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"PROCEDE ET APPAREIL DE DISTILLATION DU GOUDRCN"
Cette invention a pour objet des perfectionnements apportés à. la distillation du goudron et comprend un procéder de distillation perfectionné et un appareil perfeationné pour la mise en pratique de ce procédés L'invention a. plus particulièrement trait à un procédé et à un appareil par- fectionnés pour distiller le goudron par son contact direct avec des gaz. à haute température tels que les gaz de four -, à coke, etc.
Suivant la présente Inventions, on distille du gou- dron et l'on produit un brai de point de fusion élevé à;. l'aide de ce goudron par le contact direct du goudronet brai avec des gaz à haute température tels que les gaz dex fours à coke, des cornues à gaze et'1.1 et l'on fait passer les gaz enrichis et chauds sortant de la chaudière/de distil-
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lation à travers un échangeur de chaleur indirect formant condenseur pour refroidir ces gaz et en condenser des huiles et'pour préchauffer le goudron; et le goudron est ainsi préchauffé à une température telle qu'une partie des huiles légères en est éliminée et qu'on obtient un brai de faible point de fusion.
Le goudron ainsi préchauffé et partielle- ment distillé est alors conduit à la chaudière de distilla- tion en vue d'une distillation complémentaire . La présente invention est en particulier avantageusement applicable à la distillation du goudron de houille dans les cokeries ou usines à gaz à l'aide des gaz de four à coke ou de distillas tion de la houille à haute température,
Lorsqu'on distille du goudron par son contact direct avec des gaz à haute température tels que des gaz de four à coke, les gaz quittant la chaudière de distillas tion entraînent des huiles de distillation sous forme de vapeurs mélangées avec ces gaz, et l'on récupère ces huiles en refroidissant ultérieurement le mélange de gaz de vapeur pour effectuer la condensation des vapeurs.
A cet effet, il est nécessaire de refroidir les gaz au point de rosée ou de condensation des vapeurs, lequel point est de beaucoup inférieur à la température à laquelle ces vapeurs se condensent normalement lorsqu'elles ne sont pas mélangées avec des gaz. La condensation complète d'huiles de faible point d'ébullition que renferme un mélange de gaz est diffi- cile et il peut se produire une perte appréciable d'huiles légères de ce genre si l'on ne soumet pas les gaz traite- ment de lavage subséquent pour récupérer ces huiles.
Dans le procédé et l'appareil perfectionnés faisant l'objet de la présente invention les huiles légères sont en majeure partie ou complètement éliminées du goudron avant que celui-ci soit soumis à une distillation par son contact direct avec les gaz à haute température; les gaz enrichis et
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à haute température sortant de la chaudière de distilla ,w tion servent à préchauffer èt à distiller partiellement le goudron pour en éliminer les huiles légères; et le goudron-. ainsi préchauffé et partiellement distillé est alors conduit à la chaudières Les huiles les plus légères qui sont élimi-
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nées par le préchauffage et la distillation partielle pré;. liminaires peuvent être aisément condensées parce qu' ¯ ne sont pas mélangées avec des gaz inertes.
Le préahauffagër. du goudron par son contact indirect avec les gaz enrichis et chauds sortant de la chaudière a pour effet de refroidira les gaz et d'en condenser les huiles, ce qui permet de ré- oupérer de la chaleur qui serait autrement perdue en l'appli- quant au préchauffage et à la distillation partielle du gou-
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dron.
Le fait d'enlever les huiles légères du goudron avants '? que celui-ci pénètre dans la chaudière diminue conaîdérab1w, ment la perte en huiles légères et améliore considérablement
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\la condensation effectuée pour recueillir les huiles'des x,'a inertes qui en contiennente On peut faire travailler les oëîw denseurs à une température plus élevée et les huiles de -r;t point d'ébullition élevé sont plus faciles à séparer des gaz par oondensationo Le goudron préchauffé pénètre ainsi dans
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la chaudière à un état préchauffé et tel qu'on tire parti dté, sa chaleur pour augmenter le pouvoir de distillation unitaire des gaz chauds dans la chaudièree La présente invention est en particulier avantat ß.';
geusement applicable à la distillation du goudron par des combustibles tels que les gaz des fours à ooke' les gaz
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de cornuesq le gaz pauvre, le gaz à l'eau, etc.. Ces gaz ao. bastilles sont produits aune température élevée et contiennent un nombre considérable de calories qui sont habituellement dissipées et perdues. Ces gaz sont produits, par exemple,
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des températures élevées comprises entre 550 et 8000 C ou dessus. Leur température est si élevée que si l'on amenait
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à leur contact des quantités limitées de goudron et de brais% ce dernier se surchaufferait localement et q cokéifierait
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1 rapidement.
Par contre, si l'on soumet ces gazà un jet abondant de goudron ou de brai à l'état divisé et règle convenablement l'admission de goudron ou de brai, cette ma- tière peut être distillée rapidement en même temps que lea gaz sont refroidis presque instantanément à une températu- re voisine de celle à laquelle ladite matière est chauffée.
Dans la production de brai de point de fusion élevé, les gaz sortent de la chaudière à un état très enrichi en vapeurs d'huile et à haute température. Par exemple, si l'on distille le goudron à l'aide de gaz de four à coke chauds pour produis re du brai fondant à 204 C environ, les gaz enrichis et chauds peuvent quitter la chaudière à une température voisi- ne de 250 à 4000 C, les gaz de four à ooke chauds pénétrant dans cette chaudière à une température beaucoup plus élevée, par exemple voiaine de 550 à800 C.
Les gaz enrichis et chauds résultant de cette dis- tillation contiennent une grande quantité de chaleur, en par- tie sous forme de chaleur sensible des gaz et des vapeurs et en partie sous forme de chaleur latente des vapeurs. Sui- vant l'invention, ces gaz et vapeurs à haute température sont utilisés pour le préchauffage et la distillation partielle du goudron avant que celui-ci soit introduit dans la chau- dière, et le distillat produit par ce préchauffage et cette distillation partielle préliminaires est enlevé et condensé séparément de façon que seul le résidu, du préchauffage et de la distillation initiale pénètre dans la chaudière.
Le gou- dron préchauffé et partiellement distillé peut pénétrer dans la chaudière elle-même ou bien il peut pénétrer dans la chambre à vapeur à travers laquelle les gaz enrichis et chauds quittent la chaudière et être soumis dans cette charnu bre à une distillation complémentaire avant de pénétrer dans la chaudière proprement dite. Dans ce cas, la distillation complémentaire aura pour effet d'éliminer des huiles sup- plémentaires du goudron, mais ces huiles seront des huiles.
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.1' ,..'" de point d'ébullition plus élevé. Ces huiler Supplément 3;n taires distillées du goudron par son contact direct aveo les,
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gaz et vapeurs chauds se mélangeront avec les gaz et vapeurs," et en seront séparées par un refroidissement et une condea- sation subséquents*
L'appareil suivant l'invention comprend, une chau- dière de distillation reliée à une source convenable de gaz combustibles à haute température tels que ceux sortant des
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fours à coke, etc. et comportant des moyens assurant le a0n' tact parfait et intense du goudron et du brai que renfe 6 .. me la chaudière avec les gaz qui traversent cette ohaud1è. re par la projection de jets abondants de goudron à létat divisé dans ces gaz.
Le brai de point de fusion élevé pro-
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duit peut être retiré et les gaz et vapeurs quittent la chaulw dière sous forme de gaz enrichis à haute température. Un condenseur indirect est prévu pour refroidir ces gaz en- riohis et chauds et en condenser les huiles, et ce condenseur est disposé à la façon d'un préchauffeur pour préchauffer le goudron à une température propre à effectuer une distilla- tion partielle dudit goudron.
Un condenseur distinct est
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prévu pour le goudron préchauffé et partiellement di8t..ly et seul le résidu dont le distillat a été séparé est in- troduit dans la chaudière en vue d'une nouvelle distillation±
En plus du préchauffage et de la distillation partielle du goudron préalablement à son introduction dans
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la chaudière, on peut retirer une partie du goudron préohanf- fé et partiellement distillé sous forme de brai de faible point de fusion et n'introduire à l'état préchauffé dans la chaudière que le reste du brai de faible point de fusion.
De cette façon, il est possible de produire simultanément un brai de point de fusion élevé par la chaudière et une quantité limitée de brai de faible point de fusion par le préchauffage. Cet enlèvement distinct d'une partie du brai diminuera la quantité de brai introduite dans la chaudière et si la quantité ainsi introduite ne suffit pas, on pourra y introduire de quelque autre façon une quantité supplément-
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taire de goudron ordinaire ou de goudron préchauffé et par- tiellement distilléo Toutefois, en général, le procédé pourra être réalisé de telle sorte que le goudron préchauffé, dont une partie de l'huile a été retirée par l'opération de pré- chauffage, soit introduit dans la chaudière pour alimenter celle-*ci en goudron ordinaire ou partiellement distillé (brai)
et que seul soit retiré le surplus de brai de faible ! point de fusion qui peut être désiré en vue de son usage comme produit de brai de faible point de fusion distinct.
La distillation partielle du'goudron dans le pré- chauffeur peut être complétée par l'application d'un vide dans le préohauffeur, ce qui augmente le pourcentage d'huile distillée du goudron et donne un brai de point de fusion un peu plus élevé. On peut régler plus ou moins le degré auquel la distillation est poussée dans le préohauffage en réglant le fonctionnement de la chaudière de distillation, la tem- pérature à laquelle les gaz s'en échappent et la quantité de goudron qui traverse le préchauffeur par unité de temps.
En adoptant le principe général du contre-courant entre le gou- dron et les gaz chauds, on peut préchauffer le goudron à une température quelque peu inférieure à celle que possèdent les gaz chaude sortant de la chaudière et refroidir les gaz eux- mêmes, à une température quelque peu supérieure à celle que pos- aède le goudron froid pénétrant dans le préchauffeur, ce qui effectue une condensation plus ou moins libre des huiles que renferment les gaz enrichis et chauds et le préchauffage du goudron à une température telle qu'il s'en distille un pour- centage considérable des huiles.
Le condenseur et le préohauffeur indirects peuvent avantageusement être un serpentin tubulaire à travers lequel le goudron est refoulé sous pression et autour duquel on fait passer les gaz enrichis et chauds en relation d'échange indi- rect de chaleur avec le goudron qui passe dans ledit serpentin et passe ensuite de ce serpentin à une botte de détente ou boî- te à vapeuro Le goudron peut être refoulé continuellement et
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sous pression à travers le serpentin, de préférence en contre* courant par rapport aux gaz chauds$ et est ainsi chauffé
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à une température élevée telle qu'il s'en sépare un pouraen tage considérable sous formeke vapeurs dans la botte à va- peur et qutun brai chaud de point de fusion faible ou moyen est produit directement.
Si l'on maintient un vide dans la botte à vapeur, on peut augmenter considérablement la-quantité
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1 de distillat et augmenter le point de fusion 4e f, du brai, mais la température du brai sera diminuée par la distilla- ' tion compl'hentaire résultant du vide,, L'invention sera décrite oiaprs d'une façon plus détailiée eà se référant aux dessins annexés qui représen tent schématiquement un appareil suivant l'invention ins- tallé à une ookerie et agencé en vue de la mise en pratique du procédé suivant l'invention. étant bien entendu toutefois
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que les dessins n'ont pour but que de faire comprendre l'in- vention et ne limitent ce11e.01 en aucune façon.
Figure 1 est une vue en plan d'une batterie de fours
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à coke équipée en vue de la mise en pratique de cette inven4 ' tiono
Figure 2 est une élévation avec coupe verticale partielle du dispositif de distillation du goudron de figure lo
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Figure 3 est une coupe transversale suivant 33(figo 2) Figure 4 est une coupe transversale suivant 4-4(figo 2)
Figure 5 représente en élévation un mode de réalisa- tion légèrement modifiée
Dans ces dessins 5 représente une batterie de tours à coke munie de colonnes d'échappement 6, d'un barillet collecteur 1.d'une botte centrale de départ des gaz.! et d'une conduite transversale 9, tous ces organes pouvant être du type usuel et étant représentés schématiquement dans la
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figure 1.
A 1#arrière de la batterie de figure 1 se trouvent des colonnes d'échappement supplémentaires 1Q reliées au volz lecteur à gaz chauds 11. En manoeuvrant les obturateurs des
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colonnes d'échappement 10 reliées au collecteur à gaz chauds et les obturateurs des colonnes d'échappement 6 reliant les mornes fours au. barillet usuel 7, on peut diriger les gaz de ces fours choisis soit vers le barillet collecteur, soit vers le collecteur à gaz chauds.
Le collecteur à gaz chauds est fortement calorifu- gé comme indiqué en 12 de façon que les gaz qui pénètrent dans la chaudière de distillation 1± possèdent une température qui n'est que légèrement inférieure à celle qu'ils possèdent à leur sortie des fours. La chaudière est munie d'un dispos sitif permettant de produire un jet intense de goudron ordi- naire ou partiellement distillé dans les gaz de façon que ce goudron soit distillé par les gaz chauds et que les gaz chauds soient eux-mêmes dégoudronnés par les particules de goudron.
Le dispositif appliqué à cet effet dans l'exemple représenté comprend un rouleau 14 qui est placé près de la paroi courbe de la chaudière de distillation 15 et qui est disposé de telle sorte qu'il ne plonge que légèrement dans le goudron ou brai que renferme cette chaudière. Ce rouleau est ac- tionné par un moteur électrique ,],6. et lorsqu'il tourne à une vitesse élevée, par exemple 900-1200 tours par minute, il projette un jet intense du goudron qui se trouve au fond de la chaudière dans les gaz chauds passant dans cette chau- dière. Les gaz, enrichis en vapeurs distillées du goudron et presque entièrement exempts de brouillard de goudron, sortent de la chaudière à travers une tour 17.
Les gaz enrichis et chauds, qui peuvent quitter la chaudière de distillation à une température pouvant va * rier de 250 à 400 c suivant qu'on produit du brai moyen, du brai dur ou du brai très dur, s'élèvent à l'intérieur de la tour 17, puis sont transférés par une conduite 18 à un échan- geur de chaleur 19 dans lequel ils sont amenés en contact indirect avec le goudron qui est admia en ±±'et monte à
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l'intérieur d'un serpentin 21 disposé dans ce condenseur, en contact indirectavec les gaz chauds, ce qui a pour effet de le chauffer.
Les gaz sont refroidis par le goudron et l'on retire un condensât, qui peut être une huile lourde ou une huile contenant une proportion plus ou moins grande d'huit les légères, selon le degré auquel les gaz sont refroidis dans l'échangeur de chaleur, ce condensat étant transféré à un réservoir à huiles 22.
Le goudron$ qui est chauffé dans l'échangeur de chaleur et qui peut sortir de cet échangeur à une température un peu plus basse que celle des gaz arrivant par la con- duite 18, est conduit par un tuyau 23 à une boîte de détente ou boîte à vapeur dans laquelle les vapeurs des éléments - de faible point d'ébullition distillés du goudron se séparent du résidu non distillé et passent par un tuyau à vapeur @5 de ladite boîte à un condenseur 26, qui peut être soit du type direct, soit du type indirect. Le distillat d'huile lé- gère de ce dondenseur 26 est recueilli dans un réservoir 27.
Le goudron partiellement distillé (ou brai de fai- ble point de fusion) qui reste après la distillation sort de la boîte à vapeur par un conduit d'évacuation 28 et peut avantageusement être conduit à la chaudière 13 pendant que sa température est encore élevée
Le brai préchauffé ou goudron partiellement dise tillé dont les vapeurs de faible point d'ébullition ont été séparées et recueillies dans le condenseur 26 peut être conduite directement à la chaudière ou être injecté dans la tour 17 par des tuyères 29. Dans ce dernier cas, en descendant à l'in- térieur de la tour; ce goudron ou brai sera chauffé par le gaz chauds qui s'élèvent à 1'intérieur de cette tour. Ceci aura de nouveau pour effet de préchauffer et de distiller le goudron ou le brai avant son entrée dans la chaudière.
Si une partie quelconque des éléments de faible point d'ébulli- tion de ce goudron ou brai s'est vaporisée dans la chaudière,
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la vapeur en résultant se rendra avec les gaz enrichis et chauds par la conduite 18 à l'échangeur de chaleur 19. La tuyère d'injection située dans la chambre de dépôt ou tour ],7 , de préférence entre deux groupes de chicanes 30 et 31, contribue à laver les gaz et à en séparer les particules de brai qu'ils sont susceptibles d'avoir entraînées en quittant la chaudière.
La matière non volatilisée qui s'accumule au fond de la tour est de préférence admise à la chaudière à l'extrémité de cette tour à laquelle les gaz chauds pénètrent dans cette chaudière et est par conséquent avan- tageusement recueillie au fond de cette tour et introduite dans la chaudière par un tuyau 32.
En amenant le goudron partiellement distillé ou brai de faible point de fusion de la tour de dépôt au contact direct des gaz les plus chauds et en faisant passer les gaz chauds et la matière à dis- tiller dansée même sens à travers la chaudière, le brai fini, qui est de préférence un brai de point de fusion élevé, sera injecté dans les gaz de température réduite qui sont partiel- lement saturés de vapeurs d'huile, et la tendance de ces gaz à cokéifier le jet de brai de point de fusion élevé ne sera pas aussi grande que si les courants de goudron et de gaz étaient de sens inverses.
Lorsque la matière retirée de la botte à vapeur 24 est appelée à être distillé un endroit où la majeure partie des éléments de point d'ébullition relativement faible ont été éliminés (auquel cas il est nécessaire de préchauffer cette matière à une température relativement élevée), on obtiendra un degré de préchauffage plus élevé en conduisant le résidu de la boîte à vapeur directement à la chaudière, de préférence en un point de cette chaudière situé au voisin nage du point auquel le tuyau 32 débouche dans cette chaudière,
Le brai de la chaudière, qui est de préférence un brai de point de fusion élevé, par exemple un brai fondant à
2000 C ou au**dessus,
est retiré de la chaudière par un dispositif
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4é('vidange a et à 'l'aide dtun bras réglagle Il et est recueilli
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dans une auge 35 dans laquelle il est aspergé d'eau arrivant de 36 et refroidi. Le brai refroidi et l'eau sont recueillis dans un réservoir 37 et le brai peut recevoir toute destinas tion ou usage désiré, On peut fabriquer un brai de point
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/93 de fusion inférienr à 2000 C 9 par exemple compris entre 82 et/ C. Dans ce cas. le goudron partiellement ou légèrement distillé sortant de la boîte à vapeur peut être un goudron moins dis- tillé que si l'on fabriquait un brai final de point de fusion plus élevé.
Il sera préférable de ne pas refroidir un brai de ce genre dans de l'eau mais de le recueillir dans des 'bas. sins de refroidissement ou des réservoirs dans lequels il peut être maintenu à l'état liquide pour être employé ultérieurement,, si on le désire.
Le degré auquel le goudron est préchauffé dans l'échan- geur de chaleur 19, et par conséquent la quantité de vapeur mise en liberté dans la botte il vapeur, peuvent varier, On peut obtenir à l'aide de la botte à vapeur 24 soit un brai de point de fusion relativement faible, soit un brai de point de fusion relativement élevé.Les éléments de faible point d'ébullition sont séparés du goudron dans cette botte à vapeur, et comme ils ne sont pas dilués par des gaz inertes comme le sont les vapeurs présentes dans le condenseur relié à la chan,* dière 13, il est facile le condenser ces vapeurs composées d'éléments de faible point d'ébullition et d'obtenir directes ornent un rendement élevé en huiles de faible: point d'ébulli- tion.
Lorsque la quantité de résidu retirée-de la botte à vapeur par le conduit de vidange 28 est plus grande que celle qu'on désire introduire dans la chaudière à titre d'addition, on peut retirer séparément une partie de ce résidu et la transférer par un tuyau 38 à un réservoir 39 en vue de tout usage désiré.
Lorsque les gaz enrichis et chauds n'ont été soumit qu' à un refroidissement partiel dans l'échangeur de chaleur 19, on transfère ces gaz à un dispositif de condensation supplément
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re 40 qui est ici un condenseur direct dans lequel les gaz sont aspergés d'eau ou de liqueur ammoniaeale projetée par des tuyères .il. Les liquides qui s'accumulent au fond du condenseur 40 en son retirés et conduits àun appareil de dé- cantation 42 duquel la liqueur ammoniacale séparée est trans- férée à un réservoir 43, et des huiles propres de point d'é- bullition relativement faible sont transférées à un réservoir 44, mais on remarquera que,
étant donné que des huiles bouil- lant entre les limites d'une échelle de faibles points d'é- bullition ont été séparées du goudron dans la botte à vapeur, la quantité d'huiles de faible point d'ébullition qui peut être séparée des gaz enrichis est inférieure à celle qu'on obtiendrait autrement . A leur sortie du condenseur, les gaz passent par un exhausteur 45 et, de là, à un dispositif de récupération d'ammoniaque etd'huiles légères, qui peut être du type usuelo Lorsqu'on désire retirer de la botte 24 une telle quantité de goudron partiellement distillé qu'il n'en reste pas assez pour alimenter la chaudière de distillation 13, ou lorsque la quantité de goudron introduite en 20 doit être limitée, on peut introduire du goudron supplémentaire en 32' ou par la tuyère d'alimentation 29.
Une variante est représentée en élévation dans la figure 5. Le collecteur à gaz chauds 11 et la chaudière de distillation sont de la même construction générale que celle représentée dans les autres figures, et la chambre de dépôt 17 peut être de la même construction. Toutefois, dans la figure 50 le goudron préchauffé pénètre dans la chaudière en 50 au lieu d'y pénétrer par l'intermédiaire de la tour 17. La chau- dière 13. le collecteur 11, la chambre de dépôt 17, la con- duite 18 et l'échangeur de chaleur 19 sont tous fortement ca- lorifugés.
Le brai fini résultant de la chaudière est retiré par le dispositif de vidange 33, et les gaz enrichis et chauds sortent de la tour 17 par la conduite 18 et sont refroidis dans
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l'échangeur de chaleur la* Le goudron qui s'échappe en 20 est conduit à travers l'échangeur de chaleur' de pré- férenoe en contre-courant par rapport au courant des gaz. et passe à l'état préchauffé par le tuyau isolé 23 à la botte à vapeur isolée 51
Figure 5 représente un dispositif de préchauf- fage 19 à sa sortie duquel le goudron préchauffé pénètre dans une botte à vapeur 51 dans laquelle un vide est main. tenu.
A leur sortie de la botte à vapeur. les vapeurs se rendent à un oondenseur 52 dans lequel est aussi maintenu un vide, Une pompe à vide 53 est reliée au. condenseur 52.
Les huiles propres de faible point d'ébullition résultant de la condensation des vapeurs séparées du résidu non dis- tillé de la botte à vapeur lesquelles huiles peuvent en raison du vide;, comprendre des huiles de point d'ébul- lition plus élevé que oelles qui seraient ordinairement produites dans ladite botte, sont retirées par l'inter médiaire d'un séparateur 53' et d'une colonne barométri- que 55 et sont recueillies dans un réservoir d'huiles prou pres 56.
Le résidu non distillé de la botte à vapeur est recueilli par l'intermédiaire d'une colonne barométrique analogue 57 dans un réservoir 58. Le résidu de ce réser- voir est pompé à l'état préchauffé par la pompe 59 qui le refoule par le tuyau isolé 60 dans la chaudière de dis- filiation 13, en 50 Une partie du résidu non distillé peut être transférée par un tuyau 61 à un réservoir à brai de faible point de fusion 62 pour recevoir tout usage dé- siré. Lorsqu'on désire retirer la majeure partie d'un goudron partiellement distillé de ce genre, on peut in- troduire du goudron supplémentaire par un tuyau 50* en vue de la production de brai dur dans la chaudière de dis- tillation 13.
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Les gaz sortant de l'échangeur de chaleur 19 par la conduite 63 peuvent contenir des vapeurs d'huile qui ont été entraînées par les gaz sortant de la chaudière par la conduite 18 et qui n'ont pas été condensées dans l'échangeur 19. Ctest le cas lorsque la condensation est réglée de façon à ne recueillir que les huiles relative ment lourdes dans le réservoir d'huile propre 22.Comme le goudron a été débarrassé de sa partie la plus volatile dans la botte à vide 51 avant d'être admis à la chaudière 13, la teneur des gaz enrichis en vapeurs d'huiles de faible point d'ébullition sera faible.
Les huiles que ren- ferment encore les gaz sortant de l'échangeur de chaleur par le tuyau 63 peuvent être condensées dans un appareil de refroidissement supplémentaire, les gaz étant alors traités de la façon usuelle en vue d'en récupérer 1'ammoniac que et les huiles légères usuelles.