<Desc/Clms Page number 1>
"PROCEDE ET APPAREIL POUR LA DISTILLATION DU GOUDRON".
Cette invention a trait à des perfectionnements à la distillation des goudrons et à la production de brais et d'huiles distillées en partant de ces goudrons, et elle a pour objet un procédé de distillation du goudron et de production du brai et un procédé perfectionné pour la mise en pratique de ce procédé , L'invention concerne plus particulièrement l'obtention de produits désirables des installations de carbonisation du charbon et de production de gaz telles que, par exemple, les cokeries à sous-produits- les cornues à gaz d'éclairage, etc..,L'invention sera décri.. te plus particulièrement en se référant au fonctionnement des cokeries à sous-produits.
<Desc/Clms Page number 2>
Dans les fonctionnements ordinaire des cokeries à sous-produits ,les gaz produits par lacokéfaction et sortant des fours individuels se rendent à travers des tu- yaux d'échappement montants et des colsde cygne à un collecteur principal, ou barillet, commun à une batterie de fours. Les gaz de four à coke sortant des fours à une température élevée sont refroidis dans le barillet et dans des condenseurs reliés au barillet en vue d'en séparer les éléments de goudron. Dans beaucoup de cas, les gaz sont aussi sensiblement refroidis dans les cols de cygne par des jets de liqueur ammoniacale. Le goudron de houille séparé est ordinairement expédié ou transporté aux usines de distillation du goudron pour y être distillé en vue de- produire des brais et divers autres produits.
En raison de la température élevée des gaz sor- tant des fours à coke, et plus particulièrement à cause de la quantité de chaleur énorme que contiennent ces gaz, le fonctionnement satisfaisant du barillet alimenté par ces fours a toujours été un problème séri eux. La chaleur que renferment les gaz sortant des fours à une température de plus de 7000 C, est vingt à trente cinq fois celle re- quise pour la distillation de tout le goudron que contien- nent les gaz.
Il se sépare dans le barillet une certaine quantité de goudron lourd ou de brai, qui est soumis à l'effet de distillation des gaz à haute température, et il en résulte la formation, dans le barillet, d'un brai dur et solide qui, dans certains cas, ne peut être enlevé qu'en interrompant la marche de l'installation et en extra- yant le brai à l'aide -de racloirs ou d'autres outils. Il est usuel de nettoyer le barillet en y faisant passer un courant de liqueur ammoniacale , le cas échéant mélangé avec du goudron, mais ceci ne permet pas toujours d'éviter la difficulté susmentionnée.
En fait, l'emploi d'eau ou de
<Desc/Clms Page number 3>
liqueur ammoniacale aggrave quelquefois la situation parce que les brais qui se forment dans le barillet sont inso- lubles dans l'eau ou la liqueur ammoniacale et ne peuvent par suite être évacués qu'à l'aide d'une quantité de li- queur extrêmement grande.
L'emploi d'une grande quantité de liqueur ammo- niacale pour nettoyer le barillet est la cause d'une nou- velle difficulté due à l'abaissement qui en résulte de la température des gaz. Ainsi, en injectant une quantité suffisante de liqueur ammoniacale dans le barillet pour empêcher le brai de s'y accumuler, on peut diminuer la température des gaz jusqu'à un degré tel qu'il se condense une proportion considérable des éléments d'huile de valeur que contiennent les gaz et que ces éléments deviennent in- corporés au goudron ene peuvent en être séparés que par une distillation ultérieure.
Laprésente invention a pour objet un procédé et un appareil perfectionnés permettant de distiller directe- ment le goudron à l'usine de carbonisation du charbon, par exemple à une cokerie à sous-produits, et spécialement un perfectionnement apporté au fonctionnement du ou des barillets se rapportant à une cokerie à sous-produits, perfectionnement grâce auquel on tire parti de la chaleur des gaz de four à coke pour distiller le goudron et les produits volatils distincts de ce goudron, de telle sorte que ces produits peuvent être obtenus indépendamment du brai, qui constitue alors un produit distinct du procédé .
Suivant l'invention, les gaz chauds sortant des fours à coke dans l'état dans lequel ils se trouvent à leur sortie des fours sont utilisés pour distiller le goudron et en séparer les huiles vaporisables qu' il con- tient, et ceci s'obtient en amenant le goudron en contact intime avec les gaz chauds arrivant des fours à coke dans @
<Desc/Clms Page number 4>
le barillet, alors que ces gaz ont encore une température assez élevée pour effectuer la distillation désirée; et l'on empêche le brai de s'accumuler dans le barillet en faisant passer dans ce barillet une quantité de goudron ou brai chaud supérieure à celle distillée par les gaz chauds.
La grande quantité de goudron ou de brai qu'on fait circuler à travers le barillet est retirée d'une façon continue ou intermittente sous forme de brai et peut être en partie remise en circulation dans le barillet avec une nouvelle quantité de goudron ou de brai à distiller; on peut aussi la retirer sous forme d'un produit fini, ou encore la soumettre à une nouvelle distillation par un traitement séparé. Lorsqu'on fait usage d'une série de barilletsde faible longueur comme il sera décrit plus loin, on peut faire passer le goudron ou brai successivement à travers plusieurs des barillets pour le distiller progres- sivement. On peut obtenir des brais possédant diverses propriétés et caractéristiques suivant la façon dont on règle la distillation .
Le contact intime du goudron avec les gaz chauds des fours à coke a pour effet de refroidir partiellement ces gaz dont la température, à leur sortie normale du four, est voisine de 600 à 7000 C., et quelquefois beaucoup plus haute dans certains cas. La température de ces gaz et le volume des gaz non condensables sont suffisamment élevés pour que la distillation effective du goudron puisse être effectuée de la manière indiquée. La quantité de goudron fournie et l'intimité et la durée du contact des particules du goudron avec les gaz, et par conséquent la nature et le volume des huiles distillées du goudron, peuvent être modi- fiés.
Une distillation efficace peut être effectuée en sou- mettant les gaz traversant le barillet à une chute de tempé- rature de 100 C., par exemple, mais si l'on augmente la
<Desc/Clms Page number 5>
quantité de goudron ou l'intimité et la durée du contact, on peut obtenir une chute de température plus grande et obtenir une quantité plus grande d'huile à titre de dis- tillato
Le goudron sera à son tour chauffé par les gaz chauds et sa température pourra s'élever considérablement.
Toutefois une partie de la chaleur vaporisé les éléments liquides du goudron sans augmenter leur température de façon correspondante, de sorte que la température maximum du goudron et du brai résultant peut, dans certains cas, être considérablement inférieure à celle des gaz. Pour éviter l'engorgement-du barillet par du brai, il est important que le courant de goudron employé pour laver le barillet et celui circulant dans le barillet soient maintenus chauds, de façon qu'ils soient très fluides et que le brai susceptible de se former s'y dissolve et se mélange avec eux. Si le brai est maintenu suffisamment chaud, il restera trè s fluide et l'on pourra le maintenir dans cet état en supprimant l'effet réfrigérant de quan- tités excessivement grandes de liqueur ammoniacale .
La distillation du goudron dans le barillet peut être réalisée de façons très diverses impliquant le con- tact intime du goudron avec les gaz dans le barillet. De préférence, on évite l'introduction de liqueur ammonia- cale dans le barillet ,si ce n'est de la façon qui sera décrite plus loin et, au lieu d'effectuer cette introduc- tion, on lave le barillet à l'aide d'une quantité suffisan- te de goudron ou (et) d'huile pour empêcher toute accumu- lation de brai lourd dans le barillet.
Ce but est facile à réaliser si l'on fournit une quantité suffisante de l'agent de lavage et maintient la température élevée, parce que le brai lourd, s'il prend naissance, est soluble
<Desc/Clms Page number 6>
dans le goudron chaud ou l'huile chaude employés, de sorte que s'il s'en dépose, il se dissoudra et sera entraîné par le courant de goudron chaudcirculant dans le barillet.
Le goudron, l'huile ou leurs mélanges peuvent être intro- duits à l'une des extrémités du barill et et évacués à 1-$au- tre extrémité, ou peuvent être introduits et évacués en des points intermédiaires. Il est avantageux d'introduire la totalité ou une partie du goudron par des tuyères d;injec- tion prévues à cet effet dans le barillet et dans les cols de cygne y reliés.
Toutefois, il est important de satis- faire aux deux conditions suivantes : 1 Il convient que le goudron se mélange intimement avec les gaz sortant desfours à une température élevée pour effectuer la dis- tillation désirée; 2 Les surfaces du barillet doivent ê- tre continuellement nettoyées par un grand excès de gou- dron, d'huile ou de leurs mélanges à l'état chaud pour empêcher qu'il s'accumule du brai lourd sur ces surfaces.
L'un et l'autre de ces desiderata peuvent aussi être réa- lisés en prévoyant des dispositifs agitateurs mécaniques convenables dans le barillet et en actionnant ces dispo- sitifs de façon à maintenir une agitation constante et violente du goudron passant dans le barillet, afin que le goudron soit projeté dans le courant de gaz de four à coke et sur les surfaces exposées du barillet, que des tuyères d'injection etc.. soient ou non employées pour injecter directement le goudron sur les surfaces du barillet.
L'agitation désirable peut être réalisée à l'aide d'un arbre rotatif s'étendant le long du barillet ou à l'aide d'une série d'arbres rotatifs s'étendant en tra- vers du barillet et munis de palettes convenable ou encore d'arbres verticaux munis de palettes analogues. Des cônes rotatifs ou d'autres organes agitateurs et organes de pro
<Desc/Clms Page number 7>
jection peuvent être disposés dans le barillet et actionnés de façon à projeter du goudron dans le courant de gaz et sur les surfaces exposées du barillet. Le même but pourrait être réalisé à l'aide de disques, plaques ou saillies portés par des arbres rotatifs.
L'agitation nécessaire peut aussi être réalisée en introduisant des gaz comprimés tels que, par exemple, des gaz de foyer ou de four à coke ou de la vapeur d'eau, par un tuyau distributeur con- venable immergé dans le goudron; on peut encore disposer des raccords d'aspiration du type à T (du type des éjec- teurs McDaniel) dans le barillet, les extrémités d'aspira- tion de ces raccords étant placées au-dessous du niveau du goudron que renferme le barillet. Si l'on fait en sorte que les tuyères des éjecteurs fassent saillie au-dessus de la surface du goudron, un jet de goudron sera projeté dans le gaz. Si les tuyères sont noyées dans le goudron ou brai que renferme le barillet, le goudron circulera mais ne sera pas projeté dans les gaz dans une mesure importante.
L'effet du ou des dispositifs agitateurs mé- caniques mentionnés peut être augmenté en prévoyant dans le barillet et le col de cygne des tuyères d'injection convenables permettant d'injecter du goudron dans le cou- rant de gaz passant dans le barillet .
Il faut éviter de refroidir les gaz dans le baril- let en procédant d'une manière quelconque comme on le faisait jusqu'à ce jour, mais il peut être désirable d'in- troduire de l'eau ou de la liqueur ammoniacale avec le goudron qu'on injecte dans le barillet, de façon à refroidir les gaz dans une mesure prédéterminée et réglée. Le réglage de l'effet réfrigérant peut être réalisé plus facilement avec de l'eau, en raison du fait que l'eau possède une chaleur spécifique et une chaleur latente plus élevées
<Desc/Clms Page number 8>
que celles du goudron et des huiles. Il est possible, par conséquent, d'ajouter de l'eau ou de la liqueur ammonia- cale dans la proportion requise pour absorber toute la chaleur à l'exception de celle nécessaire pour distiller le goudron.
Lorsqu'on désire du brai dur, on peut dimi- nuer la quantité d'eau introduite ou n'en pas introduire .
On peut aussi refroidir les gaz dans une mesure plus ou moins grande en y ajoutant des gaz froids tels que des gaz de foyer, des gaz de four à coke refroidis, etc..
Au lieu d'effectuer un refroidissement, on peut utiliser un supplément de chaleur, lorsque cela est désirable, en faisant passer des gaz de ce genre sur la surface incan- descente du coke que renferment les fours et, de là, par les tuyaux d'échappement, dans le barillet.
La capacité de distillation des gaz sortant d'une seule batterie de four à coke est de beaucoup supérieure à celle nécessaire pour distiller la quantité de goudron produite par cette batterie, de sorte qu'on peut distiller le goudron provenant d'un nombre considérable de batteries par les gaz chauds dérivés d'une seule batterie. Par con- séquent, il est ordinairement nécessaire , pour maintenir le fonctionnement comme il a été décrit précédemment, soit de prévoir une quantité de goudron de beaucoup supérieure à celle produite par la batterie unique qu'on fait travailler de dette façon, soit de réduire le volume desgaz employés à celui que peut distiller le goudron dont on dispose, par exemple en employant Ces gaz dans un petit barillet distinct .
<Desc/Clms Page number 9>
Lorsque, dans une même usine, plusieurs batteries de fours à coke ,par exemple vingt batteries, sont en fonctionnement, on peut distiller dans une seule batterie le goudron dérivé de plusieurs batteries ou de toutes en appliquant le procédé suivant l'invention. S'il n'existe qu'une seule batterie ou un petit nombre de batteries, le goudron peut être recueilli en service normal, par exemple à l'aide de liqueur ammoniacale injectée dans le barillet et, lorsqu'il s'en est accumulé une quantité suffisante, on peut alors la distiller dans le barillet en travaillant un ou plusieurs jours de la manière décrite.
Si le traitement continu avec une quantité relativement faible de goudron est désirable, l'huile légère ou lourde provenant des condenseurs peut être réintroduite dans le barillet en proportion convenable par rapport au goudron qui y circule. Ce mode de travail peut être désirable lorsqu'il n'existe pas de moyens permettant d'accumuler de grandes quantités de goudron.
Au lieu de réaliser la distillation dans le baril- let qui est commun à tous les fours de la batterie ,on peut prévoir un petit barillet et ne relier ce barillet qu'à un petit nombre de fours de façon qu'il en reçoive les gaz,les gaz des fours restants passant dans le barillet principal. Les fours reliés au petit barillet peuvent aussi être reliésau grand barillet, et des robinets ou obtura- teurs convenables peuvent être prévus pour permettre de di- riger les gaz à volonté à travers l'un ou l'autre des ba- rillets, suivant qu'il peut être désirable. Le petit ba-
<Desc/Clms Page number 10>
rillet peut être disposé convenablement au-dessous, au- dessus ou le long du barillet principal, ou bien il peut être placé sur le côté opposé de la batterie.
Il est avan- tageux de le disposer à l'arrière des fours et de le re- lier à ceux-ci par des tuyaux- montants distincts. Les mêmes fours peuvent être reliés aussi au barillet usuel, et l'on peut prévoir des robinets ou obturateurs dans les tuyaux montants et des conduits de communication pour permettre l'introduction des gaz de four à coke dans l'un ou l'autre des barillet s, suivant qu'on ledésire. Au lieu de prévoir un barillet de grande longueur et un barillet de faible longueur, on peut prévoir une série de petits barillets reliés chacun à plusieurs fours de la batterie de façon à en recevoir les gaz.
Quelle que soit la dispo- si tion adopt.ée, les petits barillets peuvent être munis de dispositifs agitateurs mécaniques pour assurer le con- tact intime du goudron ou de l'huile avec les gaz de four à coke chauds passant dans les barillets. On peut augmen- ter l'effet de l'agitation mécanique en injectant du goudron dans le barillet et les cols de cygne y reliés, ou en employant des tuyères d'injection sans agitateurs mécaniques. Lorsqu'on prévoit des petits barillets distincts de la façon précédemment décrite, les gaz quittant le ou les petits barillets peuvent être conduits soit à un appareil de condensation distinct, soit à la conduite collectrice transversale, soit encore directement à l'appa- reil de condensation recevant les gaz du grand barillet .
De cette façon, tous les produits volatils peuvent être condensés ensemble, ou bien on peut obtenir différents pro-
<Desc/Clms Page number 11>
duits par la condensation indépendante desproduits vola- tilsdérivés du ou des petits barillets. On peut effectuer la condensation directement ou indirectement et appliquer la condensation fractionnée pour obtenir plusieurs produits différents à l'aide des vapeurs dérivées d'une distilla- tion unique. L'appareil de condensation employé peut être du type direct ou du type indirect et peut être établi pour permettre la condensation fractionnée des éléments condensables que renferment les gaz.
Le goudron distillé suivant l'invention peut être du goudron produit à la marne cokerie ou du goudron produit à une autre cokerie. Ce goudron peut être du goudron lourd, du goudron léger ou des éléments de goudrons lourd ou légers qu'on désire distiller pour obtenir des huiles.
- D'autres goudrons tels que le goudron de gaz d'éclairage , le goudron de four à cornues verticales, le goudron de gaz à l'eau, etc. peuvent aussi être distillés, et l'en peut aussi distiller du goudron léger ou des huiles goudronneuses etc. Lorsqu'on désire soit des brais mélan- gés ou composés, soit des distillats mélangés ou composés, on peut distiller deux ou plus de deux sortes différentes de goudron séparément à l'usine, ou bien on peut mélanger ces sortes dans des proportions convenables et les distil- ler ensemble pour obtenir directement un produit de brai composé. Lorsqu'on distille des goudrons différents, les brais qui en résultent peuvent être mélangés pour donner un produit composé, et les distillats peuvent également être mélangés si on le désire.
Par exemple, on peut ni.élan- ger un goudron de cornues à gaz horizontales de teneur
<Desc/Clms Page number 12>
élevée en carbone libre avec un goudron de four à coke et distiller le mélange pour obtenir, d'une part un brai composé plus riche en carbone libre que le brai du gou- dron de four à coke, et Vautre part, à titre de distillat, une huile composée. Le goudron distillé peut contenir toutes ou pratiquement toutes les huiles condensables, ou bien il peut être un goudron lourd ne contenant qu'une partie des huiles. Lorsqu'on distille des goudrons mélan- gés, les condensats seront d'une nature composée. Lors- qu'on distille séparément différents goudrons, les gaz et les vapeurs qui résultent de ces distillations séparées peuvent être condensés soit séparément, soit ensemble.
Tel qu'il est habituellement produit et recueil- li aux cokeries, le goudron est mélangé avec une quantité d'eau ou de liqueur ammoniacale plus ou moins grande. Ce goudron peut être employé directement et déshydraté aussi bien que distillé, ou bien il peut être déshydraté par- tiellement ou complètement avant d'être soumis à la dis- tillation. Le goudron peut aussi être soumisà un chauf- fage préalable en vue de le réduire à un état très fluide facilitant son agitation mécanique et assurant son contact intime avec les gaz chauds du four à coke.
Toute- fois, les gaz de four à coke chauds contiennent une quan- tité de chaleur si grande qu'on peut effectuer facilement la déshydratation effective en même temps qu'une distilla- tion effective, de sorte que le préchauffage du goudron par un dispositif de préchauffage distinct ne sera usuelle- ment pas nécessaire .
<Desc/Clms Page number 13>
Dans la mise en pratique du procédé , on peut n'a- mener le goudron qu'une seule fois au contaot des saz chauds ou le faire circuler de nouveau pour le ramener au contact des gaz chauds en vue d'une nouvelle distillation et en vue de la production de brais plus durs ou même de brais dont la nature est modifiée comme ceux ayant une teneur plus grande en carbone libre.. Cette distillation complé- mentaire peut être effectuée en faisant recirculer le goudron ou brai soit dans le même barillet ,soit dans un ou plu- sieurs autres aystèmes,par exemple en le faisant circuler successivement à travers une série de petits barillets de façon à obtenir dans. des installations différentes soit des distillats et brais du même genre ou de genres analo- gues, soit des distillats et brais de genres différents.
En réglant l'agitation du goudron et en redistillant lorsque cela est nécessaire ,il est possible de régler la dureté des brais produits et d'obtenir des brais plus nous ou plus durs ,suivant qu'on le désire. La distillation complémentaire du brai produit en premier lieu en vue d'en extraire une nouvelle quantité d'huile peut être-réalisée dans le barillet ou dans un autre appareil de distillation.
En prévoyant des barillets distincts reliés chacun à une série de fours il est possible de produire simultanément des distillats et brais possédant des caractéristiques dif- férentes ; et en faisant travailler des appareils de con- densation distincts avec des appareils de distillation distincts de ce genre , on peut produire simultanément des condensais de différentes propriétés.
<Desc/Clms Page number 14>
Ia présente invention comprend non seulement la distillation du goudron en vue d'en obtenir des huiles à titre de distillat mais aussi la production de brais de propriétés et caractéristiques variables. En limitant la durée du contact du goudron avec les gaz chauds et la température à laquelle le goudron est élevé pendant la distillation , on peut produire des brais de faible teneur en carbone et des huiles de-caractéristiques définies comme il a été décrit précédemmnet. Toutefois ,lorsqu'on fait recirculer le brai produit en premier lieu sa température subit une nouvelle augmentation et peut atteindre une valeur telle qu'il s'effectue une décomposition plus ou moins grande donnant naissance à des matières habituellement comprises sous 1'appellation de '!carbone libre" , ce qui augmente la teneur en carbone libre du brai.
Il est ainsi possible ,en faisant recirculer le brai et en réglant l'agitation du goudron dans le barillet de façon que le brai soit maintenu en contact avec les gaz chauds pendant un temps suffisant pour porter sa température au point de décomposition, de décomposer ou cracker une quantité plus ou moins grande du brai et (ou) des éléments d'huile et d'obtenir dans le produit une quantité correspondante de carbone libres
Indépendamment de la production de brais de propriétés et caractéristiques différentes , le présent procédé permet d'obtenir des distillats à l'aide de gou- dron ,de fractions de goudron ou d'huiles de goudron.
Ce procédé peut par conséquent être appliqué à la distillation d'une huile sale ,ou d'une huile contaminée par du goudron ou du brai , en vue d'en obtenir une huile plus propre à titre de distillat et un brai résiduelo Dans les appareils dans lesquels des petits barillets distincts sont reliés à des appareils de condensation distincts
<Desc/Clms Page number 15>
chaque appareil peut être alimenté à l'aide d'une matière différente ,
par exemple l'un d'eux pourra distiller du goudron de la manière décrite et un autre pourra distiller un mélange d'huiles en vue d'en séparer les différents é- lémentso
Les gaz s'échappant d'un barillet travaillant de la manière précédemment décrite contiennent des quantités considérables de vapeurs ou d'huiles dérivées de la dis- tillation du goudron en même temps que les gaz fixes usuelso
Comme ces gaz possèdent encore une température relativement élevée ,on peut ,pour maintenir les huiles à l'état de va- peur et les séparer ainsi du goudron , soumettre ces gaz à tout traitement ultérieur désirable en vue de séparer l'huile en plusieurs, fractions..
De préférence les huiles seront retirées de la botte médiane du barillet indépendam- ment du brai qui y circule et seront amenées par une con- duite transversale à l'appareil de séparation. Si l'on désire refroidir rapidement les gaz à la température qui convient pour la séparation d'un ou plusieurs des éléments volatils les plus lourds , on peut injecter dans les gaz de la conduite transversale de la liqueur ammoniacale, de l'huile ou des mélanges de ces liquides et conduire le liquide résultant à un dispositif de décantation dans le but de séparer la liqueur ammoniacale du goudron con- densé ou des huiles goudronneuses.
Au lieu de refroidir les gaz et vapeurs rapi- dement , on peut les refroidirprogressivement de façon à effectuer une condensation fractionnée des vapeurs et obtenir des fractions d'une nature définieo Le fait que la teneur des gaz en vapeurs condensables est augmentée par la dis- tillation du goudron a corme résultat la production d'une quantité plus grande de goudron léger et de produits huileux ,tandis que l'effet de lavage et d'épuration
<Desc/Clms Page number 16>
du goudron sur les gaz donne des produits huileux plus propres que ceux qui peuvent être obtenus normalement à l'aide des appareils de condensation ordinaires à sous- produits.
La présente invention peut être appliquée d'une façon plus ou moins générale à la distillation du goudron et des huiles et à la production de distillats tant du point de vue du procédé que du point de vue de l'appareil.
L'invention est basée sur le principe consistant à utiliser les gaz de four à coke chauds pour la distillation du gou- dron ou de l'huile en amenant le goudron ou l'huile en contact direct avec ces gaz.
L'invention sera décrite ci-après d'une façon plus détaillée en se référant aux dessins annexés qui ontrent un appareil établi suivant l'invention et agencé pour réaliser le procédé étant bien entendu toutefois que l'invention n'est pas limitée aux détails de la construction décrite et représentée.
Fig. 1 est un plan d'une partie d'un four à coke et représente l'application de l'invention à ce four.
Fig. 2 est une vue en bout avec coupe verticale partielle de la construction de Fige 1.
Fig. 2 est une coupe de la boîte médiane suivant 2a-2a (Fig. 1).
Fig. 3 est une coupe à plus grande échelle re- présentant l'agitateur disposé dans le barillet.
Figo 4 est une coupe représentant une autre construction d'agitateur.
Fig. 5 est une vue analogue d'une troisième forme de dispositif agitateur.
Fig. 6 est une coupe représentant l'applica- tion du raccord aspirateur en T dans le barillet.
<Desc/Clms Page number 17>
Figo 7 est un plan de la batterie de fours à coke et d'un petit barilleto
Fig. 8 est un plan représentant l'application de plusieurs petits barillets à la. batterie.
Fig. 9 représente une autre disposition.
Dans les Figs. 1 et 2 , 5 désigne une batterie de fours à coke comportant des tuyaux d'échappement, ou tuyaux montants ,individuels et des cols de cygne 6 reliant les fours, à un barillet ou conduite collectrice principale 7. Ce barillet est destiné à recevoir tous les gaz des fours à coke individuels, et à les délivrer par l'intermédiaire d'une boîte médiane modifiée 8 à une conduite transversale 9 qui est reliée à l'appareil de condensation qui sera décrit plus loin. La boîte médiane est construite et disposée de telle sorte qu'une hauteur assez grande de goudron ou de brai soit maintenue danspette boite et dans le barillet comme représenté dans la fig. 2a , dans laquelle on voit que ladite boîte est plus grande que d'ordinaire pour qu'elle puisse contenir un volume considérable de goudron ou de brai.
Cette boite peut être munie de dispositifs calorifuges (non représentés).
Le barillet est muni de tuyères d'injection 15 et 16 à l'aide desquelles le goudron à distiller peut être introduit dans ce barillet et amené au contact intime des gaz qu'il renferme pour effectuer la distillation rapide du goudron. Ces tuyères peuvent être employées seules pour projeter le goudron ou le brai à l'état pulvérisé dans les gaz ,
ou bien on peut les remplacer ou les compléter par des dispositifs d'agitation mécaniques ser- vant à délivrer le goudron ou le brai à l'état pulvérisé dans les gaz du barilleto
<Desc/Clms Page number 18>
Le barillet est muni d'un arbre longitudinal 10 comportant une série de palettes ou bras 11 distribués d'un bout à l'autre de sa longueurs L*arbre 10 reçoit sa com- mande d'une source de force motrice convenable. Un tuyau
12 est relié au barillet ,par exemple à l'une de ses ex- trémités ,et une pompe 13 refoule le goudron ou le brai d'un récipient 14 dans le barillet.
Si on le désire , le goudron ou brai peut être introduit en plusieurs points de la longueur du barillet par des tuyaux convenables prévus à cet effet ou bien,si on le désire , on peut l'introduire par des tuyères d'injection 15 et 16 reliées à des tuyaux de ce genre d'une manière propre à effectuer l'injection dudit goudron dans le barillet. Le brai qui s'accumule au fond du barillet est retiré soit d'une façon continue , soit d'une façon intermittente par un tuyau 17 et peut être remis en circulation à l'aide d'une pompe 18 et des tuyaux précédemment décrits , ou bien il peut être évacué par un tuyau 19 et délivré à un récipient 20.
Ainsi qu'il a été décrit précédemment , le fonc- tionnement du barillet implique le maintien et la circu- lation , dans ce barillet ,d'une quantité de goudron ou de brai suffisante pour empêcher qu'il s'accumule du brai dur au fond et sur les surfaces exposées du barillet. Le brai est évacué d'une façon continue ou intermittente par les tuyaux d'échappement et est soit ramené , soit en partie ramené et en partie remplacé par du goudron ou du brai pro- venant d'autres sources. L'effet de l'agitateur dans le barillet est de projeter le goudron ou brai à l'état fine- ment divisé dans le courant de gaz qui y passe et de le soumettre, en raison de sa subdivision ,au contact intime des gaz chauds*.
Ce contact intime effectue une distilla- tion importante du goudron ou du brai ,ce qui a come ré- sultat de produire un brai plus dur qui est toutefois
<Desc/Clms Page number 19>
entraîné par le courant de goudron et de brai se mouvant au fond du barillet et est ainsi empêché de s'accumuler et d'engorger le barillet. Le goudron ou brai est également projeté à l'état finement divisé sur les surfaces exposées du barillet ,ce qui nettoie les dites surfaces et empê- che qu'il s'y dépose du brai dur.
Par suite de l'effet de distillation des gaz chauds de four à coke , ces gaz se chargent d'une pro- portion considérable d'huiles volatiles distillées du goudron ou du brai ,et ces huiles volatiles restent dans les gaz à la température à laquelle le bari-llet travaille , par exemple une température de 100 à 200 C. inférieure à celle des gaz sortant des fours à coke. Le contact intime entre ces gaz et le goudron ou brai du barillet joue un autre rôle important en ce sens qu'il sépare des gaz par lavage les éléments de goudron les plus condensables qu'ils contiennent .tout en laissant dans ces gaz une pro- portion considérable des éléments volatils normaux.. Ce contact intime a en outre pour effet de séparer des gaz une proportion plus ou moins grande des matières solides en- traînées telles que le carbone libre ,etc...
De ce fait les. gaz sont non seulement enrichis en éléments plus vo- latils ,mais sont débarrassés dans une certaine mesure des matières entraînées insolubles et relativement lourdes.
Ainsi qu'il a été indiqué précédemment , l'effet de l'agitateur mécanique dans le barillet peut être remplacé ou augmenté par l'introduction de tout le goudron ou d'une partie du goudron sous forme d'un jet pulvérisé , à l'aide de tuyères d'injection prévues à cet effet. Ces tuyères assurent la subdivision du goudron en particu.les très pe-
<Desc/Clms Page number 20>
tites et facilitent par conséquent le contact entre les gaz chauds de four à coke et les particules de goudron , ce qui , améliore l'effet de distillation.
Les gaz qui s'échappent de la boîte médiane 8 et pénétrent dans la conduite transversale 9 entraînent une grande proportion des éléments volatils du goudron qui pénètre dans le barillet et sont.débarrassés dans une mesure considérable non seulement des éléments de goudron lourds qui ne sont pas volatils à la température de travail du barillet mais aussi de la matière entraînée insoluble. Ces gaz peuvent être soumis dans la conduite transversale au contact de liqueur a moniacale introduite dans celte conduite par une série de tuyères d'injection 21 alimentées par un tuyau 22 provenant d'une source quelconque de liqueur ammoniacale de l'installation.
En quittant la conduite transversale , le liquide suscepti- ble de contenir des éléments de goudron ou d'huile con- jointement avec la liqueur ammoniacale est délivré par un tuyau 23 à un dispositif de décantation 24 dans laquel la liqueur ammoniacale peut être séparée pour être ramenée, par exemple , par l'intermédiaire d'un récipient±µ , d'une pompe 26 et d'un tuyau 22 , à la conduite transversaleo Le goudron ou l'huile du dispositif de décantation est délivré par un tuyau 27 à un récipient 28. Une pompe 29 et un tuyau 30 délivrent le goudron ou l'huile au tuyau 22 et le goudron peut être mélangé avec la liqueur ammo- niacale employée comme agent réfrigérant dans la conduite transversaleo Un tuyau 31 fait communiquer le récipient 24 avec le récipient à goudron.
Du ouaron provenant d'une autre source quelconque peut être délivré au réci- pient 14 par un tuyau 14'.
<Desc/Clms Page number 21>
Le reste des gaz ,qui contiennent encore des éléments d'huile , est délivré à des condensateurs 32 dans lesquels les produits huileux sont séparés ,ces produits pouvant être conduits à un dispositif de décantation 33 en vu.e d'en séparer la liqueur ammoniacale qu'ils contien- nento- Les gaz s'échappant des condenseurs 32 sont aspirés 'par un ventilateur 34 assurant leur mouvement à travers le système.
Ainsi qu'il a été dit précédemment, l'objet principal de la présente in vention est la distillation du goudron et la récupération des éléments volatils qu'il renferme à la cokerie, et l'utilisation de la chaleur des gaz qui s'échappent des fours à coke. Un avantage de l'in- vention est que , pour effectuer la distillation , le ba- rillet usuel est utilisé sans être modifié d'une façon importante, et qu'on évite la difficulté éprouvée jus- qu'à ce jour pour protéger le barillet contre l'accumu- lation de brai dur.
Dans la forme de réalisation repré- sentée ,on emploie un seul barillet , mais il est bien entendu qu'on peut , pour réaliser l'invention ,prévoir un ou plusieurs petits barillets , reliés chacun à une série de fours à coke , et un ou plusieurs appareils de condensation , lorsque cela est nécessaire ou désirable pour réaliser le but vise.
Dans la fig. 4 est représentée une disposition un peu différente de l'agitateur mécanique prévu dans le barillet. Dans ce cas , une série d'arbres verticaux 35 sont disposés dans le barillet 36, chacun d'eux portant une série de cônes 37. Ces arbrea sont destinés à être actionnés par toute source de force motrice convenable telle qu'un petit moteur électrique. Lorsqu'ils reçoivent un mouvement ,de rotation ,les cônes immergés dans le
<Desc/Clms Page number 22>
courant de goudron à la partie inférieure du barillet pro- jettent le goudron vers le haut et à un état finement divi- sé dans les gaz. chauds de four à coke passant de la batte- rie 39 dans le barillet.
Il va de soi qu'un volume impor- tant de gouaron ou de brai est maintenu dans le barillet comme dans la forme de réalisation précédente.
Dans la fig. 5 , 40 désigne un arbre s'étendant le long et à l'intérieur du barillet 41 et portant une sé- rie de disques 40'. Cet arbre peut être actionné de toute manière propre à faire tourner les disques 40' dans la usasse de goudron ou de brai que renferme le barillet et dans laquelle il plonge. La rotation des disques a pour effet de projeter le goudron ou brai dans le courant de gaz chaud de four à coke passant de la batterie 43 dans le barillet par les tuyaux d'échappement 42. Cette dis- position assu=e le mélange intime du eouaron ou brai avea les gaz de four à coke à haute température en vue d'effec- tuer la distillation du goudron de la manière précédemment décrite.
Bien entendu , le niveau du goudron ou du brai du barillet peut être maintenu de la façon précédez:ment décrite.
Couse représenté dans la fig. 6 ,on peut relier une série d'injecteurs 44 à un tuyau 45 s'étendant longi- /au baril)et gudinalement l'intériuer /et alimenté tout gaz conve- /au barillet tudinalement l'intérieur/et alimente de tout gaz conve- nable (gaz. de foyer , gaz de four à coke, vapeur d'eau etc...) sous une pression suffisante pour produire un effet d'aspiration et d'injecteur convenable quand le.*-- Gaz Inverse les injecteurs 44.
Le cote d'aspiration des injecteurs peut être immergé dans le goudron ou brai qui se trouve à la partie inférieure du barillet comme re- présenté , et lorsqu'un gaz sous pression sera introduit
<Desc/Clms Page number 23>
de la manière décrite ,le gouaron ou brai sera entrainé vers -le haut sous forme d'un jet pulvérisé qui remplira sensiblement tout l'espace qui se trouve au-dessus du goudron ou brai que renferme le barillet 46 ,ce goudron ou brai étant ainsi amené au contact intime des gaz de four à coke chauds arrivant de la batterie 48 par les tuyaux d'échappement 470 Le gouaron ou brai peut être maintenu au niveau convenable dans le barillet de la manière précé- demment décrite.
Ainsi qu'il a été indiqué précédemment, l'in- vention peut être réalisée soit dans le barillet usuel , soit dans un petit barillet. Ainsi ,si la.quantité de goudron à distiller est relativement limitée ilkpeut ête préférable d'utiliser un petit barillet tel que celui re- présenté dans la fig. 7. Dans cette forme de réalisation de l'invention la batterie de fours à coke 50 est munie des tuyaux montants et cols de cygne usuels 51 qui com- muniquent avec le barillet 52 muni u.'une boîte médiane 53, de laquelle les gaz .,et le condensat passent à une conduite transversale 54 aboutissant à l'appareil de condensation usuel composé de condenseurs 55. Les gaz. sont aspirés à travers le système par un ventilateur 56.
Le goudron séparé et la liqueur ammoniacale peuvent être évacués par l'intermédiaire de dispositifs de décantation (non représentés) comme dans la pratique usuelle. La cons- truction décrite jusqu'ici constitue la disposition ordi- naire et , au cours du fonctionnement de cet appareil , on peut introduire unequantité convenable de liqueur am- moniacale dans le barillet pour refroidir les gaz qui y circulent.
<Desc/Clms Page number 24>
Pour réaliser l'invention de la façon précédem- ment décrite , on peut disposer un barillet de faible longueur 57 le long du barillet usuel au-dessus de lui- ou dans toute autre position convenable par rapport à lui. De préférence . on le disposera à l'arrière des fours et on le reliera à plusieurs fours par des tuyaux montants 58. Des robinets peuvent être prévus pour per- mettre de diriger les gaz sortant des fours vers l'un ou l'autre des barillets.. Le barillet de faible longueur ou auxiliaire est établi pour distiller le goudron de la manière précédemment décrite et est par conséquent muni d'un agitateur comme représenté ,par exemple, dans la fig. 3. L'agitateur peut être de l'un quelcon- que des types susmentionnés ou de leurs équivalents.
L'agitation du goudron ou du brai a pour effet de le projeter sous forme d'un jet pulvérisé à l'intérieur des az de four à coke chauds admis par les tuyaux d'é- chappement, et se trouve ainsi distillé. Le goudron et le brai résultant peuvent être mis en circulation comme dans le fonctionnement analogue du barillet usuel.
Le goudron ou brai peut être évacué d'une façon continue ou intermittente par un tuyau 61 et peut être ramené au barillet par une pompe 62 et un tuyau 63 , ou bien il peut être délivré par un tuyau 64' à un récipient 54.
Du goudron ou brai frais peut être introduit par un tuyau 59.
<Desc/Clms Page number 25>
. Les gaz sortant du petit barillet, ou barillet auxiliaire, sont évacués par une conduite 65 et amenés à des condenseurs: 66. Ces condenseurs peuvent être disposés en série et peuvent être des condenseura de fractionnement soit du type direct, soit du type indirect pour permettre d'extraire deux ou plus de deux produits huileux ou huiles goudronneuses des gaz sortant du petit barillet, Les condensats sont évacués et délivrés à des récipients con- venables. Les gaz restants peuvent alors être conduits par un tuyau 67 au ventilateur 56 qui,maintient l'équilibre de pression convenable dans le système.
La. fig. 8 représente une autre disposition dans laquelle une série de petits barillets remplacent le baril- let usuel, chacun d'eux étant relié à plusieurs tuyaux d'échappement, ce qui permet d'utiliser les gaz d'un nom- bre choisi de fours pour la distillation du goudron. On obtient ainsi une souplesse plus grande dans le pouvoir de distillation du goudron de l'installation ou usine, étant donné, qu'on peut utiliser un ou plusieurs des petits barillets à cet effet pendant qu'on fait travailler de la manière usuelle les barillets restants.
Comme représenté, la batterie 70 est munie des. tuyaux montants et cols de cygne usuels 71 qui communiquent @ avec une série de petits barillets 72 comportant chacun une boîte médiane 73 de laquelle les gaz passent à une con- duite transversale 74 aboutissant à l'appareil de condensation usuel composé des condenseurs 75. Les gaz sont aspirés a travers le système par un ventilateur 76. Le goudron séparé et la liqueur ammoniacale peuvent être évacués par l'intermédiaire de dispositifs de décantation comme dans la pratique usuelle, La construction décrite jusqu'ici permet /
<Desc/Clms Page number 26>
de travailler de la. manière usuelle.
Toutefois, ainsi qu'il a été indiqué précédem- ment, l'appareil est établi pour permettre de distiller du goudron dans un ou plusieurs des petits barillets, et cha- cun d'eux peut à cet effet être muni d'un dispositif agi- tateur convenable, tel que celui précédemment décrit relativement à la fig. 3, par exemple, qui consiste en un arbre longitudinal muni de palettes qui agitent le goudron ou le brai que renferme le barillet et le projettent dans le courant de gaz chaud de four à coke passant dans le barillet.
De plus, chacun des barillets peut être muni d'un tuyau de circulation 80 et d'une pompe 82 permettant de faire recirculer le goudron ou le brai dans ce barillet, ainsi que de tuyaux d'admission 84 permettant l'introduc- tion de la quantité supplémentaire de goudron ou de brai qui peut être nécessaire pour permettre le maintien du traitement envisagé.
On prévoit des tuyaux d'échappement 81 à l'aide desquels des quantités, réglées de goudron et de brai peuvent être retiréea ou amenées à circuler dans le barillet suivant, selon le réglage des robinets. Les tuyaux 81 reliant entre eux lea petits barillets permet- tent de refouler le brai produit dans un barillet situé à l'une des extrémités dans le barillet suivant et de ce- lui-ci au troisième, d'une manière continue, tandis que le goudron ou brai peut être remis en circulation dans une mesure plus ou moins grande dans les barillets individuels.
De cette façon, on peut effectuer Une distillation progres- sive du goudron et du brai en enlevant des vapeurs de plus en plus lourdes. et produisant des brais de plus en plus lourds* On peut retirer tout ou partie du brai produit dans les barillets individuels sous forme de distillais..
Si l'on n'introduit du goudron que dans le petit barillet situé à l'une des extrémités de la batterie, et si l'on
<Desc/Clms Page number 27>
fait circuler et qu'on distille le goudron dans ce barillet, qu'on transfère ensuite le brai au second barillet pour l'y faire circuler et l'y distiller, qu'on transfère en- suite le résidu au troisième' barillet pour le soumettre à une nouvelle circulation et à une nouvelle distillation, le brai le plus dur sera celui produit par.le dernier barillet, et les vapeurs évacuées seront de densités pro- gressivement croissantes.' Toutefois, la disposition de fig. 8 permet de faire travailler les petits barillets in- dividuels séparément sans faire passer le goudron ou brai d'un barillet au suivant.
Dans ce cas, des produits possè- dant les mêmes propriétés ou des propriétés différentes peuvent être obtenus dans les différents barillets, selon la quantité et la nature du goudron délivré et selon le degré de circulation et de distillation de ce goudron.. On peut en outre modifier la nature du traitement effectué dans les différents, barillets en fournissant une quantité supplémentaire de goudron ou de brai aux barillets indi- viduels à l'aide des tuyaux 84.
Chacun des barillets de fig. 8 peut être muni d'un système de condensation distinct, comme par exemple d'une série de condenseurs 83 établis pour séparer dif- férentes fractions d'huile des gaz de four à coke et va= peurs résultant de la distillation du goudron ou brai. Il va de soi que des robinets ou obturateurs convenables seront prévus pour permettre de diriger les gaz soit vers l'appareil de condensation distinct, soit vers l'appareil de condensation principal de la batterie, suivant qu'il peut être désirable.
En prévoyant une série d'appareils de condensation distincts, il est possible de produire des huiles de propriétés différentes à l'aide des gaz. et vapeurs mélangés provenant des différents barillets auxiliaires, en particulier lorsqu'on fait travailler ces. barillets en
<Desc/Clms Page number 28>
série ou dans des conditions différentes, de telle sorte que des brais de caractéristiques différentes sont produits. dans ces barillets et que les caractéristiques des vapeura distillées diffèrent également. En réglant la distilla- tion et la condensation, il est possible d'obtenir, di- rectement par condensation, une série de produits condensés de propriétés et caractéristiques différentes.
Une disposition modifiée est représentée dans la fig. 9 qui montre en élévation la partie supérieure d'un. fragment d'un des c8tés d'une batterie, avec trois petits collecteurs 85 disposés à des niveaux variant progressive- ment, chacun d'eux étant relié à une série de quatre tuyaux d'échappement 88 et comportant une boite médiane indivi- duelle 86 et une conduite transversale individuelle 87, chacun d'eux contenant en outre des agitateurs 89 servant à projeter le goudron ou brai à l'état pulvérisé dans les gaz passant dans le barillet.
Des tuyaux d'alimentation individuels 90 sont pré- vus pour chacun des barillets individuels, de sorte que le goudron ou brai peut être délivré à tous les barillets, si on le désire. Chaque barillet est en outre muni de tuyaux de circulation 91, 93 et 94. d'une pompe de circulation 92.et d'un tuyau 95 servant à évacuer le résidu de brai du barillet. Les petits barillets sont reliés à des tuyaux de trop-plein 96 à. l'aide desquels on peut permettre au brai de se déverser d'un petit barillet au suivant situé à un niveau plus bas, et de celui,-ci au troisième barillet, duquel on peut également permettre au brai de se déverser par le tuyau. 97.
A l'aide des tuyaux de trop-plein 96 et de leurs robinets, il est possible de permettre la passage d'une quantité plus ou moins grande de brai d'un barillet au suivant, de sorte que le brai d'un barillet peut être transféré en tout ou en partie au suivant et que le résidu
<Desc/Clms Page number 29>
du second peut être transféré en tout ou en partie au premier, etc.., ce qui rend possible de produire et de re- tirer différents genres de brai des petits barillets dis- tincts, ainsi que de produire des distillats relativement lourds dans ces barillets distincts.
Un supplément de goudron peut être introduit dans les petits barillets res- pectifs, si on le désira, pour modifier le traitement et la nature des produits, qu bien on peut introduire tout le goudron dans un barillet et faire passer progressivement le résidu à travers les autres barillets. Les appareils de condensation individuels, du genre de ceux représentés dans la fig. 8, ne sont pas représentés dans la fig. 9.
La. disposition décrite permet de faire travailler les fours à coke de la manière usuelle et d'utiliser une partie de la chaleur des gaz chauds. de four à coke pour distiller le goudron dérivé des gaz sortant des autres fours de la batterie ou un goudron pro.venant d'autres sources.
Comme dans la distillation précédemment décrite du goudron dans le barillet usuel, il est essentiel de laver le ou /petits les barillets à l'aide d'une quantité de goudron ou brai chaud suffisante pour empêcher l'accumulation. de brai dur dans le ou les barillets. Ainsi qu'il a été décrit, l'appa- reil comprenant un ou plusieurs- barillets de faible lon- gueur es.t en particulier avantageusement applicable lors- que la quantité de goudron à distiller est relativement limitée et insuffisante pour permettre d'effectuer un lavage convenable du grand barillet usuel, Cet appareil peut par conséquent être utilisé. aux cokeries isolées dans lesquelles on ne fait travailler qu'une seule batterie de- 'fours, à coke et dans lesquelles. la quantité de goudron qui peut être dérivée d'autres sources est relativement limitée.
Il permet de produire un brai possédant les caractéristiques désirées- et d'extraire des huiles précieuses du goudron
<Desc/Clms Page number 30>
d'une manière simple, efficace et économique.