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REGULATION DU DEBIT DE NOIR DE CARBONE ENTRANT DANS UN GRANULATEUR.
La présente invention concerne le domaine du noir de carbone. Elle a trait de manière plus spéci- fique à la production d'un mélange homogène de divers types de noirs de carbone afin de favoriser un debit constant de noir de carbone entrant dans un granulateur.
La combustion incomplète z haute temperature d'un hydrocarbure tel que du pétrole, du gaz naturel et d'autres matières bien connues, donne du noir de carbone. Après sa séparation des gaz de reaction, le produit est une poudre de noir de carbone légère.
Dans un procédé au four typique pour la production de noir de carbone, un combustible, un oxydant tel que de l'air et une matière d'alimentation sont mis à réagir pour fournir un flux chaud de gaz de combustion contenant du noir de carbone. Le flux de gaz de combustion est alors refroidi brusquement ä une temperature moins élevée au moyen d'une pulverisation d'eau. Le noir est séparé du flux de gaz dans lequel il est en suspension, par des techniques connues qui font appel, par exemple à des cyclones et a des filtres, puis il est transféré dans un granulateur et ulterieu- rement séché.
Un réservoir de stockage à court terme, qualifie de réservoir intermédiaire, est fréquemment installe entre l'équipement de collecte et l'équipement de granulation afin de contribuer à fournir une alimentation régulière de noir de carbone au granulateur. Un reservoir typique a une hauteur de 3,05 à 4,57 m, la partie supérieure du réservoir étant cylindrique et ayant un diamètre d'environ 2, 74 m. La hauteur de la partie cylindrique du réservoir est d'environ les 3/4
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de la hauteur totale de ce reservoir. La partie inférieure restante du reservoir a la forme d'un cône tronqué dont le diamètre va en diminuant à partir des 2, 74 m à la partie superieure du cone jusqu'à une valeur comprise entre 1, 37 et 1, 83 m au niveau du fond plat du réservoir.
Le noir de carbone qui peut avoir la forme d'une poudre seche, d'une poudre humide et/ou de granules retraites, entre à la partie superieure du réservoir et est évacué par des sorties prévues à la partie inferieure du réservoir dans un ou plusieurs granulateurs dans lesquels le noir de carbone est
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aggloméra en granules.
Le noir de carbone peut etre aggloméré en granules par la technique bien connue de la granulation par voie humide. La granulation par voie humide est un proceed par lequel du noir de carbone est aggloméré en perles ou granules présentant une densité accrue, une force cohésive et des caractéristiques de non-poudrage.
Dans ce procédé, le noir de carbone est mouille, habituellement au moyen d'eau, et est agité dans un granulateur classique. Une des difficultés de conduite principales du procédé de granulation par voie humide du noir de carbone reside dans le maintien d'un equilibre adéquat des débits massiques du liquide de granulation et de la poudre de noir de carbone qui sont injectés dans le granulateur de teile sorte qu'une teneur en humidite optima soit obtenue dans les granules. 11 n'est pas difficile de régler le débìt massique du liquide de granulation, car la densité du liquide ne se modifie pas sensiblement. Le débit volumétrique du noir de carbone peut aussi etre réglé avec precision. Cependant, des variations de la densité du noir de carbone sont souvent significatives et surviennent fréquement.
Ces variations de densite de noir de carbone dans le réservoir intermédiaire peuvent
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faire fluctuer le debit massique du noir de carbone passant du réservoir intermédiaire au granulateur.
Cette fluctuation du débit massique peut faire varier la teneur en humidité des granules de noir de carbone résultants. De nombreux types d'appareils ont été utilisés pour faire passer de la poudre de noir de carbone du réservoir intermediaire au granulateur, mais aucun d'eux n'a permis d'obtenir un debit massique stable et fiable du noir de carbone admis dans le granulateur en provenance du réservoir intermédiaire.
L'invention a trait à un procédé et un appareil pour mélanger et agiter divers types de noirs de carbone dans un réservoir intermediaire de maniere à produire un mélange plus homogène de noir de carbone d'une densité plus uniforme. En produisant un tel melange de noir de carbone dans le réservoir inter- médiaire, on alimente le granulateur d'un debit massique stable plus uniforme de noir de carbone.
En general, le procédé implique les opérations suivantes. Le noir de carbone est agité en au moins deux niveaux verticalement séparés dans le réservoir intermédiaire. Le noir de carbone présent dans le bas du réservoir est élevé par des moyens élévateurs ; le noir de carbone est refoule l'écart du centre du reservoir vers la ou les sorties prévues dans le fond du réservoir et la formation d'une croûte de noir de carbone sur la paroi du réservoir est réduite au minimum tandis que la croute qui peut s'être agglutinée sur la paroi est éliminée par des moyens de raclage qui tournent a proximité immédiate de la paroi du reservoir.
Un appareil convenant pour réaliser l'invention est constitue des éléments suivants qui sont
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installés ä l'intérieur du réservoir intermédiaire. Les éléments sont en acier inoxydable-ou en toute autre
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matière d'une rEsistance tout aussi suffisante qui ne contamine pas le noir de carbone.
1) Des lames horizontales sont attachées a un arbre vertical tournant et sont disposées en au moins deux niveaux de cet arbre vertical, le niveau inférieur étant suffisamment proche du fond du reservoir pour que la rotation des lames maintienne le noir de carbone en mouvement dans le fond du réservoir. Les lames horizontales supérieures sont placées à un niveau suffisamment bas pour ne pas gener l'action des sondes verticales qui s'étendent vers le bas depuis l'extr- mité superieure du reservoir pour mesurer le niveau de noir de carbone dans le reservoir.
2) Des organes élévateurs sont attachés aux extrémités des lames horizontales les plus proches du fond du réservoir pour élever le noir de carbone qui est present dans le fond du réservoir, les organes élévateurs étant orientés dans la direction du mouvement des lames horizontales et étant de préférence inclinés verticalement à 450 par rapport aux lames horizontales.
3) Des racles latérales, verticales ou heli- coldales, s'étendent vers l'extérieur des extrémités des lames horizontales coaxiales inférieures auxquelles elles sont attachées, épousent la forme de la paroi du reservoir et sont attachées aux extrémistes correspondantes des lames horizontales coaxiales supérieures, les racles latérales tournant suffisamment près de la paroi du réservoir pour éliminer la croûte de noir de carbone qui s'est eventuellement formee et/ou réduire au minimum le risque d'agglutination en croute du noir de carbone sur la paroi du réservoir, les racles étant de préférence situées à moins de 5 cm de la paroi du reservoir et leurs bords pouvant aussi être chanfreinés dans la direction de mouvement de ces racles.
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4) Des aubes agitatrices ayant la forme de courbes à développantes sont attachées a l'arbre vertical juste au-dessus des lames horizontales inférieures; les bords exterieurs des aubes agitatrices sont supportés par des barres verticales et reliés à celles-ci, les barres étant reliées aux extrémités des lames horizontales les plus proches du fond du réservoir et aux extrémités du jeu supérieur suivant de lames horizontales coaxiales : les aubes agitatrices s'étendent vers l'exterieur jusqu'aux bords des sorties du réservoir et chaque segment de rotation des aubes agitatrices provoque un egal déplacement du noir de carbone depuis le centre du réservoir vers les bords des sorties de ce reservoir.
Ces particularités et d'autres encore de l'invention comprenant divers détails de construction nouveaux et diverses combinaisons d'elements nouvelles seront décrites en particulier ci-après, avec référence aux dessins annexes. Bien entendu, le reservoir inter- mediaire particulier conforme à l'invention n'est représenté qu'a titre d'exemple non limitatif et les principes et particularités de l'invention peuvent être utilisés dans des formes d'exécution nombreuses et variées sans sortir du cadre de l'invention.
Dans les dessins annexés : la Fig. 1 est une vue en elevation de face, en partie en coupe, d'un réservoir intermédiaire: la Fig. 2 est une vue en élévation de côté, en partie en coupe, du reservoir intermédiaire représenté sur la Fig. l ? la Fig. 3 est une vue de détail d'un organe élévateur utilisé avec le réservoir intermédiaire. la Fig. 4 est une vue en plan des elements
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e m mélangeurs du réservoir intermédiaire, et la Fig. 5 est une vue de détail d'une aube
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agitatrice.
Le procédé pour mélanger et agiter du noir de carbone dans un réservoir intermediaire consiste ä agiter le noir de carbone en au moins deux niveaux verticalement séparés dans le réservoir, le niveau inférieur étant suffisamment proche du fond du réservoir pour maintenir en mouvement le noir de carbone
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present au fond du réservoir, & élever le noir de le noir de carbone situé près du fond du réservoir, à loigner le noir de carbone du centre du réservoir en direction de la ou des sorties de ce dernier, à réduire au minimum l'accumulation de noir de carbone sur la paroi du réservoir intermédiaire et/ou à enlever de la paroi du reservoir la croûte de noir de carbone qui s'y est de ja éventuellement formée.
Le noir de carbone est agité par tout moyen approprié, par exemple par des lames horizontales coaxiales qui sont attachées a un arbre vertical tournant dans le réservoir intermédiaire. Les lames horizontales sont installées en au moins deux niveaux du réservoir, le jeu inférieur de lames coaxiales étant suffisamment proche du fond du reservoir pour que la rotation de lames maintienne en mouvement le noir de carbone present au fond du reservoir.
Le niveau vertical auquel les lames hori-
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zontales superieures peuvent etre installées est limité par la profondeur a laquelle des sondes verticaies, qui sont placees dans un réservoir intermédiaire typique pour y mesurer les niveaux de noir de carbone, s'etendent vers le bas depuis l'extrémité supérieure du réservoir. Les lames horizontales superieures ne peuvent pas être placées à une hauteur quelconque qui les amenerait à accrocher les sondes. Ces sondes verticales sont nécessaires pour surveiller le niveau de noir de carbone ä l'intérieur du reservoir inter-
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médiaire.
Le jeu supérieur de lames horizontales coaxiales doit, de preference, être installé ä la limite supérieure du tiers infrieur du réservoir intermediaire pour assurer une agitation poussée du melange de noir de carbone immédiatement avant son entrée dans le granulateur.
Le noir de carbone situé près du fond du réservoir est élevé par des organes élévateurs qui sont attachés aux extrémités des lames horizontales les plus proches du fond du reservoir. Le noir de carbone est simultanément élevé par les organes élévateurs et agite par les lames horizontales. Les organes élévateurs sont orientés dans le sens de rotation des lames.
La formation d'une croûte de noir de carbone sur la paroi du reservoir est réduite au minimum et la croûte de noir de carbone qui s'est éventuellement formée est éliminée au moyen de racles laterales. Les racles sont verticales ou hélicoïdales, s'étendent vers l'exterieur et epousent la forme du reservoir. Les racles sont attachées aux extremities des lames horizontales coaxiales les plus proches du fond du réservoir ainsi qu'aux extrémités des lames horizontales superieures. Les racles s'étendent suffisamment près de la paroi du reservoir pour éliminer de la paroi du réservoir la croute de noir de carbone qui pourrait s'y être formée et/ou pour réduire au minimum les risques d'agglutination du noir de carbone sur la paroi du reservoir.
Les racles doivent de preference etre installées à moins de 5 cm de la paroi du reservoir. Les bords des racles latérales peuvent aussi être chanfreinés dans la direction de leur mouvement.
Le noir de carbone est déplacé partir du centre du réservoir en direction de la ou des sorties de ce reservoir par des moyens appropriés tels que des aubes agitatrices. Dans une forme d'execution speci-
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fique, les aubes agitatrices ont la forme de courbes à développantes et sont attachees a l'arbre vertical tournant juste au-dessus des lames horizontales inforieures. Les aubes sont supportées au moyen de barres verticales dont les extrémités sont attachées au jeu inferieur de lames horizontales et au jeu de lames horizontales coaxiales situe au niveau vertical soupé- rieur suivant.
La Fig. 1 illustre un rEservoir intermédiaire en acier inoxydable 12 contenant les éléments de l'invention. Du noir de carbone pénètre dans le rester- voir intermédiaire par l'ouverture 14. La ventilation de l'intérieur du réservoir intermédiaire est assurée par 1'évent 16. Des sondes 17,18, 20,22 et 24 mesurent le niveau de noir de carbone dans le réservoir intermédiaire 12. Un arbre vertical tournant 26 est montE au centre du réservoir intermédiaire. L'arbre est constitue d'une âme'intérieure en fer 27 et d'un fourreau exterieur en acier inoxydable 25.
L'arbre tournant traverse une ouverture 28 dans le centre de la paroi superieure 30 du réservoir intermédiaire et s'étend vers le bas, au centre du réservoir, à travers une ouverture 32 prévue dans le fond 34 du reservoir 12.
Quatre jeux de lames horizontales coaxiales 36,42, 48 et 54 sont attachés a l'arbre tournant 26. Le jeu supérieur de lames horizontales 36 est formé des lames horizontales 38 et 40. Les lames horizontales 38 et 40 sont attachées au moyen de boulons à une éclisse métallique 56 qui est soudée sur l'arbre vertical 26.
Les lames horizontales 38 et 40 sont coaxiales et s'étendent vers l'exterieur vers des points opposés de la paroi cylindrique du reservoir.
Le jeu suivant de lames horizontales 42 est positionne approximativement A mi-distance entre le jeu
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superieur de lames horizontales 36 et les jeux inférieurs de lames horizontales 48 et 54. Les lames horizontales 44 et 46 du jeu 42 (voir Fig. 2) sont perpendiculaires aux lames correspondantes 38 et 40 du jeu 36. Les lames horizontales 44 et 46 sont attachées au moyen d'écrous et de boulons à clisse metallique 58. cette éclisse métallique étant soudée sur l'arbre vertical tournant 26.
Deux jeux de lames horizontales 48 et 54 sont positionnes au même niveau sur l'arbre vertical 26 près du fond 34 du réservoir intermédiaire 12. Ces jeux de lames horizontales 48 et 54 sont suffisamment proches du fond du réservoir pour que la rotation des lames maintienne en mouvement le noir de carbone présent dans le fond du réservoir. La distance à partir du fond du
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reservoir est habituellement d'environ 2, 5 cm. Le jeu de lames horizontales 54 est parallble au jeu 42 (voir Fig. 2) et le jeu de lames 48 est parallèle au jeu supérieur de lames horizontales 36. Le jeu de lames horizontales 48 est constitué de deux lames 50 et 52 qui sont attachees au moyen d'écrous et de boulons sur l'éclisse 62 qui est soudee sur l'arbre vertical tournant 26.
Les lames horizontales 50 et 52 s'étendent vers l'exterieur vers les points opposés de la paroi du
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reservoir 12. Le jeu de lames horizontales 54 (voir 6 (voir r Fig. 2) est constitue des lames 64 et 66 attachees au moyen d'écrous et de boulons ä l'éclisse 68 qui est soudée sur l'arbre vertical 26. Les lames horizontales
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64 et 66 s'étendent vers des points opposes le long de la paroi du réservoir.
La Fig. 3 illustre un organe élévateur attaché a une lame horizontale. Une barre d'acier inoxydable 72 est soudée sur l'extrémiste de la lame horizontale 69. L'organe elevateur 74 est alors soudé vers le haut a 450 par rapport à la lame horizontale, sur la surface
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superieure de la lame horizontale et sur le bord de la barre 72. L'organe elévateur 74 est orienté verticalement dans la direction de mouvement de la lame horizontale.
La racle latérale 76 est soudée & l'extrémité
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de la lame horizontale 50 sur la Fig. 1, s'etend vers l'exterieur et épouse le contour de la paroi du réservoir. La racle latérale 76 s'étend vers le haut et le long de la paroi du réservoir et forme un coude de 90. immédiatement an dessous de la lame horizontale 38. L'extrémité de la racle latérale 76 est attachée à l'extrémité de la lame horizontale 38 au moyen d'écrous et de boulons. La racle latérale 76 est suffisamment proche de la paroi du réservoir 12 pour éliminer la croûte de noir de carbone qui s'est éventuellement formée sur cette paroi et/ou redire au minimum le risque de formation de croate de noir de carbone sur celle-ci. Dans ce cas, la racle 76 est placée à moins de 5 cm de la paroi du reservoir.
D'une manière analogue, la racle laterale 78 s'etend vers l'extérieur et est soudée sur l'extrémité de la lame horizontale 52.
La racle latérale 78 forme un coude de 90* en direction de l'arbre vertical 26 imméditement en dessous de la lame horizontale 40. L'extrémité de la racle est attachee & l'extrémité de la lame horizontale 40 au moyen d'écrous et de boulons.
Comme le montre la Fig. 2, deux aubes agitatrices en forme de developpante 82 et 84 sont installees entre le jeu inferieur de lames horizontales et le jeu suivant de lames horizontales 42. Les aubes agitatrices sont soudées sur l'arbre vertical 26 de sorte que, lorsque l'arbre vertical 26 tourne, les aubes agitatrices tournent dans le sens de la partie convexe des aubes agitatrices en forme de développante. Les aubes agitatrices (voir Fig. 4) s'étendent vers l'exté-
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rieur ä partir de l'arbre vertical 26 jusqu'au bord intérieur des orifices de sortie 86 et 88 du réservoir, c'est-a-dire jusqu'au bord de l'orifice de sortie du réservoir le plus proche de l'arbre vertical 26.
Les
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aubes agitatrices sont disposées d'une manière teile que leurs largeurs soient verticales. La forme géromé- trique de la courbe de développante de l'aube agitatrice est déterminée par la circonférence du fourreau extérieur 25 de l'arbre vertical 26. Les pointes d'extrémité 83 et 85 de la partie convexe des aubes agitatrices s'étendent jusqu'aux bords intérieurs 87 et 89 des orifices de sortie du reservoir. Pour obtenir une explication plus détaillée d'un procédé de dessin d'une courbe de développante, il convient de se référer à Chemical Engineer's Handbook, Textbook Edition, Perry J.H. Ed., 3ème édition, page 62 (McGraw Hill, 1950) dont les enseignements sont cités ici a titre de reference.
Les aubes agitatrices sont supportées a leurs extremities par des barres verticales 90,92 (voir Fig. 2). Les extrémités de la barre verticale 90 sont attachées aux lames horizontales 44 et 64. L'extremiste de l'aube agitatrice 82 est attachée ä la barre verticale 90 et est supportée par celle-ci. Les extreniites de la barre verticale 92 sont attachées aux lames horizontales 46 et 66. L'extrémité de l'aube agitatrice 84 est attachée à la barre verticale 92 et est supportee par celle-ci.
La Fig. 5 illustre une technique permettant d'attacher une aube agitatrice à une barre de support verticale. Une extrémiste de la barre de support verticale 90 est soudée à la face inférieure de la lame horizontale 44 et l'autre extrémité de cette barre 90 est soudée à la face supérieure de la lame horizontale 64. Deux bandes d'acier inoxydable 96 et 98 sont
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soudées respectivement aux bords supérieur et inférieur de l'aube agitatrice 82 et à l'extrémite de l'aube agitatrice la plus éloignée de l'arbre vertical 26. Les bandes d'acier inoxydable s'étendent vers la barre de support verticale 90 et sont soudées ä angle droit au cote de la barre. Un support supplémentaire est fourni par un couvercle en acier inoxydable 100.
Le couvercle 100 s'ajuste étroitement dans la structure de support rectangulaire formée par les bandes en acier inoxydable 96 et 98 qui sont soudées sur l'aube agitatrice 82 et sur la barre de support verticale 90. Les bords du couvercle 100 s'ajustent dans la structure de support rectangulaire et sont soudés à celle-ci. Le couvercle sert ä empêcher l'aube agitatrice d'être déformée suite au déplacement du noir de carbone.
Bien entendu, l'invention n'est en aucune manière limitée aux details d'execution décrits plus haut auxquels de nombreux changements et modifications peuvent être apportes sans sortir de son cadre.