<Desc/Clms Page number 1>
"Procédé et appareil pour la fabrication d'essences hydrocarbures à partir de charbon".
L'invention concerne un procédé nouveau'pour distiller les hydrocarbures volatils contenus dans le charbon et formés d'un mélange de composé's paraffinés, dont les propriétés physiques se rapprochent de celles de la benzine pour véhicules.
Ce procédé permet également de récupérer une série d'autres constituants du charbon,'notamment le coke, le goudron, les huiles lubrifiantes, phénols et résines, et ce à titre de sous- produi ts.
En résumé, le procédé selon l'invention consiste es- sentiellement à opérer la distillation à basse température de la hauille, dans des conditions de température et de traitement à la vapeur qui réalisent une séparation du goudron et d'un gaz riche en hydrocarbures volatils. Par absorption sélective, c'est-à-dire par une condensation des hydrocarbures aux caractéristiques recher-
<Desc/Clms Page number 2>
chées sur du charbon activé et une distillation subséquente par la vapeur pour l'épuisement des couches de charbon accumulatrices, on récupère les hydrocarbures en cause, qui sont finalement refroidis et condensés.
Dans le schéma figure 1 est montré le processus de la distillation et de l'absorption permettant de séparer les hydrocar- bures liquéfiables des autres constituants du charbon traité.
Le charbon est distillé en couche mince à une tempéra- ture de l'ordre de 450 C, avec agitation continue des particules en contact avec la paroi de la cornue et injection de vapeur d'eau pour entraîner les gaz et sous-produits provenant de la distillation.
A cet effet on peut par exemple utiliser une installa- tion selon le schéma annexé, figure 2, dans laquelle la cornue C, chauffée par une rampe de gaz R, contient le charbon H à distiller.
La cornue C tourne autour d'un axe creux A, à raison de 3-5 t/min par la commande d'un moteur M et un réducteur de vitesse V. Les particules de charbon sont de la sorte constamment mélangées, et les morceaux en contact avec la paroi de la cornue n'ont pas le temps de se surchauffer en modifiant le processus de la distilla- tion. De plus, les vapeurs de goudron et le gaz brut ne doivent plus traverser une couche de combustible.
Un pyromètre P introduit dans l'axe creux permet le contrôle de la température de distillation.
La vapeur est injectée par E dans l'axe creux A et se mélange, en les entraînant, avec les produits gazeux de la distilla- tion. Ces produits sont évacués en B, pour aboutir dans une cham- bre de dépôt D. La vapeur et les produits peu volatils sont conden- sés par leur passage dans le serpentin réfrigérant S et recueilli-s dans une chambre G (eau, goudron brut). Les gaz saturés d'hydrocar- par bures volatils partent vers les absorbeurs/F.
Par suite du mode de distillation, le goudron est exempt de naphtaline et d'anthracène, mais contient des paraffines.
La composition de ce'.goudron, relative à deux types de charbon, peut être ramenée à ce qui suit:
<Desc/Clms Page number 3>
Sous-produits.
Composition des goudrons extraits par distillation,du charbon à la température basse.
EMI3.1
<tb>
<tb>
Goudron <SEP> du <SEP> Goudron <SEP> du <SEP> charbon
<tb> charbon <SEP> riche <SEP> inflammable
<tb> Huile <SEP> à <SEP> haute <SEP> viscosité <SEP> 15.2 <SEP> 10.0
<tb> (lubrifiants)
<tb> Paraffines <SEP> 0. <SEP> 4 <SEP> 1.0
<tb> Paraffines
<tb> Huiles <SEP> non <SEP> visqueuses <SEP> 33.5 <SEP> ,15.0
<tb> Phénols <SEP> 14.0 <SEP> ,50.0
<tb> Résine <SEP> 4.2 <SEP> 1. <SEP> 0
<tb> Goudron <SEP> résiduel <SEP> 19. <SEP> 2 <SEP> ' <SEP> 6.0 <SEP>
<tb> Pertes <SEP> et <SEP> eau <SEP> 13.5 <SEP> 17.0
<tb> Total <SEP> 100.0 <SEP> 100.0
<tb>
La distillation du charbon, libérant les hydrocarbures recherchés, est effectuée en 1-2 heures.
A titre d'indication, après la séparation des phénols, ces goudrons peuvent se décomposer par l'action de"la vapeur sur- chauffée, avec le rendement en poids indique. Les huiles renseignées comme non-visqueuses possèdent les caractéristiques du pétrole et contiennent des hydrocarbures non-satures et des oiéfines à formule CnH2n.
Le coke produit peut être utilise à des fins diverses.
Les gaz recueillis ont un grand pouvoir calorifique de l'ordre de 9000 cal/m3. Leur importance varie de 40 à 50 litres par Kg de charbon selon la teneur du charbon. 0*'est grâce à l'emploi de la vapeur et au mode distillatoire proposé qu'on peut disposer de ces hydrocarbures légers. Ces gaz ne contiennent pas de benzol.
Cette valeur calorifique élevée est due à la présen- ce de 70% de Méthane, Ethane, propane et hydrocarbures lourds.
Par la méthode de distillation ordinaire, on ne par- vient pas à éliminer ou à séparer les hydrocarbures légers. Le nouveau procédé décrit ci-après, dénommé "Absorption sélective", permet d'accomplir cette opération:
<Desc/Clms Page number 4>
Un premier dispositif d'absorption sert à absorber continuellement le gaz ; undeuxième sert à distiller, et un troi- sième à refroidir.
Le gaz passe à travers un lit de charbon de bois active, jusqu'à ce que celui-ci ait absorbé sa quantité de gazo- line.
Le charbon de bois retiendra environ de 10 à 20% de son poids de gazoline avant que celle-ci puisse s'échapper.
Dans ces appareils d'absorption, le charbon de bois activé, ou dur, du silicagel, ferro-gel ou autres produits similai- res, est dammé sur des cribles, permettant ainsi le libre passage aux gaz.
Le gaz fuyant est conduit, par un jeu de valves ap- proprié à un autre appareil d'absorption, et la vapeur saturée est introduite dans le premier lit de charbon de bois activé, afin de chasser la gazoline.
Les vapeurs de la gazoline et de l'eau sont conden- sées dans les condensateurs refroidis à l'eau courante, et l'eau se trouvant melangée à la gazoline est drainée ou séparée de la gazoline.
Le gaz résiduel dont la gazoline est éliminée, passe ensuite à travers le lit de charbon de bois activé, lequel a été antérieurement traité par la vapeur afin de le refroidir et le préparer ainsi pour une autre opération.
Le mécanisme ou le fonctionnement de l'absorption des gaz par le charbon de bois activé produit séparement trois phénomènes: 1 ) la formation d'une couche moléculaire de gaz absorbé à la sur- face des pores; 2 ) la formation d'une autre couche de profondeurs variables pro- venant de l'attraction de la matière solide et de la vapeur; 3 ) absorption due à l'attraction capillaire.
Ces effets sont accumulatifs.
Le premier phénomène se présente lorsque la pression
<Desc/Clms Page number 5>
partielle de la vapeur dans le mélange de gaz est pratiquement à zéro.
Le second se produit lorsque la première condition est satisfaite.
Le troisième est dû à la condensation capillaire et se présente ou'se produit lorsque la seconde couche est formée.
Le cours de 1''absorption dépend entièrement de la différence qui existe dans la pression de vapeur, de la vapeur ab- sorbée dans les espaces capillaires du charbon de bois, et de la pression en particulier de la vapeur se'trouvant dans le gaz.
En premier lieu, lorsque cette, différence est très grande, le cours de l'absorption est rapide, pour ralentir à sa fin, jusqu'à ce que finalement, le solide se sature avec la vapeur dont la pression devient alors la même que celle de la pression se trouvant dans la vapeur du gaz.
L'absorption cesse et ne continue plus. Le gaz est @ essentiellement composé d'un mélange d'hydrocarbures paraffinés.
Le premier est le méthane qui est le moins absorbé par le charbon de bois.11 se présente en grande quantité dans le soi-disant gaz naturel "sec" et dans la plupart des gaz "humides".
L'élément suivant est "l'éthane". Il est plus facile- ment absorbé par le charbon de bois que le méthane, le propane encore plus aisément que l'éthane et ainsi de suite.
Le gaz dont on doit extraire la gazoline, vient premièrement en contact avec le charbon de bois activé, et une partie seulement en est absorbée.
Quoique les constituants de la gazoline sont plus aisément absorbés, ils n'y sont point suffisamment présents pour satisfaire l'affinité absorbante du charbon de bois activé et de ce fait, certaine autres constituants sont absorbés'.
Gomme le gaz passe à travers le lit de charbon de bois situé du côté de la sortie de l'appareil d'absorption, tout le charbon de bois est de la sorte saturé.
Le gaz continue à arriver, les constituants de la ga-
<Desc/Clms Page number 6>
zoline seront de plus en plus absorbés; au fur et à mesure, ils déplacent les constituants légers et indésirables du gaz, jusqu'à ce que finalement tous les constituants de la gazoline, lesquels peuvent être retenus, sont condensés dans les pores du charbon de bois activé. Ce dernier est saturé, et le gaz est conduit dans un autre appareil d'absorption frais où l'opération est répétée.
Ce traitement des constituants de la gazoline par déplacement des constituants légers est dénommé "l'absorption sélective".
Le charbon de bois activé recueille et absorbe plus facilement les gaz de la gazoline par ce procédé, que la gazoline ordinaire produite par d'autres procédés, pour la simple raison qu'il contient moins de matières volatiles.
Après la saturation par le charbon de bois activé avec la vapeur de la gazoline, elle est prête à la distillation.
La vapeur est introduite dans l'appareil d'absorption en contact direct avec le charbon de bois. La vapeur est introduite à une températurr de 100 à 105 degrés C, servant simplement à chauffer le charbon de bois et permettant ainsi d'évacuer la gazoline.
Lorsque l'entièreté de la gazoline n'a pas été évacuée, on augmentera la température d'au moins 200 degrés C, pour la porter ainsi, pour cette opération, à 300 degrés C.
A la fin de la période de distillation, le charbon de bois contiendra une petite quantité de gazoline et de vapeur
EMI6.1
f'C//!I'u"¯ /" rx./ d'eau, XÛKN3S laquelle est refroidie par le gaz résiduel provenant 13 d'un autre appareil d'absorption frais.
Le gaz résiduel évacue la plus grande partie de l'eau et une petite quantité de gazoline résiduelle ; de ce fait, le charbon de bois n'a pas la même capacité d'absorption pour la gazoline, que dans toutes les absorptions subséquentes.
Pour cette raison, une quantité additionnelle de charbon de bois est nécessaire si toute la quantité de gazoline doit être expulséeà chaque, distillation; mais cette opération deviendrait trop onéreuse
<Desc/Clms Page number 7>
Le rendement du procédé en essence est d'environ 225 litres par tonne de charbon traitée.
La moitié droite du schéma figure 2 montre une installation simple pour réaliser l'absorption et la: distillation des vapeurs d'essence contenues dans le gaz sortant de F.
Le gaz est conduit dans l'absorbeur H, contenant des couches de charbon activé capables .de retenir les constituants hydrocarbures recherchés, comme expliqué ci-dessus.
Lorsque ce charbon est saturé de gazoline, on ferme la valve I et on ouvre la valve J admettant ainsi la vapeur vive provenant de la chaudière K. Les gaz condensés dans le charbon sont distillés par la vapeur et sont condensés de nouveau dans l'absorbeur H", de construction identique à H', en passant par la valve L. La valve N étant fermée et M ouvert, et la vapeur admise en 0, on fait distiller l'essence condensée dans H" en déchargeant le mélange vapeur, d'eau-vapeur de carburant dans un séparateurdécanteur Z. Le gaz carburant est ensuite conduit dans le condensateur Q, ayant la même construction qu'un des absorbeurs H' ou H".
La vapeur vive peut également être admise dans ce condensateur Q, pour distiller les hydrocarbures condenses et pour les chasser par un filtre de rectification et de là au compresseur W qui refoule la gazoline produite dans les tanks T.
C'est au moyen de la conduite de vapeur X que le condensateur Q est alimenté pendant la période de décharge du carburant. En ce qui concerne le filtre de rectification U, il est essentiellement constitué par une colonne de terre à dégraisser à travers laquelle passe le carburant gazéifié, un purgeur d'eau étant prévu à sa base.
REVENDICATIONS.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.