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Procédé et dispositif pour le traitement de la houille ------------------------------------------------------ pour en tirer un carburant.
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La présente invention est relative à un procédé de trai- tement de la houille en vue de l'obtention d'un combustible liquide utilisable dans les moteurs tels ceux du type à ex- plosion. L'invention comprend en outre la mise en oeuvre de moyens et opérations particulièrement favorables à la bonne marche du procédé.
D'une manière générale, il est connu que la distillation de la houille pour en retirer les sous-produits donne appro- ximativement pour 1000 Kgs. de houille traitée 250 m3 de gaz, environ 750 Kgs. de coke, suivant la houille traitée, et un résidu désigné sous le nom générique de goudron.
Ce goudron représente une faible partie des produits de la distillation, alors que le coke représente à lui seul la majorité des sous-produits.
Suivant le procédé de la présente invention, la houille est utilisée à l'état brut comme dans le cas d'une distilla- tion comme exposé ci-dessus ; seulement l'eau utilisée dans
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la réaction et qui se présente sous la forme H2O4 n'est plus considérée comme représentant la saturation de l'atome oxygè- ne bivalent par deux atomes d'hydrogène monovalent, ce qui se traduit par le développement H-O-H formule de l'eau, mais est considérée avec son radical hydroxyle (OH) comme saturant un atome d'hydrogène, déterminant ainsi la formule H-OH; dans cette formule l'atome hydrogène est remplacé par le radical CH3 provenant par exemple du méthone CH4, pour déterminer ain- si l'alcool méthylique ou méthonol présentant la formule CH3 - OH;
d'où l'on conclut que l'eau est le premier terme des alcools : H-OH pour n = 0 et R ou : CnH2n+1 = H.
Les alcools sont donc les homologues de l'eau.
Des moyens et opérations permettent de réaliser indus- triellement ces réactions, c'est à dire de retirer, avec des dépenses réduites au minimum, un carburant avec un rendement maximum. Suivant un mode opératoire annexé, il est possible de prévoir une production de goudron, pratiquement pur et de réelle valeur commerciale.
L'invention s'étend aussi aux appareillages et notam- ment pour les.circuits des gaz et des liquides convenant à la mise en pratique du procédé; elle s'étend enfin aux produits en résultant.
Aux dessins annexés est représenté, à titre d'exemple, un mode de réalisation de la présente invention.
Les fig. la, lb, montrent en plan le dispositif suivant la présente invention.
La fig. 2 donne une coupe suivant I-I de la fig. 1.
La fig. 3 est une coupe suivant II-II de la fig, 1.
La fig. 4 représente une vue en plan d'une chaudière du type horizontal.
La fig. 5 est une coupe suivant III-III de la fig. 4.
La fig. 6 donne une coupe suivant IV-IV de la fig. 4.
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La fig. 7 montre en élévation une chaudière à grande sur- face de chauffe dont le principe dérive de celui des chaudiè- res des fig. 3 et 5.
Suivant une forme de réalisation de la présente inven- tion, la houille est concassée à une grosseur convenable et lavée, préalablement à son introduction dans une chaudière 1 par une trémie de chargement 2.
Dans la chaudière plongent,suivant le mode de réalisation représente aux dessins, quatre injecteurs 3, 31, 32, 33 d'eau froide se terminant par un bec 4 dirigeant l'eau vers le centre de la chaudière et protégés contre toutes obstruc- tions éventuelles par un grillage 5.
Les quatre injecteurs ont de préférence la même longueur et sont montés chacun en connexion avec une pompe 6, 61, 62, 63 jumelées deux à deux sur des moteurs 7-71, les pompes étant alimentées respectivement par les conduites 8, 81, 82, 83 plongeant deux à deux dans des cuves à eau 9-91.
La chaudière 1 peut être alimentée par n'importe quelle source de chaleur ou combustible, niais pour régulariser la température d'une part et éviter l'entrée des gaz du foyer dans la chaudière par la paroi fortement chauffée, d'autre part, la chaudière est constituée des parois doubles 10-101 permettant la formation d'un bain-marié au plomb ou bien à l'étain, l'aluminium, le regule, l'antifriction, l'antimoine pur, etc..
Le plomb est versé de préférence sous forme liquide entre les deux parois 10-101 de la chaudière pour former le bain- marie, de petits tubes 11-11 permettant l'évacuation d'air lors du remplissage du bain-marie et aussi des gaz qui pour- raient s'y former.
Un conduit central 12, renfermant également du plomb du bain-marie permet de mieux uniformiser la température
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dans la cuve ; cetteconduite sert également de support à des calottes sphériques 13 forçant les vapeurs à travailler et à les retarder dans leur dégagement, jouant ainsi le rôle de contacteur. Le conduit central 12 est obturé par un chapeau 121 de forme adéquate.
Lors de la mise à température de la chaudière, elle est remplie dans une proportion approximative d'un tiers de houille et deux tiers d'eau.
A la température de 100 , les pompes 9-91 sont mises en service, de manière à ce que l'eau froide refoulée par les dites pompes en parcourant les injecteurs se vaporise par suite de la chaleur interne de la chaudière. Il est ainsi réalisé une projection de vapeur d'eau dans un milieu de vapeur sous une pression déterminée et exercée par les pompes 9-91.
Aucun refoulement n'est possible à cause des couches froides qui sont pompées, aspirées, et dirigées vers la chau- dière.
Ce qu'il importe, c'est de ne point laisser la chaudiè- re sans vapeur ; est donc nécessaire que le débit total des pompes soit toujours supérieur au débit vapeur provenant de la réaction de l'eau et de la vapeur sur la houille chauf- fée.
La houille doit être chauffée jusqu'au point de ramol- lissement, sans toutefois dépasser certaines limites, ce qui amènerait un commencement de distillation ; c'est Le motif pour lequel la réaction vapeur et houille est créée pour em- pêcher la formation du coke et du même fait la distillation de la houille.
Sous l'effet de la chaleur, l'eau-vapeur se décompose au contact de la houille chauffée aux conditions précitées, elle se décompose comme un alcool H-OH. L'hydrogène de
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l'eau attaque les hydrocarbures de la houille et réagit avec le carbone libre en même temps que le radical hydroxyl se fixe sur les hydrocarbures, pour réagir à son tour avec le car- bone.
Il y a donc formation instantanée d'alcool à l'état nais- sant, réagissant avec les hydrocarbures se formant au détri- ment de la formation de coke.
Ces hydrocarbures représentent des goudrons qui sont par conséquent attaqués constamment par l'eau-alcool en excès sous forme de vapeur.
Il y a donc une formation double, d'une part, d'alcools, d'autre part, de goudrons, et réaction des alcools sur les goudrons, le tout sous forme de vapeurs ; vapeurs sont di- rigées par une conduite 14 vers une chambre 15 dans laquelle est montée une hémisphère 16 eickel formant catalyseur.
De là, les vapeurs passent dans un réfrigérateur 17 à serpentins en cuivre rouge et en sortent pour se diriger soit directement vers une cuve 18 pour y subir une certaine condensation, soit en passant préalablement dans un sépara- teur vertical 19 suivi d'un réfrigérateur 20, les vapeurs condensées s'écoulant dans un petit réservoir disposé sous la colonne du réfrigérateur d'où elles sont ensuite amenées par l'intermédiaire d'une pompe 21 dans la cuve 18.
Le mélange des vapeurs condensées est dirigé par la con- duite 22 dans une colonne de distillation et de rectifica- tion 23; l'eau en excès est expulsée vers un réservoir à eau 24 muni d'un niveau d'eau, tandis que le carburant formé est conduit vers un réfrigérateur 25 par un tube 26 pour s'é- couler ensuite par une tuyauterie 27 dans un réservoir 28.
Dans le cas d'une formation de vapeurs plus légères que celles du carburant, ces dernières se dégagent de la cuve 18 par une conduite 29 pour être dirigées vers un réfrigé- rateur 30 en-dessous duquel un petit réservoir, non figuré
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aux dessins, recueille les vapeurs condensées qui sont re- prises par une pompe 31 pour être entraînées ensuite soit directement dans le réservoir 28, soit, si la nécessité s'en fait sentir, dans la conduite 22 pour passer dans la colonne de distillation et de rectification où le cycle continue normalement.
Sur la conduite 29 est monté un tube de sécurité 32 permettant l'échappement à l'air libre de l'air ou vapeur qu'il pourrait être utile de dégager.
Un tube de retour 33 prévu entre la cuve 18 et la con- duite d'eau 82 permet le retour vers la chaudière de l'eau plus carburant pour un mouvement continu éventuel, ce qui permettrait un craking ; mouvement continu de repassage par la chaudière peut également être assuré par une conduite 34 branchée d'une part à la sortie du réfrigérateur 17 et d'autre part sur le tube de retour 33; un jeu de vannes 35, 351, 352 est prévu pour assurer un tel retour vers la chaudière.
Suivant l'invention, il est également possible d'envi- sager la fabrication de goudron, substance qui peut être utile de récupérer pour les homogénéisateurs ou pour toute autre industrie; à cet effet, une conduite 36 est branchée sur la conduite 14 qui force les vapeurs se dégageant de la chaudière de se diriger dans une cuve à eau 37, où la sépara- tion se produit avec précipitation des goudrons, l'opération pour l'amenée des vapeurs vers la dite cuve à eau 37 ne demandant que la manoeuvre d'un simple jeu de vannes 38, 381, 382, 383, 384.
Les petites conduites 39-40 permettent toutes les sou- plesses à l'installation; ainsi, par exemple, il est pos- sible par l'ouverture des vannes 382, 383 montées respecti- vement sur les dites conduites 39-40 d'éviter le passage par
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le réfrigérateur à tube, lorsque les vannes 381, 38° et 385 sont dans la position d'obturation.
Les calottes sphériques 13 peuvent, suivant les néces- sités, être perforées, de même pour certaines raisons, les calottes peuvent recevoir un mouvement de rotation par ac- tion mécanique autour du conduit central 12.
Il est entendu que certaines calottes seulement peuvent être mues par action mécanique, les autres étant fixes, ou encore, les calottes supérieures sont montées librement au- tour du conduit central 12, de sorte à se trouver entraînées par le passage rapide de la vapeur.
La forée motrice nécessaire pour l'entraînement des différentes pompes de l'installation peut être produite par l'entraînement d'une turbine mise sur la conduite de dégage- ment des vapeurs.
Suivant l'invention, il est possible d'employer des char- bons de différentes dimensions, et il n'est point exclu de faire usage de charbon pulvérisé ou de bois séparément ou conjointement avec la houille ainsi que des graisses et huiles.
Pour une bonne carburation, il est nécessaire d'avoir un mélange homogène, de manière à ce qu'il ne se sépare pas de ses constituants ; cet effet, le carburant obtenu dans le réservoir est acheminé par une conduite 41 dans un homogé- néisateur tel que connu dans la pratique et, à titre d'exem- ple, l'homogénéisateur à circuit fermé qui peut être précédé d'une turbine intercalée entre cet homogénéisateur et la vanne 41.
Les fig. 4,5 et 6 montrent une réalisation de chaudière du type horizontal avec double paroi 42-43 et tubes auxiliai- res 44 de répartition de chaleur au centre de la dite chau- dière.
La fig. 7 donne une vue schématique d'une chaudière avec fond 45 ondulé permettant une augmentation de la surface de
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chauffe avec ou sans bain.
Il va de soi que l'installation mécanique conforme à l'invention comporte des galvanomètres pour la mesure de la température, des soupapes de sûreté, thermomètres et la robi- netterie nécessaire pour l'accomplissement et la surveillance des circulations des liquides et des gaz entre les appareils spécifiés.
L'invention a été décrite et illustrée à titre purement indicatif et nullement limitatif, et il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à ses détails, sans s'écarter de son esprit.