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PROCEDE DE FABRICATION D'AGGLOMERES POUR GAZOGENE
L'alimentation des moteurs à explosion, fixes ou mobiles, par les gaz de gazogène, en remplacement de l'essence, prend une importance de plus en plus considérable.
Les gazogènes peuvent être chargés, entre autres, avec du charbon de bois, sous diverses formes.
Il a été reconnu que le combustible le plus rationnel consistait en agglomères de charbon de bois, car on évite ainsi, dans toute la mesure du possible, la formation de poussières nuisibles, ou l'introduction de produits cendreux/présentant d'autres inconvénients.
La fabrication d'agglomérés de charbon de bois est, en elle-même, connue. Elle consiste à agglomérer la poudre de
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charbon de bois, à l'aide d'un liant tel que . goudron végétal ou minéral.
La présente invention a pour objet la préparation d'agglomérés à partir de matières qui se trouvent disponibles dans la Métropole en quantité suffisante et qui n'augmentent pas le taux de cendres.
Selon la présente invention, des matières carbonisées, telles que : poussier de charbon de bois, ou ses équivalents techniques, poussier de coke, de houille ou d'anthracite, sont malaxées avec un liant que l'on prépare de préférence de la manière suivante :
De la paille de n'importe quèlle provenance et plus avantageusement de la paille d'avoine, des drêeches de distillerie, des pulpes de betteraves et des déchets de bois de toutes sortes, résineux ou non, (brindilles, sciure, copeaux, etc..) sont traités à température ordinaire ou à peine supérieu- re , avec de préférence un acide minéral, jusqu'à, ce que la matière cellulosique soit saccharifiée ou hydrolysée.
Ce traitement chimique conduit à l'obtention d'une poudre sèche au toucher qui, mélangée intimement dans des propor- tions convenables aux matières carbonisées, finement broyées au préalable, permet d'obtenir une matière qui peut être aisément moulée sous pression à froid ou à chaud.
En cas de difficulté d'approvisionnement de matières carbonisées, on peut également faire des agglomérés avec le liant seul.
Il est préférable, mais non pas indispensable, de cokéfier les agglomérés fabriqués conformément à l'invention avant leur utilisation pour l'alimentation des gazogènes.
Cette cokéfaction, après moulage, a pour but principal l'élimination complète des résidus acides qui pourraient pro- voquer une corrosion des moteurs.
Pour la saccharification et l'hydrolyse des matières organiques (carbonées crues, cellulosiques) on malaxe soigneu-
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sement ces matières avec, par exemple, de l'acide sulfurique à concentration variable selon l'humidité des dites matières.
Avec les matières cellulosiques dites séchées à l'air on utilisera de préférence un acide sulfurique de concen- tration de 50 à 55 Bé Pour les matières plus sèches on pourra utiliser un acide moins concentré. Inversement, pour une matière cellulosique moins sèche, on utilisera un acide plus concentré.
La proportion d'acide varie selon la nature de la matière cellulosique, entre 5 et 25 % du poids de cette matière.
Au malaxage, on constate une légère augmentation de température qu'il faut limiter pour éviter toute caramélisation ou carbonisation.
Si l'on remplace l'acide' sulfurique par un autre acide, tel que, par exemple, l'acide chlorhydrique ou l'acide acétique, l'élévation de température est moindre, mais la durée d'hydrolyse est généralement plus longue.
On peut également obtenir la saccharification hydrolyse en utilisant, au lieu et place d'acides, des alcalis caustiques : soude, potasse. Ces substances présentent toutefois l'inconvé- nient d'augmenter le taux de cendres des agglomérés, ce qui rend plus difficile l'épuration du gaz, abaisse le point de fusion des cendres et conduit à la formation de mâchefer.
Le mélange intimement malaxé de la matière cellulosique avec l'acide est conservé à température ambiante jusqu'à mûrisse- ment suffisant, c'est-à-dire jusqu'au moment où la poudre résul- tant de cette opération acquiert les propriétés indispensables pour l'agglomération des poudres de matières carbonisées : char- bon de bois, coke, houille, anthracite, etc...
A ce moment, la majeure partie de l'acide a été consom- mée pour l'hydrolyse, mais lorsqu'on carbonise cette matière cellulosique,soit seule,soit en mélange avec les matières carboni- sées, il se dégage du gaz sulfureux qui provient de la réaction de réduction sur l'acide sulfurique, de la matière carbonée à haute température.
Pour éviter toute corrosion du moteur, on a donc
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intérêt à chasser d'abord tout l'excès d'acide.
Dans le cas où la matière cellulosique traitée à l'acide est un dérivé de bois résineux, on peut recueillir au début de la cokéfaction, et de préférence par injection de vapeur d'eau. des produits de transformation de l'essence de térébenthine, tels que : terpine, hydrate de terpine.
Suivant la nature de la matière cellulosique mise en oeuvre et suivant également la quantité d'acide qui a été utilisée pour l'hydrolyse, on peut agglomérer le liant soit tel quel, soit en mélange : I partie de liant avec 1/2 à 5 parties de matières carbonisées finement broyées.
Le mélange intimement malaxé est comprimé sous forme de plaques, ovoïdes, boulets ou cylindres, par les moyens connus. L'agglomération à chaud et/ou à haute pression, permet de réduire la quantité de liant.
Lorsqu'on prépare le liant par saccharification hydrolyse avec des alcalis caustiques, il est avantageux de remplacer a cokéfaction finale par un simple séchage; il en est de même lorsqu'on remplace les acides minéraux Dar des acides organiques, tels que, car exemple : l'acide acétique ou l'acide -or-nique.
Si l'on emploie l'acide chlorhydrique ainsi que prévu précédemment , les meilleurs résultats sont obtenus, en joutant la matière carbonée crue finement broyée de l'acide chlorhydrique du commerce.
L'augmentation de la finesse de la farine de matière crus influe très favorablement sur l'homogénéité du liant et féduit en même temps notablement la durée de la saccharificationhydrolyse.
Suivant l'invention, on peut aussi : a'une part opérer, en plus des matières cellulosiques carbonées mentionnées ci-dessus, sur des bois fossiles, de la tourbe, des roseaux, des joncs, des algues marines desséchées, qui donnent
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des résultats satisfaisants ; d'autre part, faire usage, comme matière carbonisée addi- tionnelle, de lignite cru ou cokéfié, de préférence décendré.
Pour faciliter l'enrobage des matières carbonisées par le liant il peut, dans certains cas, être avantageux d'a- jouter. une partie de l'acide nécessaire à l'hydrolyse, non pas à la matière carbonée crue, mais à la matière carbonisée.
Le malaxage final du liant avec la matière carbonisée légèrement humectée d'acide semble devoir, dans ces condi- tions, favoriser la saccharification hydrolyse, surtout dans les parties du liant en contact direct avec la matière carbonisée et il résulte de cette. modification du procédé un aggloméré final mécaniquement plus résistant.
En opérant ainsi on n'augmente pas nécessairement la. durée totale de formation du liant et de malaxage du liant avec la matière carbonisée.
La quantité d'acide chlorhydrique du commerce à ajouter reste conditionnée par la quantité de matière carbonée crue mise en oeuvre. Elle est généralement com- prise entre 3 à 20 parties d'acide à 20 Bé pour 100 par- ties en poids de matière crue.
La pâte résultant du malaxage intime du liant avec des matières carbonisées est agglomérée comme déjà indiqué, de préférence à froid, mais à pression supérieure à 100 Kg. par cm2.
Il est remarquable qu'en utilisant une matière carbonée crue broyée pour passer entièrement au tamis 100 et en provoquant la saccharification-hydrolyse avec de l'acide chlorhydrique, celle-ci est suffisamment rapide pour ne plus nécessiter de murissage du liant avant son malaxage avec la matière carbonisée.
Les agglomérés ou comprimés sont ensuite soumis à un chauffage en atmosphère inerte au-dessus de
250 pour chasser complètement l'acide chlorhydrique ainsi que les matières volatiles, les proligneux etc... qui
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pourraient être nuisibles au bon fonctionnement du'moteur ou des dispositifs d'épuration des gaz.
Ce chauffage, avantageusement progressif, ne dépasse- ra pas 700 et sera maintenu de préférence dans les limites comprises entre 300 et 400
Un tel traitement en atmosphère inerte entraine, comme corollaire favorable, une augnentation de la résistance mécanique des agglomérés ou comprimés, telle qu'il est possible de réduire au ils le rapport liant matière carbonisée
Les agglomérés obtenus suivant l'invention, compri- més à 150 à 200 Kgs par cm2 ont, avant cokéfaction, une densité du grain de 1,1,à 1,3 et même plus, selon la compo- sition de la pâte, et après cokéfaction, une densité de C, 750 à 0,900 et présentent, non tassés, une densité appa- rente de 0,450 à 0,550.
Par rapport au charbon de bois calibré ils offrent, en tant que carburants pour gazogènes, les avantages suivants : - un poids au litre trois fois supérieur au charbon de bois; - une ureté mécanique incomparablement supérieure, évitant pratiquement toute formation de poussière.
En outre ces agglomérés donnent à la combustion : a) sans addition d'eau pour fondation de gaz à l'eau : un gaz de gazogène exempt d'oxygène libre, ce qui est une preuve d'une réactivité très grande; la teneur en gaz carboni- que oscille entre 0 et 3, celle en hydrocarbures est remarqua- blement élevée surtout lorsque les agglomérés contiennent de la houille ou mieux encore de l'anthracite. un p o u v o ir calorifique de 10 à 20% supérieur à celui obtenu dans les mêmes conditions avec du charbon de bois calibré b) lorsqu'on alimente le gazogène avec de la vapeur d'eau, une augmentation supplémentaire de 10% du pouvoir calorifique du gaz amené au moteur.
L'emploi des comprimés produits selon l'invention assure donc non seulement des reprises beaucoup plus rapides,
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une marche du moteur beaucoup plus souple et un important gain d'énergie par rapport à l'utilisation du charbon de bois calibré mais encore, pour un appareil donné, le rayon d'action est plus que triplé et peut même, dans certains cas, être quadruplé ou quintuplé.
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PROCESS FOR MANUFACTURING AGGLOMERS FOR GAZOGEN
Supplying internal or mobile combustion engines with gas generator gases, replacing gasoline, is becoming increasingly important.
Gasifiers can be charged, among other things, with charcoal, in various forms.
It has been recognized that the most rational fuel consists of agglomerates of charcoal, as this avoids, as far as possible, the formation of harmful dust, or the introduction of ashy products / having other disadvantages.
The manufacture of charcoal agglomerates is, in itself, known. It consists in agglomerating the powder of
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charcoal, using a binder such as. vegetable or mineral tar.
The present invention relates to the preparation of agglomerates from materials which are available in the Metropolis in sufficient quantity and which do not increase the ash content.
According to the present invention, carbonized materials, such as: charcoal dust, or its technical equivalents, coke, coal or anthracite dust, are kneaded with a binder which is preferably prepared in the following manner :
Straw from any source and more advantageously oat straw, distillers' grains, beet pulp and wood waste of all kinds, resinous or not, (twigs, sawdust, shavings, etc. .) are treated at room temperature or slightly higher, preferably with mineral acid, until the cellulosic material is saccharified or hydrolyzed.
This chemical treatment results in obtaining a powder which is dry to the touch which, intimately mixed in suitable proportions with the carbonized materials, finely ground beforehand, makes it possible to obtain a material which can be easily molded under cold pressure or hot.
In the event of difficulty in the supply of carbonized materials, it is also possible to make agglomerates with the binder alone.
It is preferable, but not essential, to coke the agglomerates produced in accordance with the invention before their use for supplying gasifiers.
The main purpose of this coking, after molding, is the complete elimination of acid residues which could cause engine corrosion.
For the saccharification and hydrolysis of organic matter (raw carbonaceous, cellulosic) we knead carefully.
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sement these materials with, for example, sulfuric acid at variable concentration depending on the humidity of said materials.
With so-called air-dried cellulosic materials, a sulfuric acid with a concentration of 50 to 55 Bé will preferably be used. For drier materials, a less concentrated acid can be used. Conversely, for a less dry cellulosic material, a more concentrated acid will be used.
The proportion of acid varies according to the nature of the cellulosic material, between 5 and 25% of the weight of this material.
On mixing, a slight increase in temperature is observed which must be limited to avoid any caramelization or carbonization.
If the sulfuric acid is replaced by another acid, such as, for example, hydrochloric acid or acetic acid, the temperature rise is less, but the duration of hydrolysis is generally longer.
It is also possible to obtain hydrolysis saccharification by using, instead of acids, caustic alkalis: soda, potash. However, these substances have the drawback of increasing the ash content of the agglomerates, which makes it more difficult to clean the gas, lowers the melting point of the ash and leads to the formation of clinker.
The intimately kneaded mixture of the cellulosic material with the acid is stored at room temperature until sufficient ripening, that is to say until the moment when the powder resulting from this operation acquires the properties essential for the agglomeration of powders of carbonized materials: charcoal, coke, hard coal, anthracite, etc ...
By this time most of the acid has been consumed for hydrolysis, but when this cellulosic material is carbonized, either alone or mixed with the carbonized material, sulphurous gas is given off which. comes from the reduction reaction on sulfuric acid, carbonaceous material at high temperature.
To avoid any corrosion of the engine, we therefore have
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interest in getting rid of all excess acid first.
In the case where the cellulosic material treated with the acid is a derivative of softwood, it can be collected at the start of coking, and preferably by injection of steam. turpentine transformation products, such as: terpine, terpine hydrate.
Depending on the nature of the cellulosic material used and also depending on the quantity of acid which was used for the hydrolysis, the binder can be agglomerated either as it is or as a mixture: I part of binder with 1/2 to 5 parts of finely ground charred material.
The intimately kneaded mixture is compressed in the form of plates, ovoids, balls or cylinders, by known means. Hot and / or high pressure agglomeration makes it possible to reduce the amount of binder.
When preparing the binder by hydrolyzed saccharification with caustic alkalis, it is advantageous to replace the final coking by simple drying; it is the same when replacing the mineral acids Dar organic acids, such as, for example: acetic acid or -ornic acid.
If hydrochloric acid is used as previously provided, the best results are obtained by adding the finely ground raw carbonaceous material to commercial hydrochloric acid.
The increase in the fineness of the raw material flour has a very favorable influence on the homogeneity of the binder and at the same time significantly reduces the duration of the saccharification-hydrolysis.
According to the invention, it is also possible: on the one hand to operate, in addition to the carbonaceous cellulosic materials mentioned above, on fossil woods, peat, reeds, rushes, dried seaweed, which give
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satisfactory results; on the other hand, to make use, as additional carbonized material, of raw or coked lignite, preferably descaled.
In order to facilitate the coating of the carbonized materials with the binder, it may, in certain cases, be advantageous to add. part of the acid necessary for hydrolysis, not for the raw carbonaceous matter, but for the carbonized matter.
The final mixing of the binder with the carbonized material slightly moistened with acid seems to have, under these conditions, favor the hydrolysed saccharification, especially in the parts of the binder in direct contact with the carbonized material and it results from this. modification of the process a mechanically stronger final agglomerate.
By operating in this way we do not necessarily increase the. total time of formation of the binder and of mixing of the binder with the carbonized material.
The quantity of commercial hydrochloric acid to be added remains conditioned by the quantity of raw carbonaceous material used. It is generally comprised between 3 to 20 parts of 20 Be acid per 100 parts by weight of raw material.
The paste resulting from the intimate mixing of the binder with carbonized materials is agglomerated as already indicated, preferably cold, but at a pressure greater than 100 kg. Per cm2.
It is remarkable that by using a crushed raw carbonaceous material to pass entirely through a 100 sieve and by causing saccharification-hydrolysis with hydrochloric acid, this is sufficiently rapid to no longer require the binder to ripen before it is mixed with the charred material.
The agglomerates or tablets are then subjected to heating in an inert atmosphere above
250 to completely remove hydrochloric acid as well as volatile matter, proligneous etc ... which
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could be harmful to the proper functioning of the engine or gas cleaning devices.
This heating, advantageously progressive, will not exceed 700 and will preferably be kept within the limits between 300 and 400.
Such a treatment in an inert atmosphere leads, as a favorable corollary, to an increase in the mechanical strength of the agglomerates or tablets, such that it is possible to reduce the carbonized material binder ratio.
The agglomerates obtained according to the invention, compressed to 150 to 200 kg per cm 2, have, before coking, a grain density of 1.1, to 1.3 and even more, depending on the composition of the dough, and after coking, a specific gravity of C, 750 to 0.900 and exhibited, unpacked, an apparent density of 0.450 to 0.550.
Compared to calibrated charcoal they offer, as fuels for gasifiers, the following advantages: - a weight per liter three times greater than charcoal; - incomparably superior mechanical cleanliness, practically avoiding any dust formation.
In addition, these agglomerates give to the combustion: a) without adding water for gas foundation to the water: a gasifier gas free of free oxygen, which is proof of a very high reactivity; the carbon dioxide content oscillates between 0 and 3, that of hydrocarbons is remarkably high, especially when the agglomerates contain hard coal or better still anthracite. a calorific power of 10 to 20% greater than that obtained under the same conditions with calibrated charcoal b) when the gasifier is supplied with water vapor, an additional increase of 10% in the calorific value of the gas brought to the engine.
The use of the tablets produced according to the invention therefore not only ensures much faster recovery,
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a much smoother engine running and a significant energy saving compared to the use of calibrated charcoal but still, for a given device, the range of action is more than tripled and can even, in some cases, be quadrupled or quintupled.