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Procédé et four pour la distillation ou semi-carbonisation de matières carbonisablea à basse température
L'invention a pour premier objet un procédé pour la distillation ou semi-carbonisation de matières carboni- sables à basse température, à marche continue, procédé dans lequel, la matière à distiller -charbon, lignite ou schis- tes bitumeux- subit les trois phases successives de carbo- nisation; séchage, préchauffage et distillation, dans une même chambre isolée de toute ambiance oxydante extérieure, dans laquelle la matière s'échauffe progressivement en tra- versant les zones successives portées à des températures graduellement ascendantes.
De ces particularités fondamentales du présent pro- cédé, il résulte que : a) la matière càrbonisable destinée à la distilla-
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tion ne peut s*oxyder alors qu'elle s'oxyde fatalement dans les procédés usuels dans lesquels la matière carbonisable se déssèche et se préchauffe avant son entrée dans la cham- bre de distillation, parce que fréquemment en contact avec les fumées perdues de la combustion ; distillation de la matière oxydée donne un goudron contenant une quantité ex- cessive de produits phénolés. b) il ne se perd aucune partie des essences très lé- gères, même quand le charbon est soumis à un préchauffage de toute l'intensité nécessaire, d'abord pour obtenir le meilleur rendement horaire de l'installation et pour éviter l'auto-agglomération du charbon dans le four.
Or, ces essen- ces légères se perdent fatalement quand le préchauffage se fait dans une chambre à part de la chambre de distillation, surtout si le préchauffage se fait avec l'intensité néces- saire pour obtenir les buts signalés. c) les hydrocarbures qui se dégagent de la distilla- tion conservent la structure esthétique chimique qui cor- respond à leur température respective d'ébullition, sans que se produisent des décompositions pyrogénées comme conséquen- ce de leur rencontre avec le charbon, durant sa course, avec des températures de sole excessivement élevées (avant le mo- ment propice,), parce que pour obtenir un goudron véritable- ment primaire qui contienne les hydrocarbures dans leur structure initiale, il faut distiller méthodiquement et suc- cessivement dans l'ordre de leurs points d'ébullition,
ce qu'on ne peut réaliser dans le cas d'une sole de températu- uniforme. d) la vapeur d'eau qui provient du séchage du char- bon se mélange avec les vapeurs des hydrocarbures distillés
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favorisant ainsi la non décomposition des dits hydrooarbures.
Selon la présente invention, la matière carbonisable qui va être distillée et qui rentre dans le four à la tempé- rature de l'ambiance avec son humidité naturelle, parcourt les soles chauffées du four en la forme d'une couche de ma- tière d'une épaisseur relativement grande de 50 mm et selon le dispositif spécial de "remuement" qui est adopté,
Tous les grains du charbon vont changer de position relative, venant en contact successif avec la sole chauffée et cela, sans que l'épaisseur de la couche de charbon warie sur toute la superficie de la sole et sans qu'il se produi- se de trous ou de mise à nu de la sole en aucun point.
A mesure que le charbon avance sur la sole et qu'il va rencontrer des températures graduellement ascendantes, les hydrocarbures se dégagent normalement et sans souffrir de pyrogénation quelconque au moment de leur formation.
D'autre part, la couche de charbon relativement épais- se qui se trouve sur toute la surface de la sole travaille comme écran et empêche la radiation de chaleur de la sole.
S'il existait, en effet, sur la sole, des espaces découverts, ces espaces radieraient une chaleur excessive sur les hydro- carbures qui, de ce fait, perdraient de leur valeur commer- ciale.
Comme conséquence des dispositions du présent procé- dé, on pourra recueillir un goudron primaire d'une haute valeur commerciale, valeur qui sera indiquée par son peu de densité et par son peu de contenance de produits phénolés.
Un second objet du présent brevet réside dans le four qui permet la réalisation du procédé en question.
On connaît déjà par le brevet anglais 130.175 du 8 Août 1918, des fours de darbonisation oomportant deux soles
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étagées l'une au-dessus de l'autre, chauffées l'une après l'autre par les gaz d'un foyer, la matière à distiller chemi- nant sur les soles susdites par Inaction d'une chaîne râ- cleuse.
On connaît également déjà par le brevet français 592.320 du 18 Décembre 1924 des fours de carbonisation à basse température de matières charbonneuses, de ce même type, où la matière chemine en sens inversé du fluide de chauffa- ge (circulation à contre-courant) de sorte que la matière au fur et à mesure qu'elle approche de la sortie de ltappa- reil, se trouve soumise à des températures de plus en plus élevées, les barreaux de la chaîne râcleuse pouvant être mu- nis de racloirs pivotants.
Selon la présente invention, le four est du type gé- néral rappelé ci-dessus, mais il est conçu de telle sorte que la matière fraîche qui rentre dans le four à la tempé- rature ambiante, sans séchage ni chauffage préalable, avec non humidité naturelle, parcoure successivement les deux soles supérieure et inférieure, la première de séchage et de préchauffage, 'la seconde de distillation, en une couche relativement épaisse (50mm environ), constamment retournée par des pelles oscillantes spéciales,de façon que toutes les parcelles de la masse à carboniser viennent en contact successif avec les soles, lesquelles sont chauffées en contre- courant par des gaz émanant d'un même foyer situé à proximi- té de la sortie du semi-coke.
Ces gaz parcourent successive- ment le carneau sous-jacent à la sole inférieure et les dif- férents caissons oloisonnés de la sole supérieure grâce en particulier à un système approprié de deux collecteurs cloi- sonnés et de tuyauteries de renvoi, de façon que les gaz abandonnent graduellement leurs calories, tandis que le char- bon à mesure qu'il avance sur les soles, rencontre des tem-
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pératures graduellement ascendantes (de 250 C à 650 C) afin d'obtenir un dégagement normal des hydrocarbures sans pyro- génation, la vapeur d'eau qui se dégage de la matière frai- che en cours, de séphage sur la première sole se mélangeant, d'autre part, avec les hydrocarbures distillés, favorisant ainsi la non-déoopposition des hydrocarbures,
Diverses autres particularités ressortiront du reste mieux au cours de la description qui va suivre donnée en se référant au dessin annexé qui montre, à titre indicatif, une forme possible de réalisation du four selon l'invention et notamment : fig. 1, vue d'ensemble en coupe longitudinale; fig. 2, coupe transversale ; fig. 3, détail de fixation des supports des soles; fig. 4, mode de travail des pelles ; fig. 5, une forme possible de ces pelles.
Le four de l'invention comporte deux soles respecti- vement supérieure de séchage et de préchauffage a et infé- rieure de distillation b sur lesquelles la matière à carbo- niser est constamment retournée par des pelles oscillan- tes spéciales d (fig. 4 et 5).
D'un foyer e situé à proximité de la sortie f du se- mi-coke, émanent les gaz qui chauffent en contre-courant les deux soles b-a. Ces gaz parcourent successivement le carneau sous-jacent g à la sole inférieure b et les différents cais- sons h, h', h".....cloisonnés de la sole supérieure a, grâ- ce en particulier à un système approprié de deux collecteurs cloisonnés i et de tuyauteries de renvoi j, j', j", de façon que les gaz abandonnent graduellement leurs calories tandis que le charbon, à mesure qu'il avance sur les soles, rencon- tre des températures graduellement ascendantes (de 250 C à 650 C
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environ), afin d'obtenir un dégagement normal des hydrocar- bures sans pyrogénation, la vapeur d'eau qui se dégage de la matière fraîche en cours de séchage sur la première so- le a,
se mélangeant, d'autre part, avec les hydrocarbures distillés, favorisant ainsi la non-décomposition des hydro- carbures.
L'articulation des pelles d de labourage et de re- tournement de la masse par rapport aux entretoises k de la chaîne sans fin 1 permet (fig. 4) que ces pelles s'adaptent parfaitement aux déformations des soles-jamais rigoureuse- ment planes en raison de l'action de la chaleur- de sorte que la masse entière c soit constamment labourée sans que puisse se produire le moindre trou, la moindre mise à nu de la sole, la moindre adhérence de la matière à cette sole.
Le fait que la superficie des soles soit complète- ment couverte de charbon, évite insi la radiation de cha- leur sur les hydrocarbures qui se rencontrent en suspension à l'intérieur du four.
Etant entièrement libres, les pelles s'inclinent (fig. 4) en sens inverse du mouvement (sens F du mouvement), de sorte que leurs manches d' prennent de soi-même des in- clinaisons inverses sur une sole et sur l'autre, toujours raclant la manière c qui s'amasse en tas contre le talus formé par la pale d de la pelle.
La pale d des pelles est de moindre hauteur que la couche de charbon de manière à cheminer toujours complète- ment submergée dans la dite douche dont les grains changeant ainsi constamment de place et se déplaçant suivant une tra- jectoire m qui est une boucle tangente à la sole (a ou b), de telle façon que toutes les particules viennent à l'a- vancement fréquemment et successivement, en contact avec la
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sole.
L'appareil est complété, à la façon connue, d'un dis- tributeur n contrôlant l'entrée de la matière (charbon, li- gnite ou schiste bitumeux) et empêchant toute entrée d'air dans la chambre de carbonisation et de sortie de vapeurs à l'extérieur.
Le semi-coke produit tombe finalement dans une tour f pourvue d'un transporteur hélicofdal f', pourvu d-'un ob- turateur,
Le procédé réalisé dans le présent four a pour but d'obtenir, en plus d'un semi-ooke qui sort du four à l'é- tat pulvérulent (et sans qu'apparaissent dans son état plus ou moins d'agglutinés), un maximum de goudrons primaires avec la meilleure proportion possible d'hydrocarbures légers et avec la moindre proportion possible de produits phénolés, goudrons recueillis dans des barillets x à la façon normale.
Les trois phases de la semi-carbonisation: séchage, préchauffage et distillation, se passent donc dans une même chambre isolée de toute ambiance oxydante extérieure et ce pour éviter l'oxydation de la matière carbonisable à distil- ler, pour pouvoir intensifier le préchauffage sans danger de perdre les essences très légères et pour pouvoir utili- ser l'action bienfaisante de la vapeur d'eau qui se dégage durant le séchage, sans l'inconvénient de la décomposition ' des hydrocarbures dégagés.
La sole supérieure peut transmettre au charbon un volume de chaleur suffisant pour réaliser le séchage et un énergique préchauffage de la matière, ce'qui détermine, les séparations des,points noueux inférieurs et de fusion du charbon et, comme conséquence, la non-agglutination du char- bon lorsqu'il est ensuite distillé sur la sole inférieure.
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Comme conséquence des dispositions du présent procé- dé, on pourra recueillir un goudron primaire d'une haute valeur commerciale, valeur qui sera indiquée par son peu de densité et par son peu de contenance de produits phénolés.
L'invention ne saurait, du reste, être limitée au seul exemple de réalisation du four décrit et représenté, toutes modifications pouvant y être apportées sans se dé- partir de l'esprit général du présent brevet.