Brevet FR2464985A1 — publié le 19810320

L'invention concerne un procédé de liqué- faction du charbon pouvant être mis en oeuvre de façon économique en n'utilisant ni une pression élevée ni une élévation de température et sans utiliser une réaction d'hydrogénation. Pour obtenir la liquéfaction du charbon, on connait jusqu'ici les procédés de distillation à sec et d'extraction par solvant. Ces procédés connus présentent ce pendant des inconvénients substantiels, tels que la nécessité d'une grande consommation d'énergie pour obtenir une source d'énergie relativement peu importante, exiqeant l'utilisation d'un solvant coûteux et empêchant l'application pratique de ces méthodes à une échelle industrielle. Le demandeur a précédemment proposé un procédé de liquéfaction de charbon dans lequel on amène une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium à imprégner un charbon concassé et granulé en immergeant le charbon granulé dans ladite solution, en pulvérisant le charbon ainsi traité, après l'avoir extrait et séché, dans un dispositif de pulvérisation pour obtenir une poudre ayant une dimension particulaire inférieure à 0, 15 mm ( 100 mesh ) et en ajoutant la poudre ainsi préparée à une solution aqueuse contenant de l'hy- droxyde de sodium et de l'acide carboxylique pour les mélanger sous agitation,en laissant le mélange se reposer jusqu'à ce que la liquéfaction du charbon commence et, après addition supplémentaire d'eau, en chauffant le mélange à une température de 90 à 120 C. ( demande de brevet japonais publié Sho 5415 564), Le but de la présente invention est de perfectionner ledit procédé en le rendant plus économique ainsi qu'il sera exposé ci-après, Ce but est atteint, selon l'invention, par le fait qu'on disperse le charbon à l'état pulvérisé en le mettant en suspension dans une solution aqueuse d'au moins un hydroxyde de métal alcalin ou alcalino terreux,en maintenant ledit charbon pulvérisé à l'état turbulent dans ladite solution pendant plusieurs heures, de préférence 24 heures environ, et on sépare la phase huileuse obtenue de la phase aqueuse. Le procédé selon l'invention offre une solution nouvelle au problème de la liquéfaction du charbon, qui est plus simple à mettre en pratique et plus avantageux du point de vue économique que le procédé décrit dans la demande de brevet japonais précité,ne necessite aucune augmentation de pression ni élévation de température et permet son application pratique sur une grande échelle. Pour la mise en oeuvre de la présente invention, on peut utiliser tous les types de charbon, par exemple les charbons vapeur, les charbons bitumineux, les charbons gras et les lignites et en offrant la possibilité d'utilisation de matières carbonifères insuffisamment houillifiées, telles que les tourbes. Le charbon est utilisé à l'état pulvérisé, de préférence à une dimension particulière moyenne de 0,05 à 0,2 mm (70 à 300 mesh),et plus particulièrement d'environ 0,07 à 0,15 mm (100 à 200 mesh), telle qu'on peut l'obtenir par des moyens de broyage usuels. Parmi les solutions aqueuses de composés d'hydroxyde pouvant être utilisés en conformité avec l'invention, on citera, par exemple, les solutions d'hydroxyde de métaux alcalins tels que l'hydroxyde de lithium l'hydroxyde de sodium et l'hydroxyde de potassium, ou encore une liqueur aqueuse contenant NaOH, et résultant de la fabrication par électrolyse de l'hydroxyde de sodium, ou encore les solutions aqueuses d'hydroxyde de métaux alcalino terreux, tels que l'hydroxyde de magnésium et l'hydroxyde de sodium,aussi bien que les solutions aqueuses contenant deux ou plus d'hydroxydes en combinaison, Parmi celles-ci, on peut retenir les solutions aqueuses d'hydroo xyde de sodium, et d'hydroxyde de potassium, ainsi que les liqueurs résiduelles contenant NaOH résultant de la fabrication électrolytique de l'hydroxyde de sodium. Le pH du mélange aqueux du charbon pulvérisé et de la solution aqueuse d'hydroxydes doit être de préférence égal à 10 ou plus, et plus particulièrement de 11 à 13,5. I1 peut être suffisant d'utiliser une proportion quantitative de la solution aqueuse d'hydroxydes par rapport au charbon pulvérisé telle quelecharbon pulvérisé se disperse dans la solution de façon la plus favorable. I1 est préférable cepen dant, que le rapport quantitatif de la solution aqueuse d'hydroxyde par rapport au charbon pulvérisé soit d'au moins 1,5 fois et plus particulièrement 2 fois plus grande. Pour obtenir les conditions de turbulence auxquelles le charbon pulvérisé doit être soumis selon la présente invention, tous les moyens connus d'entretien de conditions dispersées du charbon pulvérisé dans la suspension de solution aqueuse d'hydroxyde peuvent être utilisés efficacement, mais plus particulièrement on préférera l'agitation et la circulation forcée . I1 est également possible d'utiliser des moyens mettant en oeuvre des ultra-sons en complément de ces moyens de mise en turbulence. La durée du maintien des conditions de suspension dispersée selon la présente invention est,par définition, le temps nécessaire pour obtenir l'apparition d'un composant huileux formant une couche qui surnage, un temps de 15 à 26 heures pouvant être en général suffisant à cet effet. On n'observe pas d'augmentation de la quantité de composants huileux si on procède à une agitation super plémentaire après constitution du lit surnageant de composant huileux. L'agitation est arrêtée après que le composant huileux est remonté à la surface. Après un court instant de repos, le mélange se sépare en trois couches consistant respectivement e n la couche huileuse, une couche aqueuse et une couche de solide presque entièrement composée de charbon pulvérulent non liquéfié . La couche huileuse consiste principalement en huile, Dans la couche aqueuse, il se trouve également dispersée une quantité importante d'huile,L'huile de liquéfaction du charbon est obtenue aussi bien de la couche huileuse que de la couche aqueuse par un procédé usuel tel que la distillation. La couche de solide peut être réutilisée telle quelle comme matière première pour la liquéfaction, 50% ou plus de la quantité d'huile de li quéfaction de charbon obtenue selon la présente invention distille dans une zone de température de 155 C à 2440C.La fraction ainsi obtenue peut être utilisée telle qu'elle comme combustible. I1 est également possible de soumettre l'huile de liquéfaction à un fractionnement ou une rectification de façon à utiliser chaque fraction à l'usage le plus approprié en industrie pétrochimique. Le procédé selon la présente invention peut également être utilisé en vue d'augmenter le rendement de la fraction la plus fortement volatile à partir d'une huile brute. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront des exemples puiseront donnés ciaprès, uniquement à titre d'exemple,des modes de réalisation non limitatifs de l'invention. Exemple 1 300 g. de charbon bitumineux pulvérisé, de la mine de charbon Taiheiyo, de dimension particulaire de 0,15 mm (100 mesh)sont placés dans un récipient d'une capacité de 3 1, on y ajoute ensuite 650 g de solution aqueuse de NaOH à une concentration de 0,85% . Le pH de départ de ce mélange aqueux est d'environ 13,2. Ce mélange aqueux est soumis à une agitation de 500 à 600 tr/m au moyen d'un agitateur ayant des lames de 6 cm de long. Pendant une période d'agitation de 24 heures, il apparait une odeur ressemblant à celle du pétrole se dégageant du mélange, tandis qu'il se forme simultanément une couo che huileuse. Du fait que de l'huile se trouve également sous forme de dispersion dans la couche aqueuse en-dessous de la couche huileuse surnageant et formée après la cessation de l'agit tation, on soumet à un traitement de distillation non seulement la couche huileuse mais également simultanément la couche aqueuse. Après la distillation, on obtient 62 g d'une fraction huileuse ayant un point d'ébullition de 150 à 244"C et 51g d'une autre fraction huileuse ayant un point d'ébullition plus élevé. Exemple 2 On a procédé comme à l'exemple 1, sauf qu'au lieu d'utiliser une solution aqueuse à 0,85 % de NaOHr on a utilisé une solution aqueuse de NaOH avec une concentration de 0,65 % préparée par addition d'eau à une liqueur résiduelle con tenant NaOH à une concentration de 45% et résultant de la fabriX cation électrolytique de NaOH, la valeur de pH de départ étant d'environ 12,8. On a alors obtenu 64 g d'une fraction hui leuse ayant des points d'ébullition échelonnés de 150 à 240 C ainsi que 45 g d'une autre fraction huileuse ayant des points d'ébullition plus élevés. Exemple 3 On a procédé comme à l'exemple 1, sauf qu'on a utilisé 650 ç d'une solution aqueuse de KOH ayant une concentration de 0,84% et que le pH de départ du mélange aqueux était d'environ 12,8. Dans ce cas on a obtenu 58 g d'une fraction huileuse ayant une zone d'ébullition de 150 à 244 C et 49 g d'une autre fraction huileuse ayant des points d'éhullition plus élevés. Exemple 4 Aux 200 g de la couche résiduaire de solides de l'exemple 1 on a ajouté 450 g. d'une solution aqueuse de NaOH ayant une concentration de 0,85%. Le,pH de départ de ce mélange aqueux était 13,6, Les autres conditions de l'expérience ont été celles de l'exemple 1. Dans ce cas, on a obtenu 40 g d'une fraction huileuse ayant une zone d'ébullition de 150 à 2440C..et 31 g d'une autre fraction huileuse ayant des points d'ébullition plus élevés. 50% ou plus du total de l'huile de liquéfaction de charbon obtenu- par le procédé selon la prés.ente in= vention distille à une température comprise entre 150 et 2440C et la fraction ainsi obtenue peut être utilisée en tant que telle comme fusel, I1 est également possible de soumettre l'huile de liquéfaction à une distillation de fractionnement ou à une rectification en vue d'utiliser chaque fraction dans son domaine correspondant de l'industrie pétrochimique, REVENDICATIONS 10/ Procédé de liquéfaction du charbon, caractérisé en ce qu'on disperse le charbon à l'état pulvérisé en le mettant en suspension dans une solution aqueuse d'au moins une hydroxyde de métal alcalin ou alcalino-terreux en maintenant ledit charbon pulvérisé à l'état turbulent dans ladite solution pendant plusieurs heures et on sépare la phase huileuse obtenue de la phase aqueuse. 20/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'état turbulent est maintenu pendant 24 heures. 30/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la solution d'hydroxyde est une solution aqueuse de NaOH, KOH ou liqueur résiduelle contenant NaOH et résultant de la fabrication de NaOH par électrolyse. 40/ Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la dimension particulaire moyenne du charbon pulvérisé est d'environ 0,05 à 0,2 mm. 50/ Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la dimension particulaire moyenne du charbon pulvériséest d'environ 0,07 à 0,15 mm 6 / Procédé selon l'une quelconque des revenu dications 1 à 5, caractérisé en ce que le pH de la solution aqueuse d'hydroxyde est de 10 ou plus, 70/ Procédé selon l'une quelconque des revenu dications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on provoque l'état tur- bulent par agitation.