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Procédé et appareil pour le traitement des charbons,huiles de schistes,lignites,huiles de pétrole et similaires.
La présente invention est relative à une méthode et à un appareil pourle traitement par la chaleur de différents corps carbonE.cés tels que : charbons,huiles de schistes.,lignites, huiles de pétrole et similaires. L'invention est particulière- ment applicable au traitement de différents corps carbonacés solides ou semi-solides dans le but de distiller les éléments vaporisables et de récupérer le résidu sous la forme d'un combus tible carbonisé.
Pour la distillation et la carbonisation des corps carbo- nacés précédemment énoncés,il faut de préférence soumettre l'ensemble du corps à tra.iterune température aussi uniforme que possible de façon que la distillation et la carbonisation s'effectuent à une vitesse sensiblement constante dans toute la masse et de façon à éviter une surchauffe eu un chauffage inutile de certaines parties tandis que d'autres se trouveraient dans des conditions convenables pour le traitement.
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La présente invention consiste essentiellement en un procédé dans lequel la transmission de-chaleur au corps à carboniser s'et fectue au moyen d'éléments conducteurs de la chaleur dont une partie est située soit sur le parcours du corps à traiter à travers l'appareil de chauffage, soit dans son voisinage de façon que la chaleur issue de ces différents éléments soit', transmise à peu près uniformément aux différentes parties du matériau carbona- ce à traiter, l'autre partie de ces éléments conducteurs de Ici chaleur s'étendent à l'extérieur de la zone de carbonisation et recevant des calories d'une source de chaleur telle que : brûleurs grille ou similaires.
La présente invention prévoit également des moyens pour appli- quer le procédé en une opération continue ou intermittente d'une façon rapide et économique.
La présente invention prévoit en outre des moyens permettant de régler de façon précise la quantité de chaleur mise en jeu dans le traitement du corps carbonacé de sorte que, si on le désire la @ distillation des produits volatils du corps à traiter est conduite une température très voisine de la tempéra- ture de cokéfaction du corps à traiter mais légèrement inférieure à cette dernière,ce qui permet de récupérer lerésidu carbonacé à l'état finement divisé.
Enfin un autre objet de l'invention réside dans l'adoption de moyehs permettant la production simple et efficace des gaz à partir de matériaux carbonacés de type indiqué.
Les avantages et les autres applications de l'invention apparaîtront au cours de la description détaillée qui va suivre.
Sur les dessins annexés à titre d'exemple non limitatif et pour lesquels les mêmes références se rapportent aux mêmes élé- ments :
La fig. 1 est une coupe verticale avec parties en élévation d'un appareil dans lequel peut être appliqué le procédé selon l'invention.
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La fig. 2 est une coupe verticale suivant 2-2 d'une des chambres de chauffage représentées sur la fig. 1.
La fig. 3 est une coupe verticale suivant 3-3 d'une des chambres de carbonisation représentées sur la figure 1.
La fig. 4 est une vue en perspective montrant schématique- ment une coupe horizontale d'une chambre de chauffage et de la cornue voisine, toutes deux semblables à celles qui ont été représentées sur les figures 1 et 3.
La figure 5 est une coupe verticale d'un appareil ayant subi certaines modifications.
La fig. 6 représente schématiquement le parcours des gaz chauds et celui du matériau sur les éléments conducteurs de la chaleur utilisés dans un appareil tel que celui représenté sur la figure 5. la figure 7 montre en coupe transversale,différentes formes d'éléments conducteurs de la chaleur susceptibles d'être employés dans la présente invention.
On a représenté en 10,sur les dessins,une forme d'appa- reil de carbonisation correspondant à l'invention. Dans le cas actuel,l'appareil comprend trois chambres de combustion ou de chauffage 12 et deux chambres intermédiaires de traitement ou cornues 14,les différentes chambres étant séparées par des parois 16. Naturellement on pourrait utiliser simultanément un nombre quelconque de chambres de chauffage et de chambres de traitement sans sortir du cadre de la présente invention; de même on peut associer une chambre de chauffage à deux cor- bues comme il a été représenté ou, au contraire,deux chambres de chauffage à une seule cornue. Des éléments 20,conducteurs de la chaleur s'étendent d'une des parois latérales 18 de l'appareil 10 à l'autre et sont enrobées dans ces parois ain- si que dans les parois intermédiaires 16.
De préférence ces éléments sont constitués par des barres ou tiges métalliques en fonte par exemple bien que toute matière résistant à la chaleur et possédant des propriétés conductrices analogues et la résistance requise puissent être utilisée.
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Dans l'appareil représenté sur les figures 1,2 et 3,les pièces ou tiges conductrices 20 sont disposées suivant des rangées espacées verticalement de façon à constituer des passages su perpo- sés analogues à des tunnels et s'étendant d'un bout à l'autre de chaque cornue 14. Les rangées de tiges 20 servent également de sup- ports et de guides aux plateaux 26 contenant le matériau carbonacé à traiter. Des ouvertures 22 sont prévues dans les cloisons extrê- mes 24 et dans le prolongement des passages déjà nommés afin que l'on puisse introduire et retirer les plateaux. Les plateaux 26 sont de préférence en matière très conductrice de la chaleur telle que la fonte de façon à faciliter la transmission de chaleur des tiges au matériau carbonacé à traiter.
Afin de permettre aux va- peurs dégagées de s'élever plus librement à travers les cornues vers les orifices en communication avec la canalisation de vapeur 28 conduisant à un apppreil collecteur de vapeurs convenable ,non représenté,les plateaux peuvent comporter un fond perforé ou ré- ticulé comme il est représenté en 30 sur la figure 4.
Les chambres de chauffage 12,comme on le voit, sur la figure 2, comportent plusieurs cloisons vertical es 32 ,en chicane.obligeant les produits de la combustion provenant de la grille 34 ou de tout autre source convenable de chaleur à effectuer unpareours sinueux, englobant les tiges 20 et représenté par les flèches,qui aboutit à la cheminée 36.
Lorsqu'on utilise plusieurs chambres de chauffage les produits de la combustion provenant de ces chambres de chauffage peuvent ne pas être immédiatement conduits à @@ a cheminée mais emprunter des canalisations de départ 38 et un tube collecteur 40.
Si l'on désire introduire dans les cornues de l'air de la va- peur ou tout autre gaz, par exemple lorsqu'on utilise l'appareil pour la production du gaz, on peut prévoir à cet effet des orifices 42 commandés par des registres 44. L'appareil fonctionne comme s@it
Les plateaux 26, remplis de matériau carbonacé que l'on désire soumettre au traitement de la carbonisation -- ce sera par exemple du charbon pulvérisé,un amalgame d'huiles hydrocarbuées -- tel que décrit dans le brevet belge 292700 ' sont introduits par les ouver
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tures 22 pratiquées dans les parois extrêmes 24 et poussée, de toute façon appropriée,le long des tiges 20 jusqu'à ce que la cornue soit complètement pleine.
Les ouvertures 22 sont alors obturées et le matériau carbonacé estsoumis à la chaleur trans- mise à partir des chambres de chauffage par les tiges conductri- ces 20 jusqu'à ce que la distillation et la carbonisation aient eu lieu jusqu'au degré voulu.La durée de l'opération de carboni- sation variera naturellement suivant la nature du corps à trai- ter. Pour le traitement de masses amalgamées de charbons d'anthr cite pulvérisé,du genre de celui extrait à Rhod Island,une durée de une à deux heures suffira.
Le parcours suivi par les vapeurs distillées à partir du matériau carbonacé est indiqué par des flèches dans les cornues et la canalisation de vapeur des figures 1 et 4. De même le che- min suivi par les produitsde 1 a combustion jusqu'à la cheminée est représentée par des flèches dans les chambres de chauffage et les canalisations intermédiaires des figures 1,2 et 4.
Au lieu de conduire le chauffage par fournée ou opération périodique il peut être avantageux d'introduire de façon inter- mittente des plateaux de matière non traitée,l'introduction de chaque nouveau plateau étant accompagnée de l'enlèvement à l'extrémité opposée d'un plateau d'une rangée déterminée de la cornue ayant subi le traitement convenable.
De même il peut être avantageux d'introduire les plateaux contenant le corps bon encore traité à l'extrémité de la cornue la plus éloignée de la ou des grilles 34 et de les faire dépla- cer de façon intermittente vers la zône de température la plus élevée au voisinage de.la ou des grilles 34. On peut également si on le désire,effectuer ce déplacement intermittent des pla- teaux atravers la cornue d'abord sur le plan correspondant à la rangée supérieure,puis sur le plan situé immédiatement en des- sous et ainsi de suite jusqu'à ce qu'un plateau ait effectué le trajet complet.
De cette façon,la mise en place et l'enlèvement des plateaux s'effectuent avec une régularité plus grande que lorsque les plateaux contenan la matière non traitée sont introduits sur les différentsplans en une seule opération de
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chargement. La construction adoptée permet une grande souplesse de fonctionnement dépendant de la mise en place et de l'enlève- ment du matériau a traiter ainsi que du parcours qu'on lui fait suivre à travers la cornue et aussi de la durée de l'opération.
Comme il résulte de l'inspection des dessins et de la des- cription précédente,les produits chauds de la combustion en passant sur les parties des tiges 20 disposées à l'intérieur des chambres de chauffage transmettent leur chaleur sensible à ces tiges. Cette chaleur se transmet par conduction aux parties des tiges situées à l'intérieur des ccrnues d'où elle agit sur le cerps traiter. La transmission de chaleur des tiges au maté- riau carbonacé s'effectue en grande partie par conduction dans lemétal des platetax; cependant,une grande quantité de chaleur se transmet par convexion,principalement dans les parties de la cornue qui sont le plus éloignées des parties les plus chaudes des chambres de chauffage.
De même,lorsque les plateaux ont un fond perforé ou réticulé permettant aux vapeurs provenant des plateaux inférieurs de parvenir aux plateaux supérieurs en traversent le matériau carbonacé,une transmission considérable de chaleur,des tiges 20 au matériau à traiter,s'effectue par convexion.
Etant donné que les plateaux sont relativement peu profonds et que les tiges sont espacées verticalement de façon à ne laisser qu'un petit intervalle entre lebord supérieur des plateaux et larangée de tiges située just@e au-dessus,les tiges chauffées sont non seulement disposées au voisinage immédiat du matériau placé dans les plateaux qu'elles supportent mais, de plus, également très près de la surface supérieure du matériau placé dans les plateaux portés par la rangée de tiges placée immédiatement en-dessous de la précédente, cette dispo- sition facilite une transmission uniforme de la chaleur à toutes les parties du corps à traiter.
Sur la figure 5,on a représenté une modification du disposi- tif dans laquelle au lieu d'employer des plateaux 26 pour le cheminement des matières carbonaéées à travers la cornue on utilise des moyens pour faire circuler le matériau par gravité à travers la cornue,la chaleur éant encore transmise par des
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tiges chauffées analogues à celles qui ont été représentées sur lesfigures 1 et 3. Sur cette figure on a représenté une cornue 14' disposée verticalement comportant de chaque côté et parallèlement des chambres de chauffage 12'.
Des tiges métalliques 20 disposées en rangées horizontales traversent les chambres de chauffage et la cornue. Les rangées de tiges 20 sont placées relativement près les unes des autres comparativement à la disposition adoptée sur les figures 1,2 et 3. Be même les tiges dans les rangées horizontales ont un es- pacement horizontal tel que les tiges des rangées correspon- dantes ne se trouvent pas dans un même plan vertical obligeant la matière carbonacée,dans son passage à travers la cornue, à cheminer en zig-zag entre les tiges des rangées successives comme il est représenté schématiquement par les flèches sur la partie b de la figure 6.
D'une façon analogue,les produits de la combustion provenant des grilles 34 s'élèvent verticale- ment en zig-sag entre les parties des tiges situées dans les chambres de chauffage avec lesquelles elles sont en contact intime comme il est représenté schématiquement par les flèches sur la partie a de la figure 6. le matériau carbonacé à traiter est introduit par la tré- mie de chargement 46 et est réparti de façon plus ou moins uni- forme dans la cornue 14' au moyen d'un cône 48 placé à l'embou< chure du conduit 50 qui fait suite à la trémie46 et à l'aide d'un entonnoir tronconique renversé 52 placé en-dessous du con duit 48,ces deux pièces 48 et 52 étant portées par les cloison: de la cornue 14' avec interposition de bras radiaux 54.
Le pas sage du matériau à travers la canalisation 50 est commandé dans le cas présent, par un registre coulissant 56.Pour effec- tuer le déchargement du résidu carbonisé, on a prévu à la base de la cornue un transporteur 58. Les éléments volatils résul- tant du traitement du corps considéré sont amenés à un collec- teur approprié,non représenté au moyen d'une canalisation 28'. Le trajet des éléments volatils et celui des produits de la combustion sont indiqués s r la figure 5 par de simples flèches situées respectivemen dans la cornue et dans les
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chambres de chauffage. Le trajet suivi par la matière carbonacée et par le résidu solide est représenté par des doubles flèches.
Dans la modification représentée sur la figure 5,l'opération peut être eonduite de façon continue ou intermittente et en raison de la disposition des tiges 20,la matière carbonacée, dans sa descente à travers la cornue,sera à différentes reprises amenée en contact intime avec les tiges chauffées, grâce à quoi le taux de transmission de la chaleur atteindra une valeur uni- formément élevée.
Les tiges ou barres 20 peuvent comporter des sections transversales variées telles que celles qui ont été représentées à titre d'exemple avec les références e,f,g et h sur la figure 7
Diverses modifications de détails pourront être apportées aux appareils et aux procédés décrits qui,basées sur le même principe,devront être considérées comme faisant partie du présen' brevet.