<Desc/Clms Page number 1>
"PROCEDE ET APPAREIL DE DISTILLATION DU GOUDRON
ET DES RATIERES ANALOGUES".
Cette invention a trait à un procédé et à un appa- reil perfectionnés pour la distillation du goudron, des hui- les goudronneuses, ect... à l'aide de gaz surchauffés tels que ceux sortant des fours à coke, etc...
Suivant la présente invention, les gaz à haute température, tels que les gaz chauds sortant des fours à coke, sont continuellement recueillis, pendant qu'ils sont à une, température élevéeg par un collecteur dans lequel ils se mé- langent pour produire un mélange approximativement uniforme ;
ils sont maintenus dans ce collecteur à une température éle
<Desc/Clms Page number 2>
vée, puis sont conduits, pendant qu'ils sont à une températu- re élevée, à une chaudière dans laquelle ils sont amenés en contact direct et intime avec le goudron, etc... à distiller, ce qui produit la distillation rapide du goudron et le re- froidissement brusque des gaz à une température beaucoup plus basse que leur température élevée initiale* Le goudron, etc.. à distiller est introduit de façon continuelle dans la chau- dière.
Les gaz employés pour la distillation et les vapeurs produites par la distillation sont retirés d'une façon conti- nue et sont ensuite refroidis pour condenser les distillats; et le brai constituant le résidu de la distillation est retiré de façon continuelle de la chaudière
Dans le fonctionnement des fours et cornues de distillation de la houille, par exemple des fours de cokeries, les fours ou cornues individuels sont chargés en rotation et les fours adjacents sont chargés à des intervalles de temps considérables. Il en résulte que lorsqu'on charge un four, les deux fours adjacents sont à des stades différents du cy- cle de cokéfaction. La quantité et la composition des gaz chauds sortant des fours à coke varient considérablement avec l'avancement de la cokéfaction.
Pendant la période de coké- faction initiale il se dégage un grand volume de gaz riches en éléments de goudron, tandis que vers la fin de la cokéfac- tion le volume de gaz produit est beaucoup plus petit et ces gaz renferment une quantité beaucoup plus faible d'éléments de goudron . Lorsque plusieurs fours à coke individuels sont reliés à une chaudière de distillation et que les gaz des fours individuels sont transférés à cette chaudière, le volu- me et la composition des gaz sortant des divers fours varient selon l'avancement de la cokéfaction dans le four envisagé.
En outre, lorsque plusieurs fours individuels sont reliés à une seule chaudière par des conduits à gaz individuels, la
<Desc/Clms Page number 3>
chaudière présente elle-même un nombre correspondant d'ou- vertures par lesquelles les gaz doivent pénétrero En vue des meilleurs résultats, la communication de la chaudière avec une série de fours individuels exige que la chaudière soit placée très près des fours fournissant les gaz, si ceux-ci doivent être appliqués à leur température maximum, de sorte qu'on place la chaudière, par exemple,
sur la batterie de fours à coke et dispose des tuyaux de communication de faible longueur entre les fours et cette chaudières
La présente invention comprend un procédé et un appareil perfectionnés dans lesquels la chaudière dans la- quelle la distillation est réalisée est située à une certaine distance des fours individuels mais dans lesquels les gaz à haute température sont néanmoins utilisés à cet état de hau- te température et à une température peu inférieure à leur température maximum.
Suivant la présente inventionp les gaz à haute température sortant des fours ou cornues individuels-, et en particulier d'une série de fours à cokesont transférés à un collecteur fortement calorifugé par des tuyaux fortement calo- rifugés et traversent ce collecteur pendant qu'ils sont enco- re à une température élevée. A leur sortie de ce collecteur les gaz pénètrent dans la chaudière.
Le fait de mélanger des gaz provenant d'une série de fours dans un collecteur commun égalise les inégalités du volumeg de la température et de la composition des gaz provenant des divers fours et assure un mélange de gaz approximativement constant pendant de longues périodes de temps La chaudière peut être placée dans une po- sition plus commode et à une certaine distance du sommet des fours à coke En calorifugeant fortement la chaudière et assurant le lavage parfait des gaz par le goudron ou brai à distiller, les gaz surchauffés sont refroidis presque instanta-
<Desc/Clms Page number 4>
nément en même temps que le goudron ou brai est soumis à une ,distillation rapide, la surchauffe des gaz étant neutralisée par la chaleur latente de vaporisation des éléments de gou- dron ou de brai, De cette façon,
le goudron peut être dis- tillé rapidement et l'on peut simultanément produire un brai de point de fusion élevé (voisin de 2000 C ou supérieur) et obtenir un rendement exceptionnellement élevé en huiles de distillation (75 % environ ou davantage du goudron distillé).
En recueillant les gaz chauds dans un collecteur distinct et en fournissant à la chaudière par unité de temps un volume réglé de ces gaz de composition approximativement constante, il est possible de diminuer notablement les di- mensions de la chaudière en comparaison avec une chaudière reliée directement à une série de fours par des tuyaux à gaz individuels* Avec une chaudière de dimensions plus petites et en introduisant le goudron ou brai dans les gaz à un degré de pulvérisation ou d'aspersion suffisamment grand, on peut . effectuer la distillation en réduisant au minimum la durée du contact du goudron ou brai avec les gaz, de sorte que le temps pendant lequel le goudron est distillé pour produire un brai de point de fusion élevé est réduit au minimum.
Cet- te faible durée de la distillation a pour effet de diminuer la décomposition des éléments de goudron ou de brai qui s'effec- tue ordinairement dans une mesure considérable lorsque le brai est porté à une température élevée et maintenu à cette température pendant de longues périodes de temps. Cette diminu- tion de la décomposition est mise en évidence par le fait que la teneur en ,carbone libre du brai à 2000 C est considérable- ment plus faible lorsque la durée de contact est ainsi dimi- nuée. Dans un traitement, la teneur 'en carbone libre du brai fut réduite de 55 % environ à 48 % en diminuant la période de contact d'un tiers.
Le goudron à distiller est avantageusement préchauf
<Desc/Clms Page number 5>
fé et amené ensuite en contact direct avec les gaz et va- peurs mélangés après qu'ils ont quitté la chaudière, de sorte que le goudron est lui-même partiellement distillé et conver- ti en brai de faible point de fusion, qui est alors introduit dans la chaudière à titre de matière à distiller et qui est rapidement distillé pour produire un brai de point de fusion élevée Avec une petite chaudière et une grande admission de gaz à haute température,
on peut effectuer rapidement la distillation d'un brai mou pour produire un brai de point de fusion élevé à l'aide de gaz à haute température et l'on peut alors employer le mélange de gaz et de vapeurs pendant qu'il est encore à un état assez surchauffé pour préchauffer et distiller partiellement le goudron en vue de produire un brai de faible point de fusion De cette façon, les gaz sont utilisés dans des distillations successives, d'abord à haute température dans la chaudière et plus tard à une températu- re un peu plus basset lorsque les gaz et vapeurs quittent la chaudière Cette distillation complémentaire du goudron par les gaz et vapeurs chauds peut{, par une répétition de l'alimen- tation en goudron,
être effectuée sans refroidir les gaz et les vapeurs au point d'en condenser les éléments lourds, étant donné que les gaz sont maintenus à une température su- périeure au point de condensation desdits éléments lourds lorsqu'ils quittent la chaudière et qu'ils sont capables d'absorber une quantité considérable de vapeurs d'huiles lé- gères supplémentaires avant que leur température s'abaisse au point de condensation des vapeurs d'huiles les plus lourdes*
Dans l'application de l'invention à une cokerie, on prévoit un collecteur distinct relié à un nombre désiré de fours à coke individuels de préférence ceux situés près dune des extrémités de la batterieo En reliant ce collecteur à six fours ou davantage, par exemple six fours adjacents,
le chargement des fours aura ordinairement comme résultat une
<Desc/Clms Page number 6>
rotation telle que, à tout instant, un des fours sera près du commencement de la période de cokéfaction, un autre sera près de la fin de cette période et d'autres seront à des points in- termédiaires; mais comme les gaz de plusieurs fours sont com- binés et amenés à passer à travers un collecteur commun, leurs variations sont en grande partie neutralisées et il en résulte qu'on obtient un mélange de gaz approximativement constant pendant toute la durée du fonctionnement de l'ins- tallation. Bien entendu, le collecteur,peut être employé avec un nombre de fours inférieur à six, mais la composition la température et le volume du gaz seront d'autant plus ir- réguliers que le nombre de fours appliqués sera plus petit.
Ce collecteur et les tuyaux de communication sont fortement calorifugés de façon que les gaz chauds sortant de la zone supérieure incandescente des fours individuels soient maintenus à leur température élevée et que la perte de chaleur qu'ils subissent avant d'atteindre la chaudière soit aussi faible que possible. La chaudière peut être placée à l'une des extrémités de la batterie ou sur une des extrémités de cette batterie, position dans laquelle elle ne gêne pas le travail mais, si on le désire, elle peut être placée dans une position intermédiaire* En isolant efficacement le collecteur et lés tuyaux de communication, on peut placer la chaudière à une distance considérable des fours à coke.
Dans cette posi- tion, on évite les difficultés résultant de dépôts de suie, poussiers de charbon et de coke, brai cokéifié etc.. que con- tiennent les gaz, etc... sur le collecteur. Les matières susceptibles de se(déposer sont d'une nature molle et on peut les enlever facilement par un soufflage à la vapeur réalisé de temps à autre. Une faible quantité de matière dure se dépose lentement, mais il est facile de l'enlever à l'aide de racloirs ou de dispositifs tels que les turbines à tête rotative dont
<Desc/Clms Page number 7>
on se sert ordinairement dans les cokeries pour nettoyer Les colonnes d'échappemento Des ouvertures convenables munies d'obturateurs sont prévues pour permettre ces nettoyages.
En raison de la température très élevée des gaz pénétrant dans la chaudière, il est important que le gou- dron ou brai soit projeté à l'état divisé d'une façon si parfaite et si abondante et que cette matière soit distribuée si uniformément qu'on évite le surchauffagelocal et la cokéfac- tion de brai;
, Ceci peut être réalisé en projetant dans les gaz une si grande quantité de goudron à l'état divisé que les gaz et le brai sont rapidement amenés à un état voisin de l'équilibre, les gaz étant refroidis à une température voisi- ne de celle du brai et le brai étant chauffé à une températu-- re voisine de celle des gaz
Dans le dessin annexée qui représente schématique- ment un mode de réalisation d'un appareil établi suivant l'in- vention et permettant de réaliser le procédé suivant l'inven- tion&
Fige 1 représente, en plane une partie d'une ins- tallation de fours à coke avec laquelle est combiné l'appa- reil suivant l'invention.
Fig. 2 est une coupe verticale du collecteur et de la chaudière une partie étant représentée en élévation
Fig. 3 est une coupe verticale suivant 3-3 (fige 2).
Fig. 4 est une coupe transversale suivant 4-4 (fig. 2).
L'installation de fours à coke représentée est une installation à récupération de sous-produitsla figé 1 re- présentant schématiquement une partie de l'appareil de récupé- ration ordinaire des sous=produits
Une partie du bloc ou batterie de fours à coke est;.. indiquée en 1. Les fours individuels 2 sont reliés par des
<Desc/Clms Page number 8>
colonnes d'échappement ordinaires à à un barillet ± commun à une série de fours. Les gaz sortant de la prise de gaz ou botte cnetrale 5 du barillet se rendent par une conduite transversale Ç, aux condenseurs 7, d'où ils passent par un tuyau à et un exhausteur 9 à l'appareil de récupération de l'ammoniaque et aux scrubbers à huiles légères, etc...
(non représentés).
Dans le fonctionnement d'une cokerie à récupéra- tion de sous-produits de ce genre, les gaz sont usuellement refroidis dans le barillet par l'introduction de liqueur ammoniacale ou d'un mélange de liqueur ammoniacale et de goudron, et un goudron lourd est séparé des gaz dans le ba- rillet et est transféré par un tuyau convenable 10 à un dé- canteur 11 dans lequel la liqueur ammoniacale et le goudron se séparent l'un de l'autre, le goudron étant recueilli dans un réservoir à goudron 12, Le goudron et la liqueur ammo- niacale pourraient aussi être retirés de la conduite transver- sale avant l'entrée des gaz dans le condenseur, quoique les dessins ne représentent pas de dispositif à cet effet.
Un décanteur 13 est relié aux condenseurs, la liqueur ammonia- cale étant transférée à un réservoir d'alimentation (non représenté) et le goudron étant transféré à un récipient 14.
Des pompes 12. et 16 sont montées sur des tuyaux aboutissant à la chaudière et permettent au goudron provenant de l'une quelconque ou de chacune des sources représentées d'être ame- né à la chaudière. Dans le second cas, il sera préférable de mélanger les goudrons dans un réservoir non représenté avant de s'en servir pour la distillation. La partie de l'appareil décrite jusqu'ici n'a été représentée que schématiquement.
La chaudière 27 est située de l'autre côté et à l'une des extrémités de la batterie de fours à coke. Plusieurs des fours situés à cette extrémité de la batterie sont reliés à un collecteur 28 par des tuyaux individuels 29, ces tuyaux étant
<Desc/Clms Page number 9>
courts et le collecteur étant placé près du sommet de la batterie et étant muni d'une couche calorifuge épaisse de façon que les gaz sortant des fours individuels arrivent au collecteur et le traversent avec le minimum de perte de température Des ouvertures de nettoyage 30, 31, et 32,
32' sont prévues et l'on prévoit aussi des moyens pour isoler un four quelconque du collecteur pendant le défournement et le chargement du fouro Des obturateurs démontables repré- sentés en pointillé dans la figo 4 permettent de fermer les ouvertures débouchant dans le four et dans la chaudière pour le but envisagéo
Les gaz à haute température qui s'accumulent dans le collecteur traversent celui-ci pour pénétrer dans lachau- dière 27 qui renferme des dispositifs convenables permettant d'introduire le goudron ou le brai à l'état divisé dans les gaz et de laver parfaitement les gaz et les parois de la chau- dière à l'aide de ce goudron.
Le dispositif de pulvérisa- tion ou d'aspersionreprésenté est un rouleau rotatif 34 ac- tionné par un moteur électrique 35,et, la section transversa- le de la chaudière est représentée dans la fig. 3. Lorsque le rouleau tourne, il projette le goudron et le brai vers le haut à l'intérieur des gaz, contre les côtés de la chaudière et dans toutes le parties de la capacité à gaz de la chau- dière' en même tempsqu'il lave continuellement les parois de la chaudière à l'aide de ce goudrono De cette façon, les gaz entrent intimement en contact avec une grande quantité de.,,/ goudron ou brai.
ce qui réduit rapidement leur température à une température voisine de celle du brai et chauffe rapide- ment le goudron et le brai à une température voisine de celle ' des gaze
Les gaz et vapeurs sortant de la chaudière par le conduit de sortie 36 se rendent à une tour ou chambre 37 mjat
<Desc/Clms Page number 10>
niai au-dessus du conduit d'admission de gaz et de vapeur, d'une chicane 38 et, à un niveau plus élevé de la chambre de couches de matière de remplissage 39 et 40. Les gaz et vapeurs sortent de la partie supérieure de la chambre par un tuyau 41 et se rendent à un condenseur 42 dans lequel ils. préchauffent le goudron et dans lequel une partie du distil- lat se condense.
Ces gaz et vapeurs se rendent alors par un tuyau 43 au second condenseur 44, qui est un condenseur direct muni d'un dispositif d'injection d'eau µ±. Les gaz restants passant alors du condenseur 44 à l'appareil de trai- tement principal des gaz par un tuyau¯±± débouchant entre les copndenseurs 7 et l'exhausteur 9. Le condensat du condenseur la se rend par le tuyau 54 à un réservoir collecteur 55. Le mélange de liqueur ammoniacale et d'huile sortant de 44 passe par un tuyau 57 à une chambre de décantation ±±dont l'huile est transférée à un réservoir 58'.
Le goudron, qui peut provenir de l'une quelconque des sources représentées dans la fig. l ou d'une autre source, est refoulé par le tuyau d'alimentation 45 dans un serpentin 46 placé dans le condenseur 42. Le goudron est préchauffé dans ce condenseur par son contact indirect avec les gaz et vapeurs chauds, refroidit ces gaz et vapeurs et condense une partie du distillat qu'ils renferment. Le goudron préchauffé passealors par un tuyau 47 à la tour 37 dans laquelle il est distribué de haut en bas sur les sections à chicanes ou rem- plissages 39 et 12 dans lesquelles le goudron préchauffé est amené en contact direct et intime avec les gaz et vapeurs/sor- tant de la chaudière.
En raison de la haute température des gaz et vapeurs, le goudron est partiellement distillé et l'on obtient un brai mou qui s'accumule au fond de la tour 37 et se rend par le tuyau 48 à la chaudière 27. La matière sus- ceptible d'avoir été entraînée par les gaz et vapeurs dans la
<Desc/Clms Page number 11>
chambre 27 est séparée et ramenée à la chaudière avec le'. goudron partiellement distillée
Le brai produit par la distillation est retiré par un conduit d'échappement de brai ±± muni d'un trop-plein - réglable 50 à l'aide, duquel le niveau de la chaudière petite être réglé.
Ce brai passe à un dispositif de transport et de
EMI11.1
refroidissement convenable tel qu'un chenal muni deun,-.;,- . tuyau d'alimentation d'eau servant à refroidir et g anu ler le brai qui est ensuite reçu par un réservoir jt r '
EMI11.2
Dans le fonctionnement de l'appareil décr:Ltp le .,>Fq.
..?' goudrone qui peut être le goudron de four à coke produit à ? même usine ou un goudron provenant d'une autre source' peutie être d'abord déshydraté et préchauffé ou peut être envoyé
EMI11.3
directement à 10aîde d'une pompe à la partie de préchauffages de l'appareil.
Il n'est pas nécessaire de préehataf''er'ou '¯T':' déshydrater le goudron avant de l'introduire dans la chaudière mais ce préchauffage augmente considérablement le pouvoir.. de distillation de la chaudière, surtout lorsque le goudron préchauffé est amené directement en contact avec les gaz et vapeurs encore surchauffés qui sortent de la chaudière pour effectuer une distillation partielle du goudron et produire du brai mou, de sorte que le goudron partiellement distillé ou le brai mou pénètrent dans la chaudière à une température éle - vée. Les gaz à haute température peuvent alors distiller..
EMI11.4
efficacement le brai chaud et porter rapidement sa t'empéra..-- 'Î ture à une valeur élevée,
de sorte que la chaudière posséder . un grand pouvoir de distillation.
Les gaz de four à coke sortent des fours à une tem- pérature élevée en raison de leur contact avec la partie su- périeure incandescente des fours. Cette température varie . avec différents fours et avec le fonctionnement des fours et , elle est plus élevée lorsque la période de cokéfaction est
<Desc/Clms Page number 12>
courte que lorsqu'elle est longue. Toutefois, ordinairement, la température des gaz sera comprise entre 550 et 700 C et sera dans certains cas beaucoup plus élevée.
En recueillant ces gaz à l'intérieur d'un collecteur fortement calorifuge, on peut les maintenir à haute température et les introduire dans la chaudière à une température qui n'est pas beaucoup inférieure à celle à laquelle ils quittent les fours* De plus, ces gaz sont fournis à un état de mélange constant qui assure un traitement uniforme pendant de longues périodes de temps.