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"PROCEDE ET APPAREIL DE DISTILLATION DU GOUDRON*. formée par Faisait l'objet d'une demande de brevet déposée aux E.U.A. le 26 Février 1927, sous la N 171154 au nom de F.OSBORNF.
Cette invention a pour objet des perfectionnements apportés à la distillation du goudron et à la production de brai et comprend un procédé nouveau de distillation du gou- dron et de production de brai et un appareil perfectionné permettant de mettre ce procédé en pratique. Elle a plus particulièrement pour objet des perfectionnements apportés à la distillation du goudron de houille et à la production de brais aux usines de distillation de la houille ,telles que les cokeries à sous-produits , les usines à gaz etc...
Dans le fonctionnement ordinaire des cokeries à sous-produits ,les gaz produits par la cokéfaction pas- sent , à leur sortie des fours individuels ,par des tuyaux d'échappement verticaux individuels et des cols de cygne individuels ,dans un ou plusieurs barillets communs à une batterie de fours. Les gaz de four à coke quittant les
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fours à une température élevée sont refroidis en vue d'en séparer les éléments du goudron ,ces éléments étant séparés en partie dans les barillets et en partie dans les conden- seurs subséquents.
Le goudron de houille produit aux cokeries à sous- produits est habituellement expédié ou transporté aux usines de distillation du goudron dans lesquelles il est soumis à une distillation en vue d'en recueillir des distillats et de produire des brais à titre de résidus de la distillation. la présente invention a pour objet un procédé et un appareil perfectionnés permettant de distiller le goudron en vue de la production de brai à une cokerie et de recueil- lir les huiles volatiles résultant de la distillation conjoin- tement avec les goudrons et huiles légers de la cokerie* L'invention a plus particulièrement pour objet des perfection- nements apportés à la distillation du goudron par des gaz de four à coke chauds dans des tuyaux d'échappement ou tuyaux montants modifiés situés entre le four à coke et le barillet.
Lorsqu'on distille du goudron en le projetant à l'état pulvérisé dans le courant des gaz de four à coke chauds passant des fours a coke au barillet à travers les tuyaux montants ,les huiles volatiles qui sont chassées du goudron passent avec les gaz dans le barillet tandis que le brai ou résidu de la distillation du goudron peut être recueilli et obtenu séparément à titre de produit de la distillation. Si l'on pousse la distillation du goudron jusqu'au point où il se forme du brai lourd il se séparera du goudron ,pendant la distillation., une quantité augmentée de façon correspondante d'huiles lourdes qui passeront avec les gaz dans le barillet.
Ces huiles lourdes tendent à se séparer avec le goudron dans le barillet ,et si le goudron résultant est ramené en vue d'une nouvelle distillation pour en produire du brai
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les huiles lourdes seront de nouveau distillées et ramenées au barillet et leur volume tendra à augmenter à mesure qu'el- les seront distillées d'une façon répétée par les gaz chauds des fours à coke et condensées dans le barillet.
Le procédé de travail perfectionné qui fait l'objet de la présente invention permet de surmonter cet inconvénient et permet aux huiles ou distillats s'échappant pendant la distillation du goudron d'être recueillis dans le système collecteur de sous-produits ordinaire de la cokerie sans qu'il s'accumule de produits de distillation lourds dans le goudron à redistiller.
La. présente invention a particulièrement trait aux opérations dans lesquelles du goudron contenant des huiles de point d'ébullition élevé est distillé pour chasser les huiles lourdes et laisser un résidu de brai ; et l'invention permet de recueillir ces huiles lourdes dans le système collecteur de sous-produits de la batterie sans qu'elles s'accumulent dans le goudron lourd à distil- ler.
Suivant l'invention .on prévoit un dispositif collecteur distinct tel qu'un barillet distinct , pour les tuyaux d'échappement modifiés employés pour la dis- tillation.du goudron de sorte que les distillats ré- sultant de cette distillation pénètrent non pas dans le barillet ordinaire , mais dans le barillet distinct; et l'on fait passer les gaz et vapeurs de ce barillet distinct au système condenseur relié à la conduite transversale ordinaire de la batterie.
De cette façon ,les huiles lourdes distillées sont maintenues séparées du goudron et sont soit recueillies séparément dans le barillet distinct soit conduites aux condenseurs de la batterie dans lesquels elles sont condensées et recueillies à l'état de mélange avec les éléments plus légers du goudron
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et des huiles résultant du fonctionnement normal de la batterie*
Du point de vue de l'appareil ou de l'équipement on prévoit ,en plus du barillet ordinaire et du 'système condenseur de la batterie un ou plusieurs petits barillets distincts .et l'on relie les tuyaux d'échappement ,qui sont modifiés pour permettre d'y distiller du goudron ,au petit barillet distinct de telle sorte que les gaz et vapeurs ré- sultant de la distillation sont recueillis dans ce barillet;
et l'on fait alors passer les gaz et vapeurs du barillet distinct aux réfrigérants ,directs ou indirects ,faisant partie du système condenseur principal de la batterie. Les tuyaux montants modifiés sont aussi reliés avantageusement au barillet usuel et munis d'obturateurs permettant aux gaz des tuyaux montants d'être délivrés soit dans le ba- rillet ordinaire ,lorsque ces gaz ne sont pas employés pour la distillation ,
soit dans le barillet distinct lorsque les gaz sont employés pour la distillation*
La distillation du goudron dans les tuyaux mon- tants modifiés est effectuée par la chaleur contenue dans les gaz de four à coke chauds s'élevant à l'intérieur des- dits tuyaux ce qui s'obtient par exemple en projetant le goudron à l'état pulvérisé ou l'amenant de quelque autre manière au contact intime des gaz de four à coke chauds immédiatement au moment où ces gaz sortent des fours à coke ou au moins alors que leur température est encore assez élevée pour réaliser la distillation désirée.
Cette distillation du goudron par les gaz de four à coke chauds donne du brai ou un résidu lourd et augmente la teneur en vapeurs des gaz par les vapeurs chassées du goudron pendant la distillation Certains des éléments les plus lourds du gaz sont séparés de ces gaz par l'action de lavage des particules de goudron
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et ces éléments s'ajoutent au résidude brai ,tandis que le reste des éléments condensables des gaz chauds des fours à coke se rend avec les vapeurs entraînées résultant de la distillation au barillet distinct.
Le nombre de fours à tuyau d'échappement modifié employée pour la distillation du goudron peut varier. Il suffit d'un petit nombre de tuyaux d'échappement modifiés pour distiller le goudron d'une batterie entière. Toutefois, en prévoyant des communications entre les tuyaux d'échappe- ment modifiés et le barillet ordinaire d'une part ,et le barillet distinct d'autre part ,il est possible de prévoir un nombre considérable de ces tuyaux d'échappement modifiés et d'en employer un nombre aussi grand ou aussi restreint qu'il peut être désirable pour la distillation du goudron.
Ceux des tuyaux qui ne sont pas employés peuvent être mis en communication avec le barillet ordinaire ,tandis que ceux qui sont employés pour la distillation du goudron peuvent être mis en communication avec le barillet distinct.
Le barillet distinct qui recueille les gaz et vapeurs de la distillation peut être soumis à l'action de jets de goudron ou de liqueur ammoniacale pour faciliter la condensation des éléments lourds , et le goudron ou huile ainsi condensé peut être retiré du barillet distinct à titre d'un des produits du procédé. Les gaz et vapeurs qui restent après une condensation préliminaire de ce genre sont alors conduits aux réfrigérants ou condenseurs ordinaires auxquels les gaz et vapeurs du barillet ordi- naire sont conduits en vue d'en recueillir les huiles et goudrons légers.
De cette façon ,il n'est pas nécessaire de prévoir un système condenseur distinct , et l'on empêche néanmoins les huiles lourdes résultant de la distillation du goudron de pénétrer dans le barillet ordinaire et de s'y mélanger avec le dépôt de goudron lourd qui s'y forme.
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Du point de vue du fonctionnement de la-batterie , on peut faire travailler la plus grande partie de la batte- rie de la façon ordinaire en faisant passer les gaz des fours dans le barillet commun , qui peut être muni d'injecteurs de goudron et de liqueur ammoniacale et dans lequel le goudron lourd se dépose et se sépare à titre de produit de goudron lourd. Les gaz et vapeurs restants se rendent alors par l'intermédiaire de la conduite transversale aux réfrigérants ou condenseur qui peuvent être du type direct ou indirect et dans lesquels les gaz sont soumis à un nouveau refroidis- sement pour en séparer la majeure partie des éléments conden- sables restants.
On fait travailler la partie de la batterie qui est munie des tuyaux d'échappement modifiés aboutissant à un collecteur distinct en ayant recours à des jets de goudron pour effectuer la distillation du goudron par les gaz de four à coke chauds dans les tuyaux d'échappement modifiés ; le mélange de gaz et vapeur résultant passe alors au barillet distinct dans lequel une partie des éléments lourds peut se condenser et se séparer , le mélange gazeux restant passant alors aux condenseurs ou réfrigé- rants susmentionnés.
Le goudron qu'on distille suivant ce procédé peut être du goudron produit à l'usine même de carboni- sation de la houille à laquelle il est distillé ,ou bien il peut être un goudron provenant d'une autre usine de carbonisation de la houille ou autre. Il peut être un goudron lourd ,un goudron léger ou un goudron de pro- priétés très variables. Il peut être un goudron lourd ne contenant qu'une partie des huiles de la distillation de la houille ou bien il peut contenir toutes ou pratiquement toutes les huiles condensables , comme c'est le cas lorsque tous les éléments de goudron sont normalement recueillis ou
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condensés ensemble*
La façon dont le goudron est amené en contact direct avec les vapeurs chaudes peut varier.
Une tuyère de pulvéri- sation ou d'injection convenable ,à laquelle le goudron pré- chauffé et par conséquent très fluide est délivré sous une pression 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'échap- pement modifié pour amener le goudron en contact avec les gaz chauds.
On peut employer dans chacun des tuyaux d'échappe-
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/jets ment modifiés un ou plusieurs/de goudron , et le débit du W goudron introduit ainsi que sa température , peuvent être réglés pour assurer une distillation plus ou moins grande du goudron et la production de distillats de caractéristi- ques désirées et de brais ,ou produits analogues au brai , plus ou moins dure
Les gaz qui stéchappent de la,partie supérieure d'un four à coke possèdent une température assez élevée par exemple voisine de 600 à 700 C., ou même une tempéra- ture beaucoup supérieure dans certains cas.
La température de ces gaz est suffisamment élevée pour permettre d'effec- tuer une distillation effective du goudron en projetant dans ces gaz chauds et au contact intime de ces gaz du goudron à l'état divisé et en quantité réglée. En employant les gaz à la température qui est pratiquement celle qu'ils possèdent à la partie supérieure du four ,on utilise leur effet de chauffage et de distillation dans la mesure maximum.
La quantité de goudron et l'intimité et la durée du contact des particules du jet de goudron avec les gaz , ainsi que la nature et la quantité de l'hule distillée , peuvent varier.
En réglant le débit et le type du goudron injecté
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et le mode d'injection , ainsi que sa température de pré- chauffage , et en effectuant une nouvelle distillation , lorsqu'on le juge nécessaire ,il est possible de régler la dureté des brais produits et d'obtenir ,suivant qu'on le désire ,soit des brais mous ,soit des brais durs , et les huiles de différentes propriétés. La distillation complé- mentaire du brai qu'on obtient d'abord ,en vue d'en récu- pérer une nouvelle quantité d'huile ,peut être réalisée dans le même tuyau d'échappement ou dans un autre tuyau d'é- chappement.
Un avantage particulier de l'invention réside dans le fait que la distillation du goudron etc. détermine la volatilisation de certaines des huiles lourdes qui se déposeraient normalement dans le barillet ordinaire à titre d'éléments du goudron lourds et qui seraient , par suite , ramenées et redistillées d'une façon répétée , d'où il ré- sulterait une augmentation de la teneur du goudron en ces huiles lourdes. En recueillant séparément ces vapeurs d'huiles lourdes dans le barillet distinct on peut les faire passer dans le système condenseur ordinaire et les maintenir séparées du goudron lourd. L'invention offre ainsi un moyen pour distiller le goudron lourd et pour en séparer les huiles lourdes et recueillir ces huiles dans le système condenseur ordinaire de la cokerie.
L'invention sera décrite ci-après d'une façon plus détaillée en se référant au dessin annexé qui repré- sente un appareil établi suivant l'invention et agencé pour la mise en pratique du procédé suivant l'invention étant bien entendu toutefois que l'invention ne doit pas être considérée comme limitée à cet appareil.
Dans le dessin annexé :
Fig. 1 montre en plan une partie d'une batterie de fours à coke modifiée suivant l'invention pour permettre de réaliser le procédé suivant l'invention.
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Fig. 2 est une vue en élévation représentant une partie d'une des extrémités de la batterie*
Fig. 3 est une coupe verticale à plus grande échel- le des tuyaux d'échappement modifiés et du barillet.
Fige 4 montre une forme de réalisation des tuyaux d'échappement modifiés.
L'invention est susceptible d'être appliquée d'une façon plus ou moins générale à différents types et constructions de fours à coke à sous-produits ,tels que les fours Semet-Solvay , les fours Koppers etc., mais on décrira plus particulièrement son application aux fours à coke à sous-produits du type Semet-Solvay.
Dans le dessin ,le four est représenté schéma- tiquement en 1,,et 2 représente l'orifice par lequel s'échap- pent les gaz chauds des fours à coke. Le tuyau d'échappe- ment 3 est monté dans un joint convenable au-dessus de l'orifice 2 et communique par son extrémité supérieure avec l'extrémité inférieure d'une boîte le L'extrémité supérieure de cette boîte communique avec un coude d'échap- pement 5 qui aboutit au barillet ordinaire 6 et au barillet distinct 7 des obturateurs 8 et 9 permettant de relier le ooude 5 à l'un ou l'autre de ces barillets , suivant qu'on le désire.
La boîte 4 est élargie pour constituer autour du tuyau interne 10 un espace annulaire se prolongeant vers le haut. Les extrémités inférieures du tuyau 10 et de la boîte! font préférablement corps ou sont dis- posées de quelque autre manière propre à constituer un récipient annulaire permettant de recueillir.le brai ou résidu de la distillation*
Dans la boîte 4 et au-dessusjde l'extrémité du tuyau 10 se trouve une chicane ou chapeau 11 , et au- dessus de cette chicane se trouve une tuyère d'injection
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12 reliée à un tuyau 13 et permettant dé projeter à. l'état divisé le goudron à distiller.
Un orifice 14 est prévu à la partie inférieure de la boîte élargie 4 pour faire pas- ser le brai ou résidu de l'espace annulaire prévu à cet en- droit à un réservoir 14'. La boîte 4 est assujettie par son extrémité inférieure au tuyau d'échappement 3 qui est lui-même scellé dans la structure constituant le toit des fours. A son extrémité supérieure boîte 4 est reliée au coude 5,.
La botte! présente une série de portes ou ouvertures 15,près de son extrémité inférieure , en vue de la visite et du nettoyage* Elle est aussi munie d'une porte supérieure 17 portant la chicane ou chapeau 11 , la disposition étant telle que ,lorsqu'on ouvre cette porte , on enlève la chicane 11 de la boîte. La boite ° est aussi munie d'un trop-plein 18 situé à quelque distance du fond de l'espace annulaire inférieur.
La conduite reliant les tuyaux d'échappement mo- difiés ,ou tuyaux à distillation ,aux barillets peut être munie d'une tuyère d'injection ou dispositif analo- gue 19 permettant de refroidir ou de contribuer à refroidir les éléments condensables du gaz et les obturateurs 8 et
9. D'autres tuyères d'injection peuvent aussi être prévues en 20 dans le barillet ordinaire 6 et en 21 dans le barillet distinct 7. On peut délivrer à ces tuyères de la liqueur ammoniacale ,du goudron ou un mélange de ces deux liquides.
La batterie de fours à coke représentée dans la fig. 1 comporte les tuyaux ordinaires 22 reliés au barillet usuel ,6 La conduite transversale usuelle est indiquée en 23 et aboutit aux réfrigérants ou condenseur 24 et 25 qui sont eux-mêmes reliés à un réservoir de décantation 26.
L'exhausteur servant à faire circuler les gaz à travers le système est indiqué en!1. Cette partie du système compre-
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nant les tuyaux d'échappement ordinaires 22 le barillet 6- @ la conduite transversale 23 , les réfrigérants etc., cons- titue le système de cokerie ordinaire à sous-produits.
Comme représenté , le goudron recueilli dans le barillet et dans la conduite transversale s'écoule vers un réservoir collecteur de goudron 28 dans lequel il se sépare de la liqueur ammoniacale et est conduit à un déshydrateur 29 servant à débarrasser complètement le goudron de l'eau ou à le préchauffer en vue de sa distillation. Le déshy- drateur peut être de toute construction convenable. Le goudron déshydraté et préchauffé est alors refoulé par une pompe 30 dans le tuyau 13 qui alimente en goudron les tuyères d'injection 12. On peut , si on le désire ,faire usage de goudron non déshydraté ,mais il est avantageux pour l'injection ,que le goudron ait été préchauffé dans une mesure telle qu'il soit très fluide au moment où il est délivré aux tuyères.
Le collecteur distinct est muni d'un tuyau d'échap- pement 33 qui aboutit à un réservoir de décantation 34 ser- vant à recueillir les condensats lourds qui sont séparés dans ce barillet distinct. Le mélange des vapeurs non condensées et des gaz passe de ce barillet distinct par une conduite transversale 32 aux condenseurs 24 ou 25 précédemment décrits. La disposition des tuyaux est telle qu'on peut faire passer les gaz et vapeurs du barillet distinct , soit dans le condenseur 24 , soit dans le condenseur 25. soit dans les deux condenseurs ' 25 en série ,de sorte que les produits qui se séparent des gaz et vapeurs peuvent être mélangés avec l'un ou l'autre des produits de ces condenseurs distincts lorsque ces produits sont maintenus séparés.
Un tuyau 35 muni d'un robinet ou autre obturateur 36 permet de délivrer les gaz et vapeurs du tuyau 32 directement à la conduite transversale
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23 lorsqu'on le désire*
Les produits ainsi séparés et recueillis dans les condenseur 24 et 25 sont deproduits mixtes ,en ce sens qu'ils sont composés en partie des produits condensés des gaz de four à coke principaux de la batterie et en partie des distillats du système de distillation distinct. Les proportions de ces éléments condensés distincts peuvent être réglées en réglant la mesure dans laquelle on effec- tue le refroidissement et le lavage du mélange de gaz et de vapeurs dans le barillet distinct et en réglant le con- denseur dans lequel on fait passer les gaz et vapeurs distincts en vue d'une condensation complémantaire.
Il est possible d'effectuer un réglage complémentaire en augmentant ou diminuant la quantité de goudron distillée ou le degré de la distillaton. Quand la quantité de goudron à distiller augmente ,on peut employer un plus grand nombre dé tuyaux d'échappement à distillation et relier ces tuyaux au barillet distinct* Quand la quantité de goudron à distiller diminue le nombre de tuyaux d'échappement à distillation nécessaires est moindre.
Dans l'appareil représenté , on peut employer un nombre plus ou moins grand de tuyaux d'échappement pour la distillation et relier ces tuyaux au barillet distinct tandis que les tuyaux de ce genre qui ne sont pas ainsi employés peuvent être reliés au barillet ordinaire, ce qui maintient sé- parés les gaz employés pour la distillation de ceux qui ne sont pas ainsi employés*
Si l'on considère le fonctionnement d'une seule batterie de fours à coke l'invention rend possible de distiller tout le goudron recueilli dans le barillet et la conduite transversale et d'en obtenir les huiles vo- latiles et le brai ,les huiles volatiles étant con- duites et recueillies dans le système condenseur ordinaire
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de la batterie.
De cette façon ,tout le goudron lourd est transformé en brai et en huiles distillées ,et toutes les huiles distillées sont recueillies séparément en même temps que les goudrons et huiles légers résultant du fonc- tionnement normal de la batterie.
On a décrit et représenté un type et une construc- tion particuliers des tuyaux d'échappement à distillation et une disposition et des dimensions particulières des barillets distincts , ainsi qu'une disposition particulière )( des communications prévues avec le système condenseur or- dinaire ,amis il est évident que les caractéristiques générales de l'invention peuvent être réalisées à l'aide d'autres constructions et que la construction décrite est susceptible de recevoir de nombreuses modifications sans s'écarter de l'esprit de l'invention.