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Procédé pour extraire les phénols du goudron de houille et des produits de distillation de goudron.
@ Les fours de distillation de charbon à chauffage extérieur, c'est-à-dire les fours à cornues ou à chambres servant à produire du coke et du gaz de houille, et con- duits de telle façon que les produits distillés volatils comme des gaz et des vapeurs, sont aspirés de l'intérieur de la masse du combustible au moyen d'une forte dépression, dépassant sensiblement celle qui est usuellement appliquée, permettent d'obtenir des produits de distillation volatils dont la condensation donne des goudrons et des huiles de gou- dron de composition particulière et nouvelle.
Ils se compo-
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sent principalement d'hydrocarbures aromatiques et aliphati- ques accompagnés d'une certaine quantité de corps renfermant des phénols, et se distinguant par leur constitution aussi bien des produits de la distillation ordinaire à haute tem- pérature que de ceux de la distillation à basse température.
L'invention a pour but d'extraire les phénols des goudrons et d'huiles de goudron produits comme indiqué ci- dessus, sous forme d'un mélange concentré avec des huiles neu- tres, et d'utiliser en même temps les huiles de goudron ré- siduelles comme produit commercial de grande valeur, exempt ¯ de phénol. A cet effet, on opère l'extraction au moyen d'al- cool aqueux, ce qui est connu dans le traitement d'autres produits dérivant de goudrons, de houille.
Le procédé suivant l'invention consiste en ce que les goudrons ou produits de distillation de goudron mentionnés ci-dessus sont tra.ités au moyen d'alcool aqueux de concentration nettement délimitée, comprise, suivant la nature de la matière à traiter, entre
77 et 84 % en poids, ce qui conduit à une solution composée de l'alcool utilisé ainsi que des phénols et des huiles neu- t:es extraits et dissous par cet alcool, la solution pouvant être séparée du goudron ou du produit de distillation traité par différence de densité.
A la suite de ce traitement on obtient d'une part des huiles neutres épurées qui convien- nent par exemple très bien comme combustible pour moteurs
Diesel, grâce à leur composition dûe à l'aspiration pratiquée dans le four de distillation et à l'absence de phénols, et d'autre part un produit à haute teneur de phénol, utilisable directement connue produit commercial.
Le procédé suivant l'invention est décrit ci-dessous avec référence au dessin annexé qui représente schématiquement, en élévation, une installation complète pour sa réalisation.
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Sur ce dessin, 1 désigne une chambre d'un four à co- ke horizontal, représentée en coupe longitudinale et dont on ne voit qu'une faible partie comprenant la porte de fer- meture, cette chambre renfermant une charge de charbon 2.
Entre la surface de celle-ci et la voûte du plafond du four se trouve l'espace collecteur de gaz usuel 3. Le plafond du four est traversé par une série de passages tubulaires 4 ré- parties sur toute la longueur de la chambre, entre les piédroits latéraux. Dans l'axe vertical de chacun de ces passages tu- bulaires 4 on forme dans la charge de charbon 2 des creux 5 en forme de cheminées, en enfonçant dans la charge des corps appropriés, et ces cheminées sont reliées aux passages tubu- laires 4 par des tubes 6 introduits par en haut.
Un bourrage 7 à l'extrémité supérieure du tube 6 et un raccordement suf- fisamment étanche de son extrémité inférieure à la partie su- périeure de la cheminée 5 permettent de maintenir dans cette cheminée intérieure 5 et dans les conduits d'évacuation ad- jacents 6 et 4 une dépression suffisante, tandis que malgré celà et en raison de l'étanchéité imparfaite de la maçonnerie du four, la pression dans l'espace collecteur 3 est, comme d'habitude, pratiquement égale à la pression atmosphérique.
Les passages tubulaires 4 dépassant en hauteur le plafond du four sont reliés par des raccords 8 à la conduite collec- trice 9 s'étendant sur toute la longueur de la chambre. Les différentes conduites collectrices 9 des chambres 1 réunies en une batterie conduisent à un barillet 10. Entre chaque conduite collectrice 9 et le barillet 10 se trouvent la sou- pape obturatrice usuelle 11 et un clapet d'étranglement 12.
Tandis que dans le barillet 10 la pression d'aspiration est maintenue à une valeur constante, le clapet d'étranglement 11
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permet de maintenir, entre des limites déterminées, la dépres- sion dans la conduite collectrice 9, donc aussi dans les con- duites d'aspiration 5,6 et 4, et de la régler et modifier suivant les besoins, par exemple en rapport avec la marche et la phase de la distillation. Il est utile de maintenir la dépression dans la cheminée 5 au moins à environ -40 mm. de colonne d'eau, et de la pousser au cours de la distillation et en fonction de la nature du charbon traité, jusqu'à une va- leur de -200 mm. de colonne d'eau et au delà. Cette façon d'a- gir est essentielle pour la production de goudrons et d'hui- les de goudron qui constituent la matière première pour le procédé suivant l'invention.
Au moyen de la conduite 13 tous les produits vo- latils de la distillation, c'est-à-dire les gaz et les va- peurs, sont conduits du barillet 10 dans un réfrigérant de gaz 14 à refroidissement indirect, dans lequel arrivent éga- lement, par une conduite 15, les condensats formés dans le barillet par refroidissement à l'aif. Au lieu du réfrigérant unique 14 on peut évidemment en utiliser plusieurs qui sont groupés en parallèle ou en série. Le transport des gaz est effectué au moyen de l'aspirateur 16 situé à la suite du ré- frigérant 14, cet aspirateur étant utilement constitué par un ventilateur centrifuge ou par un turbo-ventilateur.
Dans le réfrigérant 14 les produits de la distillation sont re- froidis jusqu'à la température ordinaire, ce qui a pour effet de liquéfier toutes les matières liquéfiables, à savoir les eaux goudronneuses et ammoniacales. L'aspirateur 16 envoie ensuite les gaz refroidis à travers un séparateur de goudron 17 qui est, par exemple, un appareil Pelouze, et à travers les installations usuelles de lavage d'ammoniaque et de ben- zol, désignées respectivement par 18 et 19, d'où les gaz s'é- chappent finalement par la conduite 20 pour être utilisés com- me on le désire.
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Des condensats goudronneux et aqueux se forment non seulement dans le réfrigérant de gaz 14, mais aussi dans l'aspirateur 16 et le séparateur de goudrons 17, par la force centrifuge ou par l'effet de chocs. Toutes les matières con- densées se rendent de ces trois dispositifs 14,16 et 17, par des conduites 21, 22 et 23, dans un récipient séparateur 24 où elles se déposent par ordre de densité en constituants aqueux et huileux. L'eau ammoniacale qui surnage passe par le trop-plein 25 dans le réservoir 26, tandisque le goudron qui s'accumule au fond est déversé par le'siphon 27 dans le réservoir 28. De ce dernier, le goudron est transvasé par la pompe 29 dans le réservoir surélevé 30.
Dans ce réservoir surélevé on poursuit utilement, par un chauffage indirect mo- déré réalisé par exemple au moyen de serpentins de chauffage à vapeur, l'élimination de l'eau, après quoi le goudron est prêt à subir des traitements ultérieurs.
Ce mélange de goudrons présente, pour citer un exemple numérique, une teneur d'environ 5 % d'eau et d'hui- les légères résiduelles, c'est-à-dire de substances à points d'ébullition inférieurs à 180 C, environ 40 % d'huiles con- tenant du phénol et bouillant entre 180 et 300 C, ensuite en- viron 30 % d'huiles renfermant du phénol et de l'anthracène et bouillant entre 300 et 380 C, et enfin environ 25 % de constituants du genre de la poix, bouillant au-dessus de 380 C. Afin de séparer ces fractions, on amène le goudron du réservoir 30, par une conduite descendante 31 et une conduite 32 branchée sur cette dernière, dans un appareil de distil- lation 33 dont le fonctionnement est discontinu dans le cas de l'exemple décrit,
mais qui peut être aménagé pour fonc- tionner de façon continue. Les vapeurs distillées s'échappant au sommet de l'appareil de distillation 33 sont condensées
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dans un réfrigérant 34 et les matières distillées liquides sont accumulées dans trois réservoirs collecteurs 35, 56 et 37, Le réservoir 35, par exemple est destiné à recevoir les constituants à points d'ébullition les plus bas, l'huile lé- gère et l'eau, le réservoir 36 reçoit les huiles de goudron bouillant entre 180 et 500 C qui seront appelés dans la suite des "gasoil", enfin le réservoir 37 reçoit les huiles de goudron à points d'ébullition élevés, compris entre 300 et 380 C. Le résidu de la distillation subsistant après cette séparation est évacué de l'appareil de distillation 33 par la conduite 38.
Les conduites d'évacuation obturables 39 et 40 des réservoirs 36 et 37 débouchent par leur partie com- mune 41 dans la conduite 42, 43 qui prolonge la conduite des- cendante 51 du réservoir à goudron 30, ce qui permet de sou- mettre au traitement par l'alcool aqueux, suivant l'invention, soit une fraction de l'huile de goudron venant d'un des ré- servoirs 36 ou 37, soit aussi l'huile de goudron brute accu- mulée dans le réservoir surélevé 30. La conduite terminale 43 qui peut recevoir chacun de ces trois produits, constitue une branche d'une conduite d'alimentation 44 de la pompe mé- langeuse et transporteuse 48. L'autre branche est formée par une conduite 45 qui est le prolongement de la conduite d'é- vacuation 46 du réservoir surélevé 47 renfermant l'alcool aqueux que nécessite le procédé.
Devant la pompe 48 est inter- calé, dans la conduite d'alimentation 44, un échangeur de cha- leur qui sert, suivant les besoins, à échauffer ou à refroi- dir le liquide qui le traverse. La pompe mélangeuse et trans- porteuse 48 qui est préférablement une pompe centrifuge, re- çoit par les conduites 43 et 45 des quantités appropriées, convenablement dosées par des dispositifs régulateurs, d'hui- le de goudron à traiter ainsi que d'alcool pour son traite-
EMI6.1
--J...--
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ment; elle mélange ces liquides portés à une température appropriée par l'échangeur de chaleur 49, et envoie le mé- lange par une conduite 50 dans un récipient séparateur 51 dont les parties supérieure et inférieure comportent des fonds per- forés 52 facilitant la séparation.
Le mélange de l'huile de goudron avec l'alcool qui peut titrer de 77 à 84 % en poids a pour effet d'extraire des huiles de goudron un produit com- posé de phénols et d'huiles neutres, renfermant environ 50 à 90 % de phénol. Ce mélange d'alcool, de phénol et d'huile est moins dense que l'huile neutre résiduelle ; surnage donc à la partie supérieure du séparateur 51 et en est retiré par l'orifice supérieur. 53. L'huile neutre restant à la partie in- férieure du séparateur 51 est utilement soumise à un deuxième traitement analogue au moyen d'alcool, afin d'en extraire les restes de phénols qui pourraient y subsister.
A cet effet elle est retirée du fond du récipient 51 par la conduite 54 et ame- née par la conduite d'alimentation 55 vers une deuxième pom- pe mélangeuse et transporteuse 56, en passant encore une fois par un échangeur de chaleur 57. Dans cette conduite d'alimen- tation débouche en outre une deuxième conduite 58 venant de la conduite d'évacuation 46 du réservoir à alcool 47. La pompe 56 mélange donc de nouveau l'huile neutre s'écoulant de 51 avec de l'alcool frais et envoie ce mélange dans un deuxième récipient séparateur 59 qui fonctionne de la même façon que le premier séparateur 51. Le mélange d'alcool, de phénol et d'huile formé en 59 s'écoule par l'orifice 60 et s'ajoute dans la conduite d'évacuation 61 au mélange d'alcool, de phé- nol et d'huile arrivant par l'orifice 53 du récipient 51.
L'huile neutre définitivement traitée s'écoule du récipient séparateur 56 par la conduite 62.
La conduite d'écoulement 61 conduit à un appareil de distillation destiné à récupérer par distillation partielle
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l'alcool du mélange d'alcool et de phénol à soumettre à l'ex- traction. L'appareil de distillation considéré est prévu pour un service intermittent, mais il peut également être prévu pour un fonctionnement continu. L'alcool distillé qui est la substance la plus volatile, s'échappe sous forme très concen- trée au sommet de l'appareil de distillation 63, et parvient dans un réfrigérant 64 où il est condensé. L'alcool récupéré s'écoule par la conduite d'aspiration 65 d'une pompe foulan- te 66 qui le renvoie par la conduite montante 67, dans le ré- servoir surélevé à alcool 47.
Le résidu de la distillation, qui reste dans l'appareil de distillation 64 est formé par un produit huileux à forte teneur de phénol et par la majeu- re partie de l'eau accompagnant l'alcool, le cas échéant sous forme d'une solution très diluée d'alcool. Après un refroidis- sement suffisant ces deux substances se déposent à la partie inférieure de l'appareil de distillation 63, de telle façon que le produit contenant le phénol forme la couche inférieure, et l'eau la couche supérieure; de ce fait ces liquides peuvent être évacués séparément par la conduite d'écoulement 68 munie d'une soupape d'obturation 70 et raccordée en 69 à la condui- te d'aspiration 65 de la pompe. On évacue d'abord, par la conduite 68 le produit contenant du phénol, la soupape 70 étant ouverte.
Ensuite, on ferme cette soupape 70 et on con- duit l'eau par le branchement 69 vers la pompe foulante 66 qui la renvoie finalement dans le réservoir surélevé 47, de façon à ramener l'alcool au titre qui correspond à une teneur en eau déterminée.
Si l'appareil de distillation est prévu pour un fonc- tionnement continu, il est utilement conduit de telle façon que la matière distillée volatile soit formée par de l'alcool avec une telle teneur en eau, que l'alcool aqueux subsistent éventuellement dans le résidu de la distillation soit suffi-
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samment dilué pour se séparer facilement de l'huile neutre.
L'huile neutre s'écoulant du deuxième séparateur 59 par la conduite 62 tient en solution environ 10 % d'alcool de forte concentration. Pour récupérer également cet alcool, l'huile neutre est amenée par la conduite 62 vers un appareil de distillation 71. En raison de la faible quantité et de la concentration élevée de l'alcool, cet appareil est avantageu- sement constitué par une colonne à fonctionnement continu.
L'alcool distillé est condensé dans le réfrigérant 72 d'où il est renvoyé par la pompe foulante 73 et par la conduite montante 74 dans le réservoir surélevé 47. De cette façon on dispose de toute la quantité d'alcool que nécessite le pro- cédé pour un nouveau traitement de goudrons et d'huiles de goudron, abstraction faite des légères pertes inévitables.
L'huile neutre débarassée d'alcool s'écoule de la colonne de distillation 71 par la conduite 75, comme résidu de la distil- lation. Elle ne renferme que 2 % de phénols tout au plus, constitue donc un produit exempt de phénol et peut être di- rectement utilisée ou soumise aux traitements ultérieurs ha- bituels, suivant la matière première de laquelle elle dérive.
Ainsi par exemple, si l'on traite la fraction de gasoil du ré- servoir 36, on soumet l'huile neutre finalement obtenue à un lavage au moyen d'acide sulfurique concentré, après quoi elle constitue un combustible excellent pour moteurs Diesel. Si l'on traite la fraction d'huiles de goudron venant du réservoir 37, il y a lieu d'en éliminer l'anthracène y contenu.
L'emploi des pompes mélangeuses 48 et 56 est un moyen très avantageux et efficace, mais non indispensable, pour faire agir l'alcool sur les huiles de goudron. On peut utiliser d'autres dispositifs courants pour mélanger ou mettre en contact les deux liquides, particulièrement des colon-
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nes à travers lesquelles les liquides circulent en sens inver- ses en agissant l'un sur l'autre. Dans ce dernier cas il est nécessaire de répéter le traitement au inoins deux fois, en se servant chaque fois d'alcool frais. Dans des cas particuliers, suivant la matière première et les dispositifs mélangeurs em- ployés, il peut être utile de recommencer plusieurs fois le traitement au moyen d'alcool aqueux.
Comme on l'a déjà expliqué, il est essentiel pour le procédé suivant l'invention d'appliquer le mode particulier de production de la matière première dans le four de distilla- tion de charbon, à savoir l'aspiration des produits de la distillation des cheminées 5 de la charge de charbon 2, au moyen d'une forte dépression. Il n'est cependant pas indispen- sable d'effectuer de cette façon toute la distillation et la cokéfaction du charbon.
En particulier on peut envisager le cas, non prévu par l'exemple de réalisation décrit et re- présenté, où une partie des produits volatils de la distilla- tion dégagés dans le four, par exemple pendant certaines pé- riodes de la distillation et la cokéfaction sont conduits de l'espace collecteur libre 3 vers l'extérieur, par exemple de façon usuelle à travers des ouvertures d'évacuation pratiquées dans le plafond du four, et par une conduite montante qui y est raccordée et conduit les gaz dans un barillet à gaz indé- pendant du barillet 10 représenté sur le dessin.
EXEMPLE D'EXECUTION
Du charbon à coke de Westphalie pauvre en gaz, ren- fermant 19 % de matières volatiles fut cokéfié dans un four à coke horizontal muni du dispositif d'aspiration suivant l'exem- ple représenté et chauffé à 900 C, (température prise aux pa-
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rois intérieures des piédroits);
peu après le début de l'opé- ration, la dépression d'aspiration dans les cheminées 5 de la charge de charbon 2 fut réglée à-40 mm. de colonne d'eau et progressivement poussée, pendant la moitié de la durée du traitement, jusqu'à la valeur finale de -150 mm de colonne d'eau, après quoi ce genre d'aspiration fut interrompu et l'aspiration ordinaire appliquée pendant la durée restante du traitement, les gaz étant conduits de l'espace collecteur 3 dans un barillet spécial à gaz. Les produits volatils de la distillation dégagés pendant l'aspiration de l'intérieur appliquée pendant la première moitié du traitement furent re- froidis, comme d'habitude, jusqu'à la température ordinaire, et comme produit total de ce refroidissement on obtient un goudron brut ayant les caractéristiques suivantes.
EMI11.1
<tb>
Poids <SEP> spécifique <SEP> 1,07
<tb>
<tb> Viscosité <SEP> à <SEP> 20 C <SEP> 7,8 <SEP> Engler
<tb>
<tb> Teneur <SEP> en <SEP> phénols <SEP> 15 <SEP> %
<tb>
<tb> Teneur <SEP> en <SEP> constituants
<tb>
<tb> du <SEP> genre <SEP> de <SEP> la <SEP> poix <SEP> 25
<tb>
L'essai de distillation donne la composition suivante par ordre de points d'ébullition:
EMI11.2
<tb> On <SEP> commença <SEP> à <SEP> 150 C.
<tb>
<tb>
150 <SEP> à <SEP> 180 <SEP> 4% <SEP> de <SEP> matières <SEP> distillées.(eau <SEP> + <SEP> huiles <SEP> légères)
<tb>
<tb>
<tb> jusque <SEP> 250 <SEP> 20% <SEP> " <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb> jusqu'à <SEP> 3000 <SEP> 43% <SEP> " <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb> jusqu'à <SEP> 3600 <SEP> 69% <SEP> " <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb> jusqu'à <SEP> 3800 <SEP> 75% <SEP> " <SEP> "
<tb>
<tb> Reste <SEP> au-dessus <SEP> de <SEP> 380 <SEP> 25% <SEP> (Poix).
<tb>
La distillation permit d'extraire du goudron brut une fraction aux points d'ébullition compris entre 180 et 300 C, dont les constantes sont:
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EMI12.1
<tb> Poids <SEP> spécifique <SEP> 0,979
<tb>
<tb> Viscosité <SEP> à <SEP> 20 C. <SEP> 1,2 <SEP> Engler
<tb>
<tb> Teneur <SEP> en <SEP> phénols <SEP> 20 <SEP> %
<tb>
<tb> Point <SEP> d'inflammation <SEP> 67 C.
<tb>
La composition d'après l'essai de distillation fut la suivante:
EMI12.2
<tb> On <SEP> commença <SEP> à <SEP> 180 C.
<tb>
<tb> jusque <SEP> 200 C <SEP> 6 <SEP> % <SEP> de <SEP> matières <SEP> distillées
<tb>
<tb>
<tb> jusque <SEP> 250 C <SEP> 69 <SEP> % <SEP> Il <SEP> " <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb> jusque <SEP> 300 C <SEP> 96 <SEP> % <SEP> " <SEP> " <SEP> "
<tb>
Cette huile de goudron fut soumise à deux lavages au moyen d'alcool titra.nt 80 % en poids.
LAVAGE 1.
1000 cm3 d'huile de goudron furent intimement mé- langés à 60 C avec 1000 cm3 d'alcool à 80 5, après quoi on laissa reposer le mélange. Après la séparation on obtint: 1) Mélange soluble dans l'alcool 950 cm3 qui renfermait 180 cm3 d'huiles (phénols et huiles légères)et 770 cm3 d'alcool à 79,9 %.
2) Huiles neutres tenant en solution le reste de l'alcool employé.
LAVAGE II.
Les huiles neutres tenant en solution de l'alcool et formant le reste insoluble du lavage I furent intimement mélangées à 1000 em3 d'alcool frais à 80 après quoi on laissa reposer le mélange. Après la séparation on obtint:
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1) Mélange soluble dans l'alcool: 1325 cm3 renfermant 170 cm3 d'huiles (phénols et huiles légères) et 1155 cm3 d'alcool à 80 %.
2) 695 cm3 d'huiles légères tenant en solution le reste d'alcool et renfermant 640 cm3 d'huiles neutres et
55 cm3 d'alcool à 94 %.
La teneur en phénols des huiles légères exemptes d'alcool était de 2 %
Les huiles renfermant des phénols et résultant des deux lavages, soit 180 + 170 = 350 cm3 furent réunies et leur teneur en phénols déterminée, ce qui donna une teneur moyenne en phénols de 53 %.
Il est à remarquer que le mélange insoluble d'huiles neutres provenant du lavage I tenait en solution une quantité d'alcool multiple de celle contenue dans l'huile neutre fina- lement obtenue après le lavage II.
La récupération par distillation des mélanges de l'alcool dissous dans les produits obtenus donna les résultats suivants:
770 cm3 d'alcool à 79,9 % fourni par le phénol du lavage I.
1155 cm3 d'alcool à 80 % fourni par le phénol du lavage II.
55 cm3 d'alcool à 94 % fourni par les huiles neutres du lavage II.
Réduites à 80 %, ces quantités d'alcool équivalent ensemble à environ 1990 cm3 d'alcool, contre 2000 cm3 em- ployé dans le procédé. La perte en alcool est donc de
10 cm3 = 0,5 %.
D'après ce qui vient d'être indiqué, 1000 cm3 d'hui- le de goudron renfermant du phénol et bouillant entre 180 et 300 C donnent donc au total:
350 cm3 d'huile à 53 % de phénol ) 640 cm3 d'huile neutre à 2 % de phénol.
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A process for extracting phenols from coal tar and tar distillates.
@ Exterior heated coal distillation furnaces, i.e. retort furnaces or chamber furnaces used to produce coke and coal gas, and operated in such a way that volatile distillates such as gases and vapors, are sucked from the interior of the mass of the fuel by means of a strong negative pressure, appreciably exceeding that which is usually applied, make it possible to obtain volatile distillation products, the condensation of which gives tars and oils of tar of particular and new composition.
They are composed
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mainly smells of aromatic and aliphatic hydrocarbons accompanied by a certain quantity of substances containing phenols, and being distinguished by their constitution both from the products of ordinary high-temperature distillation and from those of low-temperature distillation .
The object of the invention is to extract the phenols from the tars and from the tar oils produced as indicated above, in the form of a concentrated mixture with neutral oils, and at the same time to use the tar oils. residual tar as a high value, phenol free commercial product. For this purpose, the extraction is carried out by means of aqueous alcohol, which is known in the treatment of other products derived from tars and coal.
The process according to the invention consists in that the tars or tar distillation products mentioned above are treated with aqueous alcohol of clearly defined concentration, included, depending on the nature of the material to be treated, between
77 and 84% by weight, which results in a solution composed of the alcohol used as well as phenols and neutral oils: es extracted and dissolved by this alcohol, the solution being able to be separated from the tar or from the distillation product treated by density difference.
As a result of this treatment, on the one hand, purified neutral oils are obtained which are, for example, very suitable as fuel for engines.
Diesel, thanks to their composition due to the suction in the distillation furnace and the absence of phenols, and on the other hand a product with a high phenol content, which can be used directly as a commercial product.
The method according to the invention is described below with reference to the appended drawing which schematically shows, in elevation, a complete installation for its implementation.
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In this drawing, 1 designates a chamber of a horizontal coke furnace, shown in longitudinal section and of which only a small part can be seen comprising the closing door, this chamber containing a charge of coal 2.
Between the surface of the latter and the vault of the oven ceiling is the usual gas collecting space 3. The oven ceiling is crossed by a series of tubular passages 4 distributed over the entire length of the chamber, between the side pillars. In the vertical axis of each of these tubular passages 4 are formed in the charge of coal 2 hollows 5 in the form of chimneys, by pushing into the load suitable bodies, and these chimneys are connected to the tubular passages 4 by tubes 6 introduced from above.
A stuffing 7 at the upper end of the tube 6 and a sufficiently tight connection from its lower end to the upper part of the chimney 5 make it possible to maintain in this internal chimney 5 and in the adjacent exhaust ducts 6 and 4 sufficient depression, while despite this and due to the imperfect sealing of the masonry of the furnace, the pressure in the collector space 3 is, as usual, practically equal to atmospheric pressure.
The tubular passages 4 protruding in height from the ceiling of the furnace are connected by fittings 8 to the collecting pipe 9 extending over the entire length of the chamber. The various collecting pipes 9 of the chambers 1 joined together in a battery lead to a barrel 10. Between each collecting pipe 9 and the barrel 10 are the usual shutter valve 11 and a throttle valve 12.
While in the barrel 10 the suction pressure is maintained at a constant value, the throttle valve 11
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allows to maintain, between predetermined limits, the depression in the collecting pipe 9, therefore also in the suction pipes 5, 6 and 4, and to adjust and modify it as required, for example in relation to the progress and phase of the distillation. It is useful to keep the vacuum in the chimney at least at about -40 mm. of water column, and to push it during the distillation and according to the nature of the treated coal, to a value of -200 mm. of water column and beyond. This way of working is essential for the production of tars and tar oils which constitute the raw material for the process according to the invention.
By means of line 13 all the volatile products of the distillation, that is to say gases and vapors, are led from the barrel 10 into a gas condenser 14 with indirect cooling, into which also arrive. - Lement, by a pipe 15, the condensates formed in the barrel by cooling with aif. Instead of the single refrigerant 14 one can obviously use several which are grouped in parallel or in series. The gases are transported by means of the vacuum cleaner 16 located after the refrigerant 14, this vacuum cleaner being usefully constituted by a centrifugal fan or by a turbo-fan.
In the condenser 14 the products of the distillation are cooled down to room temperature, which has the effect of liquefying all liquefiable materials, namely tarry and ammoniacal waters. The vacuum cleaner 16 then sends the cooled gases through a tar separator 17 which is, for example, a Pelouze device, and through the usual ammonia and benzol washing installations, designated 18 and 19 respectively, from which the gases eventually escape through line 20 for use as desired.
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Tar and aqueous condensates are formed not only in the gas cooler 14, but also in the aspirator 16 and the tar separator 17, by centrifugal force or by the effect of shocks. All the condensed materials flow from these three devices 14, 16 and 17, through lines 21, 22 and 23, into a separator vessel 24 where they are deposited in order of density in aqueous and oily constituents. The ammoniacal water which floats passes through the overflow 25 in the tank 26, while the tar which accumulates at the bottom is discharged through the siphon 27 into the tank 28. From the latter, the tar is transferred by the pump. 29 in the raised tank 30.
In this raised tank, the removal of water is usefully continued by moderate indirect heating carried out for example by means of steam heating coils, after which the tar is ready for further treatment.
This mixture of tars has, to cite a numerical example, a content of approximately 5% of water and residual light oils, that is to say of substances with boiling points below 180 ° C., about 40% of oils containing phenol and boiling between 180 and 300 C, then about 30% of oils containing phenol and anthracene and boiling between 300 and 380 C, and finally about 25% of constituents of the kind of pitch, boiling above 380 C. In order to separate these fractions, the tar is brought from the reservoir 30, through a down pipe 31 and a pipe 32 connected to the latter, into a distillation apparatus 33 whose operation is discontinuous in the case of the example described,
but which can be arranged to operate continuously. The distilled vapors escaping at the top of the still 33 are condensed
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in a condenser 34 and the liquid distillates are accumulated in three collecting tanks 35, 56 and 37, The tank 35, for example, is intended to receive the components with the lowest boiling points, the light oil and the 'water, the tank 36 receives the tar oils boiling between 180 and 500 C which will be called "diesel" in the following, finally the tank 37 receives the tar oils with high boiling points, between 300 and 380 C The residue of the distillation remaining after this separation is discharged from the still 33 through line 38.
The closable evacuation conduits 39 and 40 of the reservoirs 36 and 37 open through their common part 41 into the conduit 42, 43 which extends the descending conduit 51 of the tar reservoir 30, which makes it possible to subject to the treatment with aqueous alcohol, according to the invention, either a fraction of the tar oil coming from one of the reservoirs 36 or 37, or also the crude tar oil accumulated in the raised reservoir 30. The terminal pipe 43 which can receive each of these three products, constitutes a branch of a supply pipe 44 of the mixing and transporting pump 48. The other branch is formed by a pipe 45 which is the extension of the pipe. discharge line 46 from the elevated reservoir 47 containing the aqueous alcohol required by the process.
In front of the pump 48 is interposed, in the supply line 44, a heat exchanger which serves, as required, to heat or cool the liquid passing through it. The mixing and conveying pump 48, which is preferably a centrifugal pump, receives through the conduits 43 and 45 suitable quantities, suitably dosed by regulating devices, of the tar oil to be treated as well as of alcohol to be treated. his deal-
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is lying; it mixes these liquids brought to an appropriate temperature by the heat exchanger 49, and sends the mixture through a pipe 50 into a separator receptacle 51, the upper and lower parts of which have perforated bottoms 52 facilitating the separation.
The mixture of tar oil with alcohol which can assay from 77 to 84% by weight has the effect of extracting from tar oils a product composed of phenols and neutral oils, containing about 50 to 90 % phenol. This mixture of alcohol, phenol and oil is less dense than the residual neutral oil; therefore floats in the upper part of the separator 51 and is withdrawn therefrom through the upper orifice. 53. The neutral oil remaining at the lower part of the separator 51 is usefully subjected to a second similar treatment by means of alcohol, in order to extract therefrom any phenol residues which may remain there.
For this purpose it is withdrawn from the bottom of the receptacle 51 via line 54 and fed via supply line 55 to a second mixing and conveying pump 56, passing again through a heat exchanger 57. In this supply pipe also opens into a second pipe 58 coming from the discharge pipe 46 of the alcohol tank 47. The pump 56 therefore again mixes the neutral oil flowing from 51 with fresh alcohol. and sends this mixture into a second separator vessel 59 which functions in the same way as the first separator 51. The mixture of alcohol, phenol and oil formed in 59 flows through orifice 60 and is added to the discharge pipe 61 to the mixture of alcohol, phenol and oil arriving through the orifice 53 of the container 51.
The definitively treated neutral oil flows from the separator vessel 56 through line 62.
The flow line 61 leads to a distillation apparatus intended to recover by partial distillation
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the alcohol of the mixture of alcohol and phenol to be subjected to the extraction. The distillation apparatus under consideration is intended for intermittent service, but it can also be intended for continuous operation. The distilled alcohol, which is the most volatile substance, escapes in a highly concentrated form at the top of the still 63, and enters a condenser 64 where it is condensed. The recovered alcohol flows through the suction line 65 of a packing pump 66 which returns it through the riser line 67 into the elevated alcohol tank 47.
The residue from the distillation, which remains in the distillation apparatus 64, is formed by an oily product with a high phenol content and by the major part of the water accompanying the alcohol, optionally in the form of an oily product. very dilute alcohol solution. After sufficient cooling these two substances are deposited in the lower part of the still 63, so that the product containing the phenol forms the lower layer, and water the upper layer; therefore these liquids can be discharged separately through the flow line 68 provided with a shut-off valve 70 and connected at 69 to the suction line 65 of the pump. The product containing phenol is first discharged through line 68, valve 70 being open.
Then, this valve 70 is closed and the water is conveyed through the connection 69 to the pressure pump 66 which finally returns it to the raised tank 47, so as to reduce the alcohol to the title which corresponds to a water content. determined.
If the distillation apparatus is intended for continuous operation, it is usefully operated so that the volatile distilled material is formed by alcohol with such a water content that the aqueous alcohol eventually remains in the mixture. residue from the distillation is sufficient
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sufficiently diluted to easily separate from neutral oil.
The neutral oil flowing from the second separator 59 through line 62 holds approximately 10% alcohol of high concentration in solution. To also recover this alcohol, the neutral oil is brought through line 62 to a distillation apparatus 71. Owing to the small quantity and the high concentration of alcohol, this apparatus is advantageously constituted by a column with continuous operation.
The distilled alcohol is condensed in the condenser 72 from where it is returned by the pressure pump 73 and by the riser pipe 74 in the elevated tank 47. In this way we have all the quantity of alcohol required for the production. yielded for further processing of tars and tar oils, apart from the inevitable slight losses.
The neutral oil free of alcohol flows from the distillation column 71 through line 75 as a residue of the distillation. It contains only 2% phenols at most, therefore constitutes a product free from phenol and can be used directly or subjected to the usual subsequent treatments, depending on the raw material from which it is derived.
Thus, for example, if the gas oil fraction from tank 36 is treated, the neutral oil finally obtained is subjected to washing with concentrated sulfuric acid, after which it constitutes an excellent fuel for diesel engines. If the fraction of tar oils coming from the tank 37 is treated, the anthracene contained therein should be removed.
The use of mixing pumps 48 and 56 is a very advantageous and effective means, but not essential, for making the alcohol act on the tar oils. Other common devices can be used to mix or contact the two liquids, particularly colons.
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nes through which liquids circulate in opposite directions by acting on each other. In the latter case it is necessary to repeat the treatment at least twice, each time using fresh alcohol. In special cases, depending on the raw material and the mixing devices employed, it may be useful to repeat the treatment with aqueous alcohol several times.
As has already been explained, it is essential for the process according to the invention to apply the particular mode of production of the raw material in the coal distillation furnace, namely the suction of the products of the distillation. chimneys 5 of the coal charge 2, by means of a strong depression. However, it is not essential to carry out all the distillation and coking of the coal in this way.
In particular, it is possible to envisage the case, not foreseen by the example of embodiment described and shown, where a part of the volatile products of the distillation released in the oven, for example during certain periods of the distillation and the coking are conducted from the free collector space 3 to the outside, for example in the usual way through exhaust openings in the ceiling of the furnace, and by a riser which is connected to it and conducts the gases in a barrel gas independent of the barrel 10 shown in the drawing.
EXAMPLE OF EXECUTION
Low-gas Westphalian coking coal containing 19% volatile matter was coked in a horizontal coke oven fitted with the suction device according to the example shown and heated to 900 C, (temperature taken in pa -
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interior kings of the piers);
Shortly after the start of the operation, the suction vacuum in the stacks 5 of the coal charge 2 was set to -40 mm. of water column and gradually pushed, during half of the duration of the treatment, to the final value of -150 mm of water column, after which this type of suction was interrupted and the ordinary suction applied for the remaining duration of the treatment, the gases being conducted from the collector space 3 into a special gas cylinder. The volatile products of the distillation given off during the aspiration of the interior applied during the first half of the treatment were cooled, as usual, to room temperature, and as the total product of this cooling a tar was obtained. raw material having the following characteristics.
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<tb>
Specific <SEP> weight <SEP> 1.07
<tb>
<tb> Viscosity <SEP> to <SEP> 20 C <SEP> 7.8 <SEP> Engler
<tb>
<tb> <SEP> content in <SEP> phenols <SEP> 15 <SEP>%
<tb>
<tb> Content <SEP> in <SEP> constituents
<tb>
<tb> of <SEP> kind <SEP> of <SEP> the <SEP> pitch <SEP> 25
<tb>
The distillation test gives the following composition in order of boiling points:
EMI11.2
<tb> On <SEP> started <SEP> at <SEP> 150 C.
<tb>
<tb>
150 <SEP> to <SEP> 180 <SEP> 4% <SEP> of <SEP> distilled <SEP> materials (water <SEP> + <SEP> light <SEP> oils)
<tb>
<tb>
<tb> up to <SEP> 250 <SEP> 20% <SEP> "<SEP>"
<tb>
<tb>
<tb> up to <SEP> 3000 <SEP> 43% <SEP> "<SEP>"
<tb>
<tb>
<tb> up to <SEP> 3600 <SEP> 69% <SEP> "<SEP>"
<tb>
<tb>
<tb> up to <SEP> 3800 <SEP> 75% <SEP> "<SEP>"
<tb>
<tb> Stay <SEP> above <SEP> of <SEP> 380 <SEP> 25% <SEP> (Pitch).
<tb>
The distillation made it possible to extract from the raw tar a fraction with boiling points between 180 and 300 C, whose constants are:
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<tb> Specific <SEP> weight <SEP> 0.979
<tb>
<tb> Viscosity <SEP> at <SEP> 20 C. <SEP> 1.2 <SEP> Engler
<tb>
<tb> <SEP> content in <SEP> phenols <SEP> 20 <SEP>%
<tb>
<tb> Flash point <SEP> <SEP> 67 C.
<tb>
The composition according to the distillation test was as follows:
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<tb> On <SEP> started <SEP> at <SEP> 180 C.
<tb>
<tb> up to <SEP> 200 C <SEP> 6 <SEP>% <SEP> of <SEP> distilled <SEP> materials
<tb>
<tb>
<tb> until <SEP> 250 C <SEP> 69 <SEP>% <SEP> Il <SEP> "<SEP>"
<tb>
<tb>
<tb> up to <SEP> 300 C <SEP> 96 <SEP>% <SEP> "<SEP>" <SEP> "
<tb>
This tar oil was subjected to two washes with alcohol titra.nt 80% by weight.
WASHING 1.
1000 cc of tar oil were thoroughly mixed at 60 ° C. with 1000 cc of 80% alcohol, after which the mixture was allowed to stand. After the separation, the following were obtained: 1) Mixture soluble in alcohol 950 cm3 which contained 180 cm3 of oils (phenols and light oils) and 770 cm3 of 79.9% alcohol.
2) Neutral oils holding the rest of the alcohol used in solution.
WASH II.
The neutral oils holding alcohol in solution and forming the insoluble residue from Wash I were thoroughly mixed with 1000 cc of fresh 80 ml alcohol after which the mixture was allowed to stand. After the separation we obtained:
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1) Mixture soluble in alcohol: 1325 cm3 containing 170 cm3 of oils (phenols and light oils) and 1155 cm3 of 80% alcohol.
2) 695 cm3 of light oils holding in solution the remainder of alcohol and containing 640 cm3 of neutral oils and
55 cm3 of 94% alcohol.
The phenol content of light oils without alcohol was 2%
The oils containing phenols and resulting from the two washes, ie 180 + 170 = 350 cm3, were combined and their phenol content determined, which gave an average phenol content of 53%.
It should be noted that the insoluble mixture of neutral oils obtained from washing I held in solution a quantity of alcohol which is multiple of that contained in the neutral oil finally obtained after washing II.
The recovery by distillation of the mixtures of the alcohol dissolved in the products obtained gave the following results:
770 cm3 of 79.9% alcohol supplied by the phenol of wash I.
1155 cm3 of 80% alcohol supplied by the phenol from Wash II.
55 cm3 of 94% alcohol supplied by the neutral oils of Wash II.
Reduced to 80%, these amounts of alcohol together equate to about 1990 cc of alcohol, compared to the 2000 cc used in the process. The alcohol loss is therefore
10 cm3 = 0.5%.
According to what has just been indicated, 1000 cm3 of tar oil containing phenol and boiling between 180 and 300 C therefore give in total:
350 cm3 of 53% phenol oil) 640 cm3 of 2% phenol neutral oil.