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"Perfectionnements à la distillation et aux appareils pour le distillation de matières carbonacées solides".
Cette invention est relative à la distillation ou au traitement par la chaleur des matières solides, spéciale- ment des matières carbonacées telfs que charbon, lignite, tourbe, bois, schiste et autres, dans des cornues rotatives, du type comprenant une coquille extérieure contenant plusieurs compartimente, et à travers laquelle cornue la matière sou- mise au traitement par la chaleur, est obligée à passer en .
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contre-courant des gaz de chauffage qui circulent à l'inté- rieur et à l'extérieur des dits compartiments, de façon que la chaleur appliquée µ l'intérieur augmente ou s'ajoute à la chaleur appliquée directement à la matière passant à travers la cornue, en contact direct avec les gaz de chauffage.
Le chauffage par contact direct présente cet avantage que les vapeurs d'huile sont extraites des matières carbonacées à leur point d'ébullition ou à proximité de ce point, de sorte que le "craking" est réduit ou supprimé,* Conséquemment, on obtient une huile de goudron de qualité supérieure, tandis que le résidu solide ou coke est exempt ou substantiellement exempt de dépôt de charbon graphitique. Cependant, le chauffage direct, lorsqu'il est employé seul, présente cet inconvénient que les vapeurs d'huile doivent être récupérées d'un volume excessif de gaz de chauffage, de sorte que de très grands condenseurs, des épurateurs et des laveurs d'huile doivent être employés et aug- mentent les frais de mise en pratique du procédé.
La distilla- tion, par la seule application indirecte des gaz de chauffage présente, d'un autre côté, le désavantage qu'une qualité plus pauvre d'huile de goudron est obtenue que par le chauffage di- rect, bien que le chauffage indirect réduise les dimensions des condenseurs, des laveurs d'huile et des épurateurs et donne un gaz résiduel épuré, de plus grande valeur calorifique.
Dans une forme d'appareil pour la mise en pratique de pro- cédas de chauffage direct et indirect combinée la matière carbo- naoée solide soumise à la distillation on au traitement par la chaleur, passe à travers l'intérieur de tunes ou de comparti- ments tubulaires, logés dans une enveloppe on coquille qui les entoure et qui forme la paroi extérieure de la cornue, et un volume contrôlé de gaz de chauffage et amené en contact direct avec la matière carbonacée traversant les tubes ou les oompar- ti@ments tubulaires, le complément de chaleur nécessaire pour
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la distillation étant applique extérieurement aux dits lunes ou comparti-ments tubulaires, et l'objet principal de la pré- sente invention consiste en une méthode et un appareil qui combine,
d'une manière perfectionnée, les avantages des deux chauffages direct et indirect.
Suivant la présente invention, la matière carbonacée solide ou autre matière qui doit être distillée ou soumise au traitement par la chaleur, est amenée extérieurement aux tubes ou compartiments tubulaires, en contact direct avec un volume contrôlé de gaz de chauffage, qui est suffisant pour entraîner en suspension aux condenseurs, épurateurs, laveurs d'huile etc.,,, la vapeur d'huile ou autres vapeurs extraites de la matière solide; le complément de chaleur nécessaire pour effectuer la distillation ou la traitement par la chaleur, etc.., pour maintenir le degré désiré de température étant appliqué in- térieurement aux tubes ou aux compartiments tubulaires, et par conséquent, non en contact direct avec la matière circulant exté- rieurement aux dits tubes.
En d'autres termes, les gaz de contacta et la matière carbonacée solide passent extérieurement aux tubes ou compartiments tubulaires et, par l'intermédiaire des gaz chauds qui passent à l'intérieur des tubes ou compartiments tubulaires, le volume additionnel de chaleur exigé pour obte- nir la distillation effective est appliqué indirectement aux matières carbonacées solides par les gaz de chauffage qui pas- sent à l'intérieur des dits tubes ou compartiments tubulaires. par conséquent, la matière carbonacée, au lieu de passer à travers et de rouler autour de l'intérieur des tubes ou com- partiments tubulaires logés dans une coquille extérieure qui les entoure, passe extérieurement aux dits tubes ou comparti- Monte tubulaires chauffés intérieurement.
Des racloirs ou cuil- lers peuvent être attachés. à la coquille extérieure de la cor- nue pour détacher la matière qui circule extérieurement aux tu-
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bes ou compartiments tubulaires, de façon que des surfaces libres sont constamment exposées à la chaleur.
En conséquence, la présente invention oblige d@ la ma- tière carbonacée à se retourner plus effectivement que dans les eas où. la. matière solide passe à travers l'intérieur des tubes ou compartiments tubulaires, et la chaleur indirecte- ment appliquée, est appliquée l'extérieur des tubes ou com- partiaments tubulaires.
La matière carbonacée soumise au traitement par la cha- leur peut être alimentée ou obligée à circuler grâce à la rotation et à l'inclinaison de la cornue, des passages pour la circulation des gaz étant prévus entre et autour, ou autour, des dits tubes ou comparti ents tubulaires, avec une chambre,, à l'extrémité d'entrée du gaz dans la cornue, qui est rotative avec la dite cornue et fait partie de celle-ci, et avec laquel- le chambre, les dits tubes ou compartiments tubulaires ainsi que les passages de circulation des gaz sont en communication, des moyens étant également prévus pour admettre les gaz de chauf -fage à la dite chambre, ensemble avec des moyens pour obliger ces gaz à passer, sous contrôle,
de la dite chambre à gaz à travers l'intérieur des dits tubes ou compartiments tubulaires et aussi à travers les passages prévus entre et autour, ou au- tour, des dits tubes ou compartiments tubulaires.
'La quantité exigée du gaz de chauffage amenée en contact direct avec la matière carbonacée, est seulement égale à celle qui est nécessaire pour assurer une pression partielle suffi- samment basse aux vapeurs d'huile dégagées pendant la. distil- lation, et la vitesse convenable pour l'enlèvement des vapeurs de la zone dans laquelle elles sont dégagées, avec ce résultat qu'il est possible:
1 De conserver, autant que cela est possible (spéciale- ment l'orsqu'on amploie le gaz CO2 + N comme transporteur de
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chaleur) le gaz riche dégagé par le charbon en traitement, sous une concentration telle et une valeur calorifique telle qu'il puisse être utilement employé pour des buts de chauffa- ge;
en un mot, d'éviter la dilution non nécessaire du gaz riche par association avec le gaz chauffant.
2 De concentrer les vapeurs d'huile et autres sous-pro- duits dégagés, sous un volume de gaz aussi petit que cela est compatible avec la uiise en pratique convenable du procédé, dans le but de réduire la quantité de gaz à traiter dans l'in- stallation de récupération des sous-produits, de faciliter ain- si cette récupération des sous-produits, goudrons, huiles et autres et de permettre de réaliser des économies de travail et de capital.
3 De permettre l'emploi utile de la chaleur retenue. dans les gaz de chauffage lorsqu'ils quittent la cornue, en faisant passer le gaz qui n'a pas été en contact direct avec le charbon, immédiatement en arrière, à la chambre de combus- tion (ou au régénérateur, dans le cas d'un gazogène) sans re- froidissement et où il est mélangé avec du gaz plus chaud et de nouveau envoyé à travers le système. La chaleur sensible des gaz indirects s'échappant de la cornue pourrait aussi, à volonté, être récupérée de toute manière convenable, en sou- mettant la charge à admettre, à un chauffage préalable, par exemple.
La distillation peut être effectuée dans une longue cor- nue rotative, légèrement inclinée, dont la coquille extérieure et résistante est isolée, dans sa longueur, par une couche d'amiante ou d'autre matière convenable, fixée à l'intérieur de la dite coquille,, pour protéger cet isolant contre l'abrasion, il est fixé, à la coquille principale, par une légère coquille protectrice en acier sur laquelle passe le charbon, pendant le traitement.
La partie principale de l'espace intérieur de la
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coquille est occupée par des tuties d'acier, disposés parallè- lement à l'axe de la cornue, et convenablement fixés à la coqui -le principale par des plaques tubulaires à des intervalles appropriés, ces tubes étant de dimensions telles et disposés le long et autour de l'axe de la cornue, de façon qu'un cer- tain espace libre entoure complètement la périphérie de chacun d'eux pour permettre la libre circulation des gaz de . chauffage et de la matière en traitement.
Les tubes ne s'éten- dent pas sur la totalité de la longueur de la cornue, maie une chambre est disposée à chaque extrémité de cette - derniè- re, l'une de ces chambres recevant le charbon d'une trémie d'a- limentation et 1'amenant dans les tubes, l'autre chambre rece- vant et évacuant le combustible résiduel.
Le gaz de chauffage direct passe à travers la cornue et autour des tubes en contact direct avec le charbon et dans une direction inverse de celui-ci, en entraînant les vapeurs et les gaz engendrés, à travers un conduit disposé dans le centre de la sortie de la cornue et d'où le gaz est aspiré en avant par un ventilateur, et passe, à la manière usuelle, à travers les extracteurs de poussière et l'installation de récupération des sous-produits.
La portion complémentaire de gaz de chauffagee est obligée à passer à travers les tubes également en direction inverse à celle du charbon, et après circulation sur la tota- lité de la longueur de ces tubes (dont les extrémités sont fer- mées le gaz usé passer par des ouvertures dans la coquille prin -oipale, dans un tambour annulaire porté sur l'extrémité sapé. rieure de la cornue, d'où il passe, par une chambre annulaire (disposée autour de la sortie principale de gaz) à un ventila- teur à gaz chaud qui l'entraîne dans la chambre de combustion ou dans le sécheui de charbon, comme décrit ci-dessus, après lequel la proportion désirée est élevée, à la température exi- gée et, de nouveau, mise en circulation à travers le système.
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Ainsi, la totalité du gaz de chauffage admis de la chambre de combustion à la cornue, est divisée en deux courants, l'un Circulant à l'intérieur des tubes et l'autre.à l'extérieur des dits tubes, chacun de ces courants étant contrôlé par un ventilateur distinct, la proportion de gaz chaud total dans les dits courants étant contrôlable, à volonté, dans de très grandes limites, pour tout arrangement donné, au moyen des , valves de contrôle des ventilateurs.
Une proportion prédéterminée de gaz d'échappement du volume de gaz employé pour le chauffage indirecte peut être amenée en contre-courant et en contact direct avec la charge admise, pour absorber ainsi l'humidité de la dite charge et évacuée dans l'atmosphère, après reforidissment à une tempé- rature légèrement supérieure au point de rosée.
Le restant des dits gaz d'échappement peut être obligé à passer autour de la charge de matière admise, pour chauf.. fer celle-ci extérieurement de façon que ces gaz ne soient, en aucune manière, contaminés par les produits de l'évaporation mais simplement refroidis par ceux-ci; les dits gaz d'échappe- ment peuvent être ramenés à la chambre de combustion pour tem- pérer les produite de combustion, le volume de ces gaz étant réglé par la méthode ci-dessus mentionnée, en faisant passer une quantité prédéterminée en contact direct avec la charge ad- mise et, ensuite, à l'atmosphère à une température convenable pour que le procédé de distillation soit maintenu.
Pour que l'invention soit clairement comprise et puisse être faci lement mise en pratique, elle va être décrite complè- tement ci-dessous, en regard des dessins annexés dans lesquels:
La fig, 1 est une vue schématique représentant partielle- ment en coupe, une cornue rotative et l'installation de récu- pération associée à la dite cornue et montrant une méthode de mise en pratique de la présente invention.
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La fig. 2 est une coupe longitudinale faite à travers la. cornue à l'extrémité de sortie du gaz et à l'extrémité d'entrée du charbon représenté fig. 1.
La. fig, 3 représente, du coté gauche une demi-coupe vue suivant les flèches D-D de la fig. 2,et du côté droit une demi-coupe vue suivant les flèches C-C de la fig.2.
La fig. 4 est une coupe à plus grande échelle, faite suivant la ligne E-E de la fig. 5.
La fig. 5 est une autre coupe, à plus grande échelle,' faite suivant la ligne B-B de la fige 1.
La fig, 6 est une vue par bout dans la direction de la. flèche A représentée dans la partie gauche de la fig.l, et montrant certains détails relatifs à la méthode de contrôle du gaz chauffant et circulant.
La fig. 7 est une coupe suivant la ligne H-H de la fig. 8 montrant une forme modifiée de la cornue.
La. fig, 8 est une coupe de l'extrémité de chargement de la cornue faite suivant la ligne J-J de la fig.7 et montrant l'ouverture de sortie du gaz et l'extrémité d'entrée du char- bon de la cornue.
La matière brute (qui sera désignée ci-dessous sous le nom de charbon) est emmagasinée dans une soute ou silo 1. Une table d'alimentation, ou autre dispositif régulateur d'alimen- tation convenable 2, contrôle l'écoulement du charbon et le décharge dans une trémie. d'alimentation 3. 4 est un séchoir à.
charbon comprenant un transporteur clos, pourvu d'une enve- loppe convenable 5, étanche aux gaz, qui est proportion-' née de façon à former une cheminée ou un conduit pour le pas- sage de la portion de retour des gaz circulant extérieurement à la chambre de combustion 24, un conduit gaz principal 5a, reliant l'extrémité de l'enveloppe 5 à la dite chambre de combustion, une goulotte 6 et une valve d'alimentation 7 con- duisent le charbon séché et préalablement chauffé de l'extrémi-
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té de décharge du séchoir à l'entrée de la cornue.
L'enveloppe ou coquille cylindrique 8 de la cornue, con- tient un certain nombre de tubes 9, disposés longitudinalement, qui sont supportés dans la dite enveloppe au moyen de plaques tubulaires segmentaires 9a. Les tubes 9 peuvent être dispo- ses, soit circulairement autour de l'axe de la cornue, comme montré fig. 5, ou, s'il est désiré, on peut employer, un tube central 40, comme montré dans les figs. 7 et 8, On voit que l'adjonction d'un tube central ou de plusieurs tubes, augmente la surface de chauffage indirect sur laquelle passe le charbon par suite de la rotation de la cornue et que l'interruption de la chute du charbon, .lorsqu'il est déversé par les élévateurs 11a, supprime la rupture inutile de la matière et la formation des nuages de poussière dans la cornue, Ainsi qu'il est repré- senté fig.
7 et 8, le tube central 40 (ou les tubes lorsque ceux-ci sont prévus) est connecté aux tubes extérieurs par des ouvertures 13a au moyen desquelles le gaz s'échappe, par des ouvertures 13, dans la chambre annulaire 14, tandis qu'une près -sion égale de gaz est maintenue dans tous les tubes. S'il est désiré des vannas ou .ailettes longitudinales 9 peuvent être fixées sur le tuoe central (ou sur les tubes) pour maintenir le charbon plus longtemps en contact avec la surface du dit tube.
Des joints d'expansion 9b,(voir fig. 4) sont prévus et construits de façon à permettre la différence de dilata- tion qui se produit entre les tuoes internes 9 qui atignent la température de la matière carbonacée pendant la distillation, et entre la coquille externe 8 de la cornue qui est maintenue ap- proximativement à la température atmosphérique, par l'isolant 11, La matière isolante est représentée fixée à la coquille de la cornue au moyen de feuilles d'acier de faible calibre qui peuvent être ondulées pour augmenter leur résistance et pour per- mettxe aussi leur expansion on dilatation longitudinale.
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Das plaques tubulaires 9a sont prévues et établies de tel- le manière que des ouvertures 12 sont ménagées autour des tubes pour le passage des gaz à circulation externe. Des ouvertures 13 sont également prévues dans la qoquille a de la cornue à l'extrémité d'entrée du charbon, pour le passage du gaz pour le chauffage indirect, de la cornue dans la chambre de réception 14, attachée à l'extrémité de la dite cornue. De ce points le gaz usé pour le chauffage indirect, est entraîne, à travers une tubulare de sortie annulaire fixe 15 et une canalisation prin- cipale 33 à un ventilateur 34 pour la mise en circulation ex- terne du gaz.
Les gaz pour le chauffage direct et les produits de la dis- tillation sont entraînes de l'extrémité de la chambre de cornue par le conduit fixe 16 qui est supporté dans le conduit annu- laire 15. Le conduit 16 sert à supporter le joint 31 et dirige le gaz pour le chauffage direct au cyclone 17. De là, le gaz est conduit à travers le condenseur 18, l'aspirateur 19 et l'é- purateur 20 dans un gazomètre 21, la quantité de gaz entraîné étant contrôlée par une valve 19a. La conduite principale à gaz 22 conduit le gaz nettoyé à un brûleur 23 en quantité réglée par une valve 22a. L'air de combustion entre dans le brûleur par une tubulure 23a.
La combustion est complétée dans la chambre de combustion 24, le volume d'air et de gaz étant réglé de façon qu'il n'y ait pas d'oxygène en excès dans les produits résul- tant de la combtation. Pour diluer ou tempérer ces produits de combustion de façon à pouvoir maintenir une température correcte de travail ainsi que le volume, les gaz de chauffage indirect usés peuvent être refroidis dans un transporteur 5 à enveloppe et introduits dans la chambre de combustion, par une valve 25.
Ces gaz de chauffage mélangés, de température et de volume oontrôlés, passent de la chambre de combustion dans la cornue par une tubulure commune et fixe, d'entrée de gaz 27.
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La proportion exigée de gaz pour le chauffage indirect est aspirée de la chambre commune alimentée par la tubulure com- mune d'entrée du gaz 27 et passe aussi 4 travers les tubes, en direction inverse du charbon, mais non en contact avec ce- lui-ci en transmettant ainsi sa chaleur aux tubes qui, à leur tour, chauffent le charbon.
Des ouvertures 13 sont prévues à l'extrémité d'entrée du charbon, pour le passage du gaz de chauf- fage indirect des tubes dans une chambre de réception annulaire 14, attachée à l'extrémité de la cornue, De là, le gaz de chauf- fage indirect est aspiré, à travers une tubulure de sortie annu- laire fixe 15 et des conduites principales 33, par un ventila- teur 34 pour la mise en circulation du gaz. pour éviter les fuites et la perte de gaz de chauffage direct de la cornue au système de chauffage indirect par le gaz, des garnitures étanches au gaz 30 et 31 sont disposées aux points de connexion entre la cornue rotative et le conduit annulaire fixe 15, 16, Des connexions à gaz 32 relient la garniture 31 au coté pression du ventilateur 34.
Le volume de gaz admis à cette garniture 31 est contrôlé de façon qu'il soit légèrement en excès sur la quantité qui peut passer de l'extrémité de la chambre de - la cornue dans la chambre annulaire 14, de sorte que les produite de la distillation et le gaz de chauffage direct sont légère- ment dilués avec le gaz de chauffage indirect et que les fui- tes de gaz riche dans le système de chauffage indirect sont évitées.
Dans le compartiment à l'extrémité d'entrée du gaz chaud de la cornue, les gaz se divisent immédiatement entre les sys- tèmes de chauffages direct et indirect suivant les aspirations relatives auxquelles ils sont soumis. Le gaz passant en contact direct avec le charbon est aspiré par le ventilateur 19 et son volume est contrôlé par une valve 19a, tandis que le gaz passant à travers le système de chauffage indirect est aspiré par le ventilateur 34 et son volume est contrôlé par les valves 25
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et 36a, nette dernière contrôlant la quantité de gaz perdus sortant du système.
35 est une tubulure qui établit la communication entre la cornue et l'enveloppe étanche aux gaz 5 du séchoir à-charbon 4 et à travers laquelle tubulure, une portion des gaz d'échap- pement employés pour le chauffage indirect de la cornue cir- cule, de façon 8. chauffer extérieurement la dize cornue, ces gaz étant, comme il a été expliqué, renvoyés à la chambre de combustion par le conduit principal 5a. 36 est un conduit de dérivation et 36a désigne, comme indiqué ci-dessus, une valve centrale sur le dit conduit 36.
La fonction du conduit 36 et de la valve de contrôle 36a est de dériver, du conduit 35 au compar- timent: interne ou compartiment Ç% charbon 4 du séchoir, cette portion de gaz usés du chauffage indirect de la connue qui, après avoir transmis directement sa chaleur à la charge ad- mise. est évacuée dans l'atmosphère par le conduit 37,, pour effectuer la décharge du résidu carbonisé solide de la cornue, on a prévu des élévateurs 28a qui sont fixés à la coquille de la cornue rotative et qui se remplissent du rési- du, pendant leur rotation sous la matière, qui est minsi éle- vée et déchargée par une goulotte 28 et une valve 29, fixées à la tubulure fixe 27 d'entrée du gaz.