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Procédé et dispositif pour la fabrication continue de coke.
L'invention a pour objet un procédé et un dispositif pour .la fabrication continue de coke.
Actuellement, le .coke est fabriqué presque exclusivement dans dos fours ayant un grand nombre de chambres réunies en batte- rie et chauffées de l'extérieur- Le procédé de fabrication est dis- continu at comprend essentiellement 1-'enfournement de la matière à cokéfier dans ces chambres, la décomposition par pyrolyse de cette matière pendant au moins 18 heures à une température d'envi- ron 1100 C ainsi que le défourneaent à l'état incandescent du
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coke obtenu. Le procédé est coûteux à cause de sa longue durée, des manipulations de matières et de la haute température à atteindre.
Il est on entre d'un rendement thermique peu satisfaisant pour la raison que l'obtention de la température de réaction implique le chauffage des chambres à travers leurs parois avec, comme cons'- quence, les pertes de chaleur inévitables résultant du chauffage d'un vo@@@ considérable de matières réfractaires et autres.
En plus, le refroidissement du coke incandescent à l'eau, tel que généralement exécuté, représente une dissipation en pure perte de la chaleur contenue dans le coke à son détournement. la présente invention vise à réduire la durée des opé- rations une fraction du temps nécessaire dans les batteries de fours à coke actuelles et ce par un procédé continu ayant un 'rendement thormique fortement amélioré, et par un dispositif exi- geant des investissements bien moindres que les batteriesde fours à coke.
Suivant le procédé conforme à l'invention, on place la matière à confier dans des chariots qui ontun fond perméable au gaz et sont utaposés pour constituer un transporteur sans fin sur lequel on fait subir à la matière à traiter, en stades succes- sifs,un préchauffage, une pyrolyse et un refroidissement par cir- culation de gas à travers lamatière.
Si on le désire, on peut faire subir à la matière à traites un. séchage préliminaire sur le transporteur sans fin. Ce dernier peut être animé d'un mouvement d'avancement continu ou discontinu faisant alors passer les chariots successivement d'un stade à l'entre avec arrêt à chaque stade.
Sans l'application de ce procédé à la fabrication con- tinue de dise métallurgique, on fait successivement subir à la matière à traiter le préchauffage, pouvant être précédé du séchage, une pyrolyse avec dégagement de gaz riche, une pyrolyse avec déga- gement de gaz relativement pauvre et un refroidissement à l'abri de l'air en plusieurs stades.
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.u .¯. ip ,-gwe7-4&tone on perte la salière à traiter à la température a:oraâ>poact , chacun des différents stades de pre- ?yo b de pyrolyse au àoyen de gaz chaude prélevas sur des
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stades correspondants de refroidissement du coke. Ainsi, d'une part, ,
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en soumet les gas riches dégagés dans un ou plusieurs stades de pyrolyse à vs dégoudsonnago et on introduit une partie de ces gaz comül0 agent refreidisseuy dans le ou les premiers stades de re- fI'cdd.'3sl:mett du coke? et d'autre part, on recycle un gaz inerte en- tre le stade de préchauffas de la matière à cokéfier ec le ou les de::n:i,8S"s stades de refroidissement du coke.
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quand le séchage de la matière se fait comme premier sta-
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&5 ci p 2e transporteur à bande sans fin, on peut exposer la matière c cÇ)l&f'i6Jl.' hu.l;1:
dc à clos gas chauds provenant de la combustion sans 0:cÊ;r, <1:-,' 0. :>:r, gas roïat-5 vement pauvre, en abandonnant à /¯, o.:tfQtJ}DZ=d1t2?:: le." s:'.". -1.c cor ###'"#" o/; !Í "13'3 t.:.....; an résultent* ...ua 5ac.age de 5.& U..)f,. '.'j.I'..I.:;oW'.....': a traiter pourrait "'"";jJ;;;;.t.h".. t;;I. ùQ' se faire i par- :;e@ycl.C1,±C' de gaz ini21't.e, CC;::;F" ali stade de préchauffage de la j IDtüe à okêfie? As stade de la pyrolyse avec dt:;f'.g0mcnt do gaz relative- msxi'>i pauvre représentant le stade de la cokéfaction proprement 11te-, ( on porte la. salière ayant subi aux stades précédents la pyrolyse avec dégagement de gaz riches, à une température comprise entre 900 et 1000 0 au moyen de fiasses et de gaz chauds provenant
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de la combustion sans excès de comburant d'une matière combustible.
Coasse matière combustible, on peut utiliser à cet effet une partie
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dos gag Tiehoc ?i;ar..'.ac11T1S ou, en prenne ? d'oxygène technique, 1 un gas IJm)m;1(J.n', 02ï substance le gaz 'r'''::'t,:!.v:'":Pl1t pauvres dégagés dans cc stade de cokéfaction âi:by;a :ß.C'i' .E",..-4 Ces gaz contenant t)8Sm1ti0./..omml' dé "'l'hydrof;t:rlt, leur Cor.:::'..l:,rUon produit de la vapeur ..r.4¯<..r.¯,.a ''lhydrOfne leur combustion produit de la vapeur )
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d-oc qui Si;), a--t au gaz nouvellement =j. Ce mélange de gaz et de vapeur est 2(idi à l*effet d'enlever la vapeur d'eau par
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condensation, avant d'amener les gaz a@x brûleurs prévus dans la partie de l'installation correspondan au stade de cokéfaction proprement dite.
Comme matière combus@ible dans le stade de coké- faction proprement dite., on peut auss@ utiliser un semi-coke aisé- ment inflammable, qu'on a étalé en ca@che mince sur la matière à cokéfier avant l'enfournement du chariot, ou même une petite par- tie de la matière à cokétier, Dans ces deux cas,
la combustion se fait au Moyen d'oxygène technique admis en quantité limitée-Le fait de faire traverser la matière à traiter par les gaz chauds provenant de cette combustion a comme conséquence qu'un coke métallurgique peut être produit à une température finale inférieure à la température à laquelle est poussé le chauffage des chambres dans les batteries de fours à coke, soit entre 900 à 10000C au lieu d'au soins 1100 C.
Les gaz relativement pauvres dégagés au stade de la cokéfaction proprement dise- sent passés pour leur refroidissement et la condensation de la vapeur d'eau dans un changeur de chaleur ou ils chauffent du gaz inerte. Ce dernier ast avantageusement joint en amont du stade de préchauffage des matières à cokéfier, au gaz recyclé entre ce stade et le dernier stade de refroidisse- ment du coke et retiré du gaz recycle en aval du stade de pré- chauffage.
L'économie thermique du procédé suivant l'invention réside d'une part dans le fait que la matière à traiter, se dé- plaçant horizontalement, à allure lente ou par saccades sur le transporteur a bande sans fin, est traversée verticalement par des courants de gaz de température appropriée, ce qui assure des échanges de température rapides et complets, et d'autre part dans le fait que ces courants de gaz sont réchauffés aux différents sta- des de refroidissement du coke et recyclés à une température con- venable aux différents -stades de préchauffage et de pyrolyse de la
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matière à cokéfier.
La plus grande partie des gaz riches dégagés ' est disponible pour des usages quelconques, alors que les gaz rela- tivement pauvres sont en grande partie utilisés dans le procédé même. Ce dernier permet aussi la récupération aisée des goudrons qui constituent un sous-produit de haute valeur.
Le dispositif suivant l'invention comporte un transpor- teur à bande sans fin constituée par des chariots juxtaposés qui sont ouverts vers le haut et pourvus au fond d'une grille et pas- ' sent entre une suite de paires de caissons fixes supérieurs et inférieurs. Ces caissons supérieurs et inférieurs sont raccordés à des conduits de gaz, sont ouverts l'un vers l'autret constituent , avec les parois des chariots des enceintes de réaction fermées et étanches. Les enceintes sont susceptibles d'être parcourues par des gaz traversant verticalement la matière à traiter contenue dans les chariots pendant que ceux-ci passent successivement d'une paire de caissons à la paire suivante.
Les paires de caissons supérieurs et inférieurs peuvent se suivre directement ou être reliées entre elles par des sas constituéspar des parties plates fixes supérieure et inférieure et les parois des chariots.
Les charioits comportent à leurs parois longitudinales des bandes de glissement inférieures et supérieures. Les bandes inférieures prennent appui sur des bandes de glissement fixées au support du transporteur et les bandes supérieures servent d'ap- pui à des bandes de glissement prévues au bas des caissons fixes supérieurs, dont le poids est au moins partiellement reprispar les chariots. Le contact entre ces bandes assure l'étanchéité vers l'extérieur* L'étanchéité peut être améliorée par une matière lubrifiante insère entre les bandes.
Les parois transversales des chariots sont également munies le bandes de glissement supérieures . et inférieures qui sont destines à entrer en contact avec des ben- des d'étanchéité transversales disposées à l'entrée et à la sortie
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des @@@. Ainsi;, un'groupe de chariots, ensemble avec une paire de canisson fixes supérieur et inférieur, constituent une enceinte de réaction momentanée, fermée et étanche.
Les chariots sont .unis, d'une part, de galets appuyant sur des rails qui sont Bontés sur le support du transporteur aux endroits non pourvus de paires de caissons fixes supérieurs et in- f@rieurs eu de sas de passade, et d'autre part, de contre-galets s'en gegeant d@@@ les encoches des tourteaux du transporteur.
Citant aux caissons fixes supérieurs, ils sont avantages - sement suspendus à des contre-poids ou soutenus par des ressorts reprenant, une partie de leur poids, et ils comportent des vérins destinés à les soulever et à les maintenir à distance des chariots au-dessus de ces derniers pendant les travaux de revision de l'in- stallation. La liaison entre les caissons fixes supérieurs et les conduits de gaz se fait au soyen d'un raccord télescopique étanche aux gaz.
Le dessin annexé représente à titre d'exemple plusieurs forcée d'exécution de l'invention.
La fig. 1 contre schématiquement, avec plusieurs varian- tes, 'un dispositif pour l'exécution du procédé suivant l'invention, et la Fig. 2 est une coupe transversale d'un chariot placé entre une paire de caissons fixes supérieure et inférieure.
Le dispositif comprend des chariots 1 qui sont juxtaposés et forment une bande de transporteur sans fin, commandé par un tourteau entraîneur 2 (Fig. 1) et passant sur un tourteau de re- tour 3. L'entrainement de la bande peut être lent et continu ou se faire par saccades avec mouvements de translation plus rapides suivis d'arrêts d'une durée détercinée.
Le brin supérieur de la bande transporteuse est supporté par des langerons principaux 4 (Fig. 2) qui sont fixés par des
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poutres-consoles 5 sur les montants 6 d'une charpente soutenant le dispositif, et sont reliés entre eux par des traverses 7.
Sur les longerons 4 est montée une suite de paires de caissons fixes supérieurs 8 et inférieurs 9, entre lesquels pas- sent les chariots 1. Ces paires de caissons peuvent se suivre di- rectement ou être séparées l'une de l'autre par un sas de passage 10 (Fig. 1). Les caissons supérieurs constituent des hottes et sont reliés à une conduite de gaz 11 (Fig. 2)au moyen d'un raccord télescopique avec bourrage en amiante 11',et les caissons infé- rieurs se terminent par une tubulure à bride 12 sur laquelle se monte une conduite de gaz non représentée sur la Fig.2.Extérieure- ment, les caissons 8 et 9 sont pourvus d'une couche de calorifuge 13,
Les chariots 1 sont ouverts vers le haut et ont un fond constitué par des barreaux de grille 14.
Leurs parois longitudinales
15 et transversales 16 sont en métal réfractaire à la chaleur, par exemple en fonte spéciale, et peuvent être protégées à l'intérieur par du pisé de coke 17.Les parois longitudinales sont garnies d'un matelas calorifugeant 18. extérieur.On pourrait prévoir une calorifu- geage intérieur,ce .qui présenterait l'avantage d'étendre la gamme des métaux convenant pour la construction des charoits, grâce à l'atténuai tion des chocs thermiques qui en résulterait.Au bas,elles sont pour-', vues de bouts d'essieux 19 portant un galet 20 et un contre-galet 21.
Le galet 20 prend Appui sur un rail 22 sur la partie du brin supé- rieur de la bande transporteuse qui n'est pas occupée par les paires de caissons 8.et 9 ou par les sas de passage 10,ainsi que le long du brin de retour, tandis que le contre-galet. 21 s'insère dans les encoches (non représentées) des tourteaux 2 et 3,
Dans la partie de la bande transporteuse pourvue de pai- res de caissons 8 et 9 et de sas de passage 10, le déplacement des chariots se fait par glissement.
Les parois longitudinales 15 des chariots sont à cet effet pourvues de bandes d'usure supérieures
23 et inférieures 24. Les bandes 24 sont en contact avec des bandes correspondantes 25 montées sur les longerons principaux 4, et les bandes supérieures 23 avec des bandes 26 fixées au bas des caissons
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supérieurs 8. Entre les bandes 24, 25 et 23, 26 est inséré un lubri- fiant résistant aux hautes températures 'Au moins l'une des deux parois transversales 16 de chaque char:
')! porte en haut une bande de glissement 27 entrant en contact avec une bande 28 disposée transversalement entre deux caissons apérieurs 8 ou entre un de ces caissons et l'entrée ou la sortie d'un sas 10. Au bas,la paroi transversale est munie d'une bande 29 coopérant avec une bande 30 placée sur une traverse 7 se trouvant à l'intersection de deux caissons inférieurs 9 ou d'un de ces caissons et l'entrée ou la sor- tie d'un sas 10. Les caissons supérieurs 8 prennent appui avec une partie de leur poids sur les chariots, tandis que le restant de leur poids est repris par un contrepoids ou par un équivalent tel que des ressorts 31 placés entre des consoles 32 fixées aux men- tants 6 des plaques de guidage 33 solidaires des caissons 8 et coulissant sur les montants 6.
Les ressorts sont guidés par des tiges filetées 34 qui traversent une perforation taraudée des con- soles 32 et constituent des vérins permettant de soulever le cals- son 8 en vue de le détacher des chariots pendant les travaux d'in- spection et d'entretien.
Comme la longueur des sas de passage 10 est identique à celle d'un chariot 1, et la longueur des paires de caissons fixe* 8 et 9 à celle d'un groupe de chariots, par exemple à deux chariot. ' comme montra sur la Fig. 1, il est possible de réaliser une enceinte de traitement ou de réaction fermée par chacune des paires de cais- sons 8 et 9 et les chariots insérés entre ces caissons. L'étanchéité*. de ces enceintes est assurée par les bandes de glissement et d'usure décrites ci-dessus.
En amont des paires de caissons fixes 8 et 9 et d'un premier sas de passage 10 est disposée d'installation de chargement des chariots. Celle-ci comprend-deux trémies 35 et 36 (Fig. 1) et. éventuellement, une trémie 37, chacune suivie d'un distributeur-
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doseur 35', 36' ou 37', La trémie 35 contient du coke granulé des- tiné à couvrir la grille formée par les barreaux 14 d'une couche de protection. La trémie 36 débite le mélange des fines à cokéfier, 'tandis que la trémie 37, si elle est prévue, est destinée à fournir un semi-coke aisément inflammable qui est étalé eh mince couche sur les fines à coke remplissant les chariots. Au stade de charge- ment des chariots, est avantageusement située la transition entre leur avancement sur rail et celulpar glissement.
Comme exposé ci-dessus, le traitement de la matière à traiter se fait en plusieurs stades successifs dans les différentes enceintes étanches.
Dans un premier stade peut se faire le séchage de la matière dans des conditions n'altérant pas la composition chimique de la matière. A ce stade correspond une enceinte 38 pourvue dans le caissons inférieur 9 d'un brûleur 39 alimenté d'un gaz pauvre - en calories et d'air. Ce gaz est prélevé sur une conduite 40. Les gaz de combustion chauds traversent la matière de bas en haut et sont dégagés par une conduite 41 qui les amène dans un cyclone dépoussiéreur 42, d'où ils sont aspirés par un ventilateur 43 qui .les évacue dans l'atmosphère, ces gaz étant sans valeur technique.
Les poussières retenues dans le cyclone regagnent le distributeur
37', ou le distributeur 36' si le dispositif ne comporte pas de .trémie 37. Il est évident que le stade de séchage et l'installation prévue à cet effet peuvent être omis dans le dispositif suivant l'invention si la matière à traiter arrive à l'état sec dans la trémie 36 et si elle a été 'séchée antérieurement,par exemple dans un sécheur à tambour, à plateaux horizontaux ou à lit fluidisé.
Le stade suivant a pour but de préchauffer la matière à traiter à une température à laquelle il ne se produit pas encore . une pyrolyse notable, soit à une température de l'ordre de 250 C ou supérieure,si la matière le permet. Ce préchauffage se fait
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dans une enceinte 44, séparée de l'enceinte 38 par un sas 10, au moyen d'un gaz neutre recyclé, par exemple un gaz de combustion privé d'oxygène, qui parcourt l'enceinte 44 du haut vert le bas.
Ce gaz est amené en partie par une conduite 45 venant du dernier stade de refroidissement du coke dans une enceinte 46, et en partie par une conduite 47 venant de la sortie d'un échangeur dechaleur 48 parcouru par du gaz très chaud amené par une conduite 49. le gaz sort de l'enceinte 44, au bas de celle-ci, par une conduite 50 qui se bifurque en une conduite 5 comportant un ventilateur 52 et allant vers l'entrée de l'échangeur de chaleur 48, et en une conduite 53 comportant un ventilateur 54 et allant vers l'entrée de l'enceinte 46 du dernier stade de refroidissement du coke. Par une répartition convenable du gaz neutre cyclé entre les conduites 51 et 53, il est aisé de régler la température de préchauffage de la matière sa trouvant dans l'enceinte 44.
Dans les stades suivants, la matière à traiter subit la pyrolyse à des températures croissantes, susceptibles de provo- quer le dégagement de gaz riches en calories à la suite de la dé- composition thermique de la matière. Ces gaz riches sont constitués principalement d'hydrocarbures et contiennent relativement peu d'hydrogène. Pour les stades de pyrolyse sont prévues l'enceinte 55 qui est séparée par un sas 10 de l'enceinte précédente 44, et l'eu- , . ceinte 56, celle-ci étant suivie d'un sas 10. L'enceinte 55 est alimentée de gaz chaud amené par la conduite 57 et provenant de l'enceinte 58 d'un stade intermédiaire de refroidissement du coke.
De façon analogue, l'enceinte 56 reçoit du gaz très chaud par une conduite 59 reliée à l'enceinte 60 qui constitue le premier stade de refroidissement de coke. Dans l'enceinte 56, la matière à trai- ter atteint une température de l'ordre de 600 C. Les gaz de chauf- dage parcourent les enceintes 55 et 56 du haut vers le bas et entraînant avec eux les gaz riches nouvellement dégagés par la py- rolyse. Ils sortent par des conduites 61 et 62 qui se rejoignent
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p@ur constituer une conduite 63 par laquelle les gaz sont amenés dans un appareil de refroidissement et de dégoudronnage 64.
Le @urdon condensé, qui est de haute valeur pour la raison qu'il n'a ins subi de décomposition thermique à des températures atteignant @00 C, come c'est le cas dans les batteries de fours à coke, -juitte l'appareil par une conduite 65.
Les gaz riches sortant du @égoudronneur sont aspirés par un ventilateur 66 et passent par ine conduite o7 qui se bifurque en conduites 68 et 69 pour alimen- , er en. partie l'enceinte 58 et en partie l'enceinte 60, où ils ervent d'agents refroidisseurs du coke incandescent tout en se réchauffant de manière à pouvoir convenir dans les enceintes 55 at 56 comme agents de chauffage* L'excédent de gaz riches est pré- Levé sur la conduite .67 par une dérivation 70 reliée à un gazomètre* gaur le stade de la cokéfaction proprement dite,pendant laquelle a lieu la contraction du coke qui lui confère sa résis- tance mécanique, est prévue l'enceinte 71 comportant dans le caisson .
fixe supérieur des brûleurs 72 dirigés vers la matière à traiter.
Les flammes de ces brûleurs et les gaz de combustion traversant la matière du haut vers le bas portent celle-ci à une température située entre 900 et 1000 C. Les gaz encore dégagés de la matière, constitués principalement d'hydrogène avec un peu de méthane et de ce fait relativement pauvres en calories, quittent l'enceinte par la conduite 49 ensemble avec les gaz de combustion. Ils sont re- . froidis dans l'échangeur de température 48 et aspirés par la ven- tilateur 73 intercalé dans la conduite 40.
Comme gaz alimentant les brûleurs 72, on peut utiliser avantageusement les gaz relativement pauvres passant par la condui- te 40, dont une petite partie aura éventuellement été prélevée pour alimenter le brûleur 39, si le dispositif comprend une enceinte
38 pour sécher la matière à traiter. La combustion de ces gaz dans , les brûleurs 72 se fait avec une quantité insuffisante d'air ou, de préférence, d'oxygène technique. Les gaz de combustion contiennent
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'alors principalement des vapeurs d'eau qui sor condensées dans l'échangeur de température 48. Si nécessaire, @es gaz relativement pauvres peuvent être enrichis par une quantité réduite de gaz ri- ches prélevés sur la conduite 70.
Dans une,autre forme d'exécution de l'invention, on uti- -lise dans les brûleurs 72 des gazriches qui sont prélevés sur la conduite 70 et brûlés avec un minimum d'oxygène technique. Dans ce cas, on intercale avantageusement, entre l'échangeur de température 48 et le ventilateur 73, un absorbeur d'acide carbonique.
Dans encore une autre forme d'exécution, on recouvre la matière à traiter à l'enfournement d'une mince couche de. semi- coke aisément inflammable, provenant de la trémie 37 alors prévue ' à cet effet. Les brûleurs 72 ne servent dans ce cas qu'à l'allumage de cette couche. On introduit dans l'enceinte 71 la quantité d'oxy-' gène tout, juste nécessaire pour la combustion du semi-coke.
Enfin, dans le même ordre d'idées,mais en omettant la couche de semi-coke, .on peut encore prévoir de produire dans l'enceinte 71 la chaleur nécessaire à la cokéfaction de la matière en allumant la couche supérieure de la matière même, par les brûleurs 72, et d'en brûler -une petite partie par une quantité restreinte d'oxygène* Un absor- beur d'acide carbonique sera avantageusement prévu aussi dans ces deux dernières variantes.
Aux différents stades de refroidissement du coke dans les , enceintes 60, 58 et 46, sa chaleur sensible est successivement utilisée pour réchauffer les gaz servant au refroidissement du coke. Ainsi, les gaz riches quittent l'enceinte 60 à une tempéra- ture de l'ordre de 900 0 et servent à chauffer à environ 600 C la matière se trouvant dans l'enceinte 56 ; les gaz riches traversant l'enceinte 58 sortent de celle-ci à la température d'environ 500 C et portent la matière de l'enceinte 55 à une température à laquelle la pyrolyse de la matière devient intense et produit une quantité
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appréciable de gaz riche.
Dans l'enceinte 46, le coke est refroidi de 500 à environ 200 C et cède sa chaleur sensible au gaz inerte destiné au préchauffage de la matière dans l'enceinte 44 à environ
250 C, assisté à cet effet par le gaz inerte chaud venant par la conduite 47 de l'échangeur de chaleur 48. De cette façon, on récu- père au moins les trois quarts de la chaleur sensible du coke in- candescent et on transmet cette chaleur aux différents courants de gaz recyclés qui la reçoivent par contact direct avec la matière en traversant celle-ci verticalement et la cèdent de la même façon à la matière à traiter.
A la sortie du sas de passage 10 disposé après l'enceinte
46, les galets 20 des chariots prennent de nouveau contact avec les rails 22, et, en passant sur le tourteau 3, les chariots déver- sent le coke sur un plan incliné 74. La durée de l'opération est d'environ 6 heures, donc un tiors de la durée dé la cokéfaction . dans les batteries de fours à coke habituels.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux formes d'exécution qui ont été décrites et représentées à titre d'exemple, et on ne sortirait pas de son cadre en y apportant des modifications.
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Method and device for the continuous manufacture of coke.
The invention relates to a method and a device for the continuous manufacture of coke.
Currently, coke is produced almost exclusively in ovens having a large number of chambers joined together in batches and heated from the outside. The manufacturing process is discontinuous and essentially comprises the charging of the material to be coked. in these chambers, the decomposition by pyrolysis of this material for at least 18 hours at a temperature of about 1100 C as well as removing it in the incandescent state of
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coke obtained. The process is expensive because of its long duration, the handling of materials and the high temperature to be reached.
This results in unsatisfactory thermal efficiency for the reason that obtaining the reaction temperature involves heating the chambers through their walls with, as a consequence, the inevitable heat losses resulting from the heating of the chambers. a considerable amount of refractories and the like.
In addition, cooling the glowing coke with water, as generally performed, represents a wasteful dissipation of the heat contained in the coke as it is diverted. the present invention aims to reduce the duration of operations to a fraction of the time required in current coke oven batteries by a continuous process having a greatly improved thermal efficiency, and by a device requiring much lower investment. than coke oven batteries.
According to the process according to the invention, the material to be entrusted is placed in carriages which have a gas-permeable bottom and are used to constitute an endless conveyor on which the material to be treated is subjected, in successive stages, to preheating, pyrolysis and cooling by circulating gas through the material.
If desired, the material can be milked one. preliminary drying on the endless conveyor. The latter can be driven by a continuous or discontinuous forward movement then passing the carriages successively from one stage to the entrance with a stop at each stage.
Without the application of this process to the continuous manufacture of metallurgical dise, the material to be treated is successively subjected to preheating, which may be preceded by drying, pyrolysis with the evolution of rich gas, pyrolysis with the evolution of relatively lean gas and air-free cooling in several stages.
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.u .¯. ip, -gwe7-4 & tone we lose the salt shaker to be treated at temperature a: oraâ> poact, each of the different stages of pre-? yo b pyrolysis using hot gas taken from
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corresponding stages of coke cooling. Thus, on the one hand,
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by subjecting the rich gases given off in one or more stages of pyrolysis to degoudsonnago and a part of these gases comül0 cooling agent is introduced into the first stage (s) of refI'cdd.'3sl: put coke? and on the other hand, an inert gas is recycled between the stage of preheating the material to be coked and the stage (s) of: n: i, 8S "s stage of cooling the coke.
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when the drying of the material takes place as the first stage
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& 5 ci p 2nd endless belt conveyor, the material can be exposed c cÇ) l & f'i6Jl. ' hu.l; 1:
dc closed hot gases from combustion without 0: cÊ; r, <1: -, '0.:>: r, lean gas roïat-5, leaving to / ¯, o.:tfQtJabisDZ=d1t2 ?:: the:'.". -1.c horn ### '"#" o /; ! Í "13'3 t.: .....; an result * ... ua 5ac.age of 5. & U ..) f ,. '.'j.I' .. I.:;oW '.....': to be processed could "'" "; jJ ;;;;. th" .. t ;; I. ùQ' be done i by-:; e @ ycl.C1, ± C 'of gas ini21't.e, CC; ::; F "ali preheating stage of the j IDtüe to okêfie? As stage of pyrolysis with dt:; f'.g0mcnt of relative gas- msxi '> i poor representing the stage of coking properly 11te-, (we bring the salt shaker having undergone in the previous stages pyrolysis with release of rich gases , at a temperature between 900 and 1000 0 by means of fiasses and hot gases from
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combustion without excess oxidizer of a combustible material.
Coasse combustible material, one can use for this purpose a part
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back gag Tiehoc? i; ar .. '. ac11T1S or, take some? of technical oxygen, 1 a gas IJm) m; 1 (J.n ', 02ï substance the gas' r' '' :: 't,:!. v:' ": Poor pl1t released in this stage of coking âi : by; a: ß.C'i '.E ", ..- 4 These gases containing t) 8Sm1ti0 ./ .. omml' de" 'hydrof; t: rlt, their Cor. :::'. .l:, rUon produces steam ..r.4¯ <.. r.¯, .a '' hydrOfne their combustion produces steam)
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d-oc which Si;), a - t to the newly gas = j. This mixture of gas and vapor is 2 (idi with the effect of removing water vapor by
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condensation, before bringing the gases to the burners provided in the part of the installation, corresponding to the actual coking stage.
As a combustible material in the actual coking stage, it is also possible to use an easily flammable semi-coke, which has been spread in a thin cover over the material to be coked before the charging of the oven. cart, or even a small part of the coket material, In both cases,
the combustion is carried out by means of technical oxygen admitted in limited quantity - The fact of passing the material to be treated by the hot gases coming from this combustion has as a consequence that a metallurgical coke can be produced at a final temperature lower than the temperature to which the heating of the rooms is pushed in the batteries of coke ovens, that is to say between 900 to 10000C instead of care 1100 C.
The relatively lean gases given off at the actual coking stage are passed for cooling and condensation of the water vapor in a heat exchanger where they heat inert gas. The latter is advantageously joined upstream of the stage of preheating the materials to be coked, to the recycled gas between this stage and the last stage of cooling the coke and withdrawn from the recycled gas downstream of the preheating stage.
The thermal economy of the process according to the invention resides on the one hand in the fact that the material to be treated, moving horizontally, at a slow pace or in jerks on the endless belt conveyor, is traversed vertically by currents. of gas of suitable temperature, which ensures rapid and complete temperature exchanges, and on the other hand in the fact that these gas streams are reheated at the various coke cooling stages and recycled to a temperature suitable for the coke. different stages of preheating and pyrolysis of the
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material to be coked.
Most of the rich off gases are available for some purpose, while the relatively lean gases are largely used in the process itself. The latter also allows the easy recovery of tars which constitute a high value by-product.
The device according to the invention comprises an endless belt conveyor formed by juxtaposed carriages which are open upwards and provided at the bottom with a grid and pass between a series of pairs of upper and lower fixed boxes. . These upper and lower chambers are connected to gas conduits, are open towards each other and together with the walls of the carriages constitute closed and sealed reaction chambers. The enclosures are capable of being traversed by gases passing vertically through the material to be treated contained in the carriages while the latter pass successively from one pair of boxes to the next pair.
The pairs of upper and lower boxes can follow each other directly or be connected to one another by airlock constituted by fixed upper and lower flat parts and the walls of the carriages.
The charioits have lower and upper sliding strips on their longitudinal walls. The lower bands are supported on sliding bands fixed to the support of the conveyor and the upper bands serve as a support for the sliding bands provided at the bottom of the upper fixed boxes, the weight of which is at least partially taken up by the carriages. The contact between these bands ensures the seal to the outside * The seal can be improved by a lubricating material inserted between the bands.
The transverse walls of the carriages are also provided with the upper sliding strips. and lower which are intended to come into contact with transverse sealing buckets arranged at the inlet and at the outlet
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@@@. Thus; a 'group of carriages, together with a pair of upper and lower fixed canisson, constitute a momentary reaction chamber, closed and sealed.
The carriages are united, on the one hand, with rollers resting on rails which are fitted on the support of the conveyor at the places not provided with pairs of upper and lower fixed boxes or of passage hatches, and of on the other hand, counter-rollers interlocking with the notches of the conveyor cakes.
Citing the upper fixed boxes, they are advantageously suspended from counterweights or supported by springs taking up part of their weight, and they have jacks intended to lift them and keep them away from the trolleys above. of these during the overhaul of the installation. The connection between the upper fixed boxes and the gas pipes is made by means of a gas-tight telescopic connector.
The appended drawing represents by way of example several forced execution of the invention.
Fig. 1 against schematically, with several variations, a device for carrying out the method according to the invention, and FIG. 2 is a cross section of a carriage placed between a pair of upper and lower stationary boxes.
The device comprises carriages 1 which are juxtaposed and form an endless conveyor belt, controlled by a driving cake 2 (Fig. 1) and passing over a return cake 3. The belt driving can be slow and continuous or be done in jerks with faster translational movements followed by stops of a determined duration.
The upper strand of the conveyor belt is supported by main shifters 4 (Fig. 2) which are fixed by
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console beams 5 on the uprights 6 of a frame supporting the device, and are connected to each other by cross members 7.
On the side members 4 is mounted a series of pairs of upper 8 and lower 9 fixed boxes, between which the carriages 1 pass. These pairs of boxes can follow each other directly or be separated from one another by a passage lock 10 (Fig. 1). The upper boxes constitute hoods and are connected to a gas pipe 11 (Fig. 2) by means of a telescopic connector with asbestos packing 11 ', and the lower boxes end with a flanged pipe 12 on which A gas pipe is fitted, not shown in Fig. 2. Externally, the boxes 8 and 9 are provided with a layer of thermal insulation 13,
The carriages 1 are open upwards and have a bottom formed by grid bars 14.
Their longitudinal walls
15 and transverse 16 are made of heat-refractory metal, for example special cast iron, and can be protected inside by coke pisé 17. The longitudinal walls are lined with a heat-insulating mat 18. outside. an internal thermal insulation, which would have the advantage of extending the range of metals suitable for the construction of the charoits, thanks to the attenuation of the thermal shocks which would result. At the bottom, they are for- ', views ends of axles 19 carrying a roller 20 and a counter-roller 21.
The roller 20 bears on a rail 22 on the part of the upper strand of the conveyor belt which is not occupied by the pairs of boxes 8 and 9 or by the passage locks 10, as well as along the strand. back, while the counter roller. 21 fits into the notches (not shown) of cake 2 and 3,
In the part of the conveyor belt provided with pairs of boxes 8 and 9 and passage locks 10, the movement of the carriages is effected by sliding.
The longitudinal walls 15 of the carriages are for this purpose provided with upper wear strips
23 and lower 24. The bands 24 are in contact with corresponding bands 25 mounted on the main beams 4, and the upper bands 23 with bands 26 fixed to the bottom of the boxes.
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upper 8. Between the strips 24, 25 and 23, 26 is inserted a lubricant resistant to high temperatures. At least one of the two transverse walls 16 of each tank:
')! carries at the top a sliding strip 27 coming into contact with a strip 28 disposed transversely between two rear boxes 8 or between one of these boxes and the inlet or the outlet of an airlock 10. At the bottom, the transverse wall is provided with 'a strip 29 cooperating with a strip 30 placed on a cross member 7 located at the intersection of two lower boxes 9 or one of these boxes and the entry or exit of an airlock 10. The upper boxes 8 are supported with part of their weight on the carriages, while the rest of their weight is taken up by a counterweight or by an equivalent such as springs 31 placed between consoles 32 fixed to the brackets 6 of the guide plates 33 integral with the boxes 8 and sliding on the uprights 6.
The springs are guided by threaded rods 34 which pass through a threaded perforation of the brackets 32 and constitute jacks making it possible to lift the wedge 8 with a view to detaching it from the carriages during the inspection and maintenance work. .
As the length of the passage locks 10 is identical to that of a trolley 1, and the length of the pairs of fixed boxes * 8 and 9 to that of a group of trolleys, for example with two trolleys. 'as shown in FIG. 1, it is possible to make a treatment or reaction enclosure closed by each of the pairs of boxes 8 and 9 and the carriages inserted between these boxes. Sealing *. of these enclosures is ensured by the slip and wear strips described above.
Upstream of the pairs of fixed boxes 8 and 9 and of a first passage lock 10 is arranged an installation for loading the carriages. This comprises two hoppers 35 and 36 (Fig. 1) and. possibly, a hopper 37, each followed by a distributor
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metering device 35 ', 36' or 37 ', hopper 35 contains granulated coke intended to cover the grid formed by bars 14 with a protective layer. Hopper 36 delivers the mixture of coking fines, while hopper 37, if provided, is intended to provide easily flammable semi-coke which is spread thinly over the coking fines filling the carts. At the stage of loading the carriages, the transition between their advancement on the rail and the sliding cell is advantageously situated.
As explained above, the treatment of the material to be treated is carried out in several successive stages in the various sealed enclosures.
In a first stage, the material can be dried under conditions which do not alter the chemical composition of the material. At this stage corresponds an enclosure 38 provided in the lower box 9 with a burner 39 supplied with a lean gas - in calories and air. This gas is taken from a pipe 40. The hot combustion gases pass through the material from the bottom up and are released by a pipe 41 which brings them into a dust collector 42, from where they are sucked by a fan 43 which. evacuated into the atmosphere, these gases being of no technical value.
The dust retained in the cyclone returns to the distributor
37 ', or the dispenser 36' if the device does not have a hopper 37. It is obvious that the drying stage and the installation provided for this purpose can be omitted in the device according to the invention if the material to be treated arrives in a dry state in hopper 36 and if it has been dried previously, for example in a drum, horizontal plate or fluidized bed dryer.
The purpose of the next stage is to preheat the material to be treated to a temperature at which it does not yet occur. significant pyrolysis, either at a temperature of the order of 250 ° C. or higher, if the material permits. This preheating is done
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in an enclosure 44, separated from the enclosure 38 by an airlock 10, by means of a recycled neutral gas, for example an oxygen-deprived combustion gas, which passes through the enclosure 44 from the top to the bottom.
This gas is supplied in part by a pipe 45 coming from the last coke cooling stage in an enclosure 46, and in part by a pipe 47 coming from the outlet of a heat exchanger 48 through which very hot gas supplied by a pipe 49. the gas leaves the enclosure 44, at the bottom of the latter, via a pipe 50 which branches off into a pipe 5 comprising a fan 52 and going towards the inlet of the heat exchanger 48, and into a duct 53 comprising a fan 54 and going towards the inlet of the enclosure 46 of the last stage of cooling of the coke. By a suitable distribution of the cycled neutral gas between the pipes 51 and 53, it is easy to adjust the preheating temperature of the material found in the chamber 44.
In the following stages, the material to be treated undergoes pyrolysis at increasing temperatures, capable of causing the evolution of gases rich in calories as a result of the thermal decomposition of the material. These rich gases consist mainly of hydrocarbons and contain relatively little hydrogen. For the pyrolysis stages are provided the enclosure 55 which is separated by an airlock 10 from the previous enclosure 44, and the eu-,. enclosure 56, the latter being followed by an airlock 10. The enclosure 55 is supplied with hot gas supplied by the pipe 57 and coming from the enclosure 58 of an intermediate stage for cooling the coke.
Similarly, the enclosure 56 receives very hot gas via a pipe 59 connected to the enclosure 60 which constitutes the first coke cooling stage. In enclosure 56, the material to be treated reaches a temperature of the order of 600 C. The heating gases travel through enclosures 55 and 56 from top to bottom and carrying with them the rich gases newly released by pyrolysis. They exit by pipes 61 and 62 which meet
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p @ ur constitute a pipe 63 by which the gases are brought into a cooling and tar removal apparatus 64.
Condensed @urdon, which is of high value for the reason that it has not undergone thermal decomposition at temperatures up to @ 00 C, as is the case in coke oven batteries, -juitte the device through a pipe 65.
The rich gases leaving the grinder are sucked by a fan 66 and pass through a line o7 which branches off into lines 68 and 69 to feed it. part of enclosure 58 and part of enclosure 60, where they serve as coolants for the glowing coke while heating so that they can be suitable in enclosures 55 and 56 as heating agents * The excess of rich gases is taken from the pipe .67 by a bypass 70 connected to a gasometer * gaur the stage of the actual coking, during which the coke contraction takes place which gives it its mechanical resistance, the enclosure 71 comprising in the box.
upper fixed burners 72 directed towards the material to be treated.
The flames of these burners and the combustion gases passing through the material from top to bottom bring it to a temperature between 900 and 1000 C. The gases still released from the material, consisting mainly of hydrogen with a little methane and therefore relatively low in calories, leave the enclosure through line 49 together with the combustion gases. They are re-. cooled in the temperature exchanger 48 and sucked by the fan 73 inserted in the pipe 40.
As gas supplying the burners 72, it is advantageously possible to use the relatively lean gases passing through the line 40, a small part of which may have been taken to supply the burner 39, if the device comprises an enclosure.
38 to dry the material to be treated. The combustion of these gases in the burners 72 takes place with an insufficient amount of air or, preferably, technical oxygen. Flue gases contain
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then mainly water vapors which condense in the heat exchanger 48. If necessary, the relatively lean gases can be enriched with a reduced amount of rich gases taken from line 70.
In another embodiment of the invention, gas-rich gases are used in the burners 72 which are taken from line 70 and burnt with a minimum of technical oxygen. In this case, a carbonic acid absorber is advantageously interposed between the temperature exchanger 48 and the fan 73.
In yet another embodiment, the material to be treated when charging is covered with a thin layer of. easily flammable semicoke, coming from the hopper 37 then provided for this purpose. The burners 72 are only used in this case to ignite this layer. The quantity of oxygen all just necessary for the combustion of the semi-coke is introduced into the chamber 71.
Finally, in the same vein, but omitting the layer of semi-coke, it is still possible to provide for the production in chamber 71 of the heat necessary for the coking of the material by igniting the upper layer of the material itself. , by the burners 72, and to burn a small part of it with a restricted quantity of oxygen. A carbonic acid absorber will advantageously also be provided in these last two variants.
At the various stages of cooling the coke in the enclosures 60, 58 and 46, its sensible heat is successively used to heat the gases serving for cooling the coke. Thus, the rich gases leave enclosure 60 at a temperature of the order of 900 ° C. and are used to heat the material in enclosure 56 to approximately 600 ° C.; the rich gases passing through the enclosure 58 exit therefrom at a temperature of about 500 ° C. and bring the material from the enclosure 55 to a temperature at which the pyrolysis of the material becomes intense and produces a quantity
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appreciable rich gas.
In enclosure 46, the coke is cooled from 500 to approximately 200 ° C. and transfers its sensible heat to the inert gas intended for preheating the material in enclosure 44 to approximately
250 C, assisted for this purpose by the hot inert gas coming through line 47 of the heat exchanger 48. In this way, at least three quarters of the sensible heat of the incandescent coke is recovered and transmitted. this heat to the various streams of recycled gas which receive it by direct contact with the material by passing through it vertically and transfer it in the same way to the material to be treated.
At the exit of the passage lock 10 placed after the enclosure
46, the rollers 20 of the carriages again make contact with the rails 22, and, passing over the cake 3, the carriages discharge the coke on an inclined plane 74. The duration of the operation is about 6 hours. , therefore a tiors of the duration of the coking. in conventional coke oven batteries.
Of course, the invention is not limited to the embodiments which have been described and shown by way of example, and one would not depart from its scope by making modifications thereto.