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PERFECTIONNEMENTS APPORTES AUX PROCEDES ET DISPOSITIFS D'EPURATION DU
GOUDRON ET DES PRODUITS GOUDRONNEUX.
Le goudron brut¯(de houille, de lignite ou de distillation lente) contient souvent des quantités importantes d'impuretés constituées, -en.partie- par de l'eau et par des substances dissoutes dans celle-ci ainsi que par des matières solides insolubles dans l'eauo Les substances dissoutes dans l'eau sont principalement des chlorures, des sulfates et, le cas échéant, des sub- stances alcalines qui peuvent être liées aux constituants organiques et acides du goudron.
Les constituants insolubles dans l'eau sont principale- ment du fer ou d'autres matières minérales mais les substances insolubles sont constituées surtout par des particules de charbon qui sont entraînées au cours de la cokéfaction dans les condensats et sont réintroduites dans le goudrono La séparation de l'eau se fait généralement au cours de l'élimi- nation de l'eau par distillation mais tous les constituants minéraux ainsi que les-substances insolubles dans l'eau subsistent dans le goudron. On peut également soumettre le goudron à une centrifugation par laquelle on peut en- lever en plus grande partie les constituants solubles dans l'eau.
Le goudron forme souvent une émulsion tellement stable d'eau dans l'huile que l'on ne parvient pas, par les méthodes susdites, d'enlever les impuretés, aussi bien celles qui sont solubles que celles qui sont in- solubles, hors du goudron.
L'invention a pour but, de rendre ces procédés et dispositifs d'épuration tels que l'on puisse débarrasser complètement le goudron et les produits goudronneux de toute nature de leur contenu en eau ainsi que des matières solides organiques et inorganiques qu'ils contiennent. Pour la mise en oeuvre de l'invention on exploite le phénomène connu suivant lequel .on peut faciliter la séparation de l'eau en chauffant le goudron et en le soumettant à une pression élevée.
L'invention repose toutefois sur la constatation que l'on peut pour ce traitement avoir recours à des pressions et des températures appropriées, qui dépendent de la matière du goudron
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pour enlever pratiquement toute la teneur en eau du goudron tout en provo- quant le dépôt des matières solides sur le fond de la cuve sous pression d'où elles peuvent être facilement 'enlevées. Ce procédé peut se faire d'une maniè- re discontinue mais on se sert de préférence d'un traitement continuo Des es- sais ont montré que le dépôt des matières solides dans lerécipient sous pression ne se faitque lorsque l'eau est séparée complètement ou pour ainsi dire complè- tement. .La pression à utiliser varie entre de larges limites entre, 3 et 15 atu. alors que lestempératures sont.comprises entre 110et 170 .
Plus l'émulsion eau- dans l'huile est stable, plus les pressiens et . températures choisies sont-élevées.
Le procédé suivant l'invention sert à l'épuration du goudron et des produits goudronneux le goudron¯étant traité-dans un récipient à une pres- sion et à une température élevées en vue d'obtenir la séparation-de l'eau et il consiste, principalement, à faire passer le goudron lentement et en évi- tant des mouvements turbulants dans le récipient susdit, la température, par exemple de 110-170 et la pression, par exemple de 3-15 atu, étant choisie de manière telle qu'en plus de l'élimination de l'eau on obtienne en même temps le dépôt, sur le fond do- récipient, des matières- solides organiques et inor- ganiques contenues dahs le goudron, d'où elles peuvent être enlevées.
Le procédé peut être réalisé dans des appareils constitués de diverses manières mais de préférence on a recours à un récipient sous pres- sion, allongé et incliné, dans,lequel le goudron pénètre à proximité du bas de sa partie supérieure et sort à proximité du haut de sa partie infé- rieure alors que la sortie de l'eau se fait a, proximité du haut de son ex- trémité supérieure et que celle des matières solides se fait au bas de son extrémité inférieure. Le récipient allongé et incliné permet, d'une maniè- re simple, d'obtenir une épuration continuelle du goudron, alors que l'eau et les manières solides .séparées-sont évacuées d'une manière continue.
Les matières solides descendent par L'effet de leur poids spécifique plus éle- vé alors que l'eau, qui à ces températures a un poids spécifique pratique- ment égal à celui du goudron, s'accumule dans-la partie supérieure du ré- cipient. De cette manière on peut Qbtenir un goudron dépourvu d'eau et de cendres qui convient plus particulièrement à la production de brai exempt de cendres, ce dernier pouvant servir de matière initiale pour la fabrica- tion d'électrodes comme celles utilisées pour l'obtention d'aluminium pour laquelle il est essentiel que ces électrodes ne contiennent absolument pas de zinc si l'on veut éviter, pendant l'électrolyse de l'aluminium, des réac- tions entre l'aluminium et le zinc.
Dansbien des cas,le traitement spécifié ne suffit pas, à des pressions et températures élevées, pour obtenir une séparation complète de l'eau et des matières solides d'avec le goudron. Selon l'invention on a constaté que dans ces cas la.séparation peut être fortement facilitée quand on ajoute au goudron une ou plusieurs phases d'émulsions -sous forme de gaz ou de liquides qui ont une tendance à détruire l'émulsion eau dans l'huile.
La troisième phase ajoutée peut être constituée par de l'eau contenant un acide ou une base qui transforme les constituants minéraux en des substances solubles dans l'eau ou qui les coagule pour faciliter leur dépôt. Dans ce sens on peut, par exemple, transformer le sulfure de- zinc, qui est Insoluble dans l'eau et qui se trouve dans le goudron, en un sel de zinc soluble dans l'eau en ajoutant une quantité équivalente d'un acide minéral, par exemple de l'acide chlorhydrique, ou de l'acide.acétique. Le- sel de mine soluble dans l'eau, ainsi formé, est alors entrainéavec l'eau à l'extrémité supé- rieure du récipient sous pression,
En outre, on peut transformer les sulfures contenus dans le gou- dron par addition d'acte sulfhydrique, en solution aqueuse ou à l'état ga- zeux,
en des polysulfures encore moins solubles et qui se= séparent donc plus aisément. A la-place de l'acide sulfhydrique on peut- ajouter également d'au- tres gaz réactifs, de préférence ceux qui contiennent de l'acide carbonique ou de l'oxygène, par exemple des gaz de fours à coke. Un gaz-économique, qui contient de l'hydrogène sulfuré-, est du- gaz putride ou septique.
Si l'on se sert,comme troisième phase, d'une eau contenant un acide ou une base il est préférable, en général de -l'ajouter au goudron quand celui-ci est déjà -
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chauffé et soumis à une pression car les réactions se font alors plus rapide- ment. Le mélange se fait, le plus avantageusement, avant l'entrée dans le récipient sous pression afin que l'on dispose d'un temps suffisant pour la réaction mais l'addition peut également se faire dans le récipient lui-même ou directement avant l'entrée du goudron dans celui-ci, par exemple par in- jection sous pressions Si l'on ajoute une phase gazeuse,
il est avantageux d'ajouter celle-ci au goudron avant de le chauffer et de le soumettre à une pression mais il est évidemment aussi possible de mélanger le gaz au goudron qui est déjà chauffé et soumis à une pression avant ou après son introduction dans le récipient..
Dans de nombreux cas on ajoute à la fois une phase gazeuse et une phase liquide (basique ou acide). Il est également possible d'ajouter un solvant pour les constituants'du goudron qui ont des poids moléculaires élevés et sont du genre des brais pour favoriser ainsi la séparation des matières solides par réduction de la:teneur en colloïdes poisseux.et par la diminution, qui en résulta, de la'viscosité. Ces.solvants sont les ben- zols, le benzol lourd, les huiles.minérales, les huiles de goudron plus spécialement la naphtaline chlorée ou d'autres constituants chlorés du gou- dron de houille.
Ces derniers forment des solvants azéotropiques qui présen- tent en-même temps l'avantage, pendant la distillation subséquente du gou- dron, de permettre un isolement plus aisé de certains constituants à poids moléculaire élevé du goudron (substances à trois et quatre noyaux}. Si l'on se sert donc déjà, dans le-cadre du présent procédé d'épuration, de naphtali- ne chlorée-ou d'autres solvants azéotropiques, on,obtient suivant l'importan- ce de cette addition, l'isolement susdit de ces constituants.
La figure unique, du dessin ci-annexé, montre à titre d'exemple et en coupe longitudinale schématique, un mode de réalisation de l'invention.
Sur le dessin on désigne par 1 un récipient allongé et incliné, ayant de préférence une forme cylindrique, par 2 l'entrée du goudron brut, par 3 la sortie du goudron épuré, par 4 la sortie de l'eau séparée et par 5 la sortie des matières solides séparées. On montre par des hachures horizon- tales 6 la zone contenant l'eau séparée, par des pointillés 7 les matières solides séparées et par des hachures croisées 8 le goudron qui s'écoule d'u- ne manière continue en 3 en étant pratiquement débarrassé de l'eau et des matières solides.
Pour la production de la pression il est, bien entendu, nécessaire d'introduire le goudron par une pompe appropriée alors qu'aux sor- ties 3, 4 et 5 ou en des endroits appropriés des conduits.raccordés à ces sor- ties doivent âtre établies des soupapes réductrices de pression par lesquel- les l'évacuation des matières se fait a la pression voulue, de préférence à la pression atmosphérique. @
Le procédé peut, évidemment, être utilisé également pour l'épura- tion de produits goudronneux.
REVENDICATIONS.
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IMPROVEMENTS TO THE PURIFICATION PROCESSES AND DEVICES
TAR AND TAR PRODUCTS.
Raw tar¯ (from coal, lignite or slow distillation) often contains significant amounts of impurities consisting, -in.part- of water and by substances dissolved in it as well as by solids insoluble in watero Substances dissolved in water are mainly chlorides, sulphates and, where appropriate, alkaline substances which can be bound to the organic and acid constituents of the tar.
The constituents which are insoluble in water are mainly iron or other mineral matter, but the insoluble substances consist mainly of carbon particles which are entrained during coking in the condensates and are reintroduced into the tar. Water is usually made during the removal of water by distillation, but all mineral constituents as well as water insoluble substances remain in the tar. The tar can also be subjected to centrifugation whereby most of the water-soluble components can be removed.
Tar often forms such a stable water-in-oil emulsion that the above methods fail to remove impurities, both soluble and insoluble, from the tar. tar.
The object of the invention is to make these methods and purification devices such that it is possible to completely rid tar and tar products of any kind of their water content as well as of the organic and inorganic solids which they contain. . For the implementation of the invention, the known phenomenon is exploited according to which the separation of water can be facilitated by heating the tar and subjecting it to high pressure.
The invention is, however, based on the observation that it is possible for this treatment to have recourse to suitable pressures and temperatures, which depend on the material of the tar.
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to remove substantially all of the water content from the tar while causing the solids to deposit on the bottom of the pressure vessel from where they can be easily removed. This process can be carried out on a batch basis but a continuous treatment is preferably used. Tests have shown that the deposition of solids in the pressurized vessel takes place only when the water is completely separated or so to speak completely. The pressure to be used varies between wide limits between, 3 and 15 atu. while the temperatures are between 110 and 170.
The more stable the water-in-oil emulsion, the more the pressiens and. selected temperatures are high.
The process according to the invention serves for the purification of tar and tar products, the tar being treated in a vessel at high pressure and at an elevated temperature in order to obtain the separation of the water and it consists mainly in passing the tar slowly and avoiding turbulent movements in the aforesaid container, the temperature, for example of 110-170 and the pressure, for example of 3-15 atu, being chosen such that In addition to the removal of water, at the same time the deposit of organic and inorganic solids contained in the tar is obtained on the bottom of the container, from which they can be removed.
The process can be carried out in apparatuses constructed in various ways, but preferably an elongated and inclined pressure vessel is used in which the tar enters near the bottom of its upper part and exits near the top. of its lower part, while the water exits near the top of its upper end and that of solids at the bottom of its lower end. The elongated and inclined container allows, in a simple manner, a continual purification of the tar, while the water and the separated solids are continuously discharged.
The solids descend by the effect of their higher specific gravity, while water, which at these temperatures has a specific gravity almost equal to that of tar, accumulates in the upper part of the re- container. In this way it is possible to obtain a tar free of water and ash which is more particularly suitable for the production of ash free of ash, the latter being able to serve as a starting material for the manufacture of electrodes such as those used for obtaining. aluminum for which it is essential that these electrodes contain absolutely no zinc in order to avoid, during the electrolysis of aluminum, reactions between aluminum and zinc.
In many cases, the treatment specified is not sufficient, at elevated pressures and temperatures, to achieve complete separation of water and solids from the tar. According to the invention it has been found that in these cases the separation can be greatly facilitated when one or more phases of emulsions are added to the tar - in the form of gases or liquids which have a tendency to destroy the water emulsion in the tar. 'oil.
The third phase added may consist of water containing an acid or a base which transforms the mineral constituents into substances soluble in water or which coagulates them to facilitate their deposition. In this sense one can, for example, transform the sulphide of zinc, which is insoluble in water and which is found in tar, into a zinc salt soluble in water by adding an equivalent quantity of an acid mineral, for example hydrochloric acid, or acetic acid. The water soluble mine salt thus formed is then carried along with the water to the upper end of the pressure vessel,
In addition, the sulphides contained in the tar can be transformed by the addition of hydrogen sulphide, in aqueous solution or in the gaseous state,
into polysulphides which are even less soluble and which therefore separate more easily. Instead of hydrogen sulphide, it is also possible to add other reactive gases, preferably those which contain carbonic acid or oxygen, for example coke oven gases. An economical gas, which contains hydrogen sulphide, is putrid or septic gas.
If we use, as the third phase, a water containing an acid or a base it is preferable, in general to add it to the tar when the latter is already -
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heated and under pressure because the reactions then proceed more quickly. The mixing takes place, most advantageously, before entering the pressure vessel so that sufficient time is available for the reaction, but the addition can also take place in the vessel itself or directly before the reaction. 'entry of the tar therein, for example by injection under pressure If a gas phase is added,
it is advantageous to add this to the tar before heating it and subjecting it to pressure, but it is obviously also possible to mix the gas with the tar which is already heated and subjected to pressure before or after its introduction into the container..
In many cases, both a gas phase and a liquid phase (basic or acid) are added. It is also possible to add a solvent for the constituents of the tar which have high molecular weights and are of the type of pitches to thereby promote the separation of solids by reducing the content of sticky colloids. And by decreasing, which resulted in viscosity. These solvents are benzols, heavy benzol, mineral oils, tar oils, more especially chlorinated mothballs or other chlorinated constituents of coal tar.
The latter form azeotropic solvents which at the same time have the advantage, during the subsequent distillation of the tar, of allowing easier isolation of certain high molecular weight constituents of the tar (substances with three and four rings). If, therefore, chlorinated naphthalene or other azeotropic solvents are already used in the context of the present purification process, one obtains, depending on the size of this addition, the isolation. aforesaid of these constituents.
The single figure, of the accompanying drawing, shows by way of example and in schematic longitudinal section, one embodiment of the invention.
In the drawing is denoted by 1 an elongated and inclined container, preferably having a cylindrical shape, by 2 the inlet of the raw tar, by 3 the outlet of the purified tar, by 4 the outlet of the separated water and by 5 the outlet of the separated solids. The area containing the separated water is shown by horizontal hatching 6, the separated solids by dotted lines 7 and by cross hatching 8 the tar which flows continuously through 3 having been substantially removed. water and solids.
For the production of the pressure it is, of course, necessary to introduce the tar by a suitable pump, whereas at the outlets 3, 4 and 5 or at suitable places of the conduits connected to these outlets must be hearth. established pressure reducing valves through which the material is discharged at the desired pressure, preferably at atmospheric pressure. @
The process can, of course, also be used for the purification of tarry products.
CLAIMS.
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