Brevet FR2340364A1 — publié le 19770902

La présente invention concerne une technique et un appareillage permettant de former des particules solides ou des pellets (plus brièvement ci-après : pellets) à partir d'un hydrocarbure liquide tel que le brai, qui durcit progressivement dans un large domaine de température. Lors du traitement et de l'utilisation dthydrocarbures liquides tels que le brai pour électrode, il est souhaitable que cette substance se présente sous forme de pellets. Afin d'éliminer la formation de poussières et autres fines, il est souhaitable que ces pellets présentent une forme pratiquement sphérique. Des techniques de l'art antérieur ont été conçues pour l'obtention de telles pellets. Cependant, ces techniques sont sérieusement limitées dans certains domaines. Par exemple, le brevet des Etats-Unis dlAmérique nO 1 951 790 propose un procédé nécessitant l'utilisation d'une tour.Outre l'inconvénient présenté par une tour de grande dimension, des précautions particulières doivent également être prises pour empêcher la non-uniformité des pellets, causée par refroidissement non uniforme provoqué par la présence de courants dans l'air, etc. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique nQ 3 457 335 décrit un autre procédé, dans lequel une tête pour formation de gouttelettes, munie d'un piston alternatifs produit un courant intermittent ou pulsé de brai, qui est envoyé dans un bain d'eau de refroidissement situé à 10-60 cm environ au-dessous de ladite tette. En raison de la complexité de la tête pour formation de gouttelettes, on peut rencontrer des problèmes sérieux en raison de l'engorgement de la tete.Ceci représente un problème parti culièrement sérieux lorsque l'on doit stopper l'unité et que l'hydrocarbure liquide durcit. La fusion du brai dans la tuyère d'écoulement peut necessiter un temps considérable et une dépense d'énergie considérable, par exemple par chauffage par de la vapeur à haute température et sous pression élevée. De plus, la capacité de cette unité est quelque peu limitée, en raison de la technique de formation des gouttelettes dans la tête décrite ci-dessus. Selon l'invention, des pellets pratiquement sphériques sont formés par les étapes suivantes : (1) formation de courants compacts d'hydrocarbure liquide dans un volume contenant un gaz et/ou une vapeur, lesdits courants se fractionnant en gouttelettes liquides pratiquement sphériques de diamètre compris entre environ 1 et environ 5 millimetres, et le débit de chaque courant étant compris entre environ 2 et environ 25 kg/h; et (2) refroidissement rapide des gouttelettes pour former des pellets pratiquement sphériques, par chute libre des gouttelettes dans un bain de refroidissement constitué d'un liquide non miscible avec les gouttelettes. La longueur de chute libre des gouttelettes est inférieure à celle qui provoquerait une déformation importante de la gouttelette au contact avec le bain de refroidissement. Le bain de refroidissement présente une température suffisamment faible pour empecher l'agglomération des pellets, mais présente cependant une température suffisamment élevée pour empêcher une proportion importante d'éclatement des pellets. De préférence, les courants liquides d'hydrocarbure sont formés par passage de l'hydrocarbure liquide sur une plaque perforée dont les orifices ont un diamètre compris entre environ 1 et environ 5 millimetres. De préférence, l'hydrocarbure liquide passe ensuite au travers de ces orifices par gravité. La viscosité de l'hydrocarbure liquide, la hauteur de l'hydrocarbure sur la plaque perforée, la répartition des orifices dans la plaque perforée, et la distance entre le fond de la plaque perforée et la surface du bain de refroidissement sont des paraiLtres impor tant s qui sont contrtlés de manière à conduire des gouttelettes sphériques pratiquement unformes,avantque la gouttelette n'atteigne la surface du bain de refroidissement.La température du bain de refroidissement doit également entre contrtlée en tenant coopte du débit d'hydrocarbure liquide en gouttelettes, afin d'empêcher l'agglomération des gouttelettes, et afin que les gouttelettes soient rapidement solidifies et ensuite de préférence éliminées du bain de refroidissement pour subir un traitement ultérieur.Ce traitement ultérieur consiste habituellement 9 éliminer le liquide de refroidissement des pellets, a sécher les pellets en évitant l'usure et l'éclatement des particules solides, et, finalement, b refroidir les pellets de manière b rendre leur stockage possible dans les conditions souhaitées D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, et en se référant aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente un schéma de fonctionnement d'un appareillage de formation de pellets selon l'invention, - la figure 2 représente une vue en coupe d'une tour de formation de pellets, ainsi que de l'élévateur å godets, selon la ligne II-II de la figure 3, - la figure 3 représente une vue en coupe de la tour de formation de pellets, selon la ligne III-III de la figure 2, et - la figure 4 représente une vue en coupe de la plaque perforée. Les pellets produites selon l'invention présentent une dimension uniforme et s'écoulent librement. En conséquence, les problèmes de poussière et d'encrassement et agglomération qui se produisent lors de la fabrication et de la manipulation des pellets habituelles sont réduits de manière importante. La longueur de chute libre des gouttelettes formées à partir des courants compacts d'hydrocarbure liquide est de préférence comprise entre environ 30 cm et environ 3 mètres. En conséquence, la taille de l'unité est réduite de manière importante par rapport celle de la technique antérieure. De plus, la plaque perforée préférée est très simple, ce qui est à la fois economique et facile a nettoyer et à remettre en marche après un arrêt de fonctionnement.Cependant, un fait encore plus important est le débit plus élevé qu'il est possible d'atteindre par formation dlun courant au travers d'un orifice de la plaque perforée, au lieu de la simple formation d'une gouttelette. De plus, le procédé et la technique selon l'invention utilisent des courants d'hydrocarbure liquide présentant de préférence une viscosité comprise entre environ 1500 et environ 2500 cPo, et mieux encore voisine d'environ 2000 cPo. Cette viscosite, combinée a un diamètre de courant de l à 5 millimètres,età la longeur de chute libre du courant d'hydrocarbure et des gouttelettes, conduit à des pellets de dimension relativement importante, par rapport à celles de la technique antérieure. De telles pellets de dimensions importantes conduisent & des problèmes moins importants de manipulation, par réduction de la formation de poussiere et de fines. Le brai liquide est de préférence maintenu sous une hauteur constante sur la plaque perforée, afin de maintenir un débit pratiquement uniforme au travers des orifices de la plaque perforée. De preférence, la hauteur constante de brai est comprise entre environ 5 et environ 30 cm. Afin de maintenir une dimension de gouttelette pratiquement unciforme, il est important de maintenir une viscosité uniforme en ce qui concerne l'hydrocarbure liquide se trouvant sur la plaque perforée. Ceci est de préférence obtenu par centrale précis de la température de l'hydrocarbure liquide dans des récipients de stockage disposés en amont de la plaque perforée. Ensuite, de préférence, la plaque perforée est chauffée de manière pratiquement unciforme, de manière à maintenir une température uniforme dans la couche de brai immédiatement adjacente à la plaque perforée. Ce chauffage de la plaque perforée empêche également le refroi dissement de l'hydrocarbure liquide, qui se traduirait par une solification,et en engorgement des orifices au niveau des bords de la plaque perforée. L'hydrocarbure liquide selon l'invention, qui durcit progressivement sur un large domaine de température, comprend le brai et d'autres dérivés analogues de goudron de houille, ainsi que d'autres matières thermoplastiques et d'autres substances résineuses. Ces matériaux hydrocarbonés liquides, pouvant entre utilisés selon l'invention, présentent de préférence un point de ramollissement supérieur à environ 850C CIA. (Essai normalisé CIA : cube dans flair). De préférence, ces matériaux hydrocarbonés présentent un point de ramollissement compris entre environ 950C et environ 150 C CIA. La dimension de la gouttelette d'hydrocarbure liquide est comprise entre environ 1 et environ 5 millimètres, en ce qui concerne le diamètre, celui-ci étant de préférence voisin de 3 millimètres. Ceci représente également la dimension de pellet. Le volume au travers duquel les gouttelettes d'hydrocarbure liquide tombent contient un gaz ou une vapeur, par exemple l'air. Dans un système préféré, ce volume contient de l'air, de la vapeur d'eau et des gaz provenant du brai. Dans le système préféré dans lequel les gouttelettes sont formées au moyen d'une plaque perfore, la distance entre le fond de la plaque perforée et la surface du bain de refroidissement est comprise entre environ 30 cm et environ 3 mètres. De préférence, cette distance est comprise entre environ 1 et environ 2 mètres.De préférence, ledit volume contenant le gaz et/ou une vapeur est conçu d'une manière empêchant ltéchappement de fumées et de vapeurs vers l'atmosphère, Le bain de refroidissement est un liquide non miscible avec les gouttelettes et/ou les pelletas, et qui ne doit pas les dissoudre de manière importante. Ce liquide est de préférence de l'eau. La température de cette eau peut être réglée par introduction d'eau froide provenant d'une source extérieure, et élimination progressive de l'eau chaude usée du système. D'autre part, on préfère utiliser un système a circuit fermé, dans lequel l'eau est refroidie par un dispositif externe par exemple par une unité de réfri gération ou une tour de refroidissement, ce qui élimine tout problème en ce qui concerne le rejet des eaux sales ou contaminées. Un appareillage préféré de production de pellets selon ltinvention à partir d'hydrocarbure liquide durcissant progressivement sur un large domaine de température comprend : un dispositif dralîmen tation en hydrocarbure liquide de viscosité comprise entre environ 1500 et environ 2500 cPo; une tour de formation de pellets; une plaque perforée disposée à la partie supérieure de ladite tour cette plaque perforée présentant des orifices dont le diamètre est compris entre environ 1 2 et environ 5 millimètres, ces orifices (Jusqu'd environ 3230/ni ) permettant la formation de courants d'hydrocarbure liquide qui s'écoulent dans un volume contenant un gaz 9trou une vapeur, dans lequel les courants se fractionnent en gouttelettes liquides pratiquement sphériques; un dispositif permettant de maintenir un débit uniforme pcur les différents courants de hai liquide qui sont formés au niveau de la plaque perforée, ce dispositif comprenant : (1) des dispositifs de retenue permettant de maintenir une hauteur uniforme de brai liquide sur la plaque perforée, et (2) des dispositifs de chauffage permettant de maintenir uniforme la viscosité dans la couche de brai liquide adjacente à la plaque perforée; un bain de refroidissement consistant en un liquide non miscible, destiné au refroidissement et à la solidification des gouttelettes pour former des pellets, le bain de refroidissement étant situé dans la partie inférieure de la tour de formation de pellets, et la surface de ce bain étant à une distance d'environ 30 cm à environ 3 mètres de la partie inférieure de la plaque de formation de pellets, et le volume contenant un gaz et/ou une vapeur étant situé entre la plaque de formation de pellets et le bain de refroidisserment; ainsi qu'un dispositif de séparation pour éliminer le liquide non miscible des pelleta. De préférence, la chute de température dans les gouttelettes de brai, dans le bain de refroidissement, est au moins supérieureà environ 50 C. On trouvera ci-dessous des exemples particuliers de l'inventions non limitatifs, et l'on se réfèrera aux figures annexées. Sur les figures 1 à 3, la référence 1 désigne un réservoir de stockage dans lequel on stocke le brai liquide, sa température étant maintenue par un dispositif 2 de chauffage. Le brai liquide chaud est pompé par la pompe 3 du réservoir 1 vers le premier réservoir 4 de réglage de la température, par le conduit 5. L'excès de brai liquide est recyclé en continu vers le réservoir 1 par le conduit 6. Le brai liquide est ensuite dirigé vers le second réservoir 7 de réglage de la température par le conduit 8. Dans ces réservoirs 4 et 7 de réglage de la température, le brai liquide est porté à la température correcte de formation de gouttelettes au moyen des dispositifs 4' et 7' de réglage de la température.Cette température est une fonction du point de ramoflissementdu brai, de la dimension des orifices de la plaque perforée 10, de la distance entre le fond de la plaque perforée 10 et la surface du bain de refroidissement 27, de la dimension finale souhaitée des pellets, de la hauteur de brai liquide sur la plaque perforée, et de facteurs analogues. Le brai liquide est pompé par une pompe 9 du second réservoir 7 de réglage de la température vers la plaque perforée 10 située dans la partie supérieure d'une tour 11 de formation de pellets, et ce par un conduit 12. Sur la figure 4, on voit que la"plaque perforée 'rTo consiste en une plaque perforée 13 et en éléments latéraux 14. La plaque 13 présente un grand nombre de perforations 16 pour formation de gouttelettes. Le brai liquide introduit dans le compartiment 18 de la plaque perforée 10 atteint la hauteur souhaitée. Une partie du brai liquide introduit dans la plaque perforée 10 s'écoule au travers des orifices 16 de la plaque 13 de préférence chauffée. Etant donné qu'il présente la viscosité optimale, l'hydro- carbure liquide s'écoule en continu sous forme de courantscompactsau travers des orifices 16, et l'accélération le transforme en gouttelettes. Le diamètre des orifices 16 est un facteur important qui influence le débit correct d'hydrocarbure. De plus, on notera que le débit d'hydrocarbure liquide est également déterminé par la hauteur d'hydrocarbure liquide sur la plaque perforée 10. Un niveau constant, a une hauteur prédéterminée, de l'hydrocarbure liquide est de préférence maintenu sur la plaque perforée 10. Le courant de liquide présentant un débit convenable s'écoule librement au travers de l'espace 26. Au cours de sa chute dans l'espace 26, le courant liquide se transforme en gouttelettes pratiquement sphériques dont la dimension et la forme conduisent à des pellets intéressantes. On préfère des pellets sphériques dont le diamètre est compris entre environ 1 et environ 5 millilitres, pour des raisons de résistance optimale. Dans la partie inférieure de la tour 11 de formation de pellets, se trouve un bain 27 de refroidissement. Ce bain consiste en un liquide non miscible qui est de préférence de l'eau. La température du liquide dans le bain de refroidissement 27 peut entre réglée par addition d'eau froide et fraîche par l'orifice d'introduction d'eau 28, ou par refroidissement par un dispositif externe. On maintient de préférence un niveau correct du liquide de refroidissement dans la tour 11 par débordement au niveau d'un dispositif de réglage du niveau 29, et on ne descend pas en dessous d'un certain niveau minimum que l'on vérifie par un dispositif d'alerte 30. Les gouttelettes traversant le volume 26 tombent dans le bain de refroidissement 27 où elles sont solidifées. Les pellets se rassemblent au fond de la tour 11, et sont enlevées et dirigées par le dispositif 31 à vis vers un élévateur 32 godets qui les décharge sur un fixe 33 qui sépare le liquide non miscible d'avec les pellets. Le liquide non miscible éliminé des pellets par le filtre tombe dans un réservoir 34 de décantation à deux sections par un conduit 35. Une section est utilisée tandis que l'autre est nettoyée. Le liquide non miscible est recyclé par une pompe 36, du réservoir 34 vers le filtre 33 d'élimination du liquide (ou de l'eau), par le conduit 37, et vers la tour Il par le conduit 38. Le liquide non -miscible débordant au niveau du dispositif 29 est envoyé vers le réservoir 34 de décantation par le conduit 39. Il existe un système de débordement du liquide chaud du réservoir 34 vers un bassin de réception ou de décantation, non représenté. Les pellets solides provenant du filtre 33 s'écoulent le long dtune goulotte 40 vers un élévateur 41 godets. L'élévateur 41 dirige les pellets en tête d'un sécheur-refroidisseur 42. Le sécheur 43 réduit la teneur en eau du liquide non miscible tel que l'eau des pellets à moins d'environ 3 % et de préférence d environ 0,2%, et le dispositif de refroidissement 44 refroidit les pellets pour les amener à la température de stockage. L'élément 42 est conçu de manière à traiter de manière ménagée les pellets, afin d'empêcher la formation de poussières et de fines. Un courant d'air effluent 45 provenant de l'unité 42 contient une certaine quantité de poussière de brai. Le traitement de ce faible courant d'air dépend des conditions locales. Le courant 45 peut être éliminé à l'atmosphère, ou peut entre purifié avant d'entre libéré à l'atmosphère. Les fines récupérées peuvent être jetées ou recyclées. Les pellets froides provenant de l'unité 42 sont dirigées par le dispositif 46 ruban vers un élévateur 47 a godets qui décharge les pellets dans une goulotte, qui les conduit vers une trémie 48. Cette trémie 48 est disposée en hauteur, de manière a permettre un écoulement par gravité des pellets dans des camions et analogues. REVENDICATIONS 1. Procédé de formation de pellets de diamètre moyen compris entre environ 1 et environ 5 millimètres, à partir d'un hydrocarbure liquide qui durcit progressivement sur un large domaine de température, caractérisé en ce qu'il comprend : (l) formation de gouttelettes pratiquement sphériques d'hydrocarbure liquide par (a) passage de l'hydrocarbure liquide sur une plaque perforée, (b) maintien d'un débit d'hydrocarbure liquide pratiquement constant au travers des orifices de la plaque, et (c) écoulement de courants compacts d'hydrocarbure liquide de viscosité comprise entre environ 1500 et environ 2500 cPo au travers des orifices de la plaque perforée, lesdits orifices présentant un diamètre compris entre environ 1 et environ 5 millimètres, et les courants s'écoulant dans un volume situé au-dessous de la plaque perforée, ledit volume contenant un gaz et/ou une vapeur, et les gouttelettes liquides -sphériques se formant dans ledit volume, le débit d'hydrocarbure liquide au travers de chaque orifice étant compris entre environ 2 et environ 25 kg/h; et (2) refroidissement rapide des gouttelettes liquides sphériques pour former des pellets pratiquement sphériques, par chute libre des gouttelettes lau travers dudit volume, dans un bain de refroidissement constitué d'un liquide non miscible avec lesdites gouttelettes, ledit bain présentant une température suffisamment basse pour empêcher l'agglomération des pellets ainsi formées, et la distance entre le fond de la plaque perforée et la surface du bain de refroidissement étant inférieure à la distance qui provoquerait une déformation importante de la gouttelette sphérique de liquide au contact du bain de refroidissement. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la distance entre la plaque perforée et le liquide de refroidissement est inférieure à environ 3 mètres. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le liquide non miscible est de l'eau, et en ce que le volume contenant des gaz et/ou des vapeurs contient de l'air, de la vapeur d'eau et des gaz provenant de l'hydrocarbure liquide. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les pellets présentent un diamètre moyen voisin de 3 millimètres, et en ce que la dimension des orifices de la plaque perforée est d'environ 3 millimètres. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le volume contenant des gaz et/ou des vapeurs est un système fermé dans lequel on ne cherche pas particulièrement régler la température et/ou la composition des gaz et/ou des vapeurs. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'hydrocarbure liquide consiste en brai, et en ce que la chute de température de la gouttelette de brai dans le liquide de refroidissement est au moins supérieure à environ 50"C. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le brai est maintenu sous une hauteur constante sur la plaque perforée. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la hauteur de brai sur la plaque perforée est comprise entre environ 5 et environ 30 cm. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le débit de brai liquide au travers des orifices de la plaque perforée est maintenu à une valeur pratiquement constante, comprise entre environ 2 et environ 25 kg/h. orifice. 10. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la plaque perforée est chauffée de manière pratiquement uniforme pour maintenir à une valeur pratiquement uniforme la viscosité de la couche de brai adjacente à la plaque perforée. 11. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les orifices de la plaque perforée sont répartis de manière prati 2 quement uniforme et sont présents à raison d'environ 3230/m2 au maximum. 12. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend de plus la séparation des pellets d'avec l'eau de refroidissement, le séchage des pellets dans un sécheur qui abaisse la teneur en humidité à moins d'environ 3 % par rapport au poids des pelleta, et qui évite simultanément une usure excessive des pellets, ainsi que des chocs excessifs, afin d'empêcher l'éclatement des pellets, et en ce qu'il comprend encore le refroidissement des pellets séchées pour empêcher toute agglomération lors d'un stockage dans les conditions souhaitées. 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que le point de ramollissement de l'hydrocarbure est compris entre environ 95 et environ 1500C CLA,et en ce que les pellets séchées et refroidies sont dirigées vers un conteneur en vrac, et tranportées dans ce conteneur sur de longues distances sans qu'un phénomène important d'agglomération se produise.