<Desc/Clms Page number 1>
Procédé continu pour la distillation de charbon en vase clos.
La présente invention a pour objet général la transformation de charbon bitumineux en un combustible de oarbonisation ressemblant à l'anthracite, et la ré- cupération d'autresproduits de valeur. L'invention vi- se plus particulièrement à la production d'un dombust i- ble carbonisé en briquettes, de densité élevée.
La présente invention permet de récupérer des produits très intéressants à partir de charbon bitumineux et plus particulièrement du produit appelé nmenun (slack) obtenu en grandes quantités lors de l'extraction et du
<Desc/Clms Page number 2>
transport du charbon bitumineux et qui se vend beaucoup moins cher que le charbon bitumineux de grosseurs prépa- rées. 'invention n'est pas limitée au traitement de char- bon sous la forme de "menu", mais est applicable au char- bon tout venant et de grosseurs préparées.
Le produit solide de la présente invention est caractérisé par les propriétés suivantes:
1 Il est dur ou plus dure que l'anthracite et a une densité si élevée que le poids spécifique est de 1,1 ou plus, de sorte qu'on peut introduire la poids oorres- pondant de combustibledans un foyer de volume donné.
2 Le produit s'enflamme plus rapidement que le charbon d'anthracite et brûle régulièrement.
3 Le produit maintient la combustion à des tem- pératures inférieures à celles de l'anthracite et fume moins. Il brûlera uniformément sur tout le foyer et ne tend pas à se diriger le long des parties refroidies com- me c'est le cas pour l'anthracite.
4 La teneur en cendres est faible et la valeur oalorifique par unité de poids est élevée.
Le procédé objet de l'invention est en outre ca- raotérisé par un rendement élevé en vapeurs organiques con- dansables aux températures ordinaires et dans leur état primitif, c'est-à-dire essentiellement dans la composition même où elles furent d'abord dégagées par le charbon, et par suite sensiblement non transformées par oraoking. On récupère également des gaz non condensables aux tempéra- tures ordinaires, ayant une valeur calorifique élevée, et, en recourant à une variante de l'invention, on peut enle- ver séparément un second gaz de valeur calorifique infé- rieure au cours de l'opération.
<Desc/Clms Page number 3>
Ces produits peuvent être obtenus à partir de charbon bitumineux de nature et de caractéristique lar- gement variables, dont les terrains miniers de la partie orientale des Etats-Unis, par exemple, offrent une sour- ce pratiquement illimitée.
Le procédé est réalisé de façon continue, de pré- férenoe avec un contre-courant de gaz et de solides. Il est préférable de broyer le charbon et de le mettre sous forme de briquettes, bien que l'invention ne soit pas limitée au traitement de la substance sous forme de briquette. Le de- gré de broyage nécessaire variera avec les différents ohar- bons, mais il doit être suffisant pour permettre l'opération sans gonflement dans les conditions réglées de chauffage qui seront décrites ci-après, de sorte que le produit fi- nél ait un poids spécifique élevé.
Les dimensions des particules de charbon utili- sées dans la formation des briquettes sont également tel- les que, dans la formation de la briquette non traitée, elles permettront d'y obtenir une densité initiale élevée, ce qui aune influenoe favorable sur la densité finale du produit fini et favorise la production de briquettes car- bonisées d'un aspect extérieur uni, propre, dépourvu de particules libres qui pourraient être enlevées par frot- tement.
On peut utiliser différentes sortes de liants, mais on recommande un liant constitué pr inc ip al ement de matière organique. On a trouvé avantageux d'utiliser un liant tel que le liquide résiduaire du procédé de fabri- cation de papier au sulfite, connu couramment sous le nom de "liqueur sulfitique", quoique d'autres liants, tels
<Desc/Clms Page number 4>
que l'amidon ou autres hydrates de carbone, puissent être employés. Avec certains charbons, tels que le semi-anthra- oite, on peut employer des liants bitumineux tels que le goudron de houille, le brai, etc.
Les briquettes de charbon sont chauffées jusqu'à des températures de carbonisation finales de 700 à 1000 C. et sont entité refroidies ou éteintes de sorte qu'elles peuvent être déchargées dans l'atmosphère sans qu'il se produise d'inflammation. Ce chauffage peut être considéré comme divisé en trois phases ou zones de températures, quoique, bien entendu, il ne soit pas nécessaire de sépa- rer physiquement ces phases. Dans toutes ces phases, le chauffage et le refroidissement ont lieu par contact de la substance avec un milieu gazeux à température oonvena- ble .
Le milieu gazeux ne réagit sensiblement pas avec les produits que celui-ci fournit. Les phases sont les sui- vantes:
1 La première phase co mporte le chauffage du
EMI4.1
"""'."",1-v'\",, ..., AA- 1........,..f"""""",,'''''....- "....¯¯..1. .¯¯. ¯ ... ¯ .¯ ¯ t ¯i¯¯¯¯ ¯
<Desc/Clms Page number 5>
moindre donnera un produit moins dense, moins dur et plus aisément inflammable qui conviendra aux cheminées, bra- siers et dispositifs semblables de chauffage. D'autre part, une température finale plus élevée donnera un pro- duit plus dur et plus dense oonvenant à la combustion dans les fours.
4 Le charbon ou les briquettes complètement car- bonisés sont alors refroidis dans un courant de gaz non ré- agissant jusqu'à une température suffisamment bqsse pour qu'on puisse les décharger dans l'atmosphère sans inflam- mation et les traiter immédiatement.
On a trouvé que les diff icultés qui ont été ren- contrées jusqu'à présent dans la carbonisation de charbon bitumineux et particulièrement de briquettes faites à par- tir d'un tel charbon, étaient dues au fait que le charbon bitumineux devient plastique pendant la seconde phase men- tionnée ci-dessus, et que, si le chauffage est trop rapide, les vapeurs produites à l'intérieur des morceaux ou des briquettes ne peuvent arriver rapidement à l'extérieur, tendent par conséquent à gonfler la briquette et à produi- re un produit final poreux qui n'a pas la densité requise
<Desc/Clms Page number 6>
pour être utilisé de façon satisfiasante comme combustible.
On a trouvé que les points critiques pendant la carbonisation se trouvent situés dans la seconde phase. Les points les plus critiques ne se situent pas sur toute la gamme de cette seconde phase, mais sont habituellement lo- calisés à certaines températures qui varient quelque peu suivant les différents charbons. Donc, dans la première phase, le chauffage peut être très rapide, par exemple des accroissements de température de 10 C par minute et même davantage ne nuisent pas; ceci est également vrai pour la troisième phase. Il est nécessaire de régler exactement la vitesse du chauffage seulement pendant la seconde pha- se ; mais il ne suffit pas, dans ce réglage, que la vites- se moyenne du chauffage pendant la seconde phase soit in- férieure au point critique.
La vitesse de chauffage dépend dra du charbon utilisé et du liant employé et, dans une certaine mesure, de la finesse de broyage du charbon dont les briquettes sont faites. En général, elle variera de-
EMI6.1
,""1",00 m-4-- , 1.t0 n -# ¯4--..L.- ----- ,
<Desc/Clms Page number 7>
@ général, la vites.se moyenne de chauffage dans la zone cri- tique dépendra de la vitesse à laquelle les briquettespas- sent dans la zone, pourvu que le courant de gaz de chauf- fage et sa teneur calorifique soient susceptibles de four- nir la chaleur requise pour élever les briquettes à la tem- pérature finale de la zone. Toutefois, la vitesse maxima de chauffage résultant en un point quelconque de la zone dé- pendra également d'autres facteurs, notamment du rapport entre le poids des gaz de chauffage et des briquettes.
La présente invention sera plus pa rticulièrement décrite relativement au dessin joint, dans lequel : la fig. 1 est une représentation schématique d' une installation pour len réalisation de la présente inven- tion et comprenant plusieurs circuits de gaz de chauffage, et les fig. 2 à 6 sont des courbes représentant les températures du gaz et du charbon pour diverses propor- tions de gaz et suivant diverses alimentations en char- bon.
<Desc/Clms Page number 8>
Dans ses aspects les plus larges, la présente invention ne concerne pas la nature particulière du gaz de chauffage et de refroidissement employé, dans la me- sure où il ne réagit sensiblement pas avec le charbon ni avec ses produits de distillation; cependant, dans la réalisation préférée qui sera décrite ci-dessous, en re- lation aveo la fig. 1 du dessin, les gaz dégagés sont em- ployés eux-mêmes comme gaz non réagissant et l'on emploie différents circuits de gaz pour les différentes phases a- fin de récupérer le gaz permanent, très calorifique, sé- porément du gaz moins calorifique pro duit dans la zone ou phase de carbonisation finale.
Bien que cette réali- sation préférée présente d'importants avantages pratiques à cause du prix plus élevé qui peut être obtenu pour des gaz permanents non dilué s, haement calorifiques, l'in- vention n'est largement pas limitée à cette opération.
Si on le désire, un courant de gaz non réagissant peut circuler en sens opposé au charbon sur:boute la longueur de la oornue. Bien entendu, la réalisation préférée cons- titue, dans ses aspects plus spécifiques, une partie de
<Desc/Clms Page number 9>
EMI9.1
1:'----'" ............- bzz - -... tels que chauffage extérieur, chauffage par radiation et autres parce que, dans ces cas, les vapeurs dégagées du charbon oà des briquettes distillent à la pression atmos- phérique ou légèrement au dessous et, par conséquent, ou bien elles rencontrent du charbon plus froid et tendent à se condenser sur la surface, ce qui conduit à de sé- rieuses difficultés ou bien, elles rencontrent, au chauf- fage, la source chaude et craquent. La pression partielle des vapeurs dégagées variera évidemment avec la nature du charbon.
Habituellement un charbon très volatil dégagera plus de vapeurs pour une quantité donnée de gaz de chauf- fage et présentera, par conséquent, une pression partiel- le légèrement supérieure à celle que présenterait un cher- bon moins volatil. Toutefois les pressions sont très bas- ses, même pour une substance très volatile et sont de 1' ordre de grandeur de 20 mm. de mercure ou moins.
Cette seconde fonction du gaz, savoir le ba- layage rapide des vapeurs dégagées par le charbon, effec- tué à des pressions partielles bien inférieures à la prés- sion atmosphérique, est un des plus importants facteurs dans le présent procédé. C'est pourquoi le chauffage inter-
<Desc/Clms Page number 10>
ne au gaz n'est en aucun sens équivalent à d'autres formes de chauffage. Il est ainsi possible d'éviter le gonflement des briquettes lorsque le chauffage est fait au moyen d'un courant gazeux, même si cette vitesse est suffisamment é- levée pour que les briquettes gonflent dans le cas où le chauffage serait effectué par d'autres moyens qui ne per- mettraient pas l'enlèvement des vapeur dégagées à une pression partielle inférieure.
D'un point de vue économique et pratique, la quantité relative de gaz employé pour le chauffage est vitale. Ceci est clairement indiqué aux fig. 2 à 6 du dessin qui représentent des courbes où les températures sont portées en abscisses et les temps en ordonnées.
La fig. 2 représente les conditions idéales et préférées de fonctionnement de la présente invention.
Dans cette figure, le poids de gaz de chauffage circu- lant par unité de temps multiplié. par sa chaleur spéci- fique est exactement égal eu poids du charbon ou des bri- quettes multiplié par leur chaleur spécifique apparente.
EMI10.1
I1........, u . ¯
<Desc/Clms Page number 11>
un gaz de chauffage donné ayant une chaleur spécifique d' environ 0,4. Dans ce cas, pour avoir la même capacité de chaleur, le poids de gaz circulant par heure doit être é- gal aux 3/4 du poid des briquettes passant dans la zone .
Dans ce cas, si le gaz qui pénètre est approximetivement à la température de sortie de la zone, les courbes de tem- pérature du gaz et de température du charbon formeront deux lignes droites parallèles séparées par la faible dif- férence requise par la chute de chaleur pour transporter la chaleur du gaz au solide. Il est évident que la vites- se de chauffage est la même en tous points et est défi- nie par la pente de la courbe par rapport aux abscisses ou, en termes mathématiques, est égale à la dérivée pre- mère de lacourbe.
La fig. 3 représente les conditions obtenues lor sque le rapport du gaau sol ide décroît. Afin d t in- troduire la même quantité totale de chaleur pour amener toutes les briquettes à la tempé rature de sortie de la zone, il est évidemment nécessaire d'introduire le gaz à une température supérieure. De l'observation des courbes qui ne sont plus des lignes droites, il ressort que la
<Desc/Clms Page number 12>
vitesse de chauffage dans la partie supérieure de la zone est inférieure à la vitesse moyenne et que la vitesse de chauffage dans la partie inférieure de la zone est supé- rieure à la vitesse moyenne ; etpar comparaison avec la fig. 2, une température donnée est obtenue au bout d'un temps plus long, c'est-à-dire, dans le cas d'une cornue verticale, en un point situé plus bas.
En supposent que, pour un charbon donné, la vitesse de chauffage représen- tée à la fig. 2, soit la vitesse maxime admissible, il est évident que, si les conditions sont changées, ainsi que représenté à la fig. 3, la vitesse de chauffage dans une partie de l'opération aépassera le maximum admissible.
Autrement dit, le procédé ne fonctionnera paset le char- bon gonflera.
La fig. 4 représente c omment on peut compenser cette circonstance. Dans cette figure le rapport entre le gaz et le solide est maintenu constamment égal à celui de la fig. 3, mais la vitesse de circulation des solides, et par conséquent aussi la vitesse totale de circulation du
<Desc/Clms Page number 13>
EMI13.1
à la capacité calorifique des briquettes, qn obtient les conditions représentées à la fig. 5. Là, les courbes de température du gaz et des solides ne sont également pas des droites, mais au lieu que la vitesse du chauffage soit inférieure à la vitesse moyenne dans la partie supérieure de la zone, et supérieure à la vitesse moyenne dans la partie inférieure de la zone, elle est supérieure dans la partie supérieure de la zone et inférieure dans la partie inférieure.
Dans ce cas aussi, si les conditions de la fig. 2 représentent la vitesse maxime de chauffage possi- ble, la vitesse maxima dans la partie supérieure de la zone, telle que représentée à la fig. 5, dépassera ce chif- fre et, par conséquent aussi, le procédé ne fonctionnera paet le charbon gonflera.
La fig. 6 représente comment il est possible de compenser la différence de la fig. 5 ; la différence est é- galement compensée par la diminution de la vitesse de cir- aulation des briquettes et du gaz dans la même proportion et, par conséquent, par la diminution de la vitesse moyen- ne de chauffage à un point suffisamment bas pour que la vitesse mxima ne dépasse pas le chiffre permis. Comme à
<Desc/Clms Page number 14>
la fig. 3, la compensation est également obtenue par une durée plus longue du cycle et un débit beaucoup diminué pour une installation donnée.
La compensation représentée à la fig. 3 est en outre compliquée du fait que, dans la carbonisation prati- que des briquettes dans le présent procédé, un autre fac- teur s'introduit, celui de la charge que les briquettes peuvent supporter. Lorsque le charbon atteint son point de plasticité ou de fluidité maxima, les briquettes ont ten- dance à se déformer ou à coller ensemble et, pour tout charbon donné ou pour toutes briquettes agglomérées don- nées, il existe une certaine charge maxima au point de plus grande plasticité. La raison pour éviter toute dé- formation considérable ou tout collage des briquettes ré- side dans la nécessité de soumettre la surface des bri- quettes, pendant le cycle de carbonisation, à un contact libre et uniforme avec les gaz de chauffage.
Si les bri- quettes ne sont pas excessivement déformées et ne collent Pas ensemble, elles roulent suffisamment en passent dans la
<Desc/Clms Page number 15>
quettes circuleront seulement plus lentement, mais la même température sera toujours obtenue à la méme hauteur dans la colonne. Lorsque le rapport gaz-briquettes n'est pas é- quilibré par suite d'insuffisance de gaz, il devient par conséquent nécessaire de modifier le modèle de cornue en augmentant les dimensions horizontales pour permettre de compenser la différence gaz-solides. On peut aussi employer d'autres moyens pour diminuer la charge.
De ce qui vient d'être dit ci-dessus, il apparaît que l'équilibrage du gaz et des solides dans la zone criti- que est de la plus grande importance pratique et que, là où cet équilibrage est parfait, l'opération peut se faire avec le maximum de débit. Le réglage se fait au mieux pour un é- quilibrage parfait parce que de légères variations y ont moins d'effet que dans les conditions représentées à la fig.
3, en raison de ce que, dans ce dernier cas, la température du gaz et la température des solides ne s'etendent pas le long de lignes parallèles et qu'il y a une plus grande chu- te de chaleur qui permet des fluctuations considérables dans la vitesse de chauffage. Cet équilibrage sensiblement exact des chaleurs spécifiques du gaz et dès solides constitue la
<Desc/Clms Page number 16>
réalisation préférée de la présente invention. De faibles écarts des conditions optima peuvent être compensés et, dans ses aspects les plus larges, la présente invention n'est par conséquent pas limitée à l'obtention d'un é- quilibrage parfait gaz-solides; une certaine aifférence peut être tolérée si le débit est maintenu suffisamment bas.
Un autre avantage de la réalisation spécifique préférée de la présenté invention représentée à la fig. 2 est que la chute de ohaleur entre le gaz et lessolides est maintenue au minimum. Les deux fig. 3 et 5 présentent à l'une ou à l'autre extrémité des courbes une plus gran- de chute ou différence de chaleur entre le gaz et lesso- lides. Il y a ainsi un plus grand danger de cracking ou de carbonisation des vapeurs dégagées à la surface du char- bon quand il rencontre le gaz beaucoup plus chaud à des ni- veaux de la zone où les courbes de température du gaz et de température des solides divergent largement.
Le chauffage au moyen d'un courant gazeux a aussi
<Desc/Clms Page number 17>
du coke. Ceci a une importanoe particulière là où l'on peut obtenir des rebuts fins non carbonisables, tels par exemple que le braise de ooke, les menus d'anthracite, par exemple les menus d'anthracite obtenus comme cenoentré de flottation dans la purification par flottation de résidus boueux d'an- thracite (anthracite slush culm). Ces substances fines sont d'un prix très bas et peuvent être effectivement mélangées avec du charbon bitumineux pour produire, au Moyen de la présente invention, des briquettes de haute valeur ayant des caractéristiques de combustion supérieures.
Le mode opératoire de la présente invention sera déorit en détail relativement à un exemple employant des charbons de Pooohontas ou de New River et utilisant le sys- tème de chauffage à circuit double représenté à la fig. 1.
Bien entendu, les vitesses de chauffage s'appliquent seule- ment à ces charbons et varieront pour d'autres charbons; pour chaque charbon les vitesses optima devront être dé- terminé es expérimental ement .
A la fig. 1 du dessin, 1 désigne une cornue dis- posée verticalement, allongée, isolée oalorifiquement, avec une entrée 2 à sa partie supérieure pour l'admission des
<Desc/Clms Page number 18>
briquettes ou des morceaux de charbon, sans permettre la fuite des gaz, et avec une valve 3 à son extrémité infé- rieure pour la décharge du solide ou produit carbonisé fi- nal sans permettre la fuite des gaz.
La cornue 1 peut être considérée comme divisée en quatre sections 4, 5,6 et 7 agissant respectivement comme sections de chauffage préalable, de distillation, de température élevée et de refroidissement ou d'extinc- t ion.
La section de haute température 6 peut être cons- tituée par une cornue en matière réfractaire ou en métal entourée par un dispositif de chauffage 8. Un brûleur ou des brûleurs 9 sent prévus pour le dispositif de chauf- fage 8. On a représenté en 10 une entrée d'air pour le brûleur; un petit tube d'entrée de gaz 11 est nuni d'une valve 11' menant à de brûleur. Les produits de la combus- tion du ou des brûleurs passent par un espace de oombus- tion annulaire ou carneau 12 dans le dispositif de chauf- fage 8. Des orifices 13 conduisent de l'espace de combus-
<Desc/Clms Page number 19>
EMI19.1
rbservoir ae gaz puaviw ",u. VU "J. - 4U -.... -- - - -- - ou un tube à soupape 27 est prévu sur le réservoir 26.
Les tubes à valve 11 et 16 sont également reliés au ré- servoir à gaz pauvre 26.
Un tube 30 conduit à la partie chauffée de l'é- ohangeur de température 20 à une prise d'air 31, située à la partie inférieure de la section de distillation 5 de la oornue 1 ; de cette prise d'air 31, les gaz chauds passent par les orifices 32 dans la partie inférieure de la sec- tion de distillation 5. Un tube de sortie 33 se rend de la partie supérieure de la section de distillation 5 au oon- denseur 34 qui enlève les liquides organiques condensables aux températures ordinaires. Un tube 35 amène les gaz non condensés à pouvoir calorifique élevé du condenseur 34 à la pompe aspirante ou ventilateur 36, de la sortie de la- quelle un tube se rend à l'extracteur de goudron 37, de tout type bien connu convenant à l'enlèvement du goudron.
Un tube 37'pour les gaz riches dont on a enlevé le gou- dron, se rend de l'extracteur 37 au réservoir 38 muni d' une valve de sortie 39 pour l'excédent de gaz riche. Un tube 40 muni d'une valve amène lesgaz riches du réser- voir 38 à l'échangeur de température 20 où ces gaz sont
<Desc/Clms Page number 20>
chauffés et passent dans la section ae distillation 5 par le tube 30. Une dérivation 41, munie d'une valve et située autour de l'échangeur de température 20, se rend du tube 40 au tube 30 pour assurer un réglage convenable de la tem- pérature des gaz riches qui pénètrent dans la section de distillation 5 par le tube 30.
Un tube de sortie 44 se rend de la partie supé- rieure de la section de chauffage préalable 4 à la pompe aspirante ou ventilateur 45, de la sortie de laquelle un tube à valve 46 conduit à un condenseur 47, d'où un tube 47' amène les gaz non condensés au réchauffeur 48. Le ré- chauffeur de gaz peut être chauffé par la combustion des gaz pauvres pris au réservoir 26 à travers un tube à val- ve 49 jusqu'à un brûleur 50, l'air nécessaire à la combus- tion étant introduit per l'orifice d'entrée 51. Les pro- duits chauds de la combustion dans le brûleur 50, après chauffage du réchauffeur de gaz 48, sont conduits par le tube 53 à la partie inférieure de la section de ohauffa-
EMI20.1
nn r",1..1 ...5.1 ..
A TT- a..l,.. : !k ¯...¯1 -- - mA - -- -, .¯ -t
<Desc/Clms Page number 21>
la partie inférieure de la section de haute température 6, ce qui est sensiblement la tempe rature du produit oar- bonisé en ce point. 11 faut approximativement 1220 mc de gaz dans la section de haute température 6. Ceux-ci sont constitués par les 740 mc de la section 7 plus 480 mo de produits gazeux de la combustion dans le carneau de oom- bustion 12.
Au gaz pauvre entrant par le tube 15, et aux produits de la oombustion dans le oarneau de combustion 12 passant par la section de haute température 6 s'ajoutent environ 170 mc de gaz dégagés par la substance traitée dans cette section, ce qui fait approximativement '1390 mo de gaz quittant la section de haute température 6. Le gaz pénétrant dans la section d'extinction par le tube 16 ré- duit la température des produits solides sortant par la val- ve 3 à environ 50 C. Le gaz pénétrant dans la section de haute température 6 à partir du carneau de combustion 12 est pris au réservoir de gaz pauvre 26 et est soumis à une combustion suffisante pour amener la température du mélange légèrement au dessus de 900 C., le volume étant d'environ 380 mo.
La température du gaz quittant la partie su@@ rieure de la section de haute température 6 par le
<Desc/Clms Page number 22>
tube 16 est supérieure de 100 C environ à celle des pro- duits solides en ce point de la cornue 1.
Lesquatre cinquièmes environ du gaz passant dans la section de haute température 6 sortent par le tu- be 18 vers l'échangeur de température 20 le condenseur 22, l'extracteur de goudron 25 et se rendent dans le réservoir 26. Un cinquième environ, soit 270 mo, des gaz passant par la section de haute température 6, passe dans le par- tie inférieure de la section de distillation 5 à une tem- pérature de 6000 C environ et peut être mélangé à du gaz riche chauffé entrant dans cette section par le tube 30.
Au moyen de l'orifice 27 sur le réservoir de gaz pauvre 26, on peut régler la quantité de gaz qui passe de la se 0- tion de haute température 6 à la section de distillation 5, variant ainsi la quantité de gaz pauvre mélangée au gaz de la zone de distillation, de sorts que la valeur calori- fique de l'excès de gaz riche produit dans la zone de dis- tillation peut être réglée pour convenir à l'emploi auquel cet excès de gaz riche est destiné.
<Desc/Clms Page number 23>
chauffé à une température déterminée à l'avance qui dépend de la limite supérieure de température à laquelle le char- bon traité n'est plus dans un état plastique et a perdu sa tendance à gonfler s'il est chauffé avec une grande vites- se.
Le gaz pénétrant par le tube 30 augmenté du gaz pauvre provenant de la section de haute température 6 et égale- ment du gaz dégagé par la substance dans cette section doit être en quantité juste suffisante pour transmettre sa cha- leur à la substance à traiter dans cette section et élever sa température jusqu'à la température, à quelques degrés près, du gaz entrant par le tube 30, laquelle est de 500 C environ.
La quantité de gaz passant par la section de dis- tillation et la substance traitée circulent à une vitesse telle qu'il se produit un gradient rectiligne de tempéra- ture, de sorte qu'il y a une augmentation pratiquement oons- tante de la température par unité de longueur verticale, et, par suite, l'élévation de température par unité de temps dans cette section n'est pasassez grande pour produire le gonflement de la substance, ni la déformation ou un colla- ge.
<Desc/Clms Page number 24>
Le gaz riche de haute valeur calorifique est en- levé par le tube 33 et est amené par le condenseur 34 et l'extracteur de goudron 37 au réservoir à gaz 38. L'excès est chassé par letube à valve 39 et la partie remise en ciroulation retourne, par le tube 40 et l'échangeur de température 20 (ou une partie de ce gaz par la dériva- tion 41), à la partie inférieure de la section de distil- lation 5. La température peut être réglée par dérivation de la quantité voulue par le tube 41.
Avec le charbon en question, 940 mo environ de gaz passent par la section de chauffage préalable 4, le gaz entrant à la partie inférieure de cette section par le tube 53 ayant une température de 3000 C environ. Ce gazconsiste en gazproduit par lecharbon lorsqu'il est préférablement chauffé dans la section de chauffage préa- lable 4, plus, si besoin est, d'un peu de gaz pauvre du réservoir 26. 5 % environ de la quantité totale de gaz dans ce circuit sont obligés de desoendre dans la partie supé- rieure de la section de distillation 5 pour empêcher que
<Desc/Clms Page number 25>
Dans l'exemple ci-dessus, la vitesse de chauffa- ge dans la section de distillation est de 2 à 4 C par mi- nute pour lescharbons spécifiés.
La présente invention a été décrite spécifique- ment avec plusieurs circuits de gaz permettant l'enlève- ment total du gaz très calorifique . Il est évident que la carbonisation, c'est-à-dire la production du produit so- lide de la présente invention, n'a pas de rapport avec les caractéristiques du gaz de chauffage, dans la mesure où le gaz de chauffage ne réagit pas avec la substance. Lorsqu' on ne désire pas obtenir séparément un gaz permanent très calorifique, on peut effectuer une opération meilleur mar- ché du point de vue des frais d'installation et de fonc- tionnement en permettant au courant gazeux de circuler sur toute la longueur de la oornue.
Ceci s'obtient en mélan- geant le gaz pauvre présent dans la section6 avec le gaz riche dégagé dans la section 5, le tout étant dilué par la quantité d'azote introduite par la combustion d'une partie du gaz dans le oarneau de combustion 14. Si le gaz de la section 6 est employé comma gaz de chauffage pour la section 5, il n'est pas nécessaire et il n'est effec-
<Desc/Clms Page number 26>
tivemant pas désirable que le gaz quitte la section 6 à une température supérieure de 100 C à celle des solides.
Au oontraire, il doit partie approximativement à la tem- pérature des solides lorsqu'ils sortent de la section 5.
Ceci s'obtient en réduisant le volume de gaz circulant dans la section 6 à celui qui circule dans la section 5 lorsqu'on emploie un système double, et également en ré- duisant la proportion de gaz brûlé dans les brûleurs 9, parce qu'il n'est plus nécessaire de compenser les per- tes par radiation et autres se produisant dans l'échan- geur de température 20 et dant tous le circuit de gaz de chauffage en mouvement de la section 5 extérieur à la cornue.
Ces deux facteurs réduisent la dilution non seu- lement parce que le volume de gaz pauvre entrant dans la section 5 est moindre, mais également parce que le gaz n' est pas aussi pauvre, c'est-à-dire n'est pas dilué avec autant d'azote et d'autres gaz inertes.
On peut également réaliser dessolutions inter-
<Desc/Clms Page number 27>
Dans la description spécifique de la présente invention relative à la fig. 1 du dessin, on s'est réfé- ré à des zones qui, dans la cornue représentée au dessin, forment des compartiments distincts physiquement aussi- Mais il doit être @en@endu que cette structure particuliè- re d'appareillage ne fait pas partie de l'invention, les zones auxquelles on se réfère se rapportent entièrement aux gammesde température par lesquellespasse le char- bon, sans considérer si ces zones sont physiquement dis- tinotes ou s'il n'y a que des échelles de température dans une seule colonne en mouvement .
Il e st bien ent endu pos- sible de diviser les zones en cornues physiquement dis- tinotes lorsque le modèle de construction et les condi- tions d'espace rendent une telle construction souhaitable.
Bien entendu, l'invention couvre le procédé de chauffage aux vitesses et avec le volume de gaz mentionnés, indé- pendamment de la condition physique des diverses zones de chauffage.
La présente invention a été décrite relative- ment à l'emploi de chauffage au gaz pour toutes les pha- ses ou zones. C'est évidemment la méthode préférée et
<Desc/Clms Page number 28>
idéale, mais il doit être entendu que le chauffage au gaz est essentiel seulement dans la seconde phase ou zone, où il faut un chauffage réglé et un enlèvement rapide des va- peurs dégagées. C'est pourquoi il est possible, quoique moins désirable?:, de chauffer dans les première et troi- sième zones par d'autres moyens que par un courant gazeux, aussi de telles modifications entrent dans le cadre leplus général de la présente invention.
Toutefois, de telles mo- difications sont normalement moins désirables et, par con- séquent, la réalisation préférée de l'invention qui repré- sente la méthode pratique la plus efficace pour réaliser les principes de la présente invention utilise le chauffa- ge au gaz pour toutes les trois zones.
Dans les revendications, l'expression "susceptible de carboniser" est employée pour définir des charbons qui, au chauffage, passent par un état plastique et sont par conséquent capables de former un liant: autogène pendant la carbonisation. Il doit être entendu que cette expression n' est pas employée dans le sens étroit où elle est quelquefois
<Desc/Clms Page number 29>
EMI29.1
"L.ÇI v.v...
W --- - --- - zone dans laquelle la plus grande partie des hydrocarbures condensables volatils sont dégagés, et la troisième zone s'étendant jusqu'à 700 à 1000 C environ dans laquelle est atteint le degré de distillation et de carbonisation vou- lu, ce procédé étant caractérisé en ce que le chauffage dans la seconde zone, et de préférence aussi dans les troi- sième et première zones, se fait par contact avec des gaz chauds qui ne réagissent pratiquement pas avec le charbon aux températures existant dans les zones, et en ce que la vitesse de chauffage dans la s@econde zone est maintenue à un point au dessous duquel le charbon particulier traité gonflerait ou se déformerait excessivement, le charbon é- tant, pendant le chauffage, déplacé physiquement dans la zone en sens opposé au gaz de chauffage.
<Desc / Clms Page number 1>
Continuous process for the distillation of coal in a closed vessel.
A general object of the present invention is the conversion of bituminous coal into an anthracite-like carbonization fuel, and the recovery of other valuable products. The invention is more particularly aimed at the production of a charred briquette dombust of high density.
The present invention makes it possible to recover very interesting products from bituminous coal and more particularly from the product called nmenun (slack) obtained in large quantities during the extraction and processing.
<Desc / Clms Page number 2>
transporting bituminous coal and which sells for much less than bituminous coal of prepared sizes. The invention is not limited to the processing of charcoal in "menu" form, but is applicable to coarse and prepared sizes.
The solid product of the present invention is characterized by the following properties:
1 It is harder or harder than anthracite and has such a high density that the specific gravity is 1.1 or more, so that the corresponding weight of fuel can be introduced into a hearth of given volume.
2 Product ignites faster than anthracite charcoal and burns steadily.
3 Product maintains combustion at temperatures lower than anthracite and smokes less. It will burn evenly throughout the hearth and does not tend to run along the cooled areas as it does with anthracite.
4 The ash content is low and the calorific value per unit weight is high.
The process which is the subject of the invention is moreover characterized by a high yield of organic vapors which can be produced at ordinary temperatures and in their original state, that is to say essentially in the very composition in which they were first. released by the coal, and consequently appreciably not transformed by oraoking. Non-condensable gases at ordinary temperatures, having a high calorific value, are also recovered, and by resorting to a variation of the invention, a second gas of lower calorific value can be separately removed during the course of the process. 'surgery.
<Desc / Clms Page number 3>
These products can be obtained from bituminous coal of widely varying nature and characteristics, of which the mining lands of the eastern part of the United States, for example, offer a virtually unlimited source.
The process is carried out continuously, preferably with a counterflow of gases and solids. It is preferable to grind the charcoal and form it into briquettes, although the invention is not limited to processing the substance in briquette form. The degree of grinding required will vary with different ohar- bons, but it should be sufficient to allow the operation without swelling under the regulated heating conditions which will be described hereinafter, so that the end product has a high specific weight.
The dimensions of the charcoal particles used in the formation of the briquettes are also such that, in the formation of the untreated briquette, they will allow a high initial density to be obtained therein, which has a favorable influence on the final density. of the finished product and promotes the production of carbonized briquettes with a uniform, clean exterior appearance free from loose particles which could be rubbed off.
Different kinds of binders can be used, but a binder consisting mainly of organic material is recommended. It has been found advantageous to use a binder such as the waste liquid from the sulphite papermaking process, commonly known as "sulphite liquor", although other binders, such as
<Desc / Clms Page number 4>
that starch or other carbohydrates, can be used. With certain coals, such as semi-anthracite, bituminous binders such as coal tar, pitch, etc. can be employed.
The charcoal briquettes are heated to final carbonization temperatures of 700 to 1000 ° C. and are cooled or extinguished so that they can be discharged into the atmosphere without ignition occurring. This heating can be viewed as divided into three phases or temperature zones, although, of course, it is not necessary to physically separate these phases. In all these phases, the heating and cooling take place by contact of the substance with a gaseous medium at suitable temperature.
The gaseous medium does not substantially react with the products that it provides. The phases are as follows:
1 The first phase involves heating the
EMI4.1
"" "'." ", 1-v' \" ,, ..., AA- 1 ........, .. f "" "" "" ,, '' '' '.. ..- ".... ¯¯..1. .¯¯. ¯ ... ¯ .¯ ¯ t ¯ī¯¯¯ ¯
<Desc / Clms Page number 5>
less will give a less dense, less hard and more easily flammable product which will be suitable for chimneys, braziers and similar heaters. On the other hand, a higher final temperature will give a harder and denser product suitable for combustion in furnaces.
4 The fully carbonized charcoal or briquettes are then cooled in a stream of unreacting gas to a temperature sufficiently high that they can be discharged into the atmosphere without ignition and treated immediately.
It has been found that the difficulties which have heretofore been encountered in the carbonization of bituminous coal, and particularly briquettes made from such coal, are due to the fact that bituminous coal becomes plastic during processing. second phase mentioned above, and that, if the heating is too rapid, the vapors produced inside the pieces or briquettes cannot reach the outside quickly, therefore tend to swell the briquette and produce - re a porous end product that does not have the required density
<Desc / Clms Page number 6>
to be used satisfactorily as fuel.
It has been found that the critical points during carbonization lie in the second phase. The most critical points do not lie over the whole range of this second phase, but are usually located at certain temperatures which vary somewhat according to the different coals. So in the first phase the heating can be very fast, for example temperature increases of 10 C per minute and even more are not harmful; this is also true for the third phase. It is necessary to adjust the heating speed exactly only during the second phase; but it is not sufficient, in this setting, for the average heating rate during the second phase to be below the critical point.
The rate of heating will depend on the charcoal used and the binder employed and to some extent on the grinding fineness of the charcoal from which the briquettes are made. In general, it will vary from-
EMI6.1
, "" 1 ", 00 m-4--, 1.t0 n - # ¯4 - .. L.- -----,
<Desc / Clms Page number 7>
In general, the average heating rate in the critical zone will depend on the rate at which the briquettes pass through the zone, provided that the heating gas stream and its calorific content are likely to provide the heat required to raise the briquettes to the final zone temperature. However, the maximum heating rate resulting at any point in the zone will also depend on other factors, notably the ratio of the weight of the heating gases to the briquettes.
The present invention will be more particularly described in relation to the accompanying drawing, in which: FIG. 1 is a schematic representation of an installation for carrying out the present invention and comprising several heating gas circuits, and FIGS. 2 to 6 are curves representing the temperatures of gas and coal for various proportions of gas and according to various coal supplies.
<Desc / Clms Page number 8>
In its broadest aspects, the present invention is not concerned with the particular nature of the heating and cooling gas employed, as it does not substantially react with coal or with its distillates; however, in the preferred embodiment which will be described below, with reference to FIG. 1 of the drawing, the gases released are themselves used as non-reacting gas and different gas circuits are used for the different phases in order to recover the permanent gas, very calorific, sepa- rately less calorific gas product in the final carbonization zone or phase.
Although this preferred embodiment has important practical advantages because of the higher cost which can be obtained for undiluted permanent calorific gases, the invention is largely not limited to this operation.
If desired, a stream of unreacting gas can flow in the direction opposite to the carbon along the length of the stream. Of course, the preferred embodiment constitutes, in its more specific aspects, part of
<Desc / Clms Page number 9>
EMI9.1
1: '----' "............- bzz - -... such as outdoor heating, radiation heating and others because, in these cases, the vapors given off from the coal where briquettes distil at or slightly below atmospheric pressure and, therefore, either encounter cooler charcoal and tend to condense on the surface, which leads to serious difficulties or else they encounter , when heating, the hot source creaks The partial pressure of the vapors given off will obviously vary with the nature of the coal.
Usually a very volatile coal will give off more vapors for a given quantity of heating gas and will therefore have a partial pressure slightly higher than that of a less volatile coal. However, the pressures are very low, even for a very volatile substance, and are of the order of magnitude of 20 mm. of mercury or less.
This second function of the gas, namely the rapid sweeping of the vapors given off by the coal, carried out at partial pressures well below atmospheric pressure, is one of the most important factors in the present process. This is why the inter-
<Desc / Clms Page number 10>
ne gas is in no sense equivalent to other forms of heating. It is thus possible to avoid the swelling of the briquettes when the heating is carried out by means of a gas stream, even if this speed is sufficiently high for the briquettes to swell in the event that the heating is carried out by others. means which would not permit removal of the vapor given off at a lower partial pressure.
From an economic and practical point of view, the relative amount of gas used for heating is vital. This is clearly indicated in figs. 2 to 6 of the drawing which represent curves where the temperatures are plotted on the abscissa and the times on the ordinate.
Fig. 2 represents the ideal and preferred operating conditions of the present invention.
In this figure, the weight of heating gas circulating per unit time multiplied. by its specific heat is exactly equal to the weight of the charcoal or briquettes multiplied by their apparent specific heat.
EMI10.1
I1 ........, u. ¯
<Desc / Clms Page number 11>
a given heating gas having a specific heat of about 0.4. In this case, to have the same heat capacity, the weight of gas circulating per hour must be equal to 3/4 of the weight of the briquettes passing through the zone.
In this case, if the entering gas is approximately at the exit temperature of the zone, the gas temperature and coal temperature curves will form two parallel straight lines separated by the small difference required by the drop in temperature. heat to transport heat from gas to solid. It is obvious that the heating rate is the same in all points and is defined by the slope of the curve with respect to the abscissa or, in mathematical terms, is equal to the first derivative of the curve.
Fig. 3 represents the conditions obtained when the ratio of solid gas to decreases. In order to introduce the same total amount of heat to bring all the briquettes to the exit temperature of the zone, it is obviously necessary to introduce the gas at a higher temperature. From the observation of the curves which are no longer straight lines, it emerges that the
<Desc / Clms Page number 12>
heating rate in the upper part of the zone is lower than the average speed and that the heating rate in the lower part of the zone is higher than the average speed; and by comparison with FIG. 2, a given temperature is obtained after a longer time, that is to say, in the case of a vertical retort, at a lower point.
Suppose that, for a given coal, the heating rate shown in fig. 2, ie the maximum admissible speed, it is obvious that, if the conditions are changed, as shown in FIG. 3, the heating speed in part of the operation will exceed the maximum allowable.
In other words, the process will not work and the coal will swell.
Fig. 4 shows how we can compensate for this circumstance. In this figure the ratio between the gas and the solid is constantly kept equal to that of FIG. 3, but the speed of circulation of solids, and consequently also the total speed of circulation of the
<Desc / Clms Page number 13>
EMI13.1
to the heat capacity of the briquettes, qn obtains the conditions shown in fig. 5. There the gas and solids temperature curves are also not straight lines, but instead the heating rate is lower than the average rate in the upper part of the zone, and greater than the average rate in the area. lower part of the zone, it is higher in the upper part of the zone and lower in the lower part.
In this case also, if the conditions of fig. 2 represent the maximum possible heating speed, the maximum speed in the upper part of the zone, as shown in fig. 5, will exceed this number and therefore also the process will not work and the carbon will swell.
Fig. 6 shows how it is possible to compensate for the difference in fig. 5; the difference is also compensated for by decreasing the circulating speed of briquettes and gas in the same proportion and, consequently, by decreasing the average heating speed to a point low enough that the maximum speed does not exceed the allowed figure. Like a
<Desc / Clms Page number 14>
fig. 3, the compensation is also obtained by a longer cycle time and a much reduced flow rate for a given installation.
The compensation shown in fig. 3 is further complicated by the fact that in the practical charring of briquettes in the present process another factor is introduced, that of the load which the briquettes can withstand. When the charcoal reaches its point of maximum plasticity or fluidity, the briquettes tend to warp or stick together, and for any given charcoal or for any given agglomerated briquettes there is a certain maximum load at the point of greater plasticity. The reason for avoiding considerable deformation or sticking of the briquettes lies in the need to subject the surface of the briquettes, during the carbonization cycle, to free and uniform contact with the heating gases.
If the briquettes are not excessively deformed and do not stick together, they will roll sufficiently by passing through the
<Desc / Clms Page number 15>
These will only circulate more slowly, but the same temperature will always be obtained at the same height in the column. When the gas-to-briquette ratio is not balanced due to insufficient gas, it therefore becomes necessary to modify the retort model by increasing the horizontal dimensions to allow the gas-solids difference to be compensated. Other means can also be used to reduce the load.
From what has just been said above, it appears that the balancing of gas and solids in the critical zone is of the greatest practical importance and that, where this balancing is perfect, the operation can be done with the maximum flow. The adjustment is made as best as possible for perfect balancing, because slight variations have less effect than under the conditions shown in fig.
3, due to the fact that in the latter case the temperature of the gas and the temperature of the solids do not extend along parallel lines and there is a greater heat drop which allows fluctuations considerable in the rate of heating. This substantially exact balancing of the specific heats of the gas and of the solids constitutes the
<Desc / Clms Page number 16>
preferred embodiment of the present invention. Small deviations from optimum conditions can be compensated for, and in its broadest aspects the present invention is therefore not limited to achieving perfect gas-solids balance; some difference can be tolerated if the flow is kept low enough.
Another advantage of the preferred specific embodiment of the present invention shown in FIG. 2 is that the heat drop between the gas and the solids is kept to a minimum. The two fig. 3 and 5 show at either end of the curves a greater drop or difference in heat between the gas and the solids. There is thus a greater danger of cracking or carbonization of the vapors given off at the surface of the coal when it encounters the much hotter gas at levels in the zone where the gas temperature curves and the temperature of the coal. solids diverge widely.
Heating by means of a gas stream also has
<Desc / Clms Page number 17>
coke. This is of particular importance where fine non-carbonisable waste can be obtained, such as for example ooke embers, anthracite menus, for example anthracite menus obtained as a flotation center in purification by flotation. of muddy anthracite residue (anthracite slush culm). These fine substances are very inexpensive and can be effectively blended with bituminous coal to produce, by means of the present invention, high value briquettes having superior combustion characteristics.
The procedure of the present invention will be described in detail with respect to an example employing Pooohontas or New River coals and using the dual circuit heating system shown in FIG. 1.
Of course, the heating rates apply only to these coals and will vary for other coals; for each coal the optimum speeds will have to be determined experimentally.
In fig. 1 of the drawing, 1 designates a vertically arranged retort, elongated, orally isolated, with an inlet 2 at its upper part for the admission of
<Desc / Clms Page number 18>
briquettes or pieces of charcoal, without allowing the escape of gases, and with a valve 3 at its lower end for the discharge of the final solid or carbonized product without allowing the escape of gases.
Retort 1 can be viewed as divided into four sections 4, 5, 6 and 7 acting as preheating, distillation, elevating temperature, and cooling or quenching sections, respectively.
The high temperature section 6 may be constituted by a retort of refractory material or of metal surrounded by a heating device 8. A burner or burners 9 are provided for the heating device 8. There is shown at 10. an air inlet for the burner; a small gas inlet tube 11 is provided with a valve 11 'leading to the burner. The products of combustion from the burner (s) pass through an annular combustion space or flue 12 in the heater 8. Orifices 13 lead to the combustion space.
<Desc / Clms Page number 19>
EMI19.1
puaviw gas tank ", u. VU" J. - 4U -.... - - - - - or a valve tube 27 is provided on the tank 26.
The valve tubes 11 and 16 are also connected to the lean gas tank 26.
A tube 30 leads from the heated part of the temperature exchanger 20 to an air intake 31, located at the lower part of the distillation section 5 of the outlet 1; from this air intake 31, the hot gases pass through the orifices 32 in the lower part of the distillation section 5. An outlet tube 33 goes from the upper part of the distillation section 5 to the condenser 34 which removes condensable organic liquids at ordinary temperatures. A tube 35 carries the high calorific uncondensed gases from the condenser 34 to the suction pump or fan 36, from the outlet of which a tube goes to the tar extractor 37, of any well known type suitable for the purpose. removal of tar.
A tube 37 'for the rich gases from which the tar has been removed goes from the extractor 37 to the reservoir 38 provided with an outlet valve 39 for the excess rich gas. A tube 40 provided with a valve brings the rich gases from the tank 38 to the temperature exchanger 20 where these gases are
<Desc / Clms Page number 20>
heated and pass into the distillation section 5 through the tube 30. A bypass 41, fitted with a valve and located around the temperature exchanger 20, goes from the tube 40 to the tube 30 to ensure a suitable adjustment of the temperature. - temperature of the rich gases which enter the distillation section 5 through the tube 30.
An outlet tube 44 runs from the top of the preheating section 4 to the suction pump or fan 45, from the outlet of which a valve tube 46 leads to a condenser 47, hence a tube 47 'leads the uncondensed gases to the heater 48. The gas heater can be heated by the combustion of lean gases taken from tank 26 through a valve tube 49 to a burner 50, the air required for the combustion being introduced through the inlet 51. The hot products of combustion in the burner 50, after heating the gas heater 48, are conducted through the tube 53 to the lower part of the combustion section. warm-
EMI20.1
nn r ", 1..1 ... 5.1 ..
A TT- a..l, ..:! K ¯ ... ¯1 - - mA - - -, .¯ -t
<Desc / Clms Page number 21>
the lower part of the high temperature section 6, which is substantially the temperature of the product carbonized at that point. Approximately 1220 cubic meters of gas is required in high temperature section 6. These are made up of the 740 cubic meters of section 7 plus 480 cubic meters of gaseous products of combustion in combustion flue 12.
To the lean gas entering through tube 15, and to the combustion products in the combustion coil 12 passing through the high temperature section 6, there are added approximately 170 mc of gas given off by the substance treated in this section, which makes approximately '1390 mb of gas leaving the high temperature section 6. The gas entering the quenching section through tube 16 reduces the temperature of the solid products exiting through valve 3 to about 50 C. The gas entering the high temperature section 6 from the combustion flue 12 is taken from the lean gas tank 26 and is subjected to sufficient combustion to bring the temperature of the mixture slightly above 900 C., the volume being approximately 380 mb .
The temperature of the gas leaving the upper part of the high temperature section 6 through the
<Desc / Clms Page number 22>
tube 16 is about 100 ° C higher than that of the solids at this point in retort 1.
About four-fifths of the gas passing through high temperature section 6 exits through tube 18 to heat exchanger 20, condenser 22, tar extractor 25, and into tank 26. About one-fifth, ie. 270 mb, of the gases passing through the high temperature section 6, passes into the lower part of the distillation section 5 at a temperature of about 6000 C and can be mixed with heated rich gas entering this section by tube 30.
By means of the orifice 27 on the lean gas tank 26, the quantity of gas which passes from the high temperature section 6 to the still section 5 can be regulated, thus varying the quantity of lean gas mixed with the lean gas. gas from the distillation zone, so that the calorific value of the excess rich gas produced in the distillation zone can be adjusted to suit the use for which this excess rich gas is intended.
<Desc / Clms Page number 23>
heated to a predetermined temperature which depends on the upper temperature limit at which the treated coal is no longer in a plastic state and has lost its tendency to swell if heated with high speed .
The gas entering through the tube 30 plus the lean gas coming from the high temperature section 6 and also the gas given off by the substance in this section must be in an amount just sufficient to transmit its heat to the substance to be treated in. this section and raise its temperature to the temperature, to within a few degrees, of the gas entering through tube 30, which is approximately 500 ° C.
The quantity of gas passing through the distillation section and the substance being treated flow at such a speed that there is a rectilinear temperature gradient, so that there is an almost constant increase in temperature. per unit vertical length, and hence the temperature rise per unit time in this section is not large enough to produce swelling of the substance, nor deformation or sticking.
<Desc / Clms Page number 24>
The high calorific rich gas is removed through tube 33 and is fed through condenser 34 and tar extractor 37 to gas tank 38. The excess is expelled through valve tube 39 and the part returned to gas. circulation returns, through tube 40 and heat exchanger 20 (or part of this gas through bypass 41), to the lower part of distillation section 5. The temperature can be regulated by bypassing the desired quantity by tube 41.
With the coal in question, approximately 940 mb of gas passes through the preheating section 4, the gas entering the lower part of this section through the tube 53 having a temperature of approximately 3000 C. This gas consists of gas produced by the coal when it is preferably heated in the preheating section 4, plus, if necessary, some lean gas from tank 26. About 5% of the total amount of gas in this gas. circuit are forced to exit in the upper part of the distillation section 5 to prevent
<Desc / Clms Page number 25>
In the example above, the heating rate in the distillation section is 2 to 4 C per minute for the specified coals.
The present invention has been described specifically with several gas circuits permitting the complete removal of the high calorific gas. It is obvious that carbonization, that is to say the production of the solid product of the present invention, has no relation to the characteristics of the heating gas, as long as the heating gas does not react. not with the substance. When it is not desired to obtain separately a high calorific permanent gas, an operation which is cheaper from the point of view of installation and operating costs can be carried out by allowing the gas stream to flow over the entire length of the gasket. oornue.
This is obtained by mixing the lean gas present in section 6 with the rich gas given off in section 5, the whole being diluted by the quantity of nitrogen introduced by the combustion of part of the gas in the combustion ring. 14. If the gas of section 6 is used as the heating gas for section 5, it is not necessary and is only carried out.
<Desc / Clms Page number 26>
It is also undesirable for the gas to leave section 6 at a temperature 100 ° C higher than that of the solids.
On the contrary, it must leave approximately at the temperature of the solids when they leave section 5.
This is achieved by reducing the volume of gas flowing in section 6 to that flowing in section 5 when a dual system is used, and also by reducing the proportion of gas burnt in the burners 9, because it is no longer necessary to compensate for radiation and other losses occurring in the heat exchanger 20 and in all the heating gas circuit moving from section 5 outside the retort.
These two factors reduce the dilution not only because the volume of lean gas entering section 5 is less, but also because the gas is not as lean, i.e. not diluted. with as much nitrogen and other inert gases.
We can also realize inter-
<Desc / Clms Page number 27>
In the specific description of the present invention relating to FIG. 1 of the drawing, reference has been made to areas which, in the retort shown in the drawing, also form physically distinct compartments. But it should be borne in mind that this particular structure of the apparatus does not form. part of the invention, the zones referred to relate entirely to the temperature ranges through which the coal passes, without considering whether these zones are physically distinct or whether there are only temperature scales in a given area. single column in motion.
It is of course possible to divide the zones into physically separate retorts when the construction design and space conditions make such construction desirable.
Of course, the invention covers the heating process at the rates and with the volume of gas mentioned, regardless of the physical condition of the various heating zones.
The present invention has been described with respect to the use of gas heating for all phases or zones. This is obviously the preferred method and
<Desc / Clms Page number 28>
ideal, but it should be understood that gas heating is essential only in the second phase or zone, where there is a need for controlled heating and rapid removal of released vapors. Therefore, it is possible, although less desirable, to heat in the first and third zones by means other than a gas stream, so such modifications are within the most general scope of the present invention.
However, such modifications are normally less desirable and, therefore, the preferred embodiment of the invention which represents the most efficient practical method of achieving the principles of the present invention utilizes gas heating. for all three zones.
In the claims, the expression "capable of carbonizing" is used to define coals which, on heating, pass through a plastic state and are therefore capable of forming an autogenous binder during carbonization. It should be understood that this expression is not used in the narrow sense that it is sometimes
<Desc / Clms Page number 29>
EMI29.1
"L.ÇI v.v ...
W --- - --- - zone in which most of the volatile condensable hydrocarbons are released, and the third zone extending up to approximately 700 to 1000 C in which the degree of distillation and carbonization is reached. - Read, this process being characterized in that the heating in the second zone, and preferably also in the third and first zones, is carried out by contact with hot gases which hardly react with the coal at the temperatures existing in zones, and in that the rate of heating in the second zone is maintained at a point below which the particular carbon treated would swell or deform excessively, the coal being, during heating, physically displaced in the zone. in the opposite direction to the heating gas.