Brevet FR2486092A1 — publié le 19820108

Produits du type des brais et procédé Rour leur obtention. L'invention concerne de nouveaux produits du type des brais et un procédé pour leur obtention. Elle concerne plus particulièrement des produits pouvant 8tre obtenus par réaction d'huile provenant du charbon ou du pétrole avec le soufre. Les brais obtenus normalement par distillation des goudrons trouvent une utilisation très variée par exemple comme liants pour des agglomérés, pour des charbons artificiee1 pour des électrodes, pour des substances minérales ou des fibres de cellulose, pour fabriquer du goudron pour routes, des feuilles de couverture de toits, ou des cokes de brais ainsi que dans des vernis, des produits d'enduction isolants ou pour des masses isolantes. Pour cette raison il existe une deman- de économique importante pour ces produits et on recherche des possibilités d'augmenter artificiellement les ressources en brais de façon correspondant à la demande. D'un autre c8té il n'existe pour certaines huiles de goudron se formant dans la distillation du goudron ainsi que pour certaines fractions de la distillation du pétrole que des possibilités d'utilisation limitées, de telle sorte qu'il parait logique du point de vue de l'utilisation de la matière première de transformer ces huiles en substances ressemblant à des brais de plus grande valeur. L'invention a donc pour but la préparation de produits ressemblant à du brai à partir de telles huiles. La solution selon l'invention consiste en des produits nou- veaux ressemblant à des brais avec une température de ramollissement dans le domaine de 70-18000, une teneur en soufre de 4-9%o, une teneur en constituants insolubles dans la quinoléine de 0,2 - 3% et une teneur en constituants insolubles lans le toluène de 32 - 50%, et tun rapport O/H de 1,25 - 1,65. Ia préparation de ces brais artificiels a lieu par réaction d'huiles provenant du charbon ou du pétrole avec 15 - 25% en poids de soufre à des températures de 115-16000 et immédiatement après par chauffage de plusieurs heures de l'adduct huile de goudron - soufre à des températures de 180 - 30000. La réaction du soufre avec des huiles de goudron ou des huiles minérales, appelée sulfuration de ces huiles, est connue. Dans cette opération, on traite les huiles avec environ 1 - 2o de soufre à chaud (environ 200 0), opération dans laquelle a lieu un épaississement des huiles et il se forme des lubrifiants consistants. Dans d'autres procédés, on fait bouillir le goudron ou l'huile minérale ou de goudron avec addition de colophane ou d'huile de résine avec de l'acide sulfurique dilué et on prépare ainsi un caoutchouc synthétique, une résine modifiée ou de l'asphalte artificielle. Dans le brevet français no 1 112 076, on décrit la fabrication d'asphalte artificielle par traitement de goudron ou d'huile de goudron par le soufre ou le chlorure de soufre. Dans cette réaction, on obtient une solidifica- tion par une addition du soufre sur les double liaisons présentes et on n'observe pas de dégagement de gaz, étant donné que la température d'environ 10000 est trop basse pour des réactions de condensation A l'opposé de ceci, on traite, selon le brevet allemand DRP 332 888, des résidus d'anthracène contenant du soufre (environ 1 - 2%.) suffisamment longtemps et suffisamment énergiquement par du soufre jusqu'à ce qdil se forme une substance utilisable comme remplacement de l'asphalte. De même, on décrit dans le brevet britannique no 306 421 du brai comme produit de polymérisation d'huiles 2486-092 de goudron et de soufre. De même que dans les deux documents précédents, on fait toutefois réagir ici aussi avec relativement peu (1-3%) de soufre à 200-300 0, c'est-à-dire que le soufre introduit se dégage presque quantitativement sous forme d'hydrogène sulfuré. A l'opposé, selon l'invention, on prépare des produits du type des brais en mélangeant des huiles provenant du charbon ou aussi du pétrole avec 15-25% de soufre à des températures de 115-160o0, c'est-à-dire à des températures légèrement au-dessus de la température de fusion du soufre. Pendant cette opération se produisent déjà les premières réactions. Le soufre s'additionne aux centres réactifs présents dans les huiles. Il se forme les premières réticu- lations et la viscosité du mélangé réactionnel augmente. Pour une élévation de température supplémentaire au-dessus de 180o0 commence la deuxième possibilité de réaction du soufre. Il agit comme déshydrogénant et se dégage sous forme d'hydrogène sulfuré. Pendant cette opération, il se forme dans les huiles de nouveaux centres réaetifs, qui peuvent réticuler soit directement les uns avec les autres, soit par des ponts soufre. Par variation de la quantité de soufre comme aussi de la durée réactionnelle et des températures réactionnelles, on peut régler dans le domaine de 70-1800 n'importe quelle température de ramollissement. Pour assurer la plasticité des brais selon l'invention, on a utilisé des additions de soufre en % par rapport aux équivalents hydrogènes stoechiométriques des huiles utilisées, chaque fois en dessous de 40%, en utilisant de l'huile d'anthracène filtrée même en dessous de 25%. Comme matière de départ, on peut utiliser tant des huiles provenant du charbon que des huiles provenant du pétrole comme les huiles d'anthracène (domaine d'ébullition (300-450oC), des huiles de lavage (domaine d'ébullition 230 - 29000) ou aussi les huiles résidus de pyrolyse provenant d'installations d'oléfines et leurs fractions de distillation (domaine de distillation 210-41O00). Ces huiles sont transformées presque quantitativement. Il n'est pas nécessaire de chasser ensuite l'huile. Les brais obtenus selon l'invention se caractéri- sent par une faible teneur (0,2 - 3%) en constituants insolubles dans la quinoléine, alors que les teneurs en constituants solubles dans le toluène avec 30 - 50% se trouvent dans le domaine de bons brais commerciaux normaux et durs. Jinsi les brais selon l'invention sont utilisables par exemple pour l'isolation, le recouvrement ou l'étanchéification. les exemples suivants décrivent les brais selon l'invention et leur préparation: EXEMPLE t - On mélange 250 g d'huile d'anthracène filtrée, une fraction liquide provenant de la distillation du goudron de houille (domaine de distillation 300-45000) à 13000 pendant 15 mn, respectivement avec 15 et 16,25% en poids de soufre liquide, puis on chauffe pendant 1,5 h à 2800C. Apartir de 1700 commence un fort dégagement d'hydrogène sulfuré et on sépare ces gaz dans une lessive de soude de façon connue en soi. On laisse les mélanges réactionnels pendant encore 1 heure à 2800C. Après refroidissement, on obtient 2 brais dont les propriétés sont représentées dans le tableau suivant et qu'on compare avec un échantillon témoin, pour lequel on a soumis l'huile d'anthracène filtrée au même traitement thermique sans addition de soufre. (Tableau 1 page suivante) Tableau 1 Addition de soufre (% en poids) 15 EP /-OC 7 (K.S.)1 69 Teneur en S (%) 4,35 QI (%)2) 0,3 TI (%)3) 32,9 Rapport C/H 1,62 Rendement (%)4) 83 16,25 Echantillon témoin 94 - ,01 1,21 0,5 0,0 36,8 0,05 1,62 1,35 82 - 1) Température de ramollissement selon Krâmer-Sarnow 2) QI = Constituants insolubles dans la quinoléine 3) TI - Constituants insolubles dans le toluène 4) Par rapport à l'huile d'anthracène utilisée EXEMPLES. 2 - 5 - On mélange différentes huiles provenant du charbon ou du pétrole de façon analogue au mode opératoire donné dans l'exemple 1 à 130-150 avec différentes quantités de soufre, on chauffe 1,5 h à 260-2800C et on laisse 2 heures à cette température. Les caractéristiques des brais obtenus sont portés dans le tableau suivant: Huile introduite Tableau 2 Huile de Mélange, Mélange lavage dhuiles d'huiles de gou- de de dron de goudron goudron houille de de houille houille (Domaine d'ébul- _ __ lition de 210-28G0) Addition de sou- fre (poids %) 25 w oC_7(L.s) 82 Teneur en S (%) 5,57 QI (%) 0,3 TI (%) 42,1 Rapport C/H 1,55 Rendement(%)) 102 1) Par rapport à l'huile ,07 1, - 41,1 1,55 utilisée. 8,90 3,1 ,7 1,62 Fraction d'huile de pyrolyse provenant du vapocraquage du gazoil en oléfines 7,64 0,2 34,3 1,27 REVENDICATIONS 1. Produits du type de brais, caractérisé par le fait qu'ils ont une température de ramollissement dans le domaine de 70-1800C, une teneur en soufre de 4-9%, une teneur en constituants insolubles dans la quinoléine de 0,2-3% et une teneur en constituants insolubles dans le toluène de 32-50% et un rapport C/H de 1,25-1,65%. 2. Procédé pour la préparation de produits du type des brais selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on fait réagir des huiles provenant du charbon ou du goudron bouillant dans le domaine de 210-45000, avec -25% en poids de soufre à des températures de 115-160OC et qu'ensuite on chauffe les adducts huile-soufre 1-3 h à des températures de 180-30000. 3. Procédé de préparation de produits du type des brais selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on fait réagir des huiles de goudron avec le soufre. 4. Procédé de préparation de produits du type des brais selon la revendication 2 ou 3, caractérisé par le fait que l'on utilise comme huile de goudron de l'huile d'anthracène filtrée avec un domaine d'ébullition de 300-4500C. 5. Procédé de préparation de produits du type des brais selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait que l'on chauffe l'adduct huile de goudron-soufre à 2800C. 6. Procédé de préparation de produits du type des brais selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé par le fait que l'on laisse l'adduct goudron de houille- soufre 1 à 3 heures à 2800C. 7. Procédé de préparation de produits du type, des brais selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'on fait réagir des huiles aromatiques provenant du pétrole avec le soufre.