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Procédé de production d'huiles légères de grande valeur, dans l'exploitation de fours à chambres ou à cornues pour la distillation de combustibles
La présente invention a pour objet un procédé pour la production d'huiles légères de grande valeur, dans l'ex- ploitation de fours à chambres ou à cornues pour la distilla- tion de combustibles. Pour la réalisation de ce procédé on peut utiliser des fours de distillation à chauffage extérieur,, c'est-à-dire des fours à cornues ou à chambres pour la pro- duction de coke et de gaz.
Suivant l'invention, les matières premières pour la production d'huiles légères de grande valeur sont obte- nues en enfonçant ou en logeant dans la masse de charbon
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des corps tels que des barres ou tubes qui, étant éventuelle- ment retiras partiellement ou totalement, forment des che- minées ou des creux par lesquels on extrait positivement les produits de la distillation dégagés à l'intérieur de la masse de charbon, et que l'on rassemble dans une conduite collectrice pour les recueillir de la façon habituelle dans un ou plusieurs barillets.
L'extraction positive des pro- duits de la distillation des creux formés dans la masse de charbon s'opère le mieux au moyen de conduites tubulaires raccordées de façon étanche aux ouvertures des cheminées, ou au moyen de tubes perforés remplissant les cheminées, et traversant les parois du four (ou, par exemple, son plafond dans le cas de cheminées verticales) ou encore débouchant à l'intérieur du four dans une conduite collectrice condui- sant vers l'extérieur.
Il est important que le dispositif aspirateur soit muni d'organes de réglage de pression qui permettent de régler à volonté la dépression régnant dans les creux ou de la modifier suivant le développement et le degré d'avan- cement de l'opération de distillation. Pour le but particu- lier de l'invention, à savoir pour la production d'huiles légères de grande valeur et de nouvelle composition, la dé- pression à établir dans les cheminées est avantageusement maintenue à -40 mm. de colonne d'eau environ.
Pour certaines espèces de charbon ainsi que dans des phases plus avancées de l'opération de distillation des dépression beaucoup plus importantes peuvent être envisa- gées. Ainsi par exemple, lors de la distillation et de la cokéfaction de la houille de Westphalie, des dépressions allant jusqu'à -200 mm. de colonne d'eau et au-delà se sont
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montrées avantageuses. Le réglage de la pression est utile- ment effectué au moyen de résistances, comme par exemple des dispositifs d'étranglement intercalés entre les cheminées d'aspiration et le barillet.
Ensuite les produits de la distillation sont trai- tés d'abord de la façon habituelle. Les huiles légères dont la production constitue le but principal de l'invention sont en partie renfermées dans le goudron condensé par refroidis- sement du gaz distillé et restent en partie sous forme de vapeur dans le gaz refroidi même, d'où elles peuvent être extraites par exemple par un lavage à l'huile*
Le dessin annexé représente schématiquement, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareillage requis pour la réalisation du procédé. Sur ce dessin, 1 désigne le four de distillation de charbon, par exemple un four horizontal à chambres qui peut être utilisé pour la réalisation du procédé.
Dans la masse de charbon 2 déversé ou entassé dans le four on produit, en y enfonçant des corps appropriés, des creux 3 par lesquels on aspire les produits de distillation dégagés à l'intérieur de la masse de char- bon, en se servant à cet effet des tronçons de tubes 4 in- troduits de manière appropriée. Ces tronçons de tubes 4 sont utilement munis de bourrages 5 et sont engagés dans des tuyaux d'évacuation 6. Dans le cas de cheminées verticales les tuyaux 6 traversent avantageusement le plafond du four et sont raccordés à une conduite collectrice 7 située au-des- sus de la maçonnerie du plafond et conduisant vers l'exté- rieur.
Les conduites eollectrices des différentes chambres conduisent vers un barillet 8, et le raccordement entre chaque conduite 7 et le barillet 8 comporte non seulement
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la vanne d'obturation usuelle, mais aussi un organe de ré- glage 9 constitué par exemple par un clapet d'étranglement.
Les organes de réglage permettent de régler à volonté l'in- tensité de la dépression régnant dans les espaces creux 3, le cas échéant suivant le développement et le degré d'avan- cement de l'opération de distillation.
Les produits de distillation récupérés parviennent par une conduite 10 dans un ou plusieurs réfrigérants de gaz 11 et de là, au moyen d'une conduite 12, dans un sépa- rateur de goudrons 13. Le dispositif 14 est un laveur d'am- moniaque d'un système quelconque, et 15 est un laveur de ben- zol fonctionnant à l'huile de lavage, ces deux laveurs étant disposés de façon connue en soi et susceptibles d'être traversés successivement par les produits distillés. Le gaz quitte le laveur de benzol par une conduite 16, tandis que l'huile de lavage saturée s'écoule par une conduite 17 dans un réchauffeur d'huile 18 d'où la conduite 19 la conduit vers une colonne de désessencement 20.
Cette colonne de déses- sencement renvoie par le bas, comme résidu, l'huile de lavage débarrassée de l'huile légère, c'est-à-dire séparée, tandis que le produit obtenu qui fournira l'huile légère s'échappe du sommet de la colonne vers un réfrigérant 21 pourparvenir à l'état condensé dans une conduite 22. Le traitement ulté- rieur de ce produit intermédiaire se poursuit dans une colon- ne de rectification 23 qui élimine l'huile de lavage résiduel- le, tandis que l'huile légère brute obtenue arrive par la conduite 24 dans un réfrigérant 26, puis dans une nouvelle conduite 27. Cette conduite 27 amène l'huile légère brute dans un dispositif 28 qui sert à effectuer le premier trai- tement, à savoir le premier lavage à l'acide.
Ce premier lavage est suivi, suivant le procédé, d'un deuxième lavage
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effectué au moyen d'acide sulfurique de forte concentration.
Le deuxième lavage peut être opéré dans le même dispositif 28, mais il est utile de disposer à la suite de celui-ci un deuxième laveur 29. L'huile légère brute conduite à travers les deux laveurs 28 et 29 est soumise dans un la- veur 30 à un nouveau lavage à l'alcali et à l'eau, pour par- venir ensuite dans une nouvelle colonne de rectification 31.
De celle-ci les résidus sont rejetés en 32,tandis que l'huile légère qui est alors pure est conduite de nouveau dans un réfrigérant 33 pour être ensuite emmagasinée.
Lors du refroidissement des produits distillés dans le réfrigérant de gaz 11 il se dépose du goudron brut qui renferme également des huiles légères. Pour extraire du goudron brut ces huiles légères sous forme d'huile légère brute, on amène, au moyen de la conduite 43, le goudron brut formé dans le réfrigérant de gaz 11 dans une colonne de dé- sessencement 34 chauffée indirectement, dans laquelle se pro- duit la séparation de l'huile légère brute d'avec le goudron.
Le goudron constituant le résidu est avantageusement évacué en 35, tandis que l'huile légère brute produite est envoyée dans un réfrigérant 36 et de là dans une conduite 37. La conduite 37 prolongée en 38 peut conduire l'huile légère brute directement dans le laveur 28, mais il parait plus avantageux d'aménager une nouvelle conduite 39 qui amène l'huile légère brute en 40 dans la conduite 22, de façon que l'huile légère brute extraite du goudron brut subisse égale- ment une rectification dans la colonne 23. En conduisant l'huile légère brute par la conduite 38 ou la conduite 39, il est nécessaire d'ouvrir et de fermer en conséquence les obturateurs 41 et 42.
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En opérant la distillation comme c'est décrit, on obtient des huiles légères ayant une composition et une na- ture chimique particulières. Elles ne se composent pas uni- quement d'hydrocarbures aromatiques, c'est-à-dire du benzol et de ses homologues suprieurs, comme c'est le cas dans les opérations de distillation de charbon conduites, comme on le fait jusqu'à présent, à des températures plus élevées et sans utilisation de creux intérieurs d'aspiration. Ces hui- les représentent plutôt des mélanges d'hydrocarbures aroma- tiques et aliphatiques renfermant une proportion plus ou moins importante de ces derniers.
Pour transformer définitivement cette huile légè- re de nouvelle composition en un produit de grande valeur, se prêtant par exemple très bien à l'usage comme combustible pour moteurs, on a trouvé qu'il est nécessaire d'exécuter d'une façon nouvelle également les traitements ultérieurs, particulièrement la purification finale de ce produit de distillation. En effet, si l'huile légère brute obtenue est traitée de façon usuelle au moyen de l'acide sulfurique de forte concentration, on subit à la purification des pertes très importantes s'élevant à 20-25 % environ de la quantité initiale. En utilisant de l'acide sulfurique moins concentré, on arrive bien à réduire ces pertes, mais on n'atteint pas le degré de pureté exigé ordinairement dans le commerce.
De même, les huiles légères ainsi purifiées ne résistent pas à la lumière et à l'air et se colorent au bout d'un certain temps.
Par contre, la demanderesse a constaté qu'il est possible de satisfaire à toutes les conditions de pureté de 1-'huile légère et de la rendre insensible à l'influence de la lumière et de l'air, si l'on effectue le traitement
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de purification en deux opérations, dont la première consiste à faire agir sur l'huile légère un agent de polymérisation d'activité restreinte, comme par exemple l'acide sulfurique de faible concentration ou dilué, ou des sels halogénés, ou encore des matières adsorbantes comme la gelée d'acide silicique, le charbon actif, la farine fossile ou un mélange de ces substances, tandis que la seconde opération consiste en un traitement au moyen d'acide sulfurique concentré ou d'une autre substance à action intense analogue.
En pratique ce traitement peut être effectué par exemple en utilisant d'abord de l'acide sulfurique à 80% de H2SO4 au maximum, à la température ordinaire ou légèrement plus élevée, après quoi on procède au traitement au moyen d'acide sulfurique à 90% au moins de H2SO4, à température relativement élevée comprise de préférence entre 30 et 35 C.
Ce traitement peut être suivi du traitement complémentaire usuel par une lessive alcaline, d'un lavage à l'eau et d'une distillation.
L'effet du traitement combiné proposé et son succès vis-à-vis du traitement simple usuel au moyen d'acide de for- te concentration peut être expliqué par le fait que certains constituants de l'huile légère brute attaqués directement par l'acide de forte concentration se transforment par addi- tion et par formation de substances sulfonées solubles dans l'eau en déchets sans valeur. Par contre, lors du traitement combiné, dans la première phase de celui-ci ces substances traitées par exemple par de l'acide sulfurique peu concentré se transforment par polymérisation en huiles de faible poids moléculaire, c'est-à-dire se stabilisent et prennent une forme qui leur permet de résister à l'attaque ultérieure de l'acide
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sulfurique de forte concentration et de subsister comme cons- tituants précieux de l'huile légère.
Un avantage essentiel du nouveau procédé consiste donc en ce que le surplus de produits distillés obtenus par aspiration de l'intérieur de la charge de charbon est égale- ment récupéré sous forme d'huiles légères de meilleure qua- lité et n'est pas perdu entièrement ou partiellement, comme déchet sans valeur lors de la purification ultérieure. Le procédé suivant l'invention amène donc une réduction très sen- sible des pertes habituelles à la purification, tout en ac- croissant fortement le rendement en huile légère.
Comme agent de polymérisation dans la première phase du traitement on peut utiliser non seulement de l'acide sulfurique peu concentré ou dilué, mais aussi,, comme déjà dit, des sels halogénés, par exemple le chlorure ferreux, le chlorure de zinc, le chlorure d'aluminium., le chlorure de chaux, puis des substances comme des sulfates ferreux, le méthylate de sodium, l'éthylate de sodium, l'acide borique, l'acide phosphorique, enfin des substances adsorbantes soli- des comme le gel de silice, le charbon actif, la farine fos- sile la terre à foulon, ou des mélanges de plusieurs de ces substances.
Le premier traitement décrit peut être modifié de nombreuses façons, par exemple en effectuant le premier traitement au moyen d'acide sulfurique dont la teneur en H2SO4 est sensiblement inférieure à 80%, mais alors, pour aboutir à une polymérisation équivalente à celle provoquée par de l'acide à 80% la température doit être élevée en conséquen- ce. Pendant le deuxième traitement à l'acide sulfurique de forte concentration la températire de 30 à 35 C doit être observée dans tous les cas.
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EXEMPLES
1) 1.000 gr. d'huiles légères obtenues à la cokéfaction de charbon avec aspiration de gaz distillés de l'intérieur de la masse de combustible, et dont les points d'ébullition sont situés entre 80 et 180 C sont d'abord la- vées à la température ordinaire au moyen de 50 gr. d'acide sulfurique à 80 % de H2S04. Il se produit pendant cette opé- ration une élévation de température ne dépassant pas 2 à 3 C.
Après l'évacuation du dépôt formé au fond,, l'huile légère restante est traitée au moyen de 50 gr. d'acide sulfurique à 91% de H2SO4. On introduit l'acide lentement pour que la
2 4 température reste à 32 C, ce que l'on assure, si nécessaire, par un refroidissement extérieur. Après l'évacuation du dé- chet acide déposé au fond, on soument l'huile légère lavée au traitement complémentaire usuel au moyen d'une solution de soude caustique et d'eau et on la distille jusqu'à obtenir le produit pur. On obtient 920 gr. de produit distillé pur du type 1 à l'acide sulfurique. Le total des pertes à l'épu- ration,distillation comprise, est de 80 gr., soit de 8% de la quantité initiale.
2) La même quantité de 1.000 gr. d'huile légère identique à celle de l'exemple 1 est lavée au moyen d'aci- de sulfurique régénéré après le lavage du benzol, l'acide étant de 44 Baumé ce qui équivaut à 54% de H2S04, à la température de 55 C atteinte par un chauffage préalable de l'huile légère. L'huile légère qui subsiste après l'évacuation du dépôt du fond est d'abord refroidie jusqu'à environ 30 C et ensuite soumise au traitement ultérieur décrit dans l'exemple 1. On retrouve comme produit final 898 gr. d'huile distillée pure du type 2 à l'acide sulfurique, de sorte que ,,la perte totale est de 10,2 %.
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3) 1.000 gr. de la même huile sont traités à la température ordinaire, en agitant, au moyen de 5 gr. de chlorure d'aluminium déshydraté, ce qui amène une élévation de température de 3 C environ. Le traitement ultérieur est le même que celui de l'exemple 1. On obtient comme produit final 905 gr. d'huile distillée pure du type 1,5 à l'acide sulfurique, de sorte que la perte totale est de 9,5 %.
REVENDICATIONS
1. Procédé pour la production d'huiles légères de grande valeur, dans l'exploitation de fours à chambres ou à cornues en partant des produits de la distillation extraits de cheminées pratiquées dans la charge de charbon, caractérisé en ce que l'on retire de façon usuelle l'huile lé- gère des produits distillés aspirés à l'aide d'une dépression des cheminées de la charge de charbon, après quoi l'huile'lé- gère est soumise, en vue d'obtenir des constituants de valeur, d'abord à un traitement au moyen d'un agent de polymérisation comme par exemple l'acide sulfurique peu concentré ou dilué, des sels halogénés, des, matières comme le sulfate ferreux, le méthylate de sodium, l'éthylate de sodium, l'acide borique, l'acide phosphorique ou des substances adsorbantes comme le gel de silice,
le charbon actif, la farine fossile, la terre à foulon, ou des mélanges de plusieurs de ces substances, et ensuite à un traitement au moyen d'acide sulfurique de forte concentration par exemple d'au moins 90%, ou d'une au- tre substance à action intense analogue.