BE880675A - Procede de fabrication de combustible contenant du soufre fixe et produit obtenu - Google Patents

Description

  PROCEDE DE FABRICATION DE COMBUSTIBLE CONTENANT

DU SOUFRE FIXE ET PRODUIT OBTENU 

  
La présente invention se rapporta à un procédé de fabrication de combustible contenant du soufre fixé ainsi qu'au combustible obtenu par oxydation contenant du soufre fixé.

  
La combustion du charbon peut produire une pollution considérable de l'.air à partir des oxydes sulfurés et des particules de carbone et d'hydrocarbure imbrûlé qui constituent ce qu'on appelle généralement des fumées. Différents procédés permettent de supprimer les agents polluants mais ces procédés ont trait surtout au piégeage du soufre par voie chimique ou mécanique lorsque le charbon à haute teneur en soufre est brûlé et avant qu'il ne quitte la meule, Un

  
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2 927 063 et 3 117 918 selon lesquels on mélange des combustibles solides carbonés contenant du soufre avec des matières

  
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procédés sont coûteux et bien que les Etats-Unis possèdent des dépôts abondants de charbon à haute teneur en soufre, les règlements relatifs à l'environnement interdisent de brûler

  
le charbon à haute teneur en soufre si l'on ne traite pas

  
les gaz de façon adéquate.

  
Le charbon est un combustible carboné très complexe contenant des pourcentages variés de carbone, d'hydrogène et

  
de soufre en tant que constituant du combustible ainsi que des quantités moindres d'oxygène, d'azote et de cendres en tant

  
que matière minérale non combustible. Dans les conditions de la pyrolyse à température élevée le charbon est craqué ou décomposé

  
en des constituants solides, liquides et gazeux en tant que résidu cokéfié, des huiles de charbon, et des gaz de charbon. Les huiles et les gaz de charbon font partie des matières volatiles du charbon et dans les conditions de combustion la matière volatile peut former des fumées condensables pouvant polluer l'air. Le soufre du charbon a surtout pour origine (1)la

  
 <EMI ID=3.1>  charbon et (2) de composés sulfurés organiques tels que les mercaptans et les thiophènes. Dans les conditions de la

  
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sulfurés organiques plus lourds.

  
Cette invention se rapporte è un combustible contenant

  
et ayant de nombreux aspects bénéfiques en ce qui concerne son utilisation comme source d'énergia de combustion ou en tant

  
que réactif de gazéification. Ce combustible est du charbon en pastille ou du coke sn pastilles et on l'obtient par pyrolyse de mélange sous forme de balles de charbon de bonne qualité

  
et de calcaire et/ou d'oxydes alcalins à des températures élevées à l'intérieur d'un environnement réducteur ou légèrement oxydant pour provoquer simultanément la décomposition à haute température de la substance hydrocarbonée du charbon

  
et la calcination avec fixation de soufre des constituants basiques.

  
De façon plus précise, le charbon chargé de soufre

  
et le calcaire sont mélangés en quantité permettant au calcium du calcaire de réagir avec une grande quantité de soufre dans le charbon. Ce mélange dosé est noyé et mélangé puis mis sous forme de balles ou contacté pour constituer des pastilles. Ces pastilles sont alors soumises à une technique de carbonisation ou de pyrolyse à une température d'au moins 425[deg.]C et

  
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sont mises en oeuvre sur une machine à grilles mobiles. Si on utilise une technique de pyrolyse l'opération d'allumage est effectuée en atmosphère réductrice et de préférence sur une machine à grille mobile circulaire fermée du type décrit dans le brevet U.S. 3 302 936. Si on utilise la technique de carbonisation on fait arriver de l'air dans la zone de chauffage et l'opération de chauffage n'a pas besoin d'être effectuée dans

  
une atmosphère fermée. Dans les deux cas toutefois .la présence dune grande quantité de carbone assure une' condition réductrice dans le lit mobile. Pendant la première opération le calcaire est calciné et le soufre est fixé dans un compose de calcium

  
qui se stabilise dans la cendre dès que la pastille est brûlée en tant que combustible. 

  
D'autres caractéristiques et avantages: de !-.'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui suit de plusieurs modes de réalisation donnés à titre non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : 

  
la fig. 1 est une vue schématique d'un procédé d'obtention de pastilles de coke ayant une teneur élevée en soufre

  
fixé au moyen d'une technique de pyrolyse ; et 

  
la fig. 2 est une vue schématique montrant la production de pastilles de coke ayant une teneur élevée en soufre

  
fixé au moyen d'une technique de carbonisation.

  
La production du charbon en pastilles nécessite de procéder en plusieurs étapes. Dans un procédé en continu ces étapes sont les suivantes : (a) mélange en proportion déterminée,

  
(2) broyage-mélange, (3) formation de balles, et (4) pyrolyse

  
ou carbonisation. Les opérations de pyrolyse effectuées comportent une suite continue de séchage, de chauffage et de refroidissement et les opérations de carbonisation sont effectuées en une suite continue de séchage et de chauffage. Le but général de l'opération de mise en pastillas est de faire réagir

  
ensemble des particules de calcaire et des particules de

  
charbon pendant la pyrolyse ou la carbonisation de façon à provoquer la réaction et la fixation du soufre avec le calcaire pendant que le charbon est soumis à une décomposition de pyrolyse. Le procédé général de pyrolyse est représenté sur la figure 1 .

  
Sur cette figure 1 on observe que le charbon 10 et le

  
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de CaO par partie de soufre dans le charbon c'est-à-dire que du charbon contenant 2,5 % de soufre nécessite l'addition de 2,5 à 7,5 % de CaO ou de 5 à 15 % de calcaire qui contient

  
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en proportion connue dans un système continu peut être* effectué par des dispositifs d'alimentation et de pesée en continu qui sont réglés pour tenir compte des taux indiqués ci-dessus.

  
Le mélange effectué, les deux matériaux bruts sont transportés dans une chambre 14 de broyage et de mélange. Les deux substances brutes sont broyées et mélangées intimement pour permettre d'obtenir une structure de taille finale qui est convenable à la mise sous forme de balles ou au compactage pour fournir un mélange intime de particules .très fines qui permettent à des réactions de fixation du soufre de se produire.. Habituellement une taille de structure <EMI ID=8.1> 

  
ment des deux phénomènes. On peut procéder de plusieurs manières pour broyer et mélanger de façon à obtenir un mélange humide pour la formation des balles. Par exempla, selon une de ces techniques on effectue le broyage en circuit humide au cours duquel le charbon et le calcaire à l'état naturel sont soumis à un broyage humide et mélangés dans un broyeur à billes avec de l'eau et une boue est filtrée en formant un gâteau de filtration par filtration sous vide.

  
Selon une autre technique on effectue un broyage en circuit

  
à sec dans lequel le charbon et le calcaire sont séchés. ensemble ou séparément et mélangés ensemble pendant le broyage dans un circuit de mélangeur à billes à sec. Selon une autre technique on utilise un broyage à circuit humide et

  
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peuvent être broyées à l'état humide et filtrées-avec du calcaire broyé à sec à l'intérieur d'un broyeur ou d'un malaxeur.

  
Après broyage, le charbon et le calcaire mélangés

  
sont filtrés dans une zone de filtration 16 puis la substance est envoyée dans une zone 8 de compactage ou de mise en billes.

  
Le mélange humide du charbon et du calcaire broyés est transformé en balles dans un tambour rotatif du type de ceux décrits dans le brevet U.S. n[deg.] 3 060 496. On ajoute de petites quantités d'eau supplémentaire pour produire des balles discrètes ayant environ 13 mm de diamètre. En variante, d'autres procédés de

  
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charbon et de calcaire sous forme de briquettes puis à l'extruder.

  
Les balles vertes sont ensuite envoyées dans une trémie de chargement 20 d'une machine 22 à grille mobile . La machine 22 à grille mobile est prévue pour effectuer un traitement de pyrolyse et une telle machine est décrite

  
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simple titre de référence. Les pastilles sont employées sur une grille 24 dans une zone de séchage 26. Dans la zone de séchage les pastilles sont soumises à un courant descendant de gaz de pyrolyse en provenance d'une zone de refroidissement
28 qui passe dans un conduit 30 convenable et sont aspirées dans le lit mobile des pastilles par une soufflante 32.

  
A partir de la zone de séchage 22, les pastilles sont envoyées dans la zone d'allumage 34 où elles sont soumises

  
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comme combustible que l'on dirige vers la zone de chauffage en suivant le sens indiqué par la flèche 36. Le mouvement descendant est provoqué par l'aspiration due à la soufflante 38 et

  
les gaz de la réaction en provenance de la zone de chauffage 34 sont récupérés et condensés dans un dispositif de récupération

  
40 d'hydrocarbure liquide. De nombreuses réactions se produisent dans la zone de chauffage. Il convient de remarquer que le carbonate de calcium est le composant prédominant du calcaire et dans les conditions de pyrolyse et de combustion à température élevée

  
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affinité pour le soufre à l'état réduit ou oxydé. Certaines réactions quise produisent lors de la pyrolyse des pastilles de charbon-calcaire qui ont tendance à fixer le soufre sont les suivantes : 

  

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Dans des conditions oxydantes le CaS en tant que

  
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suivante :

  

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Le charbon et le calcaire pulvérulent réagissent pendant la pyrolyse des mélanges de pastilles pendant que le

  
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du liquide due aux gaz qui s'échappent permet à des quantités de soufre de se mélanger au calcaire naissant et de réagir

  
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les caractéristiques ordinaires de gonflement et de mous-sage

  
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tend à oxyder la masse plastique et à diminuer ensuite les caractéristiques de gonflement. Ceci est un avantage pour

  
les réactions de pyrolyse et permet de maintenir l'imperméabilité des pastilles. Au fur et à mesure de la formation des gaz et des liquides les pastilles acquièrent une structure microporeuse en forme de cellule imperméable semblable à du coke en forme de mousse-gelée comprenant des particules de calcaire et de cendre dispersées. Quoi que le CaO soit proposé sous forme de calcaire comme étant le réactif principal de la fixation du soufre, il est bien entendu que d'autres substances basiques telles que du carbonate de magnésium, du carbonate de sodium et du carbonate de potassium peuvent être substituées seules ou en combinaison pour tout ou partie du CaO en quantité qui produirait les mêmes caractéristiques de fixation

  
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de remplacement sont équivalents au CaO dans les buts envisagés ici. La durée totale pendant laquelle les pastilles sont soumises à un traitement de chauffage est de préférence maintenue à moins d'une heure pour s'assurer que les pastilles ne contiennent pas de quantités appréciables de graphite. La présence du graphite réduit beaucoup l'efficacité des pastilles lorsque celles-ci sont brûlées en tant que combustible.

  
Les pastilles sont ensuite dirigées dans la zone de refroidissement 28 où elles sont soumises à un courant froid mentant en provenance de la soufflante 38 qui se trouve aux températures ambiantes. Les gaz de la pyrolyse sont recyclés partiellement dans la zone de séchage et sont évacues partiellement vers l'atmosphère. En refroidissant les pastilles conservent leur forme de balles sphériques ;et dans certains

  
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refroidies débarrassées des hydrocarbures et des gaz, et exemptes pratiquement de graphite, sont dures et thermiquement

  
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tible de lit fixe pour un appareil de production de gaz.

  
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d'une pyrolyse du charbon et du calcaire en vue de fixer le soufra. 

  
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Dans les tableaux II et III ci-après sont consignés les résultats obtenus à partir d'une technique appliquée'sur

  
 <EMI ID=27.1>  

  
 <EMI ID=28.1> 
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  <EMI ID=30.1> 

  

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On peut remarquer que dans le tableau II une : .

  
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seulement 5,3 % est évacué dans l'atmosphère.

Le combustible contenant du soufre fixé peut être 

  
..obtenu par une technique de carbonisation plutôt que par une  technique de pyrolyse. Suivant une technique de pyrolyse la  <EMI ID=33.1> 

  
 <EMI ID=34.1>   <EMI ID=35.1> 

  
à grille mobile 50 dont l'ouverture d'entrée 52 reçoit des pastilles vertes issues de la zone d'agglomération 18 en .  forme de balles. Les pastilles, sont déposées aux; une; grille mobile 54 et transportées, successivement dans une zone de

  
 <EMI ID=36.1> 

  
66 et dana une chaudière 68. Une partie' de ce gaz est alors conduit vers le bas dans la zone de séchage 56 au Moyen d'une

  
 <EMI ID=37.1> 

  
Le charbon en pastilles obtenu selon les procédés indiqués ci-dessus constitue un combustible de haute qualité et possède de nombreuses caractéristiques bénéfiques. Il est

  
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des poussières, et (c) il peut être brûlé ou gazéifié gans dégagement de brouillard chargé de goudron et sans formation de dépôt de suie. Les pastilles sont constituées de sphères

  
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se manipulent et s'écoulent rapidement à partir de toutes les cuves da stockage ainsi que des colonnes des fours, et
(b) ont une porosité appréciable et une perméabilité uniforme <EMI ID=40.1> 

  
gazéification. Ces pastilles sont stables thermiquement (elles sont relativement peu affectées dans leur structure par la chaleur) et n'ont plus les propriétés de gonflement et

  
 <EMI ID=41.1>   <EMI ID=42.1> 

  
soufre est fixé notablement par les oxydes basiques aux  constituants de la cendre du charbon après sa combustion on tant que combustible ; il s'ensuit que l'on peut utiliser  des pastilles pour la gazéification et la combustion sans diminution notable des émanations de soufre à l'état 

  
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soumis à l'oxydation en tant que combustible semble être

  
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pastilles constituées de cendre homogène et de calcaire 

  
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cendre de calcaire. Les composés de soufre et de carbone s'échappant de l'intérieur des pastilles pénétra dans le film et sont absorbées dans ce dernier. L'oxydation  continuant, le film devient de plus en plus épais et de  plus en plus chaud ce qui accroît son pouvoir d'absorption. L'oxydation finale de la cendre provoque la sulfatation 

  
du sulfure fixe ce qui le rend inerte vis-à-vis des intempé-

  
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 <EMI ID=47.1> 

  
Dans le tableau ci-après on indique les résultats d'analyse des formes de soufre qui existent dans les  échantillons de pastilles vertes, de pastilles de coke  et de cendre obtenues à partir des essais à la fois de  combustion et de gazéification. 

TABLEAU IV 

  
Pourcentage pondéral 

  

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REVENDICATIONS

  
1. Procédé d'obtention de combustible d'oxydation  contenant du soufre fixé, sous forme de pastilles et de  production de cendre contenant du soufre fixé ,. caractérisé essentiellement en ce qu'il consiste à mélanger des particules

  
de soufre et de charbon contenant des hydrocarbures et une 

  
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brûler ces pastilles en tant que combustible dans des conditions oxydantes.

Claims (1)

1. <EMI ID=50.1>

   <EMI ID=51.1>

   forme de calcaire.

   3. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en

   <EMI ID=52.1>

   6. Procédé selon la revendication 2 caractérisé en

   ce que le CaO est mélangé avec du charbon dans des proportions

   <EMI ID=53.1>

   <EMI ID=54.1>

   7; Procédé selon la revendication 2 caractérisé en

   <EMI ID=55.1>

   <EMI ID=56.1>

   <EMI ID=57.1>

   8. Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que le charbon en particules et le Cati ont une taille

   <EMI ID=58.1> <EMI ID=59.1>

   10. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en. ce que le chauffage des pastilles est un cycle de traitement

   <EMI ID=60.1>

   11. Procède selon la revendication 10 caractérisé en ce que le cycle de traitement thermique comprend, une tapé.,

   <EMI ID=61.1>

   12. Procédé selon la revendication 10 caractérisa en ce que le cycle de traitement thermique comprend une étape

   <EMI ID=62.1>

   13. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la durée pendant laquelle les pastilles sont maintenues

   <EMI ID=63.1>

   14. Fluide d'oxydation contenant du soufre fixé constitué de charbon particulaire contenant du soufre, calciné, mis en pastilles, et une substance basique ayant un pourcentage élevé de soufre se trouvant sous forme de sulfure, de la substance basique, ce combustible en pastilles étant pratiquement exempt de matière volatile hydrocarbonée et

   de graphite, et fournissant un mélange intime de particules d'environ 208 microns de diamètre ce qui permet le déroulement des réactions de fixation du soufre permettant de fixer le

   <EMI ID=64.1>

   charbon après utilisation des pastilles dans des conditions oxydantes en tant que combustible.

   15. Combustible contenant du soufre fixé selon le revendication 14 caractérisé en.ce que la matière basique

   calcinée est du CaO.