Brevet FR2594841A1 — publié le 19870828

La présente invention est relative à des sus- pensions stables de lignite/huile et à un procédé pour les préparer. En raison de la récente pénurie d'énergie, les études effectuées dans le monde entier portant sur l'utili- sation des ressources de charbon, en particulier des ligni- tes de qualité inférieure, ont acquis beaucoup d'importance. On a décrit plusieurs méthodes dans lesquelles des poudres de charbon ou des suspensions aqueuses de charbon sont appli- quées comme substances de départ pour la production des matières combustibles. Grâce à ces méthodes, on convertit non seulement des charbons pratiquement inutiles de faible qualité en matières combustibles intéressantes, mais l'on satisfait également aux exigences de plus en plus sévères de la protection de l'environnement, puisque des déchets sont ainsi traités. Lors du traitement des poudres de charbon, on utilise généralement des dérivés d'huile minérale comme agents liants. Ces substances augmentent évidemment la valeur calo- rifique des charbons ainsi traités. Des problèmes surgissent cependant, du fait que les produits ne possèdent pas fré- quemment la stabilité requise. Pour résoudre ce problème, on a suggéré de mettre en oeuvre divers additifs stabilisants. Ainsi, selon le Brevet US. N 4 153 421, on prépare une suspension de qualité appropriée en ajoutant de la poudre de charbon à une émulsion comprenant du fuel, de l'eau et un agent émulsifiant. La dextrine ou un amidon peptisé, est employé comme agent émulsifiant. En utilisant ces substances, on peut préparer non seulement une suspension homogène, mais aussi une suspension qui est stable. Selon le Brevet allemand N 2 942 122, du coke, du lignite, du charbon bitumineux, de l'anthracite ou du bitume, est utilisé comme composant solide qui est mis en suspension en présence d'agents émulsifiants dans diverses fractions hydrocarbonées, du goudron, de l'huile de goudron ou leurs mélanges. Des sels de mono- ou de diéthanolamine ou de mono- ou de diisopropylamine formés avec des acides carbo- xyliques en C12 à 18 sont appliqués comme agents émulsifiants. Selon le Brevet US N' 4 162 143, on prépare une suspension aqueuse de charbon en utilisant un mélange émul- sifiant spécifique, qui comprend un condensat de cycloalcoyl- phénol avec un aldéhyde ou une polyamine, comme agent tensio- actif. Il est mentionné dans le domaine des avantages de ce procédé, que des oxydes d'azote qui sont formés dans le procédé de combustion sont réduits dans l'appareil de combus- tion sous l'effet de l'eau présente dans la suspension, si bien que la pollution de l'environnement diminue dans une certaine mesure grâce à l'utilisation de cette matière. Plusieurs additifs ont été suggérés pour stabili- ser des suspensions de charbon également, parmi lesquels des dérivés de polyéthylène glycol sont les plus répandus. Ainsi, on a utilisé par exemple, des éthers mono- ou dinonylphé- nyliques de polyéthylène glycol (demande de brevet japonais publiée N 55101 006), un éther sulfate de polyethylène alycol (demande de brevet japonais publiée N 54-65 709) et un éther laurylique de polyéthylène glycol (demande de brevet japonais publiée N 54-149 390). L'utilisation de divers composés aminés, comme le naphténate de laurylamine (demande de brevet japonais publiée N 55-94 995) a été aussi indiquée. Toutes ces méthodes ont un inconvénient en ce que les subs- tances appliquées pour préparer et stabiliser des suspensions de charbon sont de structure sophistiquée, difficiles à préparer et conteuses. La présente invention a pour but de produire des suspensions stables à partir de fuel et de poudres de ligni- te de faible qualité et valeur calorifique, soit en l'absence de tout aaent stabilisant, soit avec des déchets peu coteux à titre de substances stabilisantes. Des poudres de lignite de diverses origines et qualités de traitement ont été testées; l'on a trouvé qu'une Z594841 substance préparée par une technique d'agglomération inverse convient le mieux pour produire des suspensions stables. Comme il est décrit dans la Demande de brevet hongrois publiée N 4771/84 de la Demanderesse, on forme une dispersion de fuel à 20 C à partir des liquides de lavage de charbon séparés des roches stériles très fines, ensuite on ajoute en plusieurs étapes une quantité supplémentaire de liquide de lavage de charbon à la dispersion et sépare les roches stériles. On a maintenant constaté qu'en mélangeant cet aggloméré à des quantités supplémentaires de fuel, il se forme une suspension très stable, même en l'absence de tout tensio-actif, qui ne risque pratiquement pas de s'agréger. Ainsi, on ne doit envi- sager que la sédimentation en ce qui concerne la stabilité de la suspension et, si cela est nécessaire, on empêche la sédi- mentation au moyen d'additifs appropriés. On a également remarqué que la sédimentation peut être complètement supprimée dans le cas o, par exemple, on ajoute des déchets inutiles formés dans des procédés d'époxydation d'oléfines ou dans l'oxydation du toluène, à la suspension huileuse. Des déchets formés dans la polymérisation de divers monomères acryliques exercent également un effet stabilisant convenable; de plus, des déchets formés dans l'oxydation des oléfines et des déchets de la production d'amidon peuvent aussi être employés comme agents stabilisants. On a maintenant trouvé que l'on peut préparer des suspensions stables à partir de: - 20 à 60 % en poids de poudre de charbon ou 25 à 70 % en poids d'un aggloméré comprenant 65 à 80 % en poids de poudré de lignite, 8 à 18 % en poids de fuel ou de mazout et 10 à 18 % en poids d'eau, - 30 à 80 % en poids de fuel, et - éventuellement, 0,2 à 10 % en poids d'un stabilisant. En conséquence, l'invention est relative à une suspension stable de lignite/huile contenant: a) 20 à 60 % en poids de poudre de charbon ou à 70 % en poids d'un aggloméré qui comprend 65 à 80 % en poids de poudre de lignite, 8 à 18 % en poids de fuel o.u de mazout ayant un point de solidification supérieur à 20 C et à 18 % en poids d'eau, et b) 40 à 80 % en poids de fuel dans le cas d'une poudre de charbon ou 30 à 75 % en poids de fuel dans le cas d'un aggloméré, respectivement. La suspension peut contenir, si cela est désiré, 0,2 à 10 % en poids d'un stabilisant. L'aggloméré comprend de préférence 70 à 80 % en poids de poudre de lignite, 10 à 14 % en poids de fuel ou de mazout et 12 à 15 % en poids d'eau. La suspension peut être formée de différentes façons. On peut obtenir des résultats appropriés méme en mélan- geant simplement par voie mécanique, à une température dépas- sant la température ambiante, par exemple à 65-75 C. La sus- pension peut aussi âtre préparée par injection directe de vapeur, auquel cas il suffit de préchauffer la bouillie à 50 C avant l'injection. On peut aussi obtenir des suspensions de très bonne qualité en réalisant le mélange en plusieurs éta- pes et en laissant la substance reposer et refroidir après chacune des étapes individuelles. L'examen de la stabilité à la sédimentation par la mesure de la viscosité en rotation s'est avéré le plus approprié pour qualifier les suspensions produites. La visco- sité du fuel léger contenant du soufre N F 60/130 utilisé dans la préparation de la suspension, a été d'abord mesurée à C et à 70 C; les valeurs ainsi obtenues étaient de 520 x 10 6m2/sec et de 140 x 10 6m2/sec, respectivement. Ensuite, une suspension ayant une teneur de 50 % en substance sèche a été préparée à partir de cette huile. La viscosité de la suspension, mesurée à 70 C immédiatement après la clarifi- cation était de 220 x 10-5m2/sec, ce qui indique que le mélange est pratiquement stable. Lorsque la suspension préparée et manipulée de la façon décrite plus haut est agitée méme douce- ment, sa viscosité diminue jusqu'à sa valeur initiale. Etant donné que la viscosité absorbée est au-delà du point de soli- dification de l'huile exempte d'additif, on peut manipuler la suspension comme le fuel de départ, c'est-à-dire qu'on peut transporter la suspension dans des pipelines et la faire brûler dans des chaudières chauffées à l'huile sans difficulté. Les principaux avantages des suspensions de charbon/ huile conformes à la présente invention et du procédé pour les préparer, sont les suivants: a) On peut utiliser pour préparer des suspensions de charbon/huile, des sousproduits de l'exploitation minière et du traitement du charbon qui ne pourraient pas être employés de façon économique pour produire de l'énergie, en raison de leurs fortes humidité et teneurs en cendres. b) Dans le procédé revendiqué, l'extraction de la teneur en charbon et la réduction de la teneur en cendres de boues de charbon riches en cendres, ainsi que la préparation d'une suspension stable de charbon/huile, sont effectuées en une seule étape. c) On peut obtenir dans le procédé un enrichissement d'un degré extrêmement élevé et réduire la teneur en charbon des boues de gangue finales à une valeur minimale. d) En fonction de l'âge du charbon utilisé et de la qualité de la gangue incidente, l'utilisation d'un additif sta- bilisant peut être inutile ou bien la stabilité requise peut être assurée au moyen de composés de faible qualité ou ayant un caractère de sous-produit. e) Les sortes de charbons pouvant être traitées selon le procédé cidessus, englobent toutes les sortes de charbons plus anciens que la lignite, c'est-à-dire qu'elles vont des houilles brunes jeunes aux charbons de terre. L'invention est davantage illustrée à l'aide des Exemples non-limitatifs suivants. Exemple 1 On mélange 0,6 kg d'un aggloméré consistant en 10 % en poids du fuel léger contenant du soufre F 60/130, 15 % en poids d'eau et 75 % en poids de poudre de charbon provenant de Felsôgalla (Hongrie) (dimension particulaire: inférieure à 0,2 mm) avec 0,4 kg de fuel léger contenant du soufre F 60/130 à une température de 70 C et on agite le mélange dans un mélangeur à couteaux à une vitesse de 2000 t/m pendant 5 minu- tes. La suspension résultante est stable pendant plus de 2 mois. Exemple 2 On mélange 0,3 kg d'un aggloméré ayant la composition décrite dans l'Exemple 1, à 70 C, avec 0,7 kg de fuel léger contenant du soufre F 60/130 et l'on ajoute 0,25 kg d'un résidu de distillation obtenu dans un procédé d'époxydation du propylène à titre d'agent stabilisant. L'agitation est réalisée de la façon indiquée dans l'Exemple 1. Exemple 3 On mélange 0,4 kg d'un aggloméré ayant la composition décrite dans l'Exemple 1 avec 0,6 kg de fuel léger et 10 g |j d'un déchet pauvre en protéines obtenu comme résidu dans le traitement de l'amidon. On fait gonfler les 10 g de déchet dans 100 ml d'eau avant de les mélanger. On procède par ailleurs selon la procédure de l'Exemple 1. Exemple 4 On chauffe à 500C, 0,65 kg d'un fuel tel que décrit plus haut. On pulvérise 0,3 kg d'un aggloméré tel que décrit dans l'Exemple 1 et 0,1 kg d'un agent stabilisant dans le fuel avec de la vapeur sous une pression de 2 atm. Le stabi- lisant appliqué est une substance obtenue par lavage avec un alcali, d'un résidu de distillation formé dans la décompo- sition oxydante à basse température d'un lignite. REVENDICATIONS 1. Suspension stable de lignite/huile contenant: a) 20 à 60 % en poids de poudre de charbon ou 25 à 70 % en poids d'un aggloméré qui comprend 65 à 80 % en poids de poudre de lignite, 8 à 18 % en poids de fuel ou d'un mazout ayant un point de solidification supérieur à 20 C et 10 à 18 % en poids d'eau, et b) 40 à 80 % en poids de fuel dans le cas d'une poudre de charbon ou 30 à 75 % en poids de fuel dans le cas d'un agglo- méré, respectivement. 2. Suspension stable de lignite/huile suivant la revendication 1, qui comprend aussi 0,2 à 10 % en poids de stabilisant. 3. Suspension stable de lignite/huile suivant la revendication 1, dans laquelle l'aggloméré comprend 70 à % en poids de poudre de lignite, 10 à 14 % en poids de fuel ou de mazout et 12 à 15 % en poids d'eau. 4. Suspension suivant la revendication 3, qui con- tient à titre de stabilisant, un résidu de distillation obtenu dans un procédé d'époxydation du propylène. 5. Suspension suivant la revendication 3, qui con- tient à titre de stabilisant, un déchet pauvre en protéine formé dans la distillation de l'amidon. 6. Suspension suivant la revendication 3, qui con- tient à titre de stabilisant, un extrait alcalin d'un résidu de distillation obtenu dans la distillation du charbon par voie sèche. 7. Procédé de préparation d'une suspension stable de lincmite/huile suivant la revendication 1, dans lequel: a) 20 à 60 % en poids de poudre de charbon ou 25 à 70 % en poids d'un aggloméré comprenant 65 à 80 % en poids de poudre de lignite, 10 à 18 % en poids de fuel ou de mazout, ayant un point de solidification supérieur à 20 C et 10 à 17 % en poids d'eau, et b) 40 à 80 % en poids de fuel dans le cas d'une poudre de charbon ou 30 à 75 % en poids de fuel dans le cas d'un agglo- méré, sont mélangés de façon mécanique ou bien par injection de vapeur. 8. Procédé suivant la revendication 7, dans lequel on mélange 0,2 à 10 % en poids d'un stabilisant avec les autres composants. 9. Procédé suivant la revendication 7, dans lequel le mélange des composants est réalisé en deux étapes au moins.