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PROGEDE POUR LA DISTILLATION DE LA HOUILLE.
Jusqu'à présenta on distille la houille dans des fours à coke à cornue ou dans des fours à cuve., en chauffant la houille,, par une amenée de gaz de chauffage, jusqu'à ce qu'on expulse et obtienne séparés ses constituants en composés organiques, sous forme de gaz ou de vapeurs, tandis qu'un carbone relativement pur reste comme coke,
La présente invention a pour objet un procédé nouveau pour la dis- tillation de la houille, suivant lequel on introduit continûment de la houille finement moulue dans un courant de vapeur d'eau chauffée jusqu'à la tempéra- ture de distillation, et sépare, après distillation, un à un, les différents produits de distillation, c'est-à-dire, les gaz, les vapeurs de goudron, l'eau ammoniacale et le coke,,
d'une façon comme en soi.
Le procédé peut, par exemple, être appliqué avantageusement la où l'on dispose de vapeur surchauffée de turbines., Une autre forme d'application appropriée consiste en ce qu'on combine l'installation pour la mise en oeuvre du procédé de distillation avec chaudière à pulvérisé, de façon à amener con- tinûment le coke poussiéreux, résultant du procédé, directement,, c'est-à-dire avec le contenu calorifique avec lequel il résulte du procéder à la tuyère de pulvérisation du foyer à pulvérisé. De cette fagon, on fait une économie sé- rieuse d'énergie calorifique, parce que le coke de distillation n'est pas re- froidi d'abord et ramené, par la suite, à la température élevée, lors de la combustion.
Avantageusement, on peut aussi appliquer le procédé de telle fa- çon que, dans une chambre de distillat,ion chauffée extérieurement, on intro- duit continûment de la houille moulue dans un courant de vapeur surchauffée à température et en quantité telles quelles sont nécessaires pour obtenir, dans la chambre' -la température de distillation.
Dans ce cas, l'énergie ca- lorifique pour l'obtention et le maintien de la température de distillation à l'intérieur de la chambre de distillation ne est plus due, exclusivement, à de la vapeur surchauffée., mais on travaille avec deux sources d'énergie,
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à savoir, un chauffage externe de la chambre de distillation et, de plus, une introduction continue de vapeur surchauffée dans celle-ci. La vapeur surchauffée ne doit alors fournir que le complément d'énergie nécessaire pour passer de la température intérieure, atteinte par le chauffage externe, à la température de distillation.
Par ailleurs, la vapeur d'eau. surchauffée a ici également pour mission de bien transporter la houille moulue finement au travers de la chambre de distillation. Si l'amenée d'énergie de l'exté- rieur est suffisante, ceci reste la seule fonction qui incombe à la vapeur d'eau surchauffée.
Le procédé suivant l'invention est particulièrement approprié pour être utilisé en combinaison avec les grandes installations de chaudières de centrales de force motrice. Ici, l'énergie calorifique peut être prélevée sur les gaz de combustion qui se forment dans la chambre de combustion. A cette fin, on dispose la chambre de distillation, ou de préférence un cen- tain nombre de chambres de distillation, constituant une batterie, qui peu- vent être montées en parallèle ou l'une derrière l'autre, de manière quelcon- que à l'intérieur de la chambre de combustion du groupe de chaudières; on peut notamment l'accrocher (ou: les accrocher) verticalement, pour qu'elle(s) soi(en)t chauffée(s) par les gaz de combustion qui la (ou.- les) baignent.
La matière constituant la chambre de distillation est choisie de manière à supporter l'échauffement sans dommage. Le procédé de distillation se fait impeccablement à l'intérieur des tubes,
Ce mode de chauffe est très peu coûteux. Il ne nécessite, au fond, que la dépense normale pour l'installation des batteries de distillation dans la chambre de combustion du système de chaudières, car la dépense courante d'énergie pour le chauffage ne se fait pratiquement sentir que dans une cer- taine baisse de la température des fumées passant du carneau dans la chemi- née.
Pour ce mode opératoire, une dépense de 0,1 kg de vapeur, ou moins, par kilo de houille suffit pour garantir l'avancement et pour éviter préventivement, avec certitude, une condensation indésirable. Suivant le gen- re de houille, sa température finale, le genre de produits finals désirés, et les autres données éventuelles du procédé, on utilise plus ou moins de 0,1 kg de vapeur par kg de houille. Le procédé présente 1-'avantage d'une faculté d'adaptation étendue aux circonstantes locales et aux sources d'énergie exis- tantes. Il est essentiel, en l'occurrence, qu'il y ait, de toute àcon., tou- jours assez de vapeur d'eau, amenée confinement au système, que la houille avance bien à la vitesse désirée et est distillée dans une atmosphère de va- peur d'eau surchauffée.
Dans ce cas, toute la chaleur, nécessaire pour la distillation, est fournie par la source de chaleur externe. Si celle--ci ne suffit pas, la quantité d'énergie manquante peut être amenée par de la va- peur d'eau surchauffée.
La division d'une grande chambre de distillation unitaire en un certain nombre de chambres de distillation plus petites, comprises dans une batterie, présente, d'autre part, l'avantage d'une transmission de chaleur améliorée et accélérée, grâce à l'agrandissement de la surface chauffés uni- formément, Il est bien entendu que les chambres de distillation peuvent aussi être chauffées par d'autres sources de chaleur disponibles,par exemple par un chauffage électrique, dont les éléments sont répartis uniformément sur les surfaces externes des chambres de distillation.
A coté de 1.' avantage du fonctionnement continu, le procédé sui- vant l'invention présente l'avantage supplémentaire de pouvoir être exécuté avec des appareils très simples, peu coûteux et prenant peu de place. Comme le procédé fonctionne dans une atmosphère de vapeur d' eau surchauffée, l'ac- tion de l'oxygène de l'air sur les composants de la houille, à haute tempéra- ture, est exclue pendant tout le processus de distillation. Cela n'est, bien entendu, valable qu'en fonction de l'air, occlus dans la houille, qui entre dans la chambre de réaction, quand on n'estime pas nécessaire d'intercaler une opération de désaération préalable.
Il peut pourtant aussi être recommandable d'appliquer le procédé
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avec une légère addition dair extérieur. On peut, par exemple, introduire dans le système de réaction, à l'entrée de la houille ou dans le bas de la chambre de réaction,, une quantité calculée d'air qui brûle une quantité, chaque fois déterminée, de la houille traitée et règle ainsi également, dans la mesure voulue, la température à l'intérieur du système.
Pour autant que la vapeur surchauffée est séparée, sans condensa- tion, des gaz et des vapeurs organiques extraits de la houille, le procédé peut aussi être appliqué en un cyclela vapeur d'eau, libérée des gaz et des autres vapeurs, étant passée dans un dispositif de réchauffage et étant rame- née ensuite à l'entrée de la houille.
Le procédé peut aussi être exécuté en plusieurs stades,, le char- bon n'étant distillé que partiellement dans une première phase, la distilla- tion étant complétée, au cours d'une seconde phase, dans le même ou dans un second appareil, dans un courant de vapeur d'eau. Dans des cas spéciaux, on peut ajouter, de la même façon, une troisième phase. En général, grâce aux faibles durées de réaction,dues aux conditions du procédé, une seule phase de distillation est amplement suffisante pour extraire de la houille tous les constituants utilisables ailleurs et pour obtenir un coke d'excellente quali- té.
Pour garantir une séparation aussi nette et complète que possi- ble des produits de distillation solides et sous forme de vapeurs, il se re- commande de régler la température de telle façon que, sur le parcours com- pris entre la limite de distillation inférieure et le lieu de séparation des produits de distillation sous forme de vapeur, les parois internes de l'appa- reil et la matière traitée qui y circule sont maintenues, au moins, à la tem- pérature une fois atteinte. Il est avantageux d'y maintenir la température non seulement constate, mais croissante. On obtient ainsi que d'abord, le coke solide est séparé sans dépôt de goudron et que, par la suite, jusqu'à la séparation des vapeurs de goudron des gaz de distillation, il n'y a pas non plus de condensation prématurée et indésirable de vapeurs de goudron.
De cette façon;, aussi bien le coke que l'appareil sont maintenus propres. Si la température ne peut tomber, en aucun point à l'intérieur du système, en des- sous du point d'ébullition de l'une des vapeurs présentes, la température des parois intérieures de l'appareil doit être maintenue, évidemment, plus élevée. On évite ainsi toute possibilité de condensation de composants, pré- sents sous forme de vapeur, sur les particules de coke ou les parois de l'ap- pareil.
Dans certains cas, il peut être désirable, dans des bats spéciaux, d'obtenir un coke présentant un autre état de consistance., grâce à une certai- ne teneur en composants de goudron séparés. On peut atteindre ainsi -une cer- taine agglomération. Ce mode opératoire ne s'applique cependant pas en règle générale,, Dans ce cas, les températures devraient être abaissées à tel point que les vapeurs de goudron se condensent., dans une certaine mesure, sur les particules de coke.
Le régime de températures décrit peut être réalisée de différen- tes façons, en ce qui concerne l'appareillage. On peut, par exemple, confor- mer les parois de la chambre de réaction et d'autres parties d'appareils, par des variations de surface, de façon que la transmission de chaleur varie son- tinûment, ou en plusieurs étages, du début de la zone de réaction à l'extré- mité de celle-ci, dans le sens conforme au principe de fonctionnement décrit ci-avant.
Dans la disposition décrite ci-avant, de chambres de distilla- tion, en batteries, dans la chambre de combustion d'un système de chaudières, ua revêtement, variable en épaisseur, des différentes chambres de distilla- tion peut régler la température dans le sens voulu. De même, la section trans- versale de la chambre de réaction peut varier sur la longueur de la chambre de --réaction,
Enfin, on peut aussi modifier le procédé en portant la températu- re dans la chambre de réaction de la température de distillation à la tempé- rature de gazéification et en gazéifiant donc le coke sous forme de CO, pour
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obtenir un mélange de gaz et de vapeurs à haute valeur calorifique.
Au be- soin, on peut aussi travailler;,, dans ce cas, avec de Pair extérieur en fai- bles quantités appropriées. Il est avantageux de travailler, dans le cas de cette variante du procédé., avec deux chambres de réaction montées l'une der- rière l'autre, dont l'une fait distiller la matière à traiter, tandis que la seconde gazéfie les produits qui y sont amenés de la première chambre., y com- pris le coke.
Le procédé peut être appliqué à toute espèce de houille ou de li- gnite. Les conditions de travail, notamment le degré de broyage ou de mouture de la houille., la vitesse de déplacement., la durée de réaction;,, la proportion de charbon et de vapeur dans le mélange dépendent des propriétés de la houil- le traitée dans chaque cas, qui peuvent être déterminées simplement par un essai.
Dans le cas d'une houille de la Ruhr d'un pouvoir calorifique de 8000 Cal, on a utilisée avec succès, une mouture après laquelle 85 % passaient par un tamis de 4900 mailles. Cela correspond à une grosseur de grain moyenne de 0,09 mm. Le procédé peut, cependant, aussi être utilisé avec des grosseurs de grain plus fortes,, jusqu'à 1 mm et plus, pour autant que la vapeur sur- chauffée soit à même de transporter la houille finement répartie sur tout le parcours de réaction.
Pour le charbon cité, on a opéré.avec une vitesse de déplacement des particules de houille qui s'élevait à 2 à 5 mètres par seconde. L'appa- reil avait été dimensionné de sorte que l'opération de distillation de la houil- le prenne 1 1/2 à 2 sec. Dans ce cas, on utilisa 3 kg de vapeur d'eau sur- chauffée pour 1 kg de houille. La vapeur surchauffée .avait une température de 500 - 550 . Pour la gazéification, la température doit être portée à environ 7 - 900 .
La grosseur de grain, la vitesse de déplacement, la durée de traitement, et la proportion de mélange., sont accordées respectivement de ma- nière à être optima pour chaque but visé.
Ainsi,, la grosseur de grain de la houille peut être réglée selon la finesse voulue du coke, ou du point de vue que la séparation des particules de coke des vapeurs de goudron etc. doit être facilitée autant que possible.
Le temps de traitement et la vitesse de déplacement sont réglés suivant que., dans le cas considérée une opération plus ou longue est plus avan- tageuse pour l'obtention du gaz ou du goudron.
La séparation de gaz, d'huiles de goudron, de l'eau ammoniacale, du coke se fait suivant des procédés connuso
La séparation du goudron peut se faire par refroidissement, par lavage, électriquement ou mécaniquement.
La séparation du coke peut se faire par des cyclones ou tourbil- Ions.
La figure 1 annexée représente schématiquement., à titre d'exemple, la réalisation d'un appareillage pour la mise en oeuvre du procédé, La trémie 1 contient la houille à traiter, finement broyée. Cette houille est amenée par la roue à cellules 3, disposée à l'extrémité inférieure de la trémie à la tuyère l'injection 4. Par la tubulure 2, de la vapeur d'eau surchauffée passe dans la tuyère d'injection 4 et, de là, dans la chambre de réaction 5, qui est munie extérieurement, à sa partie droite, de dispositifs de chauffa- ge quelconques.
La vapeur surchauffée entraîne les particules de houille in- troduites vers le haut, au travers de la chambre de réaction, tandis que. sous Inaction du contenu calorifique, de la vapeur d'eau surchauffée, d'une part, et de la chauffe des dispositifs de chauffage précités, d'autre part, se pro- duit la distillation, c'est-à-dire l'expulsion des gaz et des vapeurs de gou- dron des différentes particules de houille. Par suite de la petitesse des di- verses particules et par suite du fait quelles baignent uniformément dans le
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courant de vapeur d'eau surchauffée;, cette opération se fait- assez rapidement,, facilement et uniformément.
Il peut être recommandable de préchauffer la houil- le en poussière avant son introduction dans 1-'injecteur. Cela peut se faire,
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par exemple, par de la vapeur d-léchappement ou en utilisant, directement9 le charbon venante avec une température d'environ 100 à 150 , du séchage ou du. séchage avec broyage. La distillation étant terminée, le mélange de vapeur surchauffée, hydrocarbures gazeux, vapeurs de goudron et particules de coke pa,sse au séparateur 6. Le séparateur est conçu d'après le principe connu du cyclone et sépare les particules de coke solides, qui tombent et sont amenées, par la roue à cellules 7, vers la tubulure de sortie 8.
Le mélange de vapeur
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d'eau surchauffée de vapeurs de goudron et de gaz de distillation est évacué par le tube 9 et arrive au dispositif de refroidissement et de séparation 10, non expressément représenté à la figure.
La figure 2 représente un autre mode de réalisation d'un disposi- tif pour la mise en oeuvre du procédé. Le principe du dispositif de distilla- tion en soi est le même qu' à la figure 1. La houille finement broyée se trou- ve dans la trémie 13 et est continûment amenée à la tuyère d'injection 16 par la table de distribution 14. Dans la tuyère d'injection 16, la houille se mé-
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lange a la vapeur d9 eau surchauffée entrant par la tubulure 15 qui transpor- te la houille dans la chambre de réaction 17 et au travers de celle-ci. La distillation de la houille se fait dans ladite chambre 17.
A l' extrérWté supé- rieure de la chambre 17, le mélange de vapeur d'eau surchauffée, de vapeurs de goudron, de gaz de distillation, et de particules de coke solides passe dans le séparateur 18. Ce dernier sépare,, selon le principe du cyclone, les particules de coke solides des constituants sous forme de vapeurs ou de gaz.
Les particules tombent vers la roue à cellules 20 et sortent par celle-ci- dans la tubulure 19. Les constituants sous forme de vapeurs ou de gaz, les gaz de distillation, les vapeurs de goudrons, et la vapeur d'eau surchauffée sont conduits, par le tube 22, aux dispositifs de refroidissement et de sépa- ration 21, non représentés expressément au dessin.
La particularité du dispositif suivant la figure 3 réside dans la réunion avec la chambre de combustion et la sortie des fumées d'un système de chaudières.. La chambre de réaction 17, disposée verticalement dans la cham-
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bre de combustion 23, en magonnerie., de la chaudière, est baignée par les gaz de combustion produits dans cette chambre et est ainsi chauffée.
Une partie
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importante de la chaleur;, nécessaire pour obtenir la température de distilla- tion dans la chambre de réaction 17, est donc fournie par les gaz de combus- tion. La partie supérieure de la chambre de réaction 17, le séparateur 18 et
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le tube 22, disposé à Ilextrémit*é supérieure du séparateur 18, sont disposés dans la sortie des fumées de la chaudière et sont maintenus,, par la chaleur de cet endroit, à une température suffisamment élevée pour exclure toute con.-
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den<3a.l;ion indésirable de goudron ou d'eau.
La combinaison directe du dispositif avec le système de chaudières
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permet, de plus, de souffler immédiatement., sans refroidissement intemnédié-1- re, le coke résultant de la distillation dans les tuyères d'injection de pul- vérisé du foyer de la chaudière, avec la chaleur contenue dans ce coke, grâce au procédé de distillation. On épargne donc le refroidissement nécessaire et le réchauffage ultérieur de la poussière de coke, nécessaires sinon. A cette fin, la poussière de coke est conduite;, de la roue à cellules 20, vers la tuyères d'injection 26, par la tubulure de sortie 19.
Dans cette tuyère la poussière de coke est mélangée avec de l'air ±rais, soufflé dans le tube 25,
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et est soufflée par le tube 27 vers les tuyères à pulvérisé bzz, d9o-'Ll elle en- tre dans le toyer 23.
Il peut être favorable de soumettre la poussière de charbon à un
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préc,l1a"2.ffage par de la vapeur d' échappement ou analogue, avant de 1 introdui- re dans la tuyère d'injection, la température de distillation ne pouvant!, bien entende pas être atteinte au cours de cette opération.
Après la fin de la distillation., le mélange de vapeur d'eau sur-
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cha1xE'fée,y d"hydrocarbures gazeux et vapeurs de goudron passe dans le sépara- teur à coke 6 (ou 18), où le coke est séparé du mélange selon un principe con-- na. Le mélange restant est amené alors à. un séparateur à goudron qui est adap-
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té, par une enveloppe réfrigérante, ou de toute autre façon, pour liquéfier des vapeurs de goudron et les séparer ainsi.
Tandis que, jusqu'ici, la tempé- rature est maintenue au-dessus de 100 , le mélange sortant du séparateur à goudron est amené à un dispositif de refroidissement, dans lequel de la va- peur d'eau est condensée par refroidissement et séparée comme eau, tandis qué les hydrocarbures, formant le gaz de distillation, sont emmenés vers l'emmagasinage ou l'utilisation immédiate, après passage dans un séparateur d'eau.
REVENDICATIONS,
1. Procédé pour la distillation de la houille, caractérisé en ce que l'on introduit continûment de la houille finement moulue dans un courant de vapeur d'eau surchauffée,notamment la vapeur sortant d'une tur- bine, qui est à la température de distillation, et qu'après distillation les différents produits de distillation sont séparés, un à un, de façon connue.