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"PERFECTIONNEMTNS A LA DISTILLATION DU GOUDRON
ET DES MATIERES ANALOGUES"
Cette invention a trait à la distillation des hy- drocarbures telles que le goudron, les huiles goudronneuses, le brai, etc... et a pour objet un procédé et un appareil de distillation perfectionnés.
Le procédé et l'appareil suivant 1 invention per- mettent de distiller du goudron pour produire un brai de point d'ébullition élevé et des huiles de distillation et d'obtenir, à l'aide du goudron ainsi distillé,' CI-eg rende- mente en huiles de distillation beaucoup plus grande que ceux qu'on avait obtenus jusqu'à ce jour, à la connaissance de la demanderesse, par l'un quelconque des procédés de dis-
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tillation antérieurement appliqués.
Le procédé suivant l'invention, est un procédé continu dans lequel le goudron à distiller est chauffé par son contact direct avec des gaz a haute température; le gou- dron est introduit dans ces gaz a l'état pulvérisé et le vo- lume, l'intensité, l'uniformité et la perfection de la dis- tribution du goudron ainsi introduit sont tels que le gou- dron est rapidement chauffé et distillé, les gaz surchauf- f és sont rapidement refroidis aune température considéra- blement inférieure à leur température initiale, ils sont ef- ficacement débarrassés du brai entraîné et du carbone qu'ils contenaient,
et les quantités de goudron à distiller et de gaz surchauffes fournies par unité de tempe pour la distil- lation sont réglées de telle sorte qu'un brai de point de fusion élevé peut être produit et retiré directement et con- tinuellement et qu'on peut, par la distillation, obtenir un rendement en huile propre extrêmement élevé, en retirant les gaz et vapeurs mélangés pendant qu'ils sont encore a une tem- pérature élevée et en les refroidissant pour en condenser les huiles de distillation.
La présente invention offre un procédé partiouliè- rement avantageux de distillation du goudron de four à coke à une cokerie et permet de distiller un goudron de ce genre en produisant une proportion remarquablement élevée d'huiles de distillation, par exemple 75% environ ou davantage du goudron distillé, et un brai fondant à une température éle- vée, par exemple vexe 200 C ou au-dessus.
Le présent procé- dé présente aussi des avantages pour la distillation du gou- dron lorsqu'il ne s'agit pas d'obtenir le brai de point de fusion maximum et le rendement en huile maximum et permet de distiller du goudron pour produire des brais de point de fu- sion plus faible et un pourcentage d'huile plus faible avec
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de nombreux avantages comprenant le lavage et le nettoyage -parfaits des gaz, le refroidissement presque instantané des gaz à une température presque égale à celle du goudron ou du, brai en cours de distillation),
le chauffage rapide et effi- cace du goudron ou du brai à une température presque égale à celle des gaz et 1 utilisation du pouvoir de distillation pratiquement maximum des gaz jusqu'au point où ils sont re- froidis dans la chaudière.
Lorsque ce procédé est ainsi réalisé dans des co- keries, on tire parti des gaz chauds sortant des fours à coke en introduisant ces gaz d'une façon continue dans une chau- dière de distillation à ou vers la température maximum qu'ils possèdent à leur sortie des fours à coke individuels.
La ma- tière à distiller, par exemple du goudron ordinaire ou par- tiellement distillé;, est continuellement introduite dans la chaudière et contrainte à passer à travers celle-ci et est projetée à l'état divisé dans les gaz chauds de four à coke en quantité telle et avec une intensité et une uniformité telles que les gaz de four à coke sont immédiatement refroi- dis de leur température maximum à une température notable- ment plus basse, que le goudron ou brai est simultanément chauffé et rapidement distillé et que les gaz chauds sont soumis à un lavage si parfait qu'ils sont débarrassés de la , totalité ou de la majeure partie des particules de carbone et de brai entraînées.
Le mélange de gaz de four à coke et d'huiles vaporisées qui en résulte est continuellement reti- ré à haute température de la chaudière et est ensuite refrci- di pour en condenser les huiles; et le brai produit eat aussi' retiré continuellement de la chaudière.
Les gaz sortant des fours à coke quittent les par ties supérieures incandescentes des fours à une température ' élevée, par exemple voisine de 550 à 8000 C ou plus, selon . la construction des fours à coke, le cycle de cokéfactions,
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le degré de cokéfaction, etc... La température de ces gaz est supérieure à celle à laquelle la cokéfaction du brai a lieu, mais on élimine pratiquement cette cokéfaction dans le pré- sent procédé en amenant les gaz chauds, immédiatement à leur entrée dans la chaudière de distillation,
au contact d'un vo- lume extrêmement grand de goudron ou de brai a l'état divisé qui est à une température beaucoup plus basse et qui possède par conséquent à un degré adéquat le pouvoir d'absorber la chaleur sensible et la chaleur latente des gaz. L'effet d'u- ne projection intensive de goudron ou de brai à l'état divi- sé dans les gaz est de refroidir brusquement et rapidement les gaz à une température beaucoup plus basse que leur tem- pérature initiale et, en même temps, de chauffer le goudron ou le brai et d'en distiller les éléments vaporisables rapi- dement, mais uniformément et d'une manière réglée.
De cette façon, les gaz sont rapidement refroidis à une température telle qu'on peut facilement éviter la cokéfaction nuisible tout en tirant parti de la température élevée et de la gran- de quantité de chaleur des gaz d'une manière particulière- ment avantageuse pour la distillation rapide de matières tel- les que le goudron, le brai, les huiles goudronneuses, etc...
L'application de ces gaz à haute température pré- sente cet autre avantage que, même après avoir été refroidis par la distillation du goudron et du brai, lesdits gaz peu- vent encore posséder une température élevée. Par exemple, lorsqu'on fabrique du brai fondant à 2000 C, ces gaz peuvent encore posséder une température de 3500 à 400 C après la distillation et peuvent être retirés de la chaudière 4 des températures élevéea de ce genre, ce qui présente des avanta- ges qu'on indiquera plus loin.
Le lavage des gaz à haute tem- pérature est réalisé ai efficacement que les gaz sont parfai- tement débarrassés des poussières,éléments de brai, etc..en- traînés et que les huiles de distillation qui se séparent en-
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suite des gaz par condensation aont exemptes ou sensiblement exemptes d'éléments de brai et autres éléments étrangers de ce genre, ces éléments étant éliminés des gaz et incorporée au résidu de brai.
La présente invention offre un procédé perfection- né permettant de distiller des huiles, goudrons, huiles gou- dronneuses, brais, etc..provenant de diverses sources. Dans le cas de goudrons ces goudrons peuvent être des goudrons de four à coke, des goudrons de cornue à gaz, du goudron de gaz à l'eau ou des goudrons provenant d'autres sources. On peut distiller d'une façon analogue et avantageuse, les hui- les goudronneuses ou d'autres huiles, en particulier celles qui laissent un résidu fluide par distillation et celles qui, lorsqu'elles sont distillées par les procédés usuels, subis- sent un degré élevé de décomposition se traduisant par une grande perte d'huile de distillation.
Dans le cas d'un gou- dron de four à coke, par exemple, le goudron peut être le goudron total produit à la cokerie, le goudron lourd séparé dans le barillet collecteur ou le goudron léger ou huile goudronneuse séparé dans les condenseurs. Dans le cas du goudron de four à coke distillé à une cokerie à l'aide des gaz chauds de fours à coke, les gaz employés pour la distil- lation peuvent, après qu'ils ont été refroidis pour en sépa- rer les huiles de distillation, être combinés avec le reste du gaz produit à la cokerie.
Les gaz à haute température employés pour la dis- tillation peuvent provenir de sources diverses, y compris de cornues à gaz, de gazogène, de machines à gaz à l'eau et d'au- tres procédés de carbonisation, de distillation et de gazéi- fication du charbon, mais la procédé est en particulier avan- tageux lorsqu'il est réalisé avec des gaz de four à coke chauds qui sont disponibles en grandes quantités aux coke- ries et qui contiennent une grande quantité de chaleux qui
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est habituellement perdue dans l'exploitation ordinaire de ces cokeries.
Les gaz sortant des cornues à gaz horizontales pos- sèdent une température de 500 à 700 u ou même beaucoup plus élevée et peuvent avantageusement être appliqués à la distil- lation du goudron qui se sépare normalement des gaz par re- froidissement. De même, le gaz pauvre, qui quitte le gazogène à 500-800 C, et le gaz à l'eau, qui quitte les machines à 600-800 . C, sont utilement applicables dans le présent procé- dé. Ces gaz et d'autres gaz à haute température sont appli- qués dans le présent procédé pour distiller le goudron, les huiles goudronneuses, les brais, etc.., d'une manière parti- culièrement avantageuse.
L'appareil appliqué suivant l'invention comprend une chaudière de distillation munie de moyens pour: a) introduire les gaz de four a coke chauds ou autres gaz a haute tempéra- ture ; b) introduire le goudron, brai ou autre produit a dis- tiller; c) retirer le résidu de distillation ; etd) retirer le mélange de gaz et de vapeur de la chaudière et refroidir ce mélange en vue d'en séparer les huiles de distillation, etc... S'il s'agit de tirer parti de tout le pouvoir de dis- tillation des gaz, il convient que la chaudière occupe une position telle que les gaz de four à coke chauds puissent y pénétrer à une température qui n'est pas beaucoup plus basse que celle à laquelle ils sortent des fours à coke individuels.
Il est par conséquent avantageux de placer la chaudière sur la batterie de fours à coke et de faire communiquer directe- ment le nombre nécessaire de fours individuels avec cette chaudière afin que les gaz des fours pénètrent dans la chau- dière mens avoir subi une chute de température importante.
Toutefois, les gaz chaudepourraient être conduite à une chaudière occupant une autre position. Toute chute modérée
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de température que les gaz sont susceptibles de subir,peut être compensée par l'apport d'une certaine quantité de gaz à haute température.
Le volume et la composition des gaz de fours à coke sortant de fouis adjacents, varientce volume étant relativement grand au commencement de la cokéfactions, lorsque le four vient d'être chargé!, mais étant beaucoup plus faible vers la fin de la cokéfaction un peu avant le détournement., Les fours adjacents sont habituellement char- gés à des instants différents, de aorte que, par exemple, au moment où l'on charge un four, le four adjacent situé d'un côté est déjà assez avancé dans la période de cokéfaction,et le four adjacent situé de l'autre côté est lui-même assez avancé mais à un degré différent.
Par conséquente si 1 on relie les prises de gaz des fours individuels de façon que les variations dans la quantité, la composition et la tempé- rature des gaz provenant des divers fours soient compensées, on obtiendra continuellement pour la distillation, des gaz - dont le volume et la composition moyenne seront approximati- vement constante.
Les fours à gaz individuels sont habituellement, reliée, à 1 une de leurs extrémités, à un barillet collée- . teur par des colonnes d'échappement individuelles allant des fours individuels au barillet.La chaudière de distillation peut avantageusement être située de l'autre côté de la batte- rie de fours à coke et être reliée au nombre requis de fours par des tuyaux de communication ou colonnes d'échappement in- dividuels,s de façon qu'une partie ou la totalité des gaz son- tant de cee fours,puisse être transférée à la chaudière en vue de la distillation.
L'emplacement de la chaudière varie- ra selon la construction de la eokerie, l'emplacement du on des barillets, etc..,. Au lieu de placer la chaudière immédia- tement au-dessus des fours à coke et de relier les fours in- dividuels séparément à la chaudière, on peut placer la chau-
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dière à une certaine distance des fours, à l'une des extré- mitée ou côté. de la batterie, et la relier par un collec- teur convenablement calorifugé au nombre requis de fours, comme décrit d'une façon plue détaillée dans la demande de brevet formée par la même demanderesse, à la même date que la présente et ayant pour titre: Procédé et appareil de dis- tillation du goudron et des matières analogues.
En général, lorsque les gaz sortant des fours sont employés pour la dis- tillation, on isole ces fours du barillet ordinaire à l'aide d'obturateurs, de façon que tous les gaz de ces fours passent à travers la chaudière et la canalisation de traitement de gaz y reliée. Il est évident qu'on pourra relier à la chau- dière un nombre plus ou moins grand de fours individuels, se- lon la quantité de goudron à distiller et d'autres considéra- tions.
Pour tirer complètement parti de la haute tempéra- ture et de la grande quantité de chaleur des gaz surchauffés, par exemple dans le but de réaliser le pouvoir de distilla- tion maximum et produire un brai fondant à une température élevée, il est important de calorifuger fortement la chaudiè- re et d'éviter le plus possible le refroidissement des gaz après qu'ils ont quitté les fours à coke et avant leur entrée dans la chaudière. On peut réduire les pertes de chaleur au minimum en calorifugeant fortement la chaudière et les tuyaux de communication.
Le goudron à distiller peut être du goudron de houille contenant la faible proportion d'eau usuelle. Tou- tefoie, comme les chaleurs sensible et latente de l'eau sont élevées en comparaison avec celles des huiles de goudron de houille et que le point d'ébullition de l'eau est faible, on peut considérablement augmenter le pouvoir de distillation d'une quantité définie des gaz chauds en préchauffant le gou- dron pour en éliminer l'eau avant de l'introduire dans la
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chaudière, par exemple a une température voisine de 1000 C mais de préférence un peu supérieure;
et 1 on pourra obtenir une nouvelle augmentation appréciable du pouvoir de distilla- tion en préchauffant le goudron à une température plus éle- vée dans le but de fournir, a 1 aide de sources à basse tem- pérature, le plus possible des chaleurs latente et sensible nécessaires pour distiller les huiles de pointa d'ébullition faibles et moyens. Par exemple, en augmentant le préchauffa- ge du goudron de 100 C à 2000 C avant son admission à la chaudière . on augmenta de 40 % environ le pouvoir de distil- lation d'une unité de gaz chaud pour produire un brai de mê- me point de fusion (voisin de 2000 c); et le pouvoir de dis- . tillation d'un mètre cube de gaz fut élevé de 1,04 litre de goudron environ à 1,44 litre de goudron environ.
Les exem- ples suivante indiquent le pouvoir de distillation de gaz chauds à différentes températures d'admission du goudron., Le goudron préchauffé aux températures supérieures, fut préchauf- fé par les gaz enrichis chauds sortant de la chaudière. Dans tous les cas, les gaz chauds pénétrèrent à 6500 environ et le goudron appliqué contenait 2% d'eau en volume. Le pou- voir de. distillation est exprimé en litres de goudron par mè- tre cube de gaz, le volume étant rapporté aux conditions nor- , males.
Un brai fondant a 2000 C fut obtenu dans chaque cas,
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<tb> Température <SEP> du <SEP> goudron <SEP> Pouvoir <SEP> de <SEP> distillation
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<tb> 70 <SEP> C <SEP> 0,93 <SEP> litre <SEP>
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<tb> 100 <SEP> C <SEP> 1.-- <SEP> "
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<tb> 150 C <SEP> 1,25"
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<tb> 200 <SEP> C <SEP> 1,56
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<tb> 250 C <SEP> 2,15"
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Il est évident pour 1 homme du métier que, en uti.- ' lisant la chaleur d'un fluide à basse température, par exem- ple en vue du préchauffage pour fournir des chaleurs sensi- ble et latente à basse température,
on peut conserver la
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chaleux à haute températuredes gaz les plus chauds pour four- nir les chaleurs latente et sensible à haute température, re- quises en vue de la production d'un brai de point de fusion élevé et de grands rendements d'huile ; le pouvoir de distil- lation des gaz peut, comme on l'a vu, être considérablement augmenté en préchauffant le goudron ou autre produit à dis- tiller,
Le préchauffage du goudron, avant son introduction dans la chaudière, peut avantageusement être réalisé par un échange de chaleur avec les gaz et vapeurs chauds sortant de la chaudière.
La température de ces gaz et vapeurs est si élevée qu'on peut effectuer un préchauffage très important du goudron en même temps qu'un refroidissement des gaz et va- peurs et qu'une condensation d'une partie des éléments d'hui- le lourds qu'ils renferment. Bien entendu, d'autres sources de chaleur peuvent, si on le désire, être appliquées seules ou en plus de la chaleur des gaz de distillation pour pré- chauffer le goudron.
Il est particulièrement avantageux de préchauffer le goudron à traiter et de l'amener ensuite au contact di- rect des gaz et vapeurs chauds sortant de la chaudière. On peut ainsi distiller partiellement le goudron et augmenter la concentration en vapeurs d'huile des gaz sans condenser et éliminer du mélange de gaz et de vapeurs, une fraction appré- ciable des élémentede vapeur les plus lourds de ce mélange.
Le goudron ainsi préchauffé et partiellement distillé, peut alors être fourni à la chaudière. On peut ainsi augmenter con- sidérablement le pouvoir de distillation de la chaudière et augmenter aussi notablement le pourcentage de vapeurs d'huile que renferment les gaz et vapeurs d'échappement. Pour tout point de fusion particulier du brai, les températures des gaz sortant de.la chaudière, varieront quelque peu selon le degré de préchauffage communiqué au goudron amené au contact des
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gaz d"échappement, mais même avec un degré de préchauffage relativement faible, la température des gaz d'échappement est encore suffisamment basse pour éviter toutes difficultés dans la pratique.
Il est important, dans la mile en pratique du pré- sent procédé, d'introduire rapidement le goudron ou le brai. dans les gaz chauds par une aspersion:, une projection ou une ' pulvérisation intensives de ce goudron, de façon que les gaz entrent en contact d'une façon immédiate, continuelle et par- faite avec les particules de goudron, que toutes les parties delachaudière soient parfaitement arrosées et lavées par du brai liquide et que les parois soient maintenues exemptes d'un dépôt de coke.
Il est important de ne produire aucun aurchauffage local d'une partie quelconque de la chaudière
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et, pour éviter ce surchaufrage en tout temps, on fera en sorte que la chaudière renferme constamment à l'état pulvé- risé, une quantité de goudron (le cas échéant partiellement distillé) suffisante pour absorber la chaleur des gaz chaude en étant elle-même transformée en brai du point de fusion dé- sire par une distillation progressive et réglée.
Il est im- portant d'éviter une insuffisance de brai ou de goudron par- tiellement distillé sur toutes les surfaces exposées de l'ap- pareil de distillation, étant donné qu'une insuffisance de ce genre déterminerait localement des distillations excessives et la formation de coke, en raison de la température élevée des gaz extrêmement chauffés. Par conséquent, il convient que
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toutes les surfaces intérieures de l'appareil de distillat&n soient lavées d'une façon continue et intensive par un cou- rant de brai ou goudron partiellement distillé.
Le même la- vage parfait et abondant des gaz chauds par le goudron, le
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oee échéant partiellenient distilléi, laquai lavage d6termine z rprrrià#s&qn ;.: -ze,7 et s distillation rapide du 6ea-"j 1;z=, gçs==e /=s±= > ce tte* leo fS!H#S éee {RSSS" .o,.r...a t... 'lû.u sla Jis'T3 fytS..e$..
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ces de la chaudière par du brai ou goudron partiellement dis- tillé et empêche le surchauffage local et la cokéfaction sur ces surfaces. Il est important, en vue des meilleurs résul- tats, que la chaudière possède des dimensions et une forme telles que de grandes quantités de matiere à l'état divisé, atteignent toutes les surfaces intérieures.
Il est également important que les dispositifs internes tels que: colonnes d'échappement, mécanismes à obturateurs, etc.. soient agen- cés de telle sorte que toutes les surfaces exposées soient en tout temps, fortement aspergées de brai.
Cette aspersion parfaite et abondante des gaz par le goudron ou brai projeté sur eux à l'état divisé, est ef- fectuée par des mécanismes dont la nature, 1. erupla cernent et le fonctionnement sont tels qu'ils réalisent le but visé, ceci est important, non seulement poux assurer une grande surface d'évaporation et de distillation, mais aussi pour assurer la présence, dans la capacité à gaz de la chaudière de distillation, d'une quantité de goudron suffisante pour absorber la chaleur des gaz chauds qu'elle renferme, pour ba- layer et laver les surfaces internes de la chaudière à l'aide de goudron, pour empêcher la formation de coke nuisible et poux laver convenablement les gaz en vue d'en enlever les particules de brai ou de carbone. Divers mécanismes peuvent être appliqués à cet effet.
En général, il convient qu'ils plongent dans le goudron ou brai qui se trouve au fond de la chaudière et que, par un mouvement de rotation rapide ou au- tre, ils projettent de grandes quantités de ce goudron a l'é- tat,divisé dans les gaz, dans toutes les parties de la chau- diére et contre toutes les surfaces exposées. Un mécanisme d'aspersion ou de pulvérisation, comprend un ou plusieurs rou- leaux ou cylindres allongés horizontaux, dont la surface cylin. drique plonge dans le goudron ou brai qui se trouve à la par- tie inférieure de la chaudière et qui sont animée d'un mouve-
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ment de rotation rapide, de telle sorte qu'ils projettent la goudron à l'état divisé dans l'espace à gaz de la chaudière.
Les surfaces peuvent être lisses ou présenter des rainures ou nervures circonférentielles ou des saillies discoïdes.
En ce qui concerne les caractéristiques les plus générales de l'invention, celle-ci n'est limitée à aucun mé- canisme pulvérisateur particulier et comprend tout mécanisme pulvérisateur propre à assurer une agitation suffisante du goudron et à pulvériser ou projeter ce goudron à 1 état di- visé dans les gaz, pour maintenir les parois de la chaudière continuellement arrosées de ce goudron et effectuer le re- froidissement brusque des gaz et la distillation rapide sus- mentionnés, ainsi que pour laver parfaitement les gaz.
un or- gane pulvérisateur de forme généralement cylindriques tel qu'un rouleau cylindrique lisse ou muni de rainures ou de saillies circonférentielles, est particulièrement avantageux parce qu'il permet de réaliser la distillation avec le mini- mum de difficultés,en ce qui concerne la formation de coke et avec la production d'un brai de point de fusion élevé et d'un rendement remarquablement élevé en huiles de distilla- tion à l'aide du goudron traité.
on remarquera que le brai est projeté d'une façon répétée, dans les gaz et sur les sur- faces exposées de la chaudière, de sorte que, dans son chemin' à travers la chaudière, toute particule unitaire de brai peut être projetée dans les gaz un grand nombre de fois. De cette façon, un degré élevé d'intimité entre les gaz et le brai et un accroissement régulier et réglé de la température du brai sont réalisés, ces divers facteurs contribuent au fonctionne*-'; ment très satisfaisant de l'installation considérée dans son ensemble.
Dans le cas d'une chaudière reliée individuelle à plusieurs fours à coke, les gaz de four à coke chauds pénè- trent dans la chaudiere en un nombre correspondant de points.
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Le goudron sera ordinairement admis à l'une des extrémités de la chaudière, le brai de point de fusion élevé étant re- tiré de l'autre extrémité. Si l'orifice d'échappement des gaz et vapeurs est situé près du milieu de la chaudière, les courante de gaz et de goudron se feront généralement dans le même sens à l'une des extrémités de la chaudière et en sens inverses à l'autre extrémité.
Si l'orifice de sortie des gaz et des vapeurs est situé près d'une des extrémités de,la chau- dière, le brai pourra être retiré, soit de la même extrémité, soit de l'extrémité opposée, et le goudron pourra être intro- duit à l'extrémité opposée à l'orifice de sortie du brai.Les courants généraux des gaz et du goudron seront alors soit de même sens,soit de sens inverses, chacun de ces procédés de travail présente certains avantages et certains inconvénients.
Lorsque le courant de gaz et le courant de goudron et de brai sont généralement de même sens, le gaz chaud sor- tant des fours individuels successifs,pénètre dans la chaudiè- re au contact de goudron, le cas échéant partiellement distil- lé, et de brai de point de fusion croissant, et les gaz et vapeurs quittent la chaudière au contact du brai final. Dans ce cas, la température des. gaz et vapeurs d'échappement est relativement élevée et le pouvoir de distillation des gaz chauds est plue faible que lorsque les courants sont généra- lement de sens inverses.
Lorsque le courant de gaz et le courant de brai sont généralement de sens inverses, les gaz chauds sortant des fours individuels entrent d'abord en contact avec une ma- tière chaude plus ou moine complètement distillée, se meuvent en sens inverses du goudron et du brai en cours de distilla- tion et quittent l'appareil au contact du goudron qui arrive, dont la température est relativement basse. Dans ce cas, la température des gaz et vapeurs d'échappement eat plus faible que lorsque les courants sont de même sens et le pouvoir de
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distillation des gaz chauds est relativement plus élevé. Dans le cas de courants de même sens, le brai final sort de la chaudière à une température plus basse que dans le cas de courants de sens inverses.
La production d'un brai de point de fusion aussi élevé que 200 C ou au-dessus, exige des précautions car le risque de production de coke est considérable si le procédé n'est pas convenablement réglé. Un degré relativement faible de distillation improprement réglée, suffit pour convertir un brai fondant à 2000 C environ en la matière habituellement appelée "coke" et il importe, pour éviter cette conversion d'éviter le surchauffage local et d'assurer le maintien d'un équilibre convenable et bien réglé, entre la quantité de gaz appliquée pour la distillation, la quantité de goudron dis- tillée et le degré de pulvérisation du goudron ou brai intro- duit dans les gaz.
Il est par conséquent évident que divers facteurs du procédé, demandent à être étudiés et à être réglés les uns par rapport aux autres en vue de la distillation désirée.
Les gaz à haute température, appliquéspeuvent varier en ce qui concerne leurs températures et leur pouvoir de distilla- tion,ainsi qu'en ce qui concerne le volume de gaz disponible.
Pour assurer le maximum de distillation du goudron avec un rendement élevé en huiles de distillation et la production d'un brai de point de fusion élevé, tout en évitant une côté- faction nuisible du brai produit, il est important de régler soigneusement la quantité de goudron et de brai amenée au contact d"une quantité donnée de gaz chauds, la température du goudron et d'autres facteurs du procédé, comme il a été indiqué précédemment.
On a constaté que le procédé et l'appareil suivant l'invention, sont éminemment appropriés à une exploitation ' industrielle sur une grande échelle. A titre d'exemple de
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réalisation de l'invention, on mentionnera ce qui suit: une installation a distillé pendant 10 mois environ 7570 mètres cubes de goudron de four à coke en produisant environ 5680 mètres cubes d'huiles de distillation et un brai dont le point de fusion moyen, est voisin de 1930 C. La distillation d'un goudron de four a coke a donné pendant de longues pério- des de temps, des rendements en huiles de 75% ou davantage avec un brai fondant a 2000 C environ ou au-dessus. Des brais fondant à 224 et 232 C ont été obtenus pendant des périodes de temps considérables.
Les gaz de four a coke pé- nétrant dans la chaudière, possédaient une température voi- sine de 550 C ou au-dessus. La température des gaz et va- peurs sortant de la chaudière a varié, par exemple, de 350 à 4000 C. uomme exemple de l'application de l'invention à la production d'un brai fondant à 149 C avec des gaz chauds 5500 C environ, les gaz et vapeurs possédaient une tempé- rature de 3060 C environ à leur sortie de la chaudière et le brai restant dans la chaudière possédait une température de 3280 C environ; tandis que lorsqu'on produisait un brai fon- dant à 200 C les gaz et vapeurs sortaient de la chaudière à 3240 C environ et le brai restant dans la chaudière possé- dait une température de 3550 C environ.
La chaudière de cet- te installation possédait six mètres de longueur environ et une section transversale carrée d'un métre de largeur sur un mètre de hauteur, et six fours étaient reliés par des colonnes d'échappement individuelles à cette chaudière.
Le distillat total produit par le préeent procédé, et qui peut représenter une proportion aussi grande que 75% ou davantage du goudron distillé, peut être condensé sous forme d'une seule huile composite et employée, par exemple, comme huile de créosote; ou bien on peut refroidir et con- denser le mélange de gaz et de vapeur d'une façon fraction- née et obtenir plusieurs fractions d'huiles, Un échantillon
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de l'huile produite possédait un poids specfique, à 38 C, de 1,110 et ne contenait qu'une trace de carbone libre.Lors- que cet échantillon fut soumis a une distillation selon le procédé A.S.T.M., 1,1 % distillèrent juaquà 200 ; 2,3 % dis- tillèrent entre 2000 et 210 ;
8,3 % entre 210 et 235 ; 22,4% entre 2350 et 270 ; 34,3 % entre 2700 et 315 ; 48,8% entre 3150 et 3550 et le pourcentage de résidu de coke obtenu pex rapport à l'huile fut de 1,9 %. Il est évident que la distil- lation peut être réalisée sans produire le rendement maximum ! en huiles et le brai de point de fusion maximum et que, dans ces conditions, le procéde se prête avantageusement à la distillation d'une quantité plus grande de goudron en vue de produire un brai de point de fusion plus faible et un rende- ment en huiles diminué de façon correspondante;
mais la dis- tillation sera néanmoins accompagnée d'un rendement en huiles remarquablement élevé et correspondant au point de fusion du brai produit. Lorsqu"on distille du goudron de four à coke, ' par exemple, dans de simples chaudières à chauffage externe de 37,85 mètres cubes de capacité volumétrique, le rendement en huiles n'est que de 44% environ lorsque la distillation J est poussée au point de produire du brai de 1490 C environ,, , et la cokéfaction peut commencer avant d'atteindre un brai, fondant à 200 C.
Par d'autres procédés de distillation, on peut obtenir des xendements en huiles un peu plus élevés jus- qu'à un point de fusion de 149 C pour le brai,mais un brai fondant jusqu'à une température aussi élevée que 200 a n'a pu être obtenu qu'au prix de difficultés extrêmes..
Le pré- sent procédé permet par contre, de produire d'une manière entièrement satisfaisante, un brai fondant à 200 C ; et des rendements de 75 % ou davantage en huiles de distillation peuvent être obtenus en distillant du goudron de four à coke juequ à ce -qu'on obtienne un brai fondant à 2000 C environ ou au-dessus,tandis qu'en effectuant la distillation en vue
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de la production d'un brai de point de fusion inférieur,voi- sin de 149 C, il est possible d'obtenir des rendements en huiles représentant les deux tiers environ ou davantage, du goudron distillé.
Il est évident que différente goudrons va- rieront, en ce qui concerne leur teneur en huiles, selon le charbon soumis à la cokéfaction et la nature de la cokéfac- tion, de sorte que le pourcentage d'huile qu'il est possible d'obtenir à l'aide d'un goudron de four à coke provenant d'u- ne usine, peut ne pas être le même que.celui qu'il est Posai- ble d'obtenir d'une autre usine travaillant avec des types de fours différents sur des charbons différents et pendant une période de cokéfaction différente ou avec des fours de dimensions différentes,
L'invention sera décrite ci-après d'une façon plus détaillée, en se référant aux dessins annexés qui représen- tent un des appareils perfectionnés suivant l'invention et des appareils agencés pour mettre en pratique le procédé sui- vant l'invention,
ces dessina sont schématiques.
Fig. 1 est un plan avec arrachement partiel d'une partie d'une cokerie et représente une partialel'appareil de récupération ordinaire des sous-produits ainsi que l'ap- pareil perfectionné suivant l'invention.
Fig. 2 est une coupe verticale a plus grande échel- le d'une chaudière de distillation établie suivant l'inven- tion.
Fig. 3 est une coupe verticale suivant 3-3 (fig.2).
Fig. 4, 5 et 6 sont des coupes verticales repré- sentant d'autres dispositions de chambres ou tours de décan- tation agencées pour remplacer la tour de fig. 2.
Fig. 7 est un plan de fig, 2.
Fig. 8 est un détail en coupe horizontale de fis2.
Fig. 9 est une coupe transversale suivant 9-9 (fig.
7 et 8).
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Fig. 10 est une vue à plus grande échelle avec coupe partielle d'un type de condenseur à fractionnement.
Fig. 11 et 12 sont des coupes horizontales suivant
11-11 et 12-12 (fig 10).
Fig. 13 est une vue schématique représentant la chaudière de distillation et l'appareil de condensation des fig. 1 à 3 et 7 à 12.
Fig.14 estune vue schématique d'une chaudière établie pour travailler en contre-courant.
Fig. 15 est une vue analogue d'une chaudière éta- blie pour travailler en partie avec des courants de même sens et en partie avec des courants de sens inverses.,
Fig. 16 est une vue schématique d'une chaudière établie pour travailler avec des courante de même sens et munie d'un dispositif fournissant du goudron directement à. la chaudière ou à la tour et d'un condenseur indirect à ti- rage descendant.
Fig. 17 est une vue schématique de deux chaudières,, l'une établie pour travailler avec des courants de même sens et l'autre pour travailler avec des courants de sens inver- ces, ces chaudières étant munies de dispositifs permettant de fournir du goudron aux deux chaudières, de retirer du brai des deux chaudières ou de distiller le brai successi- vement dans les chaudières.
Des moyens sont en outre prévus pour effectuer le condensation fractionnée directe des huiles.,
Fig. 18 est une vue schématique de deux chaudières: agencées pour travailler en contre-courant et de telle sorte que le brai passe de l'une de ces chaudières à 1'autre, ces. chaudières étant munies d'orifices d'échappement de gaz et de vapeur distincts et de moyens pour préchauffer le goudron'; par son contact indirect avec les vapeurs et gaz chauds de@ deux chaudières.
Dans les dessins annexés, une partie d'une batterie
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de fours à coke est indiquée schématiquement en 1 et une par- tie du système usuel de récupération des sous-produits est représentée dans la fig. 1, les fours à coke individuels 2 étant munis de colonnes d'échappement ± aboutissant à un ba- rillet . commun à un certain nombre de fours de la batterie.
La conduite transversale , relie le barillet aux condenseurs 6, et les gaz passent alors par l'intermédiaire de l'exhaus- teur 2. à l'absorbeur d'ammoniaque, au laveur a benzol, etc..
Ordinairement, on introduit une liqueur ammoniacale ou un mélange de cette liqueur avec du goudron dans le barillet pour refroidir les gaz et laver les parois du barillet par un courant de liquide. indique un tuyau de vidange par le- quel le goudron et la liqueur ammoniacale sont conduits à un décanteur 9 dont le goudron est transféré au récipient à goudron 10. Les condenseurs 6, qui peuvent être des conden- seurs directs, sont munis de dispositifs permettent de transférer le liquide réfrigérant et le goudron léger à un décanteur 11. Un récipient convenable (non représenté) re- cueille la liqueur ammoniacale de ce décanteur, et un réci- pient 12 recueille le goudron léger de ce décanteur.
L'appareil décrit jusqu'ici, et qui n'a été re- présenté que schématiquement, varie quelque peu dans diffé- rentes cokeries et n'a été décrit qu'à titre explicatif. Il fonctionne de la manière ordinaire, à l'exception des modi- fications apportées par la présente invention.
Une ou plusieurs chaudières de distillation sont prévues dans un but de commodité sur le côté de la batterie de fours à coke opposé à celui où se trouve le barillet, l'u- ne d'elles étant représentée en 32.. cette chaudière possède, comme représenté, une section transversale rectangulaire, et sa longueur est telle que quatre colonnes d'échappement pro- venant de quatre fours individuels, débouchent dans ladite chaudière, ces colonnes étant représentées sous forme de
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colonnes internes 21. Deux colonnes d'échappement supplémen taires 22 relient la chaudière à des fours situés au-delà des extrémités de cette chaudière et pénètrent dana la chaudière à travers lesdites extrémités.
Les colonnes d'é- chappement internes 21 présentent des ouvertures latérales débouchant dans la chaudière et des obturateurs 23, manoeu- vrés par des leviers de commande 24, permettent d'obturer les colonnes individuelles pendant le remplissage des fours à coke ou lorsqu'on désire isoler un four quelconque de la' chaudière. Des ouvertures de nettoyage 25 sont prévues poux chacune des colonnes d'échappement. Il est évident que l'em- placement et la disposition des colonnes d'échappement al- lant des fours individuels à la chaudièrepeuvent varier.
Par exemple, toutes les colonnes peuvent être des colonnes externes.
La chaudière et les colonnes externes sont forte- ment calorifugées, comme représenté, pour empêcher ou dimi- nuer les pertes de chaleur et éviter la diminution dé la température des gaz pénétrant dans la chaudière. Dans cer- taines des figures on n'a pas représenté tout ou partie des, revêtements calorifuges, mais il va de soi que les tuyaux ou parties de l'appareil qui contiennent du goudron,, du brai ou des gaz chaude seront ordinairement calorifuges pour em- pêcher les pertes de chaleur., Si l'isolement thermique est' satisfaisant, les gaz pénètreront dans la chaudière à une température peu inférieure à celle à laquelle ils sortent des fours individuels et l'on disposera, pour la distilla- tion, de gaz possédant le maximum de température.
Le conduit de sortie des gaz et vapeurs de la chaudière débouche en 27 dans une grande chambre 28 qui constitue à la fois une chambre de dépôt et une chambre de distillation servant à préchauffer et distiller le goudron comme il sera décrit ci-après, Une chicane 29 est placée
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au-dessus de l'entrée du conduit dans la chambre. Le con- duit d'échappement de gaz et de vapeurs 30 de la chambre 28 aboutit à un condenaeur 31, qui est ici un condenseur de fractionnement à trois étages. Du-fond de ce condenseur, les gaz refroidis passent- par un tuyau 32 à l'appareil de traitement du gaz de la cokerie et pénètrent dans cet appa- reil entre les condenseurs ± et l'exhausteur 7.
Lecondenseur représenté est un condenseur à trois étages comportant deux sections de refroidissement inférieu- res refroidies par un liquide réfrigérant convenable tel que l'eau et une section de refroidissement supérieure 34 qui sert de préchauffeur pour le goudron et de condenseur préliminaire pour les gaz et vapeurs. La section supérieure ou préchauffeur de goudron est muni d'un tuyau d'alimenta- tion en goudron 35 aboutissant à des serpentins à goudron
36 à la sortie desquels le goudron préchauffé passe par un tuyau 37 à un distributeur ou tête d'aspersion 38 placé dans la tour 28 entre deux sections 39 et 40 remplies de matière concassée ou d'anneaux cylindriques, par exemple des anneaux
Raschig bien connue.
La section supérieure 39 sert à dimi- nuer l'entraînement des particules en suspension et la sec- tion inférieure 40 joue le même rôle et sert en outre à ame- ner le goudron préchauffé au contact intime du mélange de gaz et de vapeurs quittant la chaudière. Le goudron préchauf- fé est ainsi partiellement distillé et le résidu s'accumule au fond de la tour 28 dans la section collectrice 41. et se rend par un tuyau 42 à l'une des extrémités-de la chaudière
20.
A l'autre extrémité de cette chaudière est disposé un conduit d'échappement de brai constitué, dans ce cas,par une fosse 43 munie d'un conduit de trop-plein réglable, 46 aboutissant à une auge ou rigole 47 qui reçoit par un tuyau d'alimentation 44 un courant d'eau animé d'un mouvement ra-
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pide Le brai est granulé par son refroidissement ra- pide dans l'eau de l'auge, à la sortie de laquelle l'eau et le brai granulé sont recueillis dans un récipient 45. Ce mode de refroidissement et de traitement du brai ne constitue qu'un des divers procédés susceptibles d'être appliqués. Pour certains buts, le brai peut être refroidi sans eau pour don- ner un brai solidifié exempt d'eau.
Dans la chaudière 20 sont placée des dispositifs de pulvérisation ou d'aspersion convenables servant à intro- duire le goudron et le brai dans les gaz à un état pulvérisé ou divisé et de telle manière que toutes les parties des gaz que renferme la chaudière sont parfaitement lavées par le goudron et le brai et que toutes les surfaces internes de la chaudière sont balayées ou lavées par un excès de goudron; ou de brai. Lorsque des colonnes d'échappement internes sont appliquées, 1 espace situé à l'arrière de ces colonnes, en- droit que le goudron projeté ne peut atteindre, est rempli d'une matière convenable 70, comme représenté dans la fig.8.
Les dispositifs d'aspersion mécaniques représentés, sont des ; rouleaux cylindriques de 25 centimètres environ de diamètre.
Ils sont au nombre de trois, indiqués en 48, 49 et 50, et sont actionnés à une vitesse relativement élevée, par exem- ple à 900-1000 tours par minute, par des moteurs et 52 situés aux extrémités de la chaudière. Le rouleau médian 49 est accouplé avec un des rouleaux extrêmes en 53 et ces rou- leaux sont actionnés par un des moteurs. Pour constituer des ' paliers 55 servant à supporter les rouleaux individuels, une partie de la chaudière est découpée ou déportée intérieure- ment comme indiqué en 54 (fig. 8).Les rouleaux plongent dans le goudron ou brai situé au fond de la chaudière, et le conduit de sortie réglable du brai permet de régler la hauteur de la couche de goudron ou brai, et par suite la pro- fondeur d'immersion des rouleaux.
Lorsque cette profondeur est faible,'les particules projetées sont relativement fines
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et le volume projeté est relativement faible, En augmentant la profondeur d'immersion, on peut augmenter considérable- ment la quantité de goudron ou brai projetée et la propor- tion de gouttelettes relativement grosses. La nature et l'in- tensité de l'aspersion peuvent par conséquent être réglées à volonté en réglant la hauteur de la couche de goudron ou brai.
On peut diminuer considérablement le volume de brai qui se trouve au fond de la chaudière en remplissant l'an- gle inférieur opposé au rouleau pour constituer une rampe 71. comme représenté dans la fig. 9. ue'ci diminue le volume de la masse de brai, assure le retour répété du brai vers le rouleau d'aspersion et diminue le temps pendant lequel le brai est maintenu dans la chaudière.
En ce qui concerne ses caractéristiques les plus générales, l'invention n'est pas limitée au préchauffage du goudron, de même qu'elle n'est pas limitée au fait d'intro- duixe le goudron dans les gaz et vapeurs d'échappement pour effectuer une distillation partielle avant son entrée dans la chaudière. Toutefois, ce préchauffage et cette distilla- tion partielle sont particulièrement avantageux et permet- tent de réaliser des avantagea importante.
L'appareil de condensation représenté dans certai- nes des figures est un appareil à fractionnement, ou à plu- sieurs étagea, dont la première section ou étage est un pré- chauffeur de goudron dans lequel le goudron est préchauffé par son contact indirect avec les gaz et vapeurs chaude.On peut augmenter considérablement la quantité de goudron dis- tillée par unité de temps en préchauffant le goudron de cet- te manière et refroidir en même temps les gaz pour conden- ser une partie des produits de distillation dudit goudron.
Le mélange'de gaz et de vapeurs subit un nouveau refroidis- sement dans les étages inférieurs du condenseur, par exem- ple par leur contact indirect avec des serpentins contenant
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de l'eau réfrigérante. L'appareil de condensation des fige 10 à 13 comprend des conduite d'admission d'eau 60 et d'é- chappement d'eau 51 alimentant les sections de refroidisse- ment inférieures 33. Trois conduits d'échappement 52, 63 et 64 aont prévus pour les produite de condensation des sec- tions respectives. Deux tuyaux de retour 65 et aboutis- sant respectivement à des distributeurs fiz et 68 ramènent le condensat de la section supérieure a la section directe- ment inférieure où il se mélange avec le condensat séparé dans cette section.
En ramenant le condensat de chacune des deux sections supérieures aux sections inférieures, on ob- tient un condenseur dans lequel tous les éléments sont con- densés et recueillis ensemble pour être évacués par le con- duit d'échappement inférieur 64. La construction du conden- seur peut varier et celle des fig. 10 à 12 ne constitue qu'un des divers types de condenseurs susceptibles d'être appliqués, mais ce condenseur particulier est avantageux et assure le préchauffage du goudron à une température élevée avant son entrée dans la chaudière,
Les gaz et vapeurs peuvent être refroidis dans des condenseurs du type direct dans lesquels le refroidis- . sement eet effectué par de la liqueur ammoniacale amenée directement en contact avec les gaz.
Le refroidissement des gaz peut être effectué aus- si bien par le condenseur du type indirect que par le con- denseur du type direct. Toutefois, du point de vue des trai- tements subséquents auxquels les gaz peuvent être soumis, chaque type de condenseur présente des avantages définis dans des cas spéciaux. Le condenseur direct est en parti- culier avantageusement applicable aux usines dans lesquel- les l'ammoniaque est récupérée des gaz par le système indi- rect, comme par exemple dans les usines travaillant suivant le système Semet-Solvay, étant donné que, dans ce système,
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on dispose de glandes quantités de liqueur ammoniacale spé- cialement refroidie pour refroidir les gaz.
On applique la fraction requise de cette liqueur refroidie au refroidisse- ment des gaz et à la condensation des huiles de l'appareil de distillation. La liqueur ammoniacale séparée de l'huile est ramenée au système de circulation régulier des liqueurs.
Dans les usines travaillant suivant le système aemi-direct pour récupérer l'ammoniaque, par exemple suivant le système Koppers, la majeure partie de l'ammoniaque est récupérée directement sous forme de sulfate d'ammoniaque, ce qui s'obtient en faisant passer les gaz de four a coke a travers de l'acide sulfurique dilué, Une proportion d'ammo- niaque relativement faible est récupérée de la liqueur aramo- niacale condensée des gaz dans le collecteur, les barillets de four à. coke et les réfrigérants primaires. Dans ce sys- tème, il est désirable que la production de liqueur de ce genre soit maintenue à sa valeur minimum, tandis que dans le système indirect, de très grandes quantités d'eau sont continuellement introduites pour absorber l'ammoniaque.
En outre, dans le système semi-direct du type Koppers, comme il n'est prévu aucun dispositif pour refroidir la liqueur ammoniacale, on ne dispose pas de liqueurs refroidies pour refroidir directement les gaz provenant de l'appareil de distillation. Dans un système de ce genre, il est préféra- ble d'appliquer le condenseur du type indirect, étant donné qu'on recueille dans ce condenseur, une quantité relative- ment faible de liqueur ammoniacale et que cette liqueur peut être mélangée avec celle récupérée des gaz qui n'ont pas été employés pour la distillation.
Le goudron fourni à la chaudière peut être celui recueilli dans le récupérateur de sous-produits de la même usine et peut alors être transféré, par des pompes 56 et 57 et un tuyau 58, des réservoirs 10 et 12 à la chaudière. On
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peut encore introduire un goudron provenant d'une autre source d'alimentation par un tuyau 59 ou introduire et dis- tiller des mélanges de différents goudrons, etc... Ceci per- met, non seulement d'obtenir des brais de nature spéciale par la distillation, mais aussi de régler la nature des hui- les obtenues.
Les goudrons légers et lourde des réservoirs 12 et 10 peuvent être mélangés dans un réservoir (non repré- senté), puis envoyés par pompage à la chaudière par le tuyau 58; ou bien, on peut les laisser séparés et les distiller sé- parement. Les goudrons légers donneront des quantités relati- vement élevées d'huiles plus légères, relativement riches en, acides de goudron et en naphtalène, tandis que les goudrons les plus lourds donneront des quantités relativement faibles d'huiles plus lourdes et des quantités plus élevées de gou- dron, et les huiles seront relativement pauvres en acides de , goudron et en naphtalène.
Ainsi, en distillant séparément ces goudrons légers et lourds et en les mélangeant dans des pro- portions convenables, non seulement on peut régler entre cer- taines limites les quantités d'huile obtenues pour divers brais, mais aussi la nature des huiles et brais obtenus.
Lorsque le goudron n'est pas introduit dans la chaudière par la chambre 28, cette chambre peut être une chambre ouverte, comme indiqué dans la fig. 4. Dans ce cas, le goudron peut être introduit directement dans la chaudière par l'extrémité opposée au conduit d'échappement de gaz.
, Lorsque la chambre 28 est ouverte;, elle sert de chambre de dépôt dans laquelle les particules de goudron entraînées provenant de la zone d'aspersion intensive de la chaudière sont mises à même de se déposer et de revenir a la chaudiè- re. Dans une chaudière dans laquelle la pulvérisation ou as- persion est si parfaite et si efficace qu'elle réalise les buts de cette invention, certaines des particules projetées tendent à quitter la chaudière avec les gaz et vapeurs, et
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il est par conséquent important de permettre à ces particu- les en suspension de se séparer en se déposant si l'on veut éviter que ces gaz soient contaminés par des particules de brai en suspension lorsque les huiles se séparent desdits gaz par condensation.
La chambre de dépôt, convenablement isolée pour éviter de refroidir les gaz et de condenser l'huile et dans laquelle la vitesse des gaz est suffisamment faible pour permettre aux particules de brai entraînées de se déposer, est appropriée au but visé.
Fig. 5 et 6 représentent d'autres dispositions de chambres ou tours de dépôt. Dans la fig. b, la chambre 28b est munie de chicanes inclinées 39b sur lesquelles le gou- dron préchauffé passe, de sorte qu'il offre une grande sur- face de contact aux gaz et vapeurs s'élevant à l'intérieur de la chambre. Ces gaz et vapeurs sont ainsi amenés en con- tact intime avec le goudron préchauffé en vue de sa aistil- lation et, en même temps, la disposition des chicanes favo- rise l'élimination des particules de brai entraînées par les gaz.
Dans la fig. 6, la chambre 2 Se est munie d'une sé- rie de plateaux 39c disposés de façon que le goudron pré- chauffé coule d'un plateau au suivant. Les gaz et vapeurs s'élevant de la chaudière passent sur les surfaces du gou- dron préchauffé et contribuent à le distiller.
La distillation progressive à laquelle le goudron est soumis en vue de la production de brai a pour effet de vaporiser une grande partie des huiles que renferme le gou- dron pour produire des vapeurs qui se mélangent avec les gaz et restent à l'état de vapeur. Le mélange de gaz et de va- peurs va de la chaudière au conduit d'échappement 27 abou- tissant à la chambre de dépôt 28. de Avec une chambre de dépôt telle que la chambre 28a de fig. 4, les particules de brai entraînées sont mises à même
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de sedéposer, et le mélange de gaz et de vapeurs passe alors dans l'appareil de condensation.
Avec des chambres telles que celles des fig. 2, 5 et 6 et de fige 13 et un condenseur dans lequel le goudron est préchauffé;, le goudron préchauffé est amené en contact direct et intime avec les gaz et vapeurs qui s'échappent, et il en résulte que ce goudron subit un chauffage complémentaire et se distille partiellement, les vapeurs d'huile qui en résultent s'ajoutant aux gaz et va- peurs passant à travers la tour.
Le chauffage et la distil- lation préliminaires du goudron ont ainsi pour effet d'aug- menter la distillation par l'application d'une chaleur qui serait autrement'perdue, d'augmenter la teneur des gaz en vapeurs d'huiles et d'augmenter aussi considérablement la quantité de produits distillés par unité de temps, étant donné que la quantité de chaleur que le goudron préchauffé et partiellement distillé pénétrant dans la chaudière exige dans cette chaudière pour être distillé et produire un brai de point de fusion élevé est plus faible que dans le cas de goudron non préchauffé ou non partiellement distillé.
Les données qui suivent ont été relevées pendant la production d'un brai fondant à 2000 C environ et feront comprendre l'invention. Du goudron fut admis au préchauffeux à une température voisine de 63 C et préchauffé à 2210 C environ par son contact indirect avec les gaz et vapeurs chauds, ceux-ci étant eux-mêmes refroidis de 2930 C environ à 1750 C environ. le goudron préchauffé pénétra alors dans la chambre de dépôt où il subit un nouveau chauffage et fut distillé par son contact direct avec les gaz et vapeurs chauds que contenait cette chambre et qui furent refroidis de ce fait à une température de 293 C environ avant de pénétrer dans le préchauffeur.
Le lavage intensif auquel les gaz sont soumis dans la chaudière pendant la distillation, sépare efficacement
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les particules de carbone et de brai en suspension dans ces gaz. Il en résulte que lorsque les gaz et vapeurs sortant de la chaudière sont soumis à une condensation, les huiles condensées sont des huiles propres sensiblement exemptes d'éléments goudronneux ou a base de brai et l'on constate qu'elles ne contiennent que des traces de carbone libre lors- qu'on les soumet à l'essai d'extraction usuel au benzol.
Lorsqu'on distille du goudron par le présent pro- cédé pour produire un brai de point de. fusion élevé, voisin de 2000 C ou au-dessus, le distillat comprend des éléments lourds qui, à l'état isolé, sont solides ou semi-solides aux températures ordinaires. Lorsqu'on refroidit les gaz direc- tement ou indirectement pour en condenser la totalité ou la majeure partie des vapeurs sous forme d'un seul produit com- posite, les éléments lourds restent dissous dans les huiles plus légères et forment avec celles-ci une huile de créosote précieuse. L'appareil de condensation représenté permet de produire un condensat total en combinant le condensat des trois sections de l'appareil de condensation.
Dans le fonctionnement de l'appareil et dans la mise en pratique du procédé suivant l'invention, les gaz de four à coke chauds passent des fours à coke individuels à la chaudière de distillation pratiquement à leur température ma- , ximu., Du goudron, qui peut être préchauffé et partiellement distillé, est introduit d'une façon continue dans la chaudiè- re, et une couche de goudron ou brai est maintenue au fond de la chaudière. Ce goudron ou brai est -projeté à l'état di- visé dans les gaz de la chaudière en quantité si grande et d'une façon si parfaitement distribuée, que les gaz à haute température sont rapidement refroidis et que le goudron et le brai sont rapidement distillés.
Toutes les surfaces expo- sées de la chaudière sont fortement balayées et lavées par ''le jet de goudron et de brai, et la quantité de goudron pro-
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jetée est si grande qu'on évite le surchauffage local par les gaz à. haute température et qu"il s'effectue une diatil- lation rapide et efficace du goudron et du brai et une di- minution simultanée et immédiate de la température des gaz.
Le brai est retiré à l'une des extrémitéa de la chaudière tandis que le goudron, qui peut être préchauffé ou même partiellement distillé!, est admis d'une façon continue à l'autre extrémité. Le goudron admis à l'une des extrémités est progressivement distillé et l'on obtient un brai de point de fusion progressivement croissant qui sort de la chaudière à son point de fusion maximum.
Dans l'appareil représenté, on peut relier les six fours à la chaudière d'une façon continue et conduire les gaz des six fours à travers la chaudière ou isoler un ou plusieurs fours en ferment une des ouvertures d'échappe- ment débouchant dans la chaudière et en reliant ce ou ces fours au barillet ordinaire.
Lorsque les six fours sont re- liés à la chaudière, ils sont isolés du barillet usuel, la disposition étant telle que tous les fours peuvent être re- liée soit à la chaudière, soit au barillet, ou qu'on peut relier une partie des fours à chacun de ces deux organes, '
Le refroidissement des gaz et vapeurs chauds pour la condensation des huiles peut être réalisé de façon à pro- duire un seul condensat total convenant, pax exemple,, en vua de son application comme huile de créosote; ou bien il peut être réalisé de façon à produire des huiles plus lourdes et des huiles plus légères.
Dans 1 appareil de fig. l à. 13 on peut retirer des fractiona distinctes des sections indivi- duelles du condenseur représenté;, c'est-à-dire par les tuyaux 62, 63 et 64 de fig. 10, le condensat retiré de la section supérieure étant un condensat lourd et ceux retirée dessec- tions inférieures étant des condensais plua légers, ces frac- tions distinctes peuvent être employées aéparément ou mélan-
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gées dans toute proportion désirée en vue de produire des huiles particulières pour des usages particuliers.
Le condenseur des fig. 1 à 13 est un condenseur indirect dans lequel les gaz et Vapeurs n'entrent pas direc- tement en contact avec le liquide réfrigérant'. Dans certains cas, il est plus avantageux d'employer les condenseurs di- recte dans lesquels la liqueur ammoniacale ou l'eau sont amenées directement au contact des gaz et vapeurs chauds pour les refroidir et les condenser;.ou d'effectuer une condensation fractionnée par un refroidissement direct avec des huiles de point d'ébullition plus faible.
L'appareil des fig. 1 à 13 est un appareil dans lequel les courants de gaz et de goudron ou brai traversant la chaudière sont généralement de même sens, le brai quit- tant la chaudière par la même extrémité que celle par la- quelle les gaz et vapeurs chauds s'échappent. Dans cette disposition, les gaz chauds viennent au contact de goudron frais et de goudron partiellement distillé, et les gaz re- , lativement plus froids et plus ou moins saturés sortent de l'appareil au contact du brai final plus ou moins complète- ment distillé.
Dans ce mode opératoire, les gaz d'échappe- ment chauds ne sont pas refroidis dans la chaudière autant qu'ils le seraient s'ils quittaient le barillet de distil- lation au contact du goudron relativement froid et frais, de sorte qu'ils peuvent quitter la chaudière à une tempé- rature plus élevée, auquel cas ils sont utilisables en vue d'une distillation plus grande du goudron dans la chambre 28.
Lorsqu'on applique ces courants de même sens des gaz et du goudron, le risque de formation de coke par un sur- chauffage local est moindre, étant donné que le brai plus ou moins complètement distillé est en contact avec des gaz qui sont déjà plus ou moins saturés de vapeurs d'huile et relativement'plus froids que dans le cas de courants de sens
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inverses dans le cas desquels le brai final quitte l'instal- lation immédiatement après son contact avec des gaz chauds nouveaux possédant leur température maximum. Dans le sys- tème à courants de même sens, le brai final quitte 1"ins- tallation à une température plus basse que dans le cas de courants de sens inverses, en supposant que les brais pos- sèdent le même point de fusion.
L'appareil de fig. 14 est un appareil à contre- courant dans lequel le sens du courant des gaz est généra- lement l'inverse de celui du goudron et du brai à travers la chaudière. Dans cette figure, la chambre 28d est une chambre de dépôt ouvertepde la partie supérieure de laquel- le les gaz et vapeurs se rendent au condenseur 34d contenant@ le serpentin 36d servant à préchauffer le goudron, Le gou- dron admis par le tuyau 35d est préchauffé par son contact indirect avec les gaz et vapeurs chauds et a pour effet de refroidir ces gaz, le condensat étant retiré en 62d. Les gaz - , et vapeurs passent alors dans un condenseur 33d dans lequel ils sont soumis à un nouveau refroidissement et à une nou- velle condensation), 1 huile condensée étant retirée en 63d.
Les courants de gaz et de goudron traversent la chaudière en sens inverses. Les gaz chauds nouveaux pratiquement à leur température maximum, entrent en contact avec le brai final, et les gaz finals partiellement refroidis quittent au contact de goudron relativement plus froid. ceci permet aux gaz d'être refroidis à une tempé- rature plus basse et d'être employés plua efficacement @ dans la chaudière, mais la nécessité de prendre des pré- cautions pour empêcher le eurchauffage et la cokéfaction" du brai sortant de la chaudière:
) est augmentée puisque le brai se cokéfie plus facilement en contact avec les gaz plus chauds et les surfaces plus chaudes de la chaudière,
Au.lieu d'appliquer des courants de gaz et de brai
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généralement de même sens ou généralement de sens inverses, on peut appliquer une combinaison de courants de thème ens et de sens inverses et obtenir un grand nombre des avanta- ges des deux systèmes. Des courants combinés de même sens et de sens inverses de ce genre auront lieu dans l'appareil de fig. 15.
Dans cette disposition, le goudron (qui peut être préchauffé et partiellement distillé) pénètre par un tuyau 42e à l'une des extrémités de la chaudière, tandis que le brai s'échappe de l'autre extrémité, pendant la première par- tie du mouvement du goudron et du brai à travers la chaudiè- re, le courant eet généralement de même sens que celui des gaz, tandis que le mouvement du brai à travers l'autre par- tie de la chaudière s'effectue généralement en contre-cou- rant par rapport aux gaz chauds. La projection de goudron est si intense que les gaz sont rapidement amenés à ou près d'un état d'équilibre avec le goudron projeté sur eux.
La disposition de fig. 15 est telle que la distillation ini- tiale du goudron et la production d'un brai plus mou sont réalisées avec des courants de même sens, tandis qu'on ob- tient un brai dur avec des courants de sens inverses.
Dans la fig. 15, on peut appliquer une tour du type représenté en dans la fig. 1 ou une simple chambre de dépôt 28e. Le condenseur de fig. 15 est un condenseur refroidi par le contact direct avec une liqueur ammoniacale introduite en 6 Ce par des distributeurs convenables et des- cendant sur des grilles ou une autre matière de remplissage que renferme la tour 34e.Le mélange de condensat et de li- queur s'échappe en 64e et l'on peut remettre en circulation la liqueur ammoniacale après séparation, ou employer une au- tre liqueur.
Dans l'appareil de fig. 16, des moyens sont pré- vus pour admettre le goudron directement à l'une des extré- mités de la chaudière et retirer le brai de l'autre extrémi-
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te. Des moyens sont aussi prévus pour introduire tout ou pa tie du goudron directement dans la tour 28f et l'amener au contact direct des gaz enrichis chauds traversant la tour pour préchauffer et distiller partiellement le goudron,' après quoi le brai résultant pénètre dans la chaudière,. Les courants de gaz et de brai s'effectuent généralement dans le même sens dans le barillet de distillation 20f. Le gou- dron peut être introduit en partie à travers la tout et ]1 en partie directement dans l'une des extrémités de la chau- dière sans préchauffage.
Le condenseur de fig. 16 est un condenseur indi- rect à courant descendant dans lequel le liquide réfrigérant s'élève au contact indirect des gaz et des vapeurs. L'huile condensée dans la partie supérieure du condenseur coule vexa le bas et lave les serpentins inférieurs du condenseur en les protégeant ainsi contre tout risque de dépôt de naphta- lène. ¯
Il est quelquefois désirable de produire simulta- nément des brais de point de fusion élevé et de faible point de fusion. On peut le faire aisément en retirant du brai d'une partie intermédiaire de la chaudière en même temps que de l'orifice d'échappement de brai situé à l'une des extrémités.
On peut aussi prévoir deux ou plus de deux chau- dières pour distiller des brais de points de fusion progres- sivement croissants et faire travailler les chaudières de façon à produire des brais de points de fusion différente Deux dispositions de chaudières multiples sont représentées dans les fig. 17 et 18.
Dans la fig. 17, les chaudières 20g et 20g' sont disposées de façon que les gaz des vapeurs sortant de la première traversent la seconde. Le goudron est introduit directement dans chaque chaudière ou directement dans la tour à travers laquelle les gaz enrichia chauds passent à
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leur sortie de la chaudière 20g'. Le brai est retiré des deux chaudières et des moyens sont aussi prévus pour trans- férer du brai de faible point de fusion de la chaudière 20g' à la chaudière 20g en vue d'une nouvelle distillation. La disposition représentée 'prévoit des courants de sens inver- ses pour le brai et les gaz dans la chaudière 20g' et des courants de même sens dans la chaudière 20g.
Une partie du brai de point de fusion faible ou intermédiaire, produit dans la chaudière 20g, peut être retirée à titre de produit - distinct et le reste peut être introduit dans la chaudière 20g' pour y subir une distillation complémentaire et donner un brai de point de fusion plus élevé. La combinaison de courants de sens inverses et de courants de même sens de fig. 17 diffèreainsi quelque peu de celle prévue dans la fig, 15.
La tour 28g de fig. 1,7 peut être analogue à la tour 28 de fig. 13, du goudron étant introduit (avec ou sans préchauffage et distillation partielle) dans la chau- dière à travers la tour. Le condenseur de fig. 17 effectue une condensation fractionnée des huiles par le contact di- rect avec des huiles introduites dans la toux, lesquelles huiles peuvent être elles -mêmes vaporisées. Le condenseur à fractionnement 34g est un condenseur à deux étages muni de moyens permettant d'introduire l'huile dans chaque étage et de retirer le condensat de chaque étage.
Les deux chaudières de fig. 18 sont disposées pour permettre la production de brais de différents points de fu- sion dans les différentes chaudières ou, en faisant travail- ler les chaudières en série, de produire un brai de point de fusion élevé à l'aide de la seconde chaudière.
Les cham- bres de dépôt 28h et 28h' sont prévues sans introduction de goudron ou brai à travexe ces chambres, mais les condenseurs 34h et 34h' sont des condenseurs indirects à travers lesquels
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le goudron est conduit au contact indirect des gaz et 'va- peurs chauds en vue de son préchauffage;. ce goudron étant ensuite introduit dans la chaudière 20h'.Le préchauffage du goudron s'effectue en contre-courant,Des moyens sont prévus pour permettre de transférer le brai de faible point de fusion de la chaudière 20h' à la chaudière 20h ainsi que pour retirer le brai de faible point de fusion de cette chau- dière. Le goudron (qui peut ou non être préchauffé) peut être introduit directement dans lune ou chacune des chau- dières.
Les fig. 13 à 18, qui sont schématiques, repré- sentent diverses dispositions de courants de même sens, de courants de sens inverses ou de courants de même sens et de sens inverses combinés pour les gaz et le brai. Ces figurea représentent aussi diverses dispositions de condenseurs et diverses dispositions de préchauffeurs permettant de pré- chauffer le goudron soit indirectement, soit directement avant de l'introduire dans la chaudière. Il est évident qu'on peut combiner les différents procédé? de préchauffage et de condensation représentés dans les différentes figures avec les différente modes opératoires à courants soit de mê- me sens, soit de sens inverses, soit combinés.
Pour cotte raison, les différents types de préchauffeurs et de condor- seurs ont été représentés avec différents types de courante' de gaz et de brai dans la chaudière, au lieu de représentez chaque type de chaudière avec les divers types de préchauf-- feurs et de condenseurs susceptibles d'être employée.
Lorsqu'une tour de préchauffage et de distilla'-'.; . tion est prévue pour distiller du goudron par son contact direct avec les gaz et vapeurs chauds sortant de, la chau- dière, l'action qui a lieu dans la tour est généralement . une action à contre-courant. cette distillation à contre-'... courant du goùdron avant son entrée dans la chaudière peut
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être combinée avec une distillation soit à courants de même sens, soit à courants de sens inverses, dans la chaudière, ou avec une distillation en partie à courants de même sens et en partie à courants de sens inverses, comme représenté généralement dans les fig. 13 à 18.
Dans le cas du système à contre-courant, comme le brai de point de fusion le plus élevé est en contact avec les gaz les plus chauds que ren- ferme la chaudière, le brai quitte la chaudière à une tem- pératuxe plus élevée et, ainsi qu'on l'a dit plus haut, le risque de sur chauffage et de formation'de coke est plus grand, surtout dans le cas de brais de point de fusion éle- vé, par exemple de 2000 C. La quantité de chaleur perdue avec le brai est moindre et le brai quitte la chaudière à une température plus basse que lorsqu'on travaille avec des courante de même sens.
La température du brai sortant de la chaudière ainsi que la température des gaz et vapeurs sortant de la chaudière varieront dans une certaine mesure avec le mode opératoire, que ce soit avec des courants de même sens,avec des courants de sens inverses ou avec des courants en partie de même sens et en partie de sens inverses pour les gaz et le brai. Avec des courants parallèles ou de même sens pour les gaz et le brai dans la chaudière, sans distillation de goudron dans la toux de décantation et avec des gaz initia- lement à 5500 C environ, un brai fondant à 2000 C environ peut quitter la chaudière à une température de 3600 C envi- ron, et les gaz et vapeurs peuvent quitter la tour de dé- cantation à une température voisine de 325 u.
Avec des courante de même sens pour les gaz et le brai dans la chau dière et avec un préchauffage et une distillation partielle du goudron dans la tour de décantation ou de lavage, un brai fondant à 2000 C environ peut quitter le chaudière à une température voisine de 375 C. - et.. lesgaz et, vapeurs peu-
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vent quitter le sommet de cette tour à une température voi- sine de 255 C.
Dans le cas de courants combinés de même sens et de sens inverses, comme représenté dans la fig. 15, conjointement avec un préchauffage et une distillation du . goudron dans la tour de lavage et de décantation:, le brai fondant à 200 C environ peut quitter la chaudière à une température voisine de 410 C et les gaz et vapeur peuvent quitter le sommet de la tour à une température voisine'de 270 C. .
Il va de soi que les températures indiquées varie- ront selon la température initiale des gaz chauds de'fours à coke, la nature, la température et la teneur en eau du goudron, l'épaisseur et 1 efficacité des revêtements cale- rifuges de l'équipement, etc... Les températures indiquées' sont celles qui régnaient dans les conditions existantes des appareils des types décrits.
Lorsque le goudron est préchauffé par son contact indirect avec les gaz et vapeurs chauds dans un échangeur de chaleur distinct, puis introduit directement dans la chaudière, comme dans les fig. 14 et 18, 11 peut être pré- chauffé à une température plus élevée que dans l'appareil de fig. 13 dans lequel les gaz et vapeurs sortant de'le[ tout et pénétrant dans le préchauffeur de goudron possèdent une température plus basse;
toutefois, dans l'appareil de fig.13. le goudron préchauffé sera de nouveau chauffé et partielle- ment distillé dans la tour, comme précédemment décrit.'
Les températures susmentionnées varieront avec le point de fusion du brai produit et avec d'autres conditions de travail, et les températures particulières mentionnées n'ont pour but que de faire comprendre l'invention et ne li- j mitent celle-ci en aucune façon.
Dans un appareil tel que celui représenté dans lequel les gaz des six fours à coke traversent la chaudière
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et dans lequel le goudron est distillé pour produire du brai fondant a 200 C environ, le temps moyen nécessaire pour le passage des gaz à travers la chaudière n'est que de .1. à 5 secondes environ et, pendant ce temps, les gaz sont refroidis d'une température moyenne de 6000 C environ à 250-350 C, par exemple. Il va de soi que cette période de temps variera selon la température initiale des gaz, les dimensions du four à coke, la nature et le degré de cokéfac- tion du charbon, etc...
La figure représentée indique l'or- dre de grandeur de la période, lorsque le goudron est dis- tillé dans la chaudière pour produire un brai fondant à 2000
C, le temps moyen'nécessaire pour le passage du goudron à travers la chaudière et sa distillation dans cette chaudière n'est que de quelques minutes, par exemple 2 à 10 minutes..
Cette période de temps dépendra de plusieurs facteurs,,mais le temps spécifié ci-dessus indique l'ordre de grandeurde la période. Par conséquent', on voit que la chaleur des gaz. chauds des fours à coke est employée presque instantanément pendant la courte période de passage des gaz à travers la chaudière, et que les gaz surchauffés sont refroidis presque instantanément à une température beaucoup plus basse par leur contact intime et parfait avec le goudron et le brai projetés à l'état divisé.
Le goudron et le brai sont à leur tour projetés d'une façon répétée dans les gaz et rapidement distillés, de aorte que le temps nécessaire pour distiller le goudron et produire un brai de point de fusion élevé est très court, Ce temps variera avec les dimensions et le fonc- tionnement de la chaudière et avec le volume et la nature du goudron ou brai que renferme la chaudière en service, trsis la distillation sera une distillation rapide réalisée d'une façon continue avec des gaz à haute température.
La présente invention permet de produire une grande variété de brais et d'huiles et de produire simultanément
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des brais de divers points de fusion ainsi que des huiles de diverses caractéristiques. On peut produire simultané- ment et retirer de la même chaudière au de chaudières dit- férentes, des brais de point de fusion élevé et des brais de point de fusion intermédiaire ou de faible point de fu- sion. Des huiles de créosote, des huiles à acides de gou- dron ou carbaliques ou d'autres fractions d'huiles peuvent être produites directement. De plus, les huiles seront des huiles propres sensiblement exemptes de carbone ou de brai ' lourd en raison du lavage intense auquel les gaz sont son- mis pendant la distillation et qui en élimine les particules de "brouillard de goudron".
On voit aussi que la présente invention offre un procédé et un appareil perfectionnés de distillation du goudron présentant, entre autres, les avantages suivantes On obtient un rendement extrêmement élevé en huiles de dis- tillation et un brai de point de fusion élevé; la distilla- tion est réalisée par le contact direct du goudron avec des gaz à haute température; les gaz sont brusquement et rapi- dement refroidis par un contact extrêmement intime avec une grande quantité de goudron ou brai à distiller, projetée à l'état divisé; le goudron ou brai à l'état divisé est rapi- dement distillé; les gaz sont lavés et nettoyés efficace- ment par le goudron et le brai projetés à l'état divisé;
la distillation est réalisée d'une manière continue en produi- sant un brai liquide de point de fusion beaucoup plus élevé que celui qui peut être obtenu par 1 un quelconque des pro- cédée antérieurs et un rendement en huiles extrêmement élevé.
On voit aussi qu'on peut augmenter radicalement le pouvoir de distillation du procédé et de l'appareil en- préchauffant le goudron et l'introduisant au contact direct des gaz et vapeurs chauds sortant de la chaudière en même temps qu'on augmente notablement la teneur en vapeur des gaz
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et qu'on distille partiellement le goudron, de telle sorte que la chaudière reçoit du goudron chaud,partiellement dis- tillé, ce qui réalise une économie de chaleur dans la dis- tillation et des avantagea dans le refroidissement subsé- quent, en raison du refroidissement partiel des gaz et va- peurs par la distillation du goudron, et d'autres avantages.
Ce préchauffage et cette distillation préliminaire du gou- dron par les gaz et vapeurs chauds, permettent de diminuer considérablement les dimensions de l'installation ou, pour une installation de dimensions données, d'augmenter consi- dérablement son pouvoir de distillation.
Ainsi qu'on l'a dit précédemment, la présente in- vention est en particulier avantageusement applicable à la distillation des goudrons de fours à coke et autres goudrons à des cokeries et à l'application, en vue de cette distilla- tion, de gaz chauds de fours à coke. En ce qui concerne see caractéristiques les plus générales, elle comprend l'appli- cation d'autres gaz à haute température. Le procédé et l'ap- pareil sont avantageux dans les usines de distillation et de carbonisation du charbon qui produisent des gaz combustibles à haute température qui sont utilisables pour la distilla- tion et constituent une source de chaleur qui serait autre- ment perdue.