Brevet FR2364265A1 — publié le 19780407

La présente invention concerne un procédé de traitement du charbon pour l'utiliser comme combustible. Du fait de l'épuisement prochain des combustibles fossiles ou de type organique, en particulier du pétrole brut, on a apporté beaucoup d'intéreAt au développement du charbon comme remplaçant des combustibles pétroliers. Toutefois, l'un des inconvénients du charbon quand on l'utilise comme combustible est qu'il a quelquefois une teneur élevée en soufre qui, à cause de considérations tenant à l'environnement, pose des problèmes dans son emploi. Egalement, le charbon est un combustible solide et, actuellement, la plus grosse partie de celui-ci est transportée par rail. De nouveaux développements récents consistent à employer des conduites ou pipe-lines pour acheminer le charbons, dans lesquelles le charbon est mélangé à un liquide tel que de l'eau et transporté par un pipe-line sous la forme d'une boue.A l'extrémité du pipe-line, le charbon est alors séparé de l'eau et la teneur en eau est réduite à une valeur optimale et le charbon est prêt pour être utilisé comme combustible. Toutefois, ceci nécessite de grandes quantités d'eau et certaines des régions productrices de charbon manquent d'eau et sont réticentes à transporter de l'eau d'une région vers une autre. Ceci pose d'autres problèmes en ce sens que chaque kilo de boue aura un pouvoir calorifique faible. Une autre proposition a été faite suivant laquelle du charbon broyé est mis sous la forme d'une boue avec du méthanol et cette boue est acheminée par un pipe-line, il en résulte que l'on obtient un pouvoir calorifique supérieur par kilo de boue. Ceci évite, en outre, d'avoir besoin d'une étape de séparation et de séchage qui est nécessaire dans le procédé utilisant une boue formée de charbon et d'eau. La présente invention apporte unperfectionnement à ce procédé en prévoyant un procédé de désulfuration du charbon et un moyen efficace pour transporter le charbon désulfuré vers un point d'utilisation. Le charbon est alors broyé et l'on fait passer une partie du charbon vers un traitement de synthèse du méthanol dans lequel le charbon est d'abord gazéifié pour former un gaz à faible pouvoir calorifique mais dans lequel le soufre est extrait du charbon broyé et éliminé du traitement. Le gaz à fable pouvoir calorifique produit est alors converti en méthanol brut. La synthèse du méthanol à partir du charbon broyé peut être effectuée par tout procédé approprié.Le méthanol brut produit est alors mélangé au charbon broyé afin de former une boue et l'on fait passer cette boue dans un moyen de séparation pour séparer le ou les composés du soufre et la boue. Ceci est effectué de préférence par un traitement du type flottation. Après l'extraction d'une quantité suffisante de soufre ou de composés sulfurés, la boue désulfurée est prête pour être transportée par une pipe-line jusqu 'à un point d'utilisation, donnant ainsi une boue à haut pouvoir calorifique. Les objets et avantages principaux de la présente invention sont : de prévoir un procédé pour traiter du charbon et effectuer sa désulfuration ; de prévoir un procédé dans lequel une partie du charbon est convertie en méthanol pour former une boue pompable avec du charbon broyé qui peut être transportée par un pipe-line Jusqu a un point d'utilisation, la boue ayant un pouvoir calorifique par kilo de combustible élevé ; de prévoir un procédé dans lequel la boue peut être utilisée dans une étape de séparation pour extraire le soufre ou les composés sulfurés du charbon broyé présent dans la boue ; de prévoir un procédé dans lequel le méthanol produit à partir du charbon broyé peut entre utilisé comme liquide flottation dans un traitement de séparation par flottation pour extraire le soufre ou les composés sulfurés du charbon broyé contenu dans la boue ; et de prévoir un procédé qui est bien adapté pour l'utilisation à laquelle il est destiné, d'une mise en oeuvre peu coûteuse et simple. La présente invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante faite en relation avec les dessins ci-Joints dans lesquels La figure 1 est un schéma sous forme de blocs illustrant un procédé de traitement du charbon ; et La figure 2 est un schéma sous forme de blocs de l'autre procédé de traitement du charbon. Le procédé de traitement du charbon comprend,en gros, les étapes suivantes broyer d'abord le charbon et prendre au moins une partie du charbon broyé, le convertir en méthanol, et former une boue de charbon broyé avec le méthanol produit. La boue de charbon/méthanol est alors soumise à une étape de séparation dans laquelle le soufre ou des composés minéraux du soufre, désignés ci-après sous le nom de soufre sont extraits de la boue par une étape de séparation appropriée, après quoi la boue désulfurée peut eAtre transportée par un pipe-line jus qu a un point d'utilisation où toute la boue transportée peut être utilisée comme combustible, ou la boue peut être séparée en ses parties composantes, méthanol et charbon, afin de les utiliser sépa rément. Le broyage du charbon peut être effectué de toute manière appropriée comme cela est connu dans la technique, le charbon étant broyé en particules suffisamment petites pour libérer le soufre du charbon, par exemple, il peut être broyé en particules qui passent à travers un tamis ayant une ouverture de mailles de 2 mm, ou plus petites. Une partie du charbon broyé est alors acheminée à un moyen pour la convertir en méthanol, la quantité de charbon étant acheminée vers ce moyen et représentant environ 30 à 55 ç du charbon total broyé et, de préférence, de 30 à 45 % du charbon total broyé. Les pourcentages ci-dessus sont basés sur du charbon sec et exempt de cendres.Cette partie du charbon broyé est acheminée à des moyens pour la convertir en méthanol comme cela est connu dans la technique, dans lesquels le charbon broyé est d'abord gazéifié dans un dispositif de gazéification 2, de manière appropriée, puis séparé des cendres qui contiennent une partie du soufre entrant avec le charbon. Le gaz propre à faible pouvoir calorifique est traité dans un moyen 3 pour en extraire le soufre présent sous la forme de H2S par un traitement classique tel que par absorption d'amine ou par le procédé au carbonate chaud. On fait alors passer le gaz à faible pouvoir calorifique qui a été désulfuré dans une étape de synthèse du méthanol 4 comme cela est connu dans la technique, dans laquelle celui-ci est converti en méthanol brut désigné ci-après sous le nom de méthanol. Un exemple d'un tel procédé est décrit dans le document dit "Clean Energy from Coal-New Developments" de IrvingWénder, juin 1974, un document présenté à la conférence de 1974 sur la gazéification, la liquéfaction et l'utilisation de charbon à l'université de Pittsburgh. On fait alors passer la partie restante du charbon broyé, c'est-à-dire environ 45 à 70 ss en poids du charbon total broye et, de préférence, de 55 à 70 ss du charbon total broyé dans un mélangeur 5 ou dans un autre moyen approprie pour le mélanger au méthanol produit afin de former une boue de charbon broyé et de méthanol. La boue re- sultante contient, de préférence, de 30 à 55 ffi en poids de charbon broyé et, de façon plus souhaitable de 40 à 55 % en poids de charbon broyé. La variation de pourcentage du charbon est due au fait que, dans la synthèse du méthanol, des matières sont aJoutées pour effectuer la conversion du charbon en méthanol, augmentant ainsi le poids du méthanol par rapport à celui du charbon broyé placé dans l'étape de synthèse du méthanol. Les matières aJoutées peuvent comprendre une source d'hydrogène telle que de l'eau. La boue est alors acheminée à un moyen de séparation 6 dans lequel le soufre provenant du charbon est séparé de la boue. Ceci est de préférence effectué par une séparation du type par flottation et de façon plus souhaitable par un traitement de flottation au moyen d'une mousse. Dans un traitement de flottation, les étapes de pSéparation et de séparation de la boue peuvent entre effectuées dans le meAme récipient, le méthanol étant introduit dans un récipient à une position inférieure à celle où le charbon est introduit dans ce récipient, le déplacement vers le haut du méthanol dans le récipient fait s'élever les particules plus légères de charbon et les fait sortir du récipient et les particules les plus lourdes, ctest-à-dire celles qui sont constituées de soufre se déposent au fond du récipient et en sont extraites.On trouvera une description de ce type de procédé dans le document dit "Encyclopédia of Chemical Technòlogy't de Kirk & Othmer publié par Inte}science, New York lu66, deuxième édition, volume 10, dans le chapitre "Gravity Separation1, qui commence à la page 696. Cependant, le procédé que l'on préfère pour séparer le soufre du charbon et du méthanol consiste à soumettre la boue déJà préparée à un traitement de flottation au moyen d'une mousse,dans lequel le milieu liquide comprend le méthanol, le méthanol constituant au moins une partie principale du milieu, la phase solide comprend le charbon broyé combiné au soufre, et la phase gazeuse comprend, de préférence, de l'air.Les traitements de flottation au moyen de mousse sont bien connus dans la technique en ce qui concerne le mécanisme de flottation au moyen de mousse et n'ont pas besoin d'être décrits plus amplement ici. On se référera, par exemple, pour ce qui concerne les paramètres de fonctionnement, à un livre ayant pour titre "Coal Preparation" édité par Daniel Mitchell et Joseph Leonard et publié par : America Institute of Mining and Mettalurgical Engineers, 1968, aux passages commençant à la page 10-66 sur la théorie de la flottation et également à la page 17-12 sur le pH et les effets de la température.Des additifs tels que des agents tensio-actifs qui comprennent des produits de regroupement, des agents favorisant le traitement tels que les alcools à poids moléculaire élevé, des sulfonates organiques, de l'huile de pin ou des acides organiques gras peuvent être ajoutés dans l'étape de séparation pour aider à faciliter la flottation du charbon vers le haut avec la mousse pour le séparer du soufre. Le méthanol et le charbon sont inclus dans la mousse qui est évacuée du séparateur et le soufre est évacué de la partie inférieure du séparateur. Egalement, un additif appelé agent d'immersion peut être aJouté pour être utilisé dans le traitement de flottation pour aider à faciliter le dépôt du soufre. Un tel agent d'immersion peut comprendre de la chaux vive. Normalement, le soufre se présente sous la forme de pyrite qui est plusieurs fois plus dense que le charbon. un avantage de l'emploi du méthanol dans l'étape de séparation est que le méthanol extrait certains produits organiques oxygénés du charbon et, de ce fait, fournit in situ des agents favorisant le traitement de flottation. Avant séparation, la boue de charbon/méthanol contient environ 1 à 2 % de soufre en se basant sur un charbon contenant environ 3 % de soufre, dans l'état où on le reçoit. Quand le méthanol est formé de la manière décrite ci-dessus, le méthanol contient environ 0,02 % de soufre. Le mélange charbon/méthanol résultant (basé sur une teneur de 3 ss en soufre du charbon) après l'étape de séparation comprend Jusqu'à 1 % environ de soufre et, de préférence, d'environ 0,3 à 1 % de soufre. La boue de charbon, de méthanol et d'additifs désulfurée est alors transportée par un pipe-line Jusqu a un point de destination pour être utilisée, la boue étant pompée et acheminée par un moyen de pompe appropriée 9 dans le pipe-line. On remarquera, à titre de variante, que la boue de charbonjméthanol peut être transportée dans le pipe-line puis désulfurée par flottation en un point éloigné dU point d'origine de la boue tel que par exemple au point d'utilisation du charbon et du méthanol.De tels pipe-lines peuvent s'étendre sur de grandes distances, par exemple, les pipe-lines proposés pour cette boue de charbon de méthanol dans un tel pipe-line conduit à transporter un combustible qui a un pouvoir calorifique supérieur au mélange eau/charbon utilisé actuellement qui, à la fin, nécessite une étape de séparation pour séparer le charbon et liteau avant de pouvoir utiliser le charbon. Au point de destination, deux solutions pour l'utilisation de la boue de charbon/méthanol peuvent être utilisées. Toute la boue peut être utilisée directement comme combustible, par exemple, la boue peut être utilisée dans un moyen approprié ll tel qu'un dispositif de combustion à lit de fluide préssurisé dans lequel la boue peut être pompée directernent dans un moyen de combustion préssurisé à un débit désiré quelconque.Des moyens de combustion à lit de fluide sont décrits dans les documents dits "Fluidized Bed Combustors : A Status Report de Jonke, A.A., AIChE, Coal Processing Technology Manual, volume 2, American Institute Chemical Engineers, New York 1975, pages 32, 33 et dans le document dit "Fluidized Combustion of Fossil Fuels" de A.G. Roberts, H.R., Hoy, H.G. Lunn et H.B. Locke, Ibid, pages 34-39. Ceci est avantageux par rapport à l'emploi de charbon particulaire qui est difficile à introduire dans un dispositif de combustion à lit de fluide préssurisé.A titre de variante, la boue peut être acheminée dans un sé- parateur 10, dans lequel le méthanol peut être séparé du charbon d'ou il résulte que ces deux produits peuvent être utilisés séparément comme combustible ou pour un emploi quelconque désiré. Cette séparation peut être effectuée, par exemple, au moyen d'un séparateur centrifuge à cyclone. Une autre variante du traitement décrit ci-dessus peut consister a recycler une partie du méthanol dans l'étape de séparation de désulfuration effectuée sur la boue : dans cette variante, si on désire séparer une plus grande quantité de méthanol que celle désirée pour transporter le charbon à l'état de boue dans le pipeline, le méthanol peut être recyclé et renvoyé dans le séparateur pour effectuer la séparation par flottation du soufre à partir de la boue de charbon. La figure 2 représente un autre procédé qui est semblable au procédé décrit ci-dessus et dans lequel la différence principale est que, après le broyage du charbon dans le broyeur 1, tout ou sensiblement tout le charbon broyé est acheminé au mélangeur 5 pour la préparation de boue de charbon broyé et de méthanol,acheminé par la canalisation 13.Au début de ce traitement, du méthanol provenant d'une source externe peut être utilisé jusqu'à ce que, comme on le décrira ci-après, suffisamment de méthanol soit préparé dans le traitement et que le méthanol du traitement lui-même puisse être utilisé dans la préparation de la boue. La boue formée dans le mélangeur 5 est alors acheminée dans le séparateur solideliquide 6 comme on l'a décrit ci-dessus dans lequel une partie de la boue de charbon/méthanol qui est dé sulfurée dans le séparateur 6 est acheminée à la pompe 9 après quoi, cette.partie est transportée par le pipe-line 8 jusqu'à la séparation charbon/méthanol 10 ou la boue peut être séparée en ses parties composantes, méthanol et charbon, le charbon pouvant être acheminé jusqu'S son point d'utilisation 11. Ceci ressemble sensiblement à ce qui est décrit ci-dessus. pour le procédé représenté dans la figure 1 dans lequel des références analogues désignent des parties analogues d'un dispositif si miliaire dans lequel des traitements similaires sont effectués. Une autre partie de la boue de charbon/méthanol provenant du séparateur solide/liquide 6, par exemple de 50 à 60 , est acheminée à un moyen de séparateur 12 par une canalisation 15 dans laquelle la boue est séparée en ses parties composantes, méthanol et charbon, le méthanol séparé dans un moyen de séparateur 12 tel qu'un séparateur centrifuge à cyclone peut être renvoyé à l'étape de préparation de la boue 5 par la canalisation 13.Le charbon séparé est alors acheminé par l'intermédiaire d'une étape de synthèse du méthanol telle on l'a décrite ci-dessus dans laquelle de charbon est d'abord gazéifié dans un moyen de gazéification 2 dans lequel un gaz à faible pouvoir calorifique produit est alors traité dans le moyen 3 pour en évacuer le soufre présent, après quoi le gaz est acheminé au moyen de synthèse du méthanol 4 dans lequel du méthanol est produit à partir du gaz à faible pouvoir calorifique. Ce méthanol produit peut alors Aetre acheminé à l'étape de préparation de la boue 5 par la canalisation 13. A titre de variante, tout ou partie du méthanol acheminé par la canalisation 13 peut être renvoyée au moyen de séparation 6 constituant alors du méthanol de recyclage introduit par une canalisation 14. Le traitement décrit ci-dessus à titre de variante présente un avantage par rapport à celui décrit dans le procédé illustré dans la figure 1 en ce sens que le charbon broyé est désulfuré avant qu' une partie du charbon ne soit traitée et mis sous forme de méthanol. Dans ce cas, le charbon qui est traité et mis sous forme de méL > lanol est constitué sensiblement par tout le charbon acheminé au moyen de séparation 12. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'entre décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparattront à lthomme de l'art. REVENDICATIONS 1 - Procédé de traitement du charbon afin de l'utiliser comme combustrble, comprenant les étapes suivantes a. broyer du charbon à une dimension suffisamment petite pour libérer le soufre du charbon ; b. former une boue avec au moins une partie du charbon broyé et du méthanol ; et c. convertir au moins une partie du charbon broyé en méthanol et utiliser- le méthanol pour former la boue ; le procédé étant caractérisé en ce qutil comprend en outre 11 étape suivante d. séparer le soufre de la boue par un traitement de flottation dans lequel le méthanol constitue au moin ?a partie principale du liquide de flottation. 2' - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le charbon est broyé en particules ayant une dimension maximale telle qu'elles passent dans un tamis ayant une ouverture de mailles de 2mm. 3 - Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la boue désulfurée est transportée par Ime conduite vers une destination éloignée pour être utilisée. 4 - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la boue est transportée par une conduite Jusqu'à un point éloigné du point où la boue est formée, et en ce que le soufre est séparé de la boue de la manière décrite. 5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le traitement de flottation est un traitement de flottation au moyen de mousse > dans lequel la mousse flotte sur le charbon broyé contenu dans la boue et le soufre produit se dépose au fond. 6 - Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que un agent tensio-act est ajouté à la boue pour aider à amorcer la flottation du charbon broyé. 7 - Procédé selon la revendication 5 ou la revendication 6, caractérisé en ce que un agent d'immersion est ajouté à la boue pour aider à amorcer le départ du soufre. 8 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le charbon broyé est séparé en deux parties après broyage, la première partie du charbon broyé étant convertie en méthanol, la boue étant formée à partir du méthanol produit et la seconde partie du charbon broyé, et le soufre étant extrait de la première partie de charbon broyé pendant la conversion de celui-ci en méthanol. 9 - Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la première partie représente de 30 à 55 , en poids du charbon total broyé, et en ce que la boue contient du charbon broyé en quantité représentant de 30 à 55 ss en poids de la boue. 10 - Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la boue désulfurée contient du soufre en une quantité représentant Jusqu'à environ 1 % en poids de la boue désulfurée. 1l - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que sensiblement tout le charbon broyé est mis sous forme de boue avec le méthanol, au moins une partie de la boue désulfurée étant acheminée dans un moyen de séparation, la boue étant séparée en méthanol et en charbon, le charbon séparé étant converti en méthanol, le méthanol ainsi formé étant utilisé avec le méthanol séparé du charbon de la manière décrite pour former la boue, et l'autre partie de la boue désulfurée étant transportée par une conduite Jusqu a une destination éloignée pour être utilisée.