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MEMOIRE DESCRIPTIF à l'appui d'une demande de BREVET D'INVENTION -PROCEDE ET FOUR DE DISTILLATION POUR LA FABRICATION DU COKE
EN PARTANT DE LA HOUILLE"
La présente invention a pour but la production d'un semi" coke peu coûteux, se présentant en morceaux, riche en gaz et brûlant sans odeur ni fumée. A cet effet, on utilise du charbon fin cru n'ayant subi aucun traitement préalable, donc non additionné d'agglutinants, lequel charbon est moulé sous pression pour former des gâteaux de dimensions maniables, que l'on empile dans un four de distillation et que l'on chauffe à l'état de repos jusqu'à une température peu élevée telle que seuls les gaz goudronneux se trouvent éliminés, mais que
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les gaz exempts de goudron restent dans le coke.
La compression se fait selon les procédés connus, de préférence dans des bacs en fer que l'on peut simplement introduire dans le four de distillation avec leur contenu.
L'invention se rapporte en outre à l'établissement d'un four de distillation pour l'exécution du dit procédé, aux détails de construction d'un tel four et à une confonnation particulière des moules ou bacs pour la matière à distiller.
Dans les procédés connus pour la distillation de la houille, il était nécessaire d'appliquer des températures supérieures à 500 , c'est-à-dire exécuter une distillation complète, pour que le charbon entassé dans le four de la ma- nière pratiquée jusqu'à présent puisse se transformer en coke passablement consistant. Ces procédés, il est vrai, permet- taient d'obtenir un plus grand rendement en goudron ou en gaz, mais n'étaient pas susceptibles de fournir un coke en morceaux, dur, et riche en gaz. Grâce au procédé suivant l'invention, il devient possible, en procédant à une compression dans des moules (bacs) rigides, d'effectuer une distillation partielle, tout en obtenant un semi-coke en morceaux, dur, mais riche en gaz.
Le goudron résiduel qui ne s'échappe pas lors de la dis- tillation partielle et qui reste dans le charbon, a pour effet que le charbon comprimé se trouve,agglutiné et garde, dans le moule (bac) rigide, la fome qui lui a été imprimée. Le risque de la désagrégation de la masse est également éliminé lors de l'enfournement ou du détournement d'un tel moule.
L'avantage commercial de ce procédé, qui s'exprime par la valeur marchande du semi-coke facilement inflammable,- en raison de l'hydrocarbure restant qu'il contient,- obtenu par le dit procédé, est uniquement déterminé par la bonne consis- tance de ce coke. Il est vrai que la distillation partielle
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donne une quantité moindre de sous-produits de distillation; toutefois, les montants provenant de la vente des sous-produits obtenus par une distillation à température plus élevée ne sont pas suffisamment importants pour qu'il y ait avantage à renoncer à l'obtention d'un coke de valeur.
Cependant, on a déjà essayé d'obtenir une bonne consis- tance du coke de distillation par briquettage préalable du charbon à l'aide d'agglutinants ou par briquettage, également à l'aide d'agglutinants, du semi-coke obtenu par distillation, toutefois, ces deux procédés se sont avérés non économiques; en outre, le briquettage du coke donne également lieu à un développement de gaz de distillation. Un essai visant la compression, au cours même de la distillation, du charbon entraîné à travers les cellules de distillation, exige une installation coûteuse sujette à l'usure et aux déformations et qui, de plus, n'offre aucune sécurité de fonctionnements
Un four servant à l'exécution du procédé de distillation partielle suivant l'invention est représenté schématiquement dans les Fig. 1 à 6 des dessins annexés.
Grâce à la subdivision de la chambre de distillation (cornue) et au guidage approprié des gaz, le four établisui- vant l'invention permet de réaliser une séparation nette entre les gaz de chauffage et les gaz de distillation, et, en mettant à profit l'effet thermodynamique de ces derniers, d'obtenir une échange de chaleur plus efficace et d'empêcher une surchauffe des gaz de distillation. Il en résulte un enfournement et un défournement plus rapides, une distillation plus rapide et plus complète pour un espace donné, une amé- lioration du rendement général du four et une augmentation de la valeur tant du semi-coke obtenu que des gaz de distillation qui s'échappent du charbon.
A cet effet, on ménage dans la
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chambre de distillation (cornue),- laquelle est de préférence rectangulaire et présente des parois en fer," des puits de chauffage formant un ensemble clos et constitués par des parois interchangeables, de telle manière que les espaces entre les puits de chauffage agissent comme cellules de dis- tillation individuelles dans lesquelles la matière à distiller est empilée. Dans ces cellules, lesquelles présentent une lar- geur relativement faible ( 250 m/m. par exemple), afin de per- mettre un échange de chaleur efficace, a lieu l'amenée de chaleur à la masse à distiller, par radiation depuis les parois latérales des puits de chauffage, lesquelles ne sont pas di- rectement en contact avec la dite masse et, ce qui est égale- ment praticable, par chauffage par le fond.
Les briquettes ou agglomérés obtenus par compression du charbon fin et constituait la matière à distiller sont, soit enlevés des moules (bacs) et déposés sur des plateaux de support ou dans des récipients, soit laissés dans les moules. Grâce à cette disposition, l'amenée de chaleur à la masse à distiller est favorisée par le fait que les moules ou plateaux de support métalliques pos- sèdent une meilleure conductibilité que les mêmes éléments établis en matières céramiques.
Afin d'assurer une circulation des gaz de distillation dans les cellules et, par conséquent, un chauffage plus rapide de la masse à distiller, les bacs ou les plateaux portant la dite masse sont introduits dans les cellules de distillation sur des cages de support librement suspendues, de sorte que les gaz de distillation développés dans les cellules peuvent baigner la masse à distiller sur toutes les faces. Les gaz de distillation réchauffés montent vers le plafond des cellules. Par le fait que l'ouverture d'évacuation des gaz se trouve dans le fond de la cellule ou '
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à proximité de celui-ci, les gaz qui s'accumulent sous la voûte de la cellule sont entraînés à travers cette dernière vers le bas.
Grâce à cette action thermodynamique des gaz, on obtient un léchage par les gaz de toute la masse à distiller et, par conséquent, un chauffage de celle-ci à une température élevée, le dédoublement des vapeurs de goudron extraites du charbon était évité par le fait que tout contact direct entre les gaz et les parois des cellules est empêché. Le passage des gaz de distillation d'une cellule à l'autre et, finalement, à la cellule d'évacuation, se fait par des canaux de communioa" tion ménagés dans la partie supérieure ou inférieure du four, entre les puits de chauffage. De préférence, les gaz de distil- lation sont évacués vers la gauche et la droite, en partant de la cellule médiane et en traversant les cellules latérales, et sont guidés de haut en bas pour quitter finalement la cham- bre de distillation.
Les puits de chauffage sont de préférence chauffés depuis un canal de chauffage situé au-dessous du four et à partir duquel les gaz de chauffage sont amenés, à travers des tuyères, dans les dits puits, lesquels entourent ou traversent la chambre de distillation (cornue) et dans lesquels les gaz suivent un trajet sinueux sous l'effet des chicanes établies dans ce but, pour être évacués vers un canal de fumée sous le fond de la cellule.
Afin que la matière à distiller puisse être librement suspendue dans la cellule et être enfournée et défournée dans cette position, on prévoit avantageusement sur la voûte de la cellule un rail de roulement, sur lequel est transportée, de la manière connue en soi, la cage de support contenant la matière à distiller et montée sur roulettes.
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La Fig. 1 est une vue en coupe transversale d'un four dans lequel les gaz de distillation sont évacués des cellules de distillation d'une manière continue, par le fond de celles- ci, vers un canal collecteur situé au-dessous des dites cellules.
La Fig. 2 montre la coupe transversale d'un four dans le- quel les gaz de distillation partant de la cellule médiane se dirigent vers la droite et la gauche, en traversant les cellules successives communiquant entre elles,pour pénétrer dans les deux cellules extrêmes d'où a lieu l'évacuation.
La Fig. 3 montre la coupe transversale d'un four dans lequel les gaz de distillation,partant de la cellule d'extrême droite, traversent les cellules adjacentes, pour être recueil- lis et évacués à la sortie de l'extrême cellule de gauche.
La Fig. 4 montre une coupe verticale, à plus grande échelle, d'une partie du four, afin de mieux faire ressortir les bacs contenant la matière à distiller et insérés, avec intervalles dans les sens vertical et horizontal, dans la cage de support, ainsi que les canaux d'amenée de gaz de chauffage.
La Fig. 5 montre, à plus grande échelle encore, une coupe horizontale par une série de bacs, afin de faire ressortir les tôles de séparation qui déterminent les intervalles entre les bacs.
La Fig. 5a montre, à une échelle plus grande que les précédentes, une partie de la Fig. 5.
La Fig. 6 montre une coupe verticale longitudinale d'une partie des puits de chauffage, afin de faire ressortir l'al- longement du trajet des gaz de chauffage obtenu par la prévision de cloisons intermédiaires et destiné,,.' à assurer une cession de chaleur plus intense.
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Dans les différentes Figures :
1-désigne la chambre de distillation (cornue) dont l'ensemble est baigné par les gaz de chauffage;
2 les puits de chauffage déterminés par les cloisons 2a (Fig. 5a) insérées à joint étanche mais au besoin interchan- geables ;
3 - les cellules de distillation constituées entre les puits de chauffage;
4 - les rails de roulement fixés à la voûte de la cel- lule de distillation;
5 - les cages de support suspendues à ces rails;
6 - les canaux de communication entre les cellules de distillation ;
7 - le canal de chauffage pour l'entrée des gaz de chauffage;
8 - la conduite de départ des gaz de distillation;
9 - la charpente de support pour les rails de roulement.
Les bacs 10 (Fig. 4 et 5) contenant la matière à dis- tiller, laquelle peut être, soit entassée dans les dits bacs par le procédé à secousses, par exemple, soit déposée dans ceux-ci sous fonne de briquettes préparées d'avance, sont maintenues écartés les uns des autres, à l'aide de tôles ll(Fig. 5 et 5a) à des distances telles qu'on obtient entre les caisses une série de canaux par lesquels les gaz de distillation s'échappent vers le haut ou vers le bas, tandis qu'ils sont empêchés d'entrer en contact direct avec les parois chauffantes. La sortie de gaz de distillation des bacs 10 peut s'effectuer grâce à la prévision d'orifices appropriés (Fig. 5a).
Les cloisons 12 (Fig. 6) prévues dans les canaux de chauffage servent à guider les gaz selon un trajet sinueux,
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dans le but de prolonger l'action de la chaleur. Les tuyères 13 servent à l'introduction de la flamme de chauffage dont les gaz se répartissent dans les différents canaux de chauffa- ge. Pour permettre de régler la température et, notamment, de limiter la température maximum, on peut ajouter aux gaz de la flamme de chauffage, par le canal 14, des gaz perdus exerçant une action de refroidissement.
Une autre construction propre à améliorer l'agencement du four de distillation et la disposition des bacs contenant la matière à distiller, est représentée schématiquement dans les Fig. 7 à 10. Grâce à cette disposition, la distillation pourra être exécutée de la manière la plus économique et fournira des produits finals de bonne qualité.
La méthode qui vient en premier lieu à l'esprit et qui consiste à abréger la période de distillation par l'augmentation de la température dans les puits de chauffage, s'est avérée insuffisante et même nuisible. Ceci ressort du fait que, comme mentionné plus haut, la température de distillation ne doit pas dépasser sensiblement 500 C., afin d'éviter la décomposition des hydrocarbures (le point critique est situé au.-. environs de 523 ). Suivant l'invention, la période de distillation est abrégée par le fait que, grâce à l'emploi de multiples surfa- ces de transmission de chaleur, la chaleur rayonnante est fournie avec une rapidité maximum à toutes les parties de la matière contenue dans les bacs. En outre, une conformation appropriée des puits de chauffage a pour effet d'éliminer les surchauffes locales.
Dans l'agencement des surfaces de transmission de chaleur, on est parti du fait que le fer possède une conductibilité thermique double de celle du charbon. Pour cette raison, les bacs en f er sont pourvus de cloisons transversales également
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en fer. Il a été constaté qu'il était préférable que la distance entre les cloisons en tôle de fer noyées dans le gâteau de charbon n'excède pas une certaine valeur (200 mm.), ceci afin de rendre la transmission de chaleur aussi efficace que pos- sible.
Au cours d'essais effectués à cette occasion, on a dis- posé, dans des bacs de distillation, ayant une largeur de 160 mm, une longueur de 600 mn. et une hauteur de 100 mm., des cloisons transversales dont la hauteur, vu le retrait du charbon, est inférieure à celle des bacs et a été déterminée expérimentale- ment èomme devant être de 80 mm. environ, ces cloisons étant disposées à des intervalles de 150 mm. , de sorte que les dimen- sions des briquettes obtenues par distillation sont de 160 x 150 x 80 mm. Toutefois, il est particulièrement avantageux de disposer les cloisons transversales des dite,, bacs à des inter- valles correspondant à la largeur de ceux-ci, de sorte que les briquettes obtenues par distillation se présentent, en plan, sous une forme carrée.
Afin de ménager un plus grand nombre de plans de contact entre la masse de charbon et les surfaces métalliques assurant la transmission de la chaleur, les bacs de distillation vont en s'évasant de bas en haut, de sorte que lorsque ces bacs sont empilés les uns sur les autres, les gâteaux de eharbon se trouvent entourés de tous côtés par des parois en tôle de fer et se réchauffent plus rapidement, vu la conductibilité ther- mique plus élevée du fer. Grâce au fait que les parois des bacs de distillation divergent vers le haut, chaque gâteau de charbon se trouve soumis à la pression exercée par le poids des gâteaux placés au-dessus. Grâce à cette disposition, il se produit pendant la période de ramollissement du charbon, la- quelle s'amorce aux environs de 4000 C., une compression du gâteau de charbon.
Etant donné que les bacs supérieurs sont soumis à une pression inférieure à celle qui agit sur les bacs
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inférieurs, on peut, suivant l'invention, exercer sur les dits bacs supérieurs une pression à l'aide de poids ou par tout autre moyen tel qu'hydraulique, par exemple, s'exerçant par l'intennédiaire de plaques de fer posées sur les bacs supérieurs ou de pilons traversant la voûte de la chambre de distillation (cornue) avec un bourrage approprié.
Un autre progrès réalisé dans le sens du but poursuivi par la présente invention réside dans la conformation parti- culière des puits de chauffage ménagés entre les bacs de distillation empilés dans le four. Si, dans de nombreux cas, il suffit d'établir les puits de chauffage en plaques de tôle interchangeables, il n'en est pas moins vrai que celles-ci peuvent parfois se gauchir à la suite d'un service prolongé; de plus, les variations de température continuelles risquent également de provoquer des changements de texture et des déplacements moléculaires dans les dites tôles, donnant ainsi lieu à la formation de fissures.
Le gauchissement des tôles a également pour effet de mettre les dites tôles en contact avec les bacs de distillation, provoquant ainsi dans ces derniers des surchauffes locales nuisibles qui ont pour effet d'altérer , la qualité du semi-coke obtenu et des gaz de distillation, et occasionnent des perturbations mécaniques par suite des coincements. La formation des fissures accentue davantage l'altération des gaz de distillation en raison de la pénétra- tion des gaz de chauffage.
Pour cette raison, l'invention prévoit la subdivision de chaque puits de chauffage en une série de puits partiels séparé et indépendants les uns des autres, serrés les uns contre les autres à l'intérieur d'une enveloppe constituée par un puits commun, de sorte que le puits complet se présente comme com- portant une double paroi, la paroi intérieure, c'est-à-dire ce]-
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le exposée à l'action des gaz de chauffage, étant établie en une matière résistant aux oxydes, tandis que la paroi exté- rieure, c'est-à-dire celle qui est en contact avec les gaz de distillation, est constituée en une matière élastique. Les puits partiels intérieurs se touchent à contact élastique, tandis que l'enveloppe commune extérieure du puits agit comme ceinture ou bandage élastique.
Cette disposition permet d'équi- librer toutes les tensions et de réaliser un puits de chauffa- ge étanche aux gaz et assurant une transmission efficace de la chaleur à la matière à distiller.
Fig. 7 est une vue en coupe verticale d'un four de dis- tillation comportant la disposition décrite en dernier lieu.
Fig. 8 est un bac de distillation individuel.
Fig. 9 est une vue d'élévation, et
Fig. 10, une vue en coupe horizontale d'un puits de chauffage avec puits partiels intérieurs.
La vue d'ensemble de la Fig. 7 montre deux colonnes de bacs à empilés les uns sur les autres et engagés les uns dans les autres, disposées entre les puits de chauffage. Les gaz de distillation qui s'échappent de ces bacs se dirigent à travers les espaces entre les colonnes de bacs et les puits de chauf- fage,vers des chambres collectrices c, d'où ces gaz sont éva- cués par les raccords d. Les puits de chauffage sont pourvus à leur partie inférieure de brûleurs 1 et d'un canal d'évacua- tion pour les gaz de chauffage; ces puits sont disposés dans le four de manière à pouvoir se dilater librement dans cer- taines directions, sans entrer en contact avec les bacs. Chacun des bacs a est pourvu de cloisons intermédiaires f conductrices de chaleur et présente des parois inclinées, de sorte que le bac présente une forme qui va en s'évasant vers le haut.
Comme montré dans la Fig. 7, les dits bacs s'engagent les uns dans
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les autres, de telle manière que le fond de chaque bac touche la masse contenue dans le bac situé au-dessous et transmet à celle-ci la chaleur captée par les parois. Le côté droit de la Fig. 7 permet de se rendre compte de la manière dont les bacs s'engagent les uns dans les autres par suite du retrait du charbon, sans rompre la continuité de la liaison conductrice de chaleur entre les fonds des bacs et le contenu de ces der- niers. Le retrait du charbon et l'abaissement subséquent des bacs sont favorisés par la prévision d'une plaque de pression chargée d'un poids k agissant par l'intermédiaire d'une tige s.
Les parois des puits partiels Antérieurs i et i' sont établies en une matière résistant aux oxydes. Ces puits sont construits de manière à ne se toucher que le long d'une seule ligne de contact et à pouvoir exercer les uns sur les autres une pression élastique. Les puits partiels médians à parois épaisses i, i sont pourvus à leur partie inférieure de brûleurs e et présentent, dans leur partie supérieure, des canaux l par lesquels ils communiquent avec les puits partiels latéraux i' à parois moins épaisses. Ces derniers communiquent à leur partie inférieure avec le canal d'évacuation non représenté.
Les gaz de chauffage suivent le trajet indiqué aux dessins par les flèches. L'ensemble des puits partiels i et i' est entouré par l'enveloppe m agissant comme enveloppe de rayonnement et disposée dans le four d'une manière permettant la dilata- tion de l'enveloppe. La différence entre les apaisseurs des parois des différents puits partiels a été prévue dans le but de chauffer l'enveloppe de rayonnement à une température uniforme au possible. Chacun des puits partiels intérieurs, ainsi que l'enveloppe extérieure, sont composés d'éléments individuels superposés, comme montré dans la Fig. 9.
Cette même Figure montre en outre que les éléments constitutifs de
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l'enveloppe extérieure, qui peuvent se présenter sous forme de larges ceintures, ne coïncident pas avec les éléments consti- tutifs des puits partiels intérieurs, de sorte que les joints entre ces derniers éléments se trouvent recouverts.
REVENDICATIONS.
1 - Procédé pour la fabrication d'un semi-coke se pré- sentant en morceaux et riche en gaz, caractérisé en ce que du charbon fin cru, non soumis à un traitement préalable, est moulé sous pression pour former des gâteaux de grandeur maniable, que l'on empile dans un four de distillation et que l'on chauffe à l'état de repos jusqu'à une température telle que seuls les gaz goudronneux se trouvent éliminés, tandis que les gaz exempts de goudron restent dans le coke.
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DESCRIPTIVE MEMORY in support of a patent application -PROCEDE AND DISTILLATION OVEN FOR THE MANUFACTURE OF COKE
FROM THE COAL "
The object of the present invention is to produce an inexpensive semi-coke, in pieces, rich in gas and burning without odor or smoke. For this purpose, raw fine coal which has not undergone any prior treatment is used. therefore not added with agglutinants, which charcoal is molded under pressure to form cakes of manageable dimensions, which are stacked in a distillation oven and which are heated in the state of rest to a low temperature such that only tarry gases are eliminated, but that
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the tar-free gases remain in the coke.
The compression is carried out according to known methods, preferably in iron tanks which can simply be introduced into the distillation furnace with their contents.
The invention further relates to the establishment of a distillation furnace for carrying out said process, to the construction details of such a furnace and to a particular configuration of the molds or vats for the material to be distilled.
In the known processes for the distillation of hard coal, it was necessary to apply temperatures above 500, that is to say to perform a complete distillation, so that the coal piled up in the furnace in the manner practiced up to 'can now turn into fairly substantial coke. These processes, it is true, allowed a greater tar or gas yield to be obtained, but were not capable of yielding a lumpy, hard, and gas-rich coke. By virtue of the process according to the invention, it becomes possible, by compressing in rigid molds (tanks), to carry out partial distillation, while obtaining a semi-coke in pieces, hard, but rich in gas.
The residual tar which does not escape during the partial distillation and which remains in the charcoal causes the compressed charcoal to be found, agglutinated and keep, in the rigid mold (tray), the form which has formed it. been printed. The risk of the mass disintegrating is also eliminated during charging or diverting such a mold.
The commercial advantage of this process, which is expressed by the market value of the easily flammable semi-coke, - because of the remaining hydrocarbon it contains, - obtained by the said process, is only determined by the correct consideration. - tance of this coke. It is true that partial distillation
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yields less distillation by-products; however, the amounts derived from the sale of by-products obtained from higher temperature distillation are not sufficiently large to make it beneficial to forgo obtaining valuable coke.
However, attempts have already been made to obtain a good consistency of the distillation coke by prior briquetting of the coal with the aid of agglutinants or by briquetting, also with the aid of agglutinants, of the semi-coke obtained by distillation. , however, these two methods have been found to be uneconomical; furthermore, the briquetting of the coke also gives rise to the development of still gas. A test aiming at the compression, during the same distillation, of the charcoal entrained through the distillation cells, requires an expensive installation which is subject to wear and deformation and which, moreover, offers no operational safety.
An oven for carrying out the partial distillation process according to the invention is shown schematically in Figs. 1 to 6 of the accompanying drawings.
Thanks to the subdivision of the distillation chamber (retort) and the appropriate guidance of the gases, the furnace according to the invention makes it possible to achieve a clean separation between the heating gases and the distillation gases, and, by making use of the thermodynamic effect of the latter, to obtain a more efficient heat exchange and to prevent overheating of the distillation gases. This results in faster charging and discharging, faster and more complete distillation for a given space, an improvement in the general yield of the furnace and an increase in the value of both the semi-coke obtained and of the distillation gases which escaping coal.
For this purpose, we spare in the
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distillation chamber (retort), - which is preferably rectangular and has iron walls, "heating wells forming a closed unit and consisting of interchangeable walls, such that the spaces between the heating wells act as cells individual distillation units in which the material to be distilled is stacked. In these cells, which have a relatively small width (250 m / m. for example), in order to allow an efficient heat exchange, takes place. supplying heat to the mass to be distilled, by radiation from the side walls of the heating wells, which are not directly in contact with said mass, and, which is also practicable, by bottom heating.
The briquettes or agglomerates obtained by compression of the fine carbon and constituted the material to be distilled are either removed from the molds (tanks) and placed on support trays or in containers, or left in the molds. Thanks to this arrangement, the supply of heat to the mass to be distilled is favored by the fact that the molds or metal support plates have better conductivity than the same elements made of ceramic materials.
In order to ensure a circulation of the distillation gases in the cells and, consequently, a faster heating of the mass to be distilled, the tanks or the trays carrying the said mass are introduced into the distillation cells on support cages freely suspended, so that the distillation gases developed in the cells can bathe the mass to be distilled on all sides. The heated distillation gases rise to the ceiling of the cells. By the fact that the gas discharge opening is located at the bottom of the cell or '
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close to this, the gases which accumulate under the vault of the cell are drawn down through the latter.
Thanks to this thermodynamic action of the gases, one obtains a licking by the gases of the whole mass to be distilled and, consequently, a heating of the latter to a high temperature, the doubling of the tar vapors extracted from the coal was avoided by the that direct contact between gases and cell walls is prevented. The passage of the distillation gases from one cell to another and, finally, to the exhaust cell, is effected by communication channels formed in the upper or lower part of the furnace, between the heating wells. Preferably, the distillation gases are vented left and right, starting from the middle cell and passing through the side cells, and are guided up and down to finally exit the distillation chamber.
The heating wells are preferably heated from a heating channel located below the furnace and from which the heating gases are supplied, through nozzles, into said wells, which surround or pass through the distillation chamber (retort ) and in which the gases follow a sinuous path under the effect of baffles established for this purpose, to be evacuated to a smoke channel under the bottom of the cell.
So that the material to be distilled can be freely suspended in the cell and be loaded and unloaded in this position, a running rail is advantageously provided on the vault of the cell, on which is transported, in the manner known per se, the cage support containing the material to be distilled and mounted on casters.
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Fig. 1 is a cross-sectional view of a furnace in which the distillation gases are continuously discharged from the distillation cells, through the bottom thereof, to a collecting channel located below said cells.
Fig. 2 shows the cross section of a furnace in which the distillation gases leaving the middle cell are directed to the right and the left, crossing the successive cells communicating with each other, to enter the two end cells from where evacuation takes place.
Fig. 3 shows the cross section of a furnace in which the distillation gases, from the far right cell, pass through adjacent cells, to be collected and discharged at the outlet of the far left cell.
Fig. 4 shows a vertical section, on a larger scale, of a part of the furnace, in order to better bring out the tanks containing the material to be distilled and inserted, with intervals in the vertical and horizontal directions, in the support cage, as well as the heating gas supply channels.
Fig. 5 shows, on an even larger scale, a horizontal section through a series of trays, in order to bring out the separation sheets which determine the intervals between the trays.
Fig. 5a shows, on a larger scale than the previous ones, part of FIG. 5.
Fig. 6 shows a longitudinal vertical section of part of the heating wells, in order to show the lengthening of the path of the heating gases obtained by the provision of intermediate and intended partitions. to ensure a more intense heat transfer.
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In the different Figures:
1-designates the distillation chamber (retort), the whole of which is bathed by the heating gases;
2 the heating wells determined by the partitions 2a (Fig. 5a) inserted tightly but interchangeable if necessary;
3 - the distillation cells formed between the heating wells;
4 - the running rails fixed to the vault of the distillation cell;
5 - the support cages suspended from these rails;
6 - the communication channels between the distillation cells;
7 - a heating channel for an inlet of heating gases;
8 - the starting line for the distillation gases;
9 - the support frame for the running rails.
The trays 10 (Figs. 4 and 5) containing the material to be distilled, which can be either piled into said trays by the shaking process, for example, or deposited therein in the form of briquettes prepared from. advance, are kept apart from each other, with the aid of plates II (Fig. 5 and 5a) at such distances that one obtains between the boxes a series of channels through which the distillation gases escape towards the up or down, while they are prevented from coming into direct contact with the heating walls. The distillation gas outlet from the tanks 10 can be effected by providing suitable orifices (Fig. 5a).
The partitions 12 (Fig. 6) provided in the heating channels serve to guide the gases along a sinuous path,
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in order to prolong the action of heat. The nozzles 13 are used to introduce the heating flame, the gases of which are distributed in the various heating channels. To make it possible to adjust the temperature and, in particular, to limit the maximum temperature, it is possible to add waste gases to the gases of the heating flame, via channel 14, exerting a cooling action.
Another construction suitable for improving the arrangement of the distillation furnace and the arrangement of the tanks containing the material to be distilled is shown schematically in FIGS. 7-10. With this arrangement, the distillation can be carried out in the most economical way and will provide good quality end products.
The method which first comes to mind and which consists in shortening the distillation period by increasing the temperature in the heating wells, has proved insufficient and even harmful. This is evident from the fact that, as mentioned above, the distillation temperature should not substantially exceed 500 ° C., in order to avoid the decomposition of the hydrocarbons (the critical point is situated at around 523). According to the invention, the distillation period is shortened by the fact that, thanks to the use of multiple heat transfer surfaces, the radiant heat is supplied with maximum rapidity to all parts of the material contained in the tubes. bins. In addition, proper shaping of the heating wells has the effect of eliminating local overheating.
In the arrangement of the heat-transmitting surfaces, we started from the fact that iron has a thermal conductivity twice that of coal. For this reason, the iron boxes are also provided with transverse partitions.
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made of iron. It was found that it was preferable that the distance between the sheet iron partitions embedded in the carbon cake does not exceed a certain value (200 mm.), In order to make the heat transmission as efficient as possible. - sible.
During tests carried out on this occasion, a length of 600 min was placed in distillation tanks having a width of 160 mm. and a height of 100 mm., of the transverse partitions the height of which, in view of the withdrawal of the coal, is less than that of the trays and has been experimentally determined to be 80 mm. approximately, these partitions being arranged at intervals of 150 mm. , so that the dimensions of the briquettes obtained by distillation are 160 x 150 x 80 mm. However, it is particularly advantageous to arrange the transverse partitions of the said tanks at intervals corresponding to the width thereof, so that the briquettes obtained by distillation appear, in plan, in a square shape.
In order to provide a greater number of contact planes between the mass of coal and the metal surfaces ensuring the transmission of heat, the distillation tanks widen from the bottom upwards, so that when these tanks are stacked the On top of each other, the coal cakes are surrounded on all sides by sheet iron walls and heat up more quickly, due to the higher thermal conductivity of the iron. Thanks to the fact that the walls of the distillation tanks diverge upwards, each charcoal cake is subjected to the pressure exerted by the weight of the cakes placed above. Thanks to this arrangement, during the softening period of the carbon, which begins at around 4000 ° C., a compression of the carbon cake occurs.
Since the upper trays are subjected to a lower pressure than that acting on the trays
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lower, one can, according to the invention, exert on said upper trays a pressure using weights or by any other means such as hydraulic, for example, exerted by means of iron plates placed on the upper bins or pestles crossing the arch of the distillation chamber (retort) with a suitable stuffing.
Another progress achieved in the direction of the aim pursued by the present invention lies in the particular conformation of the heating wells formed between the distillation tanks stacked in the furnace. If, in many cases, it is sufficient to establish the heating wells in interchangeable sheet metal plates, it is nonetheless true that these can sometimes warp after prolonged service; in addition, continuous temperature variations also risk causing texture changes and molecular shifts in said sheets, thus giving rise to the formation of cracks.
The warping of the sheets also has the effect of bringing the said sheets into contact with the distillation tanks, thus causing in the latter harmful local overheating which has the effect of altering the quality of the semi-coke obtained and of the distillation gases. , and cause mechanical disturbances as a result of jamming. The formation of the cracks further accentuates the spoilage of the distillation gases due to the penetration of the heating gases.
For this reason, the invention provides for the subdivision of each heating well into a series of partial wells separate and independent from each other, clamped against each other inside an envelope formed by a common well, so that the complete well appears as having a double wall, the inner wall, that is to say this] -
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the exposed to the action of the heating gases, being made of a material resistant to oxides, while the outer wall, that is to say that which is in contact with the distillation gases, is made of a elastic material. The inner partial wells touch each other in elastic contact, while the outer common envelope of the well acts as an elastic bandage or bandage.
This arrangement makes it possible to balance all the voltages and to produce a gas-tight heating well and ensuring efficient transmission of heat to the material to be distilled.
Fig. 7 is a vertical sectional view of a distillation furnace comprising the arrangement described last.
Fig. 8 is an individual distillation tank.
Fig. 9 is an elevation view, and
Fig. 10, a horizontal sectional view of a heating well with interior partial wells.
The overall view of FIG. 7 shows two columns of trays stacked on top of each other and engaged in each other, arranged between the heating wells. The distillation gases which escape from these tanks are directed through the spaces between the columns of the tanks and the heating wells, towards collecting chambers c, from where these gases are evacuated by the connections d. The heating wells are provided at their lower part with burners 1 and an evacuation channel for the heating gases; these wells are arranged in the furnace so as to be able to expand freely in certain directions, without coming into contact with the tanks. Each of the trays a is provided with heat-conducting intermediate partitions f and has inclined walls, so that the tray has a shape which widens upwards.
As shown in Fig. 7, the said bins engage one in
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the others, so that the bottom of each tank touches the mass contained in the tank located below and transmits to it the heat captured by the walls. The right side of FIG. 7 makes it possible to see the way in which the trays engage with each other following the withdrawal of the charcoal, without breaking the continuity of the heat-conducting connection between the bottoms of the trays and the contents of the latter . The removal of the coal and the subsequent lowering of the trays are aided by the provision of a pressure plate loaded with a weight k acting through a rod s.
The walls of the anterior partial wells i and i 'are made of an oxide resistant material. These wells are constructed in such a way that they only touch along a single line of contact and that they can exert elastic pressure on each other. The thick-walled middle partial wells i, i are provided at their lower part with burners e and have, in their upper part, channels l through which they communicate with the lateral partial wells i 'with thinner walls. The latter communicate at their lower part with the discharge channel, not shown.
The heating gases follow the path indicated in the drawings by the arrows. The set of partial wells i and i 'is surrounded by the envelope m acting as a radiation envelope and disposed in the furnace in a manner allowing expansion of the envelope. The difference between the thicknesses of the walls of the various partial wells has been provided for in order to heat the radiation envelope to a temperature that is as uniform as possible. Each of the inner partial wells, as well as the outer casing, are composed of individual elements superimposed, as shown in Fig. 9.
This same Figure also shows that the constituent elements of
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the outer casing, which may be in the form of wide belts, does not coincide with the constituent elements of the interior partial wells, so that the joints between these latter elements are covered.
CLAIMS.
1 - Process for the manufacture of a semi-coke present in pieces and rich in gas, characterized in that raw fine coal, not subjected to a preliminary treatment, is die-cast to form cakes of manageable size , which is stacked in a distillation oven and heated in the quiescent state to a temperature such that only the tarry gases are removed, while the tar-free gases remain in the coke.