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"PERFECTIONNEMENT DANS LA CONSTRUCTION DES FOURS D'ACTIVATION PAR LES GAZ" ayant fait l'objet de deux demandes de brevet déposées
Il est connu de fabriquer les charbons actifs, absorbants ou décolorants en soumettant des matières carbonées à l'action de gaz dits "activants" à température élevée par l'intermédiaire de diaphragmes poreux.
A cet effet, les matières carbonées diverses sont enfermées dans des récipients poreux, perforés ou finement ajourés, pouvant avoir une forme quelconque, autour desquels on fait circulerdes gaz activants connus, par
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exemple de la vapeur d'eau, de l'acide carbonique du chlore, du gaz de gazogène, des fumées, etc... séparé- ment ou en mélange. L'objet de ces parois est de réaliser au sein des matières carbonées et dans une enceinte limitée par ces parois, une atmosphère susceptible d'exercer une action d'oxydation sélective intéressant les parties non actives de ces matières carbonées, en ménageant au fur et à mesure de sa production le charbon actif déjà formé.
Dans tous les procédés en usage, on se heurte à des difficultés pratiques de réalisation, du fait de l'encrassement progressif des diaphragmes poreux, perforés ou ajourés, encrassement provoqué par l'action des cendres sur les substances réfractaires à haute température.
Les Inventeurs ont remarqué que cette action se traduit par un vernissage ou une scorification, plus ou moins prononcé, des parois sur tous les points de frottement ou de contact des dites parois avec les matières en traitement ; après quelques mois de service, ce vernissage peut être suffisant pour supprimer toute .diffusion gazeuse.
Les Inventeurs ont également observé ce fait remarquable que les parois qui ne sont pas soumises au frottement ou au contact direct des matières ne subissent aucun encrassement ; il se dépose tout au plus, sur ces parois, quelques particules solides pulvérulentes qui ne s'agglomèrent pas et permettent un passage des gaz aussi facile que s'il n'y avait aucun dépôt sur la surface considérée ; il semble que les cendres maintenues à la température de ramollissement pendant l'activation, n'adhèrent aux parois que sous l'influence d'une pression ou d'un frottement suff isant.
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Ia présente invention a pour objet un mode de construction des fours d'activation par les gaz, au moyen de parois ou diaphragmes poreux ou ajourés qui ne sont pas, ou ne sont que peu sujets à l'encrassement.
Dans ce but, on remplace les chambres ou cornues de type connu à parois poreuses planes, par des chambres ou cornues ayant des parois poreuses présentant une succession d'angles saillants et d'angles rentrants qui assurent, en même temps qu'une diminution de la surface de contact avec les cendres, une augmentation avantageuse de la surface de diffusion.
On remplace également les parois ajourées par des parois munies de perforations de formes particu- lières en modifiant la forme même de ces parois.
Sur les dessins ci-annexés, on a représenté différents modes de réalisation de l'invention, per- mettant la diffusion des gaz activants au sein des masses en traitement, tout en évitant que cette dif- fusion ne risque d'être ralentie par l'action des cendres sur les parois.
Les figures 1, 2 et 3, montrent respectivement en élévation, en coupe verticale et en coupe horizontale, un segment de paroi droite en substance réfractaire poreuse, avec des angles saillants et des angles rentrants.
Les matières carbonées se trouvent sur la face I et les gaz activants à haute température, mêlés ou non à des fum6es de chauffage, circulent au contact de la face 2.
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Du côté des matières carbonées, les éperons ou angles saillants sont disposés de sorte que la partie c a b ait une pente suffisante pour que la matière carbonée à son contact, puisse descendre par gravité et que la partie inférieure b c soit en retrait. Ainsi, les matières car- bonées descendant le long de la paroi, sont retenues par chacun des éperons ou angles saillants, et tombent à l'in- térieur des décrochements ou angles rentrants, suivant la forme du talus naturel d'éboulement.
D'après les observations faites par les Inventeurs, l'encrassement porte sur la pointe et sur la partie a b des éperons, soumises au frottement des matières carbonées, à l'exclusion des zônes b c a en retrait. On voit ainsi que la majeure partie de la surface poreuse reste dégagée et ouverte à la diffusion des gaz ; partie de la surface peut, d'autre part, être plus considérable que ne le serait une simple paroi plane correspondante.
Les figures 4 et 5 représentent en élévation avec une demi-coupe verticale et en coupe horizontale, l'applica- tion de la paroi visée ci-dessus à la construction d'un corps de-section circulaire.
Cette application est représentée à titre d'exemple, l'invention s'étendant également à toute autre section conçue suivant les mêmes principes : elliptique, polygonale, etc...
Les figures 6 et 7 montrent, Respectivement on élévation et en coupe verticale, un segment de paroi réfrac- taire dans laquelle on a percé un grand nombre de canaux cylindriques a de très faible diamètre (quelques millimètres par exemple) qui permettent la diffusion gazeuse entre la matière carbonée disposée en I et les gaz activants à haute température circulant en 2. Ces canaux sont suffisamment obliques pour éviter que la matière carbonée ne puisse y
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pénétrer.
Les figures 8,9 et 10 représentent en élévation, en coupe verticale et en coupe horizontale, une variante qui consiste à remplacer les canaux cylindriques par des orifices lamellaires de très faible épaisseur (quelques millimètres par exemple) également inclinés.
Les figuresll et 12 sont des sections verticale et horizontalc d'un segment de paroi où les orifices lamel- laires aboutissent au fond de retraits ou décrochements c' ménagés sur la surface interne de la dite paroi.
Grâce à la forme appropriée de chacun des décro- chements c', les matières carbonées se placent à l'intérieur de ceux-ci suivant leur talus naturel d'éboulement. Ainsi, les gaz activants après s'être diffusés à l'intérieur des orifices c, peuvent pénétrer dans la matière carbonée, à travers toute la surface correspondant à ces talus d'ébou- lement.
Les types de parois sus-visés sont décrits à simple titre d'exemple et il est bien entendu que l'inven- tion s'étend à toutes modifications ou perfectionnements découlant des mêmes principes pour maintenir la-capacité maximum de diffusion des parois poreuses ou ajourées utilisées dans les appareils d'activation par les gaz.
Le fonctionnement des nouveaux dispositifs est facile à comprendre.
La "pression totale" de part et d'autre d'une paroi, est la même ou sensiblement la même, mais il y a des différences notables dans les "pressions partielles" de chacun des gaz composant l'atmosphère 1 entourant la matière carbonée d'une part et l'atmosphère 2 constituée par les gaz activants d'autre part, pressions partielles qui sont proportionnelles à la teneur des mélanges en chaque constituant.
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En effet, en raison des affinités chimiques, chaque gaz se trouve dans des proportions différentes de part et d'autre de la paroi. Ainsi notamment l'acide carbonique et la vapeur d'eau admis dans l'atmosphère 2 se diffusent à travers les perforations et sont chimiquement réduits au contact de la matière carbonée en oxyde de carbone et en hydrogène ; par suite de cette décomposition du gaz carbonique et de la vapeur d'eau, leur pression totale est presque nulle en I et ces gaz sont sans cesse appelés à l'intérieur de la chambre d'activation alors que l'oxyde de carbone et l'hydrogène sont appelés à l'ex- térieur.
Pour que les lois de diffusion des gaz s'appliquent, il est naturellement nécessaire de donner, dans le cas de l'emploi de parois munies de perforations, une propor- tion déterminée à la longueur et au diamètre ou à la largeur des canaux ; en effet, si la largeur était trop grande, il y aurait dans ces canaux des mouvements de convection résultant de la trop libre circulation gazeuse, mouvements qui apporteraient une perturbation dans le processus de la diffusion avec, pour conséquence, une irrégularité de l'activation.
Les Inventeurs ont observé ce fait remarquable et absolument imprévu que si cette 'condition est respectée , on peut réaliser par l'emploi de ce type de parois per- forées une activation de la matière carbonée dans des conditions analogues à celles qui résulteraient de l'emploi d'un diaphragme poreux du type ci-dessus décrit, ce qui prouve que dans de tels orifices il se produit une diffusion des gaz analogue à celle qui aurait lieu à travers un diaphragme poreux.
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De ceci résulte que les cornues pour l'activation de matières carbonées par des gaz activants par diffusion à travers un diaphragme poreux, peuvent être munies de l'un quelconque des types de diaphragme poreux ou de parois perforées ci-dessus décrits, puisque ces différents types de parois se comportent de la même manière, et sont tous deux également propres à éviter le ralentissement de la diffusion des gaz, observé sur les anciennes parois planes poreuses ou finement perforées, par suite de l'encrassement progressif de ces dernières, sous l'action des cendres à haute température.
Il a déjà été proposé différents types de cornues munies d'orifices disposés de manières diverses, pour réaliser l'activation des matières carbonées par les gaz ; mais dans tous les cas les gaz activants étaient forcés à travers les orifices des parois des cornues, soit qu'on maintienne autour des dites cornues la surpression nécessaire pour assurer l'écoulement des dits gaz activants à travers les orifices, soit qu'on maintienne à l'intérieur des cornues une certaine dépression par le fait qu'on aspire à l'aide d'appareils appropriés les gaz résultant des réactions d'activation, soit enfin qu'on dispose les orifices sur des parois en vis à vis, en forçant les gaz activants à travers les orifices d'une des parois, puis à travers la matière carbonée pour ressortir par les orifices de la paroi opposée.
La présente invention diffère de ces dispositifs divers, en ce que les gaz activants ne sont aucunement forcés à travers les orifices des parois, mais circulent le long de ces parois parallèlement à celles-ci et ne pénètrent sur la matière carbonée que par diffusion gazeuse dans les orifices.
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Toutes les parois, objet de la présente invention, trouvent naturellement leur utilisation dans les fours munis de cornues ou chambres pour l'activation.
Dans un premier type de four, on dispose verticalement ou presque des cornues ou corps tubulaires poreux, tels que celui représenté sur les figures 4 et 5, ou des parois perforées conformément aux figures 6 à 12, et de section transversale cylindrique, elliptique ou polygonale, côte à côte à l'intérieur du laboratoire du four. La matière à activer se trouve dans les tubes et les gaz activants à haute température, mêlés ou non à des fumées de chauf- fage circulent extérieurement.
Dans un deuxième type de four, on adopte une dispo- sition inverse de la précédente, la matière carbonée rem- plissant entièrement l'enceinte étanche constituée par le four, les gaz activants circulant à l'intérieur des élé- ments tubulaires poreux ou ajourés.
Ces corps tubulaires peuvent être en matières po- reuses et constitués par des tubes de forme analogue à celle représentée figures 4 et 5, mais placés en sens inverse ;. on remarque en effet qu'après retournement, la face 1 devient la face 2, ce qui permet de disposer les matières à activer, extérieurement aux tubes.
Dans le cas de l'emploi de parois perforées, il suffira de changer le sens de l'inclinaison des perfora- tions .
Dans un troisième type de four on place côte à côte des chambres d'activation de forme parallélipipédique, par exemple d'une hauteur et d'une longueur de quelques mètres, l'écartement des parois latérales étant de quelques cen- timètres. Ces parois latérales sont du genre décrit en regard des figures I à 3 ou 6 à 12.
Pour constituer une chambre d'activation, on dispose deux parois à l'écartement convenable, en ayant soin que
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les faces correspondant à la matière carbonée I soient en vis à vis ; par exemple dans le cas des parois portant des retraits ou décrochements (figuresI à 3, figures II et 12), on dispose les faces portant les retraits, en vis à vis les unes des autres, en ayant soin que la mise en place soit conforme à la figure 2 ou à la figure II, c'est à dire qu'il puisse se former de chaque côté des petits talus d'élboulement dans les décrochements au-dessous des saillants. Les chambres sont placées côte à cote et les faces 2 des parois correspondant aux gaz de chauffage ou activants se trouvent ainsi également en vis à vis.
Un écartement de quelques centimètres ménagé entre les parois de chacune des chambres d'activation permet la circulation des gaz activants à haute température mêlés ou non à des fumées de chauffage.
Tous les fours décrits peuvent avoir une marche continue ou discontinue ; ils peuvent comporter une ou plusieurs trémies de chargement à la partie supérieure et un obturateur ou grille de déchargement à la partie infé- rieure avec un ou plusieurs récipientlos, pour former étouffoir¯pendant le refroidissement du charbon actif recueilli.
La présente invention n'est pas limitée aux parois ou éléments décrits, mais elle s'étend à tous les dispositifs susceptibles d'augmenter par des décrochements, des ondulations, des perforations spéciales, etc... la surface de pénétration des gaz activants au sein des matières carbonées, tout en évitant le contact des dites matières avec la majeure partie de cette surface.
Les diaphragmes, parois poreuses ou éléments perforés sus-visés, conviennent à l'activation de matières carbonées diverses à l'aide de gaz activants d'usage courant. Ces gaz peuvent être surchauffés à haute tempé- rature, avant leur entrée dans le four, dans des appareils
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spéciaux ou chauffés par mélange avec des fumées de / combustion servant normalement au chauffage. Les matières à traiter peuvent être brutes, à demi ou complètement car- bonisées, agglomérées ou non, avoir subi des traitements d'imprégnation divers destinés à améliorer l'action acti- vante des gaz. Il est à remarquer qu'il n'y a plus d'incon- vénient à faire emploi de matières carbonées très cen- dreuses, puisque grâce à l'invention, les cendres sont sans influence sur le colmatage ou vernissage des diaphrag- mes poreux ou perforés.