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" Procédé et appareil pour le chauffage de matières".
Cette invention concerne le chauffage et la carbonisation de corps peu conducteurs da la chaleur sous forme pulvérulente et, plus spécialement, dans les cas qui nepermettent pas une échelle de tempéra... ture très grande.
On a proposé de conduire la carbonisation à basse température, en injectant la chaleur dans la cornue, au moyen de corps solides étrangers chauffés, par exemple des boules d'un diamètre d'environ 100 à I25mm, mais selon la présente invention, on emploie de la grenaille, pour le chauffage et le refroidisse- ment par contact direct aveo la matière à chauffer ou à refroidir,
Dans un procédé pour la distillation de manières carbonacées dans une cornue rotative extérieu-
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rement, chauffée on a proposé également d'introduire dans l'extrémité d'alimentation de la cornue, de la matière granulaire, telle que du sable ou de la sili- ce ou un métal ou des métaux appropriés,
les grains ou particules individuelles étant ronds ou angulaires et la dite matière granulaire étant utilisée soit à froid, pour favoriser ou régler le passage de la ma- tière au travers de la cornue, ou étant convenablement chauffée, pour favoriser le chauffage de la matière.
Selon la présente invention, la totalité de la chaleur est fournie à la matière par la grenaille, la ournue proprement dite étant recouverte de matiè- re calorifuge.
Ceci présente l'avantage @ d'éviter le "collage" ou l'agglomération de la matière.
Selon une autre particularité, l'invention comprend un procédé de carbonisation à basea tempé- rature de matière carbonacée, au moyen de grenaille chauffée et dans lequel la cornue est scellée par une colonne de grenaille.
Par définition, le terme" grenaille" oom- prend n'importe quels petits objets, de préférence des billes, dont une colonne n'ayant pas plus de dix pieds de hauteur et d'un diamètre relativement grand, agit comme garde contre une pression de 4 pouces d'eau, que l'on rencontre habituellement dans la carbonisa- tion à basse température, à laquelle le procédé est e particuliérement applicable.
De la grenaille ayant jusque un pouce de diamètre, tombe dans cette catégorie.
Le procédé prévoit le mélange de la matière à traiter. qui doit être dans un état de fine division avec de la grenaille métallique ou conductrice de la
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chaleur, extérieurement ou séparément chauffée ou refroi- die, la dite grenaille étant de préférence de petites dimensions, dans le but qui sera décrit plus loin.
Lorsque la grenaille est utilisée pour refroi- dir des matières, elle est mélangée avec la matière chau- de dans un état relativement froid.
L'invention consiste de plus, à faire passer un liquide, une pâte ou un solide finement divisé, au travers d'un moulin à billes ou à tubes ou agitateur, en contact avec de la grenaille ohauffée, relativement petite,' métallique ou conductrice de la chaleur et à séparer ensuite de la grenaille, le liquider pète ou solide chauffé. Le procédé s'effectue de préférence en cycle.
La grenaille métallique, qui peut avoir le diamètre convenable d'un quart de pouce est chauffé par contact direct aveo des gaz chauds de four ou gaz résiduaires. Lorsqu'elle a été amenée à la température prédéterminée désirable, elle est alimentée dans un dis- positif agitateur, tel qu'une enveloppe cylinarique ro- tative, avec une proportion définie de la matière sou mise au traitement.
L'enveloppe doit être isolée et peut être mise en rotation de n'importe quelle façon connue,' pourvu que la rotation détermine un contact intime avec la matière soumise au traitement et qu'un rapide échange de chaleur ait lieu,
L'invention comprend de plus un procède de chauffage ou de distillation de matières, dans lequel ces dernières sont mélangées avec de la grenaille métallique et .le mélange amené à se déplacer le long ou au travers d'une auge ou réaipient-, soumis à des oscillations ou mouvement alternatif.' différent en
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ceci du mouvement rotatif.
Lorsqu'on utilise une auge oscillante, l'axe fixe est de préférence longitudinal, il peut par exemple être central, ou bien, l'auge peut osciller sur l'un de ses cotes. L'encombrement nécessaire est déterminé par l'angle de repos, toute connexion fle- xible, doit tre attachée aussi près que possible de l'axe fixe.
Il est désirable de suppléer au mouvement oscillant, par d'autres moyens pour agiter la matière.
Par exemple, l'auge peut être pourvue avec des élé- ments en étoile ou d'une autre forme;' montés ou enfilés librement sur une tige, qui se déplace d'un côté à l'autre pendant l'oscillation et ceci défait toute matière qui tend à adhérer aux plaques de la cornue ou séchoir.
Les avantages de l'usage de la grenaille, résident dans ce que la transmission de la chaleur est rapide et dans ce qu'elle peut être séparée assez rapidement de la matière à chauffer, par tamisage.
Elle peut être également alimentée au travers des dispositifs de chargement ou, dans certains cas, pneumatiquement ou magnétiquement manipulée. Les avantages ne sont pas obtenus lorsqu'on utilise de grandes boules.
Par son action, lorsqu'elle est en mouve- ment, la grenaille métalique empêche la formation de gâteaux et assure que la matière finalement débi- tée se trouve dans un état de division très fine.
Le procédé peut être utilisé pour effectuer simulta- nément le chauffage et la division de matières,
Les contenue totaux de la cornue, sont amenés à passer au-dessus d'un tamis approprie, de
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préférence rotatif et faisant partie de la oornue elle-même, On peut employer également la séparation par l'air ou d'autre méthodes pour séparer la matière chauffée, de la grenaille métallique. La grenaille est alors retournée vers le réchauffeur prévu à cet effet et amenée à nouveau à la température désirée,
Tous gaz et vapeurs dégagés de la cornue rota- tive, sont conduits vers des systèmes de récupération appropriés et connus.
Le produit solide débarrassé de métal, est enlevé de la cornue rotative par des moyens connus et soumis à n'importe quel traitement désiré,
Dans un cas d'application, du charbon à l'état finement divisé est introduit dans la longueur de la cornue aveo un volume approximativement égal de grenaille de fer chauffée à environ 650 0,
Il se produit un ràpide échange de chaleur et la température du charbon est élevée à environ 4500 C, en dégageant de grands volumes de gaz contenant des huiles de valeur.
'Si on le désire, le charbon peut être séché et sa température être élevée au moyen de la grenaille
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sortent de la oornus. une i quantité plus ample de métal chaud étant 1nrodu1te en un point intermédiaire. Cette méthode permet de réaliser une meilleure éconimie de chaleur et assure une distillation plus complète sans que le fer ne soit trop chauffé.
Donc, un mélange de charbon pulvérisé et de grenaille de fer chauffée peut êtra introduit dans une cornue inclinée oscillante ou à mouvement alter- natif et s'y déplacer de haut en bas, Le charbon distillé est séparé par un tamis au fond de l'auge tandis que les billes passent et sont déchargées du
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système pour être chauffées à nouveau. Les auges ou déssécheurs peuvent être disposés les uns au-dessus desautres. Par exemple, de la grenaille de fer for- tement chauffée peut être introduite dansh l'auge supé- rieure en mélange avec du charbon partiellement dis- tillé provenant de l'auge inférieure, comme il sera décrit ci-après.
Au fond de l'auge, la grenaille qui est encore chaude,' est séparée de la matière complè- tement distillée et la grenaille chaude est introduite dans une auge inférieure, en mélange avea du charbon frais finement divisé. Au fond de l'auge inférieure, la grenaille est séparée par un tamis et est chauffée à nouveau, tandis que le charbon partiellement chauffe est porté vers l'auge supérieur par un élévateur. De cette façon, un chauffage graduel peut s'effectuer sur chaque auge distincte.
Le coke en poudre peut être utilisé comme combustible pulvérisé de chauffage direct, ou il peut être formé en briquettes de nhimporte quelle façon; connus.
Un autre cas d'application de l'invention consis- te à introduire la grenailla métallique chaude dans du charbon de bois ou du ael de silice, qui ont été utilisés pour l'absorption de vapeurs. Ceci obvie à la nécessité d'introduire de la vapeur surchauffée comme médium de chauffage et présente encore bien d'autres avantages.
Dans le cas de boues, telles que les boues d'égout, ou dans la dessioation e la tourbe en gâ- teaux pressés, il est possible d'utiliser la vapeur produite dans la dessication et de cette façon, il n'y a pas de perte de chaleur latente, ce qui a été la cause de l'insuccès des méthodes de traitement
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existantes,
Le procédé est particulièrement utile, dans le cas de charbon qui a été lavé par le procédé de flo- tation, Celui-ci est divisé si finement, qu'il n'est pas immédiatement séché par drainage et il est diffi- cils de le sécher économiquement par les procédés exis- tante. Il peut être séché aveo récupération de chaleur sous forme de vapeau sèche, par le présent procédé.
Si on le désire, le procédé peut être exécuté par intermittences ou par degrés. Ainsi la grenaille fortement chauffée, peut être mélangée avec la matière partiellement chauffée, en être séparée par un tamis, et la grenaille la moins chauffée peut être ensuite mélangée avec de la matière froide, après quoi, la grenaille peut être tamisée pour être chauf- fée à nouveau,
Une particularité importante de cette forme d'exécution du procédé réside dans ce'qu'il est im- possible de chauffer au delà d'un certain point et aussi, dans ce que toutes les vapeurs sont très li- brement dégagées.
Si on le désire, de la grenaille de fer très finement divisée peut être employée et être séparée de la masse générale d'une façon satisfaisante par une bobine magnétique ou dispositif similaire.
Si on @@ désire d'éviter l'enlèvement des éléments de chauffage de l'agitateur, il est possible d'employer deux ou plusieurs agitateurs ou cornues chargées chacune de grenaille, de billes ou même de tubes et d'appliquer le chauffage direct à une cornue tandis que l'autre cornue est refroidie par l'intro- duction d'un liquide à chauffet. Les cornues fonction. nent ainsi comme des régénérateurs et sont alternati-
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vement chauffées en l'absence de liquide et refroidies en présence de liquide.
Comme exemple d'utilisation de la méthode pour refroidir des matières, on peut mentionner que le charbon de bois qui a été utilisé pour l'absorption des gaz peut, après régénération par chauffage, être refroidi: par mélange avec de la grenaille métallique.
L'invention comprend le procédé général du transfert de la chaleur vers ou à partir d'orne matière à chauffer ou à refroidir, par l'usage de grenaille conductrice, comme décrit, ainsi que les applications particulières et les variantes de ce procédé, qui ont été décrites plus haut.
Dans son application à un procédé de carbo- nisation à basse température, l'invention est plus spécialement illustrée dans les dessins joints au présent mémoire.
Figure 1 montre l'application à un four à tube rotatif représenté en coupe d'élévation.
Figure 2 est une coupe d'élévation de la forme d'appareil à auge oscillante.
Figure 3 est un détail montrant une métho de préférée pour séparer la grenaille de la matière.
Dans les figures 1 et 2, les mêmes éléments sont indiqués par les mimes chiffres de référence. Du charbon broyé est contenu dans la trémie 1. La cournue est scellée à l'atmosphère par la masse de charbon 2.
3 est.- la tambour rotatif commandé pour l'engrenage cô- nique 4 et la commande par friction 5,5'. Dans la figure 2, 6 est l'auge oscillante, mise en mouvement par le bras de manivelle 7.
La grenille est contenue dans un réel'- pient 8 avec une trémie et cheminée 9 et elle est
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chauffée par le brûleur à gaz ésiduaire 10. La gre- naille chaude s'écoule par la vanne 11 du compartiment 12 de la figure 1, pour passer directement dans l'auge 6 de la figure 2,
Dans la figure 1, la grenaille est alors conduite par les augets 13, dans le tambour 3, où elle rencontre le charbon amené par les augets 14.
Le mélange de charbon et de grenaille chaude est alors conduit le long du tambour 3 ou de l'auge 6, où la grenaille cède une partie de sa chaleur au oharbon
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en le distillant au le semc.-oarbonisant. Le sami.coke est séparé de la grenaille par le tamis 15 et tombe dans l'entonnoir 16, d'où il est transporté avec le gaz dégagé, vers le séparateur 17.
D'autre part, la grenaille tombe dans une chute à vanne 18,
Il y a lieu de noter spécialement que l'enve- loppe de la cornue est totalement fermée. Ceci permet de se passer de joints étanches à plaque à ressort,' qui sont coûteux et insatisfaisants,
Les vannes 11 peuvent être complètement sup- primées avec de grenaille de 1/4" à 1/16". On a trouvé qu'une colonne de un pied de hauteur agit oomma un joint efficace contre toute pression en retour dans la cornue,
L'alimentation en matière le long de la cornue peut se faire très simplement, en ayant deux tibes de dimensions égales se prodetant dans la cornue ro- tative, à une distance exactement la mime du centre de la cornue. Ces tubes amènent respectivement le char- bon et la grenaille chaude.
Lorsque la cornue est au repos, le, courant de charbon et de grenaille s'arrête.
Lorsque la rotation se produit,' le courant commence au même taix volumétrique et continue.
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La grenaille et le semi-ooke sont de préférence séparés pneumatiquement au moyen du soufflage d'un courant de chute de grenaille et de coke, par un jet horizontal étroit de gaz.
Il peut être préférable de souffler avec les gaz chauds de la distillation. De préférence cependant, on prend quelques uns des gaz refroidis et on les fait circuler par un jet, la chambre de séparation et de retour du jet, une colonne de mélange de grenaille et de ooke se trouvant entre la cornue et le jet.
Oette méthode est illustrée dans la figure 3
Un ventilateur 20 injecte du gaz dans une boite 21, qui a une face courte et une lèvre de pro- jeetion.
Le gaz arrive en mince jet horizontal 22. De la matière provenant de la cornue 23 se trouve sur la plaque courbée formant la partie supérieure de 21 et isole 23 du fait que. la masse restant sur 2I, est suffisamment imperméable pour empêcher du gaz d'être soufflé vers le bas à partir de la cornue. La grenaille séparée tombe dans le ocnduit 24, tandis que le semi- coke est emporté par le courant gazeux vers la sépa- rateur 25, d'ou; une partie du gaz retourne vers le ventilateur au moyen du conduit 26. Il est désirable qu'un peu de gaz de la cornue, soit libre de prendre ce chemin et ceci peut être assuré, en faisant une connexion entre le sommet de la cornue et sucoion du ventilateur que l'on voit en 27.
On a trouvé que le courant de la cornue est totalement préservé par la planche 21, jusqu'à ce que le ventilateur est mis en marche, lorsque le courant se met en marche.
Par matières pulvérulentes, on entend ici
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des matières qui sont en forme de poudre ou de loupe,' tout en étant pratiquement séchés etµ' de préférence (mais pas nécessairement) contiennent moins de 20% d'humidité et non des matières liquides ou semi-liqui- des,
REVENDICATIONS.
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I. Procédé de dessication, de chauffage, de refroidissement et de distillation de matières, con- sistant à métanger la matière finement divisée avec de la grenaille chaude ou relativement froide, la totalité de la chaleur étant fournie ou soustraite de façon telle qu'il a été décrit au présent mémoire.