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PROCEDE ET FOUR POUR LA PREPARATION ELECTROTHERMIQUE DE SULFURE DE
CARBONE.
La présente invention concerne un procédé et un four pour la préparation électrothermique de sulfure de carbone dans lequel le courant électrique est amené à la matière chargée contenant du carbone au moyen de deux électrodes placées l'une au-dessus de l'autre.
On connaît déjà différents procédés de ce genre et des fours pour leur application. Dans 1?un d'eux, plusieurs électrodes de charbon en for- me de tiges plongent du haut ou des côtés dans un four en forme de pot rempli de charbon de bois. Dans ce cas, le courant traverse le charbon en direction horizontale. Au fond du four se trouve un bain de soufre liquide, qui s'éva- pore à la surface du bain, s'élève à travers la couche de charbon de bois incan- descente et réagit avec lui en formant du sulfure de carbone. Au-dessus du cen- tre du pot s'élève une haute cuve remplie de charbon de bois, à travers laquel- le passent les gaz de réaction venant du pot pour céder leur chaleur.
Les élec- trodes se chauffent très fortement localement et prennent par conséquent elles- mêmes part à la réaction; il en résulte une usure excessivement grande des électrodes. Le rendement du four est également très faible par rapport à ses dimensions.
Dans un autre four en forme de cuve et rempli de charbon de bois, un bloc de graphite sert d'électrode de fond en dessous de la colonne de char- bon de bois, et une tige de graphite disposée à sa partie supérieure, au cen- tre ou sur le côtée sert d'électrode supérieure. On introduit le soufre liqui- de dans la colonne de charbon de bois à une certaine distance éloignée du des- sus de l'électrode de fond et il s'évapore pendant sa descente, avant d'attein- dre l'électrode de fond. Pour obtenir localement la chaleur nécessaire à l'éva- poration, la colonne de charbon de bois est rétrécie par une réduction de la section libre de la cuve immédiatement au-dessus de l'électrode de fond.
Cette dernière mesure entraîne cependant une usure excessivement élevée des matériaux du four, spécialement quand l'électrode supérieure est disposée sur le côté, près de la paroi du four. Naturellement, l'usure des électrodes est également
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très grande.
Dans un autre four à cuve rempli de charbon de bois,, on utilise une électrode de fond métallique, refroidie à l'eau, au-dessus de laquelle s' évapore le soufre fondu. Une tige de graphite disposée suivant l'axe verti- cal du four sert d'électrode supérieure et est protégée en partie par un cy- lindre de maçonnerie. L'espace creux compris entre le cylindre protecteur et la tige de graphite est rempli de charbon en morceaux. En outre, on laisse couler vers le bas du soufre liquide dans cet espace creux pour refroidir l' électrode.
Tous les fours munis d'une électrode supérieure en forme de tige présentent l'inconvénient que la section de l'électrode livrant le courant est très faible par rapport à la section de la cuve et que le courant ne passe par conséquent qu'à travers une partie relativement petite de la charge, ce qui est la cause du faible rendement de tous ces fours. En outre, l'introduction de la matière autour de l'électrode en forme de tige est rendue très difficile et s'effectue de façon irrégulière. Une autre difficulté concerne l'étanchéisa- tion des électrodes qui, par suite de leur usure, doivent constamment être avan- cées.
Les inconvénients décrits sont évités dans le procédé et le four conformes à la présente invention.
Il consiste à introduire le courant électrique à la partie su- périeure de la matière chargée contenant du carbone en le répartissant sous forme de cadre grossier à une distance minimum de la paroi intérieure du four, déterminée par la température de réaction et la résistance à la corrosion et à la chaleur de la paroi du four placée au contact direct de la matière chargée, en introduisant le soufre à la partie inférieure de la charge, sous forme de liquide ou de vapeur. L'introduction du courant à la partie inférieure de la matière chargée contenant du carbone s'effectue également avantageusement de la même manière, pour favoriser l'effet cité plus haut.
L'introduction du courant sous forme de cadre, par l'électrode supérieure s'effectuant suivant une section relativement grande, permet une ré- partition notablement meilleure du courant à l'intérieur de la charge de char- bon et, par conséquent, un chauffage plus régulier de la charge, de sorte que le procédé actuel produit notablement plus de sulfure de carbone que les pro- cédés ou fours connus jusqu'à présent, par rapport au volume de la charge de charbon utilisée. Malgré cela, l'attaque du soufre sur la paroi du four est très faible, parce que le soufre ne possède, dans la zône des parois, qu'une température plus faible qu'à l'intérieur de la charge. Le courant ne passe en effet, comme on l'a déjà dit, qu'en petite partie à travers la couche de char- bon formant enveloppe.
Dans ce cas, le soufre liquide qui s'évapore n'influen- ce que de façon négligeable le passage du courant à l'électrode inférieure.
L'introduction-du soufre liquide s'effectue avantageusement dans la partie inférieure de la charge de manière à maintenir sur l'électrode de fond un bain de soufre liquide sous forme de "puits" de soufre, en particulier en disposant l'introduction du soufre liquide un peu au-dessus de l'électrode de fond.
Un four à cuve qui convient particulièrement pour l'application du procédé se distingue par une électrode supérieure ayant la forme d'un cadre grossier dans lequel la périphérie de la surface extérieure, tournée vers le fond et livrant le courant,se trouve à la distance minimum horizontale, men- tionnée plus haut, de la paroi intérieure de la cuve de réaction située plus bas, et avantageusement par une électrode inférieure recouverte de soufre li- quide et de matière carbonéeo
Suivant le niveau désiré de la température de réaction qui, en cas d'emploi de charbon de bois comme charge contenant du carbone, s'élève au moins à 8000 environ, la distance entre l'électrode supérieure et, avantageuse- ment également entre l'électrode inférieure et la paroi intérieure du four, atteint au moins 10 cm, de préférence 20-40 cm.
La grande distance entre en jeu
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dans le cas d'une température de réaction correspondante plus élevée par exem- ple de 1200 et davantage.
L'électrode supérieure, de même que l'électrode inférieure, peu- vent être construites sous forme d'un cadre fermé ou consister en des pièces isopolaires entre elles ayant dans leur ensemble, une forme de cadre, celui- ci pouvant être rond, oval ou polygonal. Les électrodes peuvent être supportées par des rétrécissements de la cuve ou par des consoles dépassant de la paroi de la cuve ; elles peuvent également être fixées à des tiges ou à des tubes é- ventuellement refroidis.
L'électrode inférieure peut également reposer sur la sole du four et être en même temps construite sous forme d'une plaque pleine ou perforée ou sous forme de grille. Les électrodes peuvent également être construites avantageusement sous forme de corps creux, par exemple sous forme d'un cylindre ou d'un cône à double enveloppe ou sous forme de serpentin, tu- bulaire à travers lequel on fait passer, dans un but de refroidissement, un milieu absorbant la chaleur, comme par exemple de l'eau, de l'huile ou des gaz.
Les dispositifs d'introduction du courant peuvent également être construits sous forme de corps creux et être refroidis.
Les électrodes peuvent consister en différents matériaux comme par exemple en graphite ou -particulièrement quand on effectue un refroidisse- ment des électrodes - en métaux tels que le fer. Elles peuvent également être recouvertes d'une couche de protection conductrice de l'électricité telles que, par exemple,des masses d'électrodes de Sôderberg.
Le procédé conforme à l'invention est décrit d'après trois formes avantageuses de fours, données à titre d'exemple en se référant au dessin en annexe o @
Les' figures 1, 2 et 3 représentent chacune un four de ce genre en coupe verticale sous différentes formes de construction.
EXEMPLE 1.
Le four suivant la figure 1 consiste en une cuve en maçonnerie 1 munie d'une enveloppe de tôle et présente une tubulure de chargement du char- bon 2 pouvant être fermée,une tubulure de sortie des gaz 3 et une tubulure de nettoyage 4. L'électrode supérieure 5 consiste en un serpentin tubulaire refroi- di à l'eau, recouvert d'une masse d'électrode de Sôderberg, et supporté par un rétrécissement de la cuve. L'électrode inférieure 6 est construite sous forme d'une plaque de fer qui repose sur la sole du four. La cuve entière est rem- plie de matière carbonée, par exemple de charbon de bois. L'introduction du courant électrique s'effectue par les douilles 7 et 8. On introduit en 9 du soufre liquide qui forme un puits 10. De ce puits, le soufre s'évapore, s'é- lève sous forme de vapeurs à travers le charbon incandescent et réagit avec lui.
La plus grande partie du courant passe à l'intérieur d'une section dont la périphérie est à une distance horizontale 11 de la paroi intérieure de la cuve, consistant en briques de chamotte. Le diamètre de la cuve atteint envi- ron 1,50 mo, la hauteur entre les électrodes est d'environ 2,50 m, leur dis- tance horizontale minimum de la paroi de la cuve d'environ 0,35 m. Le charbon est chauffé à environ 1200 C et dans ce cas,la paroi de la cuve présente en dessous de l'électrode supérieure une température intérieure d'environ 600 C seulement. Dans ce cas,le four consomme, à titre d'exemple,pour une tension d'environ 150 volts, un courant d'environ 1500 ampères et produit environ 5 tonnesde sulfure de carbone par 24 heures.
EXEMPLE 2.
La figure 2 représente un four analogue à celui de la figure 1, utilisant cependant une autre construction et disposition des électrodes. Il consiste en une cuve en maçonnerie 1 à enveloppe de tôle, et porte une tubu- lure d'introduction du soufre 9 dans le puits de soufre 10, une tubulure de sortie des gaz 3, une tubulure de chargement 2 et une tubulure de déchargement 4 des scories et de la charge, L'électrode inférieure 6 repose sur des conso- les 12 de la maçonnerie et est constituée d'une plaque perforée en fer munie du dispositif d'introduction de courant 8. Au-dessus de cette plaque, la cuve complète est remplie de morceaux de coke de pétrole d'un diamètre moyen de 3cm.
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Lélectrode supérieure 5 consiste en un cône à double enveloppe en chrome re- froidi à Peau et est suspendue à des tubes 13 parcourus par un courant d'eau et servant également à l'introduction du courant. Le diamètre intérieur du four à cuve atteint environ 1,50 m, la hauteur entre le'électrode supérieure et l'électrode inférieure environ 2,50 m et la distance horizontale minimum 11 entre la périphérie de la surface dirigée vers le bas de 1?électrode supérieu- re livrant le courante et construite en forme de cadre, et la paroi intérieu- re 14 consistant en briques de silice de la cuve de réaction située en-dessous, atteint environ 0,25 m.
Le four cpnsomme, à titre d'exemple, pour une tension d'environ 100 volts, un courant d'environ 1700 ampères, sa capacité atteint pour une température de réaction de 1100 environ 4 tonnes de sulfure de car- bone par 24 heureso La paroi intérieure atteint dans ce cas une température d' environ 500 C.
EXEMPLE 3
Dans le four suivant la figure 3. on fait passer du soufre sous forme de vapeurs à travers du charbon de bois chauffé électriquement, qui réa- gissent entre eux pour former du sulfure de carbone. Le four consiste en une cuve maçonnée 1 avec une enveloppe de tôle et est entièrement rempli de char- bon de bois d'une grosseur de grains de 3-5 cm. environ. La vapeur de soufre pénètre continuellement par la tubulure 9, le sulfure de carbone formé se dé- gage par les tubulures 3. On introduit périodiquement du charbon de bois par les tubulures de chargement 2; la tubulure 4 sert à un déchargement occasion- nel. Les deux électrodes 5 et 6 consistent en cylindres en fer, à double enve- loppe, munis de brides et sont refroidies par une circulation d'huile, et les douilles d'entrée du courant sont également refroidies.
L'électrode inférieure est recouverte d'une couche de protection 15 en masse de Söderberg. Les deux électrodes sont supportées par des consoles 12 et 16 dépassant de la paroi de la cuve. Le diamètre intérieur du four à cuve atteint environ 1,20 m, la hau- teur entre les électrodes supérieure et inférieure est d'environ 2,50 m, la dis- tance minimum 11 entre la surface livrant le courant de l'électrode supérieure construite en forme d'anneau et la paroi intérieure 14 de la cuve de réaction, construite en briques de chamotte, atteint environ 0,35 m. La périphérie de la partie livrant le courant de 1,5'électrode inférieure, construite également en forme d'anneau, est à une distance horizontale minimum 17 d'environ 0,25 m de la paroi intérieure de la cuve de réaction se trouvant au-dessus.
A l'intérieur de la couche règne une température d'environ 12000C. tandis que la paroi de la cuve atteint une température d'environ 600 C. Le four fonctionne par exemple sur une tension d'environ 100 volts et une intensité de courant de 1600 ampères, et produit 6 tonnes environ de sulfure de carbone par 24 heures.
REVENDICATIONS.
1. - Procédé de préparation électrothermique de sulfure de car- bone dans lequel le courant électrique est fourni à la charge contenant du carbone par deux électrodes superposées, caractérisé en ce que le courant élec- trique est amené à la partie supérieure de la charge en étant réparti sous for- me de cadre grossier à l'intérieur d'un espace situé à une distance minimum de la paroi intérieure du four qui dépend de la température de la réaction et de la résistance à la corrosion et à la chaleur de la paroi du four venant au contact direct de la charge, en introduisant le soufre à l'état de liquide ou de vapeur à la partie inférieure de la charge.