BE553070A - Procede de fabrication de noir de carbone - Google Patents

Description

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   La présente invention est relative à un nouveau procédé de production de noir de carbone de four et, comme sous-produits, de gaz aisément combustibles. La présente invention consiste en une combinaison nouvelle de phases opératoires et d'éléments d'appareils pour produire du noir de carbone et procurer des services auxiliaires. 



   Jusqu'à présent on a construit, les installations de production de noir de carbone de façon plus ou moins conventionnelle. Un certain nombre de fours sont raccordés à des carneaux refroidis à l'eau aboutissant à une tour de refroidissement par arrosage dans laquelle les gaz chauds chargés de noir de car- 

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 bone, qui quittent les fours à environ 1370 C sont refroidis progressivement à environ   232 C.   Un autre carneau raccorde la sortie de la tour de refroidissement à un appareil de précipitation électrostatique qui débouche à son tour dans des séparateurs à cyclone. Un filtre à sacs peut être prévu pour séparer le noir de carbone des gaz résiduaires. 



   Dans le but de produire la qualité désirée de noir de carbone,il est essentiel d'arrêter toute nouvelle réaction quand l'aérosol de noir de carbone quitte les fours. Dans ce but, la température des gaz doit être brusquement abaissée en dessous de 816 C   Jusqu'ici,   cette opération a toujours été réalisée au moyen d'arrosages d'eau, et de cette façpn, on introduit dans le système une quantité considérable de vapeur d'eau. Pour réaliser un refroidissement jusqu'à 232 C, l'eau introduite fournit un volume de vapeur atteignant environ 40% du volume des gaz déjà produits, y compris   l'eau   de combustion.

   Cette dilution étendue, non seulement nécessite l'utilisation de grandes installations, mais rend plus difficile le rassemblement du noir de carbone produit, et détruit la qualité des gaz résiduaires du four, qui, sans cela, seraient combustibles. Ces gaz résiduaires chargés de vapeur d'eau ne brûlent qu'en ayant recours à des gaz combustibles additionnels, et même dans ce cas, la combustion est tout au mieux irrégulière. 



   Jusqu'à présent, on a proposé pour le refroidissement des produits sortant des fours à noir de carbone, 'd'utiliser de longs carneaux au contact de l'air. Un tel procédé est décrit dans le.brevet des. Etats-Unis n    2.143.770   de-Friauf et consorts; un autre procédé est celui décrit dans le brevet anglais n  607. 296 .de la Phillips Petroleum Compaxy, Toutefois, dans aucun de ces procédés antérieurs connus, il n'a été possible de supprimer complètement du système les arrosagesd'eau. En  outra,   aucun des refroidisseurs à air de ces brevets ne réalise à la sortie du four le refroidissement brusque des prduits, qui est essentiel à la pro- 

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 duction de qualités satisfaisantes de noir de carbone exigées par les spécifications actuelles. 



   Le principal but de la présente invention est de procurer un nouveau procédé d'obtention de noir de carbone de four sans addition de matières étrangères aux produits de la réaction. 



   Un autre but de l'invention est de procurer un procédé de ce genre permettant de réaliser une grande économie de dimensions des appareils nécessaires à une production donnée quelconque. 



   Un autre but de l'invention est de procurer un procédé de ce genre permettant d'obtenir comme sous-produits des gaz uti-   lisalles   comme combustible. 



   Les différents buts de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après avec référence.au dessin annexé qui représente un diagramme de traitement conforme au procédé, dans lequel les éléments de l'appareillage sont représentés   schéifiatique-   ment. 



   Le four à noir de carbone ou réacteur   10,   dont on utilise d'ordinaire un certain nombre pour un système collecteur unique, débouche dans l'échangeur de chaleur 12. Dans les appareils usuels, cet échangeur de chaleur consiste en une section de refroidissement brusque à l'eau, munie   d'un   ou de plusieurs pulvérisateurs d'eau. Conformément à l'invention, l'élément 12 consiste   en.un   échangeur de chaleur indirect, de préférence un récupérateur,comprenant un certain nombre de tubes ou de serpentins métalliques parcourus par un fluide tel que de   l'eau   des sels fondus, des gaz, etc. 



   Les tubes sont raccordés à l'intérieur d.e l'échangeur de chaleur 12 de   la façon   ordinaire, par   de:;   conduites respectives d'entrée et de sortie   14   et 16, à une source de fluide de refroidissement convenable. On introduit du   @auide   frais ou d'appoint par la conduite d'entrée 14., et   on- peut /'rejeter   le fluide chauffé ou le faire passer par.une chaudière de récupération de chaleurs 

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 perdues 18, chauffée à son tour par des gaz-chauds comme décrit plus loin. Dans l'échangeur de chaleur 12, les gaz du four sont refroidis brusquement à environ 538 à   816 C,   de préférence à 650 C ou moins.

   Bien que, dans certaines conditions, les produits refroidis brusquement puissent être amenés directement aux séparateurs, par exemple quand ces séparateurs sont construits en matériaux résistant aux hautes températures, on préfère utiliser des appareils de refroidissement supplémentaires. Un dispositif convenable consiste en un carneau 20 refroidi à l'air, muni de préférence d'ailettes de rayonnement, ayant la forme d'une série de sinuosités, par exemple en forme de spirale. Dans ce carneau sinueux se produisent le refroidissement et l'agglomération des particules solides d'aérosol. La température des gaz y est réduite à environ   204   à   426 C,   et le noir de carbone y est suffisamment aggloméré pour pouvoir être   presqu'entièrement   recueilli dans une série de séparateurs à cyclones, 22.

   D'ordinaire, au moins deux de ces cyclones sont nécessaires, mais on préfère en utiliser trois ou quatre. 



   Pour des noirs de carbone à faibles dimensions de particules, certains appareils supplémentaires sont nécessaires, Au cas où les gaz résiduaires des cyclones peuvent créer des inconvénients quand on les décharge dans l'atmosphère ou quand ils sont trop,.intéressants pour être rejetés, on peut utiliser un filtre 24. 



   On évacue les gaz résiduaires libérés en substance de -la totalité du noir Me carbone, par une conduite 26, pour les utiliser de façon appropriée, par exemple dans la chambre de combustion représentée, 28, contenant des tubes ou serpentins d'échange de   chaleur.'.   Comme les gaz résiduaires ne contiennent que très peu d'eau ersplus de celle   provenant .de   la combustion, ils brûlent aisément H l'air. Bien qu'on puisse introduire des combustibles   auxiliaires   par la conduite 29 peur faciliter la 

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 combustion, ils ne sont d'ordinaire pas nécessaires. 



     Rien   que différents moyens du ressort de la capacité des gens de métier, puissent être appliqués pour utiliser ces gaz résiduaires de haute qualité, on préfère appliquer les moyens nouveaux décrits ci-dessous. On produit de l'air chaud servant à entretenir la combustion des gaz résiduaires, par compression d'air atmosphérique dans le compresseur 30 environ Jusqu'au delà de 4,2 atmosphères, et on le fait circuler à travers la chambre de combustion 28 dans laquelle il s'échauffe au delà de 760 C environ, et on l'introduit alors dans des turbines 32, Les turbines sont raccordées à un générateur d'électricité 34 qui fournit la totalité de l'énergie électrique nécessaire à   1' installation.   Un mélange ensuite l'air   d'échappement   de la turbine,

   ayant une température de   37l C   environ, aux gaz résiduaires avant de les   in-   troduire dans la chambre de combustion. Les gaz résiduaires en excès et l'air chaud peuvent être évacués, respectivement par les tubes 36 et 38. Un peut faire passer les gaz résiduaires de la chambre 28 à la chaudière de récupération de chaleur   18,   si on le désire. 



   Il ressort de ce qui précède qu'à l'aide du nouveau procédé de l'invention, les perfectionnementssuivants peuvent être réalisés dans la technique de production de noir de carbone   au four :   
1. On récupère complètement de la chaleur qui, jusqu'à présent était, en substance perdue   clans   une large mesure. 



   2. La capacité d'une installation de dimensions données est- considérablement accrue ot. inversement, une installation de capacité donnée voit ses dimensions considérablement réduites. 



   3. Des cendres provenait de l'eau d'arrosage qui se déposent normalement et inévitabl   (aient   sur le noir de carbone, au moins en faible proportion, ne soit plus introduites dans le système. 

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     4.   On réalise une réduction importante de la corrosion des appareils en supprimant l'utilisation d'eau d'arrosage. 



   5. On obtient un gaz aisément combustible. 



   6.   L'agglomération   du noir de carbone s'effectue plus aisément du fait qu'aucune matière étrangère n'est ajoutée au système. 



   7. Les problèmes éventuels d'obtention et de purification de grandes quantités d'eau d'arrosage sont supprimés. 



   REVENDICATIONS 
1. Procédé de production de noir de carbone et de gaz utiles, comme, sous-produits, caractérisé en ce qu'on brûle un hydrocarbure dans un four dans des conditions de combustion incomplète pour produire du noir de carbone en suspension à l'état d'aérosol dans des gaz combustibles obtenus comme sous-produits, on refroidit brusquement l'aérosol à une température de   816 C        au moins, uniquement par échange indirect de chaleur, et on sépare le noir de carbone des gaz.

Claims (1)

1. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on fait passer l'aérosol déjà brusquement refroidi, à travers une conduite sinueuse au contact de l'atmosphère environnante,, en,.effectuant ainsi un nouveau refroidissement à 204- 427 C et produisant l'agglomération des particules solides, et on sépare ces particules solides des gaz au moyen de cyclones et de filtres.

   3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on effectue léchange de chaleur indirect en faisant passer un courant de fluide sous pression à travers un certain nombre de tubes et en faisant passer l'aérosol au contact de ces tubes.

   4. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en outre en ce qu'on introduit les gaz résiduaires exempts de noir de <Desc/Clms Page number 7> carbone dans une zone de combustion dans laquelle on brûle les gaz, on fait passer de l'air comprimé en échange de chaleur indirect avec les gaz résiduaires en combustion dans la zone de combustion, on fait passer l'air ainsi réchauffé dans une zone de production d'énergie, et on mélange l'air évacué de cette zone'9. une quantité additionnelle de gaz résiduaire pour en assurer la combustion dans la zone de combustion.

   5. Procédé de production de noir de carbone et de gaz combustibles comme sous-produits, caractérisé en ce qu'on brûle un hydrocarbure dans un four, dans des conditions de combustion incomplète, pour produire du noir de carbone en suspension à l'état d'aérosol dans les gaz produits par la réaction, on fait passer l'aérosol à travers une zone d'échange indirect de chaleur, on refroidit brusquement l'aérosol à environ 538 à 816 C dans cette zone, sans y ajouter de matières étrangères, on fait passer l'aérosol à travers une autre zone d'échange indirect de chaleur pour y refroidir l'aérosol à environ 204 à 427 C, on sépare le noir de carbone provenant de l'aérosol, on introduit les gaz exempts de noir de carbone dans une zone de combustion, et on brûle les gaz dans cette zone pour produire de l'énergie.