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cornue pour l'ionisation.
La présente invention a pour objet une cornue pour l'i- onisation. Elle a pour but de créer une cornue de ce genre partiellement fermée, dans laquelle une matière riche en hy- drocarbure, ordinairement du charbon bitumineux, est gazéi- fiée ou ionisée, et où des particules gazeuses de la vapeur sont ionisées par la chaleur et l'énergie simultanée d'un champ oscillant de haute fréquence, qui est aussi un champ de chauffage, dans lequel la matière est placée en vue de trai- tement dans une cornue partiellement fermée.
Il n'y a pas de formation d'étincelles dans le dit champ
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oscillant, et il n'y a par conséquent aucun risque d'explosion du fluide.
Dans le dessin annexé, la construction de cornue qui fait 1'objet de l'invention est représentée en coupe verticale par le milieu, en communication avec un épurateur à gaz ou scrub- ber et avec un réfrigérant de gaz, ces deux appareils étant également représentés en coupe verticale par le milieu ; la cornue est connectée avec une source de courant alternatif, et l'appareil électrique est représenté schématiquement.
1 est une enveloppe de cornue cylindrique en coupe transversale et verticale en tôle à chaudière ou autre matière appropriée. Elle est à son extrémité supérieure pourvue d'un couloir incliné de chargement 2, dont l'extrémité inférieure aboutit au sommet de la cornue. L'extrémité de décharge du couloir est pourvue d'une porte hermétique 3, que l'on ferme après avoir chargé la cornue; la matière dont est formée la charge est supportée par un fond solide, plein 4-, préférable- ment mais non pas nécessairement placé au-dessus d'une chambBe de chauffage préalable 5, qui, d'après la construction montrée par le dessin, renferme à sa partie inférieure une grille 6 pour supporter du combustible 7.
La partie Inférieure de la cornue est pourvue d'une ouverture à porte 8 pour l'introduction du combustible 7 et un cendrier 9 est ménagé sous la grille.
Dans le bas de la cornue, on a pratiqué une ouverture à porte 10 pour l'enlèvement des cendres. Au-dessus de la grille la chambre de ré chauffage, 5 est pourvue d'un carneau ou cheminée 11 qui se dirige en haut et vers l'extérieur et qui est pour- vue d'un registre 12. Au-dessus du fond plein 5: qui supporte la charge, la cornue est pourvue d'une ouverture à porte 13 pour l'enlèvement des résidus de la distillation, tels que le coke, l'asphalte, les huiles de goudron,, etc..
L'enveloppe de cornue 1 est pourvue d'un revêtement de briques réfractaires 14 entre le fond plein 4 et la partie
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supérieure de cornue, laquelle forme une chambre à gaz 4a par où la. charge tombe sur le fond 4 de la cornue dont on remplit l'espace entouré des briques réfractaires.
Dans les corps des briques on a ménagé des trous qui ho- rizontalement communiquent ensemble, et dans ces trous, c-à-d: à l'intérieur des briques réfractaires, on a logé un conducteur
15 de circuit secondaire électrique; ce conducteur est recouvert d'asbeste 16 et il est disposé en forme de serpentin. De cette manière, le fil lui-même est isolé par son enveloppe d'asbeste, et le fil ou conducteur ainsi enveloppé est renfermé dans le revêtement de cornue en briques réfractaires de façon que la charge ne vienne pas en contact avec ledit conducteur, lequel est séparé de l'a paroi intérieure du revêtement réfractaire par une certaine épaisseur de ce revêtement.
Les extrémités du conducteur en serpentin 15 passent à isolement parfait à travers la paroi verticale de la corme, par le moyen d'isola- teurs pour courant à haute tension appropriée 17, appliqués auxdutes extrémités de conducteur et placés l'un au-dessus de l'autre. L'extrémité inférieure du conducteur 15, partant de l'isolateur 17 à l'extérieur de la cornue, est dans le dessin marquée 16a. L'extrémité supérieure du conducteur 15, partant de l'isolateur 17 à l'extérieur de la cornue, est dans le des- sin marquée 16b.
18 est un tuyau d'alimentation d'hydrogène qui donne dans la partie inférieure de la chambre de cornue contenant la charge, cela en un point situé au-dessus du fond 4, et qui part d'un réservoir de gaz 19 placé à l'extérieur de la cornue; ce tuyau 18 est pourvu d'une soupape régulatrice 20.
Le conducteur 16a est en communication électrique avec une électrode en cuivre 21 qui se trouve en contact avec la surface d'un bain de mercure 22 placé dans un récipient en fer 23.
Le conducteur 16h est connecté avec une bobine de trans-
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formateur secondaire 24 de 10.000 volts environ en fonctionne- ment. Ladite bobine 24 est par un conducteur 25 connectée avec uncondensateur 26, connecté à son tour par un conducteur 27 avec une électrode en cuivre 28 dont l'extrémité inférieure est en contact avec la surface du bain de mercure 22. La bobi- ne de transformateur primaire 24a est connectée avec un balai 30 d'une dynamo à courant alternatif, un autre balai 30 est connecté avec la bobine de transformateur primaire. Le conduc- teur primaire est dans le dessin marqué 31. En fonctionnement la bobine primaire reçoit un voltage de 2200. Le courant em- ployé est un courant oscillant de haute fréquence.
En fonc- tionnement, un arc électrique se forme entre les électrodes en cuivre 21 et 28 à leur contact avec le mercure, et les oscillations produites par l'arc déterminent la fréquence du courant.
Lorsque le système travaille, la vapeur d'hydrocarbure provenant de la charge et s'accumulant dans l'espace supérieur 4a de la cornue sort de celle-ci par une conduits 32 qui la décharge de haut en bas au sommet d'un scrubber 33, dont la partie inférieure est pourvue d'une conduite 34 qui porte un manomètre à gaz 35 et qui mène la vapeur d'hydrocarbure ionisée et épurée dans la partie supérieure d'un serpentin réfrigérant 36, logé dans une citerne 37 qui est pourvue d'un tuyau d'en- trée d'eau 40 et d'un tuyau de sortie. Le serpentin décharge la vapeur d'hydrocarbure épurée, ionisée et condensée sous forme de liquide, dans un récipient approprié 38; l'extrémité de décharge du serpentin est pourvue d'une soupape d'arrêt.
Entre la. cornue et le scrubber, la conduite 32 est pourvue d'un tuyau pendant 40a muni d'une soupape de fermeture 41, dont on se sert pour faire des essais sur la vapeur d'hydro- carbure produite et ionisée dans la cornue. Le bas du scrubber est pourvu d'un tube de purge 42 avec robinet.
Tandis que l'hydrogène et autres gaz permanents ne se liquéfient pas aux tempérautres et .pressions ordinaires, le
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gaz résultant de la combinaison de l'hydrogène avec le car- bone sous forme d'un hydrocarbure de n'importe quelle série, peut être liquéfié par refroidissement au-dessous de son point d'ébullition particulier; la question de pression, autre que la pression atmosphérique, n'est alors pas impliquée.
Le but final de l'invention, - qu'elle se rapporte aux appareils ou aux méthodes de production de vapeur carburante avec des matières riches en carbure d'hydrogène ou bien qu'- elle se rapporte aux procédés de préparation du benzol-, est la production d'huile carburante, soit avec de l'anthracite ou avec du charbon bitumineux, soit avec toute autre matière appropriée carburée. Ces huiles sont utiles dans différentes industries,et quant au benzol, il sert de carburant pour moteurs.
La houille, et plus spécialement la houille bitumineuse, contient une forte proportion de carbone, et d'après la pré- sente invention, on pourra la traiter de manière à donner un supplément voulu d'hydrogène à celui qui se trouve déjà por- malement dans la houille. Dans l'application de l'invention restreinte à la production du benzol, celui-ci est produit comme produit principal* Jusqu'ici le benzol a été produit comme sous-produit dans la fabrication du coke. étant ainsi produit Par de l'hydrogène se combinant déjà dans la houille à son état naturel avec du carbone.
Dans la pratique courant, on emploie de la houille bitu- mineuse pulvérisée au tamis de 5 à 6 millimètres. La houille à pulvériser est ordinairement arrosée pour réduire au minimum la poussière et les pertes, et la houille pulvérisée est ordi- nairement mouillée d'eau* L'eau contenue dans la houille pul- vérisée est favorable à l'action de la méthode présente. On fait entrer la houille pulvérisée dans la cornue par la voie du couloir incliné, ensemble avec une addition d'environ 10%
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de pierre à chaux de même grosseur que la houille pulvérisée.
Le courant électrique est un courant alternatif, pouvant être produit par un circuit commercial ou par une dynamo sur les lieux. Le courant est transformé de son potentiel pri- mitif d'environ 2200 volts à 1 0.000 volts, et ce courant est * conduit à travers un arc électrique produit par les électrodes de cuivre dans le bain de mercure placé dans le récipient en fer. L'arc électrique produit des oscillations qui avec le condensateur électrique assurent la fréquence nécessaire d'en- viron 5 0.000 périodes par seconde. Le circuit contrôleur du courant est protégé par les fusibles ordinaires nécessaires et par les commutateurs pour les contrôler.
Ures de la cornue on installe un réservoir extérieur con- tenant généralement parlant, une vapeur carburante voulue quel- conque pour l'introduction du gaz supplémentaire dans la charge, en proportion convenable. Dans le cas de préparation de benzol, on fournir à la cornue une quantité d'hydrogène suffisante pour faire six atomes d'hydrogène pour six atomes de carbone. Dans le cas de production d'autres vapeurs ou huiles carburantes, la proportion d'hydrogène varie selon les qualités voulues du produit gazeux; mais il est évident que l'on peut utiliser la cornue dans tout but voulu, sans sortir du cadre de l'invention.
L'emploi de pierre de chaux dans la production de benzol n'est pas une chose essentielle,. mais il est économique et dé- sirable à d'autres égards.
Si c'est le benzol qui est le produit final et que l'on utilise de la pierre a chaux en mélange avec le charbon, on chauffe préalablement la charge par le feu sur la grille à une température approximative de 480 degrés centigrades ; la charge aura atteint la température désirée, on envoie le courant électrique à travers le serpentin ou bobine secondaire dans la brique réfractaire; il en résulte une désintégration ou ionisation des particules de gaz produites par la chaleur et celles-ci arrivent à un étant clans lequel elles se combinent
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rapidement avec l'hydrogène provenant de la, source extérieure.
Dans @ l'entretemps, la chaleur du serpentin ou bobi- ne secondaire aura décomposé les gaz de la pierre à chaux.
Celle-ci agit comme flux et tend à retarder le dégagement de la vapeur de la houille; elle tend aussi à retarder la sortie des gaz légers provenant de la pierre à chaux, et tend done à effectuer une ionisation plus complète. fine a trouvé que la pierre à chaux, intimement mélangée avec de la houille riche en hydrocarbures et d'une forte te- neur en oxygène, commence à se décomposer à une température plus basse que celle à laquelle les matières résineuses et autres, contenues dans le charbon, se décomposent; lorsque cela arrive, il se produit un léger retard dans le dégagement des gaz carburants cédés par le charbon; ces gaz deviennent plus stables, les résidus de la distillation diminuent et le rendement en benzol augmente.
Ainsi qu'il a été dit ci-dessus, la pierre à chaux faci- lite l'ionisation. Le cycle d'opération demande en pratique environ quinze minutes par tonne de charbon, mais ce temps varie avec les différentes sortes de charbon. Il est facile de déterminer le temps par un examen du gaz pris au tuyau d'essai* Le gaz obtenu de la cornue est envoyé à travers le scrubber pour le débarrasser de charbon libre, d'asphalte, d'huiles de goudron ou d'autres matières nuisibles, et il est finalement condensé de manière à donner le liquide désiré.
Evidemment l'énergie de la bobine ou serpentin de chauf- fage secondaire a haute fréquence 15 est exercée directement sur les particules de charbon suspendues dans les gaz produits, ces particules de charbon étant des conducteurs partiels de courant électrique; les oscillations à haute fréquence évidem- ment ionisent ces particule ;/; et les placent dans des conditions susceptibles de combinaison chimique avec l'hydrogène libre
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introduit.
La chaleur produite par le serpentin de chauffage électrique secondaire de haute fréquence, installé dans le briquetage réfractaire, chaufferait tout seule la charge et les gaz, mais dans certains cas il est plus économique de chauf- fer préalablement la charge par un feu sur la grille, que d'uti- liser le courant électrique employé en connexion avec la cornue ou autrement. Il est évident que si on le désire, on pourra met- tre le chauffage préalable de la charge au moyen de l'électrici- té à la place du chauffage par feu sur la grille. Par chauffage de la charge préalablement chauffée par la chaleur émanant de la bobine ou serpentin secondaire, l'ionisation ou changement de condition moléculaire du charbon et de la pierre calcaire, ou du charbon seul dans le cas où l'on n'utilise pas de pierre calcaire, s'effectue plus rapidement.
Comme explication possi- ble de l'effet de la haute fréquence, on pourrait suggérer l'existence d'une relation quantitative entre la vitesse de vibration des molécules des hydrocarbures, d'une part, et le degré de fréquence des oscillations électriques d'autre part.
Avec l'appareil tel qu'il a été décrit et tel qu'il est représenté par le dessin, le charbon bitumineux est facilement et rapidement converti en liquide, - benzol (C6 H6)-, le charbon, par suite de la chaleur et de l'ionisation, dégageant évidemment une vapeur carburante qui à l'état ionisé se combine avec l'hydrogène admis et forme de la vapeur de benzol qui va ensuite au scrubber et au réfrigérant. C'est là. un exemple des résultats que l'on peut obtenir par l'emploi de la cornue ci- dessus décrite.
Les produits de la combustion de tout combustible appro- prié utilisé sur la grille de l'appareil de chauffage préala- ble, sortent à l'air libre à. travers le carneau ou cheminée il.
La porte de l'ouverture 10 du cendrier est ordinairement pour- vue d'une ouverture ou registre d'admission d'air, comme cela se fait ordinairement dans la construction de fourneaux. Dans le cas même où un radiateur électrique serait mis à la Place
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des dispositifs de chauffage préalable représentés par le dessin, il serait ordinairement inutile et peu économique de consommer le courant dudit radiateur comme source de chaleur auxiliaire de, celle produite par le champ oscillant de haute fréquence du conducteur de courant secondaire 15. Dans la pratique toutefois, l'appareil de chauffage préalable, quelle que soit sa forme, peut être utilisé continuellement @ pendant le chauffage de la matière à, distiller.
Il semble que le champ oscillant à haute fréquence déter- mine une dissociation de molécules dans la vapeur gazeuse dé- gagée de la matière dans sa condition chauffée, et change la polarité des électrons. Si l'on examine à la lumière de la théorie électroionique les effets dudit champ oscillant à hau- te fréquence, lequel est en même temps un champ de chauffe, il ne peut que les électrons positifs changent leur polarité dans le champ électrique dans lequel ils vibrent, et qu'ils soient attirée en combinaison chimique avec des électrons dans l'hy- drogène Introduit de la source extérieure dans la matière se trouvant dans la chambre de cornue.
La description qui précède se rapporte à un mode pratique de mise en exécution de l'invention. Sans sortir du cardre de celle-ci on pourra varier les voltages et les périodes de fré- quence, la nature des gaz admis de la source à l'extérieur et les proportions de la pierre 4 chaux ajoutée au charbon ; on pourra aussi supprimer l'emploi de gaz venant de l'extérieur, lorsque la cornue sert dans certains buts particuliers* Dans la description qui précède, on a montré notamment l'utilisé de la cornue lorsqu'il s'agit de produite du benzol. L'emploi du tuyau d'essai 40a permet de constater de temps en temps les conditions particulières de la vapeur gazeuse, et de varier les conditions de chauffage et diction électrique en vue de satisfaire aux exigences du produit que l'on désire obtenir.
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Les résidus de la distillation constituent un bon combustible à employer sur la grille ou autrement.
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