Brevet FR2473055A1 — publié le 19810710

Procédé pour améliorer la qualité de charbons à coke possédant un pouvoir cokéfiant insuffisant. L'invention concerne l'utilisation de sous-pro- duits du charbon analogues au brai pour améliorer les caractéristiques de cokéfaction de charbons possédant un pouvoir cokéfiant insuffisant. Pour fabriquer de la fonte brute, on utilise com- me matière première essentielle du coke métallurgique qui est obtenu par cokéfaction de charbons appropriés dans un four à chambres horizontal. Cependant, le coke métallurgique ne peut être fabriqué qu'à partir d'un nombre limité de sortes de charbon. Dans la classifica- tion internationale des charbons, ces charbons sont désignés par les numéros 433 et 434; ils ont une te- neur en matières volatiles comprise entre 24 et 28 %. Cependant, dans le monde, la proportion de char- bons à coke de première classe ne représente qu'envi- ron 5 % des réserves de charbon: 15 autres pourcents peuvent être cokéfiés sans prétraitement sous certai- nes conditions. Par conséquent, en pratique, on utilise depuis longtemps des mélanges de charbons possédant une teneur importante en matières volatiles et de char- bons maigres nour obtenir des caractéristiques de coké- faction optimales. L'utilisation de mélanges de charbon n'assure cependant pas toujours un pouvoir cokéfiant optimal et une bonne qualité. Si par exemple le degré d'agglu- tination suivant Roga est insuffisant,; le coke résul- tant présente une abrasion trop importante (indice de trommel suivant Micum: M1) ou une présence de gros morceaux trop faible (valeur de Micum M30 ou M40). En raison du besoin important continuel égale- ment dans l'avenir de coke métallurgique, il devient nécessaire de rendre cokéfiables les charbons possédant un mauvais pouvoir cokéfiant, qui existent en grande quantité, à l'aide de procédés ou d'additifs appro- priés, pour pouvoir utiliser d'autres sortes de char- bon que les charbons à coke traditionnels pour fabri- quer du coke métallurgique. Outre le prétraitement thermique et mécanique du charbon (préchauffaqe ou respectivement damage), on a notamment proposé dans le passé des agents d'amende- ment de charbons à coke bitumeux provenant du pétrole et du charbon pour obtenir un meilleur pouvoir coké- fiant (voir K.-G. Beck, I. Meckel, Gluckauf 115 (1979), p. 979/83). Ainsi, par exemple, la DOS publiée sous le no 26 43519 décrit un procédé suivant lequel on fabri- que à partir d'un pétrole brut lourd, par aromatisa- tion thermique et chimique, un brai au moyen duquel le charbon à améliorer peut être transformé en bon coke métallurgique. L'inconvénient de ce procédé réside ce- pendant dans le fait que le résidu de pétrole brut ne peut pas être utilisé directement comme agent d'amende- ment mais doit être transformé en un additif approprié par un procédé polluant et coûteux du point de vue thermique. L'utilisation d'un agent d'amendement provenant du charbon est décrite dans le brevet britannique - no 1.528.546. Dans ce procédé, on recommande un extrait de charbon fabriqué à partir d'huiles anthracéniques et de charbon en tant qu'agent d'amendement. L'incon- vénient de ce procédé réside cependant dans le fait crue l'utilisation économique adaptée au besoin impor- tant est très limitée en raison de l'utilisation préfé- rée d'huiles.anthracéniques en tant que matière pro- mière chimique pour obtenir des premières fractions de colorants de grande valeur. Le brai de goudron de houille qui est utilisé avec succès en tant qu'agent d'amendement de charbons à coke (voir le premier document cité), n'est également disponible que de façon limitée dans ce but, étant don- né qu'il est utilisé de préférence comme matière pre- mière pauvre en cendre de grande valeur pour la fabri- cation de produits carbonés purs. La DOS publiée sous le no 21 64474 décrit un procédé suivant lequel on utilise un agent d'amende- ment de charbons à coke bitumeux tel que du goudron de houille, des résidus de distillation de pétrole brut ou des résidus d'extraction provenant du pétrole, dans des quantités allant de 1 à 40 % en poids. L'inconvé- nient de ce procédé réside dans le fait que l'agent d'amendement de charbons à coke provenant du pétrole brut et faiblement aromatiques doit tout d'abord être soumis à une aromatisation thermique coûteuse, tandis que les produits Provenant du goudron de houille sont soumis aux limitations indiquées ci-dessus. En raison de la pénurie mentionnée ci-dessus de charbons à coke traditionnels et des inconvénients dé- crits des agents d'amendement de charbons à coke propo- sés jusqu'ici, il est apparu un besoin pressant d'addi- tifs pour le charbon oui ne présentent pas les inconvé- nients mentionnés et qui possèdent les même's bonnes caractéristiques d'amendement reconnues que le brai de goudron de houille. Par conséquent, la présente invention se propose de fournir un agent d'amendement de charbons à coke pour fabriquer du coke métallurgique dans un four à chambres en utilisant également des charbons possédant des caractéristiques de cokéfaction insuffisantes. Ce problème est résolu suivant l'invention grâce à l'utilisation d'un agent d'amendement de charbons à coke qui est obtenu en éliminant par distillation 2 à % de composants à bas point d'ébullition du sous- produit du charbon analogue au brai, fortement aroma- tique, obtenu par désintégration de charbon broyé et/ou de matières premières carbonées analogues avec une combinaison de mélanges d'hydrocarbures provenant du charbon et du pétrole en tant que solvant, dans des conditions de température et de pression élevées. Le produit analogue au brai ainsi obtenu possédant un point de ramollissement (suivant Krâmer-Sarnow) de 90 à 160OC est mélangé suivant l'invention dans une quan- tité allant de 1 à 20 x en poids, de préférence 3 à 12 % en poids, avec un charbon ou un mélange de char- bons possédant dés caractéristiques de cokéfaction insuffisantes, et la cokéfaction est effectuée dans le four à haute température. La fabrication de sous-produits du charbon forte- ment aromatiques en tant que brais de départ fait l'ob- jet d'une demande de brevet allemand no P 29 35039 de la demanderesse. Ceci est obtenu grâce au fait que l'on désintègre du charbon possédant une teneur en matières volatiles élevée ou faible avec des résidus aromatiques provenant de la vapopyrolyse de fractions de pétrole brut en combinaison avec des mélanges de corps aroma- tiques provenant du charbon possédant un point d'ébul- lition moyen supérieur à 3500C en tant que solvant complémentaire, éventuellement avec addition d'autres solvants. Le point de ramollissement des brais de dé- part ainsi obtenus, de 90 à 1600C, est essentiellement déterminé par le degré d'élimination de ces substances à bas point d'ébullition. Le sous-produit du charbon utilisé comme agent d'amendement suivant l'invention peut être ajouté soit séparément à un des charbons soit après mélange des charbons, dans le cas o l'on utilise des mélanges de charbons. La bonne possibilité de granulation et la bonne durée de conservation de l'agent d'amendement de charbon à coke suivant l'invention permet de l'a- jouter sous forme solide et liquide. L'addition faite au charbon à coke suivant l'invention correspond sous ce rapport au brai de goudron de houille recommandé par l'amendement de charbons à coke. La fabrication de. l'agent d'amendement de char- bons à coke suivant l'invention et son utilisation se- ra mieux comprise à l'aide des exemples 1 à 3. Comme mélange de charbons à coke devant être amélioré, on utilise un mélange constitué par 70 % d'un charbon possédant une teneur élevée en matières volatiles (37 % de matières volatiles dépourvues d'eau et de cendres, numéro de classification internationale 632) et 30 % d'un charbon maigre. (19 % de matières volatiles, numéro de classification internationale 332). *Le mélange de charbons est cokéfié avec 4 ou res- pectivement 8 % d'additif dans un four à chambres expé- rimental de 7 kg, à 10000C, pendant 5 H. Le coke obtenu est soumis à l'essai au trommel standardisé suivant Micum pour déterminer les valeurs M 10 et M30. Dans le tableau, on a reporté les valeurs de la résistance au trommel normalisé M30 et de l'abrasion M10 des cokes qui ont été obtenus par addition de 8 % d'agent d'amendement suivant l'invention. Pour comparer, on a utilisé un mélange de char- bons à coke correspondant. sans additif et un mélange de charbons à coke analogue amendé à l'aide de 15 % d'extrait de charbon à base d'huiles anthracéniques suivant le brevet britannique no 1.528.546. Le coke devant être comparé a été fabriqué dans des conditions comparables en ce qui concerne le dispositif de coké- facti.on ainsi que les conditions de température et de temps. EXEMPLE 1. Suivant le procédé de la demande de brevet anté- rieure P 29 35039.8, on fabrique un sous-produit du charbon analogue au brai Dar désintégration de 30 par- ties en poids de charbon flambant gras (classification internationale n0 611 - type Westerholt, Ruhr) avec 35 parties en poids de résidu de pyrolyse provenant de la dissociation de benzine brute, 10 parties en poids de distillat de brai provenant de la distillation flash de brai de goudron de houille et 25 parties en poids de distillat de brai provenant du traitement thermique sous pression de brai de goudron de houille. Le mélange est alors soumis à une température de réaction de 370WC et à une pression maximale de 30 bars, pendant une du- rée de 3 H. 15 parties en poids du brai ainsi obtenu -sont éli- minées par distillation. Le sous-produit de charbon ainsi obtenu présente les caractéristiques suivantes Point de ramollissement (Krâmer-Sarnow): 1090C; soufre: 0,6 %; cendre 2,7 %; insolubilité dans la quinoléine: 10,4 %. Ce sous-produit du charbon est ajouté dans une proportion de 4 % en poids du mélange de charbons-à coke à amender spécifié ci-dessus, constitué par 70 % de charbon possédant une teneur élevée en matières volatiles et 30 % de charbon maigre, et on effectue une cokéfaction dans un four expérimentale, pouvant contenir 7 kg de produit, à 10000C et pendaht 5 H. La qualité du coke obtenu est indiquée dans le tableau. EXEMPLE 2. On procède comme dans l'exemple 1. Cependant, comme agent d'amendement de charbons à coke, on ajoute 8 % en poids du sous-produit de charbon fabriqué de la façon décrite dans l'exemple 1, à un mélange de char- bons à coke possédant les caractéristiques décrites ci- dessus. La qualité du coke obtenu est indiquée dans le tableau. EXEMPLE 3. On procède comme dans l'exemple 1. Cependant, pour la désintégration, on utilise le mélange de sol- vants suivant: 35 parties en poids de résidu de pyro- lyse provenant de la dissociation de gaz-oil, 25 pArties en poids de distillat de brai provenant du-traitement thermique sous pression de brai de goudron de houille et 10 Darties en poids d'huiles anthracéniques filtrées (voir H.-G. Franck, G. Collin, Steinkohlenteer, Berlin 1968, p. 57). Par élimination par distillation de 12 parties en poids, on obtient un sous-produit du charbon possé- dant un point de ramollissement de 1130C. Les autres caractéristiques sont: soufre 1,9 %; cendre: 2,8%; insolubilité dans la quinoléine 10,2 %. Ce sous-produit du charbon est ajouté dans une proportion de 8 % en poids du mélange de charbons à coke à amender constitué par 70 % de charbon possédant une teneur élevée en matières volatiles (37 % de ma- tières volatiles dépourvues d'eau et de cendres), clas- sification internationale n0 632) et 30 % d'un charbon maigre (19 % de matières volatiles, classification in- ternationale no 332), et on effectue la cokéfaction dans les mêmes conditions que dans l'exemple 1. La qua- lité du coke obtenu est indiquée dans le tableau. TABL EAU Chargement du four Indice de Micum du coke obtenu M10 M30 1. Mélange de charbons du type spéci- fié avec 4 % de sous-nroduit du 10 80 charbon suivant 1'exemmle 1. 2. Mélange de charbons du type spéci- fié avec 8 % de sous-produit du 10 82 charbon suivant l'exemple 1. 3. Mélange de charbons du type sDéci- fié avec 8 % de sous-produit du 10 88 charbon suivant l'exemple 2. 4. Mélanwe de charbons du type spéci- fié sans additif. 11,5 78 5. Mélange de charbons suivant le brevet britannique 1.628.546 avec 11. 83 addition de 15 % d'extrait de char- bon (huiles anthracéniques). Comme il va de soi, et comme il résulte d'ail- leurs déjà de ce qui nrécède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes de réalisation et d'ap- plication qui ont été r.us spécialement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Procédé pour améliorer la qualité de charbons à coke possédant un pouvoir cokéfiant insuffisant, ca- ractérisé en ce qu'on utilise un agent d'amendement de charbons à coke qui est obtenu en éliminant par distil- lation entre 2 et 20 % de composants à bas point d'é- bullition d'un sous-produit du charbon fortement aro- matique obtenu par désintégration de charbon broyé et/ou de matières premières carbonées analogues, avec une combinaison de mélanges d'hydrocarbures provenant du charbon et du pétrole en tant que solvant, dans des conditions de température et de pression élevées, on ajoute le produit analogue au brai ainsi obtenu, possé- dant un point de ramollissement (suivant Krâmer-Sarnow) compris entre 90 et 1600C, dans une proportion de 1 à % en poids à des charbons possédant un pouvoir coké- fiant insuffisant, et on procède à la cokéfaction du mélange. 2. Procédé suivant la revendication 1,-caractéri- sé en ce qu'on ajoute un sous-produit du charbon ana- logue au brai qui est obtenu en désintégrant du char- bon ou des matières carbonées avec des résidus aroma- tiques provenant de la vapopyrolyse de fractions de pétrole brut en combinaison avec des mélanges aromati- ques provenant du charbon possédant un point d'ébulli- tion moyen supérieur à 3500C en tant que solvant com- plémentaire, éventuellement avec addition d'autres solvants, en utilisant des pressions allant jusqu'à bars et des températures comprises entre 250 et 4200C. 3. Procédé suivant les revendications 1 et 2, ca- ractérisé en ce que 3 à 12 % en poids du produit ana- logue au brai sont ajoutés aux charbons avant la coké- faction. 4. Utilisation d'un agent d'amendement de char- bons à coke suivant les revendications 1 et 2, pour la fabrication duquel on utilise un sous-produit du charbon aromatique analogue au brai, duquel on élimine préalablement Dar distillation 10 à 15 % de composants volatiles.