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"Procédé pour la fabrication de brai dur par distillation (interne) de goudron de houille et d'autres goudrons à l'aide de gaz chauds".
On a déjà proposé de faire passer de l'air chaud ou chauffé préalablement, de la vapeur d'eau surchauffée ou des gaz chauds, provenant de fours à coke, de cornues ou d'autres fours de dégazage, à travers du goudron chaud contenu dans des récipients de distillation, dans le but de le distiller. Les vapeurs ainsi dégagées sont éliminées des produits de distillation par refroidissement et on les évacue du procédé ou on les utilise pour d'autres applica- tions. En général les procédés connus jusqu'à présent
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ont fait leurs preuves ; ils rencontrent certai- nes difficultés et possèdent aussi certains défauts.
En effet, si on emploie de l'air chaud ou préalablement chauffé, il se produit dans la plupart des cas -par suite de l'oxygène que contient l'air- une polymérisation non désirée des produits de distil- lation ou des résidus et cette polymérisation nuit à leur composition. Si on emploie de la vapeur sur- chauffée, la production de cette vapeur exige un agrandissement non désiré de l'appareillage. L'uti- lisation de la chaleur et sa récupération se font alors incomplètement et les produits de distillation ont tendance à former des émulsions. Les gaz chauds de distillation provenant de fours à coke, de cor- nues ou d'autres fours de dégazage exigent d'ail- leurs l'installation des deux groupes d'appareils au même endroit et sous des formes dépendant l'une de l'autre.
L'invention a pour objet un procédé pour la fabrication de brai dur par distillation (interne) de goudron de houille et d'autres goudrons au moyen de gaz chauds de combustion, d'après lequel le mé- lange gazeux utilisé pour la distillation est tiré des fumées, c'est-à-dire de gaz de combustion sortant de foyers qui sont brûlés complètement -;par addition de la quantité équivalente de gaz combustibles en cas d'excès d'oxygène ou par addition de la quantité équivalente d'air en cas d'excès d'oxyde de carbone- dans des chambres de combustion réglées dans le sens de la combustion superficielle sans flamme, de façon
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qu'on obtienne un mélange de gaz carbonique et d'a- zote (pratiquement; exempt d'oxygène et d'oxyde de carbone.
Dans ce but, on utilise des chambres de combustion remplies d'élément en matière réfractaire et ces chambres ont des dimensions telles qu'elles puissent servir en même temps d'accumulateurs de cha- leur et par conséquent de compensateurs. Les gaz de combustion possèdent généralement dès le début une température appréciable, mais non excessive; on peut les réchauffer au,besoin par introduction dans la chambre de combustion de quantités additionnelles de gaz combustibles avec une quantité d'air équivalente.
La chambre de combustion sert donc en même temps de régulateur de chaleur et elle garantit d'autre part la combustion complète du mélange additionnel de gaz combustible et d'air par le fait que, avec un mélange aussi intime que possible du gaz et de l'air, les chambres contenant les éléments en matière rétrao- taire possèdent partout la température d'allumage nécessaire.
Dans l'industrie de la distillation des huiles minérales, on a bien déjà utilisé des gaz composés d'hydrocarbures qu'on réchauffe préalable- ment dans des fours à air chaud, dits "Cowper", tels qu'on les utilise en particulier pour les hauts- fourneaux. Quoique ces fours à air chaud ou "Cowper" soient remplis d'éléments de remplissage, il ne s'agit dans ce cas nullement d'une chambre de combus- tion suivant l'invention et, d'ailleurs, les hydro- carbures ne sont que préalablement chauffés et non
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pas brûlés.
Le principal avantage du nouveau procédé consiste en ce que, tout d'abord, et par suite du manque de l'oxygène et de l'oxyde de carbone agissant dans le même sens, toute action défavorable sur la nature des produits de distillation ou des résidus des cornues est éliminée. Les fumées qu'on utilise comme matières premières sont d'ailleurs pratiquement fournies sans aucun frais; elles contiennent déjà une partie appréciable de la chaleur (sensible) néces- saire à la distillation de sorte que la consommation supplémentaire de gaz combustible, qu'on doit brûler avec de l'air frais, n'est qu'un cas exceptionnel.
En tout cas, on évite ainsi l'utilisation de hautes températures qu'on atteint autrement par chauffage externe avec le foyer disposé au-dessous de la cornue, et on crée surtout la possibilité de met- tre en oeuvre par exemple la conversion du brai de goudron de houille en brai dur avec un point de ra- mollissement quelconque. Même la durée de la dis- tillation est réduite au-delà de la moitié et le procédé garantit une protection extraordinaire des récipients de distillation. Le brai obtenu, par sui- te de sa pureté, convient particulièrement bien pour l'obtention d'un coke à électrodes de haute valeur, après sa cokéfaction ultérieure.
La fig. 1 du dessin ci-annexé montre une forme d'exécution de l'objet de l'invention ; la fig.2 montre une application spéciale qui sera décrite ul- térieurement.
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D'après la fig. l, les gaz de combustion d'un foyer, par exemple les gaz provenant du foyer G à chauffage par en-dessous de la cornue à goudron B, passent par le raccord G1 dans lequel on règle en même temps l'admission de l'air comme dans un brûleur à gaz, et pénètrent dans le régulateur ou accumula- teur R, qui'est rempli d'éléments en matière réfrac- taire.
Si, dans ce cas, les gaz de combustion du foyer possèdent la position suivantes
EMI5.1
<tb> Fumées <SEP> Fumées
<tb> sèches <SEP> humides
<tb>
<tb>
<tb> H20 <SEP> -- <SEP> ses <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> O2 <SEP> 12,5 <SEP> 11,4 <SEP> "
<tb>
EMI5.2
C02 3el 3,8 "
EMI5.3
<tb> CO <SEP> 0,7 <SEP> 0,6 <SEP> "
<tb>
EMI5.4
N2 83,7 7 6 el 'e c'est-à-dire, si ces gaz contiennent un excès consi- dérable d'oxygène, on additionne du gaz combustible sans introduire une nouvelle quantité d'air, et, par suite de la combustion de l'excès d'oxygène, il se produit une conversion d'après l'analyse suivante:
EMI5.5
<tb> Gaz <SEP> inerte <SEP> Gaz <SEP> inerte
<tb>
<tb> sec <SEP> humide
<tb>
<tb>
<tb> --------
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> H20 <SEP> -- <SEP> 18,9%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 02 <SEP> 0,1 <SEP> 0.1 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> CO2 <SEP> 0,8 <SEP> 7,1 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> CO <SEP> 0,1 <SEP> 0,1 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> N2 <SEP> 91,0 <SEP> 73,8" <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Si, <SEP> par <SEP> contre, <SEP> il <SEP> s'agit <SEP> d'un <SEP> gaz <SEP> de <SEP> combustion
<tb>
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ayant la composition suivante:
EMI6.1
<tb> Fumées <SEP> sèches <SEP> Fumées
<tb> ¯¯¯¯¯¯ <SEP> humides
<tb>
EMI6.2
H20 -- 2le2 ,,
EMI6.3
<tb> 02 <SEP> 0,0 <SEP> 0,0 <SEP> "
<tb>
<tb> CO2 <SEP> 5,1 <SEP> 4. <SEP> 0
<tb>
<tb> CO <SEP> 4,8 <SEP> 3,8 <SEP> "
<tb> N2 <SEP> 90,1 <SEP> 71,0 <SEP> "
<tb>
c'est-à-dire si le gaz contient un excès d'oxyde de carbone, on ajoute du gaz combustible et de l'air frais pour obtenir, par combustion, un gaz de la composition suivante :
EMI6.4
<tb> Gaz <SEP> inerte <SEP> Gaz <SEP> inerte
<tb>
<tb> sec <SEP> humide
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> -------
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> H20 <SEP> -- <SEP> 18,8%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 02 <SEP> 0,2 <SEP> 0,2 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> CO2 <SEP> 8,8 <SEP> 7,1 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> CO <SEP> 0,1 <SEP> 0,1 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> N2 <SEP> 90,9 <SEP> 73,8 <SEP> "
<tb>
c'est-à-dire qu'on obtient un gaz ayant pratique- ment la même composition que celui du premier cas.
Ce gaz est alors introduit dans le goudron que con- tient la cornue B et ce, par l'intermédiaire du pot de sécurité S à l'aide du serpentin de distribution V, on l'aspire à l'aide d'une pompe à vide à tra- vers un système de refroidissement et, après ex- traction des produits de distillation, on l'évacue du procédé.
Si on compare cette manière de procéder avec la fabrication de ces gaz en partant d'une
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combustion conduite pour être complète, de gaz combustible et d'unequantité équivalente d'air, il en résulte tout d'abord qu'on doit employer une quantité correspondante de gaz combustible coûteux et froid, au lieu des fumées déjà chaudes et prati- quement sans aucune valeur.
La combustion ayant lieu dans les deux cas de comparaison d'après le tableau suivant:
EMI7.1
<tb> 1) <SEP> Air <SEP> 2) <SEP> Fumées
<tb>
EMI7.2
02 a 21 % 02'. 11#4 %
EMI7.3
<tb> Température <SEP> 100 % <SEP> Température.100*0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Quantité <SEP> néces-
<tb>
<tb> saire <SEP> d'air <SEP> ou
<tb>
<tb> de <SEP> fumées <SEP> 5,7 <SEP> m3 <SEP> 10,62 <SEP> m3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Quantité <SEP> pro-
<tb>
<tb>
<tb> duite <SEP> de <SEP> gaz <SEP> 3
<tb>
<tb> inerte <SEP> 6,1 <SEP> m <SEP> 10,02m3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Quantité <SEP> de
<tb>
<tb>
<tb> ohaleur <SEP> des <SEP> pro-
<tb>
<tb> duits <SEP> de <SEP> combus-
<tb>
<tb> tion <SEP> à <SEP> 600 C <SEP> 1275 <SEP> Cal.
<SEP> 2300 <SEP> Cal
<tb>
il en résulte en outre que même les quantités en volume des véhicules des produits de distillation sont très considérables et par conséquent très favo- rables. L'utilisation de la chaleur devient alors d'autant plus favorable que la teneur en oxygène des gaz de combustion est plus faible. A cela il faut ajouter qu'on obtient des températures excessivement élevées en brûlant des gaz combustibles avec de l'air et que ces températures s'opposent à l'utilisation, pour la distillation interne, des goudrons de houille
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très sensibles à la décomposition.
Abstraction faite de l'utilisation préalable de la température élevée dans des échangeurs de température à action directe, les gaz de combustion doivent donc dans ce cas être refroidis par addition ultérieure de gaz froids pour lesquels on doit également prendre des dispositions spéciales afin qu'ils ne contiennent ni oxygène ni azote. Tandis que, dans une installation normale de chauffage ou de foyer, l'utilisation de l'excès (re- lativement faible) d'oxygène ou d'oxyde de carbone signifierait un abaissement du rendement par suite des grandes masses inertes de matière ne contribuant pas à la combustion, par exemple le gaz carbonique et l'azote, cette particularité constitue au contraire dans le présent cas un avantage considérable par le fait que ces gaz subissent une utilisation spéciale.
Dans l'application du procédé que montre la fige 2 du dessin, les gaz introduits et brûlant dans la chambre de combustion R agissant comme régulateur des quantités et des températures des gaz, sont admis dans la chambre de distillation B avec des tempéra- tures allant jusqu'à 500 et 600 , pour arriver en contact avec la masse de goudron et pour devenir ain- si eux-mêmes les véhicules des produits de distilla- tion.
Avant que ce mélange de gaz chauds et de va- peurs de distillation ne soit amené aux appareils de refroidissement pour la condensation de ces vapeurs, il passe dans la chambre de carbonisation 0 dans la- quelle on fait circuler une matière solide de car- bonisation en sens contraire par rapport au mélange,
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cette matière étant introduite par une vanne supé- rieure S1 et sortant par une vanne inférieure S2 L'introduction par plongeur des gaz inertes dans la chambre de distillation B fait l'effet d'un joint hydraulique de sécurité entre le foyer R, la chambre de distillation B et la chambre de carbonisation 0.
La condensation des produits des deux procédés de distillation s'effectue alors en commun dans l'ins- tallation de condensation qui suit/
Cette application du procédé est basée sur la découverte que les excellentes propriétés du sup- port de la chaleur déjà signalées, en ce qui concer- ne le réglage de la température, de la quantité et de l'absence de l'oxygène le rendent également parti- culièrement apte à la carbonisation de combustibles solides. On peut alors diriger l'opération de la car- bonisation d'une manière qui est de la plus haute importance pour la mise en oeuvre pratique du procé- dé et pour le rendement en ce qui concerne la pureté et la quantité.
Une particularité de cette applica- tion consiste, d'après la découverte qui est à la base de l'invention, en ce que non seulement les produits de carbonisation -autant qu'ils ne restent pas à l'état gazeux- mais même une partie de la subs- tance charbonneuse sont dissous dans les gaz chauds du mélange huileux. Le progrès technique et économi- que réside également dans ce cas dans une augmenta- tion supplémentaire du rendement, d'autant plus que les produits finaux augmentent en quantité et re- çoivent une plus grande valeur dans leur composition
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par suite du manque d'oxygène dans les gaz servant de véhicules.
Autant qu'il est possible jusqu'à présent une donner une explication scientifique de cette dis- réelloment observée solution d'une partie de la substance charbonneuse il se produit lors du chauffage à une température déterminée et avant le passage de la substance char- bonneuse de l'état pâteux à l'état de durcissement g@aphiteux, comme au cours de la formation du coker grâce à la présence simultanée de vapeurs d'huiles chaudes, une dissolution partielle dans ces der- nières.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.