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Procédé de distillation de briquettes de charbon à basse tenpéra- ture avec circulation de gaz de balayage.
Il est connu que les agglomérés fabriqués à la presse ou b.riquettes de charbon obtenus avec des liants bitumineux se désa- grègent pendant la distillationà basse température dans les fours connus de distillation à basse température à marche continue avec circulation de gaz de balayage, ce qui provient sans doute du ramollissement du bitume lors du chauffage des briquettes à la température de distillation à basse température. De ce fait les interstices entre les briquettes s'obstruent, de sorte que les gaz de balayage ne peuvent passer qu'irrégulièrenent à travers la couche de combustible, ce qui donne un achèvement de cuisson non uniforme du produit de distillation à basse température.
Les fours gaz de balayage employés dans l'industrie possèdent le plus
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souvent des dispositifs de préchauffage spéciaux qui sont disposés souvent au-dessus de la cuve de distillation à basse température et dans lesquels le produit à distiller à basse température est séché par un chauffage d'environ 100 à 150 . Ce préchauffage du produit à distiller à basse température est effectué aussi dans le but d'éviter la condensation, à la surface du produit dans la partie supérieure de'la cuve de distillation à basse température, du goudron expulsé dans la partie inférieure de la cuve de distillation à basse tanpé- rature., car autrement il se produirait facilement une agglutination du combustibl e.
Pendant ce préchauffage les briquettes sont chauffées le plus souvent au-dessus du point de fusion du bitume addi tionné, ce qui entraîne la désagrégation susmentionnée des briquettes.
Il a été trouvé que les briquettes de houille non ou mal agglomérante fabriquées au moyen de liants bitunineux, particulïè- ranent de produits ou de résidus d'hydrogénation sous pression, à haut point d'ébullition, de charbons, de goudrons et d'huiles minéra- les, ou de produits d'extraction sous pression de charbons, peuvent être distillées à basse température sans les inconvénients décrits dans des fours à gaz de balayage, si les briquettes sont amenées à une température ordinaire ou légèrement supérieure, telles quelles sortent par exemple des presses de briquetage, sans préchauffage ultérieur,
d'une manière continue ou à de courts intervalles dans la cuve de distillation à basse température et y sont chauffées au moyen de quantités telles de gaz de balayage chauds d'au moins 600 , que les briquettes possèdent, à une production ou allure de 300 à 2000 kgs. utilement, de 500 à 1500 kgs. par mètre carré de section de cuve et par heure, à environ ) j jusqu'à 1 m en dessous de la surface de la couche des produits en distillation à basse température, une température d'au moins 300 , utilement de 350 à 450 .
Ce chauffage extraordinairement rapide et non usuel jusqu'à présent est atteint moyennant un réglage correspondant de la quantité et de la tempéra- ture des gaz de balayage, par exemple par le fait qu'on emploie, par
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exenpl e, pour 1 kg de briquettes à passer par le four, à des temp é- ratures de gaz de balayage d'environ 600 , plus que 2 m 3, utilement
2,5 à 3 m3 de gaz de balayage, et à des températures plus élevées des gaz de balayage, des quantités correspondamment moindres, par exemple à des températures d'environ 750 à 900 , environ 0,7 à 1 m3 de gaz de balayage.
L'effet surprenant ainsi obtenu et consistant en ce qu'une désagrégation des briquettes est évitée, provient sans doute de ce que par les grandes quantités de chaleur rapidement apportées la surface des briquettes est très rapidement cokéfiée et devient très résistante, de sorte que les briquettes entourées à présent par une coque ou enveloppe résistante ne sont plus écrasées lors des mouvenents exécutés par le produit en cours de distillation à basse , température dans la chambre de distillation à basse température, quoique la partie intérieure des briquettes se trouve encore à un état plastique et suj et à désagrégation.
Pour atteindre ce résultat il est par conséquent aussi nécessaire que les briquettes soient introduites ou chargées dans la cuve de distillation à basse tempé- rature, à la température ordinaire, ou tout au plus à la température maintenue pendant leur briquetage dans les presses, afin que, par le noyau plus froid des briquettes, la cohésion de ces dernières soit tout d'abord assurée jusqu'à ce que par l'apport rapide de chaleur par les gaz de balayage il se forme une coque extérieure rési stante. La chaleur pénétrant à l'intérieur de la briquette qui amène le ramollissement de la briquette se produit donc, avec le chauffage rapide décrit, seulement lorsque la coque résistante est déjà formée.
Il en résulte que les briquettes à employer dans le présent procédé doivent avoir avantageusement une certaine grandeur, afin que, malgré les grandes quantités de chaleur amenées de l'ex- téri eur leur pénétration dans le noyau de la briquette soit retardée jusque ce que la coque résistante se soit formée autour de la bri- quette. Dans le cas d'emploi de briquettes ovoïdes, par exemple,
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le diamètre ne sera, si possible, pas inférieur à 40 jusqu'à 50 mm.
Des dimensions plus grandes sont plus favorables.
Le procédé peut être exécuté dans des fours à cuve de forme convenable quelconque, les gaz de balayage étant conduits utilement de bas en haut à travers la couche en distillation à basse tempéra- ture. Comme gaz de balayage peuvent être utilisés des gaz de com- bustion de combustibles solides, liquides ou gazeux, ou des gaz ou vapeurs comme l'azote, l'anhydride carbonique, la vapeur d'eau, ou analogues, qui sont amenés à la température de gaz de balayage par un chauffage indirect ou direct. Le procédé peut aussi être appliqué en combinaison avec la production de gaz pauvre, de gaz de chauffage, de gaz d'éclairage ou de gaz à l'eau, le gaz produit étant utilement employée entièrement ou partiellement, comme gaz de balayage.
De plus, le procédé peut aussi être appliqué comme distillation à basse température, dite préliminaire, en combinai son avec des installations de génération de vapeur, et dans ce cas on déri vera le cas échéant des gaz de combustion des foyers des chaudières à vapeur, en les utilisant comme gaz de balayage.
Le présent procédé a aussi l'avantage particulier qu'on obtient une bonne transformation en graphite, ou graphitisation, particulièrement avec les charbons mal agglomérants, ce qui. ne réussit pas dans le cas d'un apport lent de chaleur, parce que dans ce cas les matières génératrices de graphite, asphalteuses et gou- dronneuses, sont expulsées des briquettes avant leur décomposition et partant, avant la formation du graphite.
Il est aussi surprenant que les briquettes n'ont pas ten- dance à s'agglutiner entre elles quoiqu'il est connu que par un accroissement rapide de la température le pouvoir agglomérant du charbon ou des mélanges de charbons est augmenté. On sait qu'il est par conséquent nécessaire d'abaisser, dans le cas de distillation à basse température des charbons d'un indice de pouvoir agglomérant relativement élevé, la température des gaz de balayage, afin qu'il /ne se produise pas une agglutination ou un collage des briquettes
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entre elles. Par contre, dans le cas d'emploi des briquettes décrites plus haut on peut appliquer des températures très élevées des gaz de balayage sans que les dites difficultés se produisent.
Un .autre avantage du procédé opératoire décrit consiste en ce que le goudron de distillation à basse température obtenu de cette manière convient trè s bien comme huile de chauffage. Ceci doit être attribué probablement au fait que la surface des briquettes est chauffée très rapidement à des températures élevées, ce qui entratne un léger cracking, à la surface des briquettes, des vapeurs de gou- dron sortant encore de l'intérieur des briquettes à distiller à basse température, d'où. les propriétés du goudron sont améliorées. Des agglomérés qui conviennent pour le présent procédé peuvent être fabri- qués, par exemple, suivant le procédé faisant l'obj et des demandes de brevets allemands ? 1 61317 VI/10a et additions.
Exemple.,
Dans une cuve de 1 m2 de section transversale et de 4 m. de nau- teur on charge par le haut, de manière continue, 750 kgs. de briquet- tes par heure. Par le bas on introduit, par heure, environ 700 m3 de gaz de balayage à 850 , obtenu du gaz de distillation à basse lampe- rature libéré du goudron et chauffé, au moyen de deux accumulateurs de chaleur à marche alternative, garni s de briques réfractaires.
Les briquettes provenaient d'un mélange de charbon non agglomérant de haute Silésie d'une teneur en matières volatiles de 35% et de lignite à grain fin, finement moulu, dans un rapport de 80 :20, avec addition de 2% du goudron épais obtenu dans la distillation à basse température et de 7% d'un produit obtenu de charbon par une hydrogé- nation sous pression modérée.
Le produit d'hydrogénation sous pression est obtenu en empâtant 100 parties de charbon avec 100 parties d'une huile de goudron bouillant entre 200 et 325 , et en fai sant passer la pâte de charbon à 300 atmosphères et 410 , avecaddition de 300 m3 d'hydrogène par tonne de charbon, à travers un four à haute pression, à une allure ou production horaire de 1 m3 de pâte de charbon par @
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mètre cube d'espace ae réaction. Le charbon traité de cette manière est séparé par distillation d'avec l'huile d'empâtement qui sert à l'empâtement d'une quantité ultérieure de charbon, alors que le résidu est employé à la préparation des briquettes de la manière décrite plus naut.
A environ 1 m sous la surface de la couche de combusti- ble dans le four de distillation à basse température la tempéra- ture est ae 400 . Le coke ainsi obtenu est très résistante bien graphitisé et ne s'agglutine pas. Des gaz de distillation à basse température renfermant des vapeurs de goudron, on sépare d'abord la fraction de goudron bouillant au-dessus de 250 (goudron épais) et le reste est précipité par refroidissement (goudron fluide).
On obtient au total., sur 1 tonne de briquettes, environ 20 kgs. de goudron épais qui possède un point de ramollissement à environ 60 . Cette partie est employée ensemble avec le produit d'hydro- génation sous pression comme agent de briquetage de la manière décrite plus haut.. 100 kgs. encore de goudron (goudron fluide) sont obtenus par la réfrigération et le cas échéant par séparation électrique. Ce goudron fluide a un poids spécifique de 1,045 et un point de figement de -5 . Il représente après séparation par distillation des composants bouillant jusqu'à 185 (environ 5%) une bonne huile de chauffage.
Le gaz libéré du goudron est ensuite débarrassé , par lavage à l'huiledes 15 gr. environ de benzine qu'il contient par m3 et est ensuite employé comme gaz de balayage après avoir été chauffe à 850 . Par tonne de briquettes passées par le four on produit de cette manière environ 250 m3 de gaz d'un pouvoir ca- lorifique de 4500 K cal, dont environ la moitié est utilisable pour d'autres buts. Le gaz renferme 10 à 12 % d'oléfines, qui peuvent 'être récupéréespar lavage, par exemple au moyen d'une liqueur cupro-ammoniacale.