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" Procédé et four de distillation continue pour toutes matières combustibles "
La présentée invention se rapporte à un procédé de chauf- fage et à un four vertical continu pour la distillation de toutes matières combustibles telles que : houilles, lignites, tourbes , bois, déchets végétaux et forestiers, sohistes bitumeux, etc,,, par le procédé de chauffage interne, ou par contact direct.
Le procédé habituellement utilisé, pour les fours de dis- tillation, par chauffage extérieur ou indiredt, c'est-à-dire par transmission de la chaleur à travers les parois extérieures de la cornue et à travers toute l'épaisseur de la:masse de combustible , présenta l'inconvénient de donner l@eu à des fours d'un prix très élevé, et à une cuisson toujours Irrégulière de la matière à dis- tiller.
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Le chauffage interne, parcontact direct, à l'aide de gaz ou de fumées inertes, chauds, qui traversent la marière en distil- lation, permet de réduire au minimum le prix du four de distilla- tion et de réaliser une cuisson absolument régulière des produits.
Ce procède de chauffage cependant, connu depuis longtemps, en nrincine, s'est heurté à de grosses difficultés techniques, et s'est, en outre, avéré comme étant peu économique, lorsque les valeurs ou gaz utilisés agissaient uniquement comme des agents in- termédiaires pour le transport de la chaleur entre la source de chaleur et la matière;à chauffer.
Le pTocédé, à l'aide d'un fluide gazeux intermédiaire est donc peu intéressant au point de vue économique.
La présente inbention a pour but d'éviter des inoonvénients, elle concerne d'abord un procédé de distillation continue pour toutes matières combustibles, procédé caractérisé tarée oue le chauffage est réalisé parcontact direct, intérieur, à l'aide de gaz ou fumées inertes, chauds, traversant la matière, et produits par la combustion directe d'un combustible quelconque, cette com- bustion étant réalisée à l'extérieur de la:matière traitée et à l'aide d'une quantité insuffisante d'air, afin d'obtenir ainsi des fumées de combustion réductrices. n Ces fumées de combustion réductrices ne renferment pas d'oxygène libre, contrairement aux gaz provenant d'une combustion généralement complète des combustibles.
En utilisant directement des fumées réductrices, le rende- ment calorifique est fortement augmenté et l'on supprime l'inoon- vénient grave de la destruction rapide des conduits métalliques nécessaires pour le chauffage convenable d'un fluide intermédiaire,
Ce nouveau procédé de chauffage interne, à l'aide de fi- mées de combustion à haute température, permet de réaliser cepen- dant une distillation lente et progrëssiveà basse température, telle qu'il est nécessaire pour obtenir un rendement maximum en soua-produits, ainsi;que pour donner au résidu :charbon, coke ou semi-coke, une qualité supérieure.
Mais pour cela, il est avanta- geux de refroidir les fumées à haute température, à l'aide de gaz combustibles froids, afin de ramener leur température à une limite
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peu supérieure à celle de la température finale de chauffage du combustible à distiller. Le moyen le plus économique consiste à ttiliser ces gaz de refroidissement pour la récupération, tout d'a- bord de la chaleur résiduelle contenue dans le produit distillé.
Il résulte ainsi une économie très importantes dans le chauffage.
La récupération des dernières calories, encore contenues dans le résidu distillé, après passage du gaz froid de récupéra- tion déjà indiqué plus @aut, est obtenue à l'aide de l'air desti- né au chauffage circulant autour des étouffoirs métalliques qui forment la partie inférieure du four de distillation.
Le charbon, coke ou semi-coke, ou le résidu de la distillation, est donc ainsi complètement re roidi avant sa sortie du four.
Lorsqu'il s'agit de distiller un aggloméré ou un comprimé d'un combustible qui pendant la distillation subit un ramollisse- ment, par suite de la nature même du combustible ou par suite du liant utilisé,;on peut éviter toute déformation et tout collage de ces agglomérés ou comprimés, grâce à l'opération en soi "con- nue de "l'enrobage", dans une matière pulvérulente ne possédant aucun pouvoir collant. Les matières les plus convenables pour cet usage sont le poussier de coke, de semi-coke ou de charbon, obtenus directement par la distillation du combustible même.
Il est nécessaire cependant de calibrer ce poussier à une dimension sensiblement inférieur, à celle de l'aggloméré ou du comprimé à distiller, et d'enlever le poussier fin : 0-2' ou 0-3 mm, afin de donner à la matière en distillation dans le four une perméabi- lité suffisante pour le passage aisé de tous les gaz ou des fu- mées de chauffage. La proportion d'enrobage ainsi nécessaire dépend en tout premier lieu de la nature de l'aggloméré ou du combustible à distiller; elle dépendégalement de la porosité de la matière constituant l'enrobage, qui permet l'absorption d'une quantité plus ou moins forte d'huiles ou de goudrons dé- gagés pendant la distillation de l'aggloméré ou du comprimé.
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,\ ce point de vue le charbon de bois ou les semi-cokes de li- gnites constituent le meilleur enrobage.
Lorsqu'il s'agit de distiller un combustible sulfureux or'il faudrait débarrasser de son soufre, les fumées de chauffage renferment une forte proportion de vapeur d'eau. Cette vapeur, pro- duite par une chaudière indépendante, sera insufflée dans le foyer très de combustion où elle sera portée à une temnérature @ élevée, égale à celle du foyer, soit 900 à 1.200 . A cette température, la va peut insufflée dans le combustible à distiller en même temps que les fumées de combustion, donne lieu à la réaction bien connue du gaz à l'eau, avec formation d'hydrogène naissant.
Ce dernier s'empare très énergiquement du S. pour former du H.2.S. qui se mélange au@ gaz de distillation et aux fumées de chauffage, dont on peut récupérer ensuite leS. narlesmoyens c onnus.
La désulfuration @arrfaai@e du combustible, ; mi plutôt du colce ou semi-coke, obtenu comme résidu de di stillation, est pa- rachevée à l'aide d'un réactif, de préférence un sel alcalin. Ce dernier est mélange intimement au semi-coke ou coke durent l'au lomération nécessaire pour la valorisation de ce coke ou semi-coke. La distillation ensuite de cet aggloméré, à haute. tem- pérature, en itilisant le; procédé de "l'enrobage" indiqué ci-dessus nroduit une combinaison, directe du Soufre avec le métal alcalin pour former un sulfure indécomposable par la chaleur.
Ainsi les dernières traces de soufre, qui unifient échappé à l'action de l'hydrogène nais ant, seront combinées dans un état stable, sup- primant toute possibilit de dégagement de ce soufre pendant la combustion.
L'invention concerne, non seulement les procédés ci-dessus définis, mais aussi des fours de distillation pour la mise en oeuw vre de cosprocédés et notamment un four de distillation caractéri- sé parce flue le four de distillation reçoit le conduit de gaz brûlés réducteurs d'un foyer de chauffage disposé à l'extérieur du four de distillation.
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D'autre part, l'applicati.on du nouveau procédé de chauffage au four vertical de distillation continue exige, évidemment, une répartition très régulière des fumées chau- des ou desgaz de récupération, dans toute l'étendue de la section horizontale d'arrivée de ces fumées ou gazo
Cette répartition régulière est obtenue dans le foirr conforme à l'invention à l'aide de canaux de distribution ré- gulièrement espacée, éxécutés en matériaux réfractaires poru résister convenablement à la chaleur,è section dédroissante dans le sens de l'écoulement des gaz, et munis de trous éga- lement espacés et calibrés.
Ces trous d'éc ulement des gaz sont tous disposés sur un même @ plan horizontal afin de réaliser ainsi des filets de gaz ou de fumées tout à fait identiques.
La descente uniforme de la matière dans toute la section du four de distillation est obtenue à l'aide de re- gistres oscillants, ayant une longueur très voisine ou égale à celle du four, et dont le nombre est suffisant pour que toutes les paerticules du produit à distiller aient approxima- tivement le même chemin à parcourir depuis leur entrée dans le four à la partie supérieure jusqu'à leur sortie à la par- tie inférieure.
Ces registres oscillants, de .Corme cylindrique, dont la concavité est tournée vers le haut, sont remplis partielle ment d'eau de façon à constituer ainsi une garde hydraulique rigoureusement étanche, à la sortie du four. Le remplissage instantané de la garde hydraulique de ces registres est réa- lisé à l'aide d'un petit réservoir surélevé dont la capacité correspond à la quantité d'eau nécessaire pour chaque remplie sage. après chacun des détournements partie:ls, qui se succè- dent à intervalles réguliers et plus ou moins espacés.
Le dessin ci-joint représente, à titre d'exemple,, un four de distillation conforme à l'invention.
- La figure 1 est une vue en coupe vertivale, suivant l'axe du four de distillation, perpendiculaire aux canaux
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diatributeura des fumées chaudes: - La figure 2 est une vue suivant une coupe verticale
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"8 r#ndicula i 1'e à la première.
- Ln figure 3 re-orésente une vue horizontale du four de distillation et des accessoires d'une usine complète.
- Lez flioeiires 4 et 5 se ra9Po1'te'nt au traitement d'un combustible Cle;clorr/ rÔ ou comprimé.
Le foyer de chauffage : a, dans lequel dont brûlés une partie des gaz de distillation, afin de produire des fum'ées chau- des nécessaires à la distillation, se trouve à proximité du four.
Dans ce foyer est introduite une certaine, quantité de
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V81JeUr destinée à produire la désulfuration des comprimas sulfu- reux, comme il est expliqué plus hauto Cette vapeur est ainsi par- tée à une temoérature de 9CO ) à 1200 , égale à celle maintenue dans le foyer.
Ces fumées chaudes s'élèvent par les canaux :b, garnis
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int;±rievr;:;e-1t d'un revêterr.ent ré±ractaire, afin de orotéger l'envelo(\ne de tôle contre la haute température, et d'éviter en même temps :di1fnd:ta:r to-,ïe déperdition de chaleur.
Les canaux b aboutissent directement aux canaux de dis-
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tribution : i> Ceux-ci sont 1; section décroissante dans le sens de
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Itéco111emsnt, afin de maintenir une vitesse, et par suite une pression constante.
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Ils sont e(rrc-s. !1 leur oartie inférieure, de trous calibrés : d, disposés sur un même rlan horizontal, par lesquels
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d'Ócha""'E'nt les filets de fumées chaudes.
Ces canaux horizontaux c, en fonte réfractaire, sont en outre garnis d'un revêtement, intérieurement, beaucoup plus
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r-b±ractéiire encore, pour résister ainsi d'une façon parfaite à la chaleur.
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Les fumées cha11des9- dès leur sortie par les ouvertures celibrées ; d, se mélangent aux gaz froids de récupération , qui sont insufflés dans les canaux horizontaux ;e.
Ceux-ci sont identiques aux canaux :c, mais ne possè- dent pax de garniture réfractaire intérieure. Ils sont dispo-
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sés à une distance convenable sous le niveau des canaux c, afin que ces gaz froids en traversant le produit déjà distille, puis- sent en récupérer toute la chaleur vive avant de se mélanger aux fumées chaudes.
Les gaz froids insufflés dans les canaux inférieurs :e, sont de préférence des gaz combustibles provenant du four- de distillation. Ils ont un double but : 1 - celui de récupérer la chaleur vive contenue dans le résidu de la distillation, et 2 - celui de diminuer, notablement si nécessaire, la température des fumées chaudes insufflées au niveau supérieur, afin d'obtenir ainsi un gaz moyen dont -la température ne sera que peu , supérieur à celle du produit distillé, et de réaliser par ce fait, les conditions idéales pour la distillation à basse température,
Il en résulte une économie de chauffage considérable, non seulement à cause de la chaleur récupérée dans le résidu de dis- tillation, mais également à cause du haut rendement du foyer,
correspondant à la température élevée des fumées de combustion que l'on peut insuffler directement dans le four de distillation tout en réalisant ainsi, pratiquement, une distillation lente et progressive, à basse température.
La proportion de fumées chaudes et de gaz froids de ré- cupération, insufflés dans le four, peut varier, dans toutes les limites désirables, par le réglage ('les robinets lacés sur les conduits d'arrivée du gaz.
Après récupération de sa chaleur vibe, le résidu de la distillation passe dans des étouffoirs récupérateurs : f, où sa limite température est abaissée jusqu(à la @ voisine de la température extérieure, grâce à un courant d'air passant dans des canaux : g, disposés extérieurement à ces étouffoirs. L'air chaud de ces récupérateurs sert ensuite à la combustion du gaz dans le foyer :a.
Ainsi la chaleur totale contenue dans le résidu de la distillation est récupérée d'une façon parfaite et reportée dans le four, pour diminuer celle nécessaire à la distillation,
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Le résidu de la distillation, complètement refroidi, repose sur des registres : h, de forme cylindrique, dont la con- cavité est tournée vers de haut, constituant ainsi de véritables bassins qu'il suffit de remplir partiellement d'eau pour réaliser une garde hydraulique étanche. Une très faible quantité d'eau sufl'it cour cela, parce que la pression ou la dépression pouvant régner à cet endroit du four de distillation n'atteignent que Quelques mms d'eau.
Pour remplit très rapidement cette garde hydraulique et éviter tout excédent d'eau, un potit réservoir d'eau surélevé :1, dont la contenance est égale à celle jugée nécessaire, permet de faire écouler rapidement cette quantité d'eau en ouvrant un robinet : k.
Le nombre des caissons étouffoirs : f, et leur longueur égale à celle des registres de détournements sont tels que toutes les articules de matières contenues dans le four doivent par- courir un chemin très approximativement identique depuis l'entrée du four jusqu'à la sortie.
Cela permet ùne descente régulière de la matière à chaque détournement, et, par suite, une cuisson absolument identique à toutes les particules en distillation,
Le détournent s'opère à intervalles assez, éloignés et régulièrement esnacés, en faisant oscillerles registres :h, à l'aide de leviers : 1, de façon à découvrir complètement l'ou- verture inférioure de-3 étouffoirs.
La matière tombe alors brusquement dans une trémie :m; d'où elle est élevée ensuite parun transporteur : n, ou pa tout autre moyen appropré.
De cette trémie : m, elle peut être reçue directement sur un crible : o, permettant d'opérer un classement des pro- duits, ainsi que l'enlèvement éventuel des poussiers.
Le fourde distillation proprement dit est constitué per une simple cuve verticale en tôle :p, garnie entérieurement de briques réfractaires : q, dont la hauteur est calculée sui- vant la durée que l'on désire appliquer au change de la ma- tière.
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Cette cuve est fermée à la partiesupérieure pa r un vou- vercle : r, muni d'un système de fermeture étanche : s, à cône droit ou cône renversé.
Une trémie :t, de capacité déterminée, à:la partie supé- rieure, permet de faire des enfournements rapides, d'une quantité de matières correspondant au produit distillé enlevé à;la base du four.
Cette trémie est elle-même alimentée à l'aide d'une chaîne à godets ou d'un skip ou de tout autre moyen approprié connu.
Les gaz de distillation, mélangés aux gaz fumées et aux gaz d'insufflation, se dégagent à la partie supérieure du four pour être traités dans une usine de récupération des sous-pro- duits, suivant les procédés connus, Une partie de. ces gaz, épurés, lavés et débarrassés des sous-produits, est mamenée au foyer de combustion : a.
Une autre partie des gaz froids et épurés est insufflée par les cahaux ; e, directement dans les fours de distillation,
Une dernière partie des gaz, représentant l'excédent du chauffage$ est enlevéee du circuit pour être utilisée pour la production de la force motrice ou pour tous autres usages
Lorsque par ce procédé on désire distiller des agglomérés ou comprimés bitumeux, c'est-à-dire susceptibles de ramollissement ou de déformation pendant le chauffage,, ces combustibles sont, au moment du chargement "enrobés" dans du pouâsier "calibré" ne possédant aucun pouvoir agglutinant, et constitué, de Dréférence, par du poussier de charbon de bois ou du poussier de coke ou de semi-coke de lignites ou de houilles, Cet enrobage peut s'effec- tuer le plus aisément de la faqon suivante :
Les agglo érés crus (c'est-à-dire le combustible bitumeux) sont chargés dans un skip qui n'est pas rempli jusqu'au bord, On y ajoute ensuite le poussier à la partie supérieure achevant ainsi de remplir le skip. Tendant le mouvement de ce skip et durant son déversement dans la trémie de chargement et ensuite dans le four, le poussier s'infiltre dans tous les intervalles laissés entre les agglomérés pour les enrober ainsi parfait ement,
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A la ;ortie du four de distillation un crible :o, permet de séparerdir ctement le poussier, de lecalibrer à nouveau et d'n lever la poussière fine, constituée par du C-2 ou 0-3 mms.
Cette poussière fine rentre en fabrication pou r la con- fection des agglomères et le poussier calibre sert à nouveau pour l'en robage.
Dans le cas de charbons sulfureux', les agglomérés crûs renferment une nroportion déterminée d'un sel alcalin qui s'emparer du 8. pendant la distillation haute température. Ce sel à l'état sec ou bien dissous dans l'eau; sera mélangé à la "pâte" avant son agglomération.
R E V E N D I CATI C N S
1 / Procédé de distillation continue pour toutes matières combustibles, procédé caractérisé parce aue le chauffage est réa- lisé car contact direct, intérieur, à l'aide de gaz ou fumées inertes chauds, traversant la matière et produits nar la combus- tion directe d'un combustible quelconques, cette combustion étant réalisée à l'extérieurr de la matière traitée et à l'aide d'une quantité insuffisante d'air, afin d'obtenir ainsi des fumées de combustion réductrices.