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PERFECTIONNEMENTS APPORTES OU RELATIFS AU TRAITEMENT DES SOLIDES
CARBONES
La présente invention est relative au traitement des solides carbo- nés Linvention concerne plus particulièrement le traitement de matières soli- des carbonées finement divisées telles que tous les types de charbon, houille brune lignite, schiste bitumineux,, sables goudronneux, asphalte,, les matières cellulosiques, y compris la lignine, etc.,,,, pour donner des produits volatils de valeur à des températures non inférieures à leur gamme de températures de plastification, dans lequel la charge fraîche est réchauffée à des températures inférieures à sa gamme de températures de plastification par mélange avec des solides non plastifiants chauds.
Jusqu'à présenta les matières carbonées solides du type mentionné ci-dessus ont été traitées à des températures élevées dans une opération à lit fixe pour former des combustibles liquides ou gazeux, tels que des huiles lé- gères,, des goudrons, du gaz de houille, du gaz pauvre et du gaz à l'eau Cepen- dant,
ces procédés comportent soit un fonctionnement discontinus soit une con- version inefficace-de la matière carbonée disponible en combustibles volatils et en chaleur
Le fonctionnement de ces procédés peut être rendu entièrement conti- nu en employant la technique dite des solides fluidifiée dans laquelle les ré- actions ont lieu dans des lits ou couches fluidifiées denses de solides finement divisés maintenus à l'état bouillonnant turbulent au moyen de gaz de fluidifica- tiono Cette technique présente des avantages supplémentaires hautement désira- bles comportant une distribution de la chaleur et une facilité de manipulation des solides grandement améliorées.
Toutefois, on a rencontré de sérieuses difficultés dans la manipu- lation de la matière première finement divisée. Il est bien connu que la plu- part des charbons en dessous de la catégorie de l'anthracité et au-dessus de celle de la lignite, ainsi que certains types de coke à basse température,de schistes etc.. subissent un certain degré de ramollissement au chauffage,, De telles matières ne présentent pas de points de ramollissement bien définis. Il
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y a, cependant, une gamme de températures caractéristique pour chaque charbon, gamme dans laquelle se produit le ramollissement.
Dans. cette gamme de tempéra- tures, il se forme des produits liquides qui peuvent être suffisants pour pro- voquer la coagulation plus ou moins complète de la masse entière de charbono Le degré de ramollissement ou de "fusion" varie largement pour différents char- bons depuis une légère agglomération seulement des particules individuelles jusqu'à une "fusion" complète au point que le charbon se liquéfie et que toute trace de particules individuelles disparaît.
Le traitement des charbons et matières similaires présentant tout degré appréciable de fusion, par exemple dans la carbonisation, la gazéifica- tion, la production de gaz pauvre, etc., est extrêmement difficile parce que la fusion entraîne un encrassement excessif de l'équipement et contribue à la scission ou évidement des réactifs, ainsi qu'à une augmentation appréciable de la chute de pression à travers le système,, Ces inconvénients sont particuliè- rement critiques dans les procédés utilisant la technique des solides fluidifiés, qui dépendent d'un mélange rapide, intime et complet dans un lit turbulent de solides fluidifiés. S'il se présente un degré appréciable de fusion dans le lit fluidifié,
les propriétés de fluidité du lit sont perdues et le procédé devient impraticable il a été démontré dans le traitement aux "fluides" des solides car- bonés du type plastifiant, que des conditions praticables peuvent être mainte- nues si chaque particule de charbon frais est complètement entourée et intime- ment mélangée avec de la matière traitée ou reconstituée "sèche", c'est-à-dire du coke non plastifiant. Dans ces aspects plus spécifiques, la présente inven- tion se rapporte à des perfectionnements apportés à ce type de procédé, grâce auxquels l'agglomération ou l'encrassement de la charge de matières solides carbonées plastifiantes peut être éliminé complètement d'une manière économique.
Suivant la présente invention, des solides carbonés divisés plasti- fiants frais sont réchauffés dans une zone de réchauffage et de mélange séparée, à une température approchant de la gamme de plastification des solides frais, mais nettement en dessous de cette gamme de températures, en contact intime avec une quantité sensiblement plus grande de solides divisés, chauds et non plastifiants, de préférence carbonés, et ce mélange de solides est ensuite ame- né dans la zone de traitement où le traitement désiré, tel que la carbonisation, la gazéification etc. est réalisé à des températures au moins aussi élevées, mais habituellement sensiblement plus élevées que la gamme de températures de plastification de la charge fraîche.
La quantité de solides chauds non plasti- fiants fournie à la zone de réchauffage et de mélange ne doit pas être inféri- eure à trois fois et est, de préférence, au moins quatre fois la quantité de charge plastifiante fraîche. Pour la plupart des charbons bitumineux, qui ont une gamme de températures de plastification comprise entre environ 700 et 8500 F, le rapport des solides non plastifiants chauds à la charge carbonée plastifiante dans la zone de mélange peut être d'environ 4 à 10 si à des tempé- ratures de mélange et de réchauffage d'environ 400-6500 Fo
Un mélange intime peut être réalisé de toute manière convenable, par exemple par agitation mécanique.
Cependant, suivant le mode de réalisation préféré de l'invention, les solides se trouvant dans la zone de réchauffage et de mélange sont maintenus sous la forme d'une masse éminemment turbulente et relativement dense, fluidifiée par un gaz s'écoulant de bas en haut, pour for- mer un niveau supérieur séparant la masse turbulente dense d'une suspension su- périeure solidesdans gaz diluée.. Une opération aux fluides de ce type présente de grands avantages sous le rapport du mélange solides avec solides et de 1' uniformité de température. Les dimensions des particules solides et les vites- ses d'écoulement des gaz appropriés à cet effet sont celles connues dans la pratique de la technique des solides fluidifiés. On peut utiliser pour la flui- dification la vapeur, l'air, du gaz de fumée ou un produit gazeux.
Bien qu'une grande variété de solides non plastiques convenablement chauffés, tels que du sable, des argiles etc. puissent être mélangés avec la charge de solides frais plastifiants dans la zone de mélange, les solides non plastiques porteurs de chaleur préférée sont ceux qui restent sous la forme d' un résidu solide chaud résultant du traitement que subit la charge fraîche au
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cours du précédée Le type spécifique de ces solides résiduels dépend dans une certaine mesure du système utilisé pour le traitement thermique désirée
Les systèmes connus pour la carbonisation ou la gazéification du type aux fluides des solides carbonés, peuvent être divisés en deux catégories principales.
La première catégorie est du type à récipient unique et comprend les procédés dans lesquels la chaleur requise pour le traitement thermique considéré est produite à l'intérieur du récipient de traitement lui-même par une combustion partielle interne des matières combustibles avec l'air et/ou l'oxygène L'autre catégorie utilise deux récipients de base, dont l'un sert au traitement thermique désiré tandis que dans l'autre, le résidu solide provenant du récipient de traitement est brûlé pour engendrer la chaleur requi- se qui est transférée au récipient de traitement sous forme de chaleur sensi- ble du résidu de combustion solide chaud envoyée du récipient brûleur au réci- pient de traitement.
La présente invention peut être appliquée avantageusement aux deux catégories à la fois bien qu'on puisse obtenir de très grands avanta- ges avec le type d'opération à deux récipients, qui permet une plus grande souplesse des conditions opératoires et donne des produits vaporeux et gazeux plus purs.
Lorsqu'on utilise un système du type à récipient unique, le résidu solide chaud de la carbonisation ou de la gazéification peut être employé comme solide non plastifiant à mélanger avec la charge fraîche dans la zone de réchauffage,, suivant la présente inventiono Dans le cas d'un système à deux récipients, soit le même genre de résidu solide ou le résidu chaud du récipient brûleur, soit les deux types de résidu peuvent être employés aux fins de l'in ventiono
La température dans la zone de réchauffage et de mélange peut être contrôlée en réglant la température et/ou la quantité de matières solides non plastiques chaudes fournie, ou par échange de chaleur avec des fluides échan- geurs de chaleur appropriés ou, de préférence,
par des combinaisons convenables de ces moyensLorsque des solides résiduels sont employés comme charge non plastifiante fournie à la zone de mélange en quantité suffisante pour établir le rapport élevé désiré entre la charge non plastifiante et la charge fraîche, il sera désirable, dans la plupart des cas, d'enlever de la chaleur aux solides porteurs de chaleur soit avant leur entrée dans la zone de mélange, soit pen- dant leur séjour dans la zone de mélange,
parce que ces solides résiduels sont normalement disponibles à des températures sensiblement supérieures à celle né- cessaire pour établir la température de mélange désirée pour le rapport minimum requis entre les solideso L'emploi de fluides échangeurs de chaleur appropriés en combinaison avec des solides résiduels chauds augmente fortement la souplesse du procédé en ce qui concerne le rapport entre les matières solides non plasti- fiantes chaudes et la charge fraiche, qui peut être modifié dans de larges li- mites sans affecter la température maximum désirée du mélangée
En opérant selon la présente invention,
la charge fraîche est di- luée de façon à obtenir un mélange pratiquement parfait avec une matière non plastifiante avant que la température ne soit poussée jusqu'à ou au-dessus de la gamme de températures de plastification de la charge. Il en résulte que chaque particule de charge fraîche est complètement entourée d'une'matière non plastifiante au moment où la gamme de températures de plastification est attein- te dans la zone de traitement, de sorte que les difficultés de fluidification dues à l'agglomération ou caking sont évitées.
Simultanément, la charge frai che est réchauffée à une température située juste en dessous de la gamme de températures de plastification, dans des conditions contrôlées et avant que la charge ne pénètre dans la zone de traitement à haute températureoDe cette ma- nière, la charge, en entrant dans la zone de traitement, traverse la phase d' agglutination plus rapidement, ce qui diminue les occasions dagglomérationo Cet effet de réchauffage et la tendance réduite à 1-'agglomération coopèrent pour accroitre sensiblement la capacité d'une zone de traitement de dimensions données..
Les buts et la nature générale de l'invention ayant été exposes, cette dernière sera mieux comprise dans la description plus détaillée donnée ci-après avec référence aux dessins ci-annexés, dans lesquels g
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La figure 1 est une illustration schématique d'un système conve- nant à la réalisation d'un mode de l'invention, comportant l'emploi d'un rési- du de la zone de combustion dans la zone de mélange.
La figure 2 est une illustration similaire d'un système destiné à l'emploi d'un résidu de la zone de traitement conformément au but de la présen- te invention.
Si l'on se reporte maintenant à la figure 1, le système qui y est représenté comprend essentiellement un récipient de mélange du type à fluides 10, un récipient de traitement du type à fluides 30 et un récipient brûleur du type à fluides ou appareil de chauffage 50 (représenté également par A sur le dessin), dont les rôles et la coopération vont être expliqués immédiatement en utilisant comme exemple la carbonisation dans le récipient 30 d'un charbon bitumineux fortement agglutinanto Il doit être entendu, cependant, que d'autres matières carbonées et d'autres traitements peuvent être employés dans le même système ou dans des systèmes similaires, d'une manière sensiblement analogue.
Dans le cas de la carbonisation d'un charbon de carbonisation bitu- mineux ayant une gamme de températures de plastification comprise entre environ 700 et 8500 F, du charbon brut divisé à dimension de particule fluidifiable est amené d'un réservoir de charbon ou trémie 1 (désigné également par B au dessin) par une conduite 3 munie d'une soupape de commande 5 vers le récipient de mé- lange 10, à l'aide de tout moyen de transport classique, tel qu'un tuyau ascen- dant aéré, un transporteur à vis, un simple écoulement en charge ou analogue.
Le charbon peut avoir une dimension de particule d'environ 8 mailles ou 3/8 de pouce, bien qu'il puisse y avoir des dimensions de particule allant de 400 mail- les jusqu'à 1/4 - 1/2 pouce de diamètre. Le charbon fourni au récipient 10 y est intimement mélangé avec environ 3 à 10 fois,son poids de résidu solide "sec", c'est-à-dire non plastifiant, chaud, obtenu dans l'appareil de chauffage 50, comme il apparaîtra plus clairement ci-après, et est délivré à travers un tuyau ascendant aéré ou un autre dispositif de transport de solides 52 par une conduite 12 Simultanément, un gaz fluidifiant, tel que de la vapeur d'eau, du gaz de fumée ou un gaz de queue,
est amené à la conduite 12 et le mélange de solides et de gaz pénètre dans une partie inférieure du récipient 10 par un dis- positif de distribution de gaz classique 14 qui peut avoir la forme d'un cône renversé, comme montré sur le dessin, ou d'une grille perforée ou analogueo L' alimentation de gaz fluidifiant par le cône 14 doit être réglée de façon que soit établie une vitesse de gaz linéaire superficielle d'environ 0,1 - 4 pieds à l'intérieur de la masse de solides M10 qui est de ce fait fortement agitée et fluidifiée pour former un niveau supérieur bien défini L10. Les vitesses d'écoulement spécifiques dépendent de la dimension des particules solides, com- me il est connu en soi dans la technique du traitement des solides fluidifiées.
Le récipient 10 est de préférence muni de surfaces d'échange de chaleur, telles que des serpentins de refroidissement 16, qui peuvent être em- ployés pour la production ou le surchauffage de la vapeur d'eau nécessitée par le procédé. La température à l'intérieur de la masse fluidifiée M10 doit être maintenue. à environ 550-650 F pour les besoins du présent exemple. Ceci peut être aisément réalisé en contrôlant la proportion de chaleur retirée par le serpentin de refroidissement 16 de toute manière classique.
Dans le cas de la carbonisation de charbon, le résidu provenant de l'appareil de chauffage et a- mené par la conduite 52 a normalement une température d'environ 900 à 1,200 F qui, conjointement avec le rapport solides non plastiques - solides frais désiré, détermine la quantité exacte de chaleur qu'il faut enlever du récipient 10 par les serpentins 160
Etant donné la différence de température sensible existant entre 1' appareil de chauffage 50 et le récipient 10, des proportions relativement petites de, disons, environ 2 à 3 livres de résidu chaud de l'appareil de chauffage par livre de charbon frais fourni, pourraient, dans beaucoup de cas, être suffisantes- pour fournir la chaleur'désirée dans le récipient 10. Cependant,
de semblables petites quantités de solides "secs" sont habituellement insuffisantes pour fournir la protection désirée contre l'agglomération de charbon due à la plastification. Dans ce dernier but, au moins 3 livres et de préféren-
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ce au moins 4 livres de matière sèche par livre de charbon, doivent être fournies au récipient 10 Afin d'effectuer le degré de mélange nécessaire pour prévenir 1-'agglomération due à la fusion du charbon au cours des étapes de carbonisation subséquente, il est désirable de maintenir le charbon frais dans le récipient 10 en contact avec la matière sèche chaude pendant au moins 30 secondes environ, et de préférence pendant 2 à 20 minutes environ,, La proportion et la température du résidu venant de l'appareil de chauffage augmenteront, dans la plupart des cas,
la température du charbon frais dans le récipient 10 jusqu'à lui faire atteindre sa gamme de températures de plas- tificationo Ceci peut être évité en retirant suffisamment de chaleur par le serpentin de refroidissement 16 pour régler la température du mélange de soli des dans le récipient 10 au niveau désiré qui est d'environ 500-650 F La chaleur ainsi enlevée n'est pas perdue pour l'économie thermique du.
procédé vu qu'elle peut être soit convertie en vapeur d'eau, soit récupérée sous forme de vapeur d'eau surchauffée dans les serpentins 16 suivant que 1-'on emploie de leau ou de la vapeur d'eau comme agent réfrigérant,,
Le gaz de fluidification chaud quitte le récipient 10 par une con- duite 18, de préférence via un dispositif séparateur des gaz et des .solides, tel qu'un cyclone 20, de*où les solides séparés peuvent être renvoyés à la masse M10 par un siphon 210 Après le passage par une chaudière d'échappement de la chaleur 23, ou chaudière à vapeur perdue., le gaz peut être évacué ou utilisé dans le système à toute fin désirée.
Le mélange intime de charbon frais et de résidu non plastifiant provenant de l'appareil de chauffagé s'écoule du récipient 10 par une conduite 25 pour arriver dans le récipient de traitement 30 par quantités réglées ou com- mandées par une soupape 27. La conduite 25 a de préférence la forme d'un tuyau ascendant aéré par un ou plusieurs robinets t d'une manière connue en soie Un gaz fluidifiant, tel que la vapeur d'eau ou un produit de queue gazeux (désigné également par C au dessin), est amené d'une conduite 32 par un dispositif de distribution de gaz, tel qu'un cône renversé 34, dans le fond du récipient 30 La vitesse d'alimentation du gaz à travers le cône 34 est contrôlée de fagon que la vitesse linéaire superficielle du gaz dans la masse M30 soit d'environ 0,
1 4 pieds de fagon à fluidifier convenablement cette masse, comme on l'a décrit pour la masse MLO du récipient 10
Afin de maintenir la température dans le récipient 30 au niveau de carbonisation désiré d'environ 800 - 1000 F, un résidu solide chaud est ame né de l'appareil de chauffage 50 par un tuyau vertical aéré ou un autre dispo- sitif de transport de solides 55, dans la conduite 32, sensiblement à la tempé- rature de l'appareil de chauffage 50, pour former une suspension diluée de so- lides dans le gaz de fluidification,
ayant une température plus élevée d'envi- ron 50-200 F que celle désirée dans le récipient 300 Les quantités relatives de solides s'écoulant dans les conduites 55 et 32 dépendent principalement de la différence de température existant entre l'appareil de chauffage 50 et le récipient 30 et la température de la charge fournie par la conduite 25 Elles peuvent être comprises entre environ 1 à 6 litres de solides chauds de l'appa- reil de chauffage par livre de solides du mélangeur, aux conditions spécifiées ci-dessus.
Un mélange de produits de carbonisation volatils et de gaz fluidi- fiant quitte le récipient 30 par le dessus du niveau L30 et peut être envoyé, via un cyclone ou un autre séparateur 35 et par une conduite 37, dans un systè- me de récupération de sous-produits classique (non représenté)o Les solides séparés dans le cyclone 35 peuvent être renvoyés par une conduite 36 dans la masse M300 Le produit de coke peut être récupéré par une conduite 39 en quanti- tés convenant pour maintenir en équilibre la circulation des solides dans tout le système, On peut récupérer ainsi normalement 0,6 à 0,
8 livres environ du coke produit par livre de charbon frais chargé par la conduite 30
Le résidu de carbonisation solide correspondant en quantité au total des solides fournis au récipient 30 moins la quantité de coke produit et les produits volatils récupérés par les conduites 39 et 37 est enlevé par le bas du récipient 30 par un tuyau vertical aéré 40 Si on le désire, les pro- duits de carbonisation volatils qui adhèrent, peuvent être enlevés de ces soli-
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des en introduisant de petites quantités d'un gaz laveur, tel que de la vapeur d'eau, de l'air, du gaz de fumée ou un produit gazeux,
par une conduite 43 dans le fond de l'espace annulaire formé par un cône 34 et les parois du récipient 30 Les solides débarrassés des produits adhérents passent dans une conduite 45 dans laquelle ils sont en suspension dans l'air fourni par une conduite 47, si on le désire, à une température de réchauffage d'environ 100-900 Fo La quantité d'air ainsi fournie est celle qui est requise pour maintenir par com-
EMI6.1
bustion une température d'environ 900-102000 F dans l'appareil de chauffage 500 A cet effet,environ 0,3à 1,5 livre d'air par livre de charbon conviennent nor- malement.
La suspension solides dans l'air passe, sous la pression de l'air combinée à une pression pseudohydrostatique régnant dans le tuyau 40, dans le fond de l'appareil de chauffage 50, dans lequel elle pénètre à travers un dis- positif de distribution, tel qu'un cône renversé 53 L'appareil de chauffage 50 est conçu de façon que soit établie une vitesse de gaz linéaire superficielle d'environ 0,1-4,0 pieds par seconde, que soit formée une masse de solides flui- difiées M 50 ayant un niveau L50 du type décrit ci-dessus et qu'il existe un contact air-solides adéquat pour permettre le maintien de la température dési- rée par combustion.
Les gaz de fumée sont retirés par le haut à travers un sé- parateur de solides 54 et par une conduite 57, et peuvent être évacués ou uti- lisés à toute fin convenable, dans le système, si on le désire, après récupé- ration de la chaleur dans une chaudière à chaleur perdue 59. Les solides sépa- rés dans le cyclone 54 peuvent être soit renvoyés à la masse M50 par la condui- te 56, soit éliminés par une conduite 58 s'ils présentent une dimension de par- ticule indésirable.
Le résidu solide chaud de l'appareil de chauffage est enlevé par le bas de l'appareil de chauffage 50 en deux courants séparés qui sont dirigés vers les récipients 10 et 30, respectivement, comme décrit ci-dessus. Un des courants peut pénétrer dans la conduite 52 et le récipient 10, venant d'un ré- servoir d'évacuation 61, tandis que l'autre courant peut être envoyé pàr le bas du cône 53 dans un tuyau vertical 55, si on le désire, après lavage à la vapeur d'eau, aux gaz de queue, etc.,,
fournis par une conduite 63
Le mode de réalisation de l'invention décrit avec référence à la figure 1 sera illustrée plus complètement par l'exemple spécifique ci-après appliqué à la carbonisation d'un charbon bitumineux provenant d'une veine de Pittsburgho
Qualité de charbon
EMI6.2
<tb> % <SEP> d'humidité <SEP> 5
<tb>
<tb> BTU/liv. <SEP> tel <SEP> que <SEP> reçu <SEP> 130500
<tb>
EMI6.3
Pronortions dsa7.smentation, en solides, tonnes/hro :
EMI6.4
<tb> Charbon <SEP> brut <SEP> allant <SEP> au
<tb>
<tb>
<tb> récipient <SEP> 10 <SEP> 100
<tb>
<tb>
<tb> Noir <SEP> animal <SEP> allant <SEP> de <SEP> l'appareil <SEP> de
<tb>
<tb> chauffage <SEP> 50 <SEP> au <SEP> récipient <SEP> 10 <SEP> 600
<tb>
<tb>
<tb> Mélange <SEP> allant <SEP> du <SEP> récipient
<tb>
<tb> 10 <SEP> au <SEP> récipient <SEP> 30 <SEP> 695
<tb>
<tb>
<tb> Noir <SEP> animal <SEP> allant <SEP> de <SEP> l'appareil
<tb>
<tb> de <SEP> chauffage <SEP> 50 <SEP> directement <SEP> au <SEP> réci-
<tb>
<tb> pient <SEP> 10 <SEP> 2.140
<tb>
EMI6.5
T.eIIÍDératures en 0 F :
EMI6.6
<tb> Appareil <SEP> de <SEP> chauffage <SEP> 50 <SEP> 1.000
<tb>
<tb> Récipient <SEP> 30 <SEP> 900
<tb>
<tb> Récipient <SEP> 10 <SEP> 600
<tb>
<tb> .Air <SEP> de <SEP> réchauffage <SEP> MM <SEP> BTU/hr.
<tb>
<tb> enlevé <SEP> dans <SEP> le <SEP> récipient <SEP> 10 <SEP> 90
<tb>
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Temps de séjour des solides nominaux, en secondes
EMI7.1
<tb> Récipient <SEP> 10 <SEP> 60
<tb>
<tb> Récipient <SEP> 30 <SEP> 90
<tb> Récipient <SEP> 50 <SEP> 180
<tb>
Rendements @
EMI7.2
<tb> Goudron <SEP> 20750 <SEP> gallons/hr.
<tb>
<tb>
Gaz <SEP> 220 <SEP> MM <SEP> BTU/hro
<tb> Liqueur <SEP> 900 <SEP> gallons/Tire
<tb>
<tb> Noir <SEP> animal <SEP> 68 <SEP> tonnes/hr
<tb>
Comme mentionné précédemment, le résidu solide chaud venant du ré- cipient de carbonisation 30, plutôt que le résidu solide chaud venant de l'ap pareil de chauffage 50, peut être employé d'une manière généralement analogue pour diluer et réchauffer la charge de charbon frais dans le récipient de mé- lange 10, comme le comprendront les gens du métier. L'effet des serpentins de refroidissement 16 peut être augmenté ou remplacé par un refroidissement du ré- sidu de l'appareil de chauffage s'écoulant dans la conduite 52,
avant son entrée dans le récipient 10Ceci est de préférence réalisé en injectant un liquide bouillant en dessous de la température désirée du récipient 10, tel que de 1' eau, dans la conduite 52, par exemple via la conduite 120 Simultanément, la va- peur d'eau ou les vapeurs ainsi dégagées peuvent fournir au moins une partie substantielle du gaz fluidifiant requis dans le récipient 10
Une autre forme de réalisation de l'invention est représentée sché- matiquement à la figure 2,
dans laquelle les mêmes notations de référence sont utilisées pour désigner des éléments du système similaires de conception et de fonctionnement à ceux de la figure le
Si l'on se reporte maintenant à la figure 2 on voit que le systè- me qui y est représenté est analogue d'une façon générale à celui de la figure 1 en ce qui concerne la conception et le fonctionnement.
La principale diffé- rence réside dans le fait que la conduite 52 est omise et qu'en remplacement de celle-ci, les récipients 10 et 30 sont reliés par un système de circulation de solides comportant un dispositif d'échange de chaleur de solides à solides 75 (désigné également par D au dessin) et des conduites 73 et 77 pour le retour du résidu de carbonisation solide du récipient 30 au récipient 10 La descrip- tion détaillée de ce système et de son fonctionnement peut, par conséquent, être limitée à ces quelques points de différence.
Tous les autres détails peu- vent être donnés suivant la description ci-dessus de la figure le
Dans le fonctionnement, le noir animal est retiré du récipient de carbonisation 30 par un tuyau ascendant ou un dispositif de transport similaire 71 en quantités correspondant à environ 3-10 livres, de préférence environ 4-8 livres,, de noir animal par livre de charbon frais fourni par la conduite 30 Ce noir animal est mis en suspension dans la conduite 73 dans un gaz fluidifiante tel que de la vapeur d'eau ou un produit de queue gazeux,fourni par la condui-. te 73 si on le désire, à une température de réchauffage d'environ 100-900 F La suspension diluée formée s'écoule,
sous la pression du gaz fluidifiant com- binée à la pression pseudohydrostatique régnant dans le tuyau ascendant 71, sen- siblement à la température du récipient 30, vers l'échangeur de chaleur solides 75 dans lequel elle abandonne une partie de sa chaleur par échange de chaleur indirect avec les solides s'écoulant du récipient 10, comme il sera décrit ci- dessous.
La vitesse linéaire de cette suspension dans l'échangeur 75 est réglée à environ 5 à 50 pieds par seconde, de sorte qu'il s'établit une certaine tur- bulence et un coefficient de transfert de chaleur élevée L'échangeur 75 est conçu de façon que la suspension sorte par la conduite 77 à une température inférieure d'environ 100-3500 F à la température régnant dans la conduite 73,
soit à une température d'environ 550-800 Fo La suspension passe ensuite de la conduite 77 à travers un cône de distribution 14 dans une partie inférieure du récipient 10 pour y former un mélange fluidifié de noir animal et de charbon frais ayant une température d'environ 500-650 F
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le mélange de solides quittant le récipient 10 par les conduites 25 s'écoule vers l'échangeur 75 qu'il traverse par des passages autres que ceux par lesquels passe la suspension venant de la conduite 73 L'écoulement du mélange de solides à travers l'échangeur 75 peut être facilité en ajoutant de petites quantités d'un gaz d'aération, tel que de la vapeur d'eau ou un produit de queue gazeux,
par la conduite 79 Le mélange de solides peut quit- ter l'échangeur 75 par une conduite 81 et passer dans le récipient 30 à une température d'environ 700-850 Fo
L'échange de chaleur qui se produit ainsi refroidit le courant de noir animal venant du récipient 30, de fagon à retirer la chaleur excédant celle requise pour porter la température du charbon brut juste en dessous de sa gamme de températures de plastification La chaleur ainsi retirée est directement utilisée par transfert au courant de mélange de solides s'écoulant du récipient 10 vers le récipient 30 Ce courant de mélange de solides n'aura qu'une faible tendance, s'il en a, à encrasser même s'il est chauffé dans 1 échangeur 75 jsuqu'à la gamme de températures de plastification du charbon brut,
vu que chaque particule de charbon brut est intimement entourée par une quantité suffisante de noir animal "sec" pour empêcher 1'agglomération
L'exemple spécifique suivant illustrera davantage ce type d'opéra tion pour la carbonisation du type de charbon employé à l'exemple 1.
EXEMPLE II.
Proportions d'alimentation en solides. tonnes/hr.
EMI8.1
<tb>
Charbon <SEP> brut <SEP> allant <SEP> au <SEP> récipient <SEP> 10 <SEP> 100
<tb>
<tb> Noir <SEP> animal <SEP> allant <SEP> du <SEP> récipient
<tb> 30 <SEP> au <SEP> récipient <SEP> 10 <SEP> 600
<tb>
<tb> Mélange <SEP> allant <SEP> du <SEP> récipient <SEP> 10
<tb> au <SEP> récipient <SEP> 30 <SEP> 695
<tb>
<tb> Noir <SEP> animal <SEP> allant <SEP> de <SEP> l'appareil
<tb> de <SEP> chauffage <SEP> 50 <SEP> au <SEP> récipient <SEP> 30 <SEP> 1.200
<tb>
Températures en o F
EMI8.2
<tb> .appareil <SEP> de <SEP> chauffage <SEP> 50 <SEP> le <SEP> 000 <SEP>
<tb>
<tb> Récipient <SEP> 30 <SEP> 900
<tb>
<tb> Récipient <SEP> 10 <SEP> 600
<tb> Conduite <SEP> 77 <SEP> 700
<tb>
<tb> Conduite <SEP> 81 <SEP> 760
<tb>
Rendements,
% en poids
EMI8.3
<tb> Goudron <SEP> 2.750 <SEP> gallons/hro
<tb>
<tb> Gaz <SEP> 220 <SEP> MM <SEP> BTU/hr.
<tb>
<tb> Liqueur <SEP> 900 <SEP> gallons/hro.
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Noir <SEP> animal <SEP> 70 <SEP> tonnes/hro
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Le résidu solide chaud de l'appareil de chauffage 50 plutôt que le résidu du carbonisateur 30 (désigné également par E au dessin) peut être employé d'une façon généralement analogue pour fournir de la chaleur et les solides non plastiques au récipient 10 et pour échanger de la chaleur avec la charge de so- lides s'écoulant du récipient 10 vers le carbonisateur 30. En opérant ainsi, une partie de la chaleur enlevée des solides de l'appareil de chauffage peut être échangée avec les solides s'écoulant du carbonisateur 30 vers l'appareil de chauffage 50.
Les deux systèmes décrits avec référence aux dessins permettent différentes autres varianteso Les niveaux relatifs des récipients 10, 3e et 50 peuvent être différents de ceux représentés aux dessins, la circulation des so- lides étant réalisée par des dispositifs bien connus dans la technique du trai-
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tement des solides fluidifiés. Des transporteurs à vis des trémies à sas ou d'autres moyens de transport peuvent remplacer les tuyaux 31, 25 40 52 55 71 et/ou 81 Comme indiqué ci-dessus, le résidu chaud du carbonisateur, au lieu du résidu chaud de l'appareil de chauffage, ou conjointement avec celui- ci,
peut être fourni au récipient 10 de la figure 1 comme le comprendront aisément les gens de métiero La chaleur requise pour la carbonisation peut ' tre fournie par une combustion interne partielle à l'intérieur du récipient-30, d'une manière connue en soi. Dans ce cas, l'appareil de chauffage 50 est sup primé et le noir animal chaud venant du récipient 30 est utilisé pour diluer et réchauffer le charbon brut du récipient 10, par exemple comme illustré à la figure 2
Bien que la description qui précède se rapporte principalement à la carbonisation du charbon, il doit être entendu que les systèmes illustrés peuvent être employés pour d'autres types de traitement du charbon, tels que la gazéification à la vapeur d'eau,
au CO2 et/ou à l'oxygène.!' pour produire des mélanges gazeux riches en CO à des températures d'environ 10700 - 2,000 F En outre, l'invention peut être appliquée, sans modifications importantes, aux systèmes connus utilisant trois récipients séparés, c'est-à-dire un appareil de production de coke, un générateur de gaz et un appareil de chauffage. Bien que l'on préfère le fonctionnement aux fluides du récipient mélangeur 10 et des autres récipients de.contact gaz-solides, on peut employer des moyens d'a- gitation mécaniques pour assurer un mélange convenable dans ces récipients.
D'autres variantes apparaîtront aux gens de métier, sans pour cela sortir de l'esprit de l'invention
La description ci-dessus ainsi que les fonctionnements donnés à titre d'exemples ont servi à illustrer des modes de réalisation préférés de 1' invention., Ils ne sont pas destinés à en limiter la portéeo
REVENDICATIONS la Le procédé de traitement de matières solides carbonées divisées ayant une gamme de températures de plastification,, à une température de trai tement non inférieure à la dite gamme de températures de plastification, qui comprend la mise en contact intime des dites matières solides carbonées dans une zone de mélange avec une quantité sensiblement plus grande de solides non plas- tifiants divisés,
à une température de mélange très voisine mais nettement en dessous de la dite gamme de températures de plastification, pour former un mé- lange réchauffé des dites matières solides carbonées avec les dits solides non plastifiants et le fait de soumettre le dit mélange au dit traitement dans une zone de traitement séparée.