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Procédé et appareil pour la distillation autothermique des combustibles solides
Les appareils pour la distillation des combustibles avec pro- duction de coke ou de demi-coke, comportant des fours à cornues généralement chauffés de façon continue par du coke, du poussier de coke, ou du gaz pauvre.
La chaleur pratiquement nécessaire pour la distillation du combustible, est celle qui est absorbée pour le chauffage de celui- ci, à 800 ou 900 C. La distillation proprement dite( dégagement des parties volatiles), est accompagnée de dégagement de chaleur dû aux réactions exothermiques de formation de 00,'de CO2, de car- bures d'hydrogène, etc.
Ce dégagement de chaleur étant largement suffisant pour compen= ser les pertes par rayonnement, il en résulte que toute la chaleur communiquée au combustible par le chauffage des cornues, se*. trouve, v emportée par le coke évacué et par le gaz produit.
Il suffira donc de récupérer la majeure partie'des calories contenues dans le coke. et dans le gaz, pour réaliser la distilla- tion autothermique de la houille et des autres combustibles solides c'est-à-dire la suppression totale de toutechauffage, en dehors de la mise en marche.
Le procédé décrit ci-dessous, qui fait l'objet d'une demande
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de brevet, a été étudié pour atteindre ce résultat, et l'installa- tion représentée par le dessin annexé, permet la réalisation dudit procédé, de façon.continue, pour les applications industrielles.
Le fonctionnement de cette installation a lieu de la façon suivante ( l'examen du dessin annexé, qui représente une coupe verticale d'un appareil avec les organes de commande et de réglage, aidera à la compréhension de. la description):
Le combustible à distiller est introduit en ! par l'obturateur B. Il descend graduellement dans la cornue C, pendant que le gaz monte ainsi que l'indiquent les flèches. Au fur et à mesure de sa descente, le combustible rencontre du gaz de plus'en plus chaud, pour atteindre 700 à 800 C,dans la zone de distillation D.
Le gaz dégagé, refroidi graduellement au contact du combustible introduit, quitte le four par le tuyau E, à une température de 5u à 100 C, est aspiré par le ventilateur F, et refoulé en majeure partie dans la zone' inférieure par le tuyau G, à une distance assez grande de la zone D, pour pouvoir, pendant sa montée, refroidir ( éteindre) le coke rouge qui descend en sens inverse.
La quantité de gaz en circulation est à déterminer de telle façon que la quantité de chaleur contenue dans le cône, puisse être em- pruntée par le gaz, entre les mêmes limites de températures.
Pour une houille d'une teneur moyenne en éléments volatils, le même gaz devra passer 3 à 4 fois dans le four; la quantité de gaz en circulation sera ainsi 3 à 4 fois plus grande que la quantité dégagée par le combustible traité pendant le même laps de temps.
La température du',coke dans la partie inférieure du four au niveau de l'admission du gaz, sera, ramenée, sensiblement à celle du gaz introduit...
La pression d'admission du gaz à cet endroit sers égale ou très peu inférieure, à la pression atmosphérique. Elle sera réglée à l'aide du papillon obturateur H.
L'évacuation du coke est obtenue sans perte de gaz et sans entrée d'air, à. l'aide des portes 1 et 1'. Pour réaliser la, descente du cône de façon continue, il est prévu des volets mobiles'.' et 11.
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et des tambours K et K'. La rotation plus ou moins rapide de ces tambours, et la portion des volets chargés 'par des contrepoids L, avec bras de leviers réglables, permettent un réglage facile de l'évacuation, de sorte que le même .dispositif peut être adopté pour les différents combustibles : houilles, lignites, bois, tour- bes, schistes, etc.
Les portes 1 et 1' sont maintenues fermées à l'aide du contre- poids M. L'ouverture s'obtient par traction sur,le câble N,'lequel, guidé par la poulie 0, traverse la paroi de l'appareil dans un manchon de 'feutre.
Des clapets P et P.', munis de fenêtres, sont disposés dans la.' paroi de la chambre de descente du coke, afin d'en vérifier la descente automatique, et de permettre d'effectuer l'évacuation au moment opportun. Naturellement, la descente du coke pourra égale- ment être obtenue par une sole tournante ou tout autre dispositif pouvant donner le même résultat.
Au niveau de la zone de distillation, se trouve également un regard , avec fenêtre en mica,' qui permet d'observer la marche - de l'appareil, et de la régler selon les nécessités.
Ce réglage s'obtient très facilement par celui de la vitesse du gaz en circulation. Par exemple, si la vitesse du gaz( débit du ventilateur) devient trop grande, la zone de distillation se dé- placera vers le haut de la cornue, et inversement, si la quantité de gaz soufflée est trop faible.
Il suffira de faire dépendre le débit.du gaz de sa température à la sortie, pour obtenir un,réglage automatique de la marche de l'appareil, ce qui se trouve réalisé à l'aide du papillon obtura- teur R, commandé par le piston S,par l'intermédiaire des bielles T et T', et du levier U. La position du piston S étant fonction de la température du gaz, il s'en suit un réglage automatique du depit par la temps rature, et inversement.
La température du gaz qui quitte la cornue C par le tuyau E étant relativement basse( 50 à 100 C), il en résultera une condensa.tion du goudron dans la partie supérieure de la cornue, de sorte que le-
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gaz en ciculation sera oblige de traverser une nappe de ce liquide ayant une température de 250 à 3000 C. Une partie de ce goudron sera absorbée par dilution dans le gaz, une autre partie ( dans les zones plus chaudes) par hydrogénation avec production de carbures plus volatils. ' .
'Pour favoriser cette hydrogénation,- il y.a lieu de mélanger au combustible à distiller, des corps ou matières qui font office de catalyseurs. Le fer et la fonte, sous forme de tournure seront les corps à choisir dans la majeure partie des cas, et, suivent les circonstances, l'aluminium et le cuivre finement pulvérises.
La condensation des'produits hydrocarbonés se fera dans l'appa- reil V, en amont du ventilateur F.
. Sur -le conduit G, en aval du ventilateur, est branché un tuyau !;.dans lequel passera le produit gazeux de la distillation, devenu disponible; il se dirigera vers les réservoirs ( gazomètres) en treversant les appareils de purification.
La cornue de distillation C sera en fer calorise ou en calite, réfractaire à l'oxydation, à des températures inférieures à 1000 de même, la partie supérieure de la trémie, de descente du coke.
Cette cornue sera animée d'un mouvement rotatif. Elle porte à l'extrémité supérieure une couronne dentée X, qui permet de l'ac- tionner de façon continue ou intermittente à l'aide de la vis sans fin Y, par l'intermédiaire des pignons Z'et Z'. Cette cornue sera donc montée dans le four, de façon à pouvoir se dilater librement, , sans venir en contact avec la maçonnerie.
Quand le combustible à distiller sera, une houille grasse, pâteu- se à une certaine température, de nature à empêcher le passage régulier du gaz dans la -couche de combustible, il conviendra, d'em- ployer le procédé connu, qui consiste à charger avec la houille, une certaine quantité de coke ( 1/4 à 1/3 du volume du combustible à traiter ) .
A l'aide de cet artifice,-le procédé décrit pourra être'applique quand la distillation du combustible aura comme but la production
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de coke métallurgique, c'est-à-dire quand l'allure de la distil- . lation devra être une allure très chaude.
Par contre, quand la distillation dela houille aura pomme but la fabrication du gaz, il' sera indiqua de réaliser une allure, rela- tivement froide avec production d'un gaz très riche en matières condensables, -en même temps que le demi-coke, lequel, éteint par voie sèche, sera homogène et transportable, et constituera un ex- cellent combustible pour les locomotives, comme pour le chauffage domestique et industriel.
Il pourra également être pulvérisé pour être utilisé sous cette forme.
. Quand il s'agira de traiter des combustibles qui ne donnent pas de coke, comme les schistes bitumineux par exemple, le fonctionne- ment de l'installation aura lieu de la même façon, sauf pour la mise en marche, qui nécessitera une certaine quantité de gaz d'xp- point(de gàsydrogene de préférence)
En principe, l'installation décrite -rendra, possible et aconomi- quement réalisable, la distillation de produits très pauvres en matières combustibles, pour en extraire des carbures d'hydrogène, liquides et gazeux.
Il est bien entendu que l'appareil décrit ci-dessus n'a été donné qu'à titre d'exemple et qu'on peut y apporter toutes modifications constructives, sans sortir du cadre:de l'invention.
Ceci dit on revendique les points suivants: I - Un procédé pour la distillation des combustibles avec récupéra- tion des calories contenues dans le coke et dans le gaz de telle, sorte que le chauffage des fours ou cornues, sera totalement suppri mé en dehors de la mise marche.
2 - Un appareil à marche continue pour la réalisation du procédé suivant 1 avec évacuation, automatique du cône ou des résidus soli- des, refroidis dans la partie inférieure du,four à l'aide d'une circulation de gaz, à. vitesse réglable, qui permettra, de fêçon complète, l'échange de chaleur entre le coke rouge et le combustible chargé.
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3 - L'introduction, avec le combustible, de corps ou matières qui ' agissent catalytiquement pour la formation de carbures d'hydrogène gazeux ou liquides, dont les derniers seront condensés dans des' appareils appropries, en vue de leur utilisation sous cette* 'forme. -
4 - L'application du procédé suivant 1 et l'utilisation de l'ap- pareil suivant 2 pour réaliser la distillation des schistes bitu- mineux, afin d'en titer le'combustible liquide ou gazeux qui s'y trouve occlus.