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"Four à. Coke"
La présente invention se rapporte aux fours à coke chauffés extérieurement, spécialement aux fours à coke du type à chambres, dans lesquels les produits volatils de la distillation sont évacues à travers la sole de la ou des chambres.
L'invention a principalement pour but d'obvier aux effets nuisibles des hautes températures qui prévalent à la partie inférieure ou base des chambres de cokéification, tant sur les produits volatils eux-mêmes que sur les con- @ -
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duits et appareils amenant ces produits à travers cette par- tie des chambres.
Suivant l'invention, un conduit pour l'évacuation de ces produits gazeux est construit à l'intérieur de la ma- çonnerie, à la base de la chaire, et est isolé des parois environnantes par un espace d'air ou de gaz agissant comme isolant ou réfrigérant cour le four, ou par des matières isolantes solides.
En conséquence, le conduit peut se dilater et se contracter indépendamment de la maçonnerie du four, et on évite toute décomposition des gaz et vapeurs traversant ce conduit, due à leur contact direct avec les parois chauf- fées.
Dans une forme de construction, le conduit présen- te la forme d'un tube s'étendant sur toute la longueur des chambres du four à coke,des fentes, prévues à la partie su- périeure du tube, coïncidant avec des ouvertures similaires disposées de préférence au milieu de la sole de chaque cham- bre.
Dans une construction modifiée, la surface toute en- tière de la sole du four est utilisée pour l'évacuation des produits volatils de la distillation, et le conduit d'évacua- tion pour ces produits est formé par une auge en forme de boî- te, faite en métal ou en matière céramique, ouverte en haut et fermée en bas. Une plaque formant tamis, supportée sur des barres de support reposant sur l'auge d'évacuation, est pour- vue d'ouvertures permettant,le passage des produits volatils, mais retenant les particules solides, Des agents réfrigérants peuvent être introduits dans des espaces creux prévus dans l'auge.
Dans les dessins annexés, qui représentent, à titre
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tre d'exemple, deux formes d'exécution de fours à coke pour- vus de conduits d'évacuation établis suivant l'invention:
Fig. 1 est une coupe verticale transversale, et
Fig. 2 une coupe verticale longitudinale d'une chambre de four à coke, cet.exemple constituant une forme de réalisation de linvention.
Figs. 3 et 4 sont respectivement une coupe trans- versale verticale et une coupe verticale longitudinale d'un four à coke pourvu d'une disposition modifiée pour l'évacua- tion des gaz et vapeurs;
Fig. 5 est une vue en plan de la plaque formant tamis et de ses supports, prise de haut en bas.
Sur les Figs. 1 et 2, la maçonnerie du four est indiquée en a; b désigne le conduit d'évacuation tubulaire, de préférence divisé longitudinalement en plusieurs parties placées bout à bout; ce conduit peut être fait en métal ou en matière céramique, et il est séparé de la maçonnerie par un espace d'air c, et supporté à intervalles par des sail- lies c' de la maçonnerie. Cet espace .2, agit comme isolant pour la chaleur, et peut être éventuellement remplacé par une matière isolante solide quelconque.
Des fentes 1 prati- quées au milieu de la partie supérieure du tube d, coin .- cident avec des ouvertures e ménagées au milieu de la sole f des chambres du four,
Les ouvertures 2.de la sole f de la chambre du four peuvent être recouvertes de plaques de tamisage ou plaques analogues, dans le but de réduire au minimum la chute de petites particules de charbon ou de poussier. Tou- tes les particules de charbon ou de coke qui passent à tra- vers les ouvertures du conduit b, peuvent être facilement éliminées de temps en temps, par exemple au moyen d'un jet
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de vapeur.
Dans le but d'empêcher des produits volatils con- densés de la distillation de traverser les ouvertures e et le conduit en formant avec les particules de charbon qui ont pénétré dans ce conduit des incrustations qui pour- raient l'obstruer la sole f de la chambre est de préférence surélevée au milieu et inclinée vers le bas de chaque cote, comme on le voit sur la Fig. 1. Les produits condensés qui peuvent prendre naissance coulent alors latéralement vers les parois chaudes du four et s'évaporent sur la sole du four en la refroidissant dans la mesure voulue.
L'invention décrite peut non seulement être employée avec des fours neufs, mais elle peut aussi être appliquée à des fours exis- tante} qu'il stagit de convertir de manière , permettre l'é- vacuation des produits gazeux de la distillation car la base de la chambre. Dans ce cas, on peut ériger un bloc spécial et distinct de maçonnerie neuve sur la sole existante de la chambre, cette maçonnerie entourant le passage b, de telle sorte qu'une nouvelle soie ± se forme à une légère distance au-dessus de l'ancienne. Le léger inconvénient dû à la réduc- tion de la hauteur effective de la chambre est entièrement compensé par les avantages offerts par le nouvel appareil et la nouvelle méthode de travail.
Au cas où la disposition d'ouvertures e uniquement au milieu de la sole ± serait insuffisante pour remplir les conditions spéciales exigées pour le four à coke employé, on peut ménager plusieurs de ces ouvertures, au lieu de l'ouverture unique représentée à la Fig. 1.
La disposition suivant l'invention présente cet avantage important que les gaz sont évacués à travers la sole de la chambre par'la voie la plus rapide et la plus courte, dans un espace, à savoir le conduit b, qui est bien
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protégé contre tout échauffemént nuisible par la maçonnerie.
Les avantages inhérents a l'évacuation des gaz vers le bas â travers la sole de la chambre, et qui consistent à proté- ger efficacement ces produits de la distillation contre tou- te décomposition par la chaleur, ont réellement été obtenus pour la première fois par l'appareil construit suivant la présente invention. En même temps, cet isolement calorifuge du passage b augmente la durée du four et permet de construi- re l'appareil en une matière qui n'a pas besoin d'être réfrac- taire. La forme et la méthode de construction du dispositif sont très simples et par suite très peu coûteuses.
Dans la variante de construction représentée sur les Fige. 3, 4 et 5, une caractéristique consiste en ce que la surface toute entière de la sole est utilisée pour évacuer les produits volatils de la distillation.
Sur la Fig. 3, on a représenté également en coupe transversale la charge de coke se trouvant à l'intérieur de la chambre de cokéfication, et en-cours de carbonisation.
On a supposé l'emploi d'une espèce de charbon à co- ke et d'un traitement tels qu'au cours du procédé de carboni- sation. deux couches de charbon partiellement cokéfié, pa- rallèles aux deux parois chauffantes latérales, se forment et avancent graduellement vers le milieu, ces couches étant pour ainsi dire imperméables aux gaz. A l'intérieur, entre ces deux couches r, se trouve du charbon g non converti en coke à l'état désagrégé et à une température modéfée, tandis que des deux côtés, à l'extérieur, existe du coke d'une structu- re très dense et d'une température élevée.
Dans la variante considérée, le conduit d'évacuation consiste essentiellement en une partie inférieure en forme de boite, ouverte en haut, et en plaques de tamisage h posées
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librement sur cette boite, La botte!. qui est indépendante de la maçonnerie, peut être faite en métal, par exemple en fonte, ou en toute autre matière appropriée de nature cérami- que, et elle consiste, dans l'exemple représente, en deux piè- ces creuses u qui se rencontrent au milieu de leur longueur et sontreliées entre elles par une bande k continue sur tou- te la longueur de la chambre du four. Dans le sens longitu- dinal, la boîte i est subdivisée en plusieurs pièces courtes, placées bout à bout, et qui sont maintenues assemblées par des boulons longitudinaux 1.
La partie supérieure ouverte de la boîte ,1 est entretoisée par un certain nombre de tra- verses m placées à intervalles appropriés. Un rebord verti- cal s'étendant sur toute la longueur de la chambre, est for- mé par des saillies n disposées entre les traverses m au sommet des côtés longitudinaux de la boîte i. les surfaces supérieures de ce rebord affleurant les surfaces supérieures des traverses m. Ces traverses m et ces saillies n sont cou- vertes par les plaques de tamisage h. qui ne sont pas rigide- ment fixées et soht disposées les unes à côté des autres de manière à former une sole continue, pourvue de nombreuses ou- vertures pour l'évacuation des gaz.
Les espaces creux de la boîte i, qui peuvent s'é- tendre sur toute ou nartie de la longueur de la chambre,ser- vent à conduire un agent réfrigérant, de préférence gazeux, tel que de la vapeur, de l'air ou des gaz perdus du four. Cet agent réfrigérant refroidit immédiatement les produits de la distillation qui s'écoulent dans et à travers le passage i, venant des couches 'relativement denses de coke chaud à hau- te température, dans le voisinage des parois du four. En mê- me temps, les espaces creux 2. traversés ou remplis par l'a- gent gazeux isolent les gaz d'échappement de l'action de la
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maçonnerie chauffée à. haute température qui se trouve laté- ralement et au-dessnus du conduit.
Les espaces creux o, peu- vent naturellement être remplacés ou complètes par d'autres formes de dispositifs calorifuges.
Les produits de la distillation sont évacués par la surface toute entière de la sole, de telle sorte que le gaz et vapeurs peuvent passer tant par la partie centrale de la chambre contenant du charbon non réduit, à basse température, que par le coke chaud qui est séparé de g, ainsi que cela a été expliqué' ci-dessus, par des couches à peu près imperméables de coke partiellement formé imprègne de articules de goudron épais.
L'agent gazeux qui circule dans les espaces ± re- froidit et isole en même temps les produits volatils contenus dans le conduit i, et protège plus spécilement les gaz et vapeurs frais, venant du charbon froid non converti q, qui contiennent des goudrons ayant une valeur commerciale, con- tre tout échauffement nuisible dû au mélange, dans le con- duit, avec les gaz chauds provenant des couches extérieures de coke chaud ±, Si on emploie de la vapeur comme agent réfrigé- rant en 9, la vapeur surchauffée peut être conduite entière- ment ou partiellement dans la chambre du four à coke, au-des- sus de la charge de charbon.
Cette vapeur est alors de préfé- rence évacuée par des espaces s, formés entre les parois de la chambre et la surface extérieure du coke , par suite du rétrécissement du coke et par suite des fissures qui se for- ment toujours dans celui-ci, ce qui a cour effejr d'augmenter considérablement le rendement en ammoniaque en ces endroits; la haute température de la vapeur surchauffée empêche tout refroidissement nuisible de la charge cokéifiée.
Sur les surfaces internes des deux couches ± en
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cours de cokéification, il se forme de nombreux produits vo- latils, tels que de la vapeur et des goudrons. Les gaz et va- peurs libérés en ces endroits tendent naturellement à passer dans le charbon brut spongieux 3, offrant une faible résistan- ce ; ils forment un mélange de gaz et de vapeurs relativement froid et par suite spécifiquement plus lourd, lequel, par son poids, tend à s'écouler vers le bas. Dans la partie cokéfiée p, qui se trouve à l'extérieur des couches r, ce sont surtout des gaz permanents qui sont libérés, plus particulièrement de l'hydrogène et de l'ammoniaque. Ces derniers gaz sont très chauds, ils ont donc un faible poids spécifique et tendent par conséquent à s'élever.
Si, dans le cas où l'on emploie un charbon et un traitement de cokéification tels que nous les avons supposés, tous les produits sont évacués par le milieu de la sole, seuls les gaz et vapeurs qui se dégagent dans l'espace interne 2. contenant du charbon non converti, peuvent s'écouler.libre- ment vers le bas, en raison de la fermeture pratiquement com- plète obtenue par les couches denses.!, D'autre part, les gaz développés dans les couches de coke p, et parmi eux l'ammonia- que, doivent suivre un chemin irrégulier, en premier lieu en s'élevant le long des parois latérales chaudes et en passant à la surface supérieure libre de la charge,sous le plafond du four, puis de la à travers le charbon q;
dans ce cas, il se produit inévitablement une décomposition et un rendement réduit, tant de l'ammoniaque que des vapeurs d'hydrocarbures dégagées en g, quand ces produits volatils rencontrent les gaz chauds provenant' du coke fortement chauffé 2, Les mêmes difficultés se produisent naturellement, dans ces cas, si l'évacuation ne se fait que par les parties extérieures de la sole de la chambre, c'est-à-dire près des parois latérales,
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parce que les gaz et vapeurs froids du charbon non converti sont alors chassés vers l'espace extérieur contenant le co- ke chaud p. Si. par contre,la surface toute entière de la sole est utilisée pour évacuer les produits de la distilla- tion on obvie entièrement aux inconvénients susmentionnés.
De cette manière, on établit un courant descendant aisé tant pour les gaz formés en 1 que pour ceux formes en p. Pour réa- liser cette condition, il suffit de maintenir dans le conduit i une Pression moindre que la valeur de chacune des diffé- rentes pressions existant à la base de la chambre, dans l'es- pace interne a. et dans l'espace externe p.
Les trous ou fentes pratiqués dans les plaques de tamisage h ne sont pas, comme on pourrait s'y attendre, ob- strués dans une mesure importante. Ceci est apparemment dû à ce qu'en général aucun produit condensé liquide ou visqueux (goudron ou équivalent) n'atteint les plaques de tamisage, et par suite ne peut gicler à. travers ces trous dans le conduit i. En divisant l'appareil en une boîte inférieure et en pla- ques de tamisage distinctes Posées librement sur cette boîte on tient compte efficacement de la dilatation inévitable due à la chaleur.
Les traverses m nosées librement, permettent l'emploi de plaques de tamisage de construction relativement légère et peu robuste, qui peuvent être facilement remplacées quand elles sont usées. à peu de frais et pendant la marche du four.
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