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" Procédé de cokéfaction du charbon dans les chambres à fonctionnement intermittent-,'
Afin de recueillir les gaz obtenus du charbon à la pre- mière phase de cokéfaction, dans les chambres à fonctionne- ment intermittent, autant que possible à l'état non décompo- sé, on a proposé à plusieurs reprises, de remplacer l'extrac- tion ou aspiration des gaz de distillation des chambres col- lectrices de gas, disposées au bord de l'aggloméré de char- une@ bon, par exemple,- au-dessus de ce dernier, par extraction ou aspiration à partir de l'intérieur de l'aggloméré, par exem-
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-ple au moyen de tubes pénétrant dans la charge de charbon.
Afin d'accélérer l'extraction au moyen de tels tubes, on a également proposé de souffler dans la chambre collectrice de gaz supérieure de la vapeur ou du gaz provenant do cham- bres horizontales, et naturellement à une température pas trop élevée, afin de favoriser l'entrée des gaz de distilla- tion dans les tubes munis d'ouvertures,pénétrant dans l'ag- gloméré de charbon.
Toutefois, ces types d'installation n'ont xxxx pu se développer de façon plus générale, principalement en raison du fait que l'excédent de rendement en huiles légères et goudron ainsi obtenu était trop faible pour compenser l'aug- mentation des dépenses d'installation nécessitée par la création de dispositifs spéciaux d'extraction, pénétrant à l'intérieur de l'aggloméré.
L'objet de la présente invention consiste en un proue- dé de cokéfaction pour chambres à fonctionnement intermit- tent, dans lequel les gaz qui se forment sont extraits ou aspirés de la masse de charbon, au début de la cokéfaction, de façon telle que non seulement le rendement en huiles lé- gères et en goudron est notaglement accru, mais la qualité du coke est aussi sensiblement améliorée en particulier dans les charbons ayant un pouvoir agglutinant insuffisant, par exemple dans les charbons provenant de la Haute Silésie; ceci est obtenu en effectuant l'extraction de l'intérieur des gaz de distillation se formant au commencement de la co- kéfaction, de manière à éviter la formation d'agglomérés, de goudron, ou tout au moins la réduire dans une large me- sure.
Les dispositions prises dans ce but et décrites plus loin reposent sur l'hypothèse que l'agglomération du goudron se produit par la précipitation des produits de distillation sèche, à l'état de vapeur, sur les particules plus froides du charbon. Suivant l'invention, on peut. éviter cette conden-, sation, soit en augmentatn fortement la vitesse des produits
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de distillation dégagés, ou alors en augmentant leur tempé- rature par le mélange de gaz chauds au-dessus du point de condensation desdits produits de condensation.
Les expériences ont montré que pour vaincre la résis- tance de l'agglomération de goudron se produisant normale- ment dans un aggloméré de charbon, il est nécessaire d'uti- liser une pression de gaz, qui peut être une importante fraction d'un atmosphère. Afin d'empêcher la formation de cette agglomération de goudron ou d'éliminer, en grande par- tie l'action de celle déjà formée, sur le départ des gaz de distillation, l'extraction des gaz de distillation des cham- bres, se trouvant dans la première partie de l'affinage, doit être effectuée au moyen de tubes pénétrant dans le char- gement des chambres sous une dépression telle que les pres- sions régnant dans les chambres collectrices supérieures ne soient pas supérieures à celles dans les parois de chauffage voisines.
Les pressions nécessaires dans ce but e montent, d'après les résultats des expériences indiquées ci-dessus, à 200mm; en partie aussi à sensiblement plus.A ces pressions, les parois constituées normalement en maçonnerie en silicate étant très imperméable aux gaz, entre les canaux de chauffa- ge et les chambres du four, il faut avoir soin qu'aucune près' -sion sensiblement inférieure à celle dans les canaux de chauffage voisine ne règne à proximité de ces parois.
Dans la pratique, il est donc nécessaire d'utiliser un organe de réglage permettant de régler la valeur de l'extrac- tion du gaz au moyen par exemple d'une soupape intercalée dans la conduite d'extraction, de façon que la pression ré- gnant à proximité des parois séparant les chambres des ca- naux de chauffage ne soit ni sensiblement plus élevée, ni sensiblement plus basse que celle régnant sur le côté des canaux de chauffage. Un tel organe de réglage est utilement actionné de façon à réagir la différence de pression régnant entre les collecteurs de gaz supérieurs des chambres et des
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canaux de chauffage voisins.
Un tel réglage est indispensable, particulièrement du fait que la résistance de 1'aggloméré de char- bon aux gaz de circulation, pendant la durée de la cokéfaction, est soumise à de fortes oscillations.
Une autre possibilité permettant d'éviter la formation de l'agglomération de goudron ou tout au moins de réduire celle)-ci à un minimum, consiste à introduire dans les chambres du four un gaz chaud qui sera extrait ensemble avec los produits de dis- tillation en formation par les tubes pénétrant dans le chargement de la chambre; le mélange de gaz introduit ci. de gaz de distilla- tion possède alors une température telle qu'il n'a pas de tendan- ce à se condenser même lorsqu'il traverse des masses de Barbon froides.
En dehors de l'introduction de vapeur surchauffée, on peut également avoir recours, pour la réalisation de la pr6sente inven- tion, en particulier à l'introduction de gaz à l'eau chaude, et notamment de gaz à l'eau dont le carbone n'a pas encore été ré- duit de façon substantielle en oxyde de carbone, et contenant en- core des proportions importantes de CO2. Un tel gaz à l'eau peut provenir soit d'un générateur spécial, ou mieux, des chambres do la même batterie, dans lesquelles le charbon se trouve déjà à l'état raffiné et où l'on a produit du gaz à l'eau par insuffla- tion de vapeur d'eau; en même temps que le gaz à l'eau produit dans les chambres de la même batterie, on introduit les gaz de distillation chauds qui s'y forment également dans les chambres se trouvant dans la première phase de la cokéfaction.
L'introduction des gaz ou vapeurs chauds a lieu soit par le collecteur supérieur de la chambre, ou mieux, par des tubes qui pénètrent également à l'intérieur de la chambre et qui sont munis d'ouvertures, et correspondent par exemple exactement aux tubes servant à l'aspi- ration des gaz de distillation.
On peut alors imaginer un mode opératoire nécessitant deux récipients ou ballons; 1'un des ré- cipients servant au départ des gaz de distillation des chambres se trouvant/La première phase de cokéfaction, au moyendes tubes
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pénétrant dans le chargement de la chambre, le deuxième réoipient auxiliaire ne servant qu'à assurer une liaison entre les collec- teurs supérieurs de gaz des chambres se trouvant à la dernière phase de cokéfaction et les organes d'amenée de ces gaz chauds dans les chaires se trouvant à la première phase de cokéfaction.
L'aspiration des gaz de distillation ainsi que l'introduction de gaz de lavage chauds peut s'effectuer au moyen de tubes verti- caux ou horizontaux connus. Les tubes servant à l'aspiration peu- vent également servir, dans la dernière phase de l'affinage, à l'introduction de vaperu d'eau dans les chambres, en vue de la production de gaz à l'eau. Lorsqu'il s'agit d'employer des tubes d'extraction ou aspiration verticaux, ceux-ci pourront être intro- duits par des ouvertures pratiquées dans le couvercle du four dans le plan central de la chambre, entre les ouvertures de char- gement de charbon, et qui peuvent être bouchées de façon absolu- ment étanche. Après avoir versé le charbon, on pousse par ces ou- vertures les tiges de forage dans le chargement de la chambre, ces tiges se trouvant de préférence sur le chariot de chargement, d'où elles sont manoeuvrées.
L'ensemble des tiges peut être rabat- tu y compris le dispositif de commande correspondant, de façon à ne pas gêner l'entrée du chariot sous les poches de charbons du tour à réserve. Les tiges nécessaires à la production des es- paces vides peuvent aussi être montrées sur un chariot spécial circulant sur la voie du chariot de chargement du charbon, ensem- ble avec un dispositif d'entraînement dont les détails seront in- diqués ci-après:
Après avoir formé des espaces creux verticaux dans la charge, ou. descend dans ces mêmes ouvertures les tubes d'aspiration, de façon qu'ils ne pénètrent que partiellement dans lesdite espaces, afin d'obtenir une aspiration aussi uniforme que possible, même dans le sens de la hauteur, on peut établir des tubes de dimen- sions différentes de façon qu'ils pénètrent dans le chargement de la chambre à des profondeurs différentes.
Afin d'assurer un contact étroit des tubes avec le charbon, ceux-ci pourront déjà
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entourer les tiges de forage lors de leur introduction dans la chambre; les tiges seront ensuite retirées de la chaubre cepen- dant que les tubes d'aspiration y resteront . La jonction des tu- bes d'aspiration avec le récipient commun à gaz rares à lieu de préférence de façon que les ouvertures du couvercle du four soient reliées à un conduit servant au départ de la totalité des gaz de distillation d'une chambre par l'intermédiaire de conduites soli- daires dudit couvercle, ledit conduit étant d'autre part connecté par l'intermédiaire d'un organe d'arrêt à un récipient pour gou- dron primitif.
Le même conduit peut également, être connecté au conduit d'alimentation de la vapeur surchauffée., de manière que le passage de l'aspiration de goudron à l'introduction de vapeur d'eau puisse se faire par un simple réglage des soupapes, les ou- vertures du couvercle du four restant en môme temps fermées et imperméables aux gaz.
Afin de ne pas exposer les Hydrocarbures évacuées dans la première moitié de la durée d'affinage au cracking, la températu- re de toutes les conduites ne devra pas dépasser une certaine va- leur. Pour refroidir le dispositif d'aspiration, on peut suspen- cira, dans les tubes d'aspiration, des éléments ou corps de réfri- gération constitués par des cylindres poreux en argile réfractai- re, auxquels on peut amener des quantités variables d'eau, goutte à goutte: l'eau s'évapore à la grande surface dont sont munis, de façon connue, ces corps de refroidissement, ce qui leur confère un degré de chaleur réglable de façon très précise, permettant de maintenir lesdits tubes à la température de refroidissement désirée.
Il est éyident que les tubes na devront pas être trop refroidis de crainte que les hydrocarbures à Haut point d'ébulli- tion ne viennent se condenser et retourner dans la chambre du four.
La figure 1 représente une vue en coupe par la chambre du four d'une forma de' réalisation, à titre d'exemple, de l'instal- lation de fours à chambres permettant l'exécution du procédé se- lon la présente invention.
Le charbon 1 destiné à être cokéfié repose dans la.chambre
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fermée par des portes étanches 2 ; on a prévu des espaces libres
3 dans la couche de charbon pour l'extraction ou l'aspiration des gaz de distillation, dans la première phase de l'affinage et pour l'introduction de vapeur d'eau. Le remplissage du gaz de distil- lation, par l'ouverture du remplissage 7 et la trémie 6, a lieu a au moyen du chariot de chargement 5 se déplcant sur la voie 4.
Après avoir enlevé les couvercles de fermeture 8, les tiges de forage (non représentées) sont introduites par les ouvertures 11, dans la masse de distillation pour y former les espaces vides 3.
Après avoir retiré ces tiges, ou en même temps que leur introduc- tion, on pose les tubes 9 servant à l'absorption des gaz de dis- tillation et plus tard à l'introduction de la vapeur d'eau. A l'in- térieur des tubes 9 se trouvent les corps refroidissants 10. Les ouvertures 11 élargies vers le haut sont en communication, au moyen des tubes 12, avec un tuyau collecteur 13 qui suivant la position des soupapes 14 et 15, est relié soit avec le ballon 19, soit avec le tube collecteur de vapeur 17. La soupape 14 est dirigée automa- tiquement de façon dont les détails n'ont pas été représentés sur la figure-par un indicateur de différences de pression, qui se trouve en communication tant avec le collecteur supérieur de gaz 18; qu'avec la paroi de chauffage adjacente.
Les collecteurs su- pêrieurs de gaz 18 de toutes les chambres sont reliées par une conduite 16 disposée le long de la batterie, à l'intérieur du couvercle du four, cette conduite 16 étant normalement fermée par une garniture étanche 16'. La conduite 16 peut être bloquée par une soupape par rapport à chacun des autres collecteurs 18; ce blocage doit surtout être effectué lorsque, pour vider le four, on a enlevé les portes du four 2. Laconduite 16 sert à introdui- re la vapeur d'eau, qui est amenée dans les chambres se trouvant à la dernière phase de l'affinage, ou un mélange de vapeur d'eau, gaz à l'eau et gaz de distillation, dans les chambres se trouvant à la première phase de la cokéfaction, permettant ainsi de chasser rapidement les hydrocarbures lourds.
Le gaz de distillation, dé- veloppé dans la dernière phase de raffinage, n'est donc pas retiré
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directement de chaque chambre, mais peut pénétrer dans le ballon 19 seulement par le tube collecteur 16 et les chambres se trouvant au début de la cokéfaction. La conduite convenable de l'opération de cokéfaction et la réalisation d'une aspiration efficace dans les diverses' chambres empêche toute agglomération du goudron, qui avait toujours lieu jusqu'à ce jour; il ne se forme pas d'agglo- mération usuelle de coke jusqu'au plan médian des chambres, mais, lors de l'évacuation de la chambre, il se forme des morceaux de coke allant de l'une à l'autre des parois de la chambre.
On peut ainsi produire, dans les chambres très étroites, de gros morceaux de coke et permettre au processus de cokéfaction d'avoir lieu en un temps sensiblement plus court. L'introduction de la vapeur d'eau produisant en outre dans la chambre un refroidissement par- tiel du contenu de la chambre, une quantité moindre de chaleur est/ainsi perdue par l'étouffement du coke ; lerendement thermique d'une telle installation de four à chambres est par conséquent plus favorable. Le refroidissement du coke dans la chambre favori- se finalement la formation de gros morceaux de coke,--la remarque ayant été faite qu'une coke déjà partiellement refroidi dans la chambre produit de morceaux de coke plus grands qu'un coke compri- mé à forte chaleur.
Dans la figure 2, on a représenté à titre d'exemple, une for- me d'exécution d'un chariot 20, en coupe verticale, longitudinale- ment par rapport à la batterie; ce chariot supporte le dispositif de tiges de forage pour la xxx formation des espaces creux 3,ainsi qu'un dispositif de commande approprié pour ces tiges, le chariot peut également se déplacer sur-la voie 4 du chariot de chargement de charbon. Les tiges de forage 23 peuvent se déplacer dans les fourreaux 23' dans le sens vertical.
Les fourreaux 23' comportant des fentes ou entailles verticales dans lesquelles se déplacent des poignées 21 fixées aux tiges de forage 23, des câbles ou chaî- nes 211, fixées à ces poignées, s'enroulant sur des poulies 22 et 22'. Les poulies 22 sont entraînées au moyen d'un arbre commun (non représenté) par un moteur monté sur le chariot 20 et suivant le sens de rotation de ce moteur,, les tiges de forage seront en-
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-foncées dans le contenu des chambres, ou en seront retirées à l'aide des poignées 21.
L'amélioration poursuivie par la présente invention dans la qualité du goudron et élévation du rendement total de goudron et huiles légères n'est atteinte que lorsque le ramollissement du charbon n'est pas accompagnée par une élévation rapide de la température, de sorte que les hydro-carbures produits ne sont pas soumis à des températures élevées. Le faible accroissement de tem- pérature permet également, suivant l'invention, de diminuer la résistance aux gaz de distillation due à l'agglomération de gou- dron qui pourront se former éventuellement.
Suivant une autre par- ticularité de l'invention, le chauffage des chambres de distilla- tion est réglé de façon que pendant l'extraction ou aspiration du gaz de distillation du milieu de l'aggloméré de charbon,toutes les parties du contenu des chambres, et par suite celles immédia- tement voisines de la paroi de chauffage, possèdent une tempéra- ture ne dépassant pas 700 C.
Tandis que dans le mode opératoire habituel, les particules de charbon adjacentes à la paroi de chauf- fage atteignent la température de près de 10000 usuelle dans le procédé de cokéfaction à haute température, les températures au milieu de l'aggloméré de charbon étant par suite sensiblement plus basses, on maintiendra maintenant la température dans les couches voisines de la paroi de chauffage sous 700 C, aussi longtemps qu'il est nécessaire d'amener le charbon entiorêment à 1,état plasti- que et aussi longtemps que l'on continue à extraire le gaz de dis- tillation du mibue de l'aggloméré de charbon.
Les moyens permettant de maintenir toutes les parties de l'in- térieur des chambres à une température inférieure à 700 C.peurent être assez divers. Le plus simple serait de disposer le chauffage des parois de façon que l'amenée de gaz dans les premières Heures de l'affinage soit faible, ce procédé suppose toutefois que les deux chambres du four voisines d'une paroi de chauffage sont vi- dées et remplies à de courts intervalles de temps ou que chaque paroi de chauffage est divisée en deux rangées parallèles de con- duites de chauffage. Pour un chauffage stable, la température dési-
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-rée des couches de charbon adjacentes à la paroi de chauffage peut être obtenue en montant de ces couches des canaux de re- froidissement spéciaux.
On peut souffler dans la chahbre de la vapeur d'eau à partir des parois des chambres, cette vapeur pro- duisant une action réfrigérante, d'une part en se changeant de chaleur perceptible et d'autre part par sa décomposition par le carbone du contenu de la chambre.
Comme indiqué précédemment, l'introduction des gaz de lava- ge chauds, dans la première partie de la durée de cokéfaction au lieu d'avoir lieu par le collecteur de gas supérieure peut s'ef- fectuer par des tubes horizontaux ou verticaux pénétrant à l'in- térieur des chambres.
Les figures 3 et 4 représentent, à titre d'exemple une ferme de réalisation de parties d'une installation d'un four à chambres, à savoir: la figure 3 une coupe partielle par une chambre de four, la figure 4 une élévation de cette chambre. Dans cemode de réa- lisation, les collecteurs de gaz supérieurs des chambres se trou- vant à la dernière phase de cokéfaction peuvent être reliés à un réservoir ou ballon auxiliaire d'où par l'intermédiaire de tubes pénétrant particulièrement à l'intérieur des chambres, les gaz de distillation ou un mélange de gaz de distillation, vapeur d'eau et gaz à l'eau sont dirigés dans les chambres se trouvant dans la première partie de la durée de cokéfaction.
En dehors du réservoir 24, comportant un tuyau xxx ascendant 25 et un coude 26, et communiquant avec les collecteurs de gaz supérieurs, par un dispositif de blocage, ainsi qu'avec les tubes collecteurs 27 (pouvant également être bloqués par des soupapes 28), on a prévu un récipie%nt ou ballon auxiliaire 29 servant de tube collecteur pour les gaz de distillation sortant du collecteur de gaz supérieur dans la première partie de la cokéfaction. Ce réser- voir peut être bloqué par rapport aux diverses chambres du four par des plateaux 30 et est également relié aux conduites vertica- les 31, disposées entre les portes des chambres du four, ces con- duites pouvant également être bloquées par des soupapes 32.
Par
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les portes 33, on peut introduire des tubes horizontaux, munis d'ouvertures, dans les chambres du four, et suivant qu'ils doivent servir à l'aspiration des gaz de distillation ou à l'introduction du mélange chaud de vapeur d'eau et gaz à l'eau, sont connectés aux conduites ascendantes 27 ou 31, respectivement, au moyen des pièces de connexion 34.
Les tubes horizontaux peuvent tous ou une partie seulement d'entre eux, être reliés à des tubes collecteurs de vapeur (non représentés), après que la cokéfaction est suffisamment avancée et les tubes ascendants 25 peuvent rester fermés pendant toute la du- rée de l'affinage.
Le fonctionnement est effectué dans ce cas de façon que l'as- piration des gaz de distillation de la batterie ait lieu unique- ment au moyen des tubes horizontaux qui sont reliés, par l'inter- médiaire des conduites 27, au réservoir 24, cependant que, des cham- bres dans lesquelles la vapeur d'eau est introduite par des tubes horizontaux, le mélange de gaz de distillation, de vapeur et de gaz à l'eau qui se produit, arrive par le collecteur de gaz supé- rieur dans le récipient supérieur 29,,d'où il est dirigé par les conduites ascendantes 31, au moyen des tubes horizontaux reliés à ces conduites, dans la chambre se trouvant à la première partie de cokéfaction, afin d'agir comme gaz de lavage et d'éviter une condensation des parties constituantes du gaz de distillation sur les particules de coke,
empêchant de cette façon la formation d'ag- glomérés de goudron.
Dans le dessin annexé, on a représenté trois tubes horizon- taux seulement mais en vue d'obtenir une pénétration plus unifor- me du contenu des chambres par les gaz de lavage et un meilleur accueil des produits de distillation, il est préférable d'utili- ser un plus grand nombre de tubes horizontaux, afin que la distan- ce entre ces derniers ne soit pas supérieure à la moitié de la largeur, ou à la largeur totale de la chambre, par exemple.
Lorsque l'on disposé des tubes horizontaux seulement, on a avantage à monter alternativement, dans les intervalles entre
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deux portes du four, les tubes ascendants pour l'abduction des gaz de''distillation et les tubes ascendants pour l'introduction des gaz de lavage, comme on peut voir sur la figure.
La traversée des gaz'de distillation chauds se formant dans la dernière partie d'affinage, par le chahben ou par le coke en formation, a, en dehors de l'action sur la production d'aggloméré de 'goudron, encore une autre importance.Ce gaz de distillation se compose, ainsi qu'on le sait, en grande partie, d'hydrogène et d'oxyde de carbone. En conduisant ces corps sur du coke incandes- cent à l'abri de l'air, ainsi qu'il a été constaté depuis long- temps, ils décomposent les combinaisons du soufre encore contenus dans le coke et forment des combinaisons soufrées volatiles, s'é- chappant des tubes d'aspiration ensemble avec les gaz de distilla- tion et sont soit brûlées avec dces derniers, soit évacuée par un des nombreux procédés connus.
C'est surtout pour l'industrie de transformation du fer qu'une diminution même faible de la te- neur en Soufre apporte une notable augmentation de la valeur du coke.