Brevet FR2284663A1 — publié le 19760409

L'invention concerne un procédé pour l'ameliora- tion de la consistance d'un coke obtenu à partir de charbons qui, cokéfiés dans des conditions normales, en particulier dans des chambres de cokéfaction, donnent des cokes ne possédant que de faibles consistances. De telles conditions se présentent notamment lors de la cokéfaction de charbons à coke dont la teneur en matières volatiles est relativement faible, de l'ordre de 16%. Les cokes pouvant être fabriqués à partir de ces charbons sont normalement en petits morceaux et ont une forte tendance à s'effriter sous l'effet de contraintes. On a trouve qu'il est possible, en partant de tels charbons de propriétés de cokéfaction réduites, d'obtenir des cokes de bonne consistance, en particulier par cokéfaction normale en chambres, si l'on additionne au charbon, avant la cokéfaction, des quantités importantes d'huile lourde, de goudron, ou d'autres hydrocarbures de point d'ébullition élevé. I1 est connu en soi depuis longtemps de cokéfier des mélanges de charbon et d'huile, mais on a pu constater que, dans des conditions de cokéfaction normales, la consistance du coke obtenu n'est pas améliorée de façon notable. La mesure conforme à l'invention pour produire des cokes consistants à partir de mélanges de charbon et d'huile réside en ce que le charbon à grain fin est transformé, avec l'huile additionnée comme liquide d'agglomération, en des boulets de charbon et d'huile, contenant de 5 à 30%, de préférence de 20 à 25% en poids d'huile. Pour permettre l'agglomération en boulets du charbon à grain fin avec l'huile lourde, le goudron ou autres hydrocarbures de point d'ébullition élevé, on effectue cette opération à une température de l'ordre de 80 à 1000C. L'agglomération à chaud en boulets a lieu dans des appareils normaux, tels que des plateaux ou des tambours d'agglomération, l'huile étant portée avant l'agglomération à une température d'environ 1200C, cette température de chauffage étant influencée par les propriétés de viscosité de l'huile. Le charbon est déversé dans le plateau d'agglomération, soit à la température normale, sxoit pareillement Iégère- ment réchauffé, par exemple à 50 ou 600C environ. Après leur refroidissement, les boulets de charbon et d'huile produits de cette manière peuvent être ensilés, transportés et transvasés sans se briser, ce qui crée des conditions préalables favorables pour la manutention en cokerie d'un tel produit intermédiaire. Cokéfiés normalement en chambres, ces boulets de charbon et d'huile donnent un coke consistant en morceaux, dont la cohérence et la résistance à l'abrasion sont notablement supérieures à celles atteintes par cokéfaction de mélanges non agglomérés de charbon et d'huile. Selon une forme de réalisation de la présente invention on fabrique du coke moulé, par des méthodes connues en soi, à partir des boulets de charbon et d'huile. I1 peut s'agir de procédés de cokéfaction continue, par exemple sur lit de sable ou en four à cuve avec chauffage par un gaz de balayage. I1 semble toutefois préférable de mettre en oeuvre à cet effet les installations normales de cokéfaction en chambres et de les utiliser pour la fabrication de coke moulé.Dans le cas où le coke est produit par cokéfaction normale en chambres, donc avec chauffage indirect, les boulets de charbon et d'huile sont munis, avant la cokéfaction, de couches de séparation qui empêchent les boulets de s'agglutiner et de confluer lors du chauffage. Des couches de séparation qui se sont avérées convenables à cet effet sont des couches agglomérez de substances à grain fin, d'une épaisseur de 0,2 à 2 mm environ, de préférence de l'ordre de 0,5 mm. Ces couches agglo mérées sont formées de substances à grain fin, notamment de minerai d'hématite, de chaux, de poussier de coke, etc. L'épaisseur de la couche dépend de la nature de la substance ; c'est ainsi que les minerais d'hématite sont particulièrement efficaces en raison de leur action oxydante sur le bitume d'agglomération et peuvent donc être utilisés en couches très minces, tandis que, par exemple la chaux, n'exerce comme couche de séparation qu'une action physique et doit être utilisée en couches plus épaisses. Au cours de la cokéfaction de boulets de charbon et d'huile, ces couches de séparation ont pour autre tache d'exercer une action desulfurante. Les huiles lourdes, en par ticulier les huiles lourdes bon marché avantageusement mises en oeuvre, contiennent souvent des quantités importantes de soufre et il est nécessaire, pour cette raison, de désulfu- rer, autant que possible, le coke pendant l'opération de cokéfaction. Cette désulfuration est realisée notamment lorsqu'on utilise de la chaux, qui est transformée en sulfure de calcium dans les conditions réductrices existant lors de la calcination de la chaux. A la place de boulets de charbon et d'huile, il est possible-d'utiliser d'autres agglomérés de charbon et d'huile, tels que des briquettes de charbon liées à l'huile. La présente invention permet également de se rapprocher d'un autre but poursuivi dans la cokéfaction du charbon, à savoir le raccourcissement du temps de cokéfaction en chambres. Tandis qu'on obtient normalement,. avec un chauffage rapide du charbon, un coke très fissuré et en grains relativement fins, le chauffage rapide a lieu dans des conditions notablement plus favorables dans le procédé selon l'invention. Une réduction du temps de cokéfaction pouvant aller jusqu'a 33% environ n'entraine pas de diminution .sensible de la consistance des morceaux de coke moulé produits suivant le procédé de l'invention dans des chambres de cokéfaction. Etant donné qurau cours de la cokéfaction de boulets de charbon et d'huile, il existe, dans la charge de la chambre de cokéfaction jusqu'au ramollissement de la charge dans la zone de température de 450 à 5000C, un gros volume régulier de vides, il est possible d'effectuer un chauffage rapide très avantageux du contenu de la chambre. Conformément à l'invention, après le déversement de la charge dans la chambre, jusqu'au moment ou les intervalles sont obturés par le charbon entrant en fusion, on fait passer un gaz chaud à travers la charge de charbon, qui est ainsi portée relativement vite à des températures de 350 à 4000C. Le chauffage est poursuivi ensuite de manière connue en soi par voie indirecte à travers la paroi de la chambre. Comme gaz de chauffage, on peut utiliser des gaz de'fumée. Dans ce cas, il est toutefois nécessaire de récupérer les hydrocarbures vaporisés du gaz s'échappant de la chambre de cokéfaction pendant la période de chauffage direct. I1 est par conséquent préférable d'utiliser comme gaz de chauffage le gaz d'échappement prélevé directement de chambres de cokéfaction qui se trouvent déjà à haute température et de l'insuffler au fond de celles des chambres qui sont encore au stade du chauffage direct. Dans ce cas, le gaz s'échappant des dernières chambres peut être de nouveau additionné directement au gaz produit par la cokerie. I1 peut arriver que l'huile indispensable pour transformer en morceaux le charbon à grain fin ne puisse pas être amenée de l'extérieur à l'installation de cokéfaction, ou seulement en quantité insuffisante. I1 est possible alors de recueillir séparément l'huile lourde se formant lors de la cokéfaction du charbon ou le goudron et de la ramener à l'installation de fabrication des boulets ou des briquettes de charbon. Ces hydrocarbures, introduits de nouveau dans la chambre de cokéfaction avec le charbon frais à cokéfier, sont en partie vaporisés pendant la cokéfaction et en partie craqués, le carbone de craquage ainsi formé accroissant le rendement en coke de l'opération. Lors du craquage, il se forme de nouveau des hydrocarbures de point d'ébullition élevé, qui sont précipités ensuite en méme temps que les hydrocarbures vaporisés à nouveau se trouvant dans le circuit. A cette quantité d'huiles, de point d'ébullition élevé, en circuit fermé, s'ajoute chaque fois la quantité prenant à nouveau naissance lors de la cokéfaction du charbon. Même si le rendement en huiles récupérables est relativement faible, on obtient de cette manière, pendant la cokéfaction du charbon mis en oeuvre, par suite de la circulation permanente en circuit fermé, une augmentation constante de la quantité totale d'huile, de sorte que les quantités nécessaires pour l'agglomération en boulets ou briquettes, représentant de 10 à 15% du poids de charbon traité, sont finalement atteintes et dépassées. Abstraction faite d'une quantité devant être additionnée au commencement du processus en circuit fermé, il est par conséquent superflu d'amener de l'extérieur de l'huile d'agglomération ou du bitume de formation de briquettes. Une fois le retour stabilisé, on obtient normalement en permanence un certain excédent d'huile qui peut être évacué à l'extérieur. Un grand avantage de ce procédé en circuit fermé réside en ce qu'en cours de cokéfaction il ne se forme pratiquement pas de goudron devant être évacué à l'extérieur, étant donné surtout que les constituants de point d'ébullition le plus élevé du gaz brut de cokéfaction sont ramenés constamment dans le circuit fermé, tandis que les huiles excédentaires, provenant, le cas échéant, de fractions de point d'ébullition plus bas, peuvent être extraites. En particulier lorsque les charbons cokéfiés ont une teneur élevée en bitume, il peut être judicieux de faire varier le taux de craquage de l'huile recyclée pour le réchauffage dans la chambre de cokéfaction. Conformément à l'invention, on peut pour cela additionner, à l'huile recyclée pour l'agglomération en boulets ou briquettes, des catalyseurs de craquage connus en soi, par exemple du chlorure d'aluminium ou de la bentonite ou analogues. En réglant la quantité du catalyseur additionne, on peut ainsi séparer lors du réchauffage, la quantité souhaitée et estimée convenable d'hydrocarbure craqué de l'huile ramenée dans la chambre de cokéfaction. Le procédé selon l'invention peut être appli qué aussi bien à la cokéfaction de charbons qui donnent dans des conditions normales un coke ne possédant qu'une consistance relativement faible qu'a la cokéfaction de charbons à coke, normaux. Les quatre exemples ci-après feront mieux comprendre l'invention qui toutefois, n'est pas limitée à ces exemples. EXEMPLE 1 Une houille à 15-,1% de matières volatiles (sans eau ni cendres) en grains de grosseur inférieure à 1 mm, a été déversée dans une cornue de cokéfaction circulaire de 25 cm de diamètre intérieur sur une hauteur de 60 cm. La houille a été chauffée à travers les parois de la cornue, et ce; de telle façon qu'une température maximale de cokéfaction de 10000C ait été atteinte en 6 heures au centre de la cornue. Le coke produit possédait 23,6% de grains plus gros que 30 mm avec une proportion de 45% de coke fin de moins de 10 mm. Le coke de plus de 30 mm a été soumis à froid, dans un tambour normalisé (MIKUM), à une contrainte à raison de 100 tours pendant 4 minutes. La consistance M 30 du coke, c'est-à-dire la quantité de coke en grains plus gros que 30 mm introduit dans le tambour d'essai, qui présentait encore après l'essai une grosseur de grain supérieure à 30 ram, était de 0%. La perte par abrasion M 10, c'est-àdire la proportion de grains de grosseur inférieure à 10 mm après l'essai au tambour, était de 90% et la teneur en soufre de 0,84%. EXEMPLE 2 Le même charbon que dans l'exemple 1 a été mélangé à une température de 800C avec 24,5% en poids d'huile lourde. Celle-ci avait une teneur en carbone fixe de 15%, une teneur totale en carbone de l'ordre de 90%, une teneur en hydrogène de 8% et une teneur en soufre voisine de 2,8%. Le mélange de charbon et d'huile a été cokéfié dans la même cornue que dans l'exemple 1, à la même température et dans le même temps de cokéfaction. La grosseur des grains du coke produit était supérieure à 30 ram dans la proportion de 60,8% et la fraction fine au-dessous de 10 mm était de 13,8%. La teneur en soufre du coke se montait 1,08%. EXEMPLE 3 l Le même charbon que dans les exemples 1 et 2 a été broyé en grains plus petits que 1 mm. Le charbon broyé a été aggloméré sur un plateau avec la même huile lourde que dans l'exemple 2. Avant l'agglomeration-en boulets l'huile lourde avait été portée à une température de 1200C ; la proportion d'huile additionnée a été de 24,8% en poids. Les boulets de charbon et d'huile produits avaient un diamètre d'environ 40 mm. Sur les boulets de charbon et d'huile a été appliquée une couche d'enrobage de chaux fine calcinée de 2 rmn environ d'épaisseur. Les boulets de charbon et d'huile enrobés de chaux ont été déversés dans la cornue de cokéfaction uti lisée déjà pour les exemples 1 et 2. La cokéfaction a duré 6 heures, jusqu a ce que soit atteinte au centre de la chambre la température de cokéfaction maximale de 10000C. Le saumon de coke extrait est tombé en morceaux individuels sensiblement de grosseur égale, donnée par celle des boulets de charbon et d'huile mis en oeuvre. La plus grande partie de la croûte de chaux s'est détachée des morceaux de coke dès que le saumon de coke s'est brisé. Par tamisage cette crotte a pu être séparée du coke pratiquement en totalité. Au cours de cette opération de tamisage, la croûte de chaux s'est effrittée pour former une poudre de chaux qui a pu être sépa rée des fines de coke par criblabe ou classement au vent.Le coke produit contenait 90,5% de grains plus gros que 30 mm et 2,4% de grains fins plus petits que 10 mm. La consistance au tambour M 30 se montait à 77,2% et la perte par abrasion M 10 à 12,2 environ. La teneur en soufre du coke produit était de l'ordre de 0,92t et celle de la chaux - utilisée une fois seulement - de l'ordre de 1,55%. EXEMPLE 4 Le même charbon a été traité avec la même huile et dans les mêmes conditions que dans l'exemple 3, mais avec les modifications suivantes 1. Par des trous pratiqués dans le fond de la chambre de cokéfaction on a insufflé, du commencement de la cokéfaction jusqu'à ce que la température au centre de la chambre atteigne 3800C, du gaz de fumée chaud qu'on évacuait en tête de la chambre. La température initiale du gaz de fumée était de 6500C. 2. La durée totale de la cokéfaction a été de 4 heures. Le coke produit comprenait 88,6% de grains plus gros que 30 mm et 3,8% de grains plus petits que 10 mm. La consistance au tambour M 30 se montait à 7,8% et la perte par abrasion M 10 à 12,9% environ. La teneur en soufre du coke produit était voisine de 0,9%. Au défournement de la cham bre, le saumon de coke s 'est comporté de la mime mantbre que dans l'exemple 3. REVENDICATIONS 1. Procédé d'amélioration de la consistance du coke, en particulier lors de la cokéfaction de charbons possédant des propriétés de cokéfaction réduites, dans lequel sont additionnés au charbon devant être cokéfié, de l'huile lourde, du goudron, ou d'autres hydrocarbures de point d'ébullition élevé, ledit procédé étant caractérisé en ce que le charbon à grain fin est mis en oeuvre, avec l'huile servant de liquide d'agglomération, sous la forme de boulets de charbon, dont la teneur en huile est comprise entre 5 et 30t, de préférence entre 20 et 25% en poids envi rot, en ce que l'agglomération enboulets est effectuée à une température plus élevée, de l'ordre de 80 à 1000C, et en ce que les boulets de charbon et d'huile sont transformés en coke par un procédé de cokéfaction connu en soi, de préférence par cokéfaction normale en chambres. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, lorsqu'on utilise le procédé de cokéfaction en chambres, les boulets sont munis, avant la cokéfaction, d'une couche de séparation agglomérée, d'une épaisseur de 0,2 à 2 mm environ - de préférence voisine de 0,5 mm - d'une substance empêchant l'agglutination, par exemple de minerai hématite, de chaux, de poussier de coke, etc. 3. Procédé suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on utilise, à la place de boulets de charbon et d'huile, d'autres agglomérés de charbon et d'huile, tels que des briquettes d'un matériau équivalent. 4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, dans une chambre de cokéfaction remplie-de boulets de charbon et d'huile, on met à profit les vides existant entre les boulets après leur déversement jusqu'au moment où les intervalles sont obturés par le charbon entrant en fusion, pour faire passer des gaz chauds à travers la charge de charbon en vue du chauffage direct rapide. 5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le gaz de chauffage utilisé est du gaz provenant de chambres de cokéfaction qui se trouvent déjà à une température élevée. 6. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le gaz de chauffage est insufflé dans les chambres de cokéfaction à travers des ouvertures pratiquées dans le fond des chambres, ou dans les parois des chambres légèrement au-dessus du fond. 7. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les huiles se formant lors de la cokéfaction et convenant pour l'agglomération en boulets ou briquettes sont séparées du gaz de cokerie et ramenées au processus d'agglomération en boulets ou briquettes. 8. Procédé suivant l'une quelconque des revendicationsl à 7, caractérisé en-ce qu'à l'huile devant être ramenée dans la chambre de cokéfaction sont additionnés des catalyseurs de craquage, tels que du chlorure d'aluminium, de la bentonite, ou similaires.