Brevet FR2058352A1 — publié le 19710528

La. présente invention est relative à un procédé de conversion de cliarbon en prodiiits liquides. En particulier, l'invention concerne un procédé de conversion de charbon en produits liquides,utilisant un système de solvant? binaire sélectif dans lequel le charbon 5 et les cendres non transformés sont facilement séparés des produits précieux du charbon sans utiliser de techniques de filtration. Le charbon représente une source d'énergie précieuse pour le monde, particulièren-ent parce qu'il semble que les dépôts de charbon et de lignite ont un ordre de grandeur supérieur à celui des 10 réserves connues en pétrole. Comme ces réserves er. pétrole s'épuisent et comme les besoins en hydrocarbures liquides croissent, il devient impératif cle mettre au point des procédés de conversion du charbon en produits liquides. Divers -orocédés permettant de transformer le charbon en pro-15 duits liquides plus précieux sont connus dans la technique. L'un de ces orocédés met en oeuvre des ï.i?chniaues de gazéification, -iar exemple une disti1lation destructrice, pour obtenir la conversion du charbon. Un autre procédé, plus récemment mis au point, met en oeuvre des techniques d'hydrogénation haute pression. Encore un autre .10 procédé récemment mis au point met en oeuvre une extraction par solvant sous pression d'Iîn, une technique apparentée au nrocédé selon l'invention. Dans les procédés antérieurs d'extraction par soTvant, du charbon concassé, sous forme partic-lair e assez finement divisée, est .it ni s or. contact avec un système solvant sélectif qui sert, tout au moins en partie, de donneur d'h-'drogène -ainsi que de solvant pour 2a conversion du charbon, pauvre en hydrogène en produits liquides. Après ce sta.de d'extraction, selon les techniques antérieures on filtre les matières particulaires solides non dissoutes et on re-30 cueille un rélon^e d'extrait de charbon liauide et de solvant exemnt de solides. Puis on recueille l'extrait de charbon liquide, par exemple par fractionnement, et on le traite ensuite par «es tochninues c 1 assi mies L'une des principales difficultés rencontrées dans les procédés antérieurs d'extraction par solvant concerne la séparation de 1' extrait de charbon liquide, des charboixs. cendres et autres matières bad original copv 70 30180 2 2058352 particulaires inorganiques solides non dissoutes. Dans les conditions utilisées au stade d'extraction, le charbon solide dispersé dans la phase liquide est sous une forme physique très fine qui, du fait des fines dimensions particulaires du charbon et des propriétés phy— 5 siques du mélange solvant-extrait de charbon liquide, rend la séparation physique difficile. Les particules solides extrêmement fines ne sont pas facilement séparées par décantation ou centrifugation et, par suite, posent des problèmes pour le traitement ultérieur, particulièrement pour les stades de traitement utilisant des réac-10 teurs catalytiques à lit fixe. Cependant, ces fines particules peuvent être séparées par des techniques de filtration telles que celles utilisant des filtres pré-enduits, tant à température et pression ordinaire qu'à température et pression plus élevée. Cependant, ces techniques ne sont pas entièrement satisfaisantes d'un point de 15 vue pratique et économique, car le papier, le tissu ou le gâteau utilisé pour la filtration est facilement colmaté, devant ainsi être continuellement remplacé. Un autre problème auquel on doit faire face, selon les techniques antérieures, est celui de la non-sélectivité de l'extraction 20 par solvant, car les solvants habituellement utilisés dissolvent essentiellement complètement le charbon, sans présenter de sélectivité vis-à-vis des constituants plus précieux, à teneur plus élevée en hydrogène, ou des constituants moins précieux, à teneur- plus basse en hydrogène. Essentiellement, les solvants habituellement utilisés 25 T)roduisent sans distinction un extrait de charbon .contenant à la fois des constituants à teneur élevée en hydrogène et des constituants à ba-sse teneur en hydrogène. En conséquence, la présente invention a pour buts: - de fournir un procédé efficace pour convertir du charbon en 30 produits liquides précieux, par une technique d'extraction par solvant ; > - de fournir un procédé d'extraction par solvant : dans lequel les charbonj cendres et matières inorganiques non dissous à la fin de la réaction*d'extraction et en mélange intime avec les pro— 35 nuits liquides du charbon et le solvant sont-facilement séparés de ces produits liquides du' charbon; et - de fournir un procédé d'extraction par solvant.dans lequel les constituants plus précieux, à teneur élevée en hydrogène, pré 70 30180 3 2058352 sents dans l'extrait de charbon liauine sont facilement séparable.s des constituants moins précieux, à basse teneur en hydrogène. On s nain;enant dceouvert nue les constituants liquides du charbon plus précieux, à teneui élevée en hydrocène, présents en mélange S avec des ^articules ln fin fl 'un procédé clain-i-'ue C 1 o*:l rac + j.on par solvant utilisant des solvant? classioues comme la Tétraline (marnue de la Société TïuPont *our le t é i:rahyrlronaphtalène ), -nsr exemple, sont facilement sépara-i'ies dos constituants noins nréci eux, ? basse teneur en hydrogène, 10 de l'extrait dp charbon liquide-. On ef: rc:u? cotte double so^rration on sr'-n?.rnn- au : oins une n->r ' ie et, mieux, la totalité du solvant de 1'extrr.it re charbon linuide par !es moyens classiques, nar exemple par distillation, et or traitant le résidu résultant par un solvant sélectif nui est un composé aromatique moiocyclique 1- C 'est ainsi 'ue, selon un dp se? aspects, l'invention concerne un rocédé de conversion dp particules de charbon solides, contenant des cendres, en produits liquides, caractérisé en ce queî (a) on met ce charbon en contact avec un premier solvant, dans une premiè-.05 re zone de mise en contact, "ans des conditions d'extraction et sous pression d'hydrogène, et or. retire un ei-fluent contenant un extrait de charbon liquide comprenant des constituants riches en hydrogène et des constituants pauvres en hydrogène en mélange avec le solvant et les particule:- non converties de charbon et de cendres, (b) on §$ original 70 30180 4 2058352 particules de charbon non converties et de cendres. Selon un autre de ses aspects} l'invention concerne un procédé de conversion en produits liquide de charbon solide contenant des cendres, caractérisé en ce que s (a) on mélange du charbon grossier 5 avec un premier solvant capable de transformer le charbon en produits liquides, obtenant ainsi un mélange solvant-charbon grossier, (b) on fait passer ce mélange vers une zone de pulvérisation maintenue dans des conditions de pulvérisation comprenant un +er.t»éra-turr rl 'o-nrÎTon 0 x 20*.'°C. une pression comprise entre ln pression 10 atmosphérique et 69 atmosphères, environ, un rapport pondéral de solvant g charbon compris entre 0,2 et 10,0 environ, ces conditions de pulvérisation étant suffisantes pour obtenir un produit charbon pulvérisé-solvant dans lequel une partie au moins du charbon grossier e&t réduite en particules ayant un diamètre au moins inférieur 15 h 2,4 œ environ, (c) on fait passer au moins une partie de ce -iroduix chnrbon-solvant vers une zone de conversion du charbon maintenue dans des conditions de conversion du charbon et sou? pression d!hvdror,ène, de manière a obtenir comme produit un extrait de charbon liquide contenant du charbon non converti, des cendres et du 20 solvant et dons leçuel plus de 50>. du poids du charbon exempt d'humidité et de cendres est con-erti en constituants riches en hydrogène et en constituants pauvres en hvdrogène, (d) on sépare du produit au moins 'une partie du premier solvant, obtenant ainsi un courant d'extrait de charbon en mélange avec au moins une partie du 25 charbon non converti et des cendres, (e) on met ce courant en contact avec un second solvant sélectif vis-à-vis desdits constituants de c-harbon liquides riches en hydrogène, dans une zone d'extraction,, obtenant ainsi un efiluent de zone d'extraction contenant une phase liquide riche en hydrogène et une phase liquide pauvre en hydrogène 30 et (f) on sc'pare de cet effluent de la zone d'extraction une phase liquide riche en hydrogène et une phase liquide pauvre en hydrogène» la phase liquide riche en hydrogène étant essentiellement exempte de particules de charbon non converties et de cendres. Selon, des modes de mise en oeuvre plus limités, le premier sol— 35 vani précité est un produit arôme.'-ieue polycyclique comprenant des hydrocarbures naphténiques-aromatiques tels que la Tétraline et le second solvant est un composé aromatique monocyclique tel que le benzène, un naphtène, un cyclohexane ou une cétone. bad original 70 30180 5 2058352 On trouvera d'autres modes de mise en oeuvre et conditions de traitement plus limités décrits dans la description détaillée de 1' invention qui va suivre. C'est ainsi que le procédé selon l'invention utilise une nou-5 velle technique d'extraction par solvant à deux stades, dans laquelle du charbon particulaire est tout d'abord mis en contact avec un premier solvant, obtenant ainsi un mélange extrait de charbon li-•quide-solvant-charbon non dissous. On sépare le solvant de ce mélange et on met le mélange résultant en contact avec un second solvant, 10 obtenant ainsi une Tihase riche en hydrogène, exempte de solides, facilement soparable d'une phase de solides,pauvre en hydrogène. Le charbon utilisé de préférence dans le procédé selon la présente invention est un charbon bitumineux, pa,r exemple de type "Pit-tsburgh Seam". î.-ieux, ce charbon a une teneur élevée en produits vo-15 latils, par exemple représentant plus de 20^ du poids du charbon exempt d'humidité et de cendres. Les solvants qu'il est préférable d'utiliser dans l'opération d'extraction du premier stade du procédé selon la présente invention sont ceux de type donneurs d'hydrogène et qui son: au moins partiel-20 lement hydrogénés, tels que les hydrocarbures nàphténiques-aromati-nues. Il est oréférable que le solvant mis en oeuvre au premier stade soit en phase liquide dans les conditions de température et de pression recommandées utilisées nour les opérations d'extradion et/ ou rie nulvérisation du procédé selon l'invention. Notamment, ces 25 solvants sont utilisés sous forme de mélanges d"hydrocar ures et proviennent, tout au moins en partie, des produits intermédiaires ou finals obtenus par des traitements ultérieurs suivant la mise en oeuvre de l'invention. Notamment, ces hydrocarbures ou mélanges d'hydrocarbures utili-30 ses comme solvants an premier stade ont un point d'ébullition compris entre 200 et 425°(.', environ. Comme exemples de ces solvants naphténiques-aromatiques préférés pour le premier stade on citera les dérivés di- ou tétrahydrogénés de 1 ' a.nthracène et du phénan-thrène. Sont également préférables les dérivés aromatiques hydrogé— 35 nés du "naphtalène tels que ]e tétrahydronaphtalène (Tétraline). Par "solvants naphténiques-aromatiques" on veut désigner ici des composés polycycliques dans-lesquels l'un au moins des cycles est aromatique et l'un au moins des cycles est non-aromatinue. 70 30180 6 2058352 Sont également utilisables dans le procédé selon l'invention des composés aromatiques polycycliques complètement aromatiques tels que le biphényle, les méthylnaphtalènes, les diméthylnaphtalènes, les mélanges de phéna.nthrène et d'anthracène, etc.. ainsi que leurs dé— 5 rivés alco7"liques. Comme autres -typo s de solvants utilisables comme solvants du premier stade on citera des composés phénoliques tels nuo les r>h'nols, les crésols, et les xylénols, en particulier lorsqu'ils soiit utilisés en nr'lange avec n'importe lesquels des solvants précités. D'une façon générale, les composés aromatiques partielle-1G ment hydrogénés sont préférables aux hydrocarbures polycycliques . complètement aromatiques. En tout cas, le solvant utilisable dans la zone d'extraction du premier stade doit être un solvant ayant le pouvoir de dépolvmériser le charbon pulvérisé au cours de ce stade d'extraction. 15 Selon un mode de mise en oeuvre particulièrement préféré du pro cédé selon la présente invention, on utilise, au cours du stade de pulvérisation, un solvant sélectif du type décrit ci-dessus comme utilisable dans la zone d'extraction du premier stade, grâce à quoi un charbon de dimensions relativement grossières est réduit en char-20 bon granulaire ayant des dimensions optimales pour le stade d'extraction. Ce mode de mise en oeuvre préféré repose sur la théorie que la présence d'un solvant riche en hydrogène au cours du stade de oulvé-risation du charbon a pour résultat un accroissement substantiel de l'efficacité de l'opération et, dans bien des cas, une diminution 25 de la quantité de solvant du premier stade à utiliser pour obtenir la même qualité et la même quantité d'extrait de charbon liquide. -L'avantage retire de la présence du solvant au cours du stade de pulvérisation semble résulter de la présence d'un point de cisaillement extrêmement réactif au cours du concassage et du broyage 30 du charbon. En d'autres termes, le site de cisaillement est extrêmement réactif et de l'hydrogène peut être, transféré vers le charbon en ce- site plus facilement lorsque le solvant est présent que lorsque le charbon est pulvérisé en l'absence du solvant. En outre, les petites particules de- charbon ainsi séparées d'un gros morceau par 35 cisaillement sont non seulement exposées à un site de cisaillement extrêmement réactif, mais exposent également.immédiatement une surface relativement importante au solvant, permettant aux petites particules de charbon d'être presqu'immédiatement exposées au solvant 70 30180 7 2058352 et mouillées, fa.cili>: nt ainsi la pénétration du solvant dans la particule de charbon. l'installation ■' utiliser po^^r pulvériser du charbon en morceaux ou ,f-*rossier tel qu'utilisé dans le ;>roc d> selon le présente invention peut être de n'importe quel type lien connu des spécialistes de la technique. Pe? brodeurs à boulets ou des broyeurs à barres classi -ues auvent être utilisés avec des résultats satisfaisants. Il est préférable eue 3 's^-arnil soit c-mablp de Pulvériser du charbon en rorceaux nu grossier en présence de Quantités significatives de solvant liquide, sans difficulté. Les spécialistes de la techni-aues connaissent bien le type d'installation nécessaire pour traiter des solides mouillés et les concasser et les broyer, de sorte Les conditions tilisées au cours du stade de -ulvéri sation selon la présente invention sont très variables, suivant les désirs (Ses spécialistes. On peut faire varier la tenvrature daxf une pamme relativement lnr«?e, en:rn une ïepérature essentiellement é'-'aJe à la température ai-Mante e~ une t rr—>éra".u • e de traiter ont relativement élevée. Il ent rat te:: erT préférable, toutefois, pour la mise en oeuvre d>" l'invention, que la te: '.('rature du charbon et du solvant soit r.:?.intenue à une valeur d'environ 0 h 2UO°C. De même, on peut faire varier iP pression dans une «->r. Il est ->ré.? érable de faire fonctionner l'installation de Pulvérisation de manière telle que la substance de 'ron grandes dimensions, c 'est-?:—dire la substance ayant une dimension particulaire supérieure a mm. à 1.6 mm, soit séparée et renvoyée vers lr appareil de pulvérisation pour encore réduire ses dimensions parti- bad 0r*",m*l 70 30180 8 2058352 culaires.L'utilisation â'une telle technique en circuit fermé est bien connue des spécialistes et est préférée, pour la mise en oeuvre de l'invention, pour assurer une utilisation optimale et complète du. charbon solide. Sauf autre indication, on considérera qu'unfanctiome-5 rosit de recyclage en circuit fermé de l'installation de pulvérisation est inhérent à la mise en oeuvre du procédé selon la présente invention. On remarquera que cette séparation s'effectue facilement sans difficulté, car seules les particules de charbon grossières et de plus grosses dimensions sont séparées et recyclées. Le charbon 10 particulaire plus fin n'a pas à être séparé car il doit ensuite être soumis à une extraction. On peut facilement effectuer cette séparation du charbon grossier par gravité, en utilisant des appareils tels que des hydroclones, des centrifugeuses, etc.. La quantité de solvant à utiliser dans la zone d'extraction du 15 "prer.ier stade utilisée dans le procédé selon la présente invention et qui comprend la :-:one de pulvérisation, lors -u'un solvant est uti-losé dans cette dernière, ainsi que la zone de digestion, est, d' une façon générale, d'environ 0,2 à 10 kg de solvant par kg de charbon. On obtient des résultats satisfaisants en utilisant un rapport 20 pondéral solvant/charbon compris entre 1 /1 et 3/t, environ. Lorsqu® on opère suivant le mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, les conditions utilisées au cours du stade de pulvérisation doivent être choisies de manière que le charbon grossier soit réduit en particules ayant un diamètre au moins inférieur à environ 2,4 mm, 25 L'extraction du charbon par solvant est, fondamentalement, une conversion partielle du charbon ainsi qu'une extraction, car non seulement on fait réagir le charbon avec l'hydrogène, qui est de préférence transféré à partir du solvant, mais il se produit encore un phénomène de solution qui, en fait, dissout le charbon qui a ac™ 30 cepté l'hydrogène de la phase de solvant. En conséquence, par les expressions 'extrait de charbon liquide", "fraction de charbon extraite", "charbon extrait" ou toutes autres expressions et tous autres mots de même sens, on entend englober le produit liquide qui est obtenu à partir des divers stades utilisés lors de la mise en 35 oeuvre du procédé selon la présente invention et qui, d'une façon générale, est décrit comme étant exempt de solvant, bien qu'une partie de l'extrait de charbon liquide final obtenu à la suite du second stade d'extraction comprenne des hydrocarbures utilisables eom- 70 30180 9 2058352 me solvant sélectif clans la première zone d'extraction. Il est pré-l'érable que l'invention soit mise en oeuvre, dans les deux zones d' extraction, clans des conditions qui accroissent les caractéristiques cinétiques de la réaction de solva+ation tout en maintenant les constituants surtout en phase liquide, bien que, dans certains cas, il puisse êire désirable d'effectuer le premier stade de l'opération d'extraction en présence d'un solva t vaporisé, en utilisant une •fceH'ni'MiP d'extraction gazeuse. Com. f- il a été dit, la première Zone d'extraction corprend une •'one de pulvérisation du charbon grossier en charbon part.iculaire plus fin, en présence ou en l'absence de solvant, ainsi qu'une zone de digestion dans laquelle le charbon est soit initialement mis en contact avec un solvant s'il n'y a pas eu présence de solvant au cours du stade de pulvérisation, ou, mieux, dans laquelle l'efflu-ent provenant du stad. de pulvérisation dans lequel on a utilisé un solvant peut complètement extraire le charbon, donnant ainsi un extrait de charbon liquide. Les conditions opératoires pour la zone de digestion comprennent une tcr-pérature d'environ j>00 à ~ïOG°C, une pret^ion d'hydrogène d'environ une à 690 atmosphères, un rapport pondéral solvant/charbon compris entre environ 0,2 et 10 et un i eicps de séjour d'environ 30 secondes à 5 heures, la corrélation entre ces conditions étant telle qu'elles permettent de dissoudre tilus de 50*:. du poids du charbon exempt d'humidité et de cendres, et de transformer ce charbon en produits liouides. On remarnuera nue 1a. température et/ou la pression utilisées au cours du stade de digestion peuvent être identiques, plus élevées, plus bisses, ou différer d'une manière nueleonnue, suivant les désirs des spécialistes, des conditions maintenues d us la zone de pulvérisation. 11 est préférable, pour la nis"è en oeuvre du procédé selon le présente invention, de maintenir la température dans la zone de digestion une valeur sensiblement plus élevée que celles de la t enpérai ure et de la pression iitilisées dans la zone de pulvérisa-ion. Coi" e le but de la zone de digestion, dans le mode de mise en oeuvre préféré de l'invention selon lequel on utilise un premier solvant dans les zones de pulvérisation et de digestion, est de me-ïier a peu près à bonne fin la conversion du charbon solide en un extrait de charbon liquide, il est désirable d'ajouter à cette zone 70 30180 10 2058352 de digestion un supplément de solvant, un gaz contenant de l'hydrogène et/ou un catalyseur d'hydrogénation.S'il est nécessaire ou désirable d'utiliser un tel catalyseur, celui-ci peut être un catalyseur d'hydrogénation classique et on peut l'utiliser de manière ho-5 mogène ou hétérogène. C'est ainsi qu'on peut introduire ce catalyseur dans la zone de -pulvérisation et/ou de digestion en mélange avec le premier solvant sélectif liquide ou avec le charbon parti-cûlaire solide. Les spécialistes de la technique connaissant les caractéristiques du charbon, du solvant utilisé et des propriétés que 10 doit présenter le produit final obtenu à partir du charbon peuvent déterminer, d'après les enseignements présentés ici, s'il est ou non désirable d'utiliser l'un quelconque de ces facteurs énumérés, ou , tous, dans les zones de pulvérisation et/ou de digestion. Comme exemples de catalyseurs d'hydrogénation classiques utili-15 sables dans la première zone d'extraction on citera les catalyseurs de type indybdate—cobalt et molybdate-nickel, tungstate-nickel et. tout autre catalyseur d'hydrogénation capable de fonctionner en présence de charges de charbon soufrées. Ces catalyseurs sont utilisables dans le milieu constitué par un système solvant—charbon mainte-20 nu dans la première zone d'extraction et peuvent être utilisés aussi bien sous forme de système catalytique en suspension que de système catalytique homogène. Dans la zone de digestion, l'hydrogénation permet, d'une façon générale, d'obtenir directement le transfert d' hydrogène vers les molécules de charbon ainsi que le transfert d1 25 hydrogène vers des molécules donneuses d'hydrogène puis vers les molécules de charbon,ainsi que toute combinaison de ces conditions. En tout cas, l'effluent de la zone de digestion ainsi obtenu, est débarrassé d'au moins une partie du premier solvant et le mélange résultant de charbon liquide , charbon non dissous, cendres, cataly-30 seur (présent le cos échéant), etc.. est mis en contact, dans une seconde zone d'extraction, avec le second solvant sélectif décrit ci-après. On remarquera qu'il entre dans le cadre de l'invention de séparer de l'effluent de 1a. zone de digestion une partie des particules solides précitées, en particulier les particules les plus 35 grossières et les plus denses facilement séparables par des dispositifs classiques de séparation solides-liquides, de préférence des hydroclones, des centrifugeuses,etc.. En tout cas, il n'est pas nécessaire de séparer toutes les particules, y compris les plus fines, 70 30180 n 2058352 car celles-ci finiront par être séparées du produit liquide dans la seconde zone d'extraction décrite ici, évitant ainsi les stades de filtration encombrants utilisés jusqu'à présent dans la techninue pour séparer les matières particu'iair^s. la zone d'extraction du second stade, appartiennent à la classe générale de composés connus comme des cé^ones et, en outre, des hydrocarbures aromatiques monocycliques et leurs dérivés na-phténirrues. Comme exemples de cétones utilisables de manière satisfaisante dans 10 la zone d'extraction du second stade on citera l'acétone, la méthyl éthyl cétone, la méthyl butyl cétone, la méthyl isobutyl céxone, la dibutylcétone, etc.. Comme autres solvants utilisables dans la zone d'extraction du second st-adf on peut citer des hydrocarbures aromatiques monocycliques tels nue le benzène, le toluène, les xylènes, 15 etc.. ainsi que les cyclobexanes correspondants. Les spécialistes remarqueront que ces classes de solvants bout l'extraction secondaire n'ont pas d'effet sensible sur la conversion du charbon solide en extrait de charbon liquide. En conséquence, il faut, dans la présente invention, que la rune d'extraction du premier stade utilise 20 les solvants utilisables pour la conversion de particules solides de charbon en la forme liquide et nue les solvants utilisés dans la zone d'extraction du second stade soient limités aux solvants qui servent à séparer les constituants riches en hydrogène des constituants puvres en ' ^drofrène et du charbon non dis.sous, etc.. contenus 25 dans l'extrait de charbon liquide produit dans la première zone d ' e:: trac ! ion. En d'autres ternes, il s'est avéré que les cétones9 les cor.pos! s aro- a.l inii= s isonoc vcliaues , les cyelohexanes et les ai— coylcyclohexanes sont -électifs vis-à-vis des constituants tiches en hydrogène, en rejetant h peu près complètement les constituants pau— 30 vres en hydrogène ainsi que le charbon non dissous et les cendres» Le choix exact du solvant sélectif dépend des conditions d'extraction désirées dans la seconde zone d'extraction. En pratique, la température choisie pour la seconde zone d'extraction doit être drau moins 30°C inférieure à la température critique du solvant utilisé 35 dans la z&ne d'extraction du second stade, afin de maintenir les constituants, sous la pression appropriée, principalement en phase liquide. D'une façon génér cil G j la. température utilisée dans la zone d'extraction du second stade ne doit pas dépasser 3G00£-. 5 Los solvants an-ropriés, qu'il est préférable d'p+iliser dans 70 30 T80 2 2058352 Les conditions opératoires utilisées dans la zone d'extraction, du second stade utilisant comme solTant une cétone, un composé aromatique monocyclique ou un cyclohexane comprennent une température d'environ 50 à 300°C et, mieux, d'environ 50 à 150°C, une pression 5 d'I^ comprise entre 6,8 et 69 atmosphères, environ et, mieux, entre 24 et 48 atmosphères, un rapport pondéral solvant/charge compris entre 0,5 et 5j une vitesse spatiale horaire liquide d'environ 0,5 à 5, et en présence d'un gaz contenant de l'hydrogène en une proportion d'environ 89 à 890 métrés cubes noimaux par kilolitre de charge 10 liquide présen-fe dans la seconde zone d'extraction. Ces conditions sont suffisantes pour à peu près complètement séparer, de manière sélective, les constituants riches en hydrogène des constituants pauvres en hydrogène contenus dans la charge liquide qu'on fait passer vers la seconde zone d'extraction à partir de la première zone 15 d'extraction. L'extrait de charbon liquide obtenu à partir de la première zone d'extraction contient des composés ayant des caractéristiques physiques très variables, car le premier stade d'extraction est relativement non sélectif.. 'Toutefois, l'extrait de charbon liquide 20 peut être caractérisé comme étant composé fondamentalement par deux fractions liquides, à savoir: une fraction riche en hydrogène et une fraction pauvre en hydrogène. Par "constituant pauvre en hydrogène" ou expression similaire on veut englober ici les constituants qui sont fondamentalement insolubles dans le benzène ou le cyclohexane. 25 Ces constituants pauvres en hydrogène ont, par exemple, un poids moléculaire moyen d'environ 1000 à 5000 et contiennent d'environ 3 à 5/-, -en poids, d'hydrogène. D'autre part, par "constituants riches en hydrogène" ou expression similaire on veut englober ici les constituants qui sont fondamentalement solubles dans le benzène ou le cy-30 cj-clohexane. Ces constituants riches en hydrogène ont, par exemple^ un poids moléculaire inférieur à 1500 et, mieux, compris entre 300 et 1000 environ, et ont une teneur en hydrogène, en poids, de plus de 5% et, particulièrement, d'environ 6 à 95-. Les caractéristiques ci—dessus des deux fractions majeures contenues dans le charbon li— 35 guide extrait sont, bien entendu, influencées dans une certaine mesure par les conditions d'extraction par solvant utilisées dans la zone d'extraction du premier stade, y compris la profondeur d' extraction utilisée dans ce premier stade» Il va de soi que les bad original 70 30180 13 2058352 caractéristi nés clos constituants pauvres en hydrogène de l'extrait de charbon liquide ne sont nue légèrement influencées par les condition® d'extraction mais sont considérablement influencées par le type du charbon utilisé comme charge dans le 7>rocéclé selon la présente invention. En tout cas, après nue le mélange d'extrait de charbon liquide et de charbon solide a été nis en contact avac le second solvant s'électif" précité, on obtient un système .liquide à-deux phases. Une phase supérieure, contenant les constituants liquides dudiarbon riches en hydrogène (par exemple 60 à 90, du charbon liquide formé)et essentiellement exempte de charbon non dissous, de cendres, etc.. (c'est-à-dire contenant moins de 0,55-, en poids, de solides),est séparée d'une phase inférieure contenant les constituants liquides du charbon pauvres en hydrogène, en mélange avec du charbon non dissous, des cendres, etc.. Cette suspension de cha.rbon. solide pauvre en hydrogène est retiréçde la. seconde zone d'extraction pour être utilisée comme co bustible ou pour être transformée en hydrogène relativement pur, à l'aide de la réaction du gaz à l'eau.L' hydrogène linsi obtenu peut ensuite être utilisé dans le procédé selon le présente invention, comme décrit ci—dessus. Le solvant riche de la seconde zone d'extraction, comprenant la cétone, le cyclohexane ou l'hydrocarîoure aromatique ironocyclique dans lequel sont dissous les constituants riches ei; hydrogène, est traité ensuite par des moyens bien connus des ST>écialistes de la technique, par exemple par f'ra.c— tionnement, hydrogénation, Iiydrocraquage, etc.. afin de séparer et de convertir l'extrait de charbon liquid-e en produits Plus précieux, par exemple en hydrocarbures relativement légers, en hydrocarbures relativement lourds, en produits chiminues, en combustibles, etc.. don' l'utilité est bien connue des spécialistes. Comme précédemment indiqué, une -partie de ces produits séparés de l'extrait de cha.rbon liquide peuvent être utilisés de manière satisfaisante oour consti-tituer au moins une partie du premier solvant sélectif utilisé dans la première zone d'extraction. •Par copsémient, • en rf;«îir:é, ];î ..roerdé selon la présente invention conristr '• ré^'niro shi charbon en des dimensions particulaires fines, en présence ou en l'absence d'un premier.solvant, à trans-forreï' la n.",ieiire. partie de ce . charbon particulaire, en présence d' un Premici solvant, en un produit de charbon liquide contenant des 70 30180 m 2058352 constituants riches en hydrogène et des constituants pauvres en hydrogène en mélange avec du charbon non dissous et le premier solvant et à traiter ce mélange, après séparation d'une -partie, au moins du premier solvârit, avec uri second solvant^ afin d'obtenir une phase 5 riché en hydrogène, non dissoute* exempte de charbon, à tr.aiter ultérieurement . On comprendra mieux le procédé selon l'invention en se référant a.u dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple, dont la Fig. unique représente schématiquement une installation et la suite des 10 opérations illustrant la mise en oeuvre ainsi que des détails de modes de misé en oeuvre préférés du procédé selon la présente invention. " En se référant au dessin: du charbon grossier, ayant un diamètre particulaire moyen généralement supérieur à 2,03 mm et habituel— 15 lement inférieur à 63,5 mm est introduit dans le procédé par un conduit 1. Un premier solvant sélectif approprié, à teneur en hydrogène enrichie, comme, par exemple, la Tétraline, est introduit par un conduit 2 et mélangé avec la charge fraîche de charbon grossier entrant à partir du conduit 1. La substance solide de trop grosses 20 dimensions résultant d'une réduction incomplète de ses dimensions dans la zone de pulvérisation décrite ci-après est recyclée vers la zone de pulvérisation, par un conduit 3, et mélangée avec du char-boni frais et du so3va.nt. Le j»>c lange tout entier de charbon grossier et do premier solvant sélectif passe, par un conduit -f, dans tm 25 broyeur 5 qui peut être de type broyeur à boulets .classique, adapté ?> être utilisé en présence d'un liquide, par des moyens bien connus des -spécialistes. Des conditions de pulvérisation appropriées, par exemple ùne température d'environ 100°C, une pression d'environ 4,8 atmosphères ;0 et un rapport pondéral solvant/charbon d'environ 2j0 sont maintenues dans le broyeur 5 de manière que le charbon grossier soit réduit à un diamètre particu]aire moyen compris entre 2,03 et 1,0? mm. On fait passer l'effluent du broyeur 5, contenant de la Tétraline ainsi que du charbon non dissous de dimension particulaire ap— 35 propriée et du charbon tr"op gros non dissous,* par un conduit 6, dans un premier séparateur 7 qui peut être, de type hydroclone. On maintient, dans le séparateur 7, des conditions permettant d'évacuer les particules de charbon trop grosses, de préférence en mélange 70 30180 15 2058352 avec au moins une partie cle la substance liquide, par le conduit 3 et on les renvoie vers le broyeur 5, comme précédemment décrit. Le premier solvant sélectif, la Tétraline, plus du charbon fi— nemen+ pulvérisé non dissous, est ovacué du premier séparateur 7 par 5 un conduit 8 et est mélangé avec un gaz contenant de l'hydrogène, provenant d'un conduit 10, et on fait passer le mélange totale par le conduit 8, dan;; une zone de digestion 11 qui peut être un récipient de type chemisé, sous agitation. On peut ajouter un su-plément de Tétraline, le cas échéant, dans le système par un conduit 9, en 10 une quantité suffisante pour maintenir le rapport soivant/charbon à la valeur désirée et/ou maintenir la teneur en hydrogène du diges— teur 11 à une valeur suffisamment élevée. En outre, un catalyseur d' hydrogénation (provenant d'un dispositif non représenté) peut être avantageusement utilisé au stade de digestion. De l'hydrogène d'ap-15 point est ajouté au système, si nécessaire, par un conduit 15. Il est préférable que. la proportion d'hydrogène présente dans la zone de digestion soit d'environ 178 à 17.800 mètres cubes normaux d' hydrogène nar kilolitre de mélange charbon-solvant entrant dans le digesteur 11 par le conduit 8. ,.:0 L'effluent tout entier de la zone de digestion 11 est évacué par un conduit 12. Cet effluent est constitué par des particules de charbon-non dissoutes, des cendres, des solides, etc.. à l'état très finement dispersé, en mélange avec la Tétraline utilisée comme solvant, l'extrait de charbon liquide et de l'hydrogène gazeux. On fait 25 passer cet eifluent, par la conduite 12, vers un deuxième séparateur 13. Dans le séparateur 13, qui peut cc prendre un ou plusieurs ré-ci-nients de séparation, y compris des colonnes de détente et de fractionnement, de l'hydrogène razeux est évacué par le conduit 14, est intimement mélangé à 11 hydropène d'appoint entrant par un con-30 duit. 15 et passe vers la zone de digestion T1, comme précédemment décrit, par le conduit 10. Une partie au moins et, de préférence, la totalité de la Tétraline utilisée comme premier solvant est évacuée par un conduit 16 et est intimement mélangée avec le solvant recueilli dans une troisième zone de séparation 26 décrite ci-après, entrant 35 par un conduit 20r, et du solvant d'appoint entrant par un condvtit 19, et passe, par les conduits 2 et 9, vers la zone de pulvérisation 5 et la zone de digestion 11, respectivement, comme précédemment décrit. 70 30180 16 2058352 L'effluent du secor?4 séparateur 13 « contenant du solvant (Tétraline) non éliminé, l'extrait de charbon liquide contenant des constituants riches en hydrogène et pauvres en hydrogène ainsi que du charbon, des cendres, etc.. non dissous, est évacué et passe, par un 5 conduit 17, vers une zone d'extraction 2î, Si on le désire, une partie de cette substance peut être évacuée par un conduit 18, et intimement mélangée avec le premier solva.nt (Tétraline) contenu dans le, conduit 16, aux fins de recyclage vers la zone de digestion 11 et/au la zone de pulvérisation 5. 10 Au sein de la zone d'extraction 21, un effluent du second sé parateur 13 (charge de la zone d'extraction) est mis en contact avec un solvant sélectif qui est une eétone, un composé aromatique monocyclique, un cyclohexane ou-un alcoylcyclohexane, entrant par un conduit 23, dans des conditions drextraction comprenant une tempéra-15 ture d'environ 150°C, un rapport pondéral de solvant à charge de la zone d'extraction d'environ 3, une pression d'environ 34,5 atmosphères et, de préférence, en présence d'hydrogène gazeux ajouté, par un conduit 22, à raison d'environ 17,8 mètres cubes normaux par ki-lolitre do charge de zone d'extraction 21. Au sein de cette zone 21, 20 le solvant sélectif sépare sélectivement les constituants riches en hydrogène du produit d'extraction du charbon liquide des constitu- l ants pauvres en hydrogène et du charbon non dissous, des cendres, j etc.. donnant ainsi un courant de charbon liquide riche en hydrogène, exempt de solides, qu'on évacue par un conduit 25 et envole ver s 25 la troisième zone de séparation 26. Un résidu, comprenant des constituants de charbon liquides pauvres en hydrogène et du charbon non dissous, des cendres, etc.. est évacué de la zone d'extraction 21 par un conduit 24 et est utilise comme combustible ou comme source d'hydrogène supplémentaire dans la réaction du gaz à l'eau 30 (non représenté). La troisième zone de séparation 26, comprenant plusieurs dispositifs de séparation, y compris des colonnes de fractionnement, facile à faire fonctionner par les spécialistes, sépare le solvant de la zone d'extraction des constituants riches erx hydrogène de 1' 35 extrait de charbon liquide , tels que les hydrocarbures naphténinues-et napht'niques—aromatiques et autres hydrocarbures bouillant dans la garnir,e d'ébullition de l'essence. Au sein de la zone 26, le solvant sélectif cétone, composé aromatique monocyclique ou cyclohe— bad original copy r 70 30180 2058352 xane. est évacué par un conduit 29; les substances normalement ga-zeiiscs, prosentes le cas échéant, sont évacuées par un conduit 28; les constituants riches en hydrogène, aromatiques et nanh-éniques-aroma'i i nues du charbon liquide, utilisables aux fins 'Je traitement 5 ultérieur ei./ou comme solvant nour la zone de pulvérisation et/ou de digestion, sont ovn.ru os -vr le conduit 20 , la production nette d1 hydrocarbures légers étant évacuée par un c-onduit 30 et les cons-- tituants de poids moléculaire plus élevé et riches en hydrogène étant évacués par un conduit 27.. 10 L'exemple non limitatif suivant est donné à titre d'illustra tion du procédé-"selon la présenxe invention pour la.conversion de charbon en produits liquides. . Exemple- On broie un échàntil] on de 100 g. de charbon bitumineux "Pit-15 tsburgh Seam" de manière n le réduire en particules de 0,147 mm de diamètre et moins, On le mélange avec 300 g de Tétraline et on le place dai? un broyeur colloïdal Eppenback pour encore réduire les dimensions particula.ires du charbon.. On fait fonctionner le broyeur pendant cinn heures, et on obtient un mélange de charbon et de sol— 20 vant- dans lenuel tout le charbon a un diamètre de moins de 100 microns et 95.- du poids du charbon a un diamètre de moins de 2 nierons. On. soumet ensuite le mélange charbon-Tétraline réduit à 1'ota+ colloïdal aux conditions d'eytraction suivantes, afin de transformer le charbon en vsioduits liquides: 23 Température 430°C Pression • 138 atmosphères rapport pondéral Tétraline/charbon 3/1 Rapport du mTlange • ■ hydrorène/charbon (mètres cubes 712 30 normaux par kilolitre) Temps de séjour du charbon 0,5 heure Le produit d'extraction liquide résultant, après centrifugation et élimination de l'excès de 'iétraline utilisée comme solvant, présente les proori.ét-és suivantes: : 35 Poids moléculaire 501 Hydrogène, poids 7,18 Carbone, poids ' 87,70 ) oolides (charbon, cendres, etc .. )poid.s V. 0,50 g^D originaù 0 - C0PY 70 30180 18 2058352 On mélange ensuite ce produit d'extraction avec du benzène, en un rapport benzène/extrait de .5/1, en poids, et on le soumet à une secondé extraction "à 120°C, rendant une heure. Au bout de ce laps de temps, on laisse le mélange refroidir et se décanter, deux phases se 5 formant ainsi, une phase benzénique supérieure, riche en hydrogène, et une nhase inférieure pauvre en hydrogène. On sépare ces phases, 78'.., en poids, de l'extrait de charbon initial étant contentE dans la phaèe benzénintie supérieure.' Le "charbon liquide" contenu dans la phase supérieure contient 7,75>, en -poids, d'hydrog£>ne, a un poids 10 moléculaire moyen d'environ 450 et est essentiellement exempt de solides (c'est-à-dire moins de 0,01i-, en poids). La phase inférieure contenant ln résidu contient 5,52^, en poids,., d'hydrogène, a un poids moléculaire moyen d'environ 1150 et contient essentiellement tous les solides présents dans lés produits d'extraction, initiaux. 15 L'exemple précédent -permet de démontrer aux spécialistes les avantages à retirer du procédé selon l'invention. Non seulement les constituants plus précieux, riches en hydrogène, sont séparés des conroosés'moins précieux, pauvres en hydrogène, mais ces constituants plus précieux sonr essentiellement exempts de particules de charbon 20 solide et de cendres, évitant ainsi le sto.de de filtration encombrant utilisé précédemment dans la technique. On obtient des résultats similaires en utilisant des solvants cé'oniques, ainsi que d' autres espèces de solvants aromatiques monocycliques te-ls que le toluène, les xylènes, etc.. ainsi que leurs dérivés naphténiques 25 (cyclohexanes). bad original 70 30180 »9 2058352 liiiV.J.DICÀi IOftS 1. Un nrocédé nour la. conversion de particules de charbon solides, contenant des cendres, en produits liquides3 caractérisé en ce nue : (a)on met ce charbon en contact avec un premier solvant, dans 5 une première zone de irise en contact, dan? des conditions d'extraction et sous pression n 'hydrogène, on -retire un effluent contenant un extrait de charbon liquide comprenant- des constituants ri— *ches en hydrogène et des constituants pauvres en hydregène en mélange avec le solvant et les particules non converties de charbon et 10 de cendres, (b) on sépare de l'effluent au moins une partie du premier solvant ainsi qu'un, courant contenant un extrait de charbon en mélange avec au moins une partie desdites particules non converties de charbon et de cendres, (c) on met ce courant en contact avec un second solvant, sélectif vis-à-vis desdits constituants riches en 15 hydrogène, dans une zone de mise en eontact et de sénaration, et or: retire sénaï ment de celle-ci une phase d'extrait liquide riche en hydrogène et une phase liquide pauvre en hydrogène, cette phase riche en hydrogène provenant de la seconde zone étant essentiellement exempte de/particules de charbon et de cendres non converties. 20 2. Un procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le premier solvant est un composé aromatique polycycliaue et, en particulier, le tétrahydronaphtalène. 3. Un procédé suivant la revendication î ou 2, caractérisé en ce nue le second solvant est un coirmosc aromatioue monocyclique et, 25 en particulier, le benzène. 4. Un procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le second solvant est une cétone. 5. Un procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le second solvant est un cyclohexane. 30 6. Un procédé suivant 1'une quelconnue des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le charbon est mis en eontact avec le premier solvant, dans une zonn de pulvérisation, avant drentrer dans la première zone de mise en contact» 7. Un procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que 35 la. zone de pulvérisation est maintenue à une température d'environ 0 à 200°C, une pression d'environ 1 à 69 atmosphères, un rapport pondéral solvant /charbon - onvnris entre 0,2 et 10 environ,et pulvérise le charbon en particules de moins d'environ 2,4 mm de diamètre. 70 30180 20 2058352 8. Un procédé suivant l'mxe quelecaque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que plus d© 5G/i> du charbon exempt d'humidité et de cendres sont transformés en constituants riches en hydrogène et en constituants pauvres es hydrogène» 5 9. Un procédé suivant l'eue quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la zone de mise en contact et de séparation du stade (c) est maintenue à une température d'environ 50 à 300°C. 10. Un procédé- suivant lsane quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en c-e que la zone de mise en contact- et de séparation K) du stade (c) est maintenue sous une pre-ssion d'hydrogène d'environ 6,8 à 69 amtosphères. 11. Un procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la zone de mise en contact et de séparation est maintenue à un rapport pondéral de solvant à charge d'envi— 15 ron 0,5 à 5. bad ORIGINAL