Brevet FR2676453A1 — publié le 19921120

PROCEDE D'IMPREGNATION D'UN MATERIAU CARBONE POREUX TEL QUE LE COKE A L'AIDE D'UN PRODUIT HYDROCARBONE LOURD, PRODUIT OBTENU PAR CE PROCEDE ET APPLICATION DE CE PRODUIT. La présente invention concerne un procédé d' imprégnation d'un matériau carboné poreux tel que le coke à l'aide d'un produit hydrocarboné lourd, plus particulièrement en vue de la fabrication de coke métallurgique ou de fonderie. Elle concerne également le produit obtenu par ce procédé et son application. On sait que le coke est fabriqué par pyrolyse lente du charbon à l'abri de l'air. Entre 350 et 5000C, les charbons de rang moyen subissent un ramollissement, voire une fusion franche, suivi d'une resolidification en semicoke. La nature de ces transformations, accompagnées du dégagement de la plus grande partie des matières volatiles, conditionne de façon irréversible les propriétés physicochimiques du matériau solide résultant. Un bon charbon à coke possède à la fois un bon indice de gonflement et un taux de matières volatiles, déterminé conformément à la norme AFNOR NFM03-004, compris entre 18 et 27% en poids. Les quantités de charbon à coke de bonne qualité étant limitées, celui-ci est coûteux. On mélange donc, avant de les charger dans les fours à coke, deux ou plusieurs charbons, afin d'obtenir un mélange ayant les qualités requises indiquées ci-dessus. De façon générale, des charbons comprenant de 32 à 38% en poids de matières volatiles sont mélangés à des charbons à basse teneur en matières volatiles (15 à 20%), pour obtenir des mélanges contenant entre 18 et 27% en poids de matières volatiles. Le charbon à faible teneur en matières volatiles est généralement ajouté pour améliorer le rendement et les propriétés physiques du coke. Il est connu également d'ajouter dans le mélange, à cokéfier, appelé pâte à coke, du poussier de coke de charbon, c1 est à dire des particules fines de coke obtenues lors de la cokéfaction, du coke de pétrole et/ou un produit hydrocarboné solide ou liquide provenant éventuellement du pétrole. La manipulation d'un produit liquide avec des produits solides présente des inconvénients, car elle peut conduire à des agglutinations et à une mauvaise homogénéité de la pâte à coke, préjudiciable à une bonne cokéfaction. La Demanderesse a découvert que le fait d'imprégner le coke avec un produit hydrocarboné lourd permet de manipuler le mélange obtenu comme un produit solide et donc de le broyer comme des charbons et d'obtenir un produit divisé dont les grains ne collent pas les uns aux autres. Un but de la présente invention est donc l'utilisation d'un produit hydrocarboné lourd dans un procédé de fabrication de coke en remplacement d'au moins une partie du charbon à coke de bonne qualité habituellement employé dans un tel procédé, permettant d'abaisser le coût de fabrication du coke. Un autre but de l'invention est de remplacer au moins partiellement le charbon à coke utilisé dans les procédés de fabrication de coke par un produit hydrocarboné lourd, en vue d'éviter les problèmes d'agglutination indiqués cidessus. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé d'imprégnation d'un matériau carboné poreux tel que le coke, à l'aide d'un produit hydrocarboné lourd, ce procédé étant caractérisé en ce que l'on mélange le matériau carboné poreux et le produit hydrocarboné lourd de façon telle que la viscosité du produit hydrocarboné lourd, lors du mélange, soit comprise entre 20 et 300 mm2.s~l et que la température du mélange soit comprise entre 150 et 2500C. Le produit hydrocarboné lourd peut être choisi parmi les fractions les plus lourdes obtenues lors de la distillation à la pression atmosphérique ou sous pression réduite du pétrole brut ou de produits obtenus dans l'industrie pétrolière par différents procédés, comme les procédés de craquage thermique ou catalytique. Il peut s'agir également de fractions hydrocarbonées semblables obtenues dans l'industrie de la houille. On peut enfin utiliser, naturellement, des mélanges de telles fractions. De préférence, le produit hydrocarboné lourd est tel que, lors de sa distillation selon la norme ASTM D 1160, on obtienne moins de 5% de distillat à une température égale ou supérieure à 3500C et, de préférence, à une température égale ou supérieure à 4000 C. Son rapport Carbone/Hydrogène, déterminé par chromatographie en phase gazeuse après combustion à l'oxygène, est de préférence compris entre 8 et 12. Son résidu Conradson, déterminé selon la norme AFNOR NFT 60-116, peut être compris entre 5 et 40% en poids. Sa viscosité à 1000C, déterminée selon la norme AFNOR NFT 60-100 est supérieure à 10 mm2.s 1. Le coke à imprégner par le produit hydrocarboné lourd peut être d'origine pétrolière ou charbonnière. Il a de préférence une granulométrie comprise entre 0 et 8 mm et, mieux encore, entre 0 et 3 mm. Les pourcentages de coke et de produit hydrocarboné lourd sont tels, selon la nature dudit produit hydrocarboné lourd, que l'on puisse ajouter le plus possible de ce produit au coke, ceci pour des raisons économiques. De façon habituelle, on ajoute de préférence de 5 à 30 parties en poids du produit hydrocarboné lourd à 100 parties en poids de coke. Le procédé d'imprégnation consiste à imprégner le coke par malaxage à une température de 150 à 2500C environ, la viscosité du produit hydrocarboné lourd étant comprise entre 20 et 300 mm2.s~l. Le temps de malaxage peut être compris, par exemple, entre 3 et 30 minutes. Le malaxage peut être effectué par exemple dans les installations habituellement utilisées pour la fabrication d'asphalte : pétrins, malaxeurs rapides et semi-rapides. Le produit obtenu peut être utilisé dans des procédés de cokéfaction classiques tels que ceux décrits dans l'ouvrage de R. LOISON, P.FOCH et A.BOYER, "LE COKE" (Ed. DUNOD). Une partie du coke obtenu par le procédé de cokéfaction, notamment le poussier, peut être utilisée dans la pâte à coke, après imprégnation par le produit hydrocarboné lourd. Les exemples qui suivent sont destinés à illustrer l'invention de façon non limitative. EXEMPLE 1 On mélange dans un malaxeur à pales, à une température de 2000C et pendant 20 mn, du coke de pétrole et un produit hydrocarboné lourd d'origine pétrolière, ciaprès appelé phl en abrégé, dans différentes proportions. Le coke de pétrole a une granulométrie de O à 3 mm. Le produit pétrolier lourd a les caractéristiques suivantes : - viscosité à 1000C (déterminée selon la norme AFNOR NFT 60-100) : 1500 mm2/s~l, - 5% de distillation à 4000 C, - rapport carbone/hydrogène : 10,1, - résidu Conradson : 30% en poids. On effectue des essais avec - 13 parties de phl pour 100 parties de coke, - 15 parties de phl pour 100 parties de coke, - 18 parties de phl pour 100 parties de coke. Dans tous les cas, on obtient des grains bien divisés non collants, qui peuvent être broyés par les moyens classiques. EXEMPLE 2 On effectue des essais semblables à ceux de l'exemple 1 avec le même produit pétrolier lourd mais avec un poussier de coke d'une granulométrie de O à 2,5 mm. On effectue des essais avec - 10 parties de phl pour 100 parties de poussier de coke, - 14 parties de phl pour 100 parties de poussier de coke, - 18 parties de phl pour 100 parties de poussier de coke. On a obtenu les mêmes bons résultats que dans l'exemple 1. REVENDICATIONS 1- Procédé d'imprégnation d'un matériau carboné poreux, tel que le coke, à l'aide d'un produit hydrocarboné lourd, caractérisé en ce qu' on mélange le matériau carboné et le produit hydrocarboné lourd de façon telle que la viscosité du produit hydrocarboné lourd, lors du mélange, soit comprise entre 20 et 300 mm2 s-i et que la température du mélange soit comprise entre 150 et 25O0C. 2- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on mélange de 5 à 30 parties en poids de produit hydrocarboné lourd à 100 parties en poids de matériau carboné. 3- Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le produit hydrocarboné lourd est tel que, par distillation, on obtienne moins de 5 % de distillat à 3500C et, de préférence, à une température égale ou supérieure à 4000C. 4- Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le rapport carbone/hydrogène du produit hydrocarboné lourd est compris entre 8 et 12. 5- Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le résidu Conradson du produit hydrocarboné lourd est compris entre 5 et 40% en poids. 6- Procédé selon lune des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la viscosité à 1000C du produit hydrocarboné lourd est supérieure à 10 mm2.s~l. 7- Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le coke a une granulométrie comprise entre 0 et 8 mm et, de préférence, entre O et 3 mm. 8- Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le produit hydrocarboné lourd est d'origine pétrolière. 9- Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le coke utilisé est du poussier de coke recyclé provenant d'un procédé de cokéfaction dont la charge contient du poussier de coke qui a été imprégné par un produit hydrocarboné lourd, conformément au procédé selon l'une des revendications 1 à 8. 10- Produit obtenu par un procédé selon l'une des revendications 1 à 9. 11- Application du produit selon la revendication 10 à la réalisation de pâte à coke utilisée comme charge dans un procédé de cokéfaction.