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PERFECTIONNEMENTS AUX PROCEDES ET APPAREILS POUR LA DISTILIATION DES MATIERES CARBONEES PAR VOIE INTERNE POUR LA PRODUCTION D'UN COMBUSTIBLE SANS FUMEE.
La présente invention est relative à des perfec- tionnements et à un appareil pour la distillation de matières carbonées telles que charbon, anthracite, lignite, ou agglo- mérés de charbons, d'anthracite, de lignite, etc... avec ou sans liant, en vue de la production d'un combustible solide artificiel sans fumée utilisable pour tous usages: chauffage domestique, alimentation de locomotives et chaudières industrielles, de hauts-fourneaux, etc.. dans
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lesquels le chauffage de la dite ma-tière carbonée est effectué par le passage à travers elle, d'un fluide de chauffage.
L'appareil de distillation/dans lequel la méthode de chauffage ci-dessus est employée, comprend une ou plusieurs chambres de distillation (quelquefois aussi de séchage) à travers laquelle ou lesquelles le fluide de chauffage circule, ainsi que des appareils de chauffage et éventuellement de refroidissement du fluide utilisé, et des appareils pour la récupération .et la condensation d'une partie de matières volatiles de la matière carbonée, soumise à la distillation, sous forme de produits liquides ou gazeux tels que: gaz fixes de distillation, essences légères, goudrons, etc... comme cela sera plus amplement décrit ci-après.
Le chauffage des matières carbonées, qui est effectué en principe par contact direct avec le fluide de circulation qui lui apporte la chaleur nécessaire à sa dis- tillation, peut être complété s'il y a lieu par un chauffage externe sans sortir de l'invention.
Le fluide de chauffage qui traverse successivement l'appareil ou les appareils dans lequel ou lesquels il absorbe des calories, puis la ou les chambres de distillation dans laquelle ou dans lesquelles il cède aux agglomérés ses propres calories, puis un appareil du type ventilateur ou surpresseur qui assure le mouvement du fluide, peut parcou- rir un circuit ouvert, fermé ou mixte; mais de-préférence, on utilisera, ainsi que cela est plus amplement décrit dessous, le circuit fermé ou mixte pour des raisons d'économie/
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Dans les procédés- analogues, il est connu de porter le fluide de chauffage à la température désirée en le faisant passer dans des appareils surchauffeurs chauffés extérieure- ment.
Une des caractéristiques de la présente invention consiste en des moyens selon lesquels de tels appareils chauffés extérieurement peuvent être totalement supprimés ou utilisés à des températures notablement moins élevées.
La présente invention a trait principalement à un procédé et-à des moyens selon lesquels le fluide de chauffage peut être porté à la température voulue pour la distillation de matières carbonées, d'une façon économique et simple.
Selon la présente invention, des moyens sont prévus qui permettent d'introduire une quantité déterminée de fluide oxygéné enrichi ou non d'hydrocarbures pulvérisés ou vaporisés, et, en régime, la chaleur nécessaire à la distil- lation des matières carbonées est fournie par combustion interne à l'intérieur du cycle d'une fraction ou même de la totalité, si cela est nécessaire, des matières volatiles de distillation des matières carbonées; cette chaleur est véhiculée entre le lieu eù elle est formée et la masse de matière carbonée à distiller par un fluide qui est composé pour sa plus grande part par les produits de combustion des matières volatiles de distillation.
Une des caractéristiques de l'invention vise les moyens de régler la température et le chauffage.
Un des moyens d'opérer le réglage consiste en une introduction, en un ou plusieurs points du circuit, de fluide oxygéné, qui peut être chauffé au préalable, et enrichi avec une matière carbonée telle que de l'huile lourde ou gas oil, du mazout, une huile ou un goudron de houille ou de pétrole, etc..
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sous forme de gouttelettes ou de vapeur, ou encore du charbon pulvérisé.
De tels moyens d'enrichissement du fluide de chauffage sont d'une valeur particulière quand ce fluide est trop pauvre en hydrocarbures, soit à cause de la nature de la matière carbonée traitée, soit à cause de l'intermittence de la marche; ils peuvent être ainsi employés par exemple, au début de la distillation, quand le/dégagement de volatils de la matière carbonée n'est pas encore commencé, ou encore pour activer la mise en route d'un four; puis, ils peuvent être interrompus quand le gaz de circulation est Suffisamment riche en hydrocarbures.
Une fois obtenue la température de régime à l'intérieur des chambres de distillation, l'emploi de combustibles additionnels ci-dessus visés (huile lourde, mazout, etc..) n'est pas nécessaire et la chaleur de distillation est exclu- sivement fournie par les gaz et matières volatiles provenant de la distillation des matières carbonées à l'intérieur du four.
Un deuxième moyen d'effectuer le réglage consiste à faire passer tout ou partie du fluide à traversées zones munies de parois réfractaires résistant aux hautes tempéra- tures, à l'intérieur desquelles on maintient une température notablement plus élevée que la température qui doit régner dans les chambres de distillation pour faire subir aux agglomérés le traitement désiré, ces zones étant opportunément forcées par des empilages réfractaires et comportant tous ,moyens appoopriés pour assurer un brassahe énergique des gaz qui y circulent tels que chicanages, parties coudées, voûtes, etc.., et pour provoquer, s'il y a lieu, un ralentis- sement des gaz, et pouvant également être remplies de matières,
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telles que tournures de nickel, copeaux métalliques) etc..
capables, par leur nature, de faciliter la combustion complète des gaz. Sans sortir de ltinvention, on peut prévoir pour ces zones un chauffage extérieur obtenu par un ou plusieurs brûleurs à gaz ou tous autres moyens convenables.
Si, après avoir traversé les empilages et chica- nages ci-dessus visés, le fluide a une température trop élevée pour pouvoir être intrpduit dans la chambre de distilla- tion, on le fait passer dans une chambre dite de mélange qui peut être contiguë à la chambre de combustion et dans laquelle on introduit'en même temps que lui une portion de fluide à plus basse température qui n'a pas été introduite dans les zones à température très élevée visées plus haut.
Grâce à cette chambre de mélange, dont on est maître de régler la température en agissant sur le registre d'introduc- tion de fluide additionnel moins chaud ci-dessus visé, on dispose d'un troisième moyen de régler la température.
Un quatrième moyen de réglage comporte l'introduc- tion directe d'air froid ou chaud dans le circuit principal:: en des points choisis de ce circuit, en vue de provoquer la combustion des matières combustibles que le fluide en ces endroits, spécialement choisis, peut contenir. Dans le cas général, pour éviter une détérioration superficielle de la matière carbonée en traitement, il faut que la combustion des gaz et vapeurs combustibles soit terminée quand le fluide vient au contact de ces matières.
Toutefois, dans certains cas particuliers, notamment lorsque deux conditions se trouvent remplies, à savoir: une vitesse de circulation du fluide suffisamment élevée et une proportion de gaz et vapeurs combustibles dans le fluide de circulation, suffisamment élevée, il est possible de réaliser la combustion des gaz et
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vapeurs combustibles au sein même de la masse des matières carbonées à traiter, laquelle masse joue, dans ce cas, le même rôle que les empilages et chicanages réfractaires dont il a été question ci-dessus pour les chambres à parois réfractaires à hautes températures. L'intérêt principal d'une telle marche, dans ce cas particulier, réside dans la suppression de la perte de charge due aux empilages et chi- canages réfractaires.
Un cinquième moyen de réglage s'applique particu- lièrement au cas cù le four de distillation comprend plu- sieurs chambres. Dans ce cas, le fluide de chauffage qui passe successivement à travers les dites chambres de distil- lation se refroidit au fur et à mesure de son passage à travers ces chambres, et échange sa chaleur de moins en moins rapidement avec les matières carbonées contenues dans chacune des chambres de distillation.
En vue de réhausser la température du fluide de chauffage tout niveau désiré à l'entrée des différentes chambres, on peut intercaler, entre les chambres de distillation, des appareils réchauf- feurs munis de chambres à chicanes et à empilages conçues suivant les principes ci-dessus, avec entrée additionnelle d'air, froid ou chaud, soit dans les chambres à empilages et à chicanages, soit directement dans les chambres de distillation. Ce mode de réalisation de l'invention est particulièrement utile quand le traitement de la matière carbonée doit suivre une loi de chauffage déterminée comme tel est le cas pour la transformation en arthracite artifi- ciel de certains types de charbons à haute teneur en matières volatiles ou de lignite.
Dans ce cas, grâce aux moyens de réglage décrits ci-dessus, on peut donner aux différentes
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chambres de distillation des températures étagées suivant la loi désirée, la matière carbonée étant chauffée par son passage successif, de, chambre en chambre, à partir des températures les plus basses jusqutaux températures les plus élevées.
L'introduction directe d'oxygène dans le circuit ce de distillation peut avoir, en/cas, en plus des avantages ci-dessus, les avantages supplémentaires suivants :
Le fluide de circulation, par un réglage convenable de la quantité dbxygène introduit, peut contenir avant son entrée dans la chambre de distillation la plus froide, une quantité suffisante d'oxygène résiduel (par exemple 2 %) qui permet le durcissement des agglomérés et empêche leur gonflement ou leur déformation pendant le traitement; suivant l'invention, de l'air ou de l'oxygène peut être ajouté à l'emplacement voulu pour que les gaz introduits dans la première chambre de distillation aient une teneur en oxygène suffisante;
l'effet de durcissement peut être pareillement produit dans les chambres suivantes/ Par exemple, un charbon ayant 32 à 35 % de matières volatiles èt une zone de fusion comprise en 390 et 420 , distillé sous forme d'agglomérés donnera soit des agglomérés déformés et gonflés portant la trace d'une fusion, soit des agglomérés ayant conservé leur forme et ne montrant aucun signe de gonflement ni de fusion, selon que la quantité d'oxygène contenu dans le fluide de circulation à l'intérieur des chambres ayant une température inférieure ou égale à 390 , sera nulle ou égale à un certain pourcentage.
A titre d'exemple,sans que la généralité de l'invention soit restreinte à ce cas, une méthode/Le réalisa- tion de l'invention est décrite ci-dessous et représentée sur le dessin en figure 1.
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L'appareil de distillation est composé de 3 cham- bres de distillation 1, 2,3 et d'une quatrième chambre 4 servant d'échangeur de températures, à travers lesquelles le fluide s'écoule en circuit fermé. Ces chambres sont fermées à leur partie inférieure par des plateaux 5, 6, 7 et 8 dans lesquels sont pratiqués des canaux d'introduc- tion pour le fluide de chauffage, et sur lesquels reposent les bennes contenant la matière à distiller.
Cette matière est composée soit par des agglomérés de matière carbonée avec ou sans liant, soit par du charbon, de l'anthracite ou autre produit naturel en morceaux ayant subi ou non une préparation antérieure appropriée, par exemple un criblage, lavage, etc.; dans tous les cas la matière doit être sous forme de morceaux laissant bien passer, à travers la masser le fluide de chauffage, mais ne doit pas se présenter sous la forme d'une masse imperméable à la circulation du fluide de chauffage.
Le circuit parcouru par le fluide de chauffage est le sùivant: en quittant la chambre de distillation la plus froide qui est la chambre n 1, le fluide passe dans un appareil 9 dans lequel il se débarrasse de la plus grande partie des matières condensables telles que goudron, huile, qu'il contient, puis il est repris par un ventila- teur-surpresseur 10 qui assure le mouvement de circulation du fluide dans le circuit;à la sortie du ventilateur, il passe fa-cultativement dans un deuxième appareil déshuileur 11 dans lequel il abandonne encore des fractions condensa- bles; avant l'aspiration de l'appareil 10, une tuyauterie de dérivation munie d'une vanne 12 permet d'extraire du circuit la portion de gaz qui n'est pas nécessaire au chauf-
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fage du fluide.
L'autre portin est refoulée dans la chambre n 4 en passant par le plateau n 8 qui sert à son obtura- tion inférieure. Dans la chambre'4, ont été introduites les matières dont la distillation a été terminée dans.la chambre 3, et dontla température est assez élevée, par exemple 400 à 7000 C.'suivant les cas. En circulant dans la chambre 4, le fluide'absorbe la chaleur sensible des matières carbonées qui y sont contenues et qui se trouvent donc refroidies à température suffisamment basse pour pouvoir être ensuite détournées à l'air libre sans auto-inflammation. Le fluide passe ensuite dans les chambres réfractaires 15-14 puis pénètre dans la chambre 3 par la tuyauterie 19 et par les canaux pratiqués dans le plateau ?.
Le circuit se ferme par le trajet suivant: chambre 3, chambres 15-I6, tuyaute- rie 20, chambre 2, chambres 17-18, tuyauterie 21 et chambre 1.
Pour la mise en route du four, on procède de la façon suivante: le four étant vide et les plateaux 5, 6, 7 et 8 fermée , on procède à un premier chauffage du four au moyen de mazout ou de goudron ou autre carburant introduit dans les chambres de combustion 22, 23, 24 par les brûleurs 25, 26 et 27 alimentés en air par des tuyauteries provenant du réservoir 28, l'air étant amené aux brûleurs par un ventilateur approprié. On introduit ensuite une benne de matière carbonée dans la chambre 1 en continuant l'alimen- tation en mazout d'un ou de plusieurs brûleurs 25, 26, 27.
Au bout d'un certain temps, on fait passer la bennedans la chambre n 2 en même temps qu'on introduit dans la chambre 1 une seconde benne de matière carbonée, toujours en maintenant l'alimentation en mazout. Ensuite, de la même façon, on fait passer la première benne dans la chambre n 3 tandis
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que la deuxième benne est introduite dans la chambre 2 et qu'une troisième benne de matière crue est introduite en 1, et ainsi de suite. Lorsque la température de régime du four est près d'être atteinte, on peut diminuer le mazout et même ajouter à l'air introduit dans la chambre 13 à travers 22, de l'air supplémentaire introduit dans la chambre 14 au moyen de la vanne 30 et du ventilateur 29.
On peut également introduire de l'air additionnel dans la chambre 16 au moyen de la vanne 31 et du même ventilateur 29. Au bout d'un certain temps, les produits de distillation des matiè- res carbonées sont en quantité suffisante pour assurer par leur combustion la chaleur nécessaire à la distillation, et, à partir de ce moment, on peut réduire et même supprimer totalement l'alimentation en mazout. Exceptionnellement, si l'on estime que la température de la chambre 1 n'est pas suffisante, on peut, par 11 ouverture de la vanne 32, intro- duire de l'air refoulé par le ventilateur 29 en vue de pro- voquer la combustion, dans la chambre 18, des matières combustibles qui s'y trouvent.
On peut également, si l'on estime nécessaire, ouvrir une ou plusieurs vannes 33, 34 ou 35 pour introduire de l'air à la base des chambres 3, 2 ou 1 en vue de provoquer la combustion des gaz de distillation au sein même des matières en traitement.
Mais, dans le cas général, les vannes 32, 33, 34 et 35 restent fermées. Ces vannes servent surtout à l'introduc- tion de l'oxygène que l'on veut, dans certains cas, intro- duire au contact des aggloméras en vue d'obtenir un effet de durcissement.
Dans l'exemple représenté sur la figure 2, on a
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indiqué, à titre dtexemple, et dans le détail, un mode de réalisation de l'invention dans lequel la chaleur nécessaire à la distillation n'est produite que dans deux appareils, l'un en amont de la chambre de distillation la plus chaude et l'autre entre la chambre la plus chaude et la châmbre suivante. La figure 2 diffère en outre de la figure 1 en ce que les appareils sont représentés en projection horizontale au lieu d'être représentés en projection verticale.
Dans la figure 2, la disposition générale est la même: les chambres 1, 2 et 3 sont des chambres de distillation, et la chambre 4 sert d'échangeur de températures. Le venti- lateur assurant la circulation du fluide est représenté en 10: Le ventilateur 10 refoule les gaz dans un déshuileur 11, puis- dans la chambre 4.
A la sortie de la chambre 4, le fluide passe par une tuyauterie 40 munie d'un registre 41, dans la chambre 42 où stmorce la combustion, puis dans les chambres 43 et 44 ét, dans cette dernière, débouche une tuyauterie 45 munie d'un registre 46 qui alimente la chambre 44 avec une portion des gaz qui sortent de la chambre n 4.A la sortie de la chambre 44, le fluide passe dans la chambre ni 3 qui est la chambre de distillation où la température est la plus élevée ; la chambre 3 et la chambre suivante n 2 est disposé un second appareil réchauffeur 47 à la sortie' duquel le fluide passe à la chambre 2, puis à la chambre 1, puis enfin, pour terminer le circuit, à la chambre 4.
Pour la mise en mute, on fait brûler du mazout dans la chambre 48, le mazout étant introduit par le brûleur 49 qui reçoit de.1'air par la tuyauterie 50. !près introduc- tion de plusieurs bennes de matière carbonée, on introduit de l'air par la tuyauterie 51 de façon à provoquer la combus-
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tion des gaz de distillation dansla chambre 42. Une fois la température de régime obtenue, on supprime l'alimentation en mazout la chaleur nécessaire à la distillation se produit alors pour la plus grande partie dans la chambre 42.
Les chambres 43 et 44 sont munies de chicanages et d'empilage réfractaires. Pour régler la température à l'entrée de la ' chambre 3, on agit, en particulier, sur la vanne 46 qui permet d'introduire une certaine quantité de fluide plus froid prpvenant de la chambre 4. Les parois de la chambre 3 sont, de préférence, en briques réfractaires,
Les gaz sortant de la chambre 3 contiennent des matières combustibles puisque,d'une part, la combustion dans la chambre 43-44 peut n'avoir pas été complète et que, d'autre part, la distillation dans la chambre 3 a émis une nouvelle quantité de produits de distillation.
Dans le cas où l'on désire relever la température à l'entrée de la chambre 2, on introduit, par la tuyauterie 52 munie d'une vanne 53, la quantité d'air nécessaire dans la chambre 47 dont la disposition est analogue à la chambre 42-43-44.
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