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"PROCEDE DE DISTILLATION DE GOUDRON "
La présente invention concerne un procédé perfec- tionné de distillation de goudron avec de la vapeur sur- chauffee.
On a proposé bien des façons de distiller du goudron de houille avec de la vapeur, et .ênie avec de la vapeur sur- chauffée, habituellement en introduisant la vapeur dans une .nasse du goudron à distiller ou en faisant passer le goudron et la vapeur, en contre-courant l'un par rapport à 1'autre, à travers un scrubber ou une colonne.
La présenta invention offre un procédé perfectionné de distillation de goudron, avec de la vapeur surchauffée,
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dans lequel la vapeur employée à une température radicale- ment plus élevée que celle proposée jusqu'à présent-pour une telle distillation et dans lequel cette vapeur fortement surchauffée est employée d'une manière particulièrement avantageuse.
La vapeur surchauffée que l'on emploie dans ce procédé est surchauffée à une température supérieure à celle à laquelle une distillation et une carbonisation complètes de la poix résiduelle, ou résidu poisseux, se produiraient et on emploie cette vapeur fortement surchauffée de façon à éviter une carbonisation inadmissible et à obtenir une distillation rapide et effective.
La vapeur surchauffée que l'on emploie dans le pré- sent procédé est surchauffée à une haute température, par exemple à une température de l'ordre de 500 à 1000 C. Du goudron de houille, si on le chauffait à une telle tempé- rature, se carboniserait rapidement. Dans le procédé qui fait l'objetde l'invention, ou obvie aux inconvénients de vapeur à des températures aussi élevées, et l'on en fait usage d'une manière particulièrement avantageuse.
Suivant l'invention, on amène la vapeur fortement surchauffée dans une chambre contenant une masse du goudron ou poix à distiller et on pulvérise ce goudron ou poix dans la vapeur sous la forme d'un brouillard ou poussière liquide d'une intensité telle que la vapeur est presque instantané- ment refroidie de sa haute température une température approchant de celle de la poix formée, tandis que le goudron.:: ou poix est rapidement distillé et chauffé à une température approchant de celle à laquelle la vapeur est refroidie.
On peut effectuer facilement cette pulvérisation intense du goudron ou poix au moyen d'un ou plusieurs rouleaux tournant rapidement, soit lisses ou pourvus de rainures ou saillies . périphériques, qui plongent dans la masse de goudron ou poix
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se trouvant dans 'le fond de l'appareil et font que teuton les parties de l'uppareil se trouvent remplies d'un brouillard intense et continu du goudron ou poix, de sorte que la vapeur, à haute température, entrante est immédia- tement refroidie par contact avec le brouillard intense ce qui a pour résultat de chauffer rapidement, et de vaporiser rapidement de celui-ci, les constituants huileux.
On peut ainsi fournir en quantité réglée de la vapeur qui est surchauffée à des températures avoisinant 600 à 1000 C à une chaudière à distiller ayant un ou plusieurs rouleaux pulvérisateurs tournant rapidement et continûment alimentée en goudron ou poix à distiller, et l'on peut régler l'allure de la fourniture de vapeur et de Goudron ou poix de façon à pouvoir effectuer une distillation rapide et continue et à produire de la poix à point de fusion élevé, par exemple: de la poix ayant un point de fusion d'environ 2050 C, ou plus élevé, avec un rendement extraordinairement fort du goudron en huile, rendement se montant à environ 75 %, ou davantage, et variant quelque peu avec la nature du goudron distillé.
La rapidité avec laquelle la vapeur fortement surchauffée est refroidie à une température inférieure à celle à laquelle une décomposition inadmissible de la poix se produit est telle qu'on peut réduire la décomposition au minimum et effectuer neanmol@s une distillation rapide et effective. Si l'on désire une certaine décomposition afin, par exemple, d'augmenter la teneur en carbone du résidu poisseux, on peut facilement y arriver en réglant la température, l'allure à laquelle la vapeur est fournie et le brouillard de goudron ou poix dans la chambre, ou en prolongeant le temps de contact du goudron ou poix, dans @ la chambre, avec la vapeur chaude.
Dans la mise en pratique du procédé, l'intensité de contact de la poix ou goudron et de la vapeur sera ordi-
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nairement telle que la vapeur puisse passer à travers la chambre à une allure rapide de façon à ne se trouver en contact avec le brouillard intense de goudron ou poix que @ pendant une courte période de temps, de une à cinq secondes, par exemple,plus ou moins, selon la grandeur de l'appareil et les conditions dans lesquelles on opère.
D'une manière similaire, on peut régler la fourniture de goudron, ou de goudron partiellement distillé, à la chaudière et l'enlèvement de celle-ci de poix à point de fusion élevé de façon que toute la durée de l'opération, à partir du moment où le goudron pénètre jusqu'à celui où la poix s'en va, soit courte et ne dépasse pas, par exemple, une minute, ou moins, dans certains cas pour atteindre cinq à dix mi- nutes, ou plus, dans d'autres cas. Il ne faut qu'un temps très court, avec la pulvérisation intense du goudron ou poix dans la vapeur chaude, et avec une fourniture réglée de la vapeur fortement surchauffée, pour effectuer une distillation du goudron au degré désiré.
Le goudron que l'on distille peut être du goudron de houille ordinaire provenant d'installations de fours à coke ou de cornues à gaz, ou bien ce peut être d'autres goudrons tels que des goudrons à basse température, des goudrons de gaz à l'eau, des goudrons de gaz de gazogène, etq Au lieu de distiller des Goudrons complets; on peut distiller des fractions de goudron plus lourdes ou plus légères, telles que le goudron plus lourd récupéré de la conduite collectrice d'une installation de récupération de sous-produits, ou le goudron plus léger récupéré des condenseurs d'une telle installation.
On peut pousser la distillation au degré nécessaire pour produire une poix ayant un point de fusion plus élevé ou plus bas, comme on le désire, et un plus ou moins grand pourcentage d'huiles de distillat; mais un des avantages du
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procédé est qu'il permet d'obtenir un rendement extraer- dinairement fort en huiles de distillât, et de la poix à point -,'Le fusion élevé, rapidement et continûment, et avec relativement peu de décomposition (le la poix produite.
Dans certaine cas, on peut désirer des poix à point de fusion intermédiaire, avoisinant par exemple 65 ou 95 uu 120 C, tendis que, dans d'autres cas, on peut désirer un point de fusion allant jusqu' 150 C, ou même jusqu'à 205 C, ou plus. On peut obtenir facilement ces poix suivant le présent procédé.
La vapeur surchauffée que l'on emploie dans ce procédé n'a pas besoin d'être à haute pression bien que, quand on dispose de vapeur à haute pression, on puisse l'employer. De la vapeur d'échappement à basse pression dont on dispose à bien des installations peut être facile- ment surchauffée à une haute température et employée dans le présent procédé. Les surchauffeurs peuvent être de cons- truction convenable permettant de surchauffer la vapeur à la haute température désirée. On peut employer un sur- chauffeur à serpentin situé en un point adjacent à la chaudière distiller, d.e façon à fournir directement et d'une manière continue à celle-ci de la vapeur surchauffée.
La chaudière elle-même peut varier comme cons- truction, mais doit être pourvue de moyens pour former un brouillard intense du goudron ou poix à distiller de façon que la vapeur fortement surchauffée soit presque instantanément refroidie à une température inférieure à celle à laquelle il se produirait une carbonisation et une cokéfaction inadmissibles. La formation d'un brouillard intense de ce genre avec un rouleau tournant rapidement non seulement effectuera un refroidissement rapide de la vapeur et une utilisation de sa chaleur pour la distillation, mais maintiendra l'intérieur de la chaudière lavé par le
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brouillard de goudron pulvérisé et empêchera par .cela même les parois intérieures de se recouvrir de coke.
Le goudron est avantageusement fourni à la chaudière d'une manière continue et la poix produite est retirée continû- ment .
Quand on distille du goudron pour produireune poix à point de fusion élevé, avoisinant par exemple 205 C, ou plus, la vapeur d'eau et les vapeurs d'huile mélangées quittent la chaudière à une haute température, environ par exemple 1500 C ou davantage, bien que la température puisse être un peu plus basse .et puissevarièr avec le mode d'opé- ration, la nature ou le point de fusion de la poix produite, etc.. La vapeur d'eau et les vapeurs d'huile, à cette haute température, entraînent une grande quantité de chaleur que l'on peut employer avantageusement pour réchauffer et distiller du goudron et on peut combiner ce réchauffage et cette distillation avec la distillation proprement dite d.e façon que le goudron partiellement distillé soit fourni à la chaudière pour une distillation plus complète.
Le réchauffage du goudron par la vapeur d'eau et les vapeurs chaudes aura pour résultat de refroidir la vapeur d'eau et les vapeurs et de condenser de celles-ci certains des cons- tituants huileux à point d'ébullition plus élevé. En procédant à la condensation sur le principe du contre- courant, on peut récupérer une grande partie de la chaleur contenue dans la vapeur d'eau et les vapeurs pour en faire usage afin de réchauffer et de distiller du goudron en même temps que les vapeurs d'huile sont elles-mêmes condensées.
Un des avantages de l'invention est que l'usage de la vapeur fortement surchauffée permet d'employer une quantité radicalement plus petite de vapeur pour effectuer la--distillation, de sorte que les vapeurs d'huile distillées sont mélangées avec une quantité relativement faible de va-
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peur d'eau es C0.¯¯...r..,l::n .vec es .j.l')cCcl!30 proposés autrefois . Il en résulte- que l'on peut condenjer plus facilement de la V:J.)6Ul' (f ('c.U les v¯, :ulw d'huile et que, si la vapeur est elle-mê.ie condensée, il y en a beaucoup moins à condenser.
Pur eze;,ple, en faisant usage de vapeur surchauffée à une température d'environ 800 C, et en
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fournissant à la chaudière du goudron deshydraté préala- blement r(:cil(;nffé 0. une; tenpérature étvoisin, nt 150 C, il est possible de distiller' environ 520 litres de goudron,
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pour produire de la poix ayant un point de fusion d'environ 205 C, par 454 kg de vapeur surchauffée Fournie, avec une
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température d'environ 285 C pouj' Il vapeur d'eau et les vapeurs quittant la chaudière.
Si la V",.UL' d'eau chaude et les vapeurs clr..uû:, quittant 1.:, chaudière sont e:,.ploY2'::s pour réchauffer '- t .l1;,till(;l' ],1-11,ti811li[ cuit le .'joudron, on peut réaliser, avec la 1"ê...e quantité de vapeur, une allume de distillation radicalement augmentée.
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Au lieu de conde/ser la vapeur, on peut loe débarras- ser autant que possible des vapeurs d' huile r?1.r3ées, puis la remettre en circulation et la réchauffer pour s'en servir de nouveau dans le procédé. Si l'on réchauffe le goudron et si l'on en distille les constituants huileux point d'ébullition plus bas avant d'aliéner la poix résul- tante en contact direct avec la vapeur fortement surchauffée, dans la chaudière, le distillât produit par la distillation à la vapeur sera fait de constituants huileux à point d'ébullition plus élevé,
que 1' on peut condenser facilement
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de la vapeur à une tef-tpérature supérieure à celle où la vapeur elle-...:..e se condense. En opérant de cette façon, il n'y aura eue peu, sinon pas du Lout, de vapeurs d'huile laissées ,!1lun!;
e, avec la vapeur à une température appro- chant de celle de condensation, et on peut remettre la vapeur, débarrassée autant que possible dies vapeurs d'huile, en circulation à travers le surchauffeur et en faire usage
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à nouveau dans le procédé..Lorsqu' 1 on dispose de vapeur d'échappement, ou si la dépense de vapeur n'est, pas un facteur d'importance, on peut employer (le la vapeur vive, @ sans remise en circulation,
et condenser-'la vapeur avec les dernières fractions d'huile.
Le dessin ci (joint représente, d'une manière quelque peu conventionnelle et schématique, une disposition d'appareil propre à la mise en pratique de l'invention; mais il va sans dire que l' invention n'y est nullement limitée.
Le surchauffeur de vapeur représenté sur ce dessin est un surchauffeur à serpentin., 1, auquel la vapeur à surchauffer arrive en a, qui est convenablement dispose dans un fourneau de chauffage 2 et d'où la vapeur surchauffée passe, par le tuyau 3, à la chaudière à distiller 4. Dans cette chaudière se trouve un rouleau cy- lindrique 5 directement accouplé à un moteur électrique 6 capable'de le faire tourner rapidement, à 900-1100 tours par minute par exemple.
Au-dessus de l'extrémité opposée de la chaudière, se trouve la chambre de séparation 7 à travers laquelle la vapeur d'eau et les vapeurs s'échap- 'peut et dans laquelle d'effectue l'enlèvement des consti- tuants goudronneux ou poisse'].:':. La vapeur d'eau et les vapeurs passent, par la conduite 8, au premier d'une série de condenseurs fractionnaires et échangeurs de chaleur et réchauffeurs indirects9, 11 et 13.
Du premier condenseur ou échangeur de chaleur, la vapeur d'eau et les vapeurs non condensées passent, par la conduite 10, au second échangeur de chaleur 11 d'où, par la conduite 12, elles passent au troisième échangeur de chaleur 13 et toutes vapeurs, et vapeur d'euu, non condensées, restantes s'échappent par la conduite 14 à un aspirateur au moyen duquel on peut régler le-flux de vapeur à travers le système.
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Du 0Uc':t'0L1 est fourni, .j' l conduite le, l'\o"';l..Ci: 0TtO'lr...t, 1-..-. -:-'.:'8,:)"; de ,; l' c:¯... evr de chaleur 13 et y 8t .,':C::.lèff:0, tU.lt..," vapeurs résultantes pa¯ ¯.rt, par lu conduite il?, ..:U c'n.?e¯ ci.lr lu et y étant cO:l(,2r1,,'c"d Le COUC1Y'0J;l r :' c 1; a>:; f f 1..,¯,.,c, par la conduite 19, li l'c.j.c;: 20 du "ecc 11':l éch:.;."c.ecu' d- chaleur 11 0-,, il est chauffé à.v:.Y.t,.,¯.e, lex il l 'C\Li.' 8 l' '; ,;.,'--11 tv...FtL., ,Nu.l''+,9 par la cor- duite 21, ..u .^Oïte:
L(.ul' z et y l'tant COnc'e!1;'wc, tandis que le Y'Wi'LLu SOU(::L'oJ:r1J.;z lO-1 (t;til16 é yaibe par la conduite e 2 1 c h u e L?, de chaleur où il est te Y')l,l- veau échauffe ut distillé é c.. , l'espace 2'4, les v,;,:s rsulta:¯t'Js ¯ .N,¯a¯,y par la coriduite 25, au condenseur 3 G et y C t:...tl:t .::on'::.el1.'3 C'), tjndis .¯ue le résidu poisseux passe, par 1=1 conduite 7, u dispositif distributeur '8 situé dans la chambre dee :,rrtion ¯?¯. La poix decer-<< le 10., d;.; chicanes 39 ) ait ','é. ;1=:Ts la chambre ±, puis passe, par la conduite 30, à l'extrémité de la chaudière où pénètre la vapeur surchauffée. Le résidu poisseux, ou poix résiduelle, est retire, ou sort, de la chaudière par la conduite 31 et est recueilli en b.
Le condensé formé dans les condenseurs indirects 9, 11 et 13 est son- tiré en 32, 33 et 34, respectivement, comme fractions d'huile ayant une gamme de points d'ébullition successive- ment décroissants. L'appareil représenté assure une plura- lité de fractions provenant en partie du réchauffage et de la distillation partielle du goudron et en partie de la nouvelle distillation qui se produit dans la chauaiere proprement dite.
Avec une telle disposition, les constituants à point d'ébullition plus bas peuvent être enlevés du goudron dans un état concentré, c'est-à-dire sans venir en contact avec la vapeur surchauffée, et il n'y a que le goudron ou poix partiellement distillé qui est ensuite soumis à une distillation ultérieure par contact direct
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avec la vapeur fortement surchauffée.
Les vapeurs d'huile distillées par la vapeur d'eau seront par consé- quent, pour la plupart, des vapeurs d'huile à point d'ébullition élevé que l'on peut facilement condenser de la vapeur d'eau, en majeure partie ou entièrement, sans refroidir la vapeur à son point de condensation,, bien que la vapeur puisse également être condensée dans le dernier condenseur quand on ne doit pas l'utiliser de nouveau, et on peut, par cela même, disposer de sa chaleur latente de condensation pour aider à réchauffer le goudron froid.
Dans l'appareil représenté; leflux général du goudron ou poix et de la vapeur, dans la chaudière, se fait en contre-courant de sorte que la vapeur fortement sur chauffée pénétrant dans la chaudière vient d'abord en contact avec la poix à point de fusion le plus bas, con- tenant la plus grande proportion de constituants huileux..
La distillation rapide de ces constituants huileux, du@ goudron ou poix, refroidit, rapidement la vapeur à une température inférieure à celleà laquelle une décomposition inadmissible de la poix se produit. La poix à point de fusion le plus élevé s'échappera de l'extrémité de sortie de la chaudière et @era approximativement en équilibre avec la vapeur d'eau et les vapeurss'échappant.
En consé- quence:quand bien même 1:. vapeur peutêtre à une haute température de surchauffe, bien supérieure à celle à laquelle du goudron ou poix peutêtre chauffé sans cokéfac- tion, l'intensité du brouillard de goudron ou poix pul- vérisé est si grande que la vapeur est presque instantané- ment refroidie une température inférieure à celle à laquelle cette cokéfaction inadmissible se produira, avec une utilisation rapide, d'une manière correspondante, de la chaleur de la vapeur pour distiller le goudron ou poix.
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