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"NOUVEAU PROCEDE PERFECTIONNE POUR L'ACTIVATION
DES LITIERES CARBONEES PAR LES GAZ"
Il est de pratique courante de traiter des matières carbonées diverses à l'aide de gaz dits activants, en vue de transformer lesdites matières en charbon actif,c'est-à- dire en charbon doué d'un grand pouvoir d'absorption pour les gaz ou d'un grand pouvoir décoloranto
Les matières carbonées utilisées à cet effet peuvent être des substances crues telles que bois ou déchets de matières végétales ou animales quelconques,tourbe,
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lignite, anthracite, etc...ou ces mêmes substances ayant subi une carbonisation plus ou moins complète. Elles'peuvent être additionnées ou non de substances chimiques favorisant l'activation et être agglomérées par des moyens divers.
Les gaz activants peuvent être constitués par de l'oxygène, de la vapeur d'eau, du gaz carbonique, du chlore, du gaz chlorhy- drique employés seuls ou en mélange, dilués dans certains cas par des fumées des gaz de carbonisation, etc...
Dans tous les procédés en usage, on obtient l'ac- tivation en admettant les gaz activants sus-mentionnés sur la matière carbonée convenablement divisée, en fragments ou en agglo mérés.
Cette matière est portée à haute température, la température la plusfavorable à l'activation dépendant d'ailleurs de la nature des gaz activants et de leur mode d'utilisation.
Pour la mise en oeuvre de l'activation par les gaz, il a été proposé de nombreux procédés, basés sur les trois principales modalités de fonctionnement rappelées ci-dessous :
1.- La matière carbonée est enfermée dans des cornues chauffées extérieurement à la température optimum pour l'ac- tivation. On introduit de plus à l'intérieur de ces dernières des gaz activants, par des orifices appropriés. Les gaz acti- vants, qui dans ce cas ne sont pas en mélange avec les gaz de chauffage extérieur des cornues, permettent, notamment dans le cas d'emploi de vapeur d'eau ou de gaz carbonique, de pro- duire par réaction sur la matière carbonée des gaz de cornues, dits gaz d'activation, parfaitement combustibles et utilisa- bles éventuellement pour le chauffage.
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L'inconvénient d'un tel procédé réside/dans la difficulté de chauffer efficacement et très uniformément la matière carbonée à la température précise nécessaire pour l'activation. En effet, la matière carbonée, dans son état normal d'emploi, est généralement très mauvaise conductrice de la chaleur ; de plus, les parois de la cornue (nécessai- rement épaisses pour l'obtention d'une étanchéité et d'une solidité suffisantes) sont un obstacle à la transmission rapide des calories.
La difficulté de chauffage est d'ailleurs d'autant plus grande que les réactions des gaz activants (comme la vapeur d'eau et l'acide carbonique), sur la matière carbonée, lesquelles présentent une analogie avec les réac,tions de la fabrication du gaz à l'eau, sont fortement endothermiques et, dans ces conditions, il est pratiquement impossible de maintenir la même température au centre et sur les bords de la cornue.
Pour parer aux inconvénients ci-dessus mentionnés, on a parfois recours à des procédés de chauffage direct constituant la deuxième modalité de fonctionnement suivante
2.- La matière carbonée, enfermée dans des cornues, est chauffée de façon interne et de différentes manières, notamment par des courants électriques ou plus communément par l'introduction de gaz de chauffage, tels que fumées de combustion au sein de la masse carbonée.
Les dits gaz de chauffage peuvent provoquer, par leur simple action, l'activation des matières carbonées ou bien pour accélérer leur action, être mélangés avec des gaz activants tels que vapeur d'eau, gaz carbonique, etc...
Les gaz de chauffage activants sont introduits dans les cornues par des ouvertures appropriéeso Ils se transforment, par leur passage au travers des matières carbonées, en gaz
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d'activation plus ou moins réducteurs, mais/ces gaz ne peuvent pas être employés à la combustion dans des condi- tions avantageuses, du fait de leur dilution dans l'azote des fumées de combustion. D'autre part, il est rarement possible de maintenir la matière carbonée à une température suffisante, par le seul passage de gaz chauffants et acti- vants au travers de la masse. On a donc souvent recours à un chauffage supplémentaire par l'extérieur des cornues, ceci constituant la troisième modalité de fonctionnement suivante :
3. - La matière carbonée est enfermée dans des cornues chauffées extérieurement par des gaz de combustion.
Elle est également soumise à un chauffage interne avec introduction de gaz activants mélangés ou non à des fumées de combustion. Les gaz activants introduits dans les cornues peuvent dans certains cas être de même composition que les gaz servant au chauffage extérieur des dites cornues. Dans d'autres cas ces gaz peuvent être mélangés et admis sur la matière carbonée par des orifices appropriés ou même par tout ou partie de la surface des cornues elles-mêmes qui présentent dans ce cas une certaine perméabilité.
Il va sans dire qu'il subsiste toujours dans cette troisième modalité l'inconvénient que les gaz de cornues ou d'activation étant dilués par des gaz inertes ne peuvent pas être avantageusement utilisés à la combust ion.
La présente invention, qui est un perfection- nement s'appliquant aux deux dernières modalités de pro- duction de charbon actif par les gaz à l'exclusion de la première, a pour effet de permettre l'accélération des réactions d'activation par un emploi judicieux et de façon décrite ci-dessous des gaz de chauffage et des gaz
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activants, ces derniers produisant des gaz d'activation à haut pouvoir calorifiquep
Elle s'applique à l'activation de matières car- bonées quelconques telles que bois ou déchets de matières végétales ou animales quelconques, tourbe, lignite, anthra- cite, etc.., ou des mêmes substances après traitement de carbonisation, agglomération, imprégnation, lavage, etc...
au moyen de gaz activants quelconques, notamment d'oxygène, de vapeur d'eau, de gaz carbonique, employés seuls ou en mélange avec du chlore, du gaz chlorhydrique etc.., mais dans tous les cas, dans des proportions telles qu'ils donnent naissance après réaction sur le charbon en activa- tion à des gaz combustibles présentant un pouvoir calorifique assez élevé pour être économiquement utilisables, l'opéra- tion étant conduite dans des fours quelconques pouvant être classés dans les deuxième et troisième catégories ci-dessus mentionnées.
L'objet de la présente invention est un mode nouveau de fonctionnement de ces fours d'activation, dans lequel on réalise une alternance des phases de chauffage et d'activation, chacune de cesdeux opérations ayant lieu isolément avec des gaz de compositions différentes appro- priées aux deux buts recherchés.
Dans une première phase dite phase de chauffage, le four et (ou) les cornues contenant la matière carbonée sont traversés par des gaz de combustion, ou résidus de la combustion puis on fait succéder à cette phase de chauf- fage une admission, soit dans le même sens, soit dans tout autre sens, à travers le four et (où) les cornues, de gaz activants tels que vapeur d'eau, gaz carbonique, etc...
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Cette opération constitue la seconde phase du. phase d'activation pendant laquelle la matière carbonée se refroidit légèrement par suite de l'endothermicité des réactions d'activation. Lorsque la température de la matière carbonée s'est suffisamment abaissée pour que les réactions d'activation n'aient plus lieu dans des conditions satisfaisantes, on arrête la phase d'activa- tion pour reprendre une phase de chauffage. La matière carbonée pendant la durée du séjour dans le four ou les cornues, laquelle durée est déterminée par le degré d'ac- tivité à atteindre, est ainsi soumise à une série de phases alternées de chauffage et d'activation.
D'après l'invention, les fumées sortant du four ou des cornues pendant la période de chauffage, peuvent être additionnées, s'il y a lieu, de petites quantités d'air pour réaliser une combustion totale des éléments combustibles qu'elles contiennent par suite de l'action réductrice des matières carbonées, après quoi on récupère la chaleur sensible de ces fumées en les utilisant soit au préchauffage des gaz activants pour un autre four ou pour le même four, soit à la production de vapeur, etc...
Toujours d'après l'invention, les gaz d'activa- tion produits pendant la période d'activation et qui sont nécessairement à haut pouvoir calorifique, étant donné que les gaz activants peuvent être employés à l'état pur, peuvent servir directement par leur combustion au chauffage d'un autre four ou du même four.
A simple titre d'exemple, on indique ci-dessous schématiquement un mode de réalisation de l'invention.
Le dessin ci-joint représente un schéma de F ensemble d'un four d'activé ion. Il comprend un foyer F
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relié directement au laboratoire L du four, contenant intérieurement tout dispositif approprié pour recevoir la matière carbonée. Ce-,le-ci est chargée à la partie supé- rieure du four à l'aide d'une trémie T, et le charbon actif obtenu est déchargée à la partie inférieure d'une manière continue ou discontinue par D. Les cornues, chambres ou récipients intérieurs peuvent être munis de parois présen- tant des ouvertures appropriées ou de parois poreuses.
Ces dispositifs intérieurs doivent permettre un chauffage rég- lier et un accès facile des gaz activants.,
On admet dans le foyer F des gaz combustibles pour le chauffage par une conduite a, l'air de combustion par une conduite b, et des gaz activants par une conduite c, les trois conduites a, b, c étant munies chacune d'une vanne.
Les gaz sortant du laboratoire L peuvent être envoyés vers la cheminée par une conduite d, ou bien vers des appareils d'utilisation des chaleurs perdues par une conduite e, ou bion encore à un gazomètre par une conduite f les trois conduites d, e, f étant également munies chacune d'une vanne.
Le fonctionnement du four en marche normale est le suivant
Pendant la phase de chauffage, on admet les gaz combustibles par a et l'air de combustion par b, la conduite à étant ferméeoCes gaz brûlent dans le foyer F et les gaz en combustion ou les fumées de combustion tra- versent le laboratoire du four L où ils réchauffent les cornues par chauffage externe et(ou)interne. Les fumées sortant du laboratoire L se rendent alors, soit par la conduite 1 à la cheminée, soit par vers des appareils de récupération des chaleurs perdueso Pendant cette phase la vanne 1 est fermée.
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Lorsque le chauffage est considéré comme suffisant, on arrêté la phase de chauffage en fermant les val-mes des conduites % et b et on envoie, par exemple, de la vapeur d'eau, de préférence surchauffée à haute température, par la conduite c. Cette vapeur continue à se surchauffer en traversant le foyer F puis pénètre dans le laboratoire L du four, où elle vient au contact de la matière carbonée par des voies analogues à celles ayant servi à l'introduc- tion des gaz de chauffage d'après l'une des deux dernières modalités exposées précédemment.
Les gaz provenant des réactions d'activation et constitués par de l'hydrogène et de l'oxyde de carbone avec un peu de gaz carbonique sont seulement dilués dans un peu de vapeur d'eau sans azote ; les conduites d et e étant obstruées, ces gaz sont amenés par la conduite f dans un gazomètre où on les emmagasine pour différents usages et en particulier pour le chauffage du four lors de la phase de chauffage suivante.
Lorsqu'on estime que la chute de température est suffisante dans le laboratoire L du four, on arrête la phase d'activation pour reprendre une phase de chauffage, cette alternance de phases étant sans cesse reproduite.
La présente invention n'est naturellement pas limitée au four schématique décrit et nu mode de fonction- nement ci-dessus défini, mais s'étend à tous les modes de fonctionnement dans lesquels la matière carbonée est sou- mise alternativement à des gaz chauffants et activants.
Il est également possible, sans sortir du cadre de l'invention, de grouper ensemble plusieurs fours d'activation du type ci-dessus en utilisant les gaz combustibles obtenus pendant les phases d'activation dans certains fours pour la combustion dans certains autres
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fours, lors des phases de chauffage de ces 'damiers.
Il a déjà été décrit de soumettre une matière carbonée généralement du coke, à des phases alternées de chauffage et de traitement à la vapeur dans le but de produire un gaz riche dit "gaz à l'eau", mais dans tous ces procédés, le chauffage s'effectue aux dépens du coke lui-même dont une partie est brûlée à chaque phase de chauffage grâce à une admission d'air dans la masse en réalisant ainsi le chauffage de ce qui n'est pas brûlé.
En outre, dans ces procédés, on ne recherche aucune production de charbon actif, et toute la matière carbonée se trouve entièrement consommée dans les appa- reils de traitement
On a également décrit de soumettre dans des fours d'activation des matières carbonées à une succession de traitements tels que préchauffage, distillation, activa- tion, calcination finale, etc..., mais dans tous ces pro- cédés la matière carbonée ne subissait qu'une seule fois, au cours de son passage dans le four, cette suite de trai- tements, alors que dans le cas de la présente invention, elle est soumise pendant toute la durée de son séjour dans le four à des phases alternées de chauffage et d'activation.
On a aussi décrit diutiliser dans des cornues tubulaires des phases alternées de chauffage et d'activation dans le but d'activer desmatières carbonées en suspension dans les gaz , mais dans ce procédé le chauffage n'intéres- sait que les parois de la cornue qui ne contenait pendant la dnrée des périodes de réchauffage aucune matière carbonée, alors que dans le procédé objet de la présente invention c'est la matière carbonée elle-même qui subit pendant son séjour dans le four une alternance de phases de chauffage et d'activation.