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Paris, Franoe FOUR POUR LA DISTILLATION CONTINUE DE MATIERES.
La présente invention a pour objet un four in- dustriel oapable d'opérer la distillation continue;
1) de matières premières solides contenant des corps susoeptibles de produire, par la chaleur, des vapeurs et des gaz distillables comme les bitumes, les sohistes, les lignites, les houilles, les tourbes, les graines oléagineuses, eto...
2) de matières solides imprégnées de corps susceptibles, sous l'influence de la chaleur, de se vaporiser ou de se gazéifier, comme les sables imprégnés de pétroles, les ookes imbibés d'huiles, eto...
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Elle permet, en particulier, d'effectuer le cracking ou la redistillation de certains liquides (comme les huiles de graissage usées, les gasoils et les fueloils résiduaires de la distillation des pétroles, etc... dont on imprègne des supports convenables lesquels sont retrouvés ensuite chargés des impuretés et des produits de oraoking qu'on veut éliminer).
3) de matières liquides comme les pétroles bruts etc...
Le four conforme à la présente invention oom porte, dans une enceinte, une partie rotative formant oanal en spirale et susceptible de tourner autour de l'axe de cette spirale afin d'assurer la progression, suivant le canal, des matières à traiter, ces patières étant, durant oe parcours, soumises à l'action de la chaleur et/ou de gaz appropriés.
Plusieurs modes d'exécution de l'objet de la présente invention ont été décrits ci-dessous à titre d'exemple et représentés sur les dessins schématiques annexés dans lesquels : la fig. 1 montre une coupe longitudinale axiale suivant C-D de la fig. 2 ; la fig. 2 est aussi une coupe longitudinale suivant A-B de la fig. 1; la fig. 3 est une coupe partielle analogue à celle de la fig. 1, suivant G-H de la fig. 4; la fig. 4 concerne la même variante, en coupe suivant E-F de la fig. 4; la fig. 5 montre schématiquement l'ensemble de l'installation oomportant ce four, avec chauffage pour circulation de gaz ;
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et la fig, 6 montre, en une vue analogue à oelle de la fig. 4, un mode d'alimentation du four par vis transporteuse.
Le four des figs, 1 et 2 comporte essentiellement un corps principal constitué, en principe, par une ou plusieurs feuilles de métal 2, enroulées en spirale autour d'un axe XY. Le pas de cette spirale est variable suivant la destination du four : distillation de sohistes, lignites, houilles, tourbes, graines oléagineuses, cracking des résidus de pétroles, etc... Le pas est calculé de façon telle que les sections libres, entre deux spires, à l'entrée et à la sortie par exemple (fig. la et b), présentent un rapport égal à celui des vitesses des gaz et des vapeurs qu'on veut réaliser en ces points. Les feuilles de la spirale sont réunies de façon fixe ou mobile à deux joues métalliques 1 pouvant tourner grâce aux paliers 17.
Les spires 2, constituées par des feuilles de métal lisses, ondulées ou profilées, sont insérées entre des oornières 18 profilées de façon à épouser le pas adopté pour la spirale. L'emploi de tôles ondulées ou profilées permet d'augmenter la résistance des tôles à la flexion tout en favorisant un brassage plus énergique des matières pulvérulentes. Les feuilles des spires sont fixées par un seul de leurs oôtés aux deux joues 1 afin de pouvoir se dilater librement dans le sens longitudinal et dans le sens latéral. Les oornières 18 sont elles-mêmes fixées sur les joues 1.
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La. nature du métal des tôles des spires est modifiable du centre à la périphérie de la spirale suivant les nécessités. Par exemple, à l'entrée des matières b (sortie des vapeurs) on mettra de la tôle d'aluminium, de magnésium, de nickel, de cuivre ou de leurs alliages ; plus loin on mettra de la tôle de nickel ; à la sortie des matières épuisées a on mettra de la tôle dtacier. Cet ordre est donné seulement à titre d'exemple. La nature du métal dépend des produits à traiter et des températures cherchées.
Une enveloppe générale 15 contient la spirale rotative et présente en bas un bassin 11 servant d'étouffoir pour les matières épuisées.
Une rampe de brûleurs 10, à gaz, à gasoil , à mazout, à charbon pulvérisé, etc... chauffe directement ou indirectement (par l'intermédiaire d'une protection) la spirale rotative,
Les gaz brûlés, sortent, en partie vers le centre de la spirale après avoir léché les matières à traiter et en entraînant les vapeurs dégagées, et, en partie par la oheminée 13 munie d'un registre de régulation 14. Ces derniers gaz peuvent aller réchauffer les matières fraîches à traiter ou tous autres appareils en vue de la récupération des calories emportées.
Le chargement en matières fraîches est assuré au centre de la spirale par un dispositif approprié, par exemple, sur les figs. 1 et 2, par une ouiller de chargement 3 susceptible de se déplacer par cou lissement suivant son axe dans un cylindre de pro tection 4 et de tourner dans ce cylindre. Une trémie
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d'alimentation permet le remplissage de l'appareil de chargement.
Une oouronne d'entraînement 16 solidaire des joues 1 permet de faire tourner la partie rotative du four dans le sens et à la vitesse voulus autour de l'axe XY,
Des conduites de distribution de vapeur permettant d'amener de la vapeur d'eau en quantité voulue aux points désirés de la spirale ; ces conduites ne sont pas figurées sur les dessins.
Une boite collectrice 6 reoueille les vapeurs et les gaz sortant vers le centre de la spirale par les trous 5 pratiqués dans la joue 1. Un appareil de ventilation 9 attire ces vapeurs et ces gaz et les fait passer dans des appareils de condensation, de lavage et de dépoussièrage 7,8 etc...
Un appareil approprié et non représenté permet d'extraire les matières épuisées hors du bassin fermé 11. Enfin le four offre tous les accessoises connus tels que pyromètres, vannes, engrenages, transmissions, moteurs, réservoirs, ohaudières, eto...
Le fonctionnement du four ainsi déorit est le suivant :
Les matières premières préalablement broyées, pulvérisées ou non, imbibées ou non d'eau, de matières organiques, d'huiles ou de solvants, sont introduites dans la trémie d'alimentation 12, Elles tombent dans l'appareil de chargement 3 qui les enfourne périodiquement dans le four spirale.
Une fois dans le four les matières à traiter descendent d'un étage à chaque tour du four, en rou-
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lant et glissant en faible épaisseur sur les tôles jusqu'à ce qu'elles tombent définitivement épuisées dans le bassin 11, après être passées ou non à travers la flamme des brûleurs 10.
Le four spirale est chauffé à la température voulue, avant de commencer l'alimentation en matières premières, par la rampe des brûleurs 10.
Les gaz brûlés sont dirigés en partie vers la cheminée d'évacuation 13 et en partie vers le venti lateur 9 à travers la spirale, pour entraîner les vapeurs et réagir éventuellement sur les matières en voie de transformation.
La section a d'entrée des gaz dans le four spirale est calculée de telle façon que son rapport avec la section d'entrée b des matières premières soit tel qu'il corresponde au rapport des vitesses des gaz et des vapeurs qu'on souhaite en ces points (compte tenu des différences de températures et des dégagements de vapeurs en cours de route).
Au cours de leur descente à travers le four spirale les matières rencontrent ou non des jets de vapeur d'eau en des points ohoisis ; laquelle vapeur réagissant sur les matières charbonneuses restantes peut produire des gaz pauvres en les épuisant plus ou moins complètement.
Les gaz passant par le four spirale et les gaz et vapeurs dégagés par les matières introduites chauffées, ainsi que la vapeur d'eau provenant tant de la distribution que du bassin 11 par réaction des
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matières chaudes tombant du four, sortent par la cou- ronne 5 où ils sont aspirés par le ventilateur 9 vers les appareils de condensation, de raffinage, de lavage, de stockage, etc...(7,8 etc..,)
Les gaz sortant par la cheminée 13, aspirés ou non par un ventilateur, parcourent des réchauffeurs de vapeurs, de matières à traiter ou autres, dans lesquels ils cèdent les calories emportées.
Le nombre des spires du four est déterminé par la vitesse de ohute qu'on veut donner aux matières à traiter, tout en tenant oompte de la vitesse de ro- tation propre du four.
Le four est animé d'un mouvement de rotation dans un sens tel que les matières introduites par le centre sont aoheminées progressivement vers la périphérie pour tomber en 11 quand elles arrivent à l'extrémité 19 de la spirale.
Dans cette opération on peut remarquer que: a) les matières premières en parcourant le four spirale de façon continue s'échauffent progressi- vement à mesure de leur ohute vers le bassin 11 ; b) les matières premières peuvent être, au préalable, imbibées d'eau,de matières organiques, d'huiles ou de solvants qui se retrouvent à la sortie; o) les matières premières rencontrent des tô- les de métaux différents suivant leur avancement vers le bassin 11; d) les matières premières sont constamment ré- chauffées : d'une part par les tôles, d'autre part par
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les gaz chauds et la vapeur d'eau aspirés par le ventilateur 9. et
La vitesse de passage des gaz/des vapeurs peut être réglée par le choix du pas de la spirale et par le réglage de l'aspiration du ventilateur 9 et du registre 14.
Cette vitesse peut, en particulier, être fortement accélérée au moment du dégagement des vapeurs d'huiles; ce qui permet de les soustraire rapidement et dès leur formation, à l'influence des agents de oracking, oxydes de fer, etc... e) De la vapeur d'eau est introduite aux points voulus de la spirale par des oanalisation adéquates disposées dans le four (non figurées) ainsi que par la combustion des gaz et tuiles de chauffage et par l'évaporation de l'eau du bassin 11. Cette vapeur d'eau peut réagir sur les matières charbonneuses résistant à la distillation et produire ainsi de l'hydrogène susceptible d'hydrogéner les huiles au moment de leur format ion ; f) le chauffage peut être réglé de telle façon qu'en tous points du four spirale on peut avoir les températures souhaitées et régler ainsi les opérations de distillation.
Le chauffage est assuré en quantité par le réglage de la rampe de brûleurs 10.
On peut donc dans ce four régler de façon judicieuse : la température en tous points ; la vitesse d'alimentation en entières premières par l'appareil de chargement 3 ; la vitesse des gaz et des vapeurs en
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tous points ; la quantité des matières d'imbibition ; la vitesse de descente des matières premières par la vitesse de rotation du four spirale et par le nombre de spires ; le débit de la vapeur d'eau; le dégagement d'hydrogène (au besoin en mélangeant du coke aux ma tières premières); le contact des matières et des vapeurs aveo les parois en répartissant des tôles de métaux différents dans le four spirale.
Ce four, très ramassé, offre tous les avantages des fours tournants horizontaux sans en avoir les inconvénients.
Dans le cas où il serait désirable d'empêcher le contact entre les matières à distiller ou leurs distillats et les gaz brûlés devant traverser la partie rotative du four spirale pour la chauffer, on peut utiliser le mode d'exécution des figs. 3 et 4.
La partie rotative du four est alors composée de deux surfaces spirales 2 et 20 enroulées oonoentri- quement autour de l'axe XY.
Ces deux surfaces divisent l'espace oompris entre les deux joues 1 en deux compartiments distincts : - l'un composé des espaces o dans lequel doivent circuler les matières à traiter qui descendent du centre vers la périphérie; - l'autre composé des espaces d. dans lequel doivent circuler les gaz br-ôlés provenant du chauffage et qui montent de la périphérie vers le centre.
Les spires 2 servant de surface de glissement et de roulement aux matières à traiter sont constituées
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en tôles lisses, ondulées ou profilées en métaux convenablement choisis.
Les spires 20, intercalaires entre les spires 2, sont généralement lisses et en métaux répondant en chaque point aux besoins de la distillation.
Les spirales 2 et 20 sont réunies entre elles à leur extrémité centrale 25 de façon à ce que le volume total des espaces d soit isolé du volume total des espaces 0.
Dans la partie centrale l'une des joues1 est percée de trous 21 faisant communiquer l'extrémité centrale des espaces d avec une botte collectrice 22 (fig. 4) des gaz brûlés passant par la spirale.
Les espaces e communiquent d'autre part par les trous 5 avec la boîte 6 collectant les vapeurs et les gaz distillés. La boîte 6 communique par la tuyauterie 7 et les appareils de condensation, d'épuration, etc... avec le ventilateur 9.
La boite 22 communique par la tuyauterie 23 avec le ventilateur 24.
Dans ces conditions le fonctionnement est le suivant :
Les matières premières provenant de la trémie d'alimentation 12 sont envoyées au four par l'appareil de chargement 3. De là elles circulent dans la spirale, tournant dans le sens de la flèche, en descendant d'un étage à chaque tour jusqu'à ce qu'elles tombent en 19 dans le bassin 11. Les gaz brûlés sont dirigés en partie vers la cheminée 13 où le débit est réglé par un
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registre 14 et en partie à travers les espaces d du four spirale, les trous 21, la boite collectrice 22, la canalisation 23 et le ventilateur 24.
Il est évident que par un réglage convenable des dépressions au moyen des appareils 9,14 et 24 on peut répartir à volonté les gaz brûlés de façon à régler les quantités qui passent: - à l'extérieur de la spirale vers la cheminée 13; - à l'intérieur de la spirale vers les espaces d; - à l'intérieur de la spirale vers les espaces c.
On peut, en particulier, faire en sorte que les gaz brûlés ne passent pratiquement pas par les espaces c où distillent les vapeurs et les gaz provenant des matières à traiter.
Le four peut alors fonctionner sans qu'il y ait de oontaot entre les distillats et les gaz brûlés provenant du chauffage.
Au lieu d'assurer le chauffage au moyen de brûleurs plaoés à l'intérieur du four, on peut utiliser avantageusement le mode de chauffage par appareil de chauffage indépendant tel qu'il est représenté dans l'installation de la fig. 5, L'installation comporte le four 31 hermétiquement olos et convenablement isolé oontre les déperditions de chaleur. Il contient la partie rotative en spirale 32,
En avant du four se trouve un appareil de ohauffage 33 d'un type quelconque; par exemple, comme on l'a montré sohématiquement, il sera formé d'un système de tubes chauffés d'une manière quelconque. Il pourra
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comporter en particulier des appareils à briques réfractaires chauffés alternativement par combustion di- reote et refroidis alternativement par des canaux appropriés.
A la sortie du four se trouvent des appareils 34 de condensation et de séparation de vapeurs et de gaz incondensables, A la suite de ces appareils on a prévu par exemple un gazomètre à cloche 35 destiné à recueillir les gaz qui sortent par la oanalisation 36. Ces gaz sont alors subdivisés. Une partie, par la oanalisation 37, retourne à l'appareil de ohauffage où elle passe dans les tubes et recommence le oyole. Une autre partie, sortant par la canalisation 38, peut être réemployée par exemple pour le chauffage de l'appareil 33.
Le fonotionnement de l'installation est le suivant :
Au début, les gaz sont remplacés par du gaz à l'eau ou du gaz pauvre provenant d'un réservoir 39, Ces gaz se surchauffent dans l'appareil 33 à la température voulue. Ils amorcent la distillation des matières traitées dans /la spirale rotative 32; par la suite, oe sont les gaz provenant de cette distillation qui servent de véhicule de chaleur à l'intérieur du système.
Les gaz et vapeurs produits par la distillation dans le four 31, sortent par l'axe de la spirale 32 et parviennent dans les appareils de condensation 34 où s'effectue la séparqtion des vapeurs oondensables qui
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restent dans l'appareil et des gaz incondensables qui passent dans le gazomètre 35. Une partie de ces gaz, évacuée en 38. peut être utilisée pour le chauffage.
Une autre partie, passant par la canalisation 37, revient dans l'appareil 33 où elle s'échauffé, puis rentre dans le four 31. Ces gaz chauds traversent la spirale 32, dans laquelle ils provoquent la distillation des matières qui y sont oontenues. Il s'établit donc ainsi un circuit fermé de circulation,
Ce dispositif présente l'avantage de remettre en oiroulation les gaz de distillation et de leur permettre de venir alléger les fractions lourdes formées en cours de distillation.
Ces gaz de circulation ont ainsi une composition à peu près constante et évitent de faire traverser le four par une masse im portante de gaz brûlés qui diluent énormément les vapeurs distillées, ce qui oblige à adopter des appareils de condensation encombrants et onéreux, En outre, les gaz brûlés sont susoeptibles de produire des perturbations chimiques ou physiques dans les vapeurs distillées.
Sur la figure 6, on a montré sohématiquement le four 41 avec sa partie rotative 42, La trémie d'alimentation 43 est raccordée à un tube 44 qui traverse de part en part le four suivant l'axe de la partie rotative 42. Dans la partie oomprise à l'in térieur du four, ce tube est échanoré à sa partie inférieure et l'éohanorure peut être alternativement obturée et dégagée par un volet 45 muni d'une com -
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mande non représentée. Une vis transporteuse 46 est placée à l'intérieur du tube et le traverse aussi de part en part.
La vitesse de rotation de la vis transporteuse 46 est réglée de façon à assurer son remplissage total, aveo un léger excédent, dans l'intervalle des ouvertures du volet 45, Il en résulte qu'à chaque ouverture du volet 45, il tombera dans la spirale une quantité absolument régulière et constente de matière uniformément répartie. L'excédent de matière sort en 47 et peut être repris et ramené à la trémie 43.
On voit que ce système assure une alimentation absolument régulière et oonstante, à la différence des vis transporteuses ordinaires qui assurent l'alimentation en bout. Il est en effet presque impossible, aveo ces vis transporteuses, d'assurer une alimentation oor- reote : ou cette alimentation est réglée trop faible et l'on n'obtient pas le rendement qu'on doit espérer,ou elle est réglée trop forte et on risque l'obturation des conduits.
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