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PROCEDE ET APPAREIL DE COKEFACTION OUDE CRAQUAGE D'HUILES, BRAIS OU ,PRODUITS ANALOGUES.
Pour cokéfier des résidus de pétrole, des brais de goudrons de lignite et de houille ou des produits analogues, on a cokéfié des quantités relativement grandes de ces produits de départ dans des ins- tallations ou fours de grandes dimensions. Dans un procédé connu, on chauffe tout d'abord des résidus de pétrole dans un four à tubes, puis on les cokéfie dans plusieurs chambres de fours construites en briques réfractaires, montées en parallèle. On chauffe ces chambres par en dessous au moyen de nombreux brûleurso Eu égard à la teneur élevée des résidus de pétrole en constituants volatils, on ne peut charger les chambres des fours que lentement et progressivement, de sorte que la durée de chargement dure au total deux heures.
Lorsque le chargement est terminé, on chauffe les chambres des fours depuis environ 500 à 600 jusqu'environ 900 à 1000 o L'opération de cokéfaction elle-même dure environ 3 heures. Avant l'écoulement de cette période, on ramène à nouveau lentement la température du four à environ 500 0
Pour le déchargement des chambres, les fours sont munis de portes, qui sont enlevées lorsque la cokéfaction est terminée. Comme le coke se présente, dans ce procédé, en gros blocs solides compacts, son enlèvement des chambres présente de grandes difficultés. Pour faci- liter le déchargement, on place dans les chambres du four avant leur chargement de solides câbles d'acier, de manière qu'ils ne soient que partiellement recouverts par la charge.
Lorsque la cokéfaction est ter- minée et que les portes des fours sont enlevées, on refroidit ces câ- bles d'acier au moyen d'eau, et on les relie à un treuil. Sous l'ef- fort exercé par le treuil, le gâteau de coke très compact se défait et ce n'est que par ce moyen que le déchargement des chambres de fours peut être rendu possible.
Dans un procédé connu, on utilise des fours à coke usuels
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normaux, utilisés habituellement pour la cokéfaction de houilles s'ag- glomérant.Dans ce cas, on n'apporte que de légères modifications au mode de construction des fours,pour les adapter à leur nouvelle destina- tiono Etant donné la capacité considérablement plus grande de ces fours à coke par rapport aux fours décrits plus haut, la durée de l'opération est également un multiple de la durée citée plus hauto
Le déchargement des fours s'effectue de la même manière que pour des fours à coke normaux, c'est-à-dire au moyen d'une défourneuse déplaçable le long de la batterie de fours, dont le poussoir chasse le coke de brai des chambres après qu'on a ouvert les portes.
Le procédé connu offre l'inconvénient que la production est relativement limitée à cause de la très longue durée de la cokéfac- tiono En outre, les installations sont soumises à des variations consi- dérables de la température à cause de leur marche discontinue et à cau- se des grandes quantités chargées chaque fois dans les chambres. Mais ces variations de température'occasionnent des dilatations thermiques, qui aboutissent après une courte durée de marche à des craquelures et à des fuites dans la maçonnerie. Il en résulte que les installations connues exigent continuellement un entretien et des soins scrupuleux.
Les frais de main d'oeuvre sont également relativement élevés. Un autre inconvénient des procédés connus réside en ce que le coke de brai est produit en blocs relativement gros et solides, alors que, pour les usa- ges auxquels on le destine, il doit être en petits morceaux ou même à l'état finement divisé. On doit par conséquent dans tous ces cas broyer finement à relativement grands frais, les gros morceaux de coke.
Pour obtenir du coke en petits morceaux, on a également dé- jà pulvérisé et cokéfié à l'état finement divisé, en présence d'une flam- me, la matière de départ. De cette manière, on devrait obtenir une bon- ne finesse de grains. Du fait que la masse traitée est pulvérisée dans des tuyères, on obtient bien une grande finesse de grains, qui conduit cependant à un produit final irrégulier, parce que les matières ne sont pulvérisées ni en quantités et ni en formes uniformes et ne sont pas soumises à un traitement uniforme.
L'invention a pour but de supprimer les inconvénients des procédés connus. A cet effet, on introduit la matière à traiter dans l' espace de cokéfaction de fagon continue, en quantités déterminées rela- tivement faibles sous une forme aussi uniforme que possible. Dans ce but, on introduit la matière à cokéfier sous forme de gouttes, de jets ou de bandes plates d'épaisseur déterminée dans l'espace de cokéfaction.
La matière est ainsi chauffée et cokéfiée dans un temps très court, de sorte que des productions élevées correspondantes deviennent possibles.
Le procédé continu, ainsi que le chargement chaque fois de petites quan- tités sous forme régulière, garantit une température de traitement uni- forme, variant à peine, de sorte qu'on évite également des tensions ther- miques dues à des dilatations thermiques inégaleso
Une réalisation particulièrement efficace du nouveau procédé consiste à introduire simultanément un grand nombre de jets réguliers ou de bandes de matière à traiter dans l'espace de cokéfaction et à leur faire traverser cet espace en chute libre. Du fait que la cokéfac- tion de la matière à traiter déjà préalablement chauffée s'effectue en un temps très court, l'espace de cokéfaction n'a pas besoin d'être par- ticulièrement haut, pour assurer la durée de chute nécessaire à la ma- tière à traiter.
Si on pulvérise, conformément à l'invention, la matiè- re à traiter de bas en haut dans la chambre de cokéfaction, la durée dé séjour dans la chambre est doublée. Dans ce cas, la hauteur de l'ap- pareil peut donc encore être réduite.
Suivant les conditions de travail et les propriétés de la
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matière à traiter dans chaque cas particulier, on chauffe la matière soit directement soit indirectemento Si on doit empêcher un contact di- rect de la matière traitée et des vapeurs qui s'en dégagent avec les gaz de combustion seul un chauffage indirect de la matière à cokéfier entre en jeu. Mais dans beaucoup de cas, le chauffage direct est possi- bleo Dans ce cas, on peut également appliquer le procédé sous pression élevée, car l'enveloppe absorbant la surpression peut être protégée contre les hautes températures de travail par un isolement intérieur suffisamment épais.
Le chauffage direct de la matière à traiter s'effectue de façon particulièrement simple, quand on brûle une partie de la matière à traiter elle-même dans l'espace de cokéfaction. En général, pour au- tant que l'isolement des appareils soit suffisant, environ 4% à 8% seu- lement de la matière traitée sont nécessaires pour effectuer l'opération de craquage ou de cokéfaction à environ 1000-1200 C.
Au cas où la matière à traiter et les vapeurs qu'elle dégage ne peuvent pas venir au contact des gaz de combustion, on peut cependant malgré cela effectuer en ce cas le chauffage direct de l'appareil car on doit faire alterner régulièrement dans le temps le chauffage de l'appareil et la cokéfaction de la matière à traitero On porte donc tout d'abord l'appa- reil à la température de cokéfaction par chauffage direct, et on cesse alors le chauffage. On introduit ensuite la matière à traiter dans l' espace de cokéfaction jusqu'à ce que la température de ce dernier soit descendue jusqu'à une certaine limite inférieure.
On reprend alors le chauffage de l'appareil, et ainsi de suiteo
Du fait que, par le nouveau procédé, la matière à traiter se cokéfie sous une forme relativement et uniformément finement répartie, on obtient également un coke uniforme à fins grains, présentant une gran- de aire superficielle.
Il s'ensuit que le coke, après avoir quitté l'ap- pareil, doit d'abord être refroidi à l'abri de l'air par de la vapeur d'eau ou des gaz de combustion froids, de manière qu'il ne s'enflamme plus de lui-même lors de son contact ultérieur avec l'airo
Lorsque la durée de passage de la matière ne suffit pas à ob- tenir une séparation complète des matières volatiles, on prévoit en ou- tre, conformément à l'invention, de soumettre le coke produit, immédia- tement après, à un traitement particulière Dans ce but, on peut par exem- ple raccorder directement un four à canal ou bien on le traite à l'état de suspension dans une trémie de réception, soit par de la vapeur sur- chauffée à environ 1000 , soit par des gaz de combustion provenant de brûleurs, ou par des brûleurs superficiels.
Pour l'exécution du nouveau procédé, on utilise des chambres de cokéfaction verticales, de préférence cylindriques, munies d'une ou de plusieurs conduites de chargement, de préférence verticales, pour la matière à traiter. En outre, on prévoit une sortie pour le coke et une pour les vapeurs dégagées, et on évacue les vapeurs en général vers le haut et le coke vers le bas. Si les vapeurs entraînent encore-avec elles de fines particules de coke, il peut être avantageux de faire passer les vapeurs à leur sortie de l'espace de cokéfaction, à travers un cyclone et d'amener les particules de coke séparées vers la sortie inférieure du coke.
En cas de chauffage indirect de la matière à traiter, on entoure alors l'espace de cokéfaction d'une enveloppe placée à distan- ce uniforme relativement faible, de manière à former entre les deux un espace annulaire pour y faire passer les gaz chauds. De cette manière, on arrive à une construction simple de l'appareil, qui permet en même temps une dilatation thermique libre et sans entrave.
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Pour amener et évacuer les gaz de combustion, il est prévu un collecteur à chacune des extrémités supérieure et inférieure de l' espace annulaire. Mais, comme les gaz frais chauds venant du brûleur sont amenés de façon dissymétrique au collecteur et que les ouvertu- res d'évacuation sont aussi disposées en général de façon dissymétri- que, on place entre les collecteurs et le canal annulaire des griffes d'étranglement pour compenser le tirage unilatéral. Dans ce cas, les grilles d'étranglement consistent en éléments de construction mobiles, de manière à ne pas gêner le déplacement libre de l'enveloppe par rap- port à l'espace de cokéfaction.
Si l'appareil est prévu pour un chauffage direct de la ma- tière à traiter, il ne faut aux extrémités supérieure et inférieure de la chambre de cokéfaction qu'un seul collecteur pour l'évacuation des gaz et vapeurs dégagées. Dans ce cas également, on dispose entre l'espace de cokéfaction et le canal collecteur une grille d'étranglement pour uniformiser le tirage unilatéral en vue de l'évacuation des gaz et vapeurs.
Comme la matière à traiter traverse l'espace de cokéfaction en chute libre, la transmission de chaleur par rayonnement doit être élevée de façon correspondante. Dans ce but, on chauffe en général la paroi de la chambre de cokéfaction au delà de 10000C. Mais en outre, on peut, suivant l'invention, munir la paroi intérieure de l'espace de cokéfaction d'un revêtement céramique, contenant des additions d' oxydes de métaux lourds. On augmente ainsi davantage le pouvoir de rayonnement de la paroi intérieure.
Pour récupérer la chaleur sensible des gaz de combustion et des vapeurs qui quittent l'appareil, on s'en sert pour préchauffer fortement l'air de combustion ainsi que la matière à traiter. En outre, la chaleur résiduaire éventuellement existante peut être utilisée à d'au- tres fins.
Les dessins annexés représentent deux exemples de construc- tion d'un appareil conforme à l'invention.
La Figure 1 est une coupe longitudinale verticale médiane d'un appareil pour le craquage ou la cokéfaction à chauffage indirect de l'espace de réaction 1. Cet espace consiste essentiellement en un cylindre vertical, fermé en dessous par un cône dont la pointe est di- rigée vers le bas. Le cylindre se termine en haut par une coupole sup- portée librement. La paroi de l'espace de cokéfaction consiste, à cau- se de la température élevée de travail dépassant en général 1000 , en matière céramique réfractaireo
La matière à cokéfier ou à craquer pénètre par la conduite 2 dans l'espace 1, et la conduite se termine par une tuyère verticale dirigée vers le haut. Cette tuyère, projette la matière pulvérisée loin vers le haut dans l'espace de cokéfactiono Le degré de division de la matière peut être adapté aux circonstances particulières.
La paroi cy- lindrique de l'espace de cokéfaction 1 se prolonge vers le bas au delà du cône, de sorte qu'il y a entre le cône et la paroi un canal annulaire 4. A ce canal sont raccordés un ou plusieurs brûleurs à gaz ou à huile 5, qui servent au chauffage de l'ensemble de l'appareil. Le fond du ca- nal annulaire 4 est supporté par une plaque de fond en fer 6, qui est portée à son tour par plusieurs colonnes 7. De cette manière, la cham- bre de cokéfaction peut se dilater sans entrave et librement vers le haut à partir de la plaque de base 6.
La chambre de cokéfaction 1 est entourée par l'enveloppe 8 servant à guider les gaz chauds, qui est munie d'un isolement inté- rieur 9. Cet isolement entoure la chambre de cokéfaction 1 de si près
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qu'il ne reste entre les deux parties qu'un espace annulaire 10 relati- vement étroit.Les gaz de combustion chauds quittant le brûleur passent par le canal annulaire 4 et aboutissent par les orifices 11 dans l'es- pace annulaire 10. Les ouvertures 11 ont une section telle que, malgré la disposition unilatérale ou dissymétrique de ou des brûleurs 5, une répartition uniforme des gaz de combustion dans l'espace annulaire 10 est assurée.De cette manière, la paroi de la chambre de cokéfaction est léchée sur toute sa périphérie par les gaz de combustion et est ainsi également chauffée de façon uniforme.
L'isolement 9 entoure à son extrémité inférieure la paroi cylindrique extérieure de la chambre de cokéfaction 1 à la manière d' une boîte à bourrage, de sorte que les deux parties peuvent se dilater indépendamment l'une de l'autre en s'échauffanto On obture avantageuse- ment la fente annulaire correspondante entre les deux maçonneries par des cordons d'asbeste, une rigole de sable ou des moyens analogues de maniè- re qu'elle soit entièrement étanche aux gaz.
Comme le montre la Figure 1, le revêtement de maçonnerie intérieur 9 de l'enveloppe 8 repose sur la plaque de base 12, qui, de son côté, est portée par les colonnes 13. De cette manière, la chambre de cokéfaction et l'enveloppe qui l'entoure sont supportées indépendam- ment l'une de l'autreo
La coupole qui ferme,la chambre de cokéfaction vers le haut, est munie d'une tubulure 14 placée en son centre, par laquelle les va- peurs et les gaz dégagés par la cokéfaction ou le craquage peuvent être aspirés.
Les gaz qui s'écoulent vers le haut dans l'espace annulaire 10 parviennent finalement dans un collecteur annulaire 15, dont le fond est formé de dalles 16. Ces dalles reposent librement sur des consoles de l'isolement intérieur 9 et de la tubulure 14 et ont des ouvertures de grandeurs variées 17 pour le passage des gaz de combustion. Les gaz de combustion sont évacués du collecteur 15 par la tubulure 18. Comme il se produit ainsi un tirage unilatéral, les ouvertures 17 sont calibrées de telle manière que les gaz de combustion soient aspirés de façon uniforme de l'éspace annulaire 10 le long de toute la périphérie.
Vers le haut, le collecteur annulaire 15 est fermé par un couvercle 19, qui porte un isolement intérieur constitué de briques sus- pendueso La tubulure 14 servant au départ des gaz est étanchéisée par une boite à bourrage 20 placée sur le couvercle 19 de manière qu'il ne puis- se pas y avoir de rentrée d'air dans le système de gaz de chauffage. Cela permet également, à cet endroit aussi, une dilatation libre de la tubulu- re 14 par rapport à l'enveloppe 8.
Le coke produit sous forme de grains fins arrive dans les goulottes de déchargement 21 et est déchargé par la vis 22 formant joint étanche. Bien que le cône qui ferme l'espace de cokéfaction vers le bas ne soit pas chauffé dans sa moitié inférieure, la vis de déchargement est avantageusement construite en acier résistant à la chaleur, ou en matiè- re céramique.
Pour éviter l'inflammation au contact de l'air du coke encore incandescent, on décharge d'abord le coke dans une chambre de refroidis- sement, puis alors seulement on le met au contact de l'air.
Un second exemple de construction d'un appareil suivant l' invention est représenté sur les Figures 2 et 3.Dans ce cas, la Fig.
2 représente une coupe longitudinale verticale médiane suivant la li- gne I-I, et la Fig. 3 une coupe horizontale suivant la ligne II-II.
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L'appareil consiste en une chambre de cokéfaction également cylindrique 23, dont l'extrémité inférieure débouche comme dans l'appa- reil suivant la fig. 1, dans un cône sur pointe. L'espace de cokéfac- tion est entouré d'une enveloppe 24 munie d'une maçonnerie réfractaire et repose sur plusieurs supports 25. Vers le haut, la chambre de coké- faction est fermée par un couvercle 26, muni d'un isolement en briques suspendues 270
Sur la périphérie du cône fermant l'espace de cokéfaction, sont disposés plusieurs brûleurs 28 dont les gaz de combustion chauds pénètrent directement dans la chambre de cokéfaction.
Lorsque les pa- rois de celle-ci sont chauffées à environ 1000 , on laisse entrer la matière à cokéfier ou à craquer du réservoir 29 au-dessus du couvercle 27 par de nombreuses ouvertures 30, sous forme de gouttes ou de jets, dans la chambre de cokéfaction.
On évacue le mélange des gaz de combustion et des vapeurs qui se forment,dans le canal annulaire 31, séparé de la chambre de cokéfac- tion par une grille d'étranglement 32. Cette grille porte des ouvertu- res calibrées 33 de manière que la section de ces ouvertures augmente à mesure qu'elles s'écartent davantage des tubulures d'échappement. A l'intérieur du canal annulaire 31, on peut construire un serpentin, non représenté sur les Figures 2 et 3, pour le chauffage préalable de l' air de combustion. Les chaleurs sensibles résiduelles des gaz de com- bustion ainsi que des vapeurs libérées, peuvent être utilisées au chauf- fage préalable de la matière à traiter.
Le coke produit, en grains fins uniformes, se rassemble dans le cône, qui ferme en dessous la chambre de cokéfaction. Ce cône sur pointe porte la tubulure de déchargement 35 dans laquelle deux roues à cellules 36 sont placées l'une au dessus de l'autre. Ces roues à cellu- les déchargent continuellement le coke. Pour empêcher l'entrée de l'air dans la chambre de cokéfaction, on insuffle de la vapeur à travers la conduite 37.
Pour séparer des constituants volatils pouvant encore être retenus dans le coke, on prévoit une installation de calcination ou de graphitation, non représentée, pouvant consister en un four à canal dans lequel on sépare les constituants volatils sous l'action d'une chaleur uniforme. Mais on peut également procéder en maintenant le co- ke produit en suspension turbulente dans une trémié et le traiter sous cet état par de la vapeur surchauffée ou par des gaz de combustion de brûleurs, ou au moyen de brûleurs superficiels.
REVENDICATIONS.
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PROCESS AND APPARATUS FOR COKEFACTION OR CRACKING OF OILS, BRAIS OR SIMILAR PRODUCTS.
In order to coke petroleum residues, lignite and coal tar pitches or the like, relatively large quantities of these starting materials have been coked in large plants or ovens. In a known process, petroleum residues are first of all heated in a tube furnace, then they are coked in several furnace chambers constructed of refractory bricks, mounted in parallel. These chambers are heated from below by means of numerous burners o Due to the high content of the oil residues of volatile constituents, the furnace chambers can only be charged slowly and gradually, so that the charging time lasts a total of two hours.
When loading is complete, the furnace chambers are heated from about 500 to 600 to about 900 to 1000 o The coking operation itself takes about 3 hours. Before the end of this period, the temperature of the oven is slowly brought back to approximately 500 ° C.
For unloading from the chambers, the ovens are fitted with doors, which are removed when the coking is completed. As the coke in this process occurs in large, compact solid blocks, its removal from the chambers presents great difficulties. To facilitate unloading, solid steel cables are placed in the furnace chambers prior to loading, so that they are only partially covered by the load.
When coking is complete and the oven doors are removed, these steel cables are cooled with water and connected to a winch. Under the force exerted by the winch, the very compact coke cake falls apart and it is only by this means that the unloading of the furnace chambers can be made possible.
In a known process, conventional coke ovens are used.
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normal, usually used for the coking of aggregating coal. In this case, only slight modifications are made to the method of construction of the furnaces, to adapt them to their new use o Given the considerably greater capacity of these coke ovens compared to the ovens described above, the duration of the operation is also a multiple of the duration mentioned above.
The ovens are unloaded in the same way as for normal coke ovens, that is to say by means of an unloader movable along the furnace bank, the pusher of which drives the pitch coke from the rooms after we opened the doors.
The known process has the disadvantage that the production is relatively limited because of the very long duration of the coking. In addition, the installations are subjected to considerable variations in temperature because of their discontinuous operation and at the same time. - large quantities loaded each time in the rooms. But these variations in temperature cause thermal expansions, which after a short period of operation lead to cracks and leaks in the masonry. As a result, known installations continually require scrupulous maintenance and care.
Labor costs are also relatively high. Another disadvantage of the known processes is that the pitch coke is produced in relatively large and solid blocks, while for the uses for which it is intended it must be in small pieces or even in a finely divided state. . In all these cases, therefore, the large pieces of coke must be finely ground at relatively high cost.
In order to obtain coke in small pieces, the starting material has also already been pulverized and coked in a finely divided state in the presence of a flame. In this way, a good fineness of the grain should be obtained. Due to the fact that the treated mass is pulverized in nozzles, a great fineness of the grain is indeed obtained, which however leads to an irregular final product, because the materials are neither pulverized in quantities nor in uniform shapes and are not subjected uniform treatment.
The object of the invention is to eliminate the drawbacks of the known methods. For this purpose, the material to be treated is introduced into the coking space continuously, in determined relatively small quantities in as uniform a form as possible. For this purpose, the material to be coked is introduced in the form of drops, jets or flat strips of determined thickness into the coking space.
The material is thus heated and coked in a very short time, so that corresponding high productions become possible.
The continuous process, as well as the loading each time of small quantities in regular form, guarantees a uniform treatment temperature, hardly varying, so that thermal stresses due to unequal thermal expansions are also avoided.
A particularly effective embodiment of the new process consists in simultaneously introducing a large number of regular jets or bands of material to be treated into the coking space and in causing them to pass through this space in free fall. Since the coking of the already preheated material to be treated takes place in a very short time, the coking space does not need to be particularly high, in order to ensure the fall time necessary for the material to be treated.
If the material to be treated is sprayed from the bottom up in the coking chamber in accordance with the invention, the residence time in the chamber is doubled. In this case, the height of the device can therefore be further reduced.
Depending on the working conditions and the properties of the
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material to be treated in each particular case, the material is heated either directly or indirectly o If it is necessary to prevent direct contact of the material treated and the vapors which emerge from it with the combustion gases only indirect heating of the material to be treated. coking comes into play. But in many cases direct heating is possible. In this case the process can also be applied under high pressure, since the overpressure-absorbing jacket can be protected against high working temperatures by a sufficiently thick internal insulation.
The direct heating of the material to be treated is carried out in a particularly simple manner, when part of the material to be treated itself is burned in the coking space. In general, as long as the isolation of the apparatus is sufficient, only about 4% to 8% of the material processed is necessary to carry out the cracking or coking operation at about 1000-1200 C.
In the event that the material to be treated and the vapors that it gives off cannot come into contact with the combustion gases, in this case it is nevertheless possible to carry out direct heating of the device because it must be made to alternate regularly over time. heating of the apparatus and coking of the material to be treated. The apparatus is therefore first brought to the coking temperature by direct heating, and the heating is then stopped. The material to be treated is then introduced into the coking space until the temperature of the latter has fallen to a certain lower limit.
We then resume heating the device, and so on.
As the new process cokes the material to be treated in a relatively and uniformly finely distributed form, a uniform, fine-grained coke with a large surface area is also obtained.
It follows that the coke, after leaving the apparatus, must first be cooled in the absence of air by water vapor or cold combustion gases, so that it no longer ignites on its own on subsequent contact with airo
When the duration of the passage of the material is not sufficient to obtain a complete separation of the volatiles, it is furthermore provided, in accordance with the invention, to subject the coke produced, immediately afterwards, to a special treatment. For this purpose, one can for example directly connect a channel furnace or it is treated in the state of suspension in a reception hopper, either with steam superheated to about 1000, or with gases of combustion from burners, or by surface burners.
For carrying out the new process, vertical, preferably cylindrical, coking chambers are used, provided with one or more feed lines, preferably vertical, for the material to be treated. In addition, one outlet is provided for the coke and one for the evolved vapors, and the vapors are generally discharged upwards and the coke downwards. If the vapors still carry fine particles of coke with them, it may be advantageous to pass the vapors as they exit the coking space, through a cyclone and to bring the separated coke particles to the lower outlet. coke.
In the event of indirect heating of the material to be treated, the coking space is then surrounded by an envelope placed at a relatively small uniform distance, so as to form an annular space between the two for passing the hot gases through. In this way, a simple construction of the device is achieved, which at the same time allows free and unimpeded thermal expansion.
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In order to supply and remove the combustion gases, a manifold is provided at each of the upper and lower ends of the annular space. However, as the hot fresh gases coming from the burner are fed asymmetrically to the manifold and the discharge openings are also generally disposed asymmetrically, between the manifolds and the annular channel are placed claws of. throttling to compensate for unilateral draft. In this case, the throttle grids consist of movable construction elements, so as not to hinder the free movement of the casing relative to the coking space.
If the appliance is intended for direct heating of the material to be treated, at the upper and lower ends of the coking chamber only one collector is required for the evacuation of the gases and vapors which have evolved. In this case also, a throttling grid is placed between the coking space and the collecting channel to standardize the unilateral draft for the purpose of evacuating the gases and vapors.
As the material to be processed passes through the coking space in free fall, the radiant heat transmission must be correspondingly high. For this purpose, the wall of the coking chamber is generally heated beyond 10000C. However, in addition, according to the invention, it is possible to provide the inner wall of the coking space with a ceramic coating, containing additions of heavy metal oxides. This further increases the radiation power of the inner wall.
To recover the sensible heat of the combustion gases and vapors leaving the device, it is used to strongly preheat the combustion air as well as the material to be treated. In addition, any existing waste heat can be used for other purposes.
The accompanying drawings show two examples of construction of an apparatus according to the invention.
Figure 1 is a longitudinal vertical median section of an apparatus for cracking or coking with indirect heating of reaction space 1. This space consists essentially of a vertical cylinder, closed below by a cone whose tip is di - rigged down. The cylinder ends at the top with a freely supported dome. The wall of the coking space consists, because of the high working temperature generally exceeding 1000, of refractory ceramic material.
The material to be coked or cracked enters through line 2 into space 1, and the line ends with a vertical nozzle directed upwards. This nozzle, projects the pulverized material far upwards into the coking space. The degree of division of the material can be adapted to the particular circumstances.
The cylindrical wall of the coking space 1 extends downwards beyond the cone, so that between the cone and the wall there is an annular channel 4. To this channel are connected one or more gas burners. gas or oil 5, which are used to heat the entire apparatus. The bottom of the annular channel 4 is supported by an iron bottom plate 6, which in turn is carried by several columns 7. In this way, the coking chamber can expand unhindered and freely upwards. from base plate 6.
The coking chamber 1 is surrounded by the casing 8 serving to guide the hot gases, which is provided with an internal insulation 9. This insulation surrounds the coking chamber 1 so closely.
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that only a relatively narrow annular space 10 remains between the two parts. The hot combustion gases leaving the burner pass through annular channel 4 and terminate through orifices 11 in annular space 10. openings 11 have a section such that, despite the one-sided or asymmetrical arrangement of the burner (s) 5, a uniform distribution of the combustion gases in the annular space 10 is ensured. In this way, the wall of the coking chamber is licked on its entire periphery by the combustion gases and is thus also heated uniformly.
The insulation 9 surrounds at its lower end the outer cylindrical wall of the coking chamber 1 in the manner of a stuffing box, so that the two parts can expand independently of each other by heating up. The corresponding annular slot between the two masonry is advantageously closed by asbestos beads, a sand channel or similar means so that it is completely gas-tight.
As shown in Figure 1, the interior masonry liner 9 of the casing 8 rests on the base plate 12, which, in turn, is carried by the columns 13. In this way, the coking chamber and the envelope which surrounds it are supported independently of one another.
The dome which closes with the coking chamber upwards is provided with a pipe 14 placed in its center, through which the vapors and gases given off by the coking or cracking can be sucked.
The gases which flow upwards in the annular space 10 finally arrive in an annular manifold 15, the bottom of which is formed of slabs 16. These slabs rest freely on consoles of the interior insulation 9 and of the pipe 14. and have openings of various sizes 17 for the passage of combustion gases. The combustion gases are discharged from the manifold 15 through the pipe 18. As a one-sided draft thus occurs, the openings 17 are sized so that the combustion gases are drawn uniformly from the annular space 10 along. the whole periphery.
Upwards, the annular manifold 15 is closed by a cover 19, which carries an internal insulation made up of suspended bricks. The pipe 14 serving for the gas outlet is sealed by a stuffing box 20 placed on the cover 19 so that 'there can be no re-entering of air into the heating gas system. This also allows, at this point also, free expansion of the tube 14 with respect to the casing 8.
The coke produced in the form of fine grains arrives in the unloading chutes 21 and is unloaded by the screw 22 forming a tight seal. Although the cone which closes the downward coking space is not heated in its lower half, the unloading screw is advantageously constructed of heat resistant steel, or ceramic material.
In order to avoid ignition of the still glowing coke with air, the coke is first discharged into a cooling chamber, and only then is it brought into contact with air.
A second example of construction of an apparatus according to the invention is shown in Figures 2 and 3. In this case, FIG.
2 shows a median vertical longitudinal section along line I-I, and FIG. 3 a horizontal section along line II-II.
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The apparatus consists of an equally cylindrical coking chamber 23, the lower end of which opens out as in the apparatus according to FIG. 1, in a cone on point. The coking space is surrounded by a casing 24 provided with refractory masonry and rests on several supports 25. Upwards, the coking chamber is closed by a cover 26, provided with an insulation in hanging bricks 270
On the periphery of the cone closing the coking space, there are several burners 28, the hot combustion gases of which enter directly into the coking chamber.
When the walls thereof are heated to about 1000, the material to be coked or cracked from the tank 29 above the cover 27 is allowed to enter through numerous openings 30, in the form of drops or jets, into the tank. coking chamber.
The mixture of combustion gases and vapors which form is evacuated in the annular channel 31, separated from the coking chamber by a throttling grid 32. This grid carries calibrated openings 33 so that the The section of these openings increases as they move further away from the exhaust pipes. Inside the annular channel 31, a coil, not shown in Figures 2 and 3, can be constructed for the preheating of the combustion air. The appreciable residual heat of the combustion gases as well as the vapors released can be used for the preliminary heating of the material to be treated.
The coke produced, in uniform fine grains, collects in the cone, which closes the coking chamber below. This cone on tip carries the unloading pipe 35 in which two cell wheels 36 are placed one above the other. These cell wheels continuously unload coke. To prevent the entry of air into the coking chamber, steam is blown through line 37.
To separate volatile constituents which may still be retained in the coke, a calcination or graphitation installation, not shown, is provided, which may consist of a channel furnace in which the volatile constituents are separated under the action of uniform heat. However, it is also possible to proceed by keeping the coke produced in a turbulent suspension in a hopper and treating it in this state with superheated steam or with combustion gases from burners, or by means of surface burners.
CLAIMS.