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BREVET D'INVENTION Procédé de dégazage de combustibles solides dans des fours à chambres à. fonctionnement discontinu".
La présente invention concerne un procédé de cokéfaction à haute température de combustibles solides dans des fours à chambres à fonctionnement discontinu, et a particulièrement en vue d'obtenir une quantité de benzène aussi grande que possible dans les gaz se formant au cours de la. cokéfaction. Le gaz dé- gagé lors de la cokéfaction de la houille possède sa teneur ma- ximum en benzène dans une partie intermédiaire du temps de dis- tillation, tandis que, immédiatement après le chargement du char- bon dans les chambres des fours, ainsi que dans la dernière par-
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fie du temps de distillation, lorsque toutes les parties du con- tenu des chambres tendent à la température finale de la cokéfac- tion, la teneur en benzène du gaz est mo:Lodre.
L'essence de l'im- vention ccs3.ste à soumettre les gaz formés lors de la eakéfae- tion; avant leur refroidissemee, a. un traitement theimiqjae tel que la teneur en benzène du gaz s'en trouve augmentées et est fon- dé surtout sur la notion que dans les différentes partiel du temps de distillation un traitement thermique différent conduit à un accroissement des hydrocarbures aromatiques présents dans le gaz.. - - .
Le traitement thermique ultérieur peut consister à détour- ner rapidement les gaz formés, à travers des canaux fortement re- froidis, ou bien à occasionner une station très longue des gaz dans les espaces collecteurs des gaz (encore appelés ci-après: collecteurs des gaz), qui sont soumis à l'action de parois for-
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tement chauffées, ou à conduire les gaz à'travers des canaux chauffés indépendacment du chauffage des fours.
Bien que les $on- ditions soient un peu différents pour chaque charbon et doivent être déterminées par des essais,on a cependant constaté pour de nombreux charbons,que dans la première partie du temps de dis- tillation (par exemple dans le premier tiers ou dans la première moitié) la teneur en benzène croit lorsque l'abduction des $ gaz de distillation hors des collecteurs chauds des gaz se fait le* Plus vite possible et qu'ils ne sont soumis à aucun chauffage ultérieur, en étant, par exemple, aspirés à travers des canaux,
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disposés dans le plafond du four, qui scat en aosmticat3.vn aves les collecteurs supérieurs des gaz des chaires par une série' d'ouvertures verticales.
De même, il est apparupvur de nlàreux charbque le rendement en benzène des gaz eomés verg la fin du temps de distillation peut être tentée en soumettant ces gaz, après leur formation, à tas chauffage ultérieur par tm des moyens précités. Ce phénomène s'exp3.ique peu.,"tre de la ma- nière suivante:
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Dans la première partie du temps de distillation, les hy- drocarbures benzéniques se séparent facilement comme tels du charbon qui se cokéfie et leur abduction rapide hors des parties chaudes du four empêche une décomposition ultérieure.
Dans la deuxième partie du temps de distillation, les hydro- carbures benzéniques ne se forment que par décomposition pyrogé- née du goudron fortement polymérisé, ce qui néoessite du temps et de la chaleur. Par oonséquent, si dans cette période on aspi- rait à travers le canal prévu dans le plafond du four, le ora- quage (cracking) du goudron s'effectuerait imparfaitement par suite du refroidissement trop rapide.
Les conditions ressortent le plus clairement des courbes de la figure 1 ci-annexée, dans laquelle le temps de distilla- tion en heures (h) est porté en abaisse et la teneur en benzène du gaz obtenu, mesurée en grammes par mètre cube (-g/m3), est por- tée en ordonnée.
La courbe 1 se rapporteà un gaz../ qui a' été as- piré de la manière usuelle à travers le tuyau montant raccordé une extrémité de l'espace collecteur supérieur des gaz de la chambre, la courbe 2 se rapporte à un gaz qui a été aspiré à travers un canal spécial disposé @ au-dessus du collecteur des gaz dans le plafond du four, 'cest-à-dire un gaz qui a été très rapidement éloigné des parties chauds du four;
tandis que la courbe 3 se rapporte à un gaz qui a d'abord été induit hors du collecteur supérieur des gaz dans le tuyau montant, mais a été soumis à une surchauffe ultérieure dans celui-ci. Tandis que, dans la première partie du temps de distillation, le refroidisse- ment et l'abduction rapide du gaz formé conduisent à un haut ren- dement en benzène, dans la dernière partie du temps de distilla- tion, une surchauffe ultérieure du gaz et le maintien dans des espaces chauds pendant plus longtemps favorisent l'obtention d'un haut rendement en benzène.
Suivant l'invention, on devra donc procéder comme suit..
On établit d'abord pour le combustible à cokéfier, au labo-
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ratoire ou même en service, les trois courbes de la fig.1 et l'en effectue ensuite une permutation des procédés d'aspiration régulièrement aux moments donnés par les points d'intersection des courbes. Ainsi, de chacune des courbes des rendements en benzène, ce sera toujours la partie dans laquelle un rendement en benzène augmenté par rapport à ceux des autres procédés d'as- piration est assuré, qui seule sera utilisée pour un certain @@@ laps de temps de la cokéfaction.
L'invention concerne en outre des appareils permettant d'ef- fectue@ facilement cette permutation des procédés d'aspiration; en outre, elle concerne des appareils pour effectuer un chauffa- ge ultérieur des gaz de distillation formés. Ces derniers appa- reils peuvent aussi être employés, seuls, sans changement du pro- cédé d'aspiration, étant donné que pour maintes espèces de char- bon et pour les conditions de chauffe, telles qu'elles se présen- tent dans maints fours à chambres, un chauffage ultérieur du gaz de distillation exercé sur toute la durée de la distillation don- ne dans l'ensemble un plus haut rendement en benzène.
Pour permettre d'effectuer d'une manière simple, en la pré- sence d'un calal disposé dans le plafonddu four et communiquant avec le collecteur supérieur des gaz par une série d'ouvertures verticales, une permutation antre l'aspiration normale hors du collecteur supérieur des gaz des ohambres et l'aspiration à tra- vers le canal du piaf end, on peut prévoir un appareil qui ferme soit le collecteur supérieur des gaz, soit le canal du plafond Par rapport au tuyau ou tube montant. Deux formesde réalisation d'un appareil de cette espèce sont représentées, titre d'exem- ples, aux figures 2 et 3.
L'appareil consiste en ce que, sous le tube montant, une pierre en forme de plaque est montée de manière à pouvoir tourner, de façon telle que, dans une de ses positions extrêmes, elle se pose sur l'ouverture de jonction verticale en- tre l'espace collecteur supérieur des gaz de la chambre et le tuyau montant, tandis que, dans l'autre position extrême, elle vlent reposer devant l'extrémité du canal du plafond tournée
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vers le tuyau montant. D'autres particularités ressortent des figures qui représentent des coupes verticales dans la direction longitudinale de la. chambre de four. Les mêmes signes de réfé- rence désignent les mêmes objets dans les figures 2 et 3.
4 est l'espace collecteur supérieur des gaz de la chambre,
5 le canal collecteur des gaz qui est disposé dans le plafond du four et communique avec l'espace collecteur supérieur des gaz par une série d'ouvertures. 6 est le tuyau montant, 7 l'ouvertu- re de jonction entre le tuyau montant et le collecteur supérieur des gaz. 8 est la porte du four avec le trou d'aplanissement 9.
Dans la disposition suivant la figure 2, l'extrémité pivo- tante de la Pierre d'obturation en forme de plaque 10 est munie d'un oeillet ou anneau 11, dans lequel vient prendre une chaîne ordinaire 12. Cette chaîne passe à travers une fente 13 prati- quée dans la partie supérieure du plafond du four et peut être saisie par une cheville 14 qui peut être enfoncée dans des*'trous
16 de la plaque 15.
La chaîne 12 et la cheville 14 sont accessi- bles de l'extérieur par une ouverture qui peut être fermée par un couvercle 17. pans la disposition représentée à la figure 3, il existe également, dans le plafond du four, une ouverture pouvant être fermée par un couvercle 17, à travers laquelle la pierre d'obtu- ration 10 peut être saisie par 1'oeillet au moyen d'une barre et amenée d'une position dans l'autre.
Une autre possibilité de chauffer plus ou moins, ultérieure- ment, les gaz formés au cours de la distillation ou traversant le collecteur supérieur des gas, existe lorsque l'on est à même de situer plus ou peins haut la combustion dans les parois de chauf- fage (piédroits) subdivisées en carneaux de chauffage verticaux.
A cette fin, il est prévu, en plus des canaux ou ouvertures dis- posés horizontal ement pour relier les carneaux de chauffage verticaux montants et descendants, d'autres canaux ou ouvertures disposés au-dessus des premiers parallèlement à ceux-@@@@ posés au-dessus des rs parallèlement à ceux-ci, ces seconds -5-
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canaux ou ouvertures se trouvent en communication retable avec les'canaux ou ouvertures inférieures et, partant, aussi avec les carneaux de chauffage.
Si les canaux ou ouvertures supérieurs sont obturés par les dispositifs de réglage, les gaz de combus-
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tion passent des oarneaux montants dans les oameaux descendante par les ouveryftres inférieures; la partie supérieure des chaire* du four ne reçoit donc que peu de chaleur. Si, par l'ouverture des organes de réglage, les canaux ou les ouvertures de jonction
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supérieurs pour les gaz de acmbuation sont libérés, ces derniers passent en grande partie par les ouvertures de jonction supérien- res, et la partie supérieure des chambres du four est chauffée plus fortement. Par l'ouverture partielle des dispositifs de réglage, on peut régler dans de larges limites une température quelconque dans la partie supérieure des chambres du four.
La disposition d'autres ouvertures ou canaux au-dessus
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des jonctions supérieures des earneavx de ohaoffage utilisées jusqu'ici offre en outre un important avantage pour 1alltmage des fours, en particulier quand on emploie des pierres silicieu"- ses comme matériaux de construction, étant donné que, @@@ mainte- nant, les parties massives supérieures du four reçoivent plus de chaleur et qu'ainsi l'accroissement de température de l'ensem-
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ble de la maçonnerie du four peut s'effectuer plus uniformément.
Une forme de réalisation du mode de construction décrit,
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est représentée aux figures 4- et 5 dans un four à camea-ox j- meaux ou jum elés;la, figure 4 est une coupe verticale dans la di- rection longitudinale de la batterie et la figure 5 est une coupe verticale à travers une paroi de chauffage.
Au-dessusdu charbon 18 contenu dans les chambres du four se trouvent des espaces libres 19, desquels le gaz de distilla.-
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tion est aspiré. Matre deux chambres consécutives quelooaqnes se trouve une série de carneaux de chauffage verticaux, parmi lesquels celui 20 où, pendant une périodede service, les gaz chauds montent est raccordé par une ouverture 22 dans la paroi
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C)t;pQI."a.ur:1.0e ou olOison 23 à celui dans lequel les gaz chau1s
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descendent pendant la même période de service. Au-dessus de l'ouverture 22 se trouve une autre jonction entre les deux car- neaux 20 et 21 par @@@@@@ la dérivation 24.
L'accès à la jonc- tion 24 à partirdes deux carneaux jumelés peut être interrompu totalement ou partiellement pardes registres 25 qui reposent surles consoles 26. Les registres 25 sont accessibles par des
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4#'Ààlà Xà% Zé 27 dans le piaf end du four, lesquels peuvent être fermés par des tamphns 28. Entre les dérivations 24 et la partie supérieure de la chambre 19, on peutprévoir des ouvertu- res, pouvant être fermées par des tampons, à travers lesquelles, lors de l'allumage du four les gaz de combustion passent de la chambre dans les carneaux de chauffage.
La disposition de deux canaux de jonction horizontaux entre les carneaux montants et les carneaux descendants consécutifs
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peut natiurellement se faire aussi lorsque ces aarneaux verticaux ne sont pas réunis par paires, mais par groupes plus importants, par example Par groupes de quatre ou de huit, ou lorsque, peu- ' dant chaque période de service, tous les cameaux de chauffage se trouvent du côté de la machine sont alimentés dans la même direction et qu'il'en est de même pour tous les-carne= de chauf- fage du côté du coke,, les cadeaux d'un côté travaillant donc
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toujours comme aarneaux montants, et ceux'de l'autre oorane car- neaux descendants,
cependant que tous les oaxneaux Oomnmiquent par un canal supérieur dit canal horizontal (dans les fours dits; divisas en deux moitiés*).
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L'invention oQ'1oarn - en outre des appareils pour la surchauffe des gaz dei distillations formés, dans des espace, qui sont ménagés dsnns le plafcnd du four, â eôté ou au-dessus du collec- 'eiÔÎÎaÎic conduits à travers ces espaces. Toutefois $ 1g appareil peut aussi être réulîsé de façon telle qu'il est prévu un appareil de chauffage séparé, indépendant du servil1e du four, Pour le colleateur supérieur des Ô U3"a.u Montant. Le ahat1f'fage de ces espaces peut se faire .
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du gaz qui est enlevé de la conduite de gaz principal utilisée dans'le chauffage du four, cependant que l' air de combustion préalablement chauffé peut être enlevé du régénérateur du four, qui assure le réchauffage.
Les appareils de chauffage pour la surchauffe du gaz de distillation sent constitués de préférence par des canaux horizontaux s'étendant dans la direction login- tudinale de la paroi de chauffage, par lesquels les canaux pour le passage du gaz de distillation sent entourés, ou à côté des- quels ils sont disposés.
Du côté de la chambre du four opposé au tuyau montant, une liaison est établie entre les canaux surchauffeurs horizontaux et le collecteur supérieur du gaz.Les canaux surchauffeurs, ainsi que les collecteurs supérieurs du gansent raccordés au réser- voir à gaz par des tuyaux montants pouvant être obturés. Suivant que le tuyau montant raccordé au canal surchauffeur ou le tuyau montant débouchant dans le collecteur supérieur du gaz est ou- vert, le gaz de distillation formé est soumis ou nonune sur- chauffe. Les appareils de chauffage pour les canaux peuvent être ainsi établis qu'ils soient traversés par de l'air de refroidis" semant au lieu de gaz de combustion, de façon qu'ils puissent agir en même temps comme canaux refroidisseurs.
Etant donné que les canaux de chauffage pour la surchauffe des gaz ont une ion¯ gueur considérable, il est avantageux d'amener graduellement l'air de combustion aux gaz de combustion. L'amenée de l'air de combustion peut, dans ce cas se faire par des canaux verticaux disposés dans les parois transversales des carneaux de chauffage, les dits canaux conduisant des régénérateurs de réchauffage dans les canaux surchauffeurs.
Afin qu'il ne soit nécessaire de con- duire l'agent de combustion que d'un coté aux canaux de chauffage horizontaux pour la surchauffe du gaz de distillation, qui s'éten- dent dans la direction de .la paroi de chauffage, deux canaux de chauffage voisins qui sont adjoints à des parois de chauffage voisines, peuvent être Jumelés* Dans les espaces où une surchauffe ultérieure des gaz de distillation est effectuée, on peu. Placer
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des matière qui exercent une action @@@@ catalytique sur la
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transformation de constituants de gaz en benzènescommes par exemple, des alliages de fer et d'aluminium ou des matières contenant sur silicium.
Ces matières peuvent être appliquées sur les parois de ces espaces cet autrement, être introduites ' à l'état finement divisé dans le chemin du gaz.
D autres particularités de canaux surchauffeurs disposés dans le plafond du four doivent être expliquera, l'aide des figures 6 à 13. parmi, celles-ci,'les figures'6 à 8 se rappor- tent au premier mode de construction, les figures 9 à ll au deuxième et les figures 12 et 13 au troisième mode de cons= truction.
La figure 6 est une ocupe verticale à travers une paroi
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de chauffage., la figure 7 une coupe horizontale à/travers le . dc fiEUe UPe h riz nttie à'>ravers Plafond Suivmt VII-VII de la figure 6, la figure 8 est une juxtaposition de coupes verticales dans la direction longitu- dinale de la batterie, à savoir: à gauche @@@ suivant A-A de la figure 6, au milieu suivant B-B de la figure 7 et à droite suivant C-C de la figure 6.
Entre les chambres 29 du four se trouvent les parois de
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chauffage 30, qui sont subdivisées en aartaeaux/jLmelés et aux- quelles de l'air de combustion et du gaz soit amenés-alterna-
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tivement à partir des régénérateurs de réchwffage -31 ou 32, tandis que les élaX brùlÀ8 atrïvm% dans les groupes de régéné- rateurs 32 ou 31 intercalés entre eux. Au..dessus des parois de chauffage sont disposés dea canaux surohauffeurs 33, à travers lesquels les tuyaux de'chauffage 34 smt eonduits. Les canaux 34 ainsi que les espaces collecteurs des gaz sent raccordés à des tuyaux montants conduisant au réservoir.
Il est prévu, dans les tuyaux montants du collecteur supérieur des gaz un clapet d'obturation 35, et, dans le tuyau montant du canal surchauffeur, un olapet d'obturation 36. Du côté opposé au tuyau montant, le canal 33 est réuni au collecteur des gaz d'une chaire de four
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voisine par un e, 3. Lorsque le gaz de.distillation doit zure -9- @@@tion doit être
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surchauffé dans les canaux 33, du gaz combustible est amené aux brûleurs 45 et 45' qui débouchent dans les tuyaux de chauffage, par des conduites d'amenée de gaz verticales 38, lesquelles
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se trouvent en communication interceptible avee la conduite de gaz principale 39.
Outre le gaz, de l'air de combustion chauffé préa- lablement est amené des régénérateurs aux tuyaux 34 par le eanal 40 dont la partie inférieure est, dans ce cas, fermée par un registre 41. Si les gaz de distillation doivent être refroidis dans les canaux 33, les registres 41 sont déplacés; les canaux 40 communiquent alors avec les canaux 42 des régénérateurs, des- quels de l'air froid est aspiré dans les tuyaux 34. En outre, en tirant sur les registres 44, on peut libérer d'autres jonc- tions 43 entre les espaces collecteurs supérieurs des gaz des chambres et les canaux 33, de sorte que le gaz de distillation peut s'échapper suivant le chemin le plus court.
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Une légère variante du chauffage des canaux surmauffeuns pour le gaz de distillation dans le plafond du four ressort de la disposition suivant les figures 9 à 11. La figure Ç corres- pond à la figure 6 et est une coupe verticale à travers une pa- roi de chauffage, la figure 10 est une coupe horizontale à tra- vers le plafond du four suivant X-X de la figure 9, et la figure 11 est une juxtaposition de coupes verticales dans la direction
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1 ngLbZinale de la batterie, à savoir, en allant de'gauche droite: suivant D-D et E-E de la figure 9 et F-F et G-G de la figure 10.
L'amenée de gaz aux tuyaux de chauffage 34 se fait de nou- veau Par des enduites d'amenée de gaz verticales 38, qui sont
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en coonunioation interaeptible avec la conduite de gaz princi- pale 39, et, en fait, il se produit en même temps que le renver- serment du chauffage dans les réénératesutat3on dans l'a- ' &@ d lS le8 rél#nérateués#Ààu%a%ion' dans menée de gaz entre les conduitea'38 et 38'. Les tuyaux de chaux- fage 34 se'trcuvant au-dessus de deux parois de chauffa voi- sines sont reliés entre eux par g passage 46 situé du coté des tubes montants.
Le chauffage se fait, par les oCndUites .. de
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gaz 38, les canaux à air 40 et les brûleurs 45 pendant une pé- riode de régénération et par les conduites de gaz 38', les brû- leurs 45' et les conduites d'amenée d'air 40' pendant l'autre période de régénération. Une amenée d'air supplémentaire se fait par les conduites 47 ou 4?', disposées dans les parois transver- sales des carneaux de chauffage qui s'étendent à travers tout le four. L'amenée d'air graduelle permet d'amener de la chaleur au canal surchauffeur 33 uniformément sur toute la longueur. L'as- piration des gaz de combustion hors des tuyauxde chauffage 34 se fait par les canaux à air 40' pendant la première période de régénération et par les canaux 40 dans la seconde.
Les figures 12 et 13 se rapportent à un mode de construction de fours,dans lequel la surchauffe des gaz de distillation se fait par un canal de chauffe placé à côté de l'espace collecteur supérieur des gaz; la figure 12 est une coupe verticale dans la direction longitudinale de la paroi de chauffe, et la figure 13 est une coupe verticale dans la direction longitudinale de la batterie.
Au-dessus des parois de chauffe 30 sont disposés des canaux horizontaux 48,dent la chauffe se fait par des conduites d'ame- née de gaz 38, 38',des brûleurs 45,45' et des @@@@@@@ condui- tes d'amenée d'air 40, 40', de la même macère que la chauffe des tuyaux 34 dans la forme de réalisation suivant les figures 6 à 8.
Dans les trois modes de construction de fours, les disposi- tifs de permutation des fours lors du changement du procédé de
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chauffe, causent en mémo temps le changement du procédé de 'chauf- fe des canaux surchauffeurs ou de l'espace collecteur supérieur des gaz.
REVENDICATIONS.
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1. Procédé de dégazage de o#ibustibles dans des fours à cham-
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.