Brevet FR2314936A1 — publié le 19770114

La presente invention est relative a un procédé de traitement de combustibles solides. Dans des nombreuses régions des Etats-Unis d 'Amérique, la pénurie de gaz naturel constitue une menace pour l'indus- trie, qui pourrait être beaucoup plus sévère que l'embargo bien connu sur les bruts arabe, A titre d'exemple, au cours de l'hivers de 1974-1975, dans de nombreux états du Midwest, les usagers n'ont reçu qu'environ la moitié de leur attribution de l'année précédente en gaz naturel. Malheureusement, d'après les perspectives les plus -vraisemblables, la situation de l'alimentation en gaz naturel ne s'améliorera pas, En conséquence, le gaz de synthèse, désigné ci-après par SNG, aura à jouer, sur une longue période de temps, un r81e plus important si rien n'est changé dans l'industrie et dans le style général de vie. Cependant, pour que le SNG constitue une proportion importante des besoins globaux en gaz, il faudra des capitaux importants qui pourraient 8tre utilisés pour d'autres besoins, ce qui supposera également un cotit beaucoup plus élevé pour le consommateur. Une réduction de l'impact d'une industrie de SNG sur le court des combustibles exigera le développement d'une technologie permettant l'abaissement des capitaux investis et des frais opératoires, à un niveau sensiblement plus bas que celui nécessaire pour les systèmes connus à l'heure actuelle de gazéification du cnarbon. La présente invention concerne un procédé de traitement du charbon, permettant une conversion de celui-ci en gaz de synthèse, sous des conditions que l'on ne pouvait pas obtenir antérieurement et qui permettent d'atteindre des réductions importantes dans les frais d'investissement et les frais opératoires des installations de traitement. Des travaux concernant le développement'de procédés de gazéification du charbon ont été poursuivis pendant des années. A titre d'exemple, le procédé Lurgi a été mis en fonctionnement de manière industrielle pour la première fois en 1936, et le procédé Winkler a été utilisé à l'échelle industrielle entre 1920 et 1930, Cependant, l'industrialisation des procédés d'obtention d'un gaz de synthèse à partir du charbon n'est ja mais devenue importante aux Etats-Unis d'Amérique notamment, en raison des réserves importantes de gaz et de pétrole mises en exploitation après la deuxième guerre mondiale. I1 est bien connu que la technologie de la gazéification du charbon pourrait tirer des avantages considérables du développement de catalyseurs appropriés de gazéification du charbon. De nombreux essais ont été faits depuis le début de ce siècle pour catalyser la réaction du charbon et d'autres matibF res carbonées avec de la vapeur d'eau. Quelques essais ont été également faits récemment pour catalyser la réaction du charbon et d'autres matières carbonées avec de l'hydrogène, un tel pro cédé étant appelé ci-après "hydrogazéification", , en raison de 1'intér8t accru d'une production de méthane à partir du charbon. Au cours des années débutant en 1920, Taylor et Nevelle ont présenté des résultats quant à l'effet de plusieurs catalyseurs sur la réaction carbone-vapeur d'eau à 490-5700C, ces résultats montrant que les catalyseurs les plus efficaces étaient le carbonate de potassium et le carbonate de sodium, et Kroger a trouvé que des oxydes métalliques et des carbonates alcalins ou leurs mélanges catalysaient cette réaction carbone-vapeur d'eau. Bien que les réactions carbone-vapeur d'eau catalytiques et non catalytiques aient été étudiées de façon assez détaillée avant 1940, il y a eu peu d'études faites sur la réaction du carbone avec l'hydrogène. En 1937, Dent a été le premier à décrire la formation de métenepar la réaction d'hydrogène avec du coke et du charbon, c'est-à-dire une hydrogazéification, à des températures et des pressions élevées. Les travaux de Dent n'impliquaient pas l'utilisation d'un catalyseur. Depuis 1960, plusieurs études ont été faites sur la catalyse de réactions d'hydrogazéification, impliquant une matière carbonée et divers gaz oxydants et réducteurs. Wood et Hill ont signalé que l'hydrogazéification des charbons et des cokes à 800-9000C est catalysée par I à 10% en poids de carbonates alcalins. Les taux accrus d'hydrogazéification ont été attribués au fait que l'on empêchait une graphitisation de la surface de réaction en raison d'une adsorption d'éléments alcalins. Le François a récemment décrit un procédé utilisant du carbonate de sodium fondu comme catalyseur pour la réaction charbon-vapeur d'eau. I1 faut des proportions très élevées du sel fondu par rapport au charbon car ce sel fondu constitue la phase continue. Haynes, Gasior et Forney ont fait des travaux sur la gazéification catalytique à haute pression du charbon avec de la vapeur d'eau. Dans leurs expériences de laboratoire à 8500C et 2 à une pression de 21 kg/cm2, ils ont trouvé que des composés de métaux alcalins augmentaient la gazéification du charbon tout au plus de 31 à 66%. La concentration de catalyseur était de 5% en poids du charbon dans tous les cas. Le charbon était un charbon bitumeux à haute teneur de matières volatiles (Bruceton, Pennsylvànie) qui avait été préalablement traité å 450 CC avec un mélange d'air-vapeur d'eau pour empêcher l'agglutination.Ils ont également trouvé que vingt oxydes métalliques différents, notamment le CaO, augmentaient la gazéification du charbon de 20 à Les derniers chercheurs mentionnés ont mené des expériences en installation pilote, dans le gazéificateur Synthane à 907-9450C et à 40 atmosphères, et ils trouvé qu'une "addition" de 5% en poids au charbon, soit de dolomie, soit de chaux hydratée, avait pour résultat des augmentations importantes de la quantité de carbone gazéifié et de la quantité de CH4, de CO et de H2 produits. Dans tous les procédés de la technique antérieure décrits ci-dessus, seules deux méthodes d'imprégnation du charbon par un catalyseur ont été envisagées: (a) mélange physique du catalyseur avec le charbon ou (b) imbibition du charbon dans une solution aqueuse du catalyseur à la température ambiante, avec ensuite dessiccation de la patte formée. La présente invention suppose l'incorporation chimique et physique d'un catalyseur approprié de gazéification dans du charbon par traitement hydrothermique de celui-ci. Des essais de gazéification d'un charbon traité suivant -la présente invention montrent que ce charbon a une réactivité de loin supérieure à celle prévisible d'après les résultats des recherches décrites ci-dessus. Un charbon traité suivant la présente invention constitue une charge d'alimentation beaucoup meilleure pour une ga zéification que le charbon brut ou un charbon imprégné de quantités comparables de catalyseurs suivant la technique antérieure. On donne ci-après les caractéristiques améliorées d'un charbon traité suivant la présente invention, ces caractéristiques pouvant donner un certain nombre d'avantages: (1) un charbon d'un pouvoir élevé d'agglutination et de gonflement peut être rendu totalement non agglutinant et non gonflant, sans perte importante quelconque de la matière volatile. Ceci devrait pouvoir assurer l'obtention (a) de systèmes plus simples de réaction, (b) d'une fiabilité plus élevée des systèmes, et (c) d'une utilisation plus efficace du charbon. (2) l'hydrogazéification d'un charbon HTT se développe à des pression plus basses qui devraient avoir pour résultat (a) un abaissement des frais d'investissement et(b) une fiabilité plus élevée des systèmes. (3) l'hydrogazéification d'un charbon HTT se développe à des vitesses plus élevées qui devraient avoir pour résultat (a) un rendement direct élevé de méthane, (b) un réacteur compact, et (c) une purification simplifiée des gaz. (4) la gazéification d'un charbon HTT à la vapeur d'eau se développe à une température plus basse qui devrait avoir pour résultat (a) une consommation plus faible d'oxygène pour la gazéification, (b) une formation accrue de méthane, et (c) des gazéificateurs plus simples avec des problèmes réduits du point de vue des réfractaires. (5) si l'un des catalyseurs pour un charbon HTT est de l'oxyde de calcium (ou de magnésium), il agit comme agent d'absorption efficace du soufre se trouvant dans le charbon, ce qui devrait permettre la combustion des produits de carbonisation provenant de la gazéification, sans purification des gaz brayés, et ce qui devrait aussi avoir pour résultat un moindre court pour la purification du gaz de synthèse Ces caractéristiques auront pour résultat les avantages suivants pour l'industrie de production de gaz: (1) frais d'investissement réduits en raison de la plus basse pression à laquelle une hydrogazéification directe se développe, ainsi que des systèmes réacteurs les plus simples pos sibles. (23 cott opératoire réduit en raison de la plus faible consommation d'oxygène, d'une utilisation plus efficace du charbon et d'une fiabilité plus élevée du système. (3) durée réduite nécessaire pour amener les installations de production de gaz de synthèse en fonctionnement. Du fait de la pression opératoire plus faible, la disponibilité de plaques d'acier sera plus élevée, la fabrication sera plus rapide, et on pourra espérer des livraisons plus rapides également pour les dispositifs auxiliaires de l'installation. (4) on pourra mtme utiliser la plupart des charbons de l'Est à pouvoir élevé d'agglutination, contenant des taux élevés de soufre, avec ainsi pour résultat une réduction considérable des colts de transport du gaz de synthèse, tout en permettant l'utilisationd'un darbcn, qui,sinon, ne pourrait pas ttre employé. Définitions Cendres - portion minérale du charbon, par exemple les oxydes de sodium, de silicium, de fer et de calcium. Les éléments métalliques, tels que le fer, peuvent être présents sous forme de sulfures, de sulfates et de carbonates ou encore d'une combinaison de ces types de composés. Charbon Beach Bottom - charbon provenant de la mine Beach Bottom dans l'Ouest de la Virginie. Procédé Claus - procédé de conversion du H2S en soufre élémentaire. Filtration - séparation d'un liquide à partir d'un solide par une méthode physique, par exemple le passage du liquide à travers un milieu poreux alors que la matière solide est retenue sur ce milieu. Tel qu'on l'utilise ici, le terme "filtration" peut comprendre une amélioration par d'autres moyens, par exemple dépôt, centrifugation, coacervation et application d'adjuvants de filtration. particules fines de charbon - normalement 70% des particules sont d'une taille inférieure à 4,69 mm (système Ty leur) Flottation par moussage - séparation de deux composants ou plus, de manière que l'un soit séparé dans la mousse formée à la surface d'une boue ou pate liquide. HTP - procédé de traitement hydrothermique, c'est-àdire le procédé suivant l'invention. HTT - signifie "traitement hydrothermique" comme dans le cas precédent ou "traité par voie hydrothermique", le tout suivant la présente invention. Procédé à la chaux-carbonate - procédé qui implique le traitement d'une solution aqueuse de sulfure alcalin avec du C 2 d'abord et ensuite avec de la chaux pour régénérer les ma tières alcalines, de sorte que ces dernières sont converties en l'hydroxyde correspondant, le soufre est séparé sous forme d'hy drogène sulfuré et le carbonate de calcium résultant peut être régénéré en vue d'une réutilisation dans le procédé. LPG - gaz de pétrole liquéfié. MAF - exempt d'humidité et de cendres. Charbon Martinka - charbon provenant de la mine Mar tinka nO 1 de l'Ouest de la Virginie. Charbon Montour - charbon provenant de la mine Montour nO 4 en Pennsylvanie. Tour garnie - réservoir cylindrique garni de manière lâche par une matière solide, dans une position verticale. Enrichissement physique - séparation physique de deux composants ou plus à partir d'un mélange dans le but d'amélio rer un composant, par exemple la séparation de cendres à partir d'un charbon. Charbon Renton - charbon provenant de la mine de Ren ton en Pennsylvanie. SNG - gaz de synthèse ou gaz naturel synthétique. Procédé Stretford - procédé pour la conversion de H2S en soufre élémentaire. Charbon Sunny Hill - charbon provenant de la mine de Sunny Hill dans l'Ohio. Charbons bitumineux normaux de l'Est des Etats-Unis d'Amérique - charbons de Beach Bottom, Martinka, Montour, Ren ton, Sunny Hill, et Westland, et d'autres charbons quelconques ayant des propriétés similaires. Charbon Westland - charbon provenant de la mine de Westland en Pennsylvanie. Lavage-procédé dans lequel les impuretés solubles dans l'eau se trouvant dans un charbon traité par voie hydrothermique sont dissoutes dans de l'eau de manière à pouvoir être séparées par la suite par filtration Un procédé typique suivant la présente invention pour la conversion de particules fines d'un combustible carboné solide du type du charbon ou du coke en un combustible synthétique comprend le mélange des particules de combustible avec une solution aqueuse liquide comportant au moins un cation de catalyseur de conversion du charbon, le chauffage du mélange résultant, sous une pression élevée, à une température d'environ 125 à 3750C, sur une période de temps suffisante pour modifier la structure des particules de combustible et pour imprégner ces particules par au moins le cation susdit; et ensuite la réaction des particules de combustible imprégnées avec de l'hydrogène, de l'eau, de la vapeur d'eau, de l'oxygène, de l'air, un oxyde de carbone, un solvant organique, ou un mélange de deux ou plusieurs de ceux-ci, à une pression d'au moins 10,5 kg/cm2 et à une température qui est au moins égale à environ la température d'imprégnation, sur une période de temps suffisante pour convertir une majorité des particules solides en un combustible synthétique. L'expression "au moins un cation de catalyseur" comprend au moins un anion de sodium, potassium, lithium, ammonium, magnésium, calcium, baryum, césium, strontium, nickel, zinc, aluminium, fer, plomb, étain, tungstène, cobalt, ou molybdène; et la solution comprend normalement un oxyde, un hydroxyde, un carbonate, un sulfate ou un sulfure de sodium, de potassium, de lithium, d'ammonium, de magnésium, de calcium ou de baryum, ou un mélange de ces divers composés. Normalement, les particules imprégnées sont séparées du liquide et sont séchées avant la réaction ultérieure, et les particules séparées sont normalement lavées avant le séchage. Dans certaines formes de réalisation actuellement préférées de l'invention, la solution aqueuse comprend de l'hydroxyde de sodium. Suivant d'autres formes de réalisation, elle comprend du sulfate de fer. Dans certains cas, la solution comprend essentiellement de l'hydroxyde de sodium et de l'hydroxyde ou du car bonate de calcium. La réaction ultérieure suppose normalement une gazéification, par exemple par contact des particules de combustible imprégnées à une température élevée (normalement à environ au moins 6500cor et sous pression avec de l'hydrogène pour produire du méthane, ou avec de la vapeur d'eau (ou à la fois de l'hydrogène et de la vapeur d'eau) pour produire de l'oxyde de carbone et de l'hydrogène. Une autre réaction ultérieure typique suppose une liquéfaction, par exemple par mise en contact des particules de combustible imprégnées à une température et une pression élevées avec de l'hydrogène et un solvant organique, pour produire un combustible liquide, par exemple un combustible pour chaudière. Les particules peuvent être également mises en contact avec de l'oxyde de carbone, de l'eau ou les deux. L'invention sera décrite plus complètement encore ci-après avec référence aux dessins annexés, La figure 1 est un schéma illustrant les phases normales de mise en oeuvre de la présente invention. Les figures 2 et 3 sont des graphiques montrant certains avantages -importants et inattendus de l'invention. La figure 4 est un schéma illustrant en dstails un appareil typique et des phases opératoires que l'on utilise dans la mise en oeuvre de la présente invention. Suivant la présente invention, de fines particules d'un combustible carboné solide, tel que du cqke ou du charbon, sont mélangées aveç une solution aqueuse de liquide comprenant au moins un cation de catalyseur de conversion du charbon, et le mélange est ensuite amené à réagir par chauffage dans un réacteur fermé, par exemple un autoclave, sous des conditions de température et de pression élevées. Il est à noter que normalement la pression élevée est simplement la pression, supérieure à la pression atmosphérique (normalement une pression manométrique supérieure à 1,7 atmosphère), qui est développée dans le réacteur fermé par la vapeur d'eau engendrée, ou d'autres gaz quelconques formés ou éventuellement ajoutés.Le mélange ayant réagi peut éventuellement être refroidi jusqu'à environ 1000C ou moins, et les particules de combustible ayant réagi peuvent être éventuellement lavées, séchées, séparées de la solution ayant réagi par filtra tion, ou soumises à une combinaison quelconque de ces phases. Voir les Figures 1 et 4, par exemple. La séquence précédente de phases opératoires peut, de façon appropriée, être appelée 1,traitement hydrothermique". Durant le traitement hydrothermique, une quantité importante d'un catalyseur de gazéification ou de liquéfaction (normalement jusqu'à 3% en poids de calcium ou de magnésium) se lie chimiquement aux groupes fonctionnels des particules de combustible, tandis qu'une quantité contrôlée de catalyseur est physiquement incorporée aux particules de combustible. Comme le traitement hydrothermique provoque l'ouverture de la structure des particules de combustible, aussi bien la partie chimiquement incorporée que la partie physiquement incorpore du catalyseur pénètrent de façon efficace dans la totalité d volume des part 1 cules de combustible.Du fait de l'incorporation d'un catalyseur dans les particules de combustible et de l'ouverture de la structure de ces particules, la réactivité de gazéification ou de liquéfaction d'un charbon traité par voie hydrothermique est fsrte- ment améliorée. ves particules de combustible traitées par voie hydrothermique, à gazéifier, peuvent normalement être d'abord alimentées à un appareil d'hydrogazéification qui, comme le charbon est non gonflant et non agglutinant, peut être constitué par un simple lit fluidisé. Le produit de carbonisation provenant de l'appareil d'hydrogazéification, qui contiendra encore la plus grande partie de l'alcali, peut alors être normalement gazéifié avec de la vapeur d'eau et de l'oxygène pour produire un gaz de synthèse qui est ensuite converti en hydrogène, en utilisant une technologie disponible de purification de gaz, Un procédé normal suivant la présente invention pour la conversion de fines particules d'un combustible carboné solide du type du charbon ou du coke en un combustible synthétique comprend le mélange des particules de combustible avec une solution aqueuse liquide comportant au moins un cation de catalyseur de conversion du charbon, le chauffage du mélange résultant1 sous une pression élevée, à une température d'environ 125 à 3750C, sur une période de temps suffisante pour modifier la structure des particules de combustible et imprégner ces-particules par au moins le cation susdit, et ensuite la réaction des particules de combustible imprégnées avec de l'hydrogène, de l'eau, de la vapeur d'eau, de l'oxygène, de l'air, un oxyde de carbone, un solvant organique ou deux ou plusieurs de ceux-ci, à une pression d'au moins environ 10,5 kg/cm2 et à une température qui est au moins égale à environ ia température à laquelle les particules sont imprégnées, sur une période de temps suffisante pour convertir une majorité des particules solides en un combustible synthétique. Normalement, le cation de catalyseur est constitué par au moins un ion de sodium, de potassium, de lithium, d'ammonium, de magnésium, de calcium, de baryum, de césium, de strontium, de nickel, de zinc, d'aluminium, de fer, de plomb, d'étain, de tungstène, de cobalt ou de mol9Uderìe, et la solution comprend normalement un oxyde, un hydroxydeS un carbonate, un sulfate ou un sulfure de sodium, de potassium, de lithium, d'ammonium, de ma magnésium, de calcium ou de baryum ou deux-ou plusieurs de ceux-ci, Les particules imprégnées sont normaleTient séparées du liquide et sont séchées avant la phase de réaction suivante, et les particules séparée s sont normalement lavées avant le séchage.Dans certaines formes de réalisation actuellement préférées de l'invention, la solution aqueuse comprend de l'hydroxyde de sodium, Suvant d'autres formes de réalisation, elle comprend du sulfate de fer, Dans certains cas, la solution comprend essentiellement de l'hydroxyde de sodium et de l'hydroxyde ou-du carbonate de cal cium. La phase suivante de réaction comprend, par exemple, une gazéification, par exemple par contact des particules de combustible imprégnées à une température élevée (normalement une température d'au moins environ 650"C) et sous pression avec de l'hydrogène pour produire du méthane, ou bien avec de la - va- peur d'eau (ou à la fois avec de l'hydrogène et de la vapeur d'eau) pour produire de l'oxyde de carbone et de l'hydrogène. Une autre réaction ultérieure normale comprend une liquéfaction, par exemple par mise en contact des particules de combustible imprégnées à une température et une pression élevées avec de l'hydrogène et un solvant organique, pour produire un combustible liquide, par exemple un combustible pour chaudière. Les particu les peuvent également être mises en contact avec de l'oxyde de carbone, de liteau ou les deux. Durant le traitement hydrothermique suivant la présente invention, une autre réaction qui se développe durant le chauffage du mélange, en plus de l'imprégnation du charbon par un catalyseur, est la solubilisation des constituants de soufre et de cendres des particules de combustible. Cela signifie que la solution alcaline aqueuse agit comme agent de lessivage.Par une séparation par filtration de la solution épuisée d'agent~de lessivage après refroidissement, il restera des particules de combustible d'une faible teneur de soufre et de cendres, qui, après lavage, si on le désire, et séchage, peuvent être gazéifiées ou brûlées directement, De plus, la phase liquide ayant réagi, c'est-a-dire l'agent de lessivage épuisé, peut être réutilisée telle quelle au moins une fois et/ou elle peut être régénérée par séparation des impuretés lessivées. Le présent procédé peut être mis en oeuvre d'une manière discontinue ou suivant une opération essentiellement continue. Lorsque l'extraction doit être essentiellement continue, le procédé comprend normalement les phases suivantes: (1) l'introduction continue du combustible solide a une allure prédéterminée dans la solution aqueuse liquide pour former une patte, (2) le déplacement de la pate à travers une zone maintenue à une pression et une température élevées pour imprégner le combustible par le catalyseur, (3) le déplacement de la p te,hors de la zone de réaction, (4) facultativement, la séparation de la phase liquide aisément séparable à partir des particules solides, (5) facultativement, le lavage des particules, et (6) la gazéification ou la liquéfaction du mélange de particules ayant réagi, suivant le cas. Sur la figure 1, lesnumércsde référence 100, 101, 102 et 103 désignent respectivement les alimentations d'un nouveau catalyseur, de charbon, d'eau et de catalyseur régénéré, à un traitement hydrothermique 104. Après ce traitement, on refroidit en 105, jusqu'en dessous de 100 C, puis on filtre en 106. Le catalyseur épuisé part par le conduit 107 à une phase de régénération 108, de laquelle le catalyseur régénéré part par le conduit 103 au traitement hydrothermique 104, une récupération de sous-pro duits se faisant en 109 Le produit de la phase de filtration 106 passe par des opérations 110 de lavage et de. filtration en introduisant de l1eau de lavage en 111.On sèche ensuite en 112 et on soumet ensuite à liquéfaction en 113 ou à gazéification en 114 pour récupérer respectivement un combustible liquide synthétique 115 ou un gaz naturel synthétique 116. - La figure 4 est un schéma illustrant un appareil et les phases opératoires utilisés pour produire, de façon continue, un charbon ayant une réactivité de gazéification ou de liquéfaction accrue, tout en réalisant simultanément la régénération de l'agent de lessivage épuisé.Suivant ce schéma, un charbon brut 10, lavé ou non traité, est introduit dans une installation de broyage en 11 qui peut être constituée par n'importe quel dispositif cpnnu approprié pour la réduction d'une matière solide dans unétat finement subdivisé Les particules de charbon finement divisées 12 et la solution d'agent de lessivage 13 sont envoyées dans un mslan- geur 14 où se réalise leur mélange (si on désire un produit à faible teneur de cendres aussi bien qu' à faible teneur de soufre, avant de pénétrer dans le mélangeur 14, les particules de charbon- finement divisées 12 peuvent éventuellement être envoyées dans un dispositif d'enrichissement -physique 15 où leurs teneurs en cendres et en soufre pyritique sont réduites, la gangue résultante e tant séparée sous forme d'un courant 15'). Depuis le mélangeur 14, la pâte de charbon et d'agent de lessivage 16 est envoyée dans la zone de. chauffage d'un échangeur de chaleur 17 pour augmenter sa température. La pâte chauffée 16' est ensuite envoyée dans un réacteur a haute pression et à haute température 18 où la réaction de lessivage se développe. Un courant 19 contenant une phase solide consistant essentiellement en particules de charbon de faible teneur de soufre, et une phase de liquide consistant essentiellement en une solution aqueuse de matière organique dissoute, d'espèces de sodium-soufre et d d'agent de lessivage non utilisé, est envoyé dans la zone de refroidissement de l'échangeur de chaleur 17 pour abaisser sa température (si on désire un charbon 20 de faible teneur de sodium et de faible teneur de cendres, aussi bien que de faible teneur de soufre, 1 courant 19, avant de pénétrer dans l'échangeur de chaleur 17, peut éventuellement être envoyé dans un filtre à pression 21, la phase liquide restante passant alors à travers l'échangeur de chaleur 17, un dispositif d'abaissement de pression 22 et ensuite un filtre 23 où les éléments métalliques précipités 24 sont séparés et l'agent de lessivage épuisé 25 est ajouté à un courant 29). Depuis l'échangeur de chaleur 17, le courant refroidi 19' est envoyé dans le dispositif d'abaissement de pression 22 et ensuite, sous forme d'un contrant 19", dans un filtre 26 où les phases solide et liquide sont séparées. La phase solide, c'est-à-dire les particules de charbon, qui est retenue dans le filtre 26 est lavée avec un courant d'eau du traitement 27 et elle est ensuite déchargée du filtre 26 sous forme d'un courant 28 (lorsqu'on le désire, le courant de charbon 28 peut éventuellement être renvoyé au mélangeur 24 ou o peut ajouter une solution différente d'agent de lessivage 3 les phases iants étant ensuite répétées).Le liquide est déchargé du filtre 26 sous forme d'un courant 29 comprenant la klus grande partie de ''agent de lessivage épuisé, et sous forme d'un courant 27' comprenant la plus grande partie de l'eau de lavage. Les courants 29 et 27' sont envoyés dans une tour d'as- persion 30, et un courant gazeux 31 contenant de l'anhydride carbonique et de l'hydrogène sulfuré, dont il sera question par la suite, est envoyé à contre-courant à travers la tour d'aspersion 30 de manière à carbonater partiellement l'agent de lessivage épuisé qui s'y trouve en vue de former du carbonate de sodium, De l'hydrogène sulfuré est séparé sous forme d'un courant gazeux 32 et peut être converti en soufre élémentaire par l'un quelconque des nombreux procédés bien connus de conversion. La solution 33 de l'agent de lessivage épuisé, partiellement carbonaté, est ensuite envoyée dans un filtre 34, où la matière organique solide 35 est séparée (comme indiqué en 34', on peut ajouter des ions calcium au filtre 34 pour augmenter la vitesse de filtration). La solution d'agent de lessivage épuisé 36 est envoyée du filtre 34 dans une tour garnie 37 où un courant gazeux 38 contenant de l'anhydride carbonique est amené à passer à contre-courant par rapport à cette solution, de manière que toute quantité restante quelconque d'agent de lessivage épuisé est carbonatée (le courant gazeux 38 peut également être envoyé à la tour d'aspersion 30 en plus ou à la place du courant 31).De l'hydrogène sulfuré et de l'anhydride carbonique partent de la tour garnie 37 sous forme du courant gazeux 31, et au moins une partie de l'hydrogène sulfuré peut 8tre séparée de ce courant 31 sous forme d'un courant gazeux 39 et convertie en soufre élémentaire par un procédé connu quelconque. Si la solution de catalyseur et d'agent de lessivage contient un ou plusieurs oxydes ou hydroxydes, la solution 40 de l'agent de lessivage carbonate, comprenant la plus grande partie du carbonate de sodium, peut normalement etre envoyée de la tour garnie 37 à une unité d'extinction 41, où de l'oxyde de calcium 42 est mélange avec cette solution.Après séparation des particules solides de grosses dimensions sous forme d'un cou- tant 43, la solution 44 d'agent de lessivage carbonaté est envoyée dans un appareil de formation .o matière caustique 45, où la régénération de l'agent de lessivage, c'est-àdire la conversion du carbonate de sodium en hydroxyde de so dium se réalise La pite 46 de J. solution d 2hydroxyde de so-- dium et de carbonate de calcium esc envoyée dans un filtre *7 où le carbonate de calcium solide 48 est séparé de la solution 49 de l'hydroxyde de sodium (agent de lessivage) régénéré. Cet agent de lessivage 49 part du filtre 47 vers un évaporateur 50 où il est concentré, et le courant d'agent de lessivage régendre et concentré 51 est envoyé de l'évaporateur 50 à un réservoir de stockage 52. On ajoute également une nouvelle quantité d'agent de lessivage dans ce réservoir de stockage 52 sous forme d'un courant 53 et l'agent de lessivage nouveau combiné à l'agent. de lessivage régénéré part sous forme du courant 13 vers le mélangeur 14. Le carbonate de calcium 48 issu du filtre 47 est envoyé dans un four 53 où, par suite du chauffage, il est converti en oxyde de calcium 54 et en anhydride carbonique 55, le premier étant mélangé avec le courant d'oxyde de calcium 42, tandis que le second est mélangé avec le courant d'anhydride carbonique 38 (une partie du courant d'agent de lessivage épuisé 29 et le courant d'eau 27' peuvent être envoyés directement sous forme d'un courant 56 à l'évaporateur 50, et une certaine quantité du courant d'agent de lessivage 29 peut être envoyée directement sous forme d'un courant 29' au réservoir 52, sans qutil faille une régénération). Des particules de charbon 28 peuvent être envoyées directement du filtre 26 à un point d'utilisation 57 ou bien elles peuvent être retransformées en pate avec les courants d'eau de traitement 27 et 58, dans un mélangeur 59 (une certaine partie ou la totalité du charbon produit 20 peut, au lieu d'être envoyée directement à un point d'utilisation 61, être ajoutée dans le mélangeur 59 sous forme d'un courant 60).La pate de charbon et d'eau peut alors être envoyée directement au point d'utilisation 21 ou bien elle peut être envoyée, comme indiqué en 62, dans un filtre 63 (si on désire un charbon de faible teneur de cendres, aussi bien que de faible teneur de soufre, la pate 62 peut éventuellement, avant de passer au filtre 63, traverser un appareil de séparation physique de cendres 64, la gangue résultante étant enlevée sous forme d'un courant 64'). La phase liquide de la pête (c'est-à-dire l'eau) est déchargée du filtre sous forme du courant 27 qui est alimenté au filtre 26 et au mélangeur 59, comme on l'a décrit précédemment, La phase solide de la pate (ctest-à-dire le charbon) retenue dans le filtre 63 est lavée avec un courant d'eau 65 et liteau de lavage est déchargée sous forme d'un courant 58 Les particules de charbon séparées 66 peuvent ensuite être envoyées à un appareil de séchage 67 si on désire un charbon 68 de faible teneur d'humidité (si on désire un charbon de faible teneur de cendres et de sodium, aussi bien que de faible teneur dé soufre, les par cules de charbon 66 peuvent éventuellement passer par un appareil de séparation chimique de cendres 70, avant. de passer à l'appareil de séchage 67 ou au lieu de passer par un tel appareil de séchage). Si on utilise une solution de catalyseur-agent de lessivage formée strictement par un carbonate, ou formée par un carbonate mixte, la régénération de la solution n'implique pas alors -les phases de caustification ou l'installation décrite ci-dessus, telle qu'illustrée dans le coin inférieur gauche de la figure 4. Evidemment, diverses phases du procédé suivant l'invention peuvent être omises ou être réalisées en des séquences différentes par rapport à celles illustrées par les dessins et décrites. A titre d'exemple, le refroidissement et la filtration peuvent être réalisés dans un ordre quelconque, y compris simultanément, ou bien on peut omettre le refroidissement, Le mélange traité est normalement régénéré à une température inférieure à 1000C, Si la température durant la régénération est au moins d'environ 500C, on peut omettre un chauffage ultérieur. En outre, l'agent de lessivage épuisé peut être mis en contact avec de l'anhydride carbonique, avant la filtration. Dans une des expériences suivant l'invention, on a transformé en pète 300 g d'un charbon d'Ohio, broyé jusqu'à ce qu'environ 70% traversent un tamis à mailles de 0,074 mm, dans 1500 ml d'eau contenant 150 g d'hydroxyde de sodium; la pâte résultante est chauffée dans un réacteur fermé, c'est-d-dire un autoclave, à 2500C pendant 2 heures, puis elle est refroidie jus qu'à environ 900C; la pète traitée est filtrée pour séparer les particules de charbon et ces particules sont séchées; les particules de charbon traitées et séchées sont gazéifiées dans un courant d'hydrogène a 9500C et à une pression d'hydrogène de 2 35 kg/cm dans un réacteur de gazéification à équilibre thermique, et la perte de poids résultant de la gazéification a été mesurée de manière continue jusqu'à ce qu'environ 60% de l'échantillon solide aient été gazéifiés. On a obtenu des résultats similaires pour la gazéification d'un échantillon non traité du même charbon d'Ohio. On a trouvé que le charbon traité peut être gazéifié en un tiers du temps nécessaire pour gazéifier le charbon non traité. Les Tableaux A et B présentent des résultats montrant l'effet remarquable que le présent procédé hydrothermique a sur la réactivité de gazéification d'un charbon brut. TABLEAU A. Résumé de résultats obtenus sur des échantillons de charbon pour gazéification Traitement hydrothermique Composition d'agent de lessivage, Tempér. Durée de les- Figure Echantillon Charbon % en poids sivage, mn. brut C N NaOH/char- Na2CO3/ CaO/char- Eau/char N bon bon bon charbon Montour N 1(d) Montour N 1 Charbon Mine Montour; Lot I; (e) brut ; 31310-95A(d) 31310-95A " " Lot II; (f) 31464-65E(d) 31464-65E " " Lot IV; (g) 31212-64C Montour N 1 0,161 0 0 1,85 250 60 1 31310-64C 31310-95A 0,168 0 0 4,00 250 60 1 31436-65-4 31310-95A 0 -- 0 -- -- -- -31310-97C2 31310-95A 0,179 0 0,130 2,83 250 90 1(b) 31529-21C 31464-65E 0,500 0 0 3,63 250 180 2 31310-85C 31310-95A 0 0 0 2,40 300 45 -31464-13C (2) Montour N 1 0,161 0 0,033 2,52 250 60 1 31464-2C Montour N 1 0,161 0 0,130 2,52 250 60 1 31464-67 31310-95A 0 0 0,042 1,75 250 60 2 31464-68 31310-95A 0 0 0,098 1,75 250 60 2 31464-72 31310-95A 0,087 0 0 1,75 250 60 2(h) 31464-77 31310-95A 0,040 0 0,100 1,90 250 60 1 (a) Eatimation (b) L'agent de lessivage épuisé est séparé par filtration à la température et à la pression traitement hydrothermique. (c) A partir du bilan de matière. (d) Ces charbons n'ont par subi de traitement hydrothermique. -- Non déterminé. (e) 70 % des particules traversent un tamis à mailles de 0,074 mm (f) 70 % des particules traversent un tamis à mailles de 0,074 mm (g) particules traversant un tamis à mailles de 0,104 mm et retenues sur un tamis à mailles de 0,074 mm. (h) l'hydroxyde de sodium libre est converti en carbonate de sodium par mise en contact de la pâte avec du dioxyde de carbone. TABLEAU A. Résumé de résultats obtenus sur des (suite) échantillons de charbon pour gazéification Echantillon Analyse de charbon (tel que reçu), % N Humidité Cendres Sodium Calcium Total de soufre Montour N 1 (d) 1,10 8,34 0,02 -- 2,31 31310-95A(d) 0,5 9,2 0,03 -- 2,36 31464-65E(d) 1,02 10,2 -- -- 2,93 31212-64C 0 9,9 2,56 -- 1,08 31310-64C 1,13 10,4 2,11 TABLEAU B.Résumé des résultats obtenus lors de la gazéification de charbon à 35 kg/cm2. Expérience Echant. Agent de Temper. de Durée pour une conversion fractionnée N N (a) gazéification (b) gazéifica- donnée (h), X, en minutes tion C X=0,4 X=0,5 X=0,6 X=0,7 X=0,8 X=0,9 31509-11 31212-64C Hydrogène 825 0,3 4,7 17,7 37 74 -31509-18 Montour N 1 Hydrogène 825 2,5 22,5 69,5 139 224 -31509-20 31310-64C CO2 825 4 8,3 12,7 17 23,8 34,5 31509-23 31310-64C Hydrogène 825 0,7 8 30,5 70,5 137 -31509-25 31436-65-4 Hydrogène 825 1 8 26 55 104 -31509-27 31310-95A Hydrogène 825 0,75 7 38 91 187 -31509-29 31310-97C2 Hydrogène 825 0,25 0,65 1,55 2,7 5 -31509-30 31310-97C2 CO2 775 3,2 14 30,5 50 75 115 31509-32 31529-21C Hydrogène 825 0,3 1,05 4,7 11 16,5 20 31509-34 31529-21C Hydrogène 825 0,35 1,7 5,9 12 16,5 19,5 31509-35 31529-21C CO2 825 6 12 22 37 58 -31509-37 31310-85C Hydrogène 825 0,8 11 44 94 -- -31509-38 31464-13C (2) Hydrogène 825 0,5 8,5 30 65 -- -31509-39 31464-2C Hydrogène 825 0,15 0,8 1,9 3,5 -- -31509-40 31464-67 Hydrogène 825 0,4 8 43 -- -- -31509-41 31464-68 Hydrogène 825 0,3 7,2 34 -- -- -31509-42 31310-97C2 vapeur 825 0,4 1,6 3,5 6 9 13,4 31509-43 31310-95A vapeur 825 3,5 10,5 19,5 30 44,5 61 31509-44 31464-72 vapeur 825 0,65 1,9 3,6 5,55 7,8 10,6 31509-45 31464-77 vapeur 825 0,8 2,15 4,1 6,7 9,5 14 31509-46 31529-23C2 vapeur 725 3,8 10 17,5 26 36 -31509-47 31310-97C2 Hydrogène 825 0,15 0,55 -- -- -- - -A(g) 31509-47 31509-47A vapeur 825 -- -- 1,4 3,4 6 9,3 -B(g) TABLEAU B.Résumé des résultats obtenus lors de la gazéification de charbon à 35 kg/cm2. (suite) Expérience Observations finales du produit de carbonisation N Conversion Changement de Tendance au Degré de fusion Volume final du produit finale X forme des granules gonflement du produit de de carbonisation par rapde carbone (e) du charbon (d) carbonisation port au volume initial de (cendres) (e) l'échantillon (f) 31509-11 0,87 néant néant néant beaucoup moindre 31509-18 0,85 Extrême très élevée important largement moindre 31509-20 0,95 Extrême faible moyen moindre 31509-23 0,82 important faible moyen moindre 31509-25 0,87 Extrême faible important moindre 31509-27 0,84 Extrême très élevée important légèrement moindre 31509-29 0,85 néant néant néant beaucoup moindre 31509-30 0,91 faible néant faible moindre 31509-32 1,00 important néant important beaucoup moindre 31509-34 1,00 Extrême néant important beaucoup moindre 31509-35 0,83 Extrême néant important beaucoup moindre 31509-37 0,73 Extrême très élevée important supérieur 31509-38 0,75 faible faible faible moindre 31509-39 0,78 néant néant néant moindre 31509-40 0,68 Extrême élevée important légèrement moindre 31509-41 0,66 important moyenne moyen moindre 31509-42 0,92 néant néant néant beaucoup moindre 31509-43 0,91 Extrême élevée important moindre 31509-44 1,00 Extrême néant important beaucoup moindre 31509-45 0,96 faible faible ou néant faible moindre 31509-46 0,82 faible faible ou néant moyen moindre 31509-47 0,53 -- -- -- - -A(g) 31509-47 0,99 néant néant néant beaucoup moindre -B(g) (a) Les échantillons pour lescruels les résultats sont donnés dans le tableau ont été transformés en granules cylindriques d'un diamètre de 4,8 mm et d'une longueur de 1,6 mm sans utilisation de liant. (b) dans le cas de l'utilisation de lthydrogène, les débits d'hydrogène et d'hélium sont respectivement de 94,3 et 3 de 31,4 cm sec.Dans le cas du C02, les débits de C92 et d'hélium sont respectivement de 78,6 et de 31,4 cm3/sec. Finalement avec de la vapeur, les débits de vapeur et d'hélium sont respectivement de 298 genre et de 157,2 cm3/sec. (c) L'ordre est : néant, faible, important, extreme. (d) L'ordre est : néant, faible1 moyenne, élevée, très élevée. (e) L'ordre est : néant, faible, moyen, important (f) L'ordre est : beaucouprnaind:e,nnnd,légèrement moindre,supé rieur. (g) Après une conversion fractionnée de 0,53 avec de l'hydro gène, en 1 minute, l'échantillon est gaséifié à la vapeur. (h) sans cendres Le tableau A donne les conditions sous lesquelles les divers échantillons de charbon ont subi un traitement hydrothermique, par exemple rapport NaOH/charbon, température, etc, et il donne l'analyse du produit pour chacun des échantillons, par exemple teneur de soufre, etc. Le Tableau B présente les résultats obtenus lorsque ces divers échantillons de charbon ont été gazéifiés, La vitesse de gazéification du charbon aété déterminée en surveillant le poids du charbon en fonction du temps. Les valeurs du poids en fonction du temps ont été converties en valeurs de conversion fractionnée par rapport au temps dans le but d'une comparaison des réactivités de divers échantillons à divers gaz. La conversion fractionnée d'un charbon, sur une base exempte de cendres, est définie de la façon suivante: X = 1 - poids du charbon à tout moment t - poids des poids du charbon au départ - poids des cen cendres dres et la vitesse de gazéification au moment t peut être définie par: vitesse dt Les résultats du Tableau B comparent les temps nécessaires pour une gazéification de divers échantillons pour atteindre des valeurs spécifiées de conversion fractionnée. Pour tous les échantillons, la vitesse de gazéification est élevée dans les stades initiaux de gazéification (jusqu'à environ 0,4), ceci étant suivi par une vitesse relativement lente qui diminue finalement jusqu'à zéro au fur et à mesure que la teneur de carbone de la charge est gazéifiée.Les résultats du Tableau B il les trent ce qui suit: (1) les charbons ayant subi le traitement hydrothermique sont plus réactifs vis-à-vis de l'hydrogène, du C02 et de la vapeur d'eau, qu'un charbon brut. La vitesse de gazéification à une pression manométrique de 35 kg/cm2 et à une valeur X donnée dépend de (a) le procédé de traitement hydrothermique (b) le typerde catalyseur, (c) la concentration du catalyseur, (d) l'agent de gazéification (H2, C02 ou vapeur d'eau), et (e) la température de gazéification, (2) par un traitement hydrothermique approprié d'un charbon, le temps nécessaire pour arriver à une conversion de 80% du charbon à 8250C peut être abaissé d'un facteur de 35 pour l'hydrogène (comparer l'expérience nO 31.509-29 avec l'expérience nO 31.509-27) et d'un facteur de 6 pour la vapeur d'eau (comparer l1expérience nO 31.509-43 avec l'expérience n 31.509-42). (3) Les résultats obtenus pour l'expérience n 31.509-47 (A et B) montrent qu'une gazéification par hydrogène jusqu'à une conversion d'environ 50% accélère la vitesse ultérieure de gazéification par la vapeur d'eau (comparer l'expérience n 31.509-47-B avec l'expérience n 31.509-42). (4) par un traitement hydrothermique approprié d'un charbon, on peut atteindre de bonnes vitesses de gazéification par vapeur d'eau à des températures inférieures à 8250C (comparer l'expérience n 31.509-46 avec l'expérience n 31.509-43, (5) un échantillon qui a subi un traitement hydrothermique avec du NaOH + Ca(OH)2 et qui a été lavé pour séparer les composés de sodium montre une réactivité très élevée vis-à-vis de l'hydrogène (expérience n 31.509-29).Par contre, l'échan- tillon traité avec du Ca(OH)2 seul (expérience nO 31.509-41) était presque aussi peu réactif que le charbon brut (expérience nO 31.509-27). I1 semble que le NaOH ouvre la structure du charbon, en permettant la pénétration du catalyseur dans ce charbon, tandis que le Ca(OH)2 ne le fait pas. (6) la tendance au gonflement d'un charbon durant la gazéification est abaissée par le traitement hydrothermique, Cette réduction de la tendance au gonflement (agglutination) dépend du procédé prévu pour le traitement hydrothermique, du type de catalyseur et de la quantité de celui-ci. D'une manière générale, la réactivité accrue du charbon (comparativement a un charbon brut, non traité) s'accompagne d'une tendance moindre au gonflement. Par un traitement hydrothermique approprié, un charbon à haut pouvoir d'agglutination peut être rendu totalement non agglutinant, (7) lorsqu'il est présent en des quantités comparables, le Na2CO3 est un meilleur catalyseur pour une gazéification avec vapeur d'eau à 8000C, que le CaO (comparé les traitements is numéros 31.509-44 et 31.509-42).Cependant, le CaO est un meilleur catalyseur pour la gazéification par l'hydrogène, å 800DC, que le Na2C03 (comparer les traitements nO 31.509-29 et nO 31.509-34. La teneur de soufre d'un charbon ayant subi un traitement hydrothermique dépend des conditions de ce traitement et des autres traitements ultérieurs quelconques, tels que le lavage, la filtration, etc. De plus, une quantité importante du soufre présent dans un charbon HTT ne peut pas être libérée à l'atmosphère durant la combustion ou la gazéification du charbon, à cause de la présence de calcium et d'autres composés de métaux alcalins, introduits dans le charbon durant le traitement hydrothermique et qui réagissent avec le soufre durant la combustion ou la gazéification du charbon. Le tableau C présente des résultats expérimentaux confirmant l'augmentation exceptionnellement élevée de la réactivité de la gazéification d'un charbon brut traité avec des solutionsde NaOH et de CaO. Les variables du procédé hydrothermique qui ont été étudiées sont: (1) rapport NaOH/charbon, (2) rapport CaO/charbon (3) rapport eau/charbon, (4) température à laquelle la réaction de traitement hydrothermique est réalisée, et (5) le typedu charbon traité. I1 est à noter qu'il n'y a que deux variables indépendantes parmi le rapport NaOH/charbon, le rapport eau/ charbon et la concentration de NaOH, la concentration de NaOH pourvant être déterminée dès l'instant où le rapport NaOH/charbon et le rapport eauZcharbon sont connus. TABLEAU C - Résultats sur l'effet de variables du traitement pour le traitement hydrothermique en utilisant le schéma I sur la réactivité et la tendance à l'agglutination du charbon HTT Variable Expérience Echantillon Composition de l'agent de lessivage, Température temps de N de charbon en poids de lessiva- lessivage brut utili- NaOH/ Conc. Cao/ Eau/charbon ge C min. sé (a) charbon NaOH en charbon poids Rapport 31509-23 II 0,168 4,0 0 4,0 250 60 CaO/charbon -38 I 0,161 6,0 0,033 2,5 250 60 -39 I 0,161 6,0 0,130 2,5 250 60 -29(b) II 0,179 6,0 0,130 2,8 250 90 -90(b) II 0,179 6,0 0,130 2,8 250 90 31793-8 III 0,161 3,9 0,30 4,0 250 120 -31 III 0,161 6,0 0,20 2,5 250 120 -33 III 0,16 6,0 0,08 2,5 250 120 Rapport NaOH/charbon 31509-41 II 0 0 0,10 1,8 250 60 31793-17 III 0,04 1,6 0,13 2,5 250 60 -12 III 0,08 2,0 0,1 4,0 250 60 31509-90 II 0,179 6,0 0,130 2,8 250 90 31793-15 II 0,35 8,0 0,1 4,0 250 120 -28 III 0,70 14,9 0,1 4,0 250 120 -34 III 0,12 4 0,1 1,88 250 120 -37 III 0,161 6 0,1 2,51 250 120 -36 III 0,08 2 0,1 1,92 250 120 TABLEAU C - Résultats sur l'effet de variables du traitement pour le traitement hydrother (suite) mique en utilisant le schéma I sur la réactivité et la tendance à l'agglutination du charbon HTT Variable Expérience Température(b) Réactivité relative,Rx Observation finale du produit de N de gazéifica- carbonisation tion pour X = 0,6 pour X=0,7 Tendance au gonfle- Degré de fusion ment et à l'aggluti- du produit de nation du charbon (c) carbonisation (cendres) (d) Rapport CaO/charbon 31509-23 825 1,51 1,56 faible moyen -38 825 2,3 2,1 faible faible -39 825 36,6 39,7 néant néant -29(b) 825 31,7 42,3 néant néant -90(b) 850 14,2 23,6 néant néant 31783-8 850 11,8 7,3 néant néant -31 850 21,2 11,3 néant néant -33 850 1,49 1,52 faible moyen Rapport 31509-41 825 1,15 -- moyenne moyen NaOH/ 31793-17 850 0,96 1,13 néant moyen charbon -12 850 1,70 1,58 néant faible 31509-90 850 14,2 23,6 néant néant 31793-15 850 11,3 20,9 néant néant -28 850 17,9 7,5 néant néant -34 850 23,6 27,9 néant néant -37 850 26,0 36,4 néant néant -36 850 5,47 2,22 néant néant TABLEAU C - Résultats sur l'effet de variables du traitement pour le traitement hydrother (suite) mique en utilisant le schéma I sur la réactivité et la tendance à l'agglutination du charbon HTT Variable Expérience Echantillon Composition de l'agent de lessivage, Température temps de N de charbon en poids de lessiva- lessivage brut utili- NaOH/ Conc. CaO/ Eau/charbon ge C min. sé (a). charbon NaOH en charbon poids Température de lessivage 31793-9 III 0,35 8,0 0,1 4,0 150 120 31509-59 II 0,16 6,0 0,13 2,5 200 60 -60 II 0,16 6,0 0,13 2,5 225 60 -29(b) II 0,179 6,0 0,13 2,8 250 90 -90(b) II 0,179 6,0 0,13 2,8 250 90 31793-27 II 0,35 8,0 0,10 4,0 300 120 -11 II 0,35 8,0 0,13 4,0 350 120 -32 III 0,161 6,0 0,13 2,5 175 120 Type de 31509-90 Montour (II) 0,179 8,0 0,13 2,8 250 90 charbon -26 Westland(e) 0,3 7,0 0,13 4,0 250 120 -6 Martinka(f) 0,3 7,0 0,13 4,0 250 120 -29 Westland (e) 0,30 7,0 0,13 4,0 250 120 -35 Martinka(f) 0,35 8,0 0,13 4,0 350 120 TABLEAU C - Résultats sur l'effet de variables du traitement pour le traitement hydrother (suite) mique en utilisant le schéma I sur la réactivité et la tendance à l'agglutination du charbon HTT Variable Expérience Température (b) Réactivité relative, Rx Observation finale du produit de N de gazéification carbonisation pour X=0,6 pour X=0,7 Tendance au gonfle- Degré de fument et à l'aggluti- sion du pronation du charbon (c) duit de carbonisation (cendres) (d) Température 31793-9 850 1,20 1,00 néant ou faible important de lessiva- 31509-59 825 24,2 27,5 néant néant ge -60 825 25,5 36,7 néant néant -29(b) 825 31,7 42,3 néant néant -90(b) 850 14,2 23,6 néant néant 31793-27 850 0,83 1,37 néant ou faible important -11 850 0,79 1,23 néant ou faible important -32 850 1,49 1,35 faible moyen Type de 31509-90 850 14,2 23,6 néant néant charbon -26 850 37,0 42,6 néant néant -6 850 1,69 1,63 faible moyen -29 850 37,0 42,6 néant néant -35 850 2,81 3,15 moyenne moyen (a)Les échantillons II et III étaient très semblables et provenaient du lot II de charbon de la mine de Montour.L'échantillon I provenant du lot I de charbön de la mine de Montour. (b)la réactivité relative diminuait avec une augmentation de la température de gazéification de 825 à 850 C. (c)l'ordre est : néant, faible, moyenne, élevée, très élevée.Le charbon brut est caractérisé : "très élevée" (d)l'ordre est ; néant, faible, moyen, important.Le charbon brut est caractérisé : "important" (e)ce charbon provient de la veine N 8 de Pittsburgh (f)ce charbon provient de Lower Kittaning - non déterminé Le Tableau X présente les résultats expérimentaux confirmant l'augmentation exceptionnellement élevée de la réactivité de gazéification d'un charbon brut traité avec une solution de carbonate de sodium suivant la présente invention, Les variables du procédé hydrothermique qui ont été étudiées sont: (1) rapport Na CO /charbon, (2) rapport eau/charbon, (3) température 2 3 a laquelle la réactif de traitement hydrothermique est réalisée, et (4) type de charbon traité. I1 y a lieu de noter qu'il n'y a que deux variables indépendantes parmi le rapport Na2CO3/charbon, le rapport eau/charbon et la concentration de Na2CO3, la concentration de Na2CO3 pouvant être déterminée dès l'instant où les deux autres variables sont connues. TABLEAU X - Résultats de gazéification de charbons traités par voie hydrothermique avec des agents de lessivage (catalyseurs) contenant des carbonates. N expér. Conditions de traitement HTT (a) Temp. de gazéifica- gazéifica Composition d'agent de lessivage, en poids Température, Schéma tion tion (c) (b) C C Agent de gazéif. - Hydrogène : 31509-25 Na2CO3/charbon = 0,830, eau/charbon = 5,0 275 I 825 31509-32 NaOH/charbon = 0,50, eau/charbon = 3,6 250 I(g) 825 31509-55 Na2CO3/charbon=0,060,CaCO3/charbon=0,180,eau/charbon=2,0 250 II 825 31509-61 Na2CO3/charbon = 0,40, eau/charbon = 4,8 275 I 825 31793-57 Na2CO3/charbon=0,40, CaCO3/charbon=0,18, eau/charbon=4,8 275 I 850 31793-58 Na2CO3/charbon=0,4, MgCO3/charbon=0,20, eau/charbon=4,8 275 I 850 31793-59 Na2CO3/charbon = 0,50, eau/charbon = 3,6 275 I(i) 850 31793-60 Na2CO3/charbon=0,40,CaCO3/charbon=0,18,eau/charbon=4,8 250 I 850 31613-78-27 Na2CO3/charbon = 0,85, eau/charbon = 10,0 350 I 850 31613-82-16 Na2CO3/charbon = 0,85, eau/charbon = 10,0 150 I 850 31818-60-20 Na2CO3/charbon = 0,20, eau/charbon = 2,0 200 I 850 31689-91C1 Na2CO3/charbon = 0,05, eau/charbon = 10,0 275 I(m) 850 31689-91C2 Na2CO3/charbon = 0,05, eau/charbon = 10,0 275 I 850 31818-65C1 Na2CO3/charbon = 1,5, eau/charbon = 10,0 325 I(m) 850 31818-65C2 Na2CO3/charbon = 1,5, eau/charbon = 10,0 325 I 850 31689-92C1 Na2CO3/charbon = 4,0, eau/charbon = 10,0 275 I(m) 850 31689-92C2 Na2CO3/charbon = 4,0, eau/charbon = 10,0 275 I 850 TABLEAU X - Résultats de gazéification de charbons traités par voie hydrothermique (suite) avec des agents de lessivage (catalyseurs) contenant des carbonates. N expér. Conditions de traitement HTT (a) Temp. de gazéifica- gazéifica Composition d'agent de lessivage, en poids Température, Schéma tion tion (c) C (b) C Agent de gazéification - Vapeur d'eau : 31509-44 NaOH/charbon = 0,87, eau/charbon = 1,8 250 I(j) 825 31509-46 Na2CO3/charbon=0,40, CaO/charbon=0,13 eau/charbon=4,8 275 I 725 31509-68 Na2CO3/charbon = 0,40, eau/charbon = 4,8 275 I 825 31509-77 NaOH/charbon = 0,052, eau/charbon = 1,8 250 I(j) 825 31793-82 NaOH/charbon = 0,087, eau/charbon = 1,8 250 I(j) 525 TABLEAU X - Résultats de gazéification de charbons traités par voie hydrothermique (suite) avec des agents de lessivage (catalyseurs) contenant des carbonates. N expér. Réactivité relative (d) Observation finale du produit de carbonisation gazéifica- du charbon HTT, Rx Tendance au gonflement Degré de fusion du protion pour x=0,6 pour x=0,7 et à l'agglutination duit de carbonisation du carbon (e) (cendres) (f) Agent de gazéif. - Hydrogène : 31509-25 1,77 2,00 faible grand 31509-32 9,79 10,0 néant grand 31509-55 6,57 5,79 faible moyen 31509-61 1,77 2,00 néant moyen 31793-57 3,35 3,16 faible (h) faible ou moyen (h) 31793-58 5,10 3,87 faible faible ou moyen 31793-59 2,48 1,97 faible faible ou moyen 31793-60 3,66 3,87 faible faible ou moyen 31613-78-27 0,69 0,85 très élevée grand 31613-82-16 0,84 0,88 très élevée grand 31818-60-20 0,76 0,73 élevée grand/moyen 31689-91C1 0,84 0,86 élevée grand/moyen 31689-91C2 0,68 0,73 élevée grand/moyen 31818-65C1 2,26 2,86 élevée grand/moyen 31818-65C2 1,11 1,25 trés élevée grand 31689-92C1 10,0 17,1 néant grand/cendres 31689-92C2 1,33 1,48 très élevée grand TABLEAU X - Résultats de gazéification de charbons traités par voie hydrothermique (suite) avec des agents de lessivage (catalyseurs) contenant des carbonates. N expér. Réactivité relative (d) Observation finale du produit de carbonisation gazéifica- du charbon HTT, Rx Tendance au gonflement Degré de fusion du protion pour x=0,6 pour x=0,7 et à l'agglutination duit de carbonisation du carbon (e) (cendres) (f) Agent de gazéification - Vapeur d'eau : 31509-44 5,42 5,41 néant ou faible grand 31509-46 1,11(k) 1,15 néant ou faible moyen 31509-68 5,13 5,36 néant grand 31509-77 6,50 5,77 néant faible 31509-82 --(1) --(1) néant faible Notes pour ce Tableau X (a) le temps pour le traitement hydrothermique a été de 60 à 120 minutes. (b) pour le Schéma 1, la pâte de produit est filtrée et traitée d'une manière traditionnelle (figure 1). D'autre part, pour le Schéma II, la pâte de produit est simplement séchée avant la gazéification. (c) les pressions pour l'hydrogazéification et pour la gazéifica 2 tion à la vapeur d'eau ont été de 35 kg/cm (d) la réactivité relative est basée sur la vitesse de (hydro) gazéification du charbon brut à 8250C ou à 8500C, suivant la température utilisée pour la gazéification du charbon traité par voie hydrothermique, à moins d'indications contraires. (e) l'ordre est: néant, faible, moyen, élevé, très élevé. Le charbon brut est caractérisé par très élevé". (f) l'ordre est: néant, faible, moyen, grand. Le charbon brut est caractérisé par "grand". (g) la pate de produit est mise en contact avec de l'anhydride carbonique pour -convertir le NaOH en Na2CO3, et ensuite le mélange est simplement filtré (pas de lavage des particules de combustible). (h) plus de 90% du soufre sont retenus dans le produit de carbo nisation après une conversion fractionnée de 0,85. D'au tre part, seuls 3% de soufre sont retenus dans le cas d'un charbon brut après une conversion fractionnée de 0,85. (i) le charbon produit est soumis à un post-lessivage avec du Ca(OH)2 à 2500C,- en utilisant un rapport CO/charbon de 0,13 et un rapport eau/charbon de 3,0. (j) la patte de produit est mise en contact avec de l'anhydride carbonique pour convertir le NaOH en Na2C03, puis le mélange est séché. (k) la réactivité du charbon brut à 8250C est considérée comme étant de 1. (1) la vitesse de gazéification est très lente. La durée pour une conversion fractionnée de 0,4 est de 67 minutes, (m) les matières solides issues de la filtration de la pâte de produit n'ont pas été lavées. Les Figures 2 et 3 présentent une comparaison, sur la base des résultats expérimentaux obtenus par la demanderesse, de la réactivité d'hydrogazéification et de gazéification à la vapeur d'eau d'un charbon traité par voie hydrothermique avec une solution mixte de NaOH-Ca(OH)2 suivant la présente invention (courbe HTT), par rapport à un charbon brut (courbe B) et par rapport à un charbon (courbe T) traité par imbibition dans une solution aqueuse de CaO à la température ambiante pendant 30 minutes, avec ensuite séchage de la pats, Parmi les deux méthodes traditionnelles d'imprégnation d'un charbon par un catalyseur dont il a été question précédemment, on pense que 1'imbibition constitue la méthode la plus efficace.Les Figures 2 et 3 montrent l'augmentation remarquable de réactivité du charbon traité par voie hydrothermique, comparativement au traitement traditionnel du charbon avec la même quantité du catalyseur de calcium. Le Tableau D présente des résultats comparant les réac tivités relatives d'un charbon traité avec différents systèmes catalytiques. Le charbon le plus réactif est obtenu lorsqu'on utilise une solution aqueuse de NaOH et de CaO dans le traitement hydrothermique. Le traitement avec du NaOH et du CaO rend le charbon plus réactif, suivant plus d'un ordre de grandeur, par rapport à un traitement avec du NaOH seul ou du CaO seul. I1 est à noter que, dès qu'un charbon a été traité avec un agent de lessivage contenant des quantités suffisantes de NaOH et de CaO, il n'est pas nécessaire de retenir le sodium dans le charbon pour entretenir la haute réactivité de celui-ci. Les résultats suggê- rent que le rale du NaOH est d'ouvrir (et de modifier) la structure du charbon et de permettre ainsi la pénétration du CaO dans ce charbon et sa réaction avec celui-ci. En-outre, les résultats suggèrent que, dès que la structure du charbon a été ouverte, le calcium (sous-forme de CaO, de Ca(OH)2 ou en tant que partie du charbon) constitue un meilleur catalyseur que le sodium (sous forme de NaOH ou en tant que partie du charbon). TABLEAU D - Efficacité de divers catalyseurs pour la gazéifications à l'hydrogène à 35 kg/cm2. Echantillon Figure Agent de Composition de l'agent Température Durée de de charbon utilisée lessivage de lessivage, en poids de lessiva- lessivage, brut utili- (catalyseur) ge, C mn sé (a) utilisé II 1 NaOH NaOH/C(e) =0,168, eau/C=4,0 250 60 II 1 ou 2 CaO CaO/C = 0,10, eau/C = 1,8 250 60 II 1 NaOH + CaO NaOH/C=0,179, CaO/C=0,13,eau/C=2,8 250 90 II 1 NaOH + CaO même HTT que ci-dessus 250 90 III 1 ou 2 CaO CaO/C = 0,10, eau/C = 1,8 25 30 II 1 eau eau/C = 2,4 300 45 II 1 eau+oxygène eau/C = 5,0, presion de O2 = 125 90 11,2 kg/cm3 II 1 KOH + MgO KOH/C = 0,3, MgO/C = 0,1, 250 120 eau/C = 4,0 II 2 NaOH + CaO NaOH/C = 0,02, CaO/C = 0,1 250 60 eau/C = 2 II 2 NaOH + CaCO3 NaOH/C = 0,04, CaCO3/C = 0,18, 250 60 eau/C = 2 TABLEAU D - Efficacité de divers catalyseurs pour la gazéification à l'hydrogène à 35 kg/cm2 Echantillon Teneur métallique Température (b) Réactivité relative Observation finale du produit de charbon de catalyseur dans de gazéifica- du charbon HTT, Rx de carbonisation brut utili- charbon HTT, % en tion, C sé (a) poids pour X=0,6 pour X=0,7 Tendance au gon- Degré de fusodium calcium flement et à sion du prol'agglutination duit de cardu charbon (c) bonisation (cendres) (d) II 2,11 0 825 1,51 1,56 faible moyen II 0 6,38 825 1,15 -- moyenne moyen II 0,13 7,5 825 31,7 42,3 néant néant II 0,13 7,5 850 14,2 23,6 néant néant III 0 6,38 850 2,17 2,50 faible ou imortant moyenne II 0 0 825 1,05 1,17 très élevée important II 0 0 825 0,74 -- néant ou faible moyen II 0 0 850 7,65 3,68 néant faible (K et Mg non analysés) II 1,0 6,4 825 1,96 2,16 néant ou faible moyen II 1,9 6,0 825 4,18 4,23 néant ou faible moyen (a)Les deux échantillons II et III provenant du lot II de charbon de la mine de Montour broyé à différents moments et très semblables. (b)La réactivité relative diminuait avec une augmentation de la température de gazéification de 825 à 850 C (c)L'ordre est : néant, faible, moyenne, élevée, très élevée. Le charbon brut est caractérisé : "très élevée" (d)L'ordre est : néant, faible, moyen, important. Le charbon brut est caractérisé ::"important" (e)C = charbon - non déterminé TABLEAU G - Effet de la température et de la pression de gazéification à l'hydrogène sur la réactivité et la tendance à l'agglutination du charbon HTT Expérience Température Pression de Réactivité, Rx (b) Observation finale sur produit de N (a) de gazéifi- gazéifica- carbonisation 31509- cation, C tion pour X=0,6 pour X=0,7 Tendance au gonfle- Degré de fusion kg/cm2 ment et à l'aggluti- du produit de nation (c) carbonisation (cendres) (d) 90 850 35 14,15 23,59 néant néant 92 850 17,5 8,09 14,15 néant néant 94 850 10,7 6,02 10,34 néant néant 96 750 35 1,62 0,89 néant néant 97 650 35 0,88 -- néant néant (a) Le charbon HTT à été produit par traitement hydrothermique d'un charbon de la mine Montour (échantillon n II) à 250 C pendant 90 minutes suivant le schéma I en utilisant un rapport NaOH/charbon de 0,179, un rapport CaO/charbon de 0,130 et un rapport eau/charbon de 2,8 (b) La réactivité du charbon brut à 850 C et à 35 kg/cm2 a été considérée comme étant égale à un. (c) L'ordre est : néant, faible, moyenne, importante, très importante. Le charbon brut est caractérisé pr "très importante". (d) L'ordre est ; néant, faible, moyen, grand. Le charbon brut est caractérisé par "grand". Les résultats du Tableau D montrent que la combinaison NaOH + CaO + CaC03 et la combinaison KOH + MgO constituent également des catalyseurs appropriés. De ce fait1 il pourra apparattre que des agents de lessivage mixtes de NaOH + CaO et de KOH + MgO peuvent être presque aussi efficaces que la combinaison NaOH + CaO pour rendre le charbon très réactif. Des expériences d'analyses de produits, menées sur un charbon traité par voie hydrothermique avec une solution aqueuse de NaOH et de CaO suivant le présent procédé ont montré une diminution considérable des teneurs de soufre, de cendres et de sodium des charbons ainsi traités. La réactivité accrue des charbons traités par voie hydrothermique est illustrée encore par le Tableau G, où on peut voir que la réactivité du charbon HTT à 10,5 kg/cm est considérablement plus élevée que la réactivité du charbon brut à 35 kg/cm2 pour une gazéification à l'hydrogène. De ce fait, on peut obtenir des vitesses raisonnables d'bydrogazéification avec 2 un charbon HTT à des pressions même inférieures à 10,5 kg/cm. Par contre, il faut des pressions dépassant 35 kg/cm2 pour obtenir des vitesses raisonnables de gazéification à l'hydrogène ou hydrogazéification avec un charbon brut La réactivité élevée du charbon HTT donne également des vitesses raisonnables de gazéification à l'hydrogène aux températures réduites. Les résultats du Tableau G montrent que la température pour la gazéification à l'hydrogène du charbon HTT à environ 650-7500C est comparable à la température de gazéification à l'hydrogène de 8500C pour un charbon brut. C'est l'aspect du fonctionnement à basse pression et non pas l'aspect du fonctionnement à basse température, pour la gazéification- l'hydrogène du charbon HT'T, qui est d'une importance particulière. De plus, l'analyse des produits gazeux a montré que, lors de l'abaissement de la pression pour la gazéification à l'hydrogène, le pourcentage de carbone converti en méthane, qui est le principal produit de réaction, ne se modifie pas de façon importante De ce fait, un aspect important de la réactivité accrue de gazéification à l'hydrogène est que l'on peut atteindre des concentrations élevées de méthane dans le gaz produit brut, en ré duisant de la sorte la quantité de méthane qui doit être produite par méthanisation. Les résultats présentés par le Tableau H montrent que la réactivité élevée d'un charbon ayant subi un traitement hydrothermique permet une gazéification à la vapeur d'eau à des al- lures raisonnables et à des températures réduites. La prévision de chaleur pour la réaction endothermique carbone-vapeur d'eau constitue l'un des facteurs contribuant essentiellement au court d'un gaz de synthèse obtenu à partir du charbon. La raison du caractère comateux de cette phase est principalement que l'on utilise de l'oxygène pour brûler une partie du carbone en vue de fournir de la chaleur.De ce fait, toute opération quelconque pouvant abaisser la température nécessaire pour gazéifier du charbon à la vapeur d'eau réduira les exigences en oxygene et de ce fait le cotit du gaz de synthèse. Le procédé d'incorpo-* ration d'un catalyseur suivant la présente invention permet une réduction importante de la température de gazéification à la vapeur d'eau par rapport à celle nécessaire pour la gazéification à la vapeur d'eau d'un charbon brut ou pour un charbon contenant des catalyseurs alcalins qui sont imprégnés dans le charbon par des moyens traditionnels, L'effet de la température sur la vitesse de gazéification à la vapeur d'eau, présenté par le Tableau H, montre qu'avec le procédé suivant l'invention, les vitesses de gazéification à la vapeur d'eau à environ 6750C équivalent à celles obtenues à 8250C avea un charbon brut. TABLEAU H - Effet de la température de la gazéification à la vapeur sur la réactivité et la tendance à l'agglutination du charbon HTT Expérience Temper .de Réactivité relative, Rx (b) Observation finale sur produit de carbonisa N (a) gaséifica- tion pour x=0,6 pour x=0,7 tion C Tendance au gonfle- Degré de fusion du ment et agglutina- produit de carbonisation du charbon tion (sans cendres) 31509-42 825 5,57 5,00 néant néant -49 725 2,95 2,94 néant néant -78 625 0,38 0,31 néant néant -81 525(c) -- -- néant néant (a) Toutes les expériences de gazéification ont été réalisées à 35 kg/cm2 sur un échantillon qui a subi un traitement hydrothermique à 250 C pendant 90 minutes en utilisant un rapport NaOH/charbon de 0,179 un rapport CaO/charbon de 7,5 et un rapport eau/charbon de 2,8. (b) La réactivité du charbon brut à 825 C est considérée comme éant égale à un. (c) La vitesse de gazéification était très lente. La réactivité relative pour une conversion fractionnée de 0,4 était de 0,039. - Non déterminé. La plus haute production de méthane, que l'on peut attendre à la température plus basse de gazéification, constituera un facteur important dans la réduction de la consommation d'oxygène durant la gazéification. La proportion plus élevée de méthane par rapport aux oxydes de carbone, que l'on peut atteindre aux températures plus basses, réduira sensiblement le caractère endothermique de la réaction carbone-vapeur d'eau. L'analyse du produit de carbonisation de l'hydrogazéification pour ce qui concerne la teneur de soufre a montré que, dans le cas du charbon HTT contenant 7,5% de calcium, il y a une retenue d'environ 88% du soufre présent dans le charbon brut, par le produit de carbonisation après une hydrogazéification de 85% du charbon. Par contre, il n'y a une retenue que de 3% de soufre par le produit de carbonisation après une hydrogazéification de 84% d'un charbon brut. On croit que le calcium se trouvant dans le charbon HTT se combine avec le soufre pour former du CaS sous des conditions réductrices. La réaction du soufre avec le calcium, dans le cas du charbon HTT, devrait apporter deux avantages.En premier lieu, comme le soufre se combine avec le calcium ajouté pour former du CaS, une combustion du produit de carbonisation dans un lit fluidisé par exemple permettra la retenue du soufre dans les cendres sous forme de CaS04, que l'on peut rejeter sans soulever des problèmes concernant l'environnement. De ce fait, un contre des émissions de soufre à partir d'installations de production de gaz de synthèse, utilisant des charbons à haute teneur de soufre, ne constituera pas un probleme et pourra se faire sans épuration des gaz évacués par les cheminées. En second lieu, une réduction du H2 S dans le gaz produit brut réduira la quantité de H2S qui doit être séparée par épuration, ceci devant réduire le court de purification du gaz produit. Les résultats présentés ici concernant l'hydrogazéification montrent que le traitement hydrothermique du charbon donne une conversion de charbons bruts, qui ont une tendance élevée au gonflement, à l'agglutination et à la fusion, en charbons qui ont une tendance nettement moindre à subir de tels changements. Lorsqu on compare le gonflement et l'agglutination d'un charbon traité par voie hydrothermique avec a la fois un charbon brut et un charbon traité par imprégnation avec du CaO, comme on le fait traditionnellement, on trouve que le charbon HTT, contenant 0,1% de sodium et 7,5% de calcium (dont une partie est présente sous forme d'un oxyde, le restant étant chimiquement lié au charbon) ne gonfle pas, ne s'agglutine pas ou ne fusionne pas durant l'hydrogazéification, alors que le charbon brut et le charbon imprégné de façon traditionnelle, contenant 14,5% en poids de calcium (20,3% de CaO) lent,stagglutinent et. fusion nentfortement lors d'une gazéification à la vapeur d'eau. Le gonflement et l'agglomération du charbon chauffé de façon traditionnelle 'auraient été encore plus importants sous des conditions de gazéification. L'utilisation du présent procédé hydrothermique pour rendre le charbon non agglutinant est beaucoup plus interessante que les techniques actuellement existantes, qui supposent la pré-oxydation du charbon ou l'utilisation de gazéificateurs assez compliqués, parce qu'une pré-oxydation du charbon a pour résultat une perte de matière volatile, une réduction e la réactivité du charbon et ensuite un abaissement du rendement du procédé de production du gaz de synthèse. Par contre, le présent procédé ne suppose pas de perte de matières volatiles et permet de prévoir des systèmes réacteurs nettement plus simples. En outre, une analyse économique préliminaire indique que le coflt du procédé suivant l'invention, nécessaire pour rendre le charbon non agglutinant et plus réactif, peut être inférieur au cotit du charbon qui est brillé durant une pré-oxydation. Toutes les expériences décrites précédemment ont été menées sur des charbons bitumeux, présentant une caractéristique d'agglutination, provenant de la partie Est des Etats-Unis d'Amérique et contenant environ 30% de matières volatiles. La plupart des expériences suivant l'invention ont été réalisées sur un charbon provenant de la mine Montour (veine nO 8 de Pittsburgh). Quelques expériences ont été menées sur des charbons provenant de la mine Martinka (veine de Lower Rittaning) et de la mine Westland (veine nO 8 de Pittsburgh). Les expériences de gazéification ont été menées dans un réacteur à équilibre thermique. Une quantité connue d'échantillon de charbon (moins de 6 g) peut être descendue dans la zone de réaction préchauffée en moins d'une minute en utilisant un système de treuil. De la sorte, les durées de réaction sont connues de façon précise et on peut utiliser le système réacteur pour réaliser plusieurs expériences par jour. Le réacteur peut être amené à fonctionner à 105 kg/cm2 et à 1200 C. Un grand nombre d'expériences de gazéificatinn ont été menées avec de l'hydrogène et de la vapeur d'eau pour déterminer l'effet de l'incorporation d'un catalyseur, en utilisant le procédé hydrothermique, sur la réactivité du charbon, les propriétés d'agglutination de ce charbon, l'analyse du gaz et les caractéristiques physiques et chimiques du produit de carbonisation. Le charbon imprégné de catalyseur a été transformé en granules cylindriques d'un diamètre de l'ordre de 4,8 mm sur une'longueur de l'ordre de 1,6 mm, sans utilisation de iiant, car le récipient à .échantillon était réalisé en un tamis d'acier inoxydable à mailles de 0,149 mm. Dans les recherches de laboratoire, lorsque des solutions d'agent de lessivage ont été régénérées en vue d'un recyclage, on permettait I'échappement de l'hydrogène sulfuré expulsé de la solution. Toutefois, dans un traitement à grande celle, l'hydrogène sulfuré peut être absorbé par (a) des solvants, comme l'éther diméthylique de polyéthylène glycol, le carbonate de propylène, la méthyl pyrrolidone, le méthanol, le phosphate de tributyle (b) des bases, comme les amines, le sulfolane, les hydroxydes et carbonates de métaux alcalins et alcalino-terreux, et d'ammonium, et d'autres sels basiques (c) des solutions d'absorption contenant des agents oxydants ou des catalyseurs, comme des quinones, de l'oxyde ferrique hydraté, du trioxyde d'arsenic ou du thioarséniate de sodium (d) des absorbants secs, comme la bauxite, l'oxyde ferrique, le charbon activé, des aluminosilicates de métaux al- calins, la dolomie et la pierre calcaire (e) des métaux liquides, comme l'étain, le plomb, le mercure (f) des sels fondus, comme les carbonates et hydroxydes fondus de métaux alcalins et alcalino-terreux. Le soufre et l'hydrogène peuvent être récupérés, soit simultanément, soit au cours de traitements successifs, sous une forme élémentaire ou combinée, convenant pour me utilisation dans d'autres procédés ou pour être évacués grace à un système d'évacuation sans pollution. Comme le charbon est une matière complexe et variable, -il n'est pas possible de définir, avec un degré raisonnable de précision, une gamme de conditions de traitement hydrothermique, pouvant s'appliquer au traitement de tous les charbons. I1 n'est pas possible non plus à l'heure actuelle, en raison du grand nombre de variables mal définies ou tout à fait indéfinies en cause, diidentifier ou de mettre en évidence une formule valable pour le calcul ou l'estimation de la gamme des conditions de traitement, devant donner les résultats désirés lors d'une application à un charbon ou une classe de charbons n'ayant pas été traités antérieurement. Les charbons et les matières apparentées, comme les tourbes et les lignites, qui doivent être considérés comme se situant parmi les matières auxquelles la présente invention peut s'appliquer, varient largement tant dupoint de vue physique que du point de vue chimique. La composition, la structure physique et les propriétés des charbons varieront avec la classe pu le type, elles varieront d'une veine à l'autre, elles varieront aussi d'après l'endroit particulier de la veine (c'est-àdire d'une mine à l'autre), et elles pourront varier de façon importante drun endroit à un autre dans une même mine. En outre, des variations peuvent résulter de la manière suivant laquelle le charbon est traité ou manipulé à la mine, lors des expéditions ou envois et au stockage.Des variations peuvent également se produire en raison de traitements, notamment de préparation, préalables au traitement hydrothermique. On sait que les charbons varient largement en ce qui concerne 11 analyse finale, c'est-à-dire les pourcentages de carbone, d'hydrogène, d'azote, d'oxygène, de soufre et de cendres, et que, de ce fait, on peut s'attendre à ce que les charbons répondent différemment à un traitement chimique donné. Même des charbons qui ont des analyses finales similaires peu vent différer fortement car le carbone indiqué englobe à la fois le carbone présent dans la matière organique et le carbone présent dans la matière minérale, par exemple dans les carbonates ; 1 'hydrogène englobe celui qui peut être présent dans la matière organique, sous la forme d'humidité et sous la forme d'eau de constitution ou d'hydratation dans la fraction inorganique du charbon, tandis qu'enfin le soufre englobe celui qui provient de la matière organique, celui issu des sulfures inorganiques, comme la pyrite ou la marcasite (FeS2), et aussi le soufre issu des sulfates inorganiques. La teneur organique des charbons peut varier en ce qui concerne le type, la nature chimique et les proportions des espèces organiques présentes, ctest-à-dire, par exemple, les proportions de matières organiques qui sont d'un typ? -ali- aliphatique, oléfinique ou aromatique, et le type et les concentrations des groupes fonctionnels présents (c'est-à-dire hydroxyle, carboxyle, carbonyle, alcoxyle, etc.) La fraction, la répartition et le type des matière minérales présentes varient également considérablement. La taille et la forme des inclusions de pyrite, par exemple, varient, d'après ce que l'on sait, non seulement d'un charbon à l'autre mais également d'un endroit à l'autre dans une même veine, et en particulier entre le haut et le bas d'une veine.Les structures physiques des charbons, c'est-à-dire la porosité, le type et le tassement des couches dans la structure, peuvent varier également fortement, ce qui a pour résultat des variations importantes quant à la possibilité de pénétration et d'attaque par des réactifs. On peut voir de la description précédente que, en raison du caractère extrêmement variable et complexe des charbons (et des matières apparentées), il est nécessaire que la gamme des conditions opératoires requises pour l'obtention de résultats désirés soit déterminée de manière empirique pour chaque charbon nouveau. Pour déterminer les conditions optima pour un nouveau charbon, on a utilisé jusqu'à présent une tentative d'approche empirique. Des expériences de traitement hydrothermique sont réalisées à plusieurs températures, par exemple à 2750C et à 3O00C, en maintenant les autres paramètres opé ratoires à des valeurs constantes choisies (en accord avec les meilleures conditions précédemment déterminées pour des charbons similaires provenant de la même veine, si possible). En partant de la tendance observée quant à l'extraction du soufre et à la concentration totale finale de ce soufre, on choisit une température voisine de la température optimum pour des expériences suivantes au cours desquelles on prévoit la concerne tration optimum du composé de carbonate. Finalement, des para- mètres de seconde importance, tels que le rapport eau/charbon, sont amenés à la valeur optimum et les conditions opératoires sont réglées pour répondre aux objectifs envisagés.Au cours d'une opération à grande échelle, ces expériences seront faites en laboratoire de contrôle, et les ajustements et modifications finales du procédé seront ensuite faits pour répondre à des conditions opératoires économiques optima, La quantité des agents de lessivage,,tels que le carbonate de sodium, à ajouter à la boue aqueuse de charbon dépendra de la teneur de sodium du charbon à traiter. Dans de nombreux cas, la teneur de sodium des charbons bruts est faible, environ de 0,03 et en conséquence la quantité de carbonate de sodium requise sera telle que spécifiée. Cependant, certains charbons contiennent des quantités importantes de sodium. Dans ces cas, les exigences en carbonate pourront être réduites d'une quantité correspondante. A titre d'exemple, si le charbon brut contient 1% de sodium, l'exigence en carbonate de sodium sera alors réduite de 2,3 g pour 100 g de charbon à traiter. REVENDICATIONS 1, Procédé de conversion de fines particules d'un combustible carboné solide, du type du charbon ou du coke, en un combustible synthétique, caractérisé en ce qu'il comprend: (a) le mélange des particules de combustible avec une solution aqueuse liquide comportant au moins un-cation de catalyseur e conversion de charbon; (b) le chauffage du mélange résultant, sous une pression élevée, à une température d'environ 125 à 3750C sur une période de temps suffisante pour modifier la structure des particules de combustible et les imprégner par au moins le cation susdit;; (c) la réaction ensuite des particules de combustible imprégnées avec de l'hydrogène, de l'eau, de la vapeur d'eau, de l'oxygène, de l'air, un oxyde de carbone, un solvant organique ou encore deux ou plus de ceux-ci, à une pression manométrique d'au moins environ 10,5 kg/cm2 et à une température qui est au moins à peu près égale à la température d'imprégnation, sur une période de temps suffisante pour convertir une majorité des particules solides en combustible synthétique. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le cation catalytique est constitué par au moins un ion de sodium, de potassium, de lithium, d 'ammonium, de magnésium, de calcium, de baryum, de césium, de strontium, de nickel, de zinc, d'aluminium, de fer, de plomb, d'étain, de tungstène, de cobalt ou de molybdène. 3 Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la solution comprend un oxyde, un hydroxyde, un carbonate, un sulfate ou un sulfure de sodium, de potassium, de lithium, d'ammonium, de magnésium, de calcium ou de baryum, ou encore deux ou plusieurs de ces composés. 4. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les particules imprégnées sont séparées du liquide et sont séchées avant la phase de réaction ultérieure. 5. Procéde suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les particules séparées sont lavées avant le séchage. 6. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la solution aqueuse comprend de l'hydroxyde de sodium. 7. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la solution comprend du sulfate de fer. 8. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la solution comprend essentiellement de l'hydroxyde de sodium et de l'hydroxyde ou du carbonate de calcium. 9, Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la phase ultérieure de réaction comprend une gazéification. 10. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la phase ultérieure de réaction comprend une gazéification par contact des particules de combustible imprégnées à une élevée et à une température ' d'au moins environ 650"C avec de l'hydrogène, de la vapeur d'eau ou les deux. 11. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la phase de réaction ultérieure comprend la mise en contact des particules de combustible imprégnées à une pression et une température élevées avec de l'hydrogène pour produire du mé thane. 12. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la phase ultérieure de réaction comprend la mise en contact des particules de combustible imprégnées à une température et une pression élevées avec de la vapeur d'eau pour produire de l'oxyde de carbone et de 1'hydrogène. 13. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la phase ultérieure de réaction comprend une liquéfaction. 14. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la phase ultérieure de réaction comprend une mise en contact des particules de combustible imprégnées à une température et une pression élevées avec de l'hydrogène et un solvant organique, pour produire un combustible liquide. 15. Procédé suivant la revendication 14, caractérisé en ce que les particules sont également mises en contact avec de l'oxyde de carbone. 16. Procédé suivant la revendication 14, caractérisé en ce que les particules sont également mises en contact avec de l'eau.