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" PROCEDE DE DISTILLATION DES GOUDRONS ".
Cette invention a pour objet des perfectionnements à la distillation des goudrons et à la production de brais et d'huiles à titre de distillats de ces goudrons. Elle comprend un procédé pour distiller des goudrons et produi- re des brais et un appareil perfectionné pour la mise en pra- tique de ce procédé . D'une façon plus particulière, l'in- vention a pour objet des perfectionnements à la distillation du goudron de houille et à la production de brais et de distillats aux usines de distillation de la houille, comme par exemple aux cokeries à récupération de sous-produits.
Dans l'exploitation ordinaire des fours à coke à récu- pération de sous-produits, les gaz produits par la cokéfac- tion se rendent des fours individuels, par des tuyaux mon- tants et cols de cygne individuels, à une ou plusieurs con-
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duites collectrices ou barillets, communs à une batterie de fours .. Les gaz de four à coke sortant des fours à une température élevée sont refroidis en vue d'en séparer les éléments du goudron, cette séparation étant effectuée en partie dans les barillets et en partie dans des condenseurs qui leur font suit e .
Le goudron de houille produit aux cokeries est habituel- lement expédié aux usines de distillation du goudron où on le distille pour en obtenir des distillats et des brais constituant le résidu de la distillation.
La présente invention a pour objet un procédé et un appareil pour la distillation du goudron dans lesquels le goudron est distillé directement aux 'cokeries à sous- produits sans qu'on ait besoin d'une installation de distilla- tion de goudron séparée et en évitant les frais de transport.
Suivant la présente invention, les gaz chauds de four à coke, tels qu'ils sortent d'un ou plusieurs des fours individuels, s ont utilisés pour distiller le goudron et en séparer des huiles vaporisables, qui sont recueillies sépa- rément, et pour en produire des brais, ce qui s'obtient en amenant le goudron au contact intime des dits gaz chaude immédiatement à leur sortie des fours à coke, ou tout au moins alors que leur rempérature est encore assez haute pour réaliser la distillation désirée .
Dans le procédé suivant l'invention, les huiles dis- tillées du goudron sont condensées et recueillies séparé- ment ,les distillats n'étant mélangés qu'avec les éléments d'huile et de goudron qui sont contenus ou restent dans le gaz de .four à coke employé pour la distillation.
Suivant l'invention, le goudron à distiller est pul- vérisé ou autrement amené directement au contact des gaz chauds sortant d'un nombre limité de fours à coke indivi-
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duels et possédant une température suffisamment élevée pour distiller efficacement le goudron et en séparer une quanti- té plus ou moins grande d'huiles volatiles, de telle sorte qu'il reste un goudron plus lourd ou brai à titre de rési- du. le mélange de gaz et de vapeurs résultant de la distil- lation étant maintenu séparé des gaz provenant des autres fours à coke .
L'injection de goudron à l'état divisé dans les gaz chauds de four à coke détermine le refroidissement partiel de ces gaz et la séparation d'avec ces gaz d'une quantité plus ou moins gra.nde des éléments les plus lourds du goudron, une certaine proportion de ces éléments se dé- posant par suite et s'ajoutant au brai résiduel de la distil- lation du goudron .
Cette distillation du goudron détermine aussi un accroissement des vapeurs condensables que ren- ferment les gaz de four à coke traités ,ainsi qu'une éli- mination partielle, ou préliminaire , des éléments les plus lourds du goudron que renferment ces gaz, de sorte que ces gaz de four à coke , ainsi partiellement épurés, et avec 1.'accroissement de leur teneur en vapeur résultant de la distillation du goudron, ont une composition qui diffè- re de celle des gaz ordinaires de four à coke ,c'est-à-di- re des gaz n'ayant pas subi ce traitement .
Dans la mise en pratique de l'invention, le goudron à distiller est injecté ou projeté à l'état pulvérisé dans les gaz chauds de four à coke ou est amené directement en contact intime avec ces gaz de quelque autre manière, de telle sorte que les gaz chauds peuvent chauffer et distil- ler le goudron et en enlever les vapeurs distillées et que ces vapeurs sont alors condensées séparément , avec les vapeurs que contiennent les gaz eux-mêmes .
Certains des fours à coke individuels, suivant l'in- vention, sont munis d'un ou plusieurs systèmes collecteurs de gaz dont la construction est telle qu'elle permet au goudron d'être injecté ou introduit de quelque autre manié..
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re directement dans un courant de gaz chaud de four à coke immédiatement à sa sortie du four, ou avant que la températu- re en ait été notablement réduite .
Ce ou ces collecteurs de gaz peuvent avantageusement. être constitués par des appareils de distillation établis sous forme de tuyaux d'é- chappement modifiés du genre de ceux qui seront décrits plus loin, dans lesquels le goudron est. injecté à l'état pulvérisé dans le courant de gaz à sa température maximum, mais les caractéristiques les plus générales de l'inven- tion ne sont pas limitées à l'application de tuyaux d'é- chappement de ce genre modifiés en vue d'une distillation .
D'autres appareils peuvent être employés pour distiller les gaz chauds en vue de la distillation directe de goudron.
La capacité de distillation des gaz sortant d'un seul four à coke est de beaucoup supérieure à celle nécessaire pour distiller la quantité de goudron produite par un seul four ,de sorte qu'il est possible de distiller dans un seul. tuyau d'échappement , à l'aide des gaz chauds d'un seul four à coke ,le goudron fourni par un nombre considé- rable de fours .
Dans la construction d'une batterie de fours, il suf- fit par conséquent, pour distiller tout le goudron produit par la batterie, de munir quelques-uns des fours individuels de tuyaux d'échappement modifiés ou agencés pour distiller le goudron à. l'aide des gaz chauds de fours à coke, les autres fours de la batterie pouvant travailler de la manière ordinaire, la récupération du goudron de houille que leurs gaz renferment étant réalisée de la manière ordinaire .
Ce goudron de houille peut alors être distillé dans les quel- ques tuyaux d'échappement à distillation prévus en vue d'en produire des brais et de permettre de recueillir les huiles vaporisées du goudron distillé, conjointement avec le gou-
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dron et les huiles qui existent normalement dans les gaz .
La majeure partie de la construction de la batterie de fours et de son installation de récupération de sous- produits peut rester inchangée ,de sorte que le plus grand nombre des fours à coke peut être ou rester de la cons- truction usuelle et que les gaz de ces fours peuvent être recueillis dans le barillet usuel, le goudron en étant séparé de la manière usuelle .
Une partie de la batterie de fours seulement sera mo- difiée par la disposition de tuyaux d'échappement agencés pour distiller le goudron par les gaz chauds des fours à coke et pour en obtenir des distillats et du brai . Cette partie de la batterie, munie d'une telle construction mo- difiée des tuyaux d'échappement de gaz, comporte son pro- pre système collecteur, réfrigérant et condenseur,
de sorte que les gaz employés pour la distillation du goudron et mélangés avec les vapeurs résultant de cette distillation peuvent être refroidis en vue d'en séparer les éléments de goudron et d'huile indépendamment du système collecteur réfrigérant et condenseur principal de la batterie
Un des avantages de l'invention est qu'elle peut être directement appliquée aux constructions existantes ou actuel- les de fours à coke .En ce qui concerne la production du coke, le fonctionnement actuel des fours à coke n'est pas influencé et l'invention permet néanmoins de distiller du goudron, de produire du brai et de recueillir des hui- les dans le système collecteur et condenseur séparé . .. Ce système de distillation et de condensation spécial n'ap- porte aucune gêne au service des fours à coke .
Le système de récupération des sous-produits de ceux des fours à co- ke qui ne sont pas modifiés par la disposition du tuyau d'échappement à distillation peut travailler de la manière ordinaire ,
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Un autre avantage important de l'invention réside dans le fait que l'application d'un barillet séparé avec un sys- tème réfrigérant et condenseur séparé permet de contrôler la température, dans la distillation, plus facilement qu'il serait possible en empoyant les tuyaux à distillation re- liés au barillet prévu pour les autres fours de la batte- rie.
En d'autres termes, le volume de goudron nécessaire pour produire un changement relativement grand dans la tem- pérature des gaz que renferment le barillet séparé et les tuyaux d'échappement séparés aurait relativement peu d'ef- fet sur la température du volume total de gaz negendré par la batterie entière . le contrôle convenable de la tempé- rature est important lorsqu'on introduit du goudron dans les gaz parce qu'on évite ainsi de détériorer les appareils et que ,en outre , des produits peuvent être obtenus de façon certaine desre les limites d'échelles de températures définies .
Le goudron distillé suivant l'invention peut être du goudron produit à la même cokerie que celle à laquelle il est distillé ou du goudron provenant d'une autre cokerie ou usine . Il peut être un goudron lourd, un goudron léger ou des éléments lourds ou légers de goudron qu'on désire distiller pour en obtenir des huiles. D'autres goudrons tels que le goudron de gaz d'éclairage , le goudron des cornues verticales, le goudron de gaz à l'eau, etc... peu- vent aussi être distillés . Lorsqu'on désire des brais mélangés ou composites , ou des distillats mélangés ou com- posites , on peut distiller séparément deux ou plus de deux sortes différentes de goudron à la cokerie, ou distiller un mélange en proportions convenables de ces différentes sortes pour obtenir directement un brai aomposite .
Lors- qu'on distille des goudrons différents , les brais résul-
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tants peuvent être mélangés pour donner un produit composite, les distillats pouvant eux-mêmes être mélangés si on le dé- sire Par exemple, on peut mélanger un goudron de cornues à gaz horizontales ,qui possède une teneur élevée en carbone libre, avec du goudron de four à coke et distiller le mélange pour produire un brai composite plus riche en carbone libre que le brai de goudron de four à coke et un distillat d'huile composite Le goudron distillé peut con- tenir toutes ( ou pratiquement toutes ) les huiles conden- sables ,dans le cas où les éléments de goudron seraient normalement condensés ou recueillis ensemble,ou bien il peut être un goudron lourd ne contenant qu'une partie des huiles .
Lorsqu'on distille des goudrons mélangés, les con- densats obtenus dans le ou les systèmes condenseurs sépa- rés seront d'un genre composite Lorsqu'on distille sépa- rément différents goudrons, les gaz et vapeurs résultant de cette distillation séparée peuvent être condensés sépa- rément dans des appareils de condensation séparés , ou ê- tre condensés ensemble dans le même appareil .
Dans certains cas, la quantité de vapeurs d'huile con- densalles distillées du goudron suivant le présent procédé peut être inférieure à la teneur en vapeur d'huile conden- sable des gaz de four à coke employés pour la distilla- tion, surtout lorsque la quantité de goudron distillé est réglée pour donner comme sous-produit un brai de point de fusion relativement élevé et lorsqu'on ne soumet qu'une , quantité limitée de goudron à la distillation. Toutefois, dans d'autres cas ,les vapeurs de la distillation du goudron peuvent être considérablement en excès sur celles normalement contenues dans les gaz de four à coke, la te- neur en vapeurs de ces gaz pouvant être doublée ou plus que doublée.
De plus, l'effet de la distillation est d'augmen- ter proportionnellement la teneur en vapeurs d'huile relati-
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vement légères et de diminuer proportionnellement, la teneur en éléments de brai lourds, à cause de l'effet d'épu- ration du jet de goudron qui sépare et dépose une partie des éléments les plus lourds des gaz .
Lorsqu'on n'emploie qu'un petit nombre des fours à co- ke d'une batterie pour distiller le goudron et en recueillir l'huile séparément suivant l'invention, le ou les systèmes séparés prévus pour condenser les vapeurs des gaz de houille de ces fours peuvent être beaucoup plus petits que le système condenseur principal prévu pour le reste de la batterie . Ce ou ces systèmes condenseurs séparés peuvent du point de vue de la récupérationndes huiles ,être de construction et de fonctionnement analogues à ceux du système condenseur ordinaire, ou de construction et de fonctionnement différents.
En raison du fait que la teneur en vapeur d'huile condensa- ble des gaz est augmentée , la quantité de gaz qui doit ê- tre traitée est relativement plus faible et, d'autre part, on peut recueillir une quantité beaucoup plus grande d'élé- ments condensables de ces gaz que de quantités correspon- dantes de gaz de four à coke ordinaires ..
Le goudron tel qu'il est habituellement produit et recueilli aux cokeries est mélangé d'une 'quantité plus ou moins grande d'eau ou de liqueur ammoniacale . Ce goudron peut être employé directement et déshydraté ainsi que dis- tillé, ou bien il peut être partiellement ou complètement déshydraté avant d'être soumis à la distillation suivant l'invention. Ce goudron peut aussi être employé à un état préchauffé et fluide pour être injecté dans les gaz chauds de fours à coke
La façon dont le goudron est amené au contact direct des vapeurs chaudes peut varier .
A cet effet, une tuyère de pulvérisation ou d'injection convenable à laquelle le gou- dron préehaufféu et fluide est délivré sous une pression
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suffisante pour déterminer une pulvérisation et le contact intime résultant du goudron avec les gaz chauds peut être placée dans la partie supérieure du tuyau d'échappement modifié .
Dans chacun destuyaux d'échappement individuels ,on peut employer un seul jet de goudron ou en employer plusieurs et le débit du goudron, ainsi que sa température, peuvent être réglés et contrôlés pour réaliser dans une mesure plus ou moins grande la distillation du goudron et la pro- duction de distillats de caractéristiques désirées et de brais ou produits analogues au brai plus ou moins durs.
Les gaz qui s'échappent du sommet d'un four à coke possèdent une température élevée, par exemple voisine de 600 à 700 C-, et dans certains cas beaucoup plus évevée.
La température de ces gaz est suffisamment élevée pour per- mettre de réaliser une distillation efficace du goudron par une injection intime et réglée du dit goudron dans les gaz chauds . En employant les gaz à la température qui est pratiquement celle du sommet des fours, on peut utiliser leur effet de chauffage et de distillation maximum.
La quantité de goudron, l'intimité et la durée du contact des particules du jet de goudron avec les gaz et la nature de l'huile distillée et la quantité qu'on en emploie, peuvent. varier .Une distillation efficace peut être réalisée avec, par exemple, une chute de température de 100 C. dans le passage des gaz à travers le jet de goudron, quoique on puisse obtenir une chute de température et une distillation d'huile plus grandes en augmentant la quantité de goudron ou l'intimité et la durée du contact.
Le goudron sera lui-même chauffé par les gaz chauds et sa température pourra s'élever considérablement Une partie de la chaleur des gaz est toutefois employée pour vaporiser les éléments liquides du goudron sans augmenter
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de façon correspondante la température du goudron) de sorte que la température maximum du goudron et du brai résultant peut être considérablement inférieure à celle des gaz .
Dans la mise en pratique du procédé, on peut n'amener le goudron qu'une seule fois au contact des gaz chauds, ou bien on peut le faire circuler pour l'amener de nouveau au contact des dits gaz de façon à effectuer une distil- lation complémentaire et produire des brais plus durs ,ou même des brais d'un genre modifié, tels que des brais de teneur plus élevée en carbone . Cette distillation complé- mentaire peut être effectuée en faisant circuler de. nou- veau le goudron ou brai à travers le même appareil de dis- tillation, ou en le faisant circuler à travers un ou plusieurs autres appareils, de telle sorte qu'on obtienne dans les différents systèmes soit des distillats et un brai du même genre ou d'un genre analogue, soit des distil- lats et des brais de différents genres .
En réglant la quantité de goudron injectée et la température de préchauf- fage du goudron et en redistillant lorsque cela est néces- saire ,il est possible de régler la dureté des brais pro- duits et d'obtenir à volonté des brais relativement mous ou des brais relativement durs ainsi que des huiles de caracté- ristiques différentes . La distillation complémentaire du brai produit en premier lieu, en vue d'en extraire une nouvelle quantité d'huile, peut être réalisée dans le marne tuyau d'échappement à distillation ou dans un autre.
En faisant travailler des tuyaux d'échappement à distil- lation distincts à la façon d'appareils distincts ,il est possible de produire simultanément des distillats et brais de différentes caractéristiques,, tandis qu'en faisant travailler des appareils de condensation distincts avec de tels appareils de distillation distincts, on peut obtenir simultanément des produits condensés de différentes proprié-
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tés .
Dans une cokerie emportant une petite batterie de fours, par exemple une batterie de vingt fours, un ou deux tuyaux d'échappement à distillation peuvent suffire pour distiller le goudron des fours restants de la batterie, et ce ou ces tuyaux peuvent comporter un appareil de condensa- tion distinct.. Dans une cokerie plus importante comportant un plus grand nombre de fours dans la même batterie ou dans des batteries distinctes , il faudra un plus grand nombre de tuyaux d'échappement à distillation pour distiller le goudron produit par les fours restants de la ou des batte- ries . Si l'on distille le goudron provenant d'une source externe, un nombre plus grand de tuyaux d'échappement à distillation pourront également être nécessaires .
Lors- qu'une cokerie comporte plusieurs batteries de fours, on peut munir chaque batterie d'un ou plusieurs tuyaux d'échap- pement à distillation ou prévoir un nombre suffisant de ces tuyaux sur une seule batterie pour distiller le goudron produit par les autres batteries et par les autres fours de la même batterie de façon à obtenir les quantités et sortes désirées de distillats ou de brais .
Lorsque plusieurs tuyaux d'échappement à distillation sont prévus pour distiller une grande quantité de goudron, on peut relier tous ces tuyaux au même appareil de condensa- tion ou prévoir deux ou plus de deux appareils de condensa- tion distincts . Si deux ou plus de deux des tuyaux à dis- tillation sont combinés avec le même appareil de condensa- tion, ces tuyaux peuvent comporter avantageusement un baril- let collecteur distinct pour recueillir les gaz des dits tuyaux de façon qu'ils puissent passer à travers l'appareil de condensation distinct .
Lorsqu'on prévoit plusieurs tuyaux à distillation, on peut les relier tous au même barillet et au même appareil de condensation, ou bien on peut
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relier différents tuyaux ou groupes de tuyaux d'échappement à des collecteurs ou barillets distincts comportant chacun son propre appareil de condensation, ou bien encore on peut relier entre eux les appareils de condensation.
Lorsqu'on travaille avec un barillet distinct de ce genre, les gaz recueillis dans ce barillet à leur sortie du ou des tuyaux d'échappement à distillation peuvent être refroidis à une température relativement basse, par exemple par une injection de liqueur ammoniacale, et l'on peut séparer des gaz une quantité considérable des éléments condensables dans le ou les barillets distincts .
S'il est désirable de déterminer le dépôt d'une quantité plus grande des éléments condensables dans l'appareil de conden- sation situé à la suite du ou des barillets distincts , la température régnant dans ce ou ces barillets sera avan- tageusement maintenue élevée, par exemple en injectant une quantité réglée de goudron dans le ou les barillets distincts ou en injectant une quantité réglée d'une huile lourde telle qu'une huile d'anthracène ,etc.. dans le ba- rillet et en réglant la température de façon que les gaz ne soient pas refroidis à un degré tel qu'il se sépare une quantité trop grande des éléments condensables dans le barillet .
Le goudron ainsi injecté dans le barillet peut être déshydraté et recueilli à la sortie du barillet, conjointement avec les éléments condensés des gaz, sous forme d'un produit de goudron déshydraté et partiellement distillé . La température des gaz, même après qu'ils ont traversé les tuyaux d'échappement à distillation, sera suffisamment élevée pour distiller le goudron amené à leur contact, par exemple par injection de ce goudron dans les gaz du barillet distinct . En pareil cas, les gaz chauds de four à coke seront employés dans une distillation à deux phases, d'abord dans le tuyau d'échappement et ensuite dans
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le barillet .
Le goudron qui a été déshydraté , préchauffé ou à la fois déshydraté et préchauffé dans le barillet peut alors être ramené à l'un des tuyaux d'échappement pour y subir une distillation complémentaire et en produire du brai .
Après leur passage à travers le barillet distinct, les gaz se rendent à l'appareil de condensation dans lequel une nouvelle condensation des éléments condensables s'effectue.
Cette condensation peut être une condensation fractionnée effectuée dans des réfrigérants ou condenseurs directs ou indirects du type qui est à l'heure actuelle habituellement employé pour recueillir les éléments condensables de gaz de four à coke, ou bien les gaz peuvent être soumis à une condensation fractionnée dans un appareil laveur à plusieurs échelons, par exemple en lavant ces gaz à l'aide d'huiles à des températures progressivement décroissantes .
La présente invention comprend non seulement la distil- lation du goudron en vue de produire des distillats d'huile, mais aussi la production de brais de propriétés variables .
En limitant la durée du contact du goudron avec les gaz chauds et la température à laquelle le goudron est porté pendant la distillation, on pourra obtenir des brais de faible teneur en carbone et des huiles de caractéristiques définies, comme précédemment décrit . Toutefois, lorsque le brai produit en premier lieu est remis en circulation, et en particulier lorsqu'il est chauffé à une température élevée avant d'être de niveau injecté dans le tuyau de distillation, sa température subira un nouveal accroissement et pourra atteindre une valeur telle qu'il s'effectue une décomposition plus ou moins grande du brai et, par suite, une incorporation de carbone libre à ce brai, ce qui augmen- terait sa teneur en carbone libre , Il est ainsi possible,
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en faisant recirculer le brai et réglant l'injection de façon que le brai soit maintenu en contact avec les gaz chauds pendant un temps suffisamment long pour porter sa température au point de décomposition, de décomposer ou cracker une fraction plus ou moins grande des éléments du brai et d'incorporer au brai une quantité correspondante de carbone libre . De cette façon, on peut obtenir à l'aide de goudron de houille dérivé de fours à coke des brais ri- ches en carbone dont les propriétés sont analogues à celles des brais produits à l'aide du goudron engendré dans les usines à gaz à cornues horizontales .
Ces brais riches en carbone sont en quelque sorte des brais de goudron de gaz d'éclairage obtenus par synthèse
En addition à la production de brais de propriétés différentes ,la présente invention permet d'obtenir des distillats à l'aide de goudrons ou de fractions ou huiles de goudron, en particulier lorsqu'on redistille une huile sale ou une huile contaminée par du goudron ou du brai pour produire un distillat d'huile plus propre et un brai résiduel.
En outre, une distillation de ce genre peut être réalisée simultanément avec la distillation de goudron en faisant travailler un ou plusieurs des tuyaux d'échap- pement à la façon d'appareils distillant le goudron pour produire du brai et des distillats, et en faisant travailler un ou plusieurs des tuyaux d'échappement à la façon d'appa- reils distillant les huiles pour décomposer celles-ci en divers éléments . Dans les installations dans lesquelles différents tuyaux ou groupes de tuyaux d'échappement à distillation sont reliés à des appareils de condensation distincts,chaque installation peut, si on le désire , trai- ter une matière différente .
Par exemple, une installation pourra distiller le goudron de la manière décrite et une autre pourra distiller un mélange d'huiles piur en séparer des éléments d'huile différents .
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Un des avantages du système et de l'appareil suivent l'invention est qu'ils rendent possible de maintenir les huiles distillées séparément de l'appareil de condensation principal de la batterie , de sorte que, quelles que soient les huiles ou éléments de goudron qui sont distillés dans les tuyaux d'échappement , on peut recueillir ces huiles, etc..... séparément ,de même qu'on peut, en faisant tra- vailler divers appareils de distillation et de condensation, distiller différents produits simultanément .Un mélange d'huiles de points d'ébullition très différent peut être soumis à une distillation dans un tuyau ou groupe de tuyaux d'échappement comportant un appareil de condensation dis- tinct et le mélange peut ainsi être fractionné,
ce qui donne la fraction la plus lourde sous forme de produits dérivés des tuyaux d'échappement à distillation ,mélangés avec les éléments de goudron qui sont séparés des gaz de four à coke dans ces tuyaux, tandis que les autres éléments d'huile peu- vent être recueillis en partie dans le ou les barillets distincts et en partie dans les condenseurs ou réfrigérants de fractionnement qui suivent .
La présente invention est ainsi susceptible d'être ap- pliquée d'une façon plus ou moins générale à la distilla- tion du goudron et des huiles tant du point de vue d'un procédé que d'un point de vue d'un appareil. En ce qui concerne un procédé, l'invention comprend l'utilisation de gaz chauds de four à coke en vue de distiller le goudron ( ou l'huile ) en amenant celui-ci au contact direct de ces gaz , et la condensation séparée du ou des distillats résul- tants ;en ce qui concerne l'appareil, l'invention comprend également des moyens pour distiller des goudrons et huiles par la chaleur des gaz chauds de four à coke et des moyens pour condenser séparément le ou les distillats résultants,
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de façon fractionnée ou autrement .
L'invention comprend aussi un procédé de travail perfectionné de batteries de fours à coke ou cokeries dans lequel la ou les batteries travaillent d'une façon équilibrée ,en ce sens qu'une partie des fours travaillent avec des tuyaux d'échappement à distillation pour distiller le goudron produit par le reste de la ou des batteries lorsqu'on désire distiller tout ou partie du goudron provenant du reste de la ou des batteries à la même cokerie et produire des distillats et brais à l'aide de ce goudron.
L'invention sera décrite ci-après d'une façon plus détaillée en se référant aux dessins annexés qui montrent un appareil établi suivant l'invention et agencé pour réa- liser le procédé suivant l'invention, étant bien entendu toutefois, que l'invention n'est pas limitée aux procédés et appareils déarits et représentés à titre d'exemples .
Dans les dessins annexés
Fig. 1 est une vue en élévation partiellement coupée d'une partie d'un four à coke muni d'un tuyau d'échappement à distillation et d'un barillet distinct
Fig. 2 montre en plan une partie d'une batterie de fours à coke dont certains sont munis de tuyaux d'échappe- ment à distillation et d'un appareil de condensation dis- tinct .
Fig. 3 est une vue de côté de l'installation repré- sentée par la fig. 2 et montre l'appareil de condensation distinct , une partie d'un des fours à coke et le tuyau d'échappement à distillation de ce four .
Fig. 4 est une variante de fig. 1.
Fig. 5 est une vue à plus grande échelle d'une autre construction de tuyau d'échappement modifié .
Fig. 6 est une coupe suivant 6-6 , fig. 5.
Fig. 7 est une coupe suivant 7-7 , fig. 5.
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Fig. 8 est une coupe montrant une construction de tuyè- re d'injection.
L'invention est susceptible d'être appliquée d'une fa- çon plus ou moins générale à différents types et construc- tions de fours à coke récupération de sous-produits tels que les fours Semet-Solvay , les fours Koppers , etc....... mais on la décrira ci-après en se référant plus particulière- ment à son application aux fours du type Semet-Solvay .
La fig. l représente un des fours à coke d'une batte- rie, ce four étant muni d'une tuyauterie à gaz modifiée pour assurer la distillation de goudron ou d'huiles par les gaz chauds de four à coke s'élevant du four . Le four à coke est représenté schématiquement en 1 et comporte le con- duit usuel 2 pour l'échappement des gaz chauds du four .
L'appareil de distillation formant tuyau d'échappement, c'est-à-dire le tuyau d'échappement modifié, peut comprendre généralement un tuyau d'échappement 3, une enveloppe 4 et un coude ou col de cygne 5 . Le tuyau 3 est fixé hermé- tiquement par un joint convenable au-dessus du conduit 2 et communique par son extrémité supérieure avec l'extrémi- té inférieure de l'enveloppe 4 . L'extrémité supérieure de l'enveloppe 4 est reliée au coude 5 qui aboutit à une con- duite 6 qui peut être analogue au barillet ordinaire mais dont le diamètre est plus petit .L'enveloppe 4 est élargie pour constituer autour d'un tuyau interne 7 un espace qui s'élève à l'intérieur de cette enveloppe .
Les extrémités inférieures du tuyau 7 et de l'enveloppe 4 font préférable- ment corps ou sont vissées l'une dans l'autre ou reliées entre elles par un collier convenable pour constituer un réceptacle annulaire entre le tuyau 7 et l'enveloppe 4 .
Dans l'enveloppe 4 et au-dessus de l'extrémité du tuyau 7 se trouve une chicane ou cône 8 au-dessus duquel on dispose, dans la partie supérieure de l'enveloppe 4
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ou dans le tuyau 5 surmontant cette enveloppe, une tuyère d'injection 9 reliée à un tuyau 10 servant à délivrer du goudron ou de l'huile à cette tuyère . Un orifice d'échap- pement de brai 11 est prévu à la partie inférieure de l'en- veloppe 4 pour permettre de retirer le brai de l'espace an- nulaire compris entre le tuyau 7 et l'enveloppe 4 . Celle-ci est assujettie par son extrémité inférieure, à l'aide de bri- des 12 , au tuyau d'échappement 3 ,qui est à son tour scel- lé dans la construction de toit du four pour recevoir les gaz s'élevant par le conduit d'échappement 2 de la chambre du four.
A son extrémité supérieure, l'enveloppe 4 est re- liée par des brides 13 au coude 5 ,qui est à son tour re- lié au collecteur 6 par l'intermédiaire d'une botte à soupa- pe .
L'enveloppe 4 représentée dans la fig. 5 comporte une série de portes ou ouvertures 14 près de son extrémité inférieure pour permettre la visite et le nettoyage et une porte supérieure 15 portant la chicane ou cône 8, , la dispo- sition étant telle que lorsqu'on ouvre la porte 15 , la chi- cane 8 sort de l'enveloppe 4 . L'enveloppe est aussi munie d'orifices de trop-plein 16 situés à quelque distance de l'extrémité inférieure de son espace annulaire . L'orifice d'échappement de brai 11 situé près de la dite extrémité est relié par un tuyau 18 à un récipient collecteur de brai 19.
Les organes faisant communiquer le tuyau d'échappement à distillation avec le barillet peuvent être munis d'un injecteur 20 servant à refroidir les éléments condensables du gaz et à faciliter leur condensation et des tuyères ad- ditionnelles 21 peuvent aussi être prévues dans le petit barillet , quoique ces tuyères puissent être supprimées si l'on ne désire pas refroidir brusquement les gaz . On peut
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injecter à l'aide de ces tuyères soit une liqueur ammonia- cale, soit du goudron, soit un mélange de liqueur et de goudron .
Quelques éléments lourds du goudron peuvent être entraînés avec les gaz et être séparés ou condensés avec les éléments plus lourds, mais la quantité d'éléments de goudron lourd et de brai peut être proportionnellement beaucoup plus faible que celle séparée du gaz ordinaire de four à coke, à cause de l'effet d'épuration du goudron injecté dans le tuyau d'échappement à distillation, c'est- à-dire de l'élimination , qui en résulte , d'une partie des éléments lourds du goudron et du brai . De plus, la teneur en vapeur d'huile condensable des gaz sera beau- coup plus élevée que dans les gaz ordinaires de four à co- ke,de sorte que, lorsqu'on refroidira les gaz pour en sé- parer des huiles, on obtiendra proportionnellement beau- coup plus d'huiles que d'éléments lourds de goudron et de brai .
En refroidissant et condensant d'une façon fractionnée les vapeurs de gaz, on peut obtenir différen- tes fractions dont une partie pourra être une huile rela- tivement propre .Lorsque la totalité, sensiblement, des éléments de vapeur d'huile sont condensés ensemble, le produit peut être une huile goudronneuse mais ne conte- nant qu'une quantité relativement faible d'éléments lourds de goudron, comme mentionné plus haut .
Dans la fig. 2, 28 désigne une partie d'une batterie de fours à coke dans laquelle certains des fours sont mu- nis de la construction de tuyau d'échappement modifié et d'autres de tuyaux d'échappement 29 de la construction ordinaire . Le barillet usuel fait communiquer les tuyaux 29 avec le conduit transversal 30 aboutissant aux réffigé- rants ou condenseurs 31 et 32 reliés à un appareil de dé- cantation 34.L'exhausteur produisant l'appel des gaz à
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travers le système est indiqué en 35.
Cette partie de l'installation de fig.2 est l'instal- lation ordinaire des fours à coke à récupération de sous- produits .Le goudron recueilli dans le collecteur prin- cipal et la conduite transversale se rend à un bac collec- teur de goudron ou appareil de décantation 23 dans lequel le goudron se sépare de la liqueur ammoniacale , pour être ensuite conduit à un déshydrateur 24 qui le débarrasse en partie ou complètement de l'eau et le soumet à un chauf- fage préalable en vue de la distillation. Ge déshydrateur peut être de toute construction appropriée .Le goudron déshydraté et préchauffé est alors refoulé par une pompe
25 et un tuyau d'amenée de goudron 10 aux tuyères d'in- jection 9.
L'appareil de condensation et de récupération relié aux tuyaux d'échappement modifiés est analogue, dans cet exemple, à l'appareil principal, mais ses dimensions sont plus petites . En quittant le petit barillet 6 ,les gaz passent par un tuyau correspondant à une conduite trans- versale 30a et aux condenseurs 31a et 32a et se rendent ensuite soit au même exhausteur 35 qui peut être commun aux deux appareils de condensation, soit à un exhausteur distinct ( non représenté ) . Le goudron ou le goudron huileux ( ou l'huile goudronneuse ) susceptible de se sé- parer dans le petit barillet collecteur 6 comme c'est le cas lorsqu'on y injecte une liqueur ammoniacale, peut être conduit à un récipient 33a pour séparer la liqueur ammoniacale de l'huile ou goudron .
Si ce goudron est un goudron lourd, auquel cas les éléments lourds sont conden- sés sans être mélangés avec une quantité considérable d'huiles, on peut redistiller ce goudron pour en obtenir du brai, les huiles étant ramenées au système pour y être ensuite condensées et obtenues à un état plus ou moins pur.
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Le goudron ou l'huile séparé du petit barillet ,en parti- culier lorsqu'il contient une grande quantité d'huile lour- de, peut être utilisé directement, par exemple pour le créo- sotage du bois ,etc...,tandis que les huiles séparées dans le condenseur peuvent aussi être utilisées directement et peuvent être des huiles relativement propres .
Dans l'appareil de fig. 2 , on a représenté une ali- mentation commune en goudron, aboutissant aux tuyaux d'échap- pement modifiés qui tous, dans cet exemple ,sont reliés au petit barillet ,de sorte que toutes les vapeurs résul- tant de la distillation dans ces tuyaux seront recueillies ensemble.
Toutefois, dans certains cas, il peut être avantageux de faire travailler un ou plusieurs des tuyaux d'échappement modifiés d'une manière différente de celle dont on fait travailler les autres .Par exemple, un goudron ayant été distillé dans un tuyau d'échappement peut être redistillé dans un autre tuyau modifié pour en chasser une nouvelle quantité de vapeur plus lourde et obtenir un brai plus lourd . Dans ce cas, des appareils collecteurs et conden- seurs distincts peuvent être prévus pour les tuyaux d'échap- pement modifiés'individuels pour permettre de recueillir dans certains tuyaux des huiles plus lourdes que dans d'au- tres . Ainsi, par exemple, des tuyaux d'échappement modifiés 5b peuvent être reliés à deux des fours et à un petit baril- let / .
Le goudron ou huile à distiller peut être délivré au tuyau de distillation par des tuyères 9b,et la distil- lation peut être effectuée de la même façon que dans les tuyaux 6 . Le brai produit dans les tuyaux 5b sera retiré b par un tuyau 11, et les gaz contenant les vapeurs distil- lées seront retirés par une conduite transversale 30b et délivrés à des condenseurs 31b et 32 auxquels sont reliés des appareils de décantation 34b. Un appareil de décanta-
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tion 33b permet de séparer les huiles condensées de la li- queur ammoniacale qui se sépare dans la conduite trans- versale . Le condenseur 32b peut être relié à l'exhausteur
35pour faciliter le passage des gaz et des vapeurs à travers l'installation.
La fig. 4 représente une disposition permettant de faire circuler de nouveau le brai résultant d'une distilla- tion, en vue de le soumettre à une nouvelle distillation répétée , les gaz de four à coke employés pour ces diffé- rentes distillations, gaz dont les teneurs en vapeur d'hui- le différent, pouvant être recueillis séparément et con- densés dans des systèmes de condensation distincts .
De cette façon ,on peut effectuer une distillation fractionnée du goudron, en enlevant d'abord les éléments les plus volatils pour obtenir un brai mou, rodistillant alors le brai mou pour enlever des éléments plus lourds et obtenir un brai plus dur ; et les huiles de points d'ébullition différents résultant de ces distillations successives peu- vent être condensées séparément avec les vapeurs des gaz de four à coke qui les entraînent .Dans la fig. 4, le ré- cipient à brai 19 est muni d'un tuyau 27 allant de ce réci- pient à la tuyère d'injection, une pompe 26 étant montée sur ce tuyau pour remettre en circulation le brai ou goudron..
La fig. 8 représente une forme convenable de tuyère d'injection. Cette tuyère est constituée par une boite 36 munie d'un noyau interne 37 présentant des conduits héli- coïdaux entre le dit noyau et la boîte 36,cette botte présentant en outre un orifice d'injection 38 .La construc- est telle que le goudron est délivré par un monvemetn tour- billonnant sous forme d'un jet conique .
Lorsque le goudron est préchauffé et fluide, il peut être envoyé à la tuyère sous une pression convenable, par exemple trois kilos par centimètre carrée et délivré par cette tuyère de façon à têre pulvérisé ou injecté dans le courant de gaz chaud
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montant
Le fonctionnement de l'appareil représenté et la mise en pratique du procédé suivant l'invention sont les suivants :
Les gaz chauds résultant de la distillation du charbon dans les fours à coke montent dans les tuyaux d'échappement,établis sous forme d'appareils de distilla- tion, et se rendent par la tuyauterie de communication à l'appareil de condensation constitué dans le présent exem- ple par un petit barillet ,On peut faire travailler le reste de la batterie de fours de la matière ordinaire pour séparer le goudron, par fractions ou complètement, des gaz de four à coke, ce qui s'obtient par exemple en injectant une liqueur ammoniacale ,du goudron, ou les deux, dans le barillet ,
en séparant une fraction plus ou moins grande du goudron dans le barillet et en faisant ensuite passer les gaz à travers des réfrigérants ou con- denseurs dans lesquels le reste des éléments de goudron ou d'huile est en majeure partie séparé .On peut mélan- ger le goudron ou l'huile séparé dans le barillet et dans les réfrigérants ou condenseurs qui suivent et 1 ployer pour effectuer une nouvelle distillation suivant la présente invention, ou bien on peut utiliser ainsi soit le goudron lourd seulement, soit le goudron ou les huiles légers, ou bien on peut employer dans le procédé du goudron ou des huiles provenant d'une autre batterie de fours ou d'une autre usine.
La capacité de distillation des gaz de four à coke est de beaucoup supérieure à la quantité de goudron ou d'huiles qui est produite normalement à l'aide des gaz, de sorte qu'un très petit nombre de fours munis de tuyaux d'échappement modifiés suffisent pour distiller le goudron ou les huiles produites par le reste de la bat- terie et qu'un grand nombre de fours peuvent être employés pour distiller du goudron et des huiles provenant d'autres
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batteries ou d'autres usines .
Le goudron ( ou huile )à distiller est délivré en quantités réglées à la tuyère qui l'injecte dans les gaz de distillation chauds . Ce goudron peut avantageusement être réchauffé avant d'être ainsi injecté. Les gaz de dis- tillation chauds sont amenés en contact intime avec le gou- dron injecté, et celui-ci est chauffé et distillé par ces gaz qui se refroidissementeux-mêmes dans une certaine me- sure. La chicane 8 empêche le goudron de retomber dans les fours à coke, le goudron étant recueilli dans l'espace situé à l'extrémité du tuyau 7 et s'écoulant au dehors par le conduit d'échappement de brai 11.
L'action des gaz chauds sur les particules du jet de goudron ou du goudron amené de quelque autre manière en contact intime avec ces gaz et coulant sur les surfaces du tuyau de distillation est telle que ce goudron est chauffé et que les huiles volatiles qu'il renferme sont distillées, de sorte qu'un goudron ou brai plus lourd, ou une huile résiduelle, se dépose et s'échappe par le conduit d'échap- pement de brai . La distillation peut être réglée de la manière précédemment décrite, par exemple en réchauffant le goudron dans une mesure plus ou moins grande avant de l'injecter dans les gaz chauds ou en réglant le débit ou le genre de l'injection, etc...
Le temps pendant lequel le goudron ou huile est sou- mis à une température élevée peut être très court . On peut par conséquent obtenir directement un brai pauvre en carbone, en comparaison avec la distillation ordinaire, sans augmentation appréciable de la teneur en carbone par rapport à celle normalement présente dans le goudron dont le brai a été produit .
Au lieu de faire passer le goudron une seule fois au contact des gaz de distillation chauds, et de recueil-
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lir une partie seulement du distillat de ces gaz, on peut redistiller le résidu d'une première distillation en le faisant circuler une ou plusieurs fois à travers le même tuyau de distillation ou à travers un ou plusieurs autres tuyaux de distillation en vue de produire un distillat plus lourd et un brai plus dur .Au lieu de produire un brai de faible point de fusion, voisin de 42 c., on peut produire, des brais plus durs de point de fusion plus élevé, par exemple des brais fondant à 60-65 C. ( point de fu- sion obtenu par la méthode du cube dans l'eau ) , des brais fondant vers 80 c.
( méthode du bain d'air ) , un brui fondant à 1000 c. ou même des brais plus durs .En limi- tant la quantité de goudron ou de brai injecté , ou en pro- longeant son contact avec les gaz chauds, on peut porter sa température au point de cracking ou de décomposition de certains de ses éléments et augmenter sa teneur en car- bone, ce qui donnerait un brai plus riche en carbone et plus comparable à un brai de goudron de gaz d'éclairage En mé- langeant différents goudrons avant de les distiller, par exemple en mélangeant un goudron de four à coke avec un goudron de gaz d'éclairage ou un goudron de gaz à l'eau, on peut obtenir des distillats composites et des brais composi- tes .
A leur sortie du tuyau de distillation ,et pendant qu'ils possèdent encore une température relativement élevée, les gaz peuvent être de nouveau refroidis, par exemple par des jets de liqueur ammoniacale ou de goudron dans le petit barillet, avant de passer aux condenseurs, ou bien on peut les faire passer à la conduite transversale et aux conden- seurs à une température encore élevée .Suivant la méthode.
de refroidissement et de condensation appliquée ,les huiles provenant de la distillation répétée du goudron de houille, conjointement avec les éléments d'huile et de goudron prove- nant des gaz de distillation normaux employés pour la dis-
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tillation du goudron, peuvent être obtenues en partie dans le barillet et en partie dans les réfrigérants ou condenseurs qui suivent sous forme d'huiles relati- vement propres ,d'huiles goudronneuses ou de goudron huileux contenant une teneur beaucoup moindre en éléments lourds du goudron et principalement composés d'huiles.
Lorsque du goudron ou des huiles sont injectés dans les gaz du barillet distinct, la chaleur des gaz effec- tue la distillation partielle du dit goudron, etc.... et les jets refroidissent les gaz et les épurent en en éli- minant une partie des éléments lourds et en augmentant leur teneur en huiles . En pareils cas, ]Les gaz chauds de four à coke sont employés deux fois en série, d'abord à une température élevée, puis à une température un peu plus basse, pour distiller le goudron, etc.., et les gaz ainsi employés sont lavés deux fois par les jets de gou- dron ou d'huile .
Lorsque le résidu du second traitement ou des traitements complémentaires est employé dans le premier traitement, l'opération devient du type à contre- courant, le goudron ,etc... étant préchauffé ( et le cas échéant déshydraté ) ainsi que partiellement distillé par les gaz à une température relativement basse avant de subir une nouvelle distillation par les gaz à une tempéra- ture relativement haute . La chaleur des gaz est néanmoins telle qu'on peut effectuer ainsi une distillation efficace d'une grande quantité de goudron ou d'huile tout en lais- sant ces gaz à une température assez élevée pour qu'ils entraînent une grande quantité d'éléments d'huile con- densables pouvant être récupérés ,d'une façon frac- tionnée ou autrement , dans l'appareil de condensation sé- paré.
Dans la batterie de fig. 2 , la plupart des fours sont munis de tuyaux montants de construction usuelle, ces
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tuyaux pouvant comporter des injecteurs de liqueur ammonia- cale dans le col de cygne et dans le barillet pour séparer une quantité considérable de goudron lourd dans le barillet et délivrer aux réfrigérants ou condenseurs des gaz de fai- ble teneur en goudron .
On peut alors employer soit le pro- duit de goudron entier , soit seulement le goudron le plus lourd, soit seulement le goudron le plus léger ,pour le distiller suivant l'invention, par exemple en le faisant passer à un déshydrateur pour le déshydrater et le préchauf- fer et en l'amenant alors au contact intime des gaz de dis- tillation chauds sortant des fours à coke, en vue d'utiliser la température élevée et les calories de ces gaz pour dis- tiller le goudron et en produire du distillat et du brai.
La partie de la batterie ainsi employée pour la distil- lation du goudron joue à la fois le rôle d'une cokerie pour la production de coke et de gaz de distillation et d'une installation de distillation du goudron par les gaz de dis- tillation chauds, ce qui combine une installation de dis- tillation du goudron avec la cokerie et supprime les dépen- ses qu'entraîne le transport du goudron de houille de la co- kerie à l'usine de distillation du goudron, tout en dimi- nuant aussi considérablement le coût de l'installation et la dépense en combustible afférents à la distillation du goudron par l'utilisation des gaz de distillation chauds dont la chaleur serait autrement perdue et doit habituelle- ment être dissipée à grands frais .
Les produits obtenus en redistillant le goudron sui- vant l'invention comprennent des brais pauvres en carbone ou des brais riches en carbone, les uns et les autres pou- vant être de diverses duretés .Ces produits compren- nent aussi les huiles résultant de la distillation du gou- dron, mélangées avec les huiles et éléments de goudron pro- venant des gaz de distillation employés pour la distillation.
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Lorsque le goudron distillé est un goudron complet conte- nant pratiquement tous les éléments du goudron, on obtien- dra des huiles de points d'ébullition très différents.
Si l'on ne distille qu'un goudron lourd, le produit dis- tillé contiendra, de façon correspondante, une teneur correspondante en huiles lourdes Si le goudron est re- mis en circulation et redistillé , les huiles obtenues seront plus lourdes que celles résultant de la première distillation .
Si les huiles dérivées des distillations séparées sont condensées séparément , une série de pro- duits différents les uns des autres pourront être direc- tement produits par condensation, le cas éahéant frac- tionnée, des vapeurs d'huile des gaz .L'invention rend par conséquent possible lroduction d'huiles de proprié- tés différentes , de faible teneur en éléments de goudron lourd, directement à la cokerie
Le tuyau montant et les tuyauteries de circulation, etc... sont représentés schématiquement sur les dessins et sans revêtement calorifuge ,mais il est évident qu'aux endroits où il est désirable d'empêcher la perte de cha- leur par rayonnement, de diminuer cette perte ou d'empê- cher le refroidissement exagéré des tuyauteries de circu- lation , etc...
, ces tuyauteries , les tuyaux montants et les tuyaux de communication dans lesquels les gaz et les liquides passent pourront être munis d'un revêtement calorifuge .
En outre, les gaz chauds résultant de la distilla- tion dans le four à coke peuvent être refroidis dans une certaine mesure avant d'être amenés au contact du goudron, pourvu que leur température soit encore suffisamment élevée pour déterminer la distillation désirée du goudron et la production de distillats et de brai à l'aide de ce goudron.
Toutefois ,il est avantageux d'utiliser les gaz chauds à
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leur température maximum immédiatement à leur sortie des fours à coke, en les employant de la manière décrite .
On a décrit et représenté une construction particulière de tuyau d'échappement modifié, mais il est évident que, en ce qui concerne les caractéristiques les plus générales de l'invention, celle-ci peut être réalisée dans un appa- reil autrement construit dans lequel le goudron ou les hui- lea sont distillés par les gaz chauds et dans lequel les distillats sont condensés séparément de la manière décrite.