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IIDISTILIATION DE!? HYDROCARBURES OU HUIIEa PROVENANT DES FOURS .il COKE".
L'invention est relative à des perfectionnements dans le fonctionnement des fours à coke et en particulier à l'utilisation des hydrocarbures (dénommés ci-après huiles) récupérés dans les gaz de fours à coke en vue de refroidir ces gaz et, plus spécialement de faciliter le fonctionne- ment du collecteur principal que traversent les gaz. en sortant des fours..
Dans le mode de fonctionnement ordinaire des fours à coke à récupération des sous-produits, les gaz produits par l'opération de cokéfaction passent des fours individuels, à travers des tuyaux collecteurs et des cols- de-cygne, à un collecteur principal commun pour tous les fours de la batterie.
Ces gaz, contenant comme on le sait
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de nombreuses impuretés, quittent les fours à de hautes températures, par exemple 600 à 7000 C. ou davantage, et ils emportent une proportion considérable de matières à base de goudron et d'huile. Ordinairement les gaz sont refroidis, aussi rapidement que possible, au moyen de jets de liqueur ammoniacale, ou de liqueur ammoniacale avec du goudron, dans les cols-de-cygnes et le collec- teur principale Le refroidissement rapide amène la sépa- ration du goudron contenant les huiles les plus lourdes dans le collecteur principale.
Un autre refroidissement est effectué dans le branchement transversal qui réunit le collecteur principal au système de condensation, et une nouvelle quantité de goudron contenant à la fois des huiles plus lourdes et plus légères est ainsi séparée. Le goudron recueillie en même temps que celui provenant des refroi... disseurs à gaz, est transporté de l'usine à fours à coke @ à l'usine de distillation de goudron en vue de la dis- tillation et de la séparation des huiles et de la pro- duction de goudrons de qualités variées.
Etant donné la haute température des gaz à la sortie des fours à coke, et en particulier à cause de l'énorme quantité de chaleur qu'ils renferment, le fonc- tionnement dans de bonnes conditions du collecteur prin- cipal en liaison avec ces fours, a toujours été un pro- blème délicate La quantité de chaleur emportée par les gaz, qui sortent des fours à une température de 7000 G.
,. approximativement ou plus, est de vingt à trente-cinq fois celle nécessaire pour la distillation de la totalité du goudron contenu dans les gaz. Une certaine quantité de goudron lourd ou de brai peut se séparer dans le collecteur principal et ce goudron ou brai est soumis à un effet de distillation des gaz à haute température et il en résulte la formation dans le collecteur principal
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de brai compact qui dans quelques cas ne peut être enlevé qu'en isolant l'installation et en le grattant ou le pio- chanta L'opération qui consiste à faire couler dans le collecteur principal d.e la liqueur ammoniacale, ou bien de la liqueur ammoniacale mélangée de goudron, ne met pas toujours à l'abri de cette difficulté.
En fait, l'usage d'eau ou de liqueur ammoniacale aggrave les conditions dans quelques cas, parce que les brais formés dans le collecteur principal sont insolubles dans l'eau ou la liqueur ammoniacale, et par suite ne sont pas entraînés, moins d'employer une quantité de liqueur extrêmement grande.
L'emploi d'une grande quantité de liqueur ammoniacale pour balayer le collecteur principal amène une autre difficulté à cause de la température plus basse d.es gaz, qui en résulte* Ainsi, en pulvérisant de la liqueur ammoniacale dans le collecteur principal en quantité suffisante pour y empêcher l'accumulation de brai, la température des gaz peut être réduite à un point tel qu'une proportion considérable des matières huileuses de valeur qui se trouvent dans les gaz, se condensent et se déposent avec le goudron, et ils ne peuvent en être récupérés que par une distillation subséquente.*
L'objet de la présente invention est de réaliser un procédé et un appareil dans lequel les huiles récupé- rées, en tant que sous-produits provenant de la distil- lation du charbon,
peuvent être utilisées pour réduire la température des gaz dans le collecteur principal au pont demandé grâce à un réglage convenable, de façon à éviter un refroidissement inutile,la chaleur des gaz étant utilisée de façon économique pour= distiller les huiles et donner en partant de celles-ci des produits
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de distillation plus purs, les gaz étant lavés en même temps par le contact avec les huiles de sorte que le goudron qu'ils renferment est effectivement enlevé et retenu en quantité sensible dans le collecteur princi- pale
Conformément à la présente invention.
les gaz chauds de fours à coke sont mis dans le collecteur prin- cipal et-les cols-de-cygne y conduisant, en contact intime avec les huiles provenant de la condensation de vapeurs venant des gaz de fours à coke dans l'installation de condensation. Le contact intime des huiles avec les gaz a pour résultat un refroidissement partiel de ces gaz depuis la température à laquelle ils s'échappent norma- lement des fours à coke, jusqu'à celle désirée, cette température étant telle ordinairement que la majeure partie des vapeurs d'huile contenues dans les gaz et celles provenant de la vaporisation d'huiles apportées dans le collecteur principale sont retenues dans les gaz,
tandis que presque toutes les matières goudron- neuses se déposent dans le collecteur principal et y sont lavées par les huiles résiduelles qui coulent dans le fond du collecteur principale
L'opération ainsi décrite empêche le dépôt de brai compact dans le collecteur principal car le brai est soluble dans l'huile à chaude Tout ce brai compact qui peut tendre à se former sur les parois ou dans le fond du collecteur principal est ainsi balayé et entraîné avec l'huile, qui peut être enlevée, de façon continue ou intermittente, du collecteur prin- cipal. Pour assurer la réussite d'une telle opération, il est à désirer de prévoir une quantité d'huile dépas- sant celle pouvant être distillée par la chaleur des gaz de fours à coke circulant à travers le collecteur prin-
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cipal.
L'huile enlevée et emportant les matières goudron- neuses peut être remise en circulation à travers. le collec- teur principal pour être distillée de nouveau au contact des gaz chauds, de sorte qu'éventuellement les matières huileuses désirées seront séparées à l'état de vapeurs et pourront être retirées comme telles avec les gaz. et condensées subséquemment,
Le contact intime de l'huile avec- les gaz peut être réalisé en pulvérisant l'huile dans le collecteur principal et les cols-de-cygne y conduisant. par des buses de pulvérisation, bien que l'on puisse employer de nom- breuses autres méthodes pour obtenir le contact intime désiré.
On peut prévoir un nombre suffisant de buses de pulvérisation pour assurer un contact effectif et intime entre l'huile et les gaz, l'enlèvement consécutif de la chaleur des gaz et la distillation d'une partie d.e l'huile ainsiintroduite. Il peut être bon également d.'introduire une quantité additionnelle d'huile à l'ex- trémité du collecteur principal de sorte, qu'elle puisse couler à travers jusqu'à la sortie, d'où comme on l'a indiqué, l'huile renfermant les matières goudronneuses peut être enlevée à certains intervalles ou de façon continue, et remise en circulation à travers le collec- teur principal, ou utilisée autrement.
On peut réaliser le contact intime entre l'huile et les gaz de façon analogue par une agitation mécanique convenable dans le collecteur principal. Ainsi. en prévoyant un ou plusieurs arbres traversant le collecteur
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principaetpomportant des palettes ou d'autres organes d'agitation, tels que cônes, disques, plateaux ou analogues montés sur ceux-ci, l'huile peut être lancée dans le courant des gaz et être amenée ainsi à se mélanger avec eux de façon à atteindre le but que l'on se propose.
L'agitation voulue peut être réalisée de façon analogue
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par l'introduction de gaz comprimés tels que, par exemple* des gaz de combustion ou des gaz de fours à coke ou de la vapeur. arrivant par une conduite de distribution convena- ble noyée dans le goudron; ou bien des tés d'aspiration (éjecteurs du type Mac-Daniel) peuvent être placés dans le collecteur principal avec leurs trempes d'aspiration au-dessus du niveau du goudron qui s'y trouve.
Bien que l'invention vise tout d'abord l'emploi d'huile comme agent réfrigérant dans le collecteur prin- cipal pour remplacer le refroidissement qui avait été effectué jusqu'ici, par l'emploi de liqueur ammoniacale ou de liqueur ammoniacale mélangée de goudron, il peut dans quelques cas être bon d'introduire avec l'huile
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A \ de l*eau 3i ou de la liqueur : ammoniacale. Le réglage de l'effet de refroidissement peut être réalisé plus facilement avec de l'eau parce que la chaleur spé- cifique et la chaleur latente de l'eau sont plus élevées que celles des huiles. Il est possible par conséquente d'ajouter de l'eau ou de la liqueur ammoniacale en pro- portion voulue pour enlever toute la chaleur sauf celle nécessaire à la distillation de l'huile qui. est intro-
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duite dans le collecteur principal*.
Le refroidissement ./réalisé des gaz, jusqu'au degré réglé, peut être/également par l'addition à ces gaz de gaz froids, tels. que gaz. de combustion, gaz refroidis de fours à coke, etc...
Dans la mise en pratique de l'invention, on peut utiliser la construction habituelle du four à coke et l'installation employée pour la récupération de leurs sous-produits. De cette façon, les fours à coke peuvent être reliés au collecteur principal habituel duquel on retire les gaz et les vapeurs au moyen d'un branchement transversal et on les envoie aux condenseurs dans lesquels les huiles sont séparées. Ces huiles peuvent alors être renvoyées, pour être utilisées comme agent réfrigérant,
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dans le collecteur principal dans lequel elles sont vapori- sées de nouveau.
Les vapeurs ainsi formées sont emportées avec les gaz à travers le branchement transversal vers les condenseurs où les huiles sont récupérées et peuvent de nouveau être employées comme agent réfrigérant* 'La partie des huiles qui n*est pas nécessaire pour être employée dans le collecteur principal comme agent réfrigérant peut être retirée et utilisée pour les buts auxquels ces matières sont propres.
La distillation de l'huile dans le collecteur principal enlève au gaz qui y passe la plupart des matières goudronneuses de sorte que les vapeurs, qui sortent du col- lecteur principal sont plus pures, et ces vapeurs, une fois condensées, donnent des huiles plus pures. Le fait que ces huiles sont pures résulte ,cependant, dans une grande mesure de ce que les gaz, ont été grandement en- richis en vapeurs d'huile pures par la distillation de l'huile dans Le collecteur principal. Le brouillard de goudron, qui existe normalement dans les gaz et qui contamine les huiles, est dans le cas de gaz enrichis., de relativement faible importance, ce qui est dû à sa faible proportion dans ces huiles, comparativement à ce qui se passe dans les huiles récupérées dans des conditions normales.
L'invention peut être utilisée, en conséquence, pour distiller des huilea sales, ou bien des'huiles contaminées par du goudron ou du brai. Ces huiles peuvent être celles produites par la batterie de fours à coke dans laquelle on utilise l'invention ou bien elles peuvent être des produits d'autres batteries de fours à coke. La chaleur utilisable contenue dans les gaz. de fours à coke provenant d'une seule batterie est égale à plusieurs fois celle demandée pour distiller la totalité du goudron et de l'huile produits par cette
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batterie, et en conséquence l'application de l'invention à une seule batterie permettra la distillation de la totalité des huiles produites par un certain nombre de batteries.
Les vapeurs qui en résultent, étant sensiblement exemptes de matières goudronneuses, peuvent être condensées, si on le désire, de façon fractionnée, en refroidissant les gaz et les vapeurs successivement à des températures prédétermi- nées ,auxquelles les huiles ayant les caractéristiques désirées se condensent et peuvent être retirées de l'ins- tallation.
Bien que l'invention soit applicable au collec- teur principal communiquant avec la totalité des fours de la batterie, on peut l'utiliser de façon semblable avec un collecteur principal court, ne communiquant qu'avec un nombre déterminé de fours, tandis que les autres fours envoient leurs gaz dans le collecteur principal habituel dans lequel les gaz sont refroidis par l'application de liqueur ammoniacale ou de liqueur ammoniacale mélangée de goudron, conformément à la pratique usuelle.
Dans un tel cas, le collecteur principal usuel peut être muni de, l'installation de condensation ordinaire et les huiles récupérées dans cette installation peuvent être employées dans le collecteur principal court conformément à l'invention.. Le produit distillé venant du collecteur principal court peut être refroidi dans une installation de condensation séparée consistant de préférence en un certain nombre de condenseurs fractionnaires de sorte que les fractions d'huile présentant les caractéristiques désirées peuvent être produites directement en tant que résultat du fonctionnement du collecteur principal court et en utilisant une partie de la chaleur contenue dans les gaz. de fours à coke.
La présente invention peut être appliquée d'une façon plus ou moins générale à la distillation des' huiles
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et à la récupération des produits de distillation de ces.. huiles. L'invention comprend l'utilisation des gaz chauds de fours à coke pour la distillation de l'huile en amenant l'huile en contact direct avec eux. L'invention sera mieux expliquée par la description plus détaillée qui va suivre faite avec référence au dessin annexé, qui représente un appareil conforme à l'invention et adapté pour sa mise en pratique, mais il est bien entendu, que l'invention n'est pas limitée aux détails partiauliers de l'appareil tel qu'il est représenté dans le dessin.
Sur ce dessin t
La figure 1 est une vue en plan d'une partie d'un four à coke représentant l'application de l'inven- tion à ce four*
La figure 2 est une élévation en bout, partie en coupe, de la construction représentée dans la figure 1.
La figure 5 est une vue à grande échelles, partie en coupe, représentant les pulvérisateurs dans le collec- teur principal*.
La figure 4 est une vue semblable à la figure 3 représentant un dispositif d'agitation dans le collecteur principal, et la figure 5 est une vue en plan représentant l'application de l'inventidn à un collecteur principal court indépendant.*
En se référant au dessin, 5, indique une batterie de fours à coke comportant des tuyaux collecteurs et des cols-de-cygne 6 individuels qui relient les fours à un collecteur principal 7.
Ce dernier peut être de n'importe quelle forme et quel mode de construction habituels et il est conçu de façon à recevoir la totalité des gaz prove- nant des fours à coke individuels et à les envoyer, par l'intermédiaire d'une boite centrale 8 à un branchement
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transversal qui est relié à l'appareil de condensation précédemment décrito
Le collecteur principal est muni de plusieurs buses de pulvérisation 10 réparties sur toute l'étendue de sa longueur. Une conduite 12 amène l'huile aux buses de pulvérisation 10 et aux buses de pulvérisation 13 pla- cées dans les cols-de-cygne conduisant au collecteur principal. Une pompe 14 prend l'huile dans un récipient 15 et la refoule aux buses de pulvérisation.
Une conduite 17 est reliée à la conduite 12 et à l'extrémité du col- lecteur principal de façon à permettre l'introduction d'huile en plus de celle amenée par les buses de pulvé- risation. L'huile qui emporte des matières goudronneuses
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/une peut être enlevée par/conduite 18 et remise en circulation par l'intermédiaire d'une pompe 19 et d'une conduite 20 ; soit la totalité, soit une fraction de l'huile peut être retirée par une conduite 21.
Comme on l'a décrit précédemment. le fonction- nement du collecteur principal implique qu'une quantité suffisante d'huile s'y trouve et y circule de façon à réduire la température des gaz dans le collecteur prin- cipal au degré désiré et à empêcher l'accumulation de brai compact dans le fond ou sur les surfaces découvertes de ce collecteur. L'huile emportant le goudron et le brai peut être soutirée de façon continue ou intermittente comme on le désire. L'huile qui est introduite par les buses des pulvérisateurs, est soumises en raison de son état très divisé, à un contact intime avec les gaz chauds de fours à coke qui pénétrent dans le collecteur principal.
Ce contact intime des gaz avec l'huile provoque une dis- tillation importante de celle-ci, et les vapeurs ainsi produites s'unissent aux gaz qui quittent le collecteur @pprincipal par le branchement transversal.
@
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Les gaz qui s'échappent de la boîte centrale 8 vers le branchement transversal 9 emportent une grande proportion des constituants volatils de l'huile qui entre dans le collecteur principal, et ils sont à un degré considérable , exempts non seulement de matières gou- dronneuses lourdes entraînées, qui ne sont pas volatiles à la température de fonctionnement du collecteur principal, mais aussi de matières insolubles entraînées.. Ces gaz, peuvent être mis dans le branchement transversal au contact de liqueur ammoniacale ou de liqueur ammoniacale mélangée d'huile, qui y arrivent par plusieurs buses de pulvérisation 23, alimentées par une conduite 24 provenant de n'importe quelle source utilisable.
Du branchement transversal, le liquide, contenant les matières goudron- neuses ou huileuses mélangées avec la liqueur ammoniacale arrive par une conduite 24' à un décanteur 25 dans lequel la liqueur ammoniacale peut être séparée et renvoyée* par exemple, par une conduite 24 au branchement transversal.
Le goudron ou l'huile provenant du décanteur peut être amené par une conduite 26 à un récipient 26'.
Les gaz peuvent être envoyés à travers un condenseur 27 et de là à un exhausteur 28 qui maintient l'équilibre de pression dans l'installation. Les huiles séparées dans les condenseurs 27 peuvent être enlevées à travers un décanteur 29 où les huiles sont séparées de la liqueur ammoniacale..
Ces huiles peuvent être amenées par une conduite 30 à un récipient 15 d'où elles sont enlevées par la pompe 14 et amenées aux buses de pulvé- risation placées dans le collecteur- principale dans le but d'y refroidir les gaz, ou bien elles peuvent être enlevées de l'installation
Bans la figure 4 du dessine le collecteur principal est muni. de palettes d'agitation 31 montées
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sur un arbre 32 pouvant-être actionné par une source con- venable d'énergie, de façon % produire l'agitation voulue de l'huile dans le collecteur principal.
On peut employer le dispositif d'agitation pour le substituer ou l'adjoindre aux buses de pulvérisation, telles qu'on les a décrites ci-dessus, dans le but de maintenir un contact intime entre lhuile sous forme finement divisée et les gaz chauds de fours à coke qui traversent le collecteur principal
Dans la figure 5 du dessin, la plupart des fours de la batterie de fours à coke sont reliés par des tuyaux collecteurs et des cols-de-cygnes 33 à un collecteur prin- cipal 34 comportant une boite centrale 35 qui communique avec le branchement transversal 36 conduisant à des condenseurs 37 et à un exhausteur 37', la disposition décrite étant celle employée habituellement dans les ins- tallations de récupération de sous-produits complétant les fours à coke.
Le collecteur principal peut être alimenté avec de la liqueur ammoniacale ou de la liqueur ammoniacale mélangée avec du goudron dans le but d'y refroidir les gaz..
Un collecteur principal court 34' est disposé de préférence à l'arrière des fours et est relié à un cer- tain nombre de fours par des tuyaux collecteurs et des cols-de-cygnes 33'. Des soupapes peuvent être prévues de façon à permettre le passage des gaz, provenant des fours à coke choisis, dans le collecteur principal court lorsque ce dernier fonctionne, les gaz, autrement, étant amenés aux collecteurs principaux ordinaires.
Le collecteur principal court est pourvu de buses de pulvérisation 38 semblables aux buses de pul- vérisation disposées dans les cols-de-cygne y conduisant, de sorte que les gaz provenant des fours à coke peuvent être soumis à un contact intime avec l'huile provenant, par exemple-, des condenseurs 27 ou de toute autre source.
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L'huile est fournie en quantité suffisante et réglée de façon à effectuer le refroidissement désiré dans le col lecteur principal et à distiller l'huile. On fournit l'huile en quantité suffisante 'pour éviter l'accumula- tion de brai compact résultant de la distillation des matières goudronneuses des gaz.
Les vapeurs résultant de la distillation de l'huile sont retirées avec les gaz et sont amenées à travers un branchement transversal 39 à une série de condenseurs fractionnaires 40 où. les huiles pures sont condensées, sous forme fractionnée et peuvent être retirées et utilisées pour n'importe quel but désiré. Les gaz restants peuvent être emmenés par un tuyau 41 à un exhaus- teur 37' et amenés de là avec les gaz restants prove- nant de l'installation aux appareils employés d'habitude pour poursuivre le traitement de ces gaz.
L'agencement tel qu'on vient de le décrire permet le fonctionnement du four à coke de la manière habituelle et l'utilisation d'une partie de la chaleur des gaz de fours à coke à la distillation des huiles: dans le but de donner des produits de distillation purs.
On évite de façon analogue les difficultés rencontrées jusqu'ici dans le fonctionnement du collecteur principal en y empêchant l'accumulation du brai compact. En même temps les gaz sont refroidis effectivement et sont lavés pour abandonner leurs matières, goudronneuses.
Les avantages de l'invention ont été exposés de façon assez détaillée et les modes de réalisation préférés ont été décrits. Il est bien entendu., cepen- dant, que des modifications peuvent être faites dans la forme et l'agencement des appareils et dans le fonction- nement tel qu'on l'a décrit, sans sortir du cadre de l'invention ou sacrifier les avantages énumérés au n'importe quels autres résultats avantageux pouvant être
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réalisés par l'application des principes exposés.