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BREVET D'INVENTION
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aaeaaaaaxaaeaa=aa "Procédé et appareil pour fabriquer des aoiers spéciaux "
L'invention concerne un procédé pour traiter simultané- ment en commun, par voie chimique et métallurgique des combusti- bles solides de qualité inférieure, pour les ennoblir, des hydro- carbures lourdes pour les transformer en d'autres légères et des minerais de fer pour les carburer, et pour traiter ensuite ces produits améliorés, dans un four métallurgique , en vue d'obtenir des fontes synthétiques ou des aciers spéciaux éven- tuellement riches en manganèse, chromo, silicium, etc,, en une seule fusion, et elle concerne aussi un four pour l'accomplis- sement du procédé.
On sait que les minerais de fer sont traités dans les hauts fourneaux pour obtenir de la fente et que les procédés respec- tifs consistent à chauffer les minerais en contact aveo du coke métallurgique ou du charbon de bois et des fondants, en injec- tant de l'air chaud, et que les fentes ainsi obtenues sont transformées ultérieurement, par d'autres opérations métallur- giques, en aciers.
On sait également,que des hydrocarbures lourdes de quali- té inférieure,telles que des résidus de la distillation de pro- duits pétrolifères(mazout) ou des goudrons,sont transformés en hydrocarbures légères à bas point d'ébullition par dépolymérisa- tion ou par cracking d'après des procédés, qui consistent à les vées ,éventuellement chauffer à des températures et des pressions souvent très éle/
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en présence de catalyseurs. Les procédés connus ont dependant le désavantage que les produits légers résultants contiennent souvent de phénols, que leur rendement est réduit et qu'ils produisent des grandes quantités de coke de qualité inférieure ou de valeur minime.
On sait en outre qu'un coke de haute valeur,. c.à.d. un coke métallurgique, ne peut êtreobtenu que d'un combustible de bonne qualité, qui ne contient que des proportions déterminées de gaz, pas de soufre et peu de substances minérales qui se transforment en cendres.
Le procédé suivant l':invention nous donne la possibilité de fabriquer directement des fontes ou aciers dans deux opérations chimiques et métallurgiques, éxécutées en plusieurs étapes dans une série d'appareils appropriés, en partant de minerais pauvres, pulvé- rulents, contenant même du soufre, de combustibles qui jusqu'à pré- sent n'étaient pas coksifiables et d'hydrocarbures lourdes, telles que des résidus de la distillation du pétrole brut ou de celle d'au- tres combustibles.
Bien entendu que le procédé peut être dirigé de sorte à faire varier suivant les besoins, soit la quantité, soit les propriétés de l'un ou de l'autre des produits et qu'il peut être in- terrompu après l'une ou l'autre des étapes, en considérant un produit intermédiaire comme produit final, tel qu'un coke métallurgique ou une hydrocarbure légère, susceptible d'être utilisée dans des moteurs à explosion ou bien un minerait purifié, enrichi ou carburé.
Pour exécuter le procédé 1l'on peut utiliser:
Un combustible solide de qualité inférieure, tel que le bois le lignite, le charbon non-coksifiable, contenant même du sou- fre.
Un minerai de fer en morceaux pu pulvérulent, contenant de l'oxyde de fer, du manganès, di chrome, du silicium, (1410, En 2, SiO2) et même un minerai contenant du soufre.
Un résidu de la distillation du pétrole, même paraffineux ou bien un goudron.
Toutes ces matières premières, prises dans des proportions
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suivant leur nature, et celle des produits à prépa.rer, sont introduits ensemble à la pression atmosphérique dans une oornue xxxxx soumise à. un chauffage extérieur. Il est à remarquer que la première opéra- tion est à exécuter à, une température relative basse d'environ 500 0, et que l'oxyde de fer, respectivement le minerai qui prend.
part à la, réaction, sert en même temps comme un catalyseur, motif pour le- quel les réactions peuvent être exécutées à basse température*
Les phénomènes qui pendant l'opération ont simultanément lieu entre les matières premières, respectivement entre les produits de leur distillation ou de leur cracking, se trouvant en état nais- ssant et en présence d'un catalyseur, sont très complexes et ne peuvent pas encore être expliqués complètement; mais vu les résultats pratiques réalisés, il est à supposer qu'ils sont brièvement les suivants :
a) L'eau contenue,' dans le combustible et le minerai se dissocie et il en résulte de l'oxygène (0) et de l'hydrogène (H). b) Le combustible d.istille et donne naissance à des gou- drons, de l'hydrogène (H) et du méthane (CH4), tandis qu'une partie de son carbone donne ensemble avec une partie de l'oxygène obtenu sous a), du monoxyde de carbone (C + 0 = 00). c) Le minera.i, au contact du monoxyde de carbone résulté sous b), est sujet à une réduction et une carburation donnant nais- sance à d.u bioxyde de carbone (FeO + 00 = CO2 + Fe) lequel, par une réaction réversible se combine avec le carbone du combustible (CO2 + 0 = 2CO), tandis que le fer est carburé au contact du carbone libre déposé dans le minerai.
D'autre part ,l'action catalytique du monoxyde de carbone en présence des va.peurs d'eau, donne naissance à de l'hydrogène (CO + H20 = CO2 + Eg), lequel sert ensemble avec l'hydrogène, qui a résulté de la dissociation de l'eau de sous a), µ la hydrogéna- tion des produits de distillation des hydrocarbures ou goudrons in- troduits dans la réaction.
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d) Les hydrocarbures (résidus ou goudrons) introduites, commencent par être décarbarées par l'oxygène disponible, provenant des vapeurs d'eau dégagées par le minerai et le combustible et par être hydrogénées en $mëme temps en subissant une dépolymérisation ou un craking dans le milieu riche en hydrogène.
C'est ici que nais- sent des isoparaffines et des oléfines et que l'on évite la formation des phénoles ; la àistillation ayant lieu dans un milieu riche en hydrogène et méthyle (CH3), qui provient soit du combustible, soit du méthane de sous b) ou bien de la synthèse des hydrocarbures trai- tées à mesure qu'elles sont dépolymérisées.
Le soufre contenu dans le corhbustible ou le minerai est éliminé de la réaction d'après les formules suivantes :
S + O2 = SO2
SO2 + 6H = H2S + 2H20
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2H;S + S02 = 2H20 + 3S
Il en résulte soit un gaz, soit du soufre colloidal qui passe dans les déchets (brai, cendres,etc.)
Cette première opération du procédé donne donc :
1) Du coke métallurgique, c.à.d. un combustible ennobli provenant d'un combustible de qualité inférieure, même pulvérulent, dont le pouvoir calorique a augmenté par le carbone qui provient de la conversion du'résidu ou des goudrons, carbone qui est en même temps agglutinant.
2) Du minerai aggloméré et carburé (sans commencement de fusion) de la même manière que le combustible; minerai qui est fa- cile à fondre et qui a donc des propriétés, que l'on ne pouvait jusqu'à présent réaliser que dans le xxx haut-foarneau.
3) Des hydrocarbures légères, riches en aromates qui pro- viennent des goudrons et également des isoparaffines et oléfines.
L'opération suivante du procédé s'exécute dans le our à fusion décrit plus bas, dans lequel on introduit les produits obte- nus précédemment, c.à.d. le coke, le minerai et leshydrocarbures dans des proportions nécessaires pour obtenir le résultat désiré.
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EXEMPLE
Pour exécuter la première opération du procédé l'on a utilisé :
150 kg. de résidus de la distillation du pétrole (mazout)
50 kg. de minerai de fer pulvérulent contenant du manga- nèse et un peu de soufre.
100 kg. de bois avec un pouvoir calorique de 2500 - 3000 cal/kg.
Le rendement a été le suivant : a) 45 kg. de minerai carburé,aggloméré et libre de soufre. b) 48 kg. de coke métallurgique aggloméré ayant un pou- voir calorique d'environ 8000 cal/kg. c) 150 kg. d'hydrocarbures légères, qui ayant été soumises à des analyses officielles, on a constaté que :
La fraction qui distille de cette hydrocarbure jusqu'à la température de 95 C est de 34,07% et jusqu'à la température de 200 C de 89,5% de la quantité totale.
Les fractions qui distillent jusqu'à 150 C ne contiennent pas de phénole, celles qui distillent entre 150 et 200 C contiennent 1,76% de phénole et les fractions plus lourdes contiennent 3,10% de phénole.
On a obtenu de ces 100 kg. combustibles avec 2500 - 3000 cal/kg. 48 kg c.à.d. 48% de coke métallurgique avec 8000 cal/kg., donc un combustible final dont le pouvoir calorique total est plus grand que celui du combustible initial, tandisque d'après d'autres procédés on n'aurait obtenur qu'approxivement 30% charbon de bois avec 7000 cal/kg.
Il est à remarquer que dans d'autres expériences similaires exécutées d'après ce procédé avec du lignite, dont le pouvoir calo- rique était d'environ 3500 cal/kg. on a obtenu une quantité de 60- 70% de coke métallurgique, avec 7700 cal/kg et libre de soufre.
Comme les résultats des expériences parmi lesquelles l'ex- emple cité, prouvent que toute la quantité de coke obtenu contient
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plus de calories que la quantité de bois introduit, nous devons admettre que ce résultat ne peut être attribue qu'au fait que les dérivées riches en carbone gras, sous fore de vapeur, résultant des hydrocarbures lourdes introduites dans la réaction, .se fixent sur le combustible par une action similaire à une cémentation ou par une pénétration réciproque qui a lieu entre le combustible so- lide, qui distille et les hydrocarbures lourdes qui se dissocient.
Le combustible qui distille dégage d'abord des haz légers, tels que de l'hydrogène (H) et du méthane (CH4) qui se répandent dans le milieu d'hydrocarbures lourdes, tandis que le carbone gras, qui résalte de la conversion, pénètre sous la forme de monoxyde de car- bone (CO) dans le combustible, où il se transforme suivant la for- mule 2CO = CO2 + C, ce dernier carbone se fixant sur le combustible.
Cette réaction continue jusqu'à ce que le combustible commence lui- même à dégager des goudrons qui, au contact des produits de disso- ciation des hydrocarbures, deviennent agglutinants et pénètrent de nouveau dans le combustible et produisent son agglomération.
Ensuite on a vu que de ces 150 kg. d'hydrocarbures lourdes introduites dans la réaction, il en est résulté 89,5% d'hydvocar- bures légères, susceptibles d'être utilisées dans des moteurs à ex- plosion, et il est à remarquer qu'en dirigeant la réaction d'une ma- nière judicieuse, on peut obtenir jusqu'à 100%.
Le résultat de l'expérience démontre donc un autre avantage particulier du nouveau procédé, consistant en ce que les produits de distillation provenant de la carbonisation à basse .température des matières carbonifères introduites, se mélangent, immédiatement ;prés leur naissance, avec les hydrocarbures, qui ont été introduites et c'est ensemble avec celles-ci qu'ils sont soamis au cracking, de manière que le rendement en produits légers est plus grand que celui qu'on obtiendrait en soumettant au cracking seulement les hydrocar- bures introduites.
Le résultat de l'expérience, nous montre suivant l'exemple cité, que le procédé de l'invention nous donne par la cohversion
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d'hydrocarbures lourdes, (d'autres légères, qui distillent entre 150 - 200 C et qui sont libres de phénole, tandis que des hydro- carbures légères obtenues d'après d'autres procédés, contiennent jusqu'à, 40-50%" de phénolé. Le motif du résultat suivant le nou- veau procédé doit être vu dans le fait, que les goudrons issus du combustible et les hydrocarbures lourdes sont soumis en commun au cracking en la présence de l'hydrogène résulté de la dissociation des vapeurs de l'eau qui était contenue dans le combustible et le minerai et de l'hydrogène qui résulte des réactions-même,
qui ont lieu pendant la;' distilla.tion en présence des catalyseurs: minerai (de préférence riche en manganèse respectivement en MnO et Mn02), carbone et monoxyde de carbone (00); lesquels dans un milieu riche en hydrogène, donnent lieu à des réactions, qui rendent libre l'eau et le méthane (CO + 6H = CH4 + H2O). Les catalyseurs favorisent la formation par synthèse des hydrocarbures riches en méthyle (CH3), qui empêchent la formation de phénole et riches en acétylène(C2H2) lequel se transforme par polymérisation en benzènes (CgHg). L'on obtient ainsi par synthèse une série entière d'hydrocarbures lé- gères, susceptibles d'être employées dans toutes espèces de moteurs.
Les produits ennoblis obtenus dans la première opération du procédé, c.à.d. le minerai carburé, aggloméré et libéré de sou- fre, le coke métallurgique et également libéré de soufre, a.insi que les hydrocarbures légères et libres de phénoles ou d'autres composés oxygénés - si l'on n'a pas l'intentmon de les utiliser comme tels, sont ensuite traités dans une seconde opération pour xxxx l'accom- plissement du procédé, c.à.d. pour fabriquer en une seule fusion des fontes synthétiques ou des aciers spéciaux. Dans ce but, les produits ennoblis sont introduits dans un four approprié, mais de préférence dans le four spécial dui fait l'objet de l'invention, et qui sera décrit plus ba,s.
En dehors de ces produits on y introduit des fon- dants,des additions de minerai riche en manganèse, pour régler les oxydations et pour élinminer des traces éventuelles de soufre dans le combustible ou le minerai. On peut également ajouter de déchets de fer ou de riblons.
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Ce four spécial est un four a cuve, dont la hauteur to- tale n'a pas besoin de dépasser 7 à 8 m. Il possède un revêtement, qui a la haute température à laquelle il fonctionne (environ 2000 C) produit des scories semblables au ciment, dont on peut fabriquer des dalles, des tuiles, etc.
Le four mentionné est représenté sous une forme d'exécu- tion donnée comme exemple, dans les dessins annexés, dans lesquels: Fig.l est une section verticale, longitudinale, suivant le plan 1-1 dans la par le four et ses installations access soires.
Fig.2 est une section horizontale, suivant le plan 2-2 dans la Fig.l, également par le four et ses installations acessoires.
Fig.3 est une section verticale, transversale, suivant le plan 3-3 dans la Fig.2, par toute l'installation.
Fig.4 est une section similaire à celle de la Fig.3, mais représentant le four proprement dit, à une plus grande échelle.
Fig.5 est une section similaire à celle de la Fig.l, re- présentant le four seul à une plus grande échelle.
Fig.6 est une section similaire à celle de la Fig.2, re- présentant seulement le laboratoire du four à une plus grande échelle.
Fig.7 est une section horizontale, suivant le plan 7-7 dans la Fig.5.
Fig.8 est une section Horizontale, suivant le plan 8-8 dans la Fig.5.
Le four fonctionne à très haute température allant jusqu'à 2000 C, réalisée par l'injection des hydrocarbures mentionnées et d'air chaad, ce qui permet ainsi de réduire même le silice (SiO2).
Il présente deux zones, l'une réductrice B dans laquelle se passe éventuellement aussi un commencement de fusion, qui est a- li...entée avec des gaz riches en monoxyde de carbone (CO) et en hydro- gène, et vu que l'on injecte un surplus de combustible liquide par rapport à la quantité d'air chaud, et une autre zone plus ou moins oxydante 0 dans laquelle se fait la fusion, que l'on réalise en ré-
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duisant la quantité de combustible liquide par rapport à. la quanti- té d'air chaud, de sorte qu'il se dégage du bioxyde de carbone (CO2).
Le four possède un laboratoire dans lequel on fait les additions, qui est surchauffé par les gaz chauds provena.nt de la zone oxydante et par l'injection d'hydrocarbures par les tuyères (Fig.4). Dans ce laboratoire on peut introduire des matières en poudre et d.u minerai de manganèse pour éliminer les dernières traces éventuelles du soufre, ces additions étant retenues dans le labora- toire par la pression des gaz arrivant dou four.
L'air chaud est obtenupar la combustion des gaz sortant du four, captés et collectés dans une conduite circulaire D (Fig.4 et 5) et envoyés, par une cond.uite G dans des réchauffeurs récupé- rateurs alternatifs placés près d.u four, remplis de chicanes N(Fig,1) ces gaz étant allumés par les brûleurs x. L'air chaud, poussé par des ventilateurs appropriés, passe par des tubes 1 et K dans des conduites circula.ires E et F entourant les zones, et par pénètre, par des tuyères S Départies autour des zones, dans celles-ci.
Le combustible liquide se trouvant dans un réservoir V (Fig.l),placé dans une région chaude du four, et distribué par d.es tyauteries Q et R et il est introduit dans le four par les mêmes tuyères à air chaud mentionnée.
Le four est refroidi l'aide de l'eau provenant d'un ré- servoir W, passant par un système de tubes P, placés dans la, maçonne- rie même du four et munis de robinets, nécessaires pour activer la circulation de l'eau dans les régions surchauffées, signalées par un échappement de vapeurs d'eau, dont le but est d'attirer l'a.tten- tion qu'il faut réduire l'injection de combustible du côté du four opposé à la région surchauffée.
Le four possède un revêtement intérieur qui prend part aux réactions et donne lieu des scories abondantes, qui s'écoulent d'une manière continue du laboratoire du fouri Elles sont recueillies dans un bassin rempli d'eau X et peuvent être utilisées comme un agglomé- rant ayant la nature d'un ciment.
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Bien entendu que le procédé peut servir aussi au traite- tient de minerais de manganèse, de chrome, ou d'autres similaires, et que le four peut églament être utilisé dans d'autres opérations métalliurgiques sans sortir du cadre de l'invention.
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PATENT
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aaeaaaaaxaaeaa = aa "Method and apparatus for manufacturing special aoiers"
The invention relates to a process for the simultaneous common chemical and metallurgical processing of low-grade solid fuels for upgrading, heavy hydrocarbons to convert them into light ones and iron ores. to carburize them, and then to treat these improved products, in a metallurgical furnace, with a view to obtaining synthetic cast irons or special steels possibly rich in manganese, chromo, silicon, etc., in a single fusion, and it also relates to an oven for carrying out the process.
It is known that iron ores are treated in blast furnaces to obtain slit and that the respective processes consist in heating the ores in contact with metallurgical coke or charcoal and fluxes, by injecting hot air, and that the slits thus obtained are subsequently transformed, by other metallurgical operations, into steels.
It is also known that heavy hydrocarbons of lower quality, such as residues from the distillation of petroleum products (fuel oil) or tars, are transformed into light, low-boiling hydrocarbons by depolymerization or by cracking according to processes, which consist in the veas, possibly heating to temperatures and pressures often very high /
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in the presence of catalysts. The known processes have the disadvantage that the resulting light products often contain phenols, their yield is reduced, and they produce large quantities of inferior or low value coke.
It is also known that a high value coke ,. i.e. a metallurgical coke, can only be obtained from a good quality fuel, which contains only determined proportions of gas, no sulfur and few mineral substances which turn into ash.
The process according to the invention gives us the possibility of directly manufacturing cast irons or steels in two chemical and metallurgical operations, carried out in several stages in a series of suitable devices, starting from poor ores, pulverulent, even containing sulfur, fuels which until now were not coking and heavy hydrocarbons, such as residues from the distillation of crude oil or that of other fuels.
Of course, the process can be directed so as to vary according to needs, either the quantity or the properties of one or the other of the products and that it can be interrupted after one or the other. Another of the stages, by considering an intermediate product as final product, such as a metallurgical coke or a light hydrocarbon, capable of being used in internal combustion engines or else a purified, enriched or carburized ore.
To carry out process 1 you can use:
An inferior solid fuel, such as wood, lignite, non-coking coal, even containing sulfur.
A powdered lumpy iron ore, containing iron oxide, manganese, di chromium, silicon, (1410, En 2, SiO2) and even an ore containing sulfur.
A residue from the distillation of petroleum, even paraffin-like, or a tar.
All these raw materials, taken in proportions
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according to their nature, and that of the products to be prepared, are introduced together at atmospheric pressure in an oornue xxxxx subjected to. outdoor heating. It should be noted that the first operation is to be carried out at a low relative temperature of about 500 0, and that the iron oxide, respectively the ore which sets.
part in the reaction, serves at the same time as a catalyst, reason for which the reactions can be carried out at low temperature *
The phenomena which during the operation take place simultaneously between the raw materials, respectively between the products of their distillation or of their cracking, being in the nascent state and in the presence of a catalyst, are very complex and cannot yet be fully explained; but given the practical results achieved, it is assumed that they are briefly as follows:
a) The water contained in fuel and ore dissociates and oxygen (0) and hydrogen (H) result. b) The fuel d.istilles and gives rise to tars, hydrogen (H) and methane (CH4), while a part of its carbon gives together with a part of the oxygen obtained under a ), carbon monoxide (C + 0 = 00). c) The mineral, in contact with the carbon monoxide resulting in b), is subject to reduction and carburization giving rise to carbon dioxide (FeO + 00 = CO2 + Fe) which, by a reversible reaction combines with the carbon of the fuel (CO2 + 0 = 2CO), while the iron is carburized in contact with the free carbon deposited in the ore.
On the other hand, the catalytic action of carbon monoxide in the presence of water vapor, gives rise to hydrogen (CO + H20 = CO2 + Eg), which serves together with hydrogen, which has result from the dissociation of the water from under a), µ the hydrogenation of the distillation products of the hydrocarbons or tars introduced in the reaction.
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d) The hydrocarbons (residues or tars) introduced, begin by being decarbarized by the available oxygen, coming from the water vapors given off by the ore and the fuel and by being hydrogenated at the same time undergoing depolymerization or cracking in the medium rich in hydrogen.
It is here that isoparaffins and olefins are born and that the formation of phenoles is avoided; the distillation taking place in a medium rich in hydrogen and methyl (CH3), which comes either from the fuel or from the methane of under b) or else from the synthesis of the treated hydrocarbons as they are depolymerized.
The sulfur contained in the fuel or the ore is removed from the reaction according to the following formulas:
S + O2 = SO2
SO2 + 6H = H2S + 2H20
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2H; S + SO2 = 2H20 + 3S
This results in either a gas or colloidal sulfur which passes into the waste (pitch, ash, etc.)
This first operation of the process therefore gives:
1) Metallurgical coke, i.e. an ennobled fuel originating from a fuel of inferior quality, even in powder form, the caloric value of which is increased by the carbon which comes from the conversion of the residue or of the tars, which carbon is at the same time clumping.
2) Sintered and carburized ore (without commencement of melting) in the same way as fuel; ore which is easy to melt and which therefore has properties which, until now, could only be achieved in the xxx haut-foarneau.
3) Light hydrocarbons, rich in aromatics which come from tars and also from isoparaffins and olefins.
The next operation of the process is carried out in the melting hole described below, into which the products obtained previously are introduced, ie. coke, ore and hydrocarbons in the proportions necessary to achieve the desired result.
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EXAMPLE
To perform the first operation of the process, we used:
150 kg. petroleum distillation residues (fuel oil)
50 kg. powdered iron ore containing manganese and a little sulfur.
100 kg. of wood with a caloric value of 2500 - 3000 cal / kg.
The yield was as follows: a) 45 kg. of carburized, agglomerated and sulfur-free ore. b) 48 kg. of agglomerated metallurgical coke having a calorific value of about 8000 cal / kg. c) 150 kg. light hydrocarbons, which having been subjected to official analyzes, it was found that:
The fraction which distils from this hydrocarbon up to a temperature of 95 ° C. is 34.07% and up to a temperature of 200 ° C. 89.5% of the total quantity.
Fractions that distill up to 150 C do not contain phenol, those that distill between 150 and 200 C contain 1.76% phenol and heavier fractions contain 3.10% phenole.
These 100 kg were obtained. fuels with 2500 - 3000 cal / kg. 48 kg i.e. 48% metallurgical coke with 8000 cal / kg., Therefore a final fuel whose total caloric value is greater than that of the initial fuel, while according to other processes we would have obtained only approximately 30% carbon wood with 7000 cal / kg.
It should be noted that in other similar experiments carried out by this method with lignite, the caloric value of which was about 3500 cal / kg. 60-70% metallurgical coke was obtained, with 7700 cal / kg and free of sulfur.
As the results of the experiments, including the example cited, prove that the entire quantity of coke obtained contains
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more calories than the quantity of wood introduced, we must admit that this result can only be attributed to the fact that the derivatives rich in fatty carbon, under steam, resulting from the heavy hydrocarbons introduced in the reaction, are fixed on the fuel by an action similar to a cementation or by a reciprocal penetration which takes place between the solid fuel, which distils and the heavy hydrocarbons which dissociate.
The fuel which distills first releases light haz, such as hydrogen (H) and methane (CH4) which spread in the medium of heavy hydrocarbons, while the fatty carbon, which results from the conversion, enters the fuel in the form of carbon monoxide (CO), where it is transformed according to the formula 2CO = CO2 + C, the latter carbon attaching to the fuel.
This reaction continues until the fuel itself begins to give off tars which, on contact with the hydrocarbon breakdown products, become clumping and re-enter the fuel and produce its agglomeration.
Then we saw that of these 150 kg. of heavy hydrocarbons introduced into the reaction, 89.5% of light hydrocarbons were produced, suitable for use in explosion engines, and it should be noted that by directing the reaction of up to 100% can be obtained judiciously.
The result of the experiment therefore demonstrates another particular advantage of the new process, consisting in that the distillation products resulting from the low-temperature carbonization of the carboniferous materials introduced, mix immediately; near their birth, with the hydrocarbons, which have been introduced and it is together with these that they are subjected to cracking, so that the yield of light products is greater than that which would be obtained by subjecting only the introduced hydrocarbons to cracking.
The result of the experiment shows us, following the example cited, that the process of the invention gives us by the cohversion
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heavy hydrocarbons, (other light ones, which distil between 150 - 200 C and which are free of phenol, while light hydrocarbons obtained by other processes, contain up to, 40-50% "of phenol. The reason for the result according to the new process must be seen in the fact that the tars from the fuel and the heavy hydrocarbons are jointly subjected to cracking in the presence of the hydrogen resulting from the dissociation of the vapors. water that was contained in the fuel and ore and hydrogen that results from the reactions themselves,
which take place during; ' distillation in the presence of catalysts: ore (preferably rich in manganese respectively in MnO and MnO 2), carbon and carbon monoxide (00); which in an environment rich in hydrogen, give rise to reactions, which release water and methane (CO + 6H = CH4 + H2O). The catalysts promote the formation by synthesis of hydrocarbons rich in methyl (CH3), which prevent the formation of phenol and rich in acetylene (C2H2) which is transformed by polymerization into benzenes (CgHg). In this way, by synthesis, a whole series of light hydrocarbons is obtained which can be used in all types of engines.
The finished products obtained in the first step of the process, i.e. ore carburized, agglomerated and liberated from sulfur, metallurgical coke and also liberated from sulfur, as well as light hydrocarbons and free of phenols or other oxygenates - if one does not have the intention to use them as such, are then processed in a second operation for xxxx the accomplishment of the process, ie. to manufacture synthetic cast iron or special steels in a single fusion. For this purpose, the finished products are introduced into a suitable oven, but preferably into the special oven which is the subject of the invention, and which will be described more ba, s.
Apart from these products, fluxes and additions of ore rich in manganese are introduced therein to regulate the oxidations and to eliminate any traces of sulfur in the fuel or the ore. You can also add scrap iron or scrap.
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This special oven is a shaft oven, the total height of which does not need to exceed 7 to 8 m. It has a coating, which has the high temperature at which it operates (around 2000 C) produces cement-like slag, which can be made into slabs, tiles, etc.
The furnace mentioned is shown in one embodiment given as an example, in the accompanying drawings, in which: Fig. 1 is a vertical, longitudinal section taken along the plane 1-1 through the furnace and its access installations evenings.
Fig.2 is a horizontal section, along the plane 2-2 in Fig.l, also by the furnace and its accessories.
Fig.3 is a vertical section, transverse, along the plane 3-3 in Fig.2, through the entire installation.
Fig.4 is a section similar to that of Fig.3, but showing the furnace itself, on a larger scale.
Fig. 5 is a section similar to that of Fig. 1, showing the furnace alone on a larger scale.
Fig. 6 is a section similar to that of Fig. 2, showing only the furnace laboratory on a larger scale.
Fig.7 is a horizontal section, taken along the plane 7-7 in Fig.5.
Fig.8 is a Horizontal section, taken along the plane 8-8 in Fig.5.
The furnace operates at a very high temperature of up to 2000 C, achieved by the injection of the mentioned hydrocarbons and chaad air, which thus allows to reduce even the silica (SiO2).
It has two zones, one reducing B in which possibly also a beginning of melting takes place, which is allied with gases rich in carbon monoxide (CO) and in hydrogen, and seen that a surplus of liquid fuel is injected relative to the quantity of hot air, and another more or less oxidizing zone 0 in which the melting takes place, which is carried out in re-
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reducing the amount of liquid fuel with respect to. the amount of hot air, so that carbon dioxide (CO2) is released.
The furnace has a laboratory in which the additions are made, which is overheated by the hot gases coming from the oxidizing zone and by the injection of hydrocarbons through the nozzles (Fig. 4). In this laboratory, powdered materials and manganese ore can be introduced in order to eliminate any last traces of sulfur, these additions being retained in the laboratory by the pressure of the gases arriving at the furnace.
The hot air is obtained by the combustion of the gases leaving the furnace, captured and collected in a circular duct D (Fig. 4 and 5) and sent, via a duct G to reciprocating recuperative heaters placed near the furnace, filled with baffles N (Fig, 1) these gases being ignited by the burners x. The hot air, pushed by suitable fans, passes through tubes 1 and K in circula.ires conduits E and F surrounding the zones, and by penetrates, by nozzles S Departed around the zones, in these.
The liquid fuel being in a tank V (Fig.l), placed in a hot region of the furnace, and distributed by d.es Q and R pipelines and it is introduced into the furnace by the same hot air nozzles mentioned.
The furnace is cooled with the aid of water coming from a tank W, passing through a system of tubes P, placed in the same masonry of the furnace and provided with taps, necessary to activate the circulation of the l water in overheated regions, indicated by an escape of water vapor, the purpose of which is to attract the warning that the injection of fuel must be reduced on the side of the furnace opposite to the overheated region .
The furnace has an inner lining which takes part in the reactions and gives rise to abundant slag, which flows continuously from the furnace laboratory. They are collected in a basin filled with water X and can be used as an agglomeration. rant having the nature of a cement.
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Of course, the process can also be used for treating ores of manganese, chromium, or the like, and that the furnace can also be used in other metalliurgical operations without departing from the scope of the invention.