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"Perfectionnements apportés à la pyrogénation de matières carbonacées, notamment à celle du charbon, des lignites, des tourbes et analogues."
L'invention est relative à la pyrogénation ou à la distillation à basses températures de matières carbo- naoées; et elle concerne plas spécialement (parce que c'est en leur cas que son application paraît devoir offrir le plus d'intérêt), mais non exclusivement, parmi ces procé- dés, la pyrogénation de matières carbonacées naturelles, telles que le charbon, les lignites, les tourbes et analogues.
Elle a poar but, sartoat, de rendre ces procédés tels qu'il soit possible de faire baisser considérable- ment, voire d'annuler, la teneur en phénols--et le cas échéant, en souffre-- des goudrons recueillis au cours de la pyrogénation desdites matières.
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Elle consiste , principalement, à effectuer la pyrogénation des matières carbonacées à traiter en les chauffant, à la pression atmosphérique et à des tempé- ratures d'envirmn 200 à 650 C., au contact de substances organiques réductrices, plus particulièrement des hydro- carbures réducteurs comme des fueloils, dont la quantité, relativement faible et par exemple d'environ 10 à 20% du poids des matières à traiter, est déterminée notamment par la teneur initiale en oxygène des matières carbonacées à pyrogéner.
Elle consiste, mise à part cette disposition principale, en certaines autres dispositions, qui s'uti- lisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement parlé ci-après, notamment en une autre dis- position consistant à prélever les substances organiques réductrices, mises au contact des matières carbonacées à. pyrogéner dans les conditions indiquées ci-dessus, sur des produits élaborés à l'intérieur de l'appareil de pyro- génation lui-même ou sur des goudrons obtenus par une pyrogénation analogue précédente.
Elle vise, plus particulièrement, certains modes d'application, ainsi que certains modes de réalisation desdites dispositions; et elle vise plus particulièrement encore, et ce à titre de produits industriels nouveaux, les produits de pyrogénation et, plus spécialement, les goudrons déphénolés et/ou désulfurés obtenus à l'aide de procédés comportant application desdites dispositions, ainsi que les appareils et les installations convenant à la mise enoeuvre de ces procédés.
Et, elle pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit lequel complément est, bien entendu, donné surtout a titre d'indication
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Selon l'invention, et plus spécialement, selon celui de ses modes d'application, ainsi que deux des modes de réalisation de ses diverses parties, auquels il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence, se proposant d'effectuer la pyrogénation de matières carbonacées natu- relles, telles que du charbon, de la houille, des lignites ou des tourbes par exemple, on s'y prend comme sait ou de façon analogue.
Après avoir granulé, de préférence, les matières initiales à un calibre de an ou quelques centimètres afin d'améliorer les contacts, on les introduit dans un four ou appareil de pyrogénation, constitué de toute manière appro- priée quelconque et, de préférence, de manière que les ma- tières à chauffer soient convoyées progressivement vers un point chaud par voie mécanique ( vis d'Archimède, chaîne à godets, ou à racloirs, etc...), ou par voie gravimètriqus (plan incliné, chicanes, chame à palettes, etc...).
En un point approprié du four, à l'endroit où la température est voisine de 200 à 350 0., on introduit à la pression ordinaire, des substances organiques rédactrice liquides ou solides, qui, étant mises au contact des matiè- res à traiter, participant à la pyrogénation à des tempé- ratures allant en croissant et assurant la déphénolation et, le cas échéant, la désulfuration des goudrons recueil- lis au cours du traitement, en agissant sur ces matières en cours de décomposition thermique ou sur les produits intermédiaires libérés par cette décomposition.
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Par contre, la proportion de 10 à 20, convient très bien quand on se sert d'hydrocarbures lourds',' tels que fuel goudrons provenant de pétroles ou de charbons ou récupérés
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COUIae produits de la pyrogénation des ;,l:3.ti res ca:;o.xz,',F' c.'.les--.¯uê.es.
Si l'on Ve;:t a la fois déphénoler et dés:il- furer les goudrons obtenus, les hydrocarbures lourds à utiliser doivent (vide..l:.19t être aassi pauvres C),E' possibi en souffre. un constate alors que la teneur en soufre des parties s IG,;"I'2'; recueillies est aassi notable..ier'.t abaissée La 0l.pcat:;:r'; à, laquelle les s;a.o:t e nc;e:; r.&àac- tricss sont .,i::.s en contact avec les s ;;a'Li':: -.s carbonacées dans le fOilr de pyrogénation ou avec Sos produits de dj- co"ositio.n ne doit être n3 troc faible pour 1ue ces substances paissent agir comme réducteur, ni trop élevée pour que leur action rédactrice puisse encore être effi-
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cace.
Pour tenir compte de toutes les circonstances, yariables d'ailleurs d'un cas à l'autre, et sans que qette indication soit limitative, on doit, en principe, faire de sorte que le contact entre la matière carbonacée et la sub- stance réductrice ait lieu. avant que ladite matière ait atteint une température de 200 à. 350 C., c'est à dire la zone à laquelle commence la pyrogénation franche. De cet- te manière, on fait bénéfidier de l'action réductrice la matière carbonacée en cours de transformation et les pre- miers produits libérés par la pyrogénation.
Quand on fait appel à l'action réductrice d'une substance organique luquide ou solide, son*introduction dans le four est à faire en an point assez froid pour que cette substance ne soit pas totalement vaporisée aussitôt son introduction, mais cependant assez chaud pour qu'elle d devienne suffisamment fluide pour pouvoir se répartir sur les matières à traiter, jusqu'à pénétrer, éventuellement, dans celles-ci, et pour qu'elle puisse émettre déjà des vapeurs susceptibles d'atteindre aussitôt tous les consti- taants réductibles.
Par exemple;si l'on utilise en guise de réducteur des hydrocarbures lourds, l'addition de ceux-ci est à con- seiller en un point du four où. la température est voisine de 200 C..
Il est d'ailleurs recommandable, quoique non impératif,de faire l'introduction de la substance réduc- trice quelle qu'elle soit, au delà de la zone de départ
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de l'humidité contenue dans les matières initiales, afin d'éviter la dilution du. réducteur bu son entraînement par la vapeur d'eau.
On a dit plus haut qu'il est préférable de donner au préalable., aux matières initiales, la forme de,granules de l'ordre du. centimètre ou quelques centimètres, de façon à fsire bénéficier le coeir du fragment du contact de la substance rédactrice, dòs l'addition de celle-ci. Toute- fois, la forme à donner à la matière carbonacée est relati- vement indifférente car le procédé, faisant l'objet de l'invention,ne possède pas les exigences de finesse de la matière qui caractérisent les méthodes connues de mouillage des matières carbonacées, avant la pyrogénation, par une grande proportion d'huiles lourdes.
Lorsqu'on procède à la pyrogénation des matières carbonacées dans les conditions indiquées plus haut, jus- qu'aux environs de 650 C., on obtient un condensat goudron neu@ abondant, souvent totalement déphénolé et désulfuré, dans lequel se réunissent les produits de réduction du goudron ordinaire et les produits condensables bénéficient également d'une réduction partielle, leur teneur en anhy- drido carbonique est également abaissée et, par suite, leur pouvoir calorifique notablement amélioré. Ces gaz pour- ront, avantageusement, être utulisés pour le chauffage d'appareils et installations.
Le rendement en produits condensables, défalcation faite des produits résultant du cracking.de la substance réductrice, est d'ailleurs souvent beaucoup plus élevé que celai obtenu par une dis- tillation directe non réductrice.
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Il arrive d'ailleurs presque toujours que le fractionnement de l'huile totale recueillie fournisse une proportion de lourds suffisante pour qu'on paisse le re- cycler sans avoir besoin d'un apport nouveau de carbures réducteurs. insi, la réaction, une fois mise en Doute par un seul apport d'hydrocarbures lourds réducteurs; four- nis à chaque cycle une quantité suffisante de ceux-ci (empruntés en partie aux produits de la distillation ré- ductrice de la matière carbonacée et en partie aux produits de cracking des hydrocarbures utilisés pour la réduction) de telle sorte que l'on peut opérer, dès le deuxième cycle suivant un traitement continu devenu autonome.
La partie des hydrocarbures lourds réducteurs qui ne passe pas à la distillation améliore le rendement et le pouvoir calorifique du coke recueilli.
Comme exemples d'application, sans que les in- dications numériques soient restrictives ou limitatives, d'autres variantes de travail rentrant dans les règles générales précédentes, on donne ci-dessous, à titre d'e@ xemples, les résultats de diverses distillations réductri- ces effectuées dans une cornue statique.
Exemple I. Un schiste imprégné au contact de lignites donnait, à la distillation à 550 C., 34% d'huile; l'huile avait une densité de 0,800 et contenait 23%de phénols.
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Distillé avec 25% d'un fuel léger (densité 0,922) commençant à distiller avant 240 Ce, il a fourni 57% d'huile totale, de densité 0,90. Sur l'huile totale, 20,7 % provien- nent du cracking du fuel :l'apport du schiste est donc rele- vé à 36,3 %. La teneur en phénol de l'huile létale est 0 % la déphénolation a été totale, 1 a teneur en soufre a été ra- menée à une valeur négligeable.
En réduisant l'addition de fuel à 19,5 %, l'huile totale contient 4 % de matières résineuses rouges, qui ne sont pas des phénols et qui,d'ailleurs , ne passent pas dans le topping; défalcation faite des produits de cracking du fuel, le schiste a fourni 35 % d'huile non phénolique encore.
La distillation de l'huile totale, dans ces diffé- rents cas, laisse un fuel commençant à. passer à 240 C. et qui est utilisable pour une opération iltérieure.
Sa proportion est dans les deux cas précédents, de 48 % et de 35,6% soit plus qu'il n'en faut pour continuer le traitement sans apport de fuel étranger.
Exemple II.Un lignite xyloïde pauvre donne, par distillation 8 % d'huile à 40 % de phénols.
Distillé avec 18 % du fuel précédent, il fournit 28 % d'huile totale, dont 12 % provenant du lignite initial dont le rendement est ainsi augmenté de moitié. L'huile totale contient 4 % de son poids de phénols, soit 9 % envi- ron au lieu de 40 % dans la part qui revient au lignite.
Dans une seconde opération faite de la même façon la teneur en phénols est réduite à 8 % du poids de l'huile totale.
Le fractionnement de l'huile totale laisse 22 % du poids du liquidesen fuel passant après 240 ce, soit plus qu'il n'en faut encore pour reprendre ou continuer les opé- rations sans un nouvel apport de substance réductrice.
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Exemple III.Un lignite oxydé à l'air ne fournit plus que 5 % d'huile à 35 % de phénols.
Distillé avec 15 % de fuel, on obtient 23,4 % d'hui- le totale, dont 9 % imputables au lignite lui-même. La dé- phénolation a été totale et le rendement en huile presque douè blé, c'est à dire ramené au taux que donnerait la lignite avant son altération.
Ici encore, l'huile totale fournit 19 % du poids du liquide en fuel léger, c'est à dire plus qu'il n'en faut pour reprendre ou continuer les opérations sans un nouvel apport de substance réductrice.
En suite de qu@@, on a réalisé un traitement de pyrogénation à l'aide duquel les goudrons formés ou recueillie sont fortement déphénolés ou désulfurés, grâce à l'observa- tion de certaines conditions précises, mais simples et éco- nomiques.
Un tel traitement ne présente aucune analogie avec les procédés de réduction de matières carbonacées, à différen- tes températures, par l'action de gaz réducteurs ou de vapeurs réductrices agissant sous pression, alors que, pour l'objet de l'invention, on a recours essentiellement à des substances carbonées liquides ou solides utilisées à la pression ordi- naire On a déjà proposé d'effectuer la distillation de ma- tières carbonacées en présence de formiates.
Le traitement qui fait l'objet de l'invention ne doit également pas être confondu avec les méthodes de mouilla- ge des matières carbonacées, avant la pyrogénation, avec des quantités élevées d'huile lourde agissant comme transporteur de chaleur ou comme élément aglomérant, pour compenser un mauvais pouvoir cokéfiant de ces matières.
Comme il va de soi et comme il résulte déjà de ce qui prédède, l'invention ne se limite aucunement à ceux de ses
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modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisa- tion de ses diverses parties, ayant plus particulièrement été indiqués; elle en embrasse au contraire toutes les variantes.