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BREVET DINTENTION " Perfectionnements apportés aux procédés et fours pour le traitement thermique de matières carbonées solides ou pâteuses, notamment à ceux pour la distillation à basse température * .
L'invention est relative aux procédés et fours pour le traitement thermique de matières carbonées ou pâteuses telles que des houilles diverses. des schistes, des lignites, des tourbes, des bitumes, etc. ainsi que des mélanges artificiels de liquides plus ou moins fluides avec un support actif ou inerte ; et elle concerne plus spécialement (parce que c'est dans leur cas que son application paraît devoir offrir le plus d'intérêt), mais non exclusivement, parmi ces procédés et fours, ceux pour la distillation à basse température.
Elle a pour but, surtout, de rendre ces procédés et fours tels que, à l'aide d'une installation ayant un encombrement réduit par rapport à la masse de matières à traiter dans un temps donné, on puisse obtenir, avec un rendement calorifi-
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que élevé, des produits dont la qualité et la quantité sont supérieures à celles obtenues avec les appareils utilisés jusqu'ici.
Elle consiste, principalement -- pour ce qui est des procédés du genre en question --, à soumettre les matières à traiter, par portions séparées et entraînées d'une manière continue et à la vitesse voulue, à un chauffage progressivement croissant; à provoquer la circulation en contre-courant des produits émanant de ces matières, par suite du chauffage au contact de celles-ci; et à évacuer lesdits produits en au moins un point du trajet suivi par lesdites matières;
et -- pour ce qui est des dispositifs du genre en question --, à entraîner, d'une manière continue et sous forme de portions séparées, les matières à traiter dans un conduit chauffé, d'une part, extérieurement, et, d'autre part, par les produits chauds résultant du traitement thermique desdites matières et traversant celles-ci en contre-courant tout en étant maintenues, de préférence, hors contact des parois dudit conduit; et à établir en au moins un point de ce conduit une sortie pour lesdits produits en vue de leur récupération,
Elle consiste, mises à part ces dispositions principales, qui s'utilisent de préférence en même temps, mais peuvent s'utiliser séparément, en certaines autres dispositions dont il sera plus explicitement parlé ci-après.
Elle vise plus particulièrement certains modes d'application ainsi que certains modes de réalisation desdites dispositions; et elle vise plus particulièrement encore, et ce à titre de produits industriels nouveaux, les fours du genre en question comportant application desdites dispositions, les éléments et appareils spéciaux propres à leur établissement, ainsi que les produits obtenus à l'aide de ces fours,
Et elle pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit, ainsi que des dessins ci-annexée, lesquels complément et dessins sont, bien entendu, donnés surtout à titre d'indication.
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Les fig. 1, 2,3 et 4 montrent respectivement en cou- pe longitudinale selon I-I fig. 2, en coupe transversale selon II-II fige 1, en plan et en vue arrière, un four établi confor- ménent à un premier mode de réalisation de l'invention.
La fig. 5 montre, en perspective, une partie du méca- nisme d'entraînement utilisé pour ledit four,
La fig. 6 montre, en élévation (partie en coupe ), un four établi conformément à un deuxième mode de réalisation de l'invention.
Selon l'invention, et plus spécialement selon celui de ses modes d'application ainsi que ceux des modes de réali- sation de ses diverses parties, auxquels il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence, se proposant de construire un four pour la distillation à basse température de substances carbonées solides ou pâteuses, on s'y prend comme suit ou de façon analogue.
On constitue le four par un long conduit 1, ayant par exemple un diamètre intérieur d'environ 0,15 à O,m 20 et une longueur d'environ 5 à 6 mètres et on fait comporter audit conduit un orifice de chargement 2 avec trémie 5 prévue à une extrémité et un orifice de vidange 4 avec conduit de décharge 5, établis à l'autre extrémité. Le conduit lui-même peut être rectiligne, recourbé en forme de U (fig. 1 à 5), ou affecter toute forme allongée convenable en étant alors disposée hori- zontalement ou obliquement.
On peut également constituer le conduit, comme montré sur la fig. 6, de manière que la plus grande partie de sa longueur affecte la forme d'une hélice ou d'un serpentin à grandes spires, l'axe de l'hélice pouvant être disposé verticalement, horizontalement ou obliquement.
On entraîne les matières d'une manière continue et à la vitesse voulue, par exemple entre 0,8 et 0,2 m/sec.; par des moyens propulseurs appropriés. Avantageusement on rend ces moyens tels que les matières, pendant leur passage dans le
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conduit 1, soient maintenues séparés en petites portions distinctes offrant une grande surface et qui se prêtent facilement à l'entraînement.
On peut constituer ces moyens par des disques ayant une forme correspondant à celle de la section du tube 1 et des dimensions un peu moindres que celles de ladite section pour empêcher tout coincement. Ces disques 6 faisant office d'organes entraîneurs sont relies entre eux par un ou plusieurs maillons 7 ( fig.6) engagés librement dans des organes de liaison 8 fixés sur la face correspondante de chacun des disques 6. Pour l'intervalle séparant deux disques voisins on peut adopter, par exemple, une longueur de 20cm environ.
A l'aide des disques 6, articulés entre eux, on constitue une sorte de chatne sans fin qu'on entraîne, d'une manière continue$ dans le conduit 1, constituant le four, l'entraînement ayant lieu par un mécanisme moteur appropria tel qu'une roue 9, dont l'arbre 10 est actionné par un moteur et qui porte des palettes radiales 11, Deux palettes voisines sont écartées entre elles d'un angle correspondant sensiblement à l'intervalle prévu entre deux disques 6 voisins. On dispose la roue 9 de manière telle que la partie de la chaîne se trouvant entre la sortie et l'entrée du tube soit engagée sur la périphérie de ladite roue et soit entraînée par les palettes radiales 11.
Bien entendu, on pourrait adopter tout autre mode d'actionnement. pour ces organes propulseurs, notamment en tenant compte de la forme qu'on a adoptée pour le conduit 1.
Au fur et à mesure que les chambres 12, formées entre les paires de disques voisins 6, passent en dessous de la trémie 3, ils se remplissent avec des matières à traiter et entraînent celles- ci en portions distinctes et séparées au travers du conduit jusqu'à ce que ces chambres arrivent au dessus de l'orifice 4 où. elles se vident automatiquement,, les matières étant évacuées par le conduit 5.
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L'entraînement par les disques, de petites masses dis- tinctes, présente en outre l'avantage que les matières traitées progressent uniformément dans le four sans être remuées et sans subir de malaxage évitant ainsi la formation de poussières.
En outre ces matières présentent une très grande surface pour le dégagement gazeux et une bonne perméabilité à la chaleur.
L'étanchéité de l'appareil est assurée par une masse d'eau ou autre liquide approprié contenu dans des récipients appropriés tels que 19 et 20 et dans laquelle plongent les ori- fices d'entrée et de sortie du système propulseur ainsi que l'orifice dtévacuation des matières résiduaires.
Le chauffage du four tubulaire ainsi obtenu a lieu en partie, par un fluide à température élevée, tel que les gaz résultant de la combustion de combustible gazeux, liquides ou solides ( pulvérisés) qu'on fait circuler dans une chambre 13 qui entoure le four tubulaire, ladite chambre 13 ayant la forme d'une enveloppe tubulaire établie à l'extérieur et le long du tube 1 dans le cas des tige 1 à 5, alors que pour l'exemple selon la fig. 6 on a recours à une véritable chambre 13 dans laquelle se trouve tout au moins la partie en forme d'hélice ou de serpentin du tour tubulaire.
La circulation du fluide chaud, dans la chambre 15, a lieu en sens inverse par rapport à. celle adoptée pour les matières entraînées dans le four, A cet effet, et pour l'exemple selon les fig, 1 à 5 on établie le ou les brûleurs 14 ou analogues, de manière qu'ils débouchent dans la chambre 15 à proximité de l'orifice de vidange 4, alors que l'évacuation du fluide chauffant dans le conduit de décharge ou la cheminée 15 a lieu a proximité de l'orifice d'entrée 2, De cette manière on obtient un chauffage progressif, c'est-à-dire sans variation brusque des matières au fur et à mesure qu'elles avancent dans le four puisque lea matières qui sont pr@es à quitter celui- ci- sont chauffées par le fluide à température élevée,
la tempe-
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rat@re de ce fluide diminuant de plus en plus vers l'endroit 15 où a lieu son évacuation.
Pour l'exemple selon la fig. 6, les brûleurs ou analogues 14 sont établis au bas et à la partie centrale de la chambre, de façon que les gaz chauds puissent monter librement à l'intérieur de l'ensemble formé par les spires du serpentin ou analogue 1 et descendre à l'extérieur de celui-ci pour être évacués par la cheminée 15.
De cette manière les gaz les plus chauds viennent en contact avec les spires inférieures ou de sortie du Pour tubulaire et ils se refroidissent au fur et à mesure qu'ils se rapprochent des spires supérieures ou d'entrée du four,
On pourrait utiliser pour le chauffage extérieur, tel que décrit plus Haut, des résistances électriques établies à. l'extérieur du four et afin d'obtenir le même effet de progressivité dans le chauffage. ces résistances pourraient être dif- íérentes entre ellea de manière à chauffer plus fortement le four à la sortie qu'à l'entrée.
En. plus du chauffage extérieur on prévoit, conformément à l'invention, un ohauffage intérieur par les gaz et vapeurs émanant des matières traitées et résultant de la distillation. A cet effet on ménage dans chacun des disques 6 un ou plusieurs orifices centraux 6 , par lesquels peuvent passer les dits gaz, permanents ou condensables, qui réchauffent ainsi la partie centrale des matières entraînées sans venir pratiquement en contact avec les parois chaudes du conduit, En outre, on fait circuler ces gaz de distillation, par l'effet de la dépression régnant dans les appareils condenseurs dont il sera question ci-après, par un courant de vapeur d'eau ou de tout autre fluide introduit par un orifice en un point approprié du four.
La circulation a lieu de manière que les gaz se dirigent vers une zone moins chaude que celle qui leur a donné naissance et qu'ils cèdent ainsi leur chaleur à la matière en cours de trai-
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tement. Ces gaz servent donc, en quelque sorte, d'équilibreurs de température de la masse avançant dans le four, l'équilibre des échanges calorifiques à l'intérieur du four étant obtenu par l'abandon de chaleur par les gaz produits dans les zones les plus chaudes au profit de la matière à traiter qui se trouve ainsi chauffée plus économiquement.
En des endroits appropriés du four tubulaire et -- si on tient compte de ce qui vient d'être dit -- plut8t vers la partie formant l'entrée du four, on fait déboucher dans la partie supérieure du conduit 1, un ou plusieurs tubes 16 par lesquels les produits volatils, résultant du traitement, peuvent s'échapper par des conduits communs ou distincts 17 aboutissant par exemple à un ou plusieurs condenseurs 12 de tout genre approprié.
En suite de quoi on obtient un four permettant le traitement de toutes matières carbonnées à la température voulue oelle-ci étant en fonction, non seulement du degré de chauffage extérieur mais également de la vitesse progressive des organes d'entraînement 6, cette vitesse étant aisément réglable, par des moyens connus, d'après la nature des matières traitées et le traitement qu'on veut lui faire subir.
En outre, le rapport masse-appareil est réduit au minimum afin d'éviter l'encombrement, les pertes de chaleur, les entretiens coûteux, etc* En outre, la masse de la matière traitée est dans une grande proportion par rapport à la masse de l'appareil, une machine pétant par exemple 500 kilogrammes étant susceptible de traiter jusqu'à 3,000 kilogrammes de lignite par jour.
Le four tel qu'établi convient non seulement au traitement thermique des matières oarbonâes soumises à une distillation mais ces matières peuvent être traitées, dans le four, par des corps solides, liquides ou gazeux,, susceptibles de réagir sur elles .- par exemple par un effet d'hydrogénation ou
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de méthylatimme- suivant le but que l'on peut se proposer.
C'est ainsi que le four permet d'obtenir un auto-cra@king dea gaz lourds qui se condenseront dans les zones plus froides des matières traitées et reviendront avec elles vers des zones plus chaudes. En outre, on peut obtenir une hydrogénation, sans ef- fe@ de pression, par la vapeur d'eau introduite dans la partie la plus chaude du four et dans laquelle règne, par exemple, une température dtenviron 900 C.
Comme il va de soi, et comme il résulte déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite aucunement à. celui de ses modes d'application, non plus qu'à. ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant plus spécialement été indiqués; elle en embrasse, au contraire toutes les variantes.
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