Four destiné au traitement d'une matière carbonée solide au moyen de chlore gazeux. La présente invention a pour objet. un four destiné au traitement d'une matière carbonée solide au moyen de chlore gazeux, à haute température. On a constaté que le traitement par le chlore du coke et des matières sembla bles constituait un procédé efficace pour ré duire la teneur en cendres de ces matières, particulièrement en transformant les impure tés métalliques en chlorures volatils qui sont rapidement. entraînés hors de la zone de trai tement.
On effectue les traitements de ce genre à des températures élevées, par exemple bien au-dessus de 1000 C, et on a reconnu que l'on obtenait des résultats particulière ment bons en maintenant la masse principale (le coke ou autre charbon à 1400 C ou à une température plus élevée, la périphérie de la masse atteignant alors des températures d'au moins 1200 C. On a décrit un tel procédé dans le brevet N 291990.
L n problème important. dans le traitement par le chlore de ces matières à haute tem- pérature est posé par le caractère extrême ment corrosif du chlore, qui attaque les ma tières réfractaires ordinaires minérales, telles que les silicates d'aluminium, etc., aux tem pératures élevées requises.
Ainsi, lorsque la réaction est effectuée dans un four pourvu d'un revêtement réfractaire, le chlore a con- t inuellement tendance à. attaquer le revête ment réfractaire (en le transformant.
en chlo- r-ures volatils), particulièrement en présence de la ehar-e de coke, de sorte que des répa- rations ou des remplacements fréquents sont nécessaires. Quoique l'on puisse réduire une telle attaque à un certain degré en réglant de manière appropriée les conditions de la réaction, ces mesures ne sont que des pallia tifs et la présente invention a pour but de fournir un four dans lequel l'éventualité d'une telle attaque se trouve évitée ou réduite, tout en permettant néanmoins un traitement effi cace en continu ou en semi-continu.
Le four suivant l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend une chambre de chauf fage présentant un revêtement en une compo sition réfractaire inorganique et destinée à recevoir la matière à traiter, une chambre de traitement par le chlore présentant un revête ment en carbone et. communiquant avec ladite chambre de chauffage pour recevoir de celle-ci la. matière chauffée, des moyens pour chauffer la matière dans la première chambre et. des conduits d'entrée et de sortie de gaz, le conduit d'entrée étant situé dans la région de la seconde chambre la plus éloignée de la première chambre.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention.
La figure montre le four partiellement. en élévation latérale et partiellement en coupe axiale verticale.
L'appareil représenté est réalisé sous forme d'un four à cuve, c'est-à-dire du type vertical, à. travers lequel le coke ou une autre matière en traitement peut descendre lentement on par intermittence en vue de l'évacuation (lu produit traité à la base. Le four comporte une enveloppe ou chemise extérieure 10 en acier pourvue d'un couvercle 11 et d'une partie de déchargement 12, de diamètre ré duit, au pied du four. L'ensemble de l'appa reil est de forme cylindrique autour d'un axe vertical et l'enveloppe en acier contribue à fournir une enceinte hermétique essentielle ment étanche aux gaz.
A l'extrémité supé rieure, l'appareil comporte un dispositif pour l'introduction de tractions successives de charge, constitué par la colonne verticale 1-1 et le conduit 15 aboutissant dans cette der nière et. partant. d'un silo d'alimentation en coke (non représenté), ces deux éléments com portant respectivement des valves-papillons 16,<B>17</B> ou d'autres moyens grâce auxquels on petit. introduire entre les valves des quantités successives de coke non traité qui peuvent ensuite tomber peu à peu dans la chambre principale dit four, sans qu'il y ait d'échanges gazeux appréciables entre cette dernière et l'atmosphère extérieure.
Tout l'intérieur de la chambre, depuis le haut jusqu'en bas, comporte un revêtement résistant à la chaleur, qui est constitué, au moins vers l'intérieur du four, de matériaux différents clans des zones différentes. Quoi que, dans certains cas, toute l'épaisseur dit revêtement puisse être constituée de la même matière dans une zone donnée, il est. préfé rable de prévoir une couche de garnissage extérieure 18, qui s'étend d'une extrémité à l'autre, c'est-à-dire qui est. la même sui, toute la hauteur de la paroi verticale du foui', y compris la section de déchargement 12.
Ce @-@arnissage 18 peut être composé d'une matière réfractaire dense, du type minéral, par exem ple d'argile réfractaire en briques, en car reaux ou sous d'autres formes. Dans la partie supérieure du four, qui constitue ou com prend la partie formant chambre de chauf fage désignée dans son ensemble par 20, le revêtement principal et interne ?1 consiste (le même en une matière réfractaire inorgani que dense, par exemple un produit réfractaire dit type minéral tel que (le l'argile réfractaire en briques, en carreaux, en dalles, ete.,
pré sentant une résistance ..tiffisaiite aux effets d'une haute température seule, c'est-à-dire dans la gamme allant. jusqu'à 1600 C environ, ou au moins à une température aussi élevée que celle qui sera atteinte ait% limites exté rieures extrêmes de la charge.
Au-dessous d'un point convenable indiqué par la ligne de séparation 22 et jusqu'à la ligne 23, qui marque l'entrée de la région de déchar-ement 12, le revêtement interne 2.1 ou revêtement principal du four consiste en carbone relativement dense et eonipac#t, sous forme de briques, carreaux ou autres élé ments, carbone qui est de préférence d'une grande pureté, c'est-à-dire d'une faible teneur en cendres et tel, par exemple, que celui ob tenu à l'aide du présent four ou le coke de pétrole.
La partie inférieure du four revétue de car bone constitue une chambre de traitement 25 dans laquelle débouche la chambre supérieure 20 ou chambre de chauffage, et qui reçoit à partir de celle-ci la matière de ebar;-e chauf fée. A son extrémité inférieure, le four, qui présente par ailleurs et pour des raisons de commodité un diamètre uniforme du haut jusqu'en bas, présente une section conique<B>27</B> qui peut être considérée comme faisant partie de la chambre de traitement revêtue de car bone.
A travers une canalisation 28 d'alimen tation débouchant au bas du four dans un nianelion 30 garni de carbone. par exemple à travers la paroi de la partie '? î conique, on petit introduire le chlore de façon conti nue, de sorte que celui-ci circule vers le haut à travers la charge. Ait sommet du four, de préférence bien au-dessus de la zone la plus chaude de la chambre de chauffage '20, une canalisation semblable 31 débouchant. par un manchon réfractaire 32, est disposée de ma, nière à entraîner les gaz aspirés hors du four.
La partie 12 de déeliarrenient comprend un orifice de sortie 3-1 débouchant latéralement, normalement fermé par une porte 35 revêtue (le matière réfractaire, que l'on peut faire osciller vers le haut et vers l'extérieur, ou que l'on peut manoeuvrer autrement pour évacu--r (les quantités successives de coke traité.
La Partie<B>12</B> de déchargement comporte égale ment un revêtement. intérieur 37 résistant. à la chaleur, qui peut être du type réfractaire inorganique, c'est-à-dire en matière minérale dense telle que des briques d'argile réfrac taire, étant donné qu'il n'est que faiblement soumis à l'influence nuisible du chlore qui entre par l'orifice 30 et qui s'élève générale ment. depuis celui-ci jusque dans la chambre de traitement 25.
Un dispositif particulièrement efficace destiné au chauffage de la zone 20 comprend une ou des électrodes pour le passage du cou rant électrique à travers la charge en vue de elinuffer celle-ci par effet. Joule, grâce à sa propre résistance.
Par exemple, un certain nombre d'électrodes en carbone 40 font saillie à l'intérieur de la partie . supérieure de la eliambre de chauffage 20 à travers des tam pons étanches 41 en matière réfractaire, tan dis qu'un nombre semblable d'électrodes 43 font saillie à l'intérieur de la partie la plus basse de la chambre de chauffage 20 à tra- vers des tampons 44, également en matière réfractaire.
Quoique l'on puisse utiliser des iluantités, des formes et des dispositions variées pour ces électrodes, un dispositif com- inode se compose de trois électrodes à. chaque cniplacement, chacune étant en forme de tige cylindrique et faisant saillie horizontalement vers l'intérieur à partir de points écartés de 120" les uns des autres, c'est-à-dire de sorte iiue la surface d'électrode la plus importante de chaque série se trouve disposée plus ou moins ait centre de la. chambre.
En consé- (tuence, lorsqu'on relie aux électrodes une source de courant électrique (alternatif ou continu, (le préférence le premier), du cou rant passera à travers la masse de coke, sui- vant une multitude (le passages sensiblement verticaux.
1.a forme cylindrique verticale continue de l'intérieur (-tu four, c'est-à-dire telle qu'elle est. délimitée par les parois 21 et 24, facilite l'écoulement vers le bas de la matière chargée et offre à. celle-ci une surface extérieure mini- mum. Dans la pratique, le four peut être con sidérablement ou, tout au moins, quelque peu plus grand que celui représenté effectivement par rapport à son diamètre, l'allongement des parties de chauffage et de traitement. étant indiqué par les régions coupées 46 et 48 res pectivement.
La. chambre de chauffage peut également comprendre une section supérieure 49 d'une étendue verticale considérable (indi quée par la région coupée 50) au-dessus de la série d'électrodes la plus élevée 40. Cette région supérieure 49 sert de zone de pré chauffage où la matière chargée, entrante est économiquement réchauffée à la fois par con- duction à partir de l'a. matière plus chaude située dans la région entre les électrodes 40 et 4-3 et plus particulièrement par échange thermique à partir des gaz d'échappement qui s'élève dans la direction de l'orifice de sor tie 32.
Il doit être entendu que la forme, les pro portions et les dimensions du four peuvent. varier considérablement pour s'adapter aux exigences de la production. 4 titre d'exemple, un type de four pratique est, celui dans lequel le diamètre interne (horizontal) des chambres 20 et 25 est de 0,91 m, la hauteur totale de la zone la. plus basse 25 entre les lignes 23 et 22 est. de 3,04 à 4,57 m et la hauteur de la. chambre supérieure à panier de la. ligne 22 jusqu'au sommet 11 est de 9,14 à 12,19 m, les électrodes 40 et 43 étant. écartées verti calement d'environ 6,09 à 7,62 m et les élec trodes 43 les plus basses étant disposées tout près de la ligne 22 et au-dessus de celle-ci.
Un four de ce genre conduit de manière que la température périphérique de la charge dans la chambre 20 soit. d'environ -1200 C et que la partie la plus importante de la charge soit ainsi à une température de 1400 à 1600 C ou à peu près, peut fournir une production de charbon très pur allant de une à plusieurs tonnes par jour, en l'alimentant avec une bonne qualité commerciale de coke.
La conduite du four représenté est simple. Lorsque l'intérieur tout entier du four a été rempli jusque dans le voisinage du sommet de la zone de préchauffage 49, et que des con- ditions d'équilibre de température ont été atteintes en faisant passer du courant. entre les électrodes pendant un temps suffisant tout en enlevant des quantités successives de coke incomplètement traité par la porte 34 en ajoutant des quantités nouvelles par le dis positif d'alimentation par trémie 14 et 15, le four peut fonctionner d'une manière sen siblement continue. On introduit. le chlore sous forme d'un courant constant à travers le conduit 28, il se déplace vers le haut à travers le coke très chaud de la chambre 25, et là il réagit avec les impuretés.
Pendant. que le gaz se déplace vers le haut, il devient progressi vement moins concentré en chlore et plus con centré en produits volatils ou gazeux, notam ment en chlorures volatils produits par l'atta que des impuretés métalliques et en oxyde de carbone, de sorte que pendant la durée de .son passage à travers la chambre de chauffage 20, sa teneur en chlore diminue considérablement.
Quoiqu'une certaine réaction avec les ma tières minérales contenues dans le coke puisse également se produire effectivement dans la zone de chauffage 20 en consommant ainsi un supplément de chlore, la réaction princi pale est de loin celle qui s'effectue dans la chambre base 25. La concentration en chlore du gaz continue à décroître jusqu'à ce qu'il atteigne l'orifice de sortie 32; par exemple, il peut ne contenir que 2 % environ de chlore au moment où il traverse la ligne 22 et 0,01 % ou même moins au moment. où il est entraîné au dehors par la canalisation 31.
Pour ces raisons, la détérioration dit revêtement réfrac taire 21 de toute la chambre supérieure est considérablement réduite et même, dans cer tains cas, elle peut être pratiquement évitée.
Pendant la marche du four, on retire à des intervalles réguliers et, de préférence fré quents, par l'orifice 34, en ouvrant. la porte 35, des portions de charbon purifié et. on in troduit des portions nouvelles correspondan tes de coke en manceuvrant les papillons 16 ou<B>17.</B> Chaque fois que l'on enlève une cer taine quantité de produit fini par l'orifice 34, la. masse tout entière de la charge contenue dans le four se déplace vers le bas en rame- nant une quantité supplémentaire de coke à haute température dans la chambre de réac tion 25.
Le coke, une fois chauffé à, une tem pérature de l'ordre indiqué, conserve sa cha leur pendant une durée relativement longue, de ,sorte que les conditions appropriées à. une réaction efficace se trouvent maintenues dans la chambre ?5. Comme on l'a, exposé, le revê tement en charbon ?4 ne subit que peu ou pas de détérioration par 1e chlore, tandis que le revêtement réfractaire supérieur 21 est pro tégé par la. dilution croisante du gaz ascen dant.
En même temps, la nature non conduc trice de l'électricité du revêtement 21 permet un chauffage effectif par le courant. qui tra verse la charge, par exemple dans la direction du déplacement de celle-ci, les passages de courant étant ainsi situés par rapport à. la paroi 2-1 en carbone de manière à éviter tout. court-circuit. du courant à travers le carbone qui entoure la matière en cours de traitement.
Quoiqu'on ait. décrit le fonctionnement du four en se référant au traitement de coke ordinaire, par exemple tel qu'on le fabrique avec le charbon gras, il doit être entendu que l'on peut. utiliser le four pour traiter de ma- nièce analogue toute autre matière à base de carbone provenant de la houille, ou la houille elle-même et. plus particulièrement l'anthra cite.
Lorsque la charge se compose de char bon naturel, le préchauffeur 49 peut servir à. cokéfier celui-ci au moins partiellement. afin de rendre sa conductivité électrique suffisam ment. élevée pour que l'on obtienne l'effet désiré de chauffage par courant électrique entre les électrodes -10 et 43.