme combustible. Toutefois, un produit de carbonisation de la houille présente aussi certaines caractéristiques relativement indésirables qui ont retardé ou empeché son application à des fins industrielles.Par exemple, un produit de carbonisation de la houille est très réactif comme combustible, et il présente une teneur en soufre inférieure à celle de la houille à partir de laquelle il est obtenu, mais il présente une teneur en cendres sensiblement plus élevée en comparaison de la houille à partir de laquelle il est produit, ce qui le rend moins avantageux dans de nombreux cas. le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 2.512.076 décrit un procédé de production d'un produit de carbonisation avec ses sous-produits, à partir de la cokéfaction de charbons gras en utilisant une technique à lit fluidisé. Un combustible pour-l'industrie a également été produit par cokéfaction d'huiles lourdes qui, après la cokéfaction ou le craquage thermique, donnent un résidu carboné s'écoulant librement fréquemment appelé coke fluide, avec certaines quantités de sous-produits liquides et gazeux. le coke-fluide produit à partir du pétrole a également été utilisé dansl'in- dustrie comme combustible, mais contrairement à un produit de carbonisation de la houille, il présente certaines caractéristiques indésirables qui ont empêché ou retardé l'utilisation du coke fluide comme combustible ou matière analogue dans de nombreuses applications industrielles.Par exemple, lorsque le pétrole est cokéfié, il donne un résidu carboné ou coke fluide qui, bien qu'il soit généralement granulaire, est difficile à pulvériser, n'est pas hautement réactif comme combustible et présente une teneur ensoufre beaucoup plus élevée en comparaison du pétrole à partir duquel il est préparé. le coke fluide, tel qu'il est obtenu à partir du pétrole, est beaucoup plus difficile à pulvériser que le produit de carbonisation de la houille. En raison des caractéristiques cidessus, le coke fluide, tel qu'il est produit par cokéfaction ou craquage thermique du pétrole, ne s'est pas avéré d'un grand intérêt comme combustible pour chaudières industrielles. Suivant la présente invention, on a découvert qu'en combinant le produit de carbonisation de la houille avec le coke fluide obtenu à partir du pétrole, d'une façon qui sera décrite ci-après et conformément au procédé décrit plus loin, on obtient un produit carboné qui conserve un grand nombre des caractéristiques essentielles avantageuses de chacun des composants, tout en éliminant en même temps ou en réduisant au minimum les caractéristiques indésirables de ces composants, lorsqu'ils sont produits individuellement. Par conséquent, la présente invention otamment pour but de fournir - comme nouveau produit, un produit de carbonisation de la houille et un coke fluide du pétrole combinés, comme matière carbonée qui est utile comme combustible et pour de nombreuses applications industrielles dans lesquelles l'application de l'un ou l-'autre composant serait inadmissible ou moins souhaitable - un procédé perfectionné de production d'un produit du type ci-dessus, qui peut être mis en oeuvre d'une façon économique, et qui peut être correctement réglé de façon à fournir un produit ayant les caractéristiques voulues - un moyen dans un procédé comme celui défini ci-dessus pour récupérer les sous-produits obtenus d'une façon individuelle à partir de la houille traitée et à partir du pétrole traité, de façon à effectuer une séparation correcte et à faciliter l'utilisation de ces sous-produits pour diverses applications industrielles. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui va suivre faite en regard du dessin annexé et donnant à titre explicatif, mais nullement limitatif, une forme de réalisation de l'invention. la figure unique du dessin représente schématiquement un appareil et un procédé convenant pour entre utilisés conformément à la présente invention. En se référant plus particulièrement au dessin, on a représenté schématiquement sur la figure unique un appareil pour produire en continu un produit de carbonisation de la houille et un coke fluide du pétrole combinés, conformément à la présente invention. I1 est prévu, comme représenté schématiquement, un générateur defichaleur 10 dans lequel on peut charger une matière au-moyen de conduites 12 et 14. La conduite 12 est destinée à être reliée à une source d'air préalablement chauffé, et elle reçoit également une matière depuis une conduite ou canalisation 16, sous la commande d'une vanne 18, s'étendant depuis le fond d'une colonne d'élimination des matières volatiles de la houille, désignée d'une façon schématique par le numéro de référence 20. la conduite 14 est également destinée à être reliée à une source d'air préalablement chauffé; et reçoit aussi une matière depuis une conduite ou canalisation 22, sous la commande d'une vanne 24, reliée au fond d'un appareil de cokéfaction produisant un coke fluide du pétrole et représenté schématiquement en 26. L'appareil de cokéfaction est agencé pour recevoir du pétrole préalablement chauffé à partir d'une conduite 28, dont l'extrémité interne comporte une série d'ajutages de pulvérisation ou autres dispositifs de pulvérisation 30 ; l'appareil de cokéfaction est également agencé pour recevoir une matière depuis l'extrémité supérieure du générateur de chaleur par l'in termédiaire d'une conduite 32 sous la commande d'une vanne 34. La colonne 20 est alimentée en houille brute, mélangée avec de la vapeur d'eau, un gaz combustible ou autre milieu de fluidisation, par l'intermédiaire d'une conduite 36 qui reçoit également une matière depuis une conduite 38 sous la commande d'une vanne 40 et s'étendant depuis le fond du générateur de chaleur. Comme on le voit sur le dessin, l'appareil comprend en outre une conduite 42 par laquelle le produit final, comprenant un-résidu carboné, est évacué de l'installation, et des dis povitsfs d'extraction ou de séparation appropriés désignés par 44, 46 et 48, dont le but sera décrit plus loin. L'extrémité supérieure du générateur de chaleur présente une conduite d'échappement 50 par laquelle les sous-produits évacués du générateur de chaleur peuvent être transféres dans une installation appropriée de récupération des sous-produits. D'une façon analogue, la colonne d'élimination des matières volatiles est munie d'une conduite d'échappement 52 et l'appareil de cokéfaction comporte une conduite d'échappement 54, par lesquelles les sous-produits de ces ensembles peuvent être évacués individuellement pour être transférés dans une installation appropriée de récupération des sous-produits. En fonctionnement, comme précédemment indiqué, la houille brute et la vapeur d'eau, le gaz combustible ou autre milieu de fluidisation, sont introduits dans l'ensemble 20 d'élimination des matières volatiles de la houille par la conduite 36. La houille est de préférence un charbon gras, ayant des particules de dimension maximale de 2,g8 mm et moins jusqu'à des particules finement divisées, et elle peut être de nature convenant ou non à la cokéfaction.La vapeur d'eau, lorsqu'elle est introduire~ te, agit comme agent oxydant et favorise la réduction de llag- glomération du lit de matière dans l'appareil d'élimination des matières volatiles, comme décrit par exemple dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 2.512.076. le gaz combustible introduit par la conduite 36 améliore l'action de l'appareil d'élimination des matières volatiles, et influence également la récupération des sous-produits à partir de l'appareil d'élimination des matières volatiles par l'intermédiaire de la con -duite 52. Bien entendu, on peut introduire d'autres milieux de fluidisation par la conduite 36 dans l'appareil d'élimination des matières volatiles, soit en remplacement de la vapeur d'eau et/ou du gaz combustible, soit en plus-de ces derniers. le pétrole est introduit dans l'appareil de cokéfaction, comme précédemment décrit, par l'intermédiaire de la conduite 28. Dans la plupart des cas, ce pétrole peut etre avantageusement ce qu'on appelle du "fuel de soutes" qui est en excédent dans la plupart des raffineries de pétrole et qui est ainsi d'un prix très bas du fait qu'il est difficile de trouver des applications avantageuses suffisantes pour ce produit.A titre illustratif, mais non limitatif, le pétrole peut être préalablement chauffé, par exemple jusqu'à 2040C. environ, et il est introduit sous pression dans l'appareil de cokéfaction, de façon que les dispositifs de pulvérisation 30, qui peuvent entre de n'importe quelle construction appropriée, puissent pulvériser avan tageusement le pétrole introduit à l'intérieur de l'ensemble de cokéfaction. En se référant au générateur de chaleur 10, cet ensemble, comme précédemment décrit, est alimenté en matière à partir des conduites 12 et 14. L'air préalablement chauffé admis dans la conduite 12 peut être préalablement chauffé, par exemple jusqu'à 2040C., et comme précédemment décrit, la conduite 12 re çoit également une matière depuis la colonne d'élimination des matières volatiles par l'intermédiaire de la conduite 16 sous la commande de la vanne 18, matière qui est mélangée avec l'air préalablement chauffé qui est sous pression et qui est transféré dans la chambre interne du générateur de chaleur.D'une façon analogue, l'air préalablement chauffé par exemple jusqu'à 2040C., et sous pression, transfère la matière depuis l'appareil de cokéfaction à partir de la conduite 22 sous la commande de la vanne 24, par l'intermédiaire de la conduite 14, dans la chambre de combustion interne du générateur de chaleur. Dan-s le générateur de chaleur, il se produit une combustion partielle du produit de carbonisation reçu depuis la colonne d'élimination des matières volatiles et du coke fluide reçu depuis l'appareil de cokéfaction en présence de l'air préalablement chauffé, en portant la température du lit de matière, dans l'exemple donné à titre illustratif, jusqu'à 6490C. l'air sous pression, reçu dans le générateur de chaleur par l'intermédiaire des conduites 12 et 14, provoque une agitation du lit de matière dans le générateur de chaleur, en chant une agglomération et en provoquant une agitation suffisante pour faciliter la combustion partielle et le mélange du produit Une certaine proportion de la matière mélangée provenant du générateur de chaleur descend par la conduite -38 sous la commande de la vanne 40 pour être introduite par la conduite 36 dans la colonne d'élimination des matières volatiles, et une autre proportion du produit mixte provenant du générateur de chaleur est évacuée par la conduite 32 sous la commande de la vanne 74 pour être transmise dans l'ensemble de cokéfaction 26. les sous-produits provenant du générateur de chaleur, comme par exemple l'oxyde de carbone et la vapeur d'eau, sont évacués de l'ensemble par l'intermédiaire de la conduite 50, comme précédemment décrit;; Dans l'ensemble de cokéfaction 26, la matiere évacuée par la conduite 32 se mélange avec le pétrole d'admission préalablement chauffé provenant de la conduite 28, pour produire du coke fluide dans l'ensemble 26 ; et bien que la matière évacuée de cet ensemble par l'intermédiaire de la conduite 22 puisse-être par conséquent principalement ou d'une façon prédominante du coke fluide, elle contient également une certaine proportion de produits de carbonisation, en raison de la remise en circulation continue.D'une façon analogue, bien que la matiere évacuée de l'extrémité inférieure de la colonne d'élimination des matières volatiles par l'intermédiaire de la conduite 16 puisse comprendre d'une façon prédominante un produit de carbonisation de la houille, elle contient également du coke fluide provenant du pétrole à cause de la circulation continue. les sous-produits provenant de la colonne 20 et de 1' ensém- ble de cokéfaction 26 sont évacués individuellement par l'intermédiaire des conduites ! et 54, respectivement, pour être transférés dans des installations appropriées de récupération des sous-produits. le produit final comprenant le résidu carboné est évacué du générateur de chaleur par la conduite 42 sous la commande d'une vanne 56. La vapeur d'eau peut entre avantageusement utilisée comme milieu de purification dans les conduites ou dispositifs 44, 46 et 48, cette vapeur d'eau étant introduite par les conduites représentées dans les ensembles respectifs près de leurs fonds au voisinage des sorties, où elle effectue un balayage des ensembles de bas en haut én favorisant le balayage des sousproduits vers le haut pour les évacuer par les conduites 50, 52 et 54, et en empêchant que les sous-produits descendent et passent dans les conduites 22, 38 et 16 s'étendant depuis le fond des ensembles respectifs de l'installation. le produit résiduel carboné évacué de l'installation par la conduite 42 comprend une combinaison de produit de carbonisation de la houille brute introduite par la conduite 36 et du coke fluide provenant du pétrole, comme un "fuel de soutes" introduit dans l'installation par la conduite 28. Cependant, ce produit n'est pas seulement un mélange mécanique de produits de carbonisation et de coke fluide, mais est au contraire un produit combiné du produit de carbonisation et du coke fluide de pétrole, dans lé quel les particules ou granules individuels qui peuvent avoir, par exemple, une granulométrie approchant celle de la houille d'admission, comprennent une combinaison du produit de carbonisation de la houille et du coke fluide du pétrole en association intime et en proportions correspondant aux matières brutes introduites, qui peuvent varier dans de larges limites.Le résidu carboné produit n'est-ainsi ni un produit de carbonisation de la houille, ni un coke fluide de pétrole, -mais est par contre, une combinaison des deux présentant les caractéristiques essentielles avantageuses combinées des deux composants, tout en éliminant ou en réduisant au minimum les caractéristiques indé- sirables des matières constituantes.Par exemple, en faisant en sorte que le coke fluide provenant de l'appareil de cokéfaction ou ensemble de craquage 26 reste pendant un certain temps dans la colonne d'élimination des matières volatiles20, il en résulte une désulfuration partielle du coke fluide et un enduisage superficiel de ce dernier par le produit de carbonisation de la houille hautement réactif qui facilite l'allumage efficace iu produit résiduel carboné dans les foyers de chaudières, lorszalil est utilisé comme combustible. Comme indiqué plus haut, la teneur en cendres du produit de carbonisation de la houille est beaucoup plus élevée que celle de la houille à partir de laquelle il est produit, et on a trouvé qu'une teneur en cendres si élevée dans un produit de carbonisation normal de la houille a tendance à augmenter la formation de scories dans les foyers de chaudières dans lesquels le produit de carbonisation de la houille peut être utilisé comme combusti ble.Suivant la présente invention, après un dosage correct des composants, le résidu carboné peut présenter une teneur en cendres beaucoup plus faible, inférieure à celle de la houille brute, en évitant ainsi les difficultés dues à la teneur en cendres en utilisant la matière comme combustible et par suite,une augmentation du rendement et de la valeur comme combustible. Comme précédemment indiqué, les fuels de soutes" sont actuellement en excédent dans la plupart des raffineries à cause de leur utilité et de leur valeur limitée. Grâce au présent procédé,la réactivité du coke fluide produit est améliorée par le produit de carbonisation de la houille en le transformant en une matière combustible avantageuse. Dans le procédé et l'appareil décrits dans la présente demande-, il convient de noter que la chaleur de la combustion partielle engendrée dans le générateur 10 est transmise avec la matière par l'intermédiaire de la conduite 32 dans l'ensemble de cokéfaction 26 et par l'intermédiaire des conduites 38 et 36 dans l'ensemble 20 d'élimination des matières volatiles,de sorte que IL chaleur provenant du générateur de chaleur commun maintient le fonctionnement à la fois de l'appareil de cokéfaction et de lacs lonne d'élimination des matières volatiles,en réalisant ainsi d'importantes économies.Par exemple, la matière engendrée à une température de 649 C.dans le générateur de chaleur 10 peut mazn- tenir dans l'appareil de cokéfaction et dans la colonne d'élimination des matières volatiles une température d'environ 4820C. dans l'installation donnée à titre illustratif. Ainsi qu'il est évident, ces températures et le -dosage du produit dans l'installation de remise en circulation peuvent être facilement réglés en réglant la température de l'air d'admission préalablement chauffé, et en réglant la vitesse et l'importance de la remise en circulation par l'intermédiaire-de diverses conduites commandées par les vannes.la circulation et le dosage continus fournissent la combinaison correcte dans le produit résiduel carboné ainsi obtenu,tandis que les produits de récupération provenant des ensembles individuels sont maintenus séparés dans les conduites 50, 52 et 54 en vue de leur utilisation maximale.Ces produits de récupération liquides et gazeux sont apparentés à ceux normalement récupérés à partir d'ensembles d'élimination des matières volatiles de la houille et de cokefaction-pour produire un coke dé pétrole et d'installations analogues. Dans des ensembles classiques de cokéfaction pour produire un coke fluide, liagglomération a égalemenX résenté des difficultés, et il a été fréquemment nécessaire dtévacuer une certaine quantité du coke fluide depuis l'ensemble, de le broyer et de le réintroduire comme matière de charge, de façon à éviter une telle-agglomération et l'accumulation de particules de dimensions excessivement grandes. Conformément au présent procédé, l'-addition du produit de carbonisation de la houille réduit au minimum les caractéristiques indésirables au cours du fonctionnement de l-'appareil de cokéfaction. En fait, l'ensemble de cokéfaction 26 est un ensemble de craquage à partir duqUel-l'essence et le gas-oil sont normalement inclus dans les produits récupérés à partir de la conduite 54. Grâce au présent procédé, on voit-que les 'produits sont obtenus à partir du "fuel de soutes", ce qui augmente la production d'essence et de gas-oil à partir du pétrole brut initial. Si on le désire, une matiere difficilement combustible, comme par exemple des scories enrichies, peut etre introduite dans l'appareil d'élimination des matières volatiles de la houille avec la houille brute par la conduite 36, et; conf or- mément au présent procédé, cette matiere difficilement combustible devient satisfaisante et utilisable comme combustible pour foyers de chaudières en faisant en sorte qu'elle soit enrobée et imprégnée par la matiere de carbonisation hautement réactive résultant de l'élimination des matières volatiles de la houille. Naturellement, l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite et représentée, et est susceptible de recevoir diverses variantes rentrant dans le cadre et l'esprit de l'invention. REVEND1CATIONS 1. Procédé de production d'un produit carboné granulaire, caractérisé en ce qu'il consiste à soumettre séparément de la houille et du pétrole en proportionsprédéterminées à-l'action de la chaleur pour débarrasser la houille des matieres volatiles et soumettre le pétrole à un craquage, -et à traiter en- core ensuite un mélange de la houille et- du -pétrole pour fournir un-produit carboné dont les particules individuelles comprennent un produit de carbonisation de la houille et-un coke fluide du pétrole à l'état combiné. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la houille et le pétrole sont- traités séparément dans des chambres individuelles. 3. Procédé selon la revendication 1 ou.2, caractérisé en ce que la houille et le pétrole sont encore traités dans une chambre commune. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la houille, le pétrole et le produit carboné sont mélangés ensemble par remise en circulation continue. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on recueille individuellement les sous-produits de la houille et du pétrole pendant leur traitement. 6. Appareil de fabrication d'un produit carboné granulaire caractérisé en ce qu'il comprend une première chambre, un moyen pour y admettre de la houille, un moyen pour y appliquer de la chaleur afin d'éliminer les matières volatiles de la nouille et pour obtenir un produit de carbonisation de la houille, une seconde chambre, un moyen pour introduire du pétrole dans la seconde chambre, un moyen pour appliquer de la chaleur à la seconde chambre afin d'y soumettre le pétrole à un craquage et de produire un coke fluide; une troisième chambre, un moyen pour introduire le produit de carbonisation et le coke fluide dans cette dernière, et un moyen pour appliquer de la chaleur au mélange dans la troisieme chambre, afin d'obtenir un produit carboné dont les particules individuelles sont cons- tituée par le produit de carbonisation de la houille et le coke fluide du pétrole à l'état combiné. 9. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que les -chambres sont formées -par des récipients séparés. 8. Appareil selon la revendication 6 ou 7, caractérise en ce qu'une conduite est prévue pour relier les chambres afin d'en évacuer les sous-produits. 9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il est prévu un mécanisme de séparation pour diriger les sousproduits vers ladite conduite 10. Appareil selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce qu'on prévoit des conduites commandées par des vannes reliant les chambres entre elles pour faire passer le produit entre lesdites chambres. 11. Produit carboné granulaire caractérisé en ce que les particules individuelles dudit produit comprennent une combinaison d'un produit de carbonisation de la houille et d'un coke fluide du pétrole.