CA1105867A - Procede de traitement de schistes bitumineux en vue d'en extraire les constituants volatils et dispositif a cet effet - Google Patents
Procede de traitement de schistes bitumineux en vue d'en extraire les constituants volatils et dispositif a cet effetInfo
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Classifications
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
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Abstract
Procédé et four d'extraction des constituants volatils des schistes bitumineux. En vue d'un réglage des conditions de marche du four d'alimentation du schiste concassé est effectué par un sas d'alimentation et une goulotte de distribution rotative à angle d'inclinaison variable.
Description
L'évolution actuelle du prix du pétrole et l'épuise ment des ressources ont rendu rentable le traitement des schistes et sables bitumineux. Le seul procédé qui semble actuellement appllcable à l'échelle industrielle consiste à
séparer les constituants volatils et principalement les hydro-carbures du schiste en soumettant celui-ci d'abord à une opé-ration de broyage et ensuite à une pyrolyse et distillation des constituants hydrocarbonés et autres éventuellement présents, en vue de leur valorisation. Les schistes épuisés sont en-suite rejetés.
Différents procédés et installations sont connus pour réaliser de telles opérations. Parmi ceux-ci, un procédé lar- ~
gement répandu consiste à alimenter le schiste par le haut dans -un four ou cornue vertical et à déplacer mécaniquement ce schiste vers le bas pour l'évacuer au bas du four. Une partie -du produit provenant de la pyrolyse et de la distillation, de préférence une fraction gazeuse, est admise en même temps qu'une quantité correspondante d'air à une hauteur convenab]e (géné- ~;~
ralement à mi-hauteur) dans la masse de schiste contenue dans le four et y subit une combustion. Il s'établit une zone de combustion (limitée par la quantité d'air introduite) four-nissant les calories nécessaires à la pyrolyse et à la distil-lation des schistes bitumineux dans une zone de pyrolyse et de dlstillation située au-dessus de la zone de combustion. Les constituants contenus dans le schiste gazeux sont récupérés `
ainsi dans la zone de pyrolyse et de distillation à des tem-pératures de l'ordre de 500C et quittent le four à contre-courant du flux de schiste frais admis, en passant dans une zone supérieure servant de æone de séchage du schiste.
A la sortie du four, les constituants les moins vola-tils sont condensés et récupérés tandis que les gaz non con-~. . .. .
S86~
densables à la température ordinaire subissent une épuration finale et sont partiellement recyclés vers la zone de combus-tion et que le restant est destiné à d'autres usages.
Selon une variante, le gaz recyclé est divisé en deux courants, un premier étant admis directement dans le four à
hauteur de la zone de combustion, le second l'étant au bas du four afin d'obtenir un échange thermique permettant de refroi-dir le schiste épuisé provenant de la zone de combustion à con-tre-courant du gaz de recyclage frais remontant vers la zone 10 de combustion. -Le schiste alimenté dans le four se présente sous forme d'un produit friable de granulométrie déterminée par le broyage et dont les fines ont été séparées. Le schiste doit être admis dans le four qui se trouve à une pression légère-ment supérieure à la pression atmosphérique à travers un sas. ~ -Il convient de noter qu'il s'agit essentiellement d'un produit de nature macroscopiquement homogène. L'alimentation en gaz recyclé et en air de combustion se réalise quant à elle selon la configuration géométrique imposée par les dispositifs pré-vus à cet effet. Or, pour une bonne opération du four, il convient d'établir une zone de combustion déterminée permet-tant d'accroi'tre au ma~imum la rentabilité de l'installation. -On cherche donc de trouver un compromis dans la conception géométrique des admissions à la zone de combustion pour dif-férents régimes de marche et différentes qualités du schiste traité. Il convient cependant de garder à l'esprit qu'il est particulièrement difficile de trouver un compromis satisfai-sant pour des fours atteignant plus de 10 m de diamètre ~`
d'autant que l'entassement irrégulier du schiste alimenté -peut provoquer des pertes de charge variables selon la sec-tion du four entraînant des perturbations de fonctionnement.
~.
séparer les constituants volatils et principalement les hydro-carbures du schiste en soumettant celui-ci d'abord à une opé-ration de broyage et ensuite à une pyrolyse et distillation des constituants hydrocarbonés et autres éventuellement présents, en vue de leur valorisation. Les schistes épuisés sont en-suite rejetés.
Différents procédés et installations sont connus pour réaliser de telles opérations. Parmi ceux-ci, un procédé lar- ~
gement répandu consiste à alimenter le schiste par le haut dans -un four ou cornue vertical et à déplacer mécaniquement ce schiste vers le bas pour l'évacuer au bas du four. Une partie -du produit provenant de la pyrolyse et de la distillation, de préférence une fraction gazeuse, est admise en même temps qu'une quantité correspondante d'air à une hauteur convenab]e (géné- ~;~
ralement à mi-hauteur) dans la masse de schiste contenue dans le four et y subit une combustion. Il s'établit une zone de combustion (limitée par la quantité d'air introduite) four-nissant les calories nécessaires à la pyrolyse et à la distil-lation des schistes bitumineux dans une zone de pyrolyse et de dlstillation située au-dessus de la zone de combustion. Les constituants contenus dans le schiste gazeux sont récupérés `
ainsi dans la zone de pyrolyse et de distillation à des tem-pératures de l'ordre de 500C et quittent le four à contre-courant du flux de schiste frais admis, en passant dans une zone supérieure servant de æone de séchage du schiste.
A la sortie du four, les constituants les moins vola-tils sont condensés et récupérés tandis que les gaz non con-~. . .. .
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densables à la température ordinaire subissent une épuration finale et sont partiellement recyclés vers la zone de combus-tion et que le restant est destiné à d'autres usages.
Selon une variante, le gaz recyclé est divisé en deux courants, un premier étant admis directement dans le four à
hauteur de la zone de combustion, le second l'étant au bas du four afin d'obtenir un échange thermique permettant de refroi-dir le schiste épuisé provenant de la zone de combustion à con-tre-courant du gaz de recyclage frais remontant vers la zone 10 de combustion. -Le schiste alimenté dans le four se présente sous forme d'un produit friable de granulométrie déterminée par le broyage et dont les fines ont été séparées. Le schiste doit être admis dans le four qui se trouve à une pression légère-ment supérieure à la pression atmosphérique à travers un sas. ~ -Il convient de noter qu'il s'agit essentiellement d'un produit de nature macroscopiquement homogène. L'alimentation en gaz recyclé et en air de combustion se réalise quant à elle selon la configuration géométrique imposée par les dispositifs pré-vus à cet effet. Or, pour une bonne opération du four, il convient d'établir une zone de combustion déterminée permet-tant d'accroi'tre au ma~imum la rentabilité de l'installation. -On cherche donc de trouver un compromis dans la conception géométrique des admissions à la zone de combustion pour dif-férents régimes de marche et différentes qualités du schiste traité. Il convient cependant de garder à l'esprit qu'il est particulièrement difficile de trouver un compromis satisfai-sant pour des fours atteignant plus de 10 m de diamètre ~`
d'autant que l'entassement irrégulier du schiste alimenté -peut provoquer des pertes de charge variables selon la sec-tion du four entraînant des perturbations de fonctionnement.
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-2-- ~ . . .. .. . .
S~7 On observe aussi que le front de séparation entre la zone de combustion d'une part et la zone de pyrolyse et de distillation d'autre part est fluctuant et irrégulier rendant difficile un réglage du régime de marche. De plus, on cons-tate des condensations des constituants les moins volatils sur les couches supérieures du schiste venant d'être alimenté et qui est par conséquent froid, les condensats devant être ré~
évaporés lors de la propulsion des schistes vers le bas. ~
La poussière présente dans les gaz et vapeurs extraits -constitue un problème très important car c'est généralement un ;
brouillard qui quitte l'installation pour subir une dépous-siération et il importe donc de réduire autant que possible ;~
la quantité de poussière présente. Actuellement, des charges essentiellement discontinues sont admises dans le four qui sont la cause de nombreuses dif~icult~s liées à la présence de poussières et à une mauvaise distribution du produit. Cer-taines installations comportent pour ce dernier point des barres verticales disposées dans la tete du four mais aucune solution générale pratique n'a été apportée jusqu'à présent aux différents inconvénients précités.
La présente invention vise à assurer une marche régu-lière d'un four de traitement de schistes bitumineux pour en extraire les constituants volatils par un procédé permettant de régler à volonté les conditions de marche dans le four `
et en particulier la localisation de la zone de combustion par une distribution adéquate du schiste dans le four.
Le but ainsi visé est atteint grâce au fait que l'a-limentation du schiste bitumineux concassé s'effectue par ;
un sas et à l'intervention d'une goulotte de distribution ro-tative à angle d'inclinaison variable. Le schiste peut être ainsi alimenté en provenance du sas, par la goulotte
S~7 On observe aussi que le front de séparation entre la zone de combustion d'une part et la zone de pyrolyse et de distillation d'autre part est fluctuant et irrégulier rendant difficile un réglage du régime de marche. De plus, on cons-tate des condensations des constituants les moins volatils sur les couches supérieures du schiste venant d'être alimenté et qui est par conséquent froid, les condensats devant être ré~
évaporés lors de la propulsion des schistes vers le bas. ~
La poussière présente dans les gaz et vapeurs extraits -constitue un problème très important car c'est généralement un ;
brouillard qui quitte l'installation pour subir une dépous-siération et il importe donc de réduire autant que possible ;~
la quantité de poussière présente. Actuellement, des charges essentiellement discontinues sont admises dans le four qui sont la cause de nombreuses dif~icult~s liées à la présence de poussières et à une mauvaise distribution du produit. Cer-taines installations comportent pour ce dernier point des barres verticales disposées dans la tete du four mais aucune solution générale pratique n'a été apportée jusqu'à présent aux différents inconvénients précités.
La présente invention vise à assurer une marche régu-lière d'un four de traitement de schistes bitumineux pour en extraire les constituants volatils par un procédé permettant de régler à volonté les conditions de marche dans le four `
et en particulier la localisation de la zone de combustion par une distribution adéquate du schiste dans le four.
Le but ainsi visé est atteint grâce au fait que l'a-limentation du schiste bitumineux concassé s'effectue par ;
un sas et à l'intervention d'une goulotte de distribution ro-tative à angle d'inclinaison variable. Le schiste peut être ainsi alimenté en provenance du sas, par la goulotte
-3-'58~i7 animée d'un mouvement de rotation selon des cercles concentri-ques ou des spirales en modifiant l'inclinaison de la goulotte, On peut de cette manière, en commandant la goulotte obtenir un profil souhaité de la matière alimenté et par conséquent modi- , fier de manière délibérée selon la section droite du four les pertes de charge des constituants gazeux circulant, en fonction des désiderata pour corriger la marche du four et établir le `
régimè souhaité.
Il est en particulier possible d'alimenter le schiste -frais de manière progressive régulière afin d'éviter les con~densations trop importantes qui résultent actuellement d'une admission brutale et quasiment instantanée d'une masse impor-tante de schiste froid à traiter.
Le mécanisme d'entraînement de la goulotte permet d'accroître dans une section ou un segment la quantité de ma-tière alimentée de manière à modifier localement les conditions de circulation des gaz pour corriger le régime de marche de l'installation. -Essentiellement la grande régularité de distribution du schiste selon un profil prédéterminé, qu'il est possible d'atteindre selon l'invention constitue l'avantage majeur de ~ -celle-ci. Il n'est plus nécessaire de prévoir dans ce cas d'autres dispositifs pour assurer la distribution régulière de ~-la matière '- . ~ ' .
De plus, l'utilisation selon l'invention d'une gou-lotte rotative réglable en inclinaison permet de faire glisser la matière depuis le sas d'admission et de déposer pratiquement sans chocs la matière sur le lit de schiste à traiter. L'uti- ~
lisation d'une goulotte téléscopique permet notamment de dé- -~;
poser les schistes à traiter pratiquement sans aucun choc en tous points de la surface du lit de matière à traiter.
_~~
- :
.. . . . . . .
. "
~5~
Sous un aspect large, l'invention est relative à
un procédé de traitement de schistes bitumineux pour en ex-traire les constituants volatils et comprenant les étapes sui- : :
vantes:
(a) l'on concasse le schiste bitumineux, (b) l'on pyrolyse le schiste biturnineux concassé en (1) alimentant le schiste biturnineux concassé par le ha~t d'une cornue, laquelle est divisée en une zone de combustion à sa partie inférieure, `::
une zone de pyrolyse au-dessus de la zone de combustion et une zone de séchage au-dessus de la zone de combustion, (2) faisant circuler le schiste de haut en bas :~
dans la cornue~
(3) introduisant de l'air dans la zone de combus- :
tion de facon à e~gendrer de la chaleur et à ~
volatiliser les constituants volatils dans la ::
zone de pyrolyse, (c) l'on extrait les constituants volatils à la partie supérieure de la cornue, et (a) l'on soutire le schiste bitumineux épuisé à la partie inférieure de la cornue, caractérisé en ce que l'on maintient la zone de combustion à :
un niveau prédétermin~ dans la cornue en alimentant cette ~ ....... ... ..................
....................... .
dernière de schiste de manière progressive régulière, le schlste étant d~posé en anneaux concentriques de hauteur uni-forme, la largeur de chaque anneau variant de fa,con régulière .
avec chaque auymentation du rayon de rotation de la goulotte rotative à mesure que cette dernière se rapproche ou s'éloigne :
:"
de la périphérie de la cornue afin que tous les anneaux aient la même surface.
; ~ , .
.
,, . , ,. . ,, . , , . ., . .. . .. .. , .. . .,.. ,.. ,.. , . . . ",, ,,.. ",. . .. . .. .. ..... .. . .. . . .. . ..
~5~7 Selon un mode d'exécution particulièrement avanta-geux du procéde de l'invention, la distribution est commandée en fonction de la quantité et de la nature des produits vola-tils résultant du procédé. A cet effet, on mesure en continu ou en discontinu en un certain nombre de points distincts les paramètres relatifs aux produits volatils obtenus et modifie, si nécessaire, en fonction des résultats, les conditions d'ali-mentation du four~
Selon un autre mode d'exécution, éventuellement com-binable avec le premier, la distribution de schistes par la goulotte s'effectue en fonction du poids de schiste prélevé
d'un silo de stockage.
Il est apparu que la fraction gazeuse obtenue dans l'opération et qui est prélevée en partie pour être recycléé
à la zone de combustion convient également bien pour être insuflée dans le mécanisme d'entraînement de la goulotte afin d'éliminer les dépôts de poussières très importants sur ce mé-1 canisme qui est disposé dans la tête du four, au-dessus de la ,~ zone de séchage.
Du point de vue constructif, l'invention porte sur un dispositif d'alimentation pour un four de traitement de ~ schistes bitumineux convenant pour l'extraction à partir de I ceux-ci des consti~uants volatils caractérisé en ce qu'11 com-porte au moins un sas d'admission et d'alimentation raccordé
à une goulotte de distribution rotative à angle d'inclinaison variable disposé dans la tête du four. ~ -Avantageusement, il est prévu deux sas d'admission '~ et d'alimentation servant de silos de stockage qui peuvent servir à tour de rôle pour alimenter la goulotte.
Les sas précités peuvent être montés sur un disposi-- tif de pesée permettant de connaître en cours de chargement la I quantité de matière pr~levée.
..
,, . , .. . . . . . . . . , ,; . : . . . . .
S~6~ ~ ~
D'autres détails et caractéristiques de la présente invention apparai`tront dans la description qui suit d'un mode d'exécution particulièrement préféré de l!invention donné uni- -quement à titre d'illustration sans caractère limitatif.
Dans les dessins annexés: ~-La figure 1 représente en traits pleins un schéma d'une installation de traitement à laquelle s'applique l'in-vention et en traits d'axe une modification inventive dans les circuits de circulation des produits gazeux qui relève de l'in-vention; -La figure 2 représente un détail de l'installation selon la figure 1 illustrant la goulotte rotative à inclinai-son variable selon l'invention dans une vue en élévation d'une tête de four, Les figures 3 et 4 illustrent respectivement en plan et en coupe verticale la fa,con dont le schiste peut être déposé
sur la partie supérieure du lit de schiste à traiter se trouvant dans le four. -~ -La figure 1 illustre, en traits pleins, une installa-tion connue classique de traitement de schiste bitumineux. Le schiste extrait dans la mine 1 est soumis à un broyage en deux étapes en 2. Les fines sont rejetées en 3 tandis que le schis-te à traiter présentant la granulométrie souhaitée circule par un transporteur 4 et est alimenté par le haut dans un four ou cornue 5. ;
Ce four est divis~ en une zone de séchage 5a du schis-te, une zone de pyrolyse et de distillation 5b à laquelle suc-cède la zone de combustion 5c. Ensuite, le schiste circulant de haut en bas passe dans une zone d'échange thermlque et est finalement extrait en 7 en passant par une grille 6. -Les constituants volatils et les poussières entralnées ,~, . '. ' ,. .
.~ -, .
"'..
5~
quittent le four 5 en 8 et sont recueillis dans une installa-tion 9 où la fraction condensable de composition similaire au pétrole est retirée en 10. Les gaz non condensables à la tem-pérature ordinaire su~issent une épuration finale et sont exi-traits par une soufflerie 11 et se séparent ensuite en deux courants. Le premier courant 12 est recyclé tandis que le , second courant 13 est utilisé à d'autres usages. Le courant 12 à son tour se divise en un courant 15 admis au bas du four et qui s'~chauffe au contact des matières solides (schiste épuisé) descendant dans la zone 5d. L'autre fraction 14 est admise directement en mélange avec de l'air provenant de la -conduite 17 et insufflé par le ventilateur 16.
La localisation géométrique de l'admission du mélange d'air et de gaz recyclé par le conduit 14 étant déterminée et le schiste alimenté étant macroscopiquement homogène, ii n'existe en fait dans les installations connues aucune pos-sibilité pratique d'établir un profil adéquat pour différents régimes et des qualités variables du schis~e alimenté, pour établir une zone de combustion adéquate et l'on se contente simplement de déposer de la manière la plus plane possible le schiste à traiter. Or, en fonction de la géométrie du four, , de ]a disposition des admissions de gaz dans la zone de com-bustion et de divers autres facteurs parmi lesquels on peut citer la façon dont le schiste traité est extrait, il peut être au contraire n~cessaire pour une production optimale de .; , , .
déposer le schiste selon une configuration particulière. Ceci est réalisable selon l'invention gra~ce au recours au disposi- ~ -tif indiqué à la Figure 2.
La tête du four est équipée de plus d'un silo 22 formant sas pour l'admission du schiste. Depuis le silo 22, la matière s'écoule par un chenal et divers organes et arrive centrale-' '"~'.
: ,~, `. .!~ , .
36~7 ment à une goulotte 24 qui dans les dessins est représentée à titre d'i]lustration dans 3 positions successives qu'elle peut affecter (dans la deuxième et la troisième position, la goulotte est repérée comme 24' et 24" mais il doit être bien entendu qu'il s'agit d'une seule et même goulotte dans trois positions). Une commande (non représentée) permet de mettre en rotation selon l'axe longitudinal du four 5, la goulotte 24 et de modifier son inclinaison. Il devient ainsi possible de déverser sans heurts et sans chute sur une hauteur impor-tante le schiste frais alimenté sur le lit de schiste sous-jacent. De plus, des sondes verticales 26 et 27 permettent ;
de déterminer le niveau de la matière pour sonder avant déver-sement le niveau et contrôler après déversement si l'opération a été correctement exécutée. Bien entendu, la sonde 27 pour fonctionner rend nécessaire d'amener la goulotte dans la po-' sition verticale repérée 24".
Le dispositif de chargement prévu par la présente in-vention permet également de prévoir une sonde centrale avec laquelle on peut sonder le niveau à travers le chenal d'ali-mentation central lorsque la goulotte occupe la position ver-ticale 24".
L'utilisation de la goulotte permet non seulement la .' distribution souhaitée de la matière influençant la localisa-;, tion de la zone de combustion, mais réduit aussi considérable-, ment les hauteurs de chute de la matière, en réduisant ainsi la formation de poussière qui est particulièrement préjudiciable ~`
, à la séparation ultérieure des hydrocarbures.
Dans les figures 3 et 4 on peut voir la façon dont la matière peut etre répartie sur le lit de schiste se trouvant dans la zone de séchage 5a. On voit que la matière 30 s'écoulant dans la goulotte 24 se dépose en couches concentriques d'une ' ': .,'. ' ., ~ ,: ' , 9 .... . ~ , . . .
épaisseur prédéterminée depuis un niveau initial 32 jusqu'à un niveau final 34. sien entendu, il est parfaitement possible de déposer la matière selon un autre profil que le profil essen-tiellement horizontal représenté et dans de nombreux cas, il peut être particulièrement intéressant d'adopter un profil qui n'est pas horizontal.
Sur la figure 3 on voit que la matière est déposée suivant des anneaux concentriques, la goulotte faisant à
chaque fois un saut pour passer à l'anneau voisin. Pour ob-tenir une hauteur de dépôt uniforme sur toute la section dufour, il faut que la largeur des anneaux soit inversement pro-portionnelle à leur rayon, afin que tous les anneaux aient la même surface. C'est la raison pour laquelle la largeur des anneaux montrés sur la figure 3 diminue régulièrement depuis le centre jusqu'à la périphérie du four.
L'alimentation de la matière en fonction du poids de matière déjà déposée antérieurement est réalisée en équipant le silo 22 d'un dispositif de pesée. Il est ~galement pos-sible de réaliser cette alimentation en fonction des résultats d'analyse des produits gazeux extraits du schiste.
Pour assurer une distribution r~gulière du schiste, il peut être avantageux de prévoir deux silos de stockage four-nissant à tour de rôle le schiste à la goulotte, l'un d'eux se ;
vidant pendant que l'on procède au remplissage de l'autre.
Il est apparu également intéressant, compte tenu desquantités non négligeables de poussières présentes dans la tête du four, même en évitant grâce à la goulotte les déver-sements brutaux, de faire circuler un courant de gaz au mé-canisme de commande de la goulotte. A cet effet, il est apparu -que le gaz obtenu après condensation des fractions lourdes con-vient particulièrement et selon l'invention, une partie de ce '`
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gaz (représenté en 18 dans la figure 1) est recyclé en tete --du four 5. :
Bien que l'on ait décrit des modes d'exécution par-ticulièrement préférés convenant dans le cadre de l'invention, de nombreuses variantes opératoires et constructives restent bien entendu possible tout en restant dans le cadre de l'in- .. .
vention.
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régimè souhaité.
Il est en particulier possible d'alimenter le schiste -frais de manière progressive régulière afin d'éviter les con~densations trop importantes qui résultent actuellement d'une admission brutale et quasiment instantanée d'une masse impor-tante de schiste froid à traiter.
Le mécanisme d'entraînement de la goulotte permet d'accroître dans une section ou un segment la quantité de ma-tière alimentée de manière à modifier localement les conditions de circulation des gaz pour corriger le régime de marche de l'installation. -Essentiellement la grande régularité de distribution du schiste selon un profil prédéterminé, qu'il est possible d'atteindre selon l'invention constitue l'avantage majeur de ~ -celle-ci. Il n'est plus nécessaire de prévoir dans ce cas d'autres dispositifs pour assurer la distribution régulière de ~-la matière '- . ~ ' .
De plus, l'utilisation selon l'invention d'une gou-lotte rotative réglable en inclinaison permet de faire glisser la matière depuis le sas d'admission et de déposer pratiquement sans chocs la matière sur le lit de schiste à traiter. L'uti- ~
lisation d'une goulotte téléscopique permet notamment de dé- -~;
poser les schistes à traiter pratiquement sans aucun choc en tous points de la surface du lit de matière à traiter.
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Sous un aspect large, l'invention est relative à
un procédé de traitement de schistes bitumineux pour en ex-traire les constituants volatils et comprenant les étapes sui- : :
vantes:
(a) l'on concasse le schiste bitumineux, (b) l'on pyrolyse le schiste biturnineux concassé en (1) alimentant le schiste biturnineux concassé par le ha~t d'une cornue, laquelle est divisée en une zone de combustion à sa partie inférieure, `::
une zone de pyrolyse au-dessus de la zone de combustion et une zone de séchage au-dessus de la zone de combustion, (2) faisant circuler le schiste de haut en bas :~
dans la cornue~
(3) introduisant de l'air dans la zone de combus- :
tion de facon à e~gendrer de la chaleur et à ~
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zone de pyrolyse, (c) l'on extrait les constituants volatils à la partie supérieure de la cornue, et (a) l'on soutire le schiste bitumineux épuisé à la partie inférieure de la cornue, caractérisé en ce que l'on maintient la zone de combustion à :
un niveau prédétermin~ dans la cornue en alimentant cette ~ ....... ... ..................
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dernière de schiste de manière progressive régulière, le schlste étant d~posé en anneaux concentriques de hauteur uni-forme, la largeur de chaque anneau variant de fa,con régulière .
avec chaque auymentation du rayon de rotation de la goulotte rotative à mesure que cette dernière se rapproche ou s'éloigne :
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de la périphérie de la cornue afin que tous les anneaux aient la même surface.
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~5~7 Selon un mode d'exécution particulièrement avanta-geux du procéde de l'invention, la distribution est commandée en fonction de la quantité et de la nature des produits vola-tils résultant du procédé. A cet effet, on mesure en continu ou en discontinu en un certain nombre de points distincts les paramètres relatifs aux produits volatils obtenus et modifie, si nécessaire, en fonction des résultats, les conditions d'ali-mentation du four~
Selon un autre mode d'exécution, éventuellement com-binable avec le premier, la distribution de schistes par la goulotte s'effectue en fonction du poids de schiste prélevé
d'un silo de stockage.
Il est apparu que la fraction gazeuse obtenue dans l'opération et qui est prélevée en partie pour être recycléé
à la zone de combustion convient également bien pour être insuflée dans le mécanisme d'entraînement de la goulotte afin d'éliminer les dépôts de poussières très importants sur ce mé-1 canisme qui est disposé dans la tête du four, au-dessus de la ,~ zone de séchage.
Du point de vue constructif, l'invention porte sur un dispositif d'alimentation pour un four de traitement de ~ schistes bitumineux convenant pour l'extraction à partir de I ceux-ci des consti~uants volatils caractérisé en ce qu'11 com-porte au moins un sas d'admission et d'alimentation raccordé
à une goulotte de distribution rotative à angle d'inclinaison variable disposé dans la tête du four. ~ -Avantageusement, il est prévu deux sas d'admission '~ et d'alimentation servant de silos de stockage qui peuvent servir à tour de rôle pour alimenter la goulotte.
Les sas précités peuvent être montés sur un disposi-- tif de pesée permettant de connaître en cours de chargement la I quantité de matière pr~levée.
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D'autres détails et caractéristiques de la présente invention apparai`tront dans la description qui suit d'un mode d'exécution particulièrement préféré de l!invention donné uni- -quement à titre d'illustration sans caractère limitatif.
Dans les dessins annexés: ~-La figure 1 représente en traits pleins un schéma d'une installation de traitement à laquelle s'applique l'in-vention et en traits d'axe une modification inventive dans les circuits de circulation des produits gazeux qui relève de l'in-vention; -La figure 2 représente un détail de l'installation selon la figure 1 illustrant la goulotte rotative à inclinai-son variable selon l'invention dans une vue en élévation d'une tête de four, Les figures 3 et 4 illustrent respectivement en plan et en coupe verticale la fa,con dont le schiste peut être déposé
sur la partie supérieure du lit de schiste à traiter se trouvant dans le four. -~ -La figure 1 illustre, en traits pleins, une installa-tion connue classique de traitement de schiste bitumineux. Le schiste extrait dans la mine 1 est soumis à un broyage en deux étapes en 2. Les fines sont rejetées en 3 tandis que le schis-te à traiter présentant la granulométrie souhaitée circule par un transporteur 4 et est alimenté par le haut dans un four ou cornue 5. ;
Ce four est divis~ en une zone de séchage 5a du schis-te, une zone de pyrolyse et de distillation 5b à laquelle suc-cède la zone de combustion 5c. Ensuite, le schiste circulant de haut en bas passe dans une zone d'échange thermlque et est finalement extrait en 7 en passant par une grille 6. -Les constituants volatils et les poussières entralnées ,~, . '. ' ,. .
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quittent le four 5 en 8 et sont recueillis dans une installa-tion 9 où la fraction condensable de composition similaire au pétrole est retirée en 10. Les gaz non condensables à la tem-pérature ordinaire su~issent une épuration finale et sont exi-traits par une soufflerie 11 et se séparent ensuite en deux courants. Le premier courant 12 est recyclé tandis que le , second courant 13 est utilisé à d'autres usages. Le courant 12 à son tour se divise en un courant 15 admis au bas du four et qui s'~chauffe au contact des matières solides (schiste épuisé) descendant dans la zone 5d. L'autre fraction 14 est admise directement en mélange avec de l'air provenant de la -conduite 17 et insufflé par le ventilateur 16.
La localisation géométrique de l'admission du mélange d'air et de gaz recyclé par le conduit 14 étant déterminée et le schiste alimenté étant macroscopiquement homogène, ii n'existe en fait dans les installations connues aucune pos-sibilité pratique d'établir un profil adéquat pour différents régimes et des qualités variables du schis~e alimenté, pour établir une zone de combustion adéquate et l'on se contente simplement de déposer de la manière la plus plane possible le schiste à traiter. Or, en fonction de la géométrie du four, , de ]a disposition des admissions de gaz dans la zone de com-bustion et de divers autres facteurs parmi lesquels on peut citer la façon dont le schiste traité est extrait, il peut être au contraire n~cessaire pour une production optimale de .; , , .
déposer le schiste selon une configuration particulière. Ceci est réalisable selon l'invention gra~ce au recours au disposi- ~ -tif indiqué à la Figure 2.
La tête du four est équipée de plus d'un silo 22 formant sas pour l'admission du schiste. Depuis le silo 22, la matière s'écoule par un chenal et divers organes et arrive centrale-' '"~'.
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36~7 ment à une goulotte 24 qui dans les dessins est représentée à titre d'i]lustration dans 3 positions successives qu'elle peut affecter (dans la deuxième et la troisième position, la goulotte est repérée comme 24' et 24" mais il doit être bien entendu qu'il s'agit d'une seule et même goulotte dans trois positions). Une commande (non représentée) permet de mettre en rotation selon l'axe longitudinal du four 5, la goulotte 24 et de modifier son inclinaison. Il devient ainsi possible de déverser sans heurts et sans chute sur une hauteur impor-tante le schiste frais alimenté sur le lit de schiste sous-jacent. De plus, des sondes verticales 26 et 27 permettent ;
de déterminer le niveau de la matière pour sonder avant déver-sement le niveau et contrôler après déversement si l'opération a été correctement exécutée. Bien entendu, la sonde 27 pour fonctionner rend nécessaire d'amener la goulotte dans la po-' sition verticale repérée 24".
Le dispositif de chargement prévu par la présente in-vention permet également de prévoir une sonde centrale avec laquelle on peut sonder le niveau à travers le chenal d'ali-mentation central lorsque la goulotte occupe la position ver-ticale 24".
L'utilisation de la goulotte permet non seulement la .' distribution souhaitée de la matière influençant la localisa-;, tion de la zone de combustion, mais réduit aussi considérable-, ment les hauteurs de chute de la matière, en réduisant ainsi la formation de poussière qui est particulièrement préjudiciable ~`
, à la séparation ultérieure des hydrocarbures.
Dans les figures 3 et 4 on peut voir la façon dont la matière peut etre répartie sur le lit de schiste se trouvant dans la zone de séchage 5a. On voit que la matière 30 s'écoulant dans la goulotte 24 se dépose en couches concentriques d'une ' ': .,'. ' ., ~ ,: ' , 9 .... . ~ , . . .
épaisseur prédéterminée depuis un niveau initial 32 jusqu'à un niveau final 34. sien entendu, il est parfaitement possible de déposer la matière selon un autre profil que le profil essen-tiellement horizontal représenté et dans de nombreux cas, il peut être particulièrement intéressant d'adopter un profil qui n'est pas horizontal.
Sur la figure 3 on voit que la matière est déposée suivant des anneaux concentriques, la goulotte faisant à
chaque fois un saut pour passer à l'anneau voisin. Pour ob-tenir une hauteur de dépôt uniforme sur toute la section dufour, il faut que la largeur des anneaux soit inversement pro-portionnelle à leur rayon, afin que tous les anneaux aient la même surface. C'est la raison pour laquelle la largeur des anneaux montrés sur la figure 3 diminue régulièrement depuis le centre jusqu'à la périphérie du four.
L'alimentation de la matière en fonction du poids de matière déjà déposée antérieurement est réalisée en équipant le silo 22 d'un dispositif de pesée. Il est ~galement pos-sible de réaliser cette alimentation en fonction des résultats d'analyse des produits gazeux extraits du schiste.
Pour assurer une distribution r~gulière du schiste, il peut être avantageux de prévoir deux silos de stockage four-nissant à tour de rôle le schiste à la goulotte, l'un d'eux se ;
vidant pendant que l'on procède au remplissage de l'autre.
Il est apparu également intéressant, compte tenu desquantités non négligeables de poussières présentes dans la tête du four, même en évitant grâce à la goulotte les déver-sements brutaux, de faire circuler un courant de gaz au mé-canisme de commande de la goulotte. A cet effet, il est apparu -que le gaz obtenu après condensation des fractions lourdes con-vient particulièrement et selon l'invention, une partie de ce '`
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gaz (représenté en 18 dans la figure 1) est recyclé en tete --du four 5. :
Bien que l'on ait décrit des modes d'exécution par-ticulièrement préférés convenant dans le cadre de l'invention, de nombreuses variantes opératoires et constructives restent bien entendu possible tout en restant dans le cadre de l'in- .. .
vention.
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Claims (13)
sont définies comme il suit:
1. Procédé de traitement de schistes bitumineux pour en extraire les constituants volatils et comprenant les étapes suivantes:
(a) l'on concasse le schiste bitumineux, (b) l'on pyrolyse le schiste bitumineux concassé en (1) alimentant le schiste bitumineux concassé par le haut d'une cornue, laquelle est divisée en une zone de combustion à sa partie inférieure, une zone de pyrolyse au-dessus de la zone de combustion et une zone de séchage au-dessus de la zone de combustion, (2) faisant circuler le schiste de haut en bas dans la cornue, (3) introduisant de l'air dans la zone de combus-tion de façon à engendrer de la chaleur et à
volatiliser les constituants volatils dans la zone de pyrolyse, (c) l'on extrait les constituants volatils à la partie supérieure de la cornue, et (d) l'on soutire le schiste bitumineux épuisé à la partie inférieure de la cornue, caractérisé en ce que l'on maintient la zone de combustion à
un niveau prédéterminé dans la cornue en alimentant cette dernière de schiste de manière progressive régulière, le schiste étant déposé en anneaux concentriques de hauteur uni-forme, la largeur de chaque anneau variant de façon régulière avec chaque augmentation du rayon de rotation de la goulotte rotative à mesure que cette dernière se rapproche ou s'éloigne de la périphérie de la cornue afin que tous les anneaux aient la même surface.
(a) l'on concasse le schiste bitumineux, (b) l'on pyrolyse le schiste bitumineux concassé en (1) alimentant le schiste bitumineux concassé par le haut d'une cornue, laquelle est divisée en une zone de combustion à sa partie inférieure, une zone de pyrolyse au-dessus de la zone de combustion et une zone de séchage au-dessus de la zone de combustion, (2) faisant circuler le schiste de haut en bas dans la cornue, (3) introduisant de l'air dans la zone de combus-tion de façon à engendrer de la chaleur et à
volatiliser les constituants volatils dans la zone de pyrolyse, (c) l'on extrait les constituants volatils à la partie supérieure de la cornue, et (d) l'on soutire le schiste bitumineux épuisé à la partie inférieure de la cornue, caractérisé en ce que l'on maintient la zone de combustion à
un niveau prédéterminé dans la cornue en alimentant cette dernière de schiste de manière progressive régulière, le schiste étant déposé en anneaux concentriques de hauteur uni-forme, la largeur de chaque anneau variant de façon régulière avec chaque augmentation du rayon de rotation de la goulotte rotative à mesure que cette dernière se rapproche ou s'éloigne de la périphérie de la cornue afin que tous les anneaux aient la même surface.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une première fraction de gaz non condensables à température ordinaire est recyclée à la zone de combustion de la cornue.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première fraction de gaz non condensables à température ordinaire est mélangée avec de l'air avant d'être introduite dans la zone de combustion.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une seconde fraction de gaz volatils non condensables à
température ordinaire est recyclée à la partie inférieure de la cornue.
température ordinaire est recyclée à la partie inférieure de la cornue.
5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une fraction des gaz volatils non condensables à température ordinaire est recyclée dans la tête de la cornue au-dessus de la zone de séchage afin d'éliminer les dépôts de poussière im-portants sur cette partie de la cornue.
6. Procédé de traitement de schistes bitumineux pour en extraire les constituants volatils et comprenant les étapes suivantes:
(a) l'on concasse le schiste bitumineux, (b) l'on pyrolyse le schiste bitumineux concassé en (1) alimentant le schiste bitumineux concassé par le haut d'une cornue, laquelle est divisée en une zone de combustion à sa partie infé-rieure, une zone de pyrolyse au-dessus de la zone de combustion et une zone de séchage au-dessus de la zone de combustion, (2) faisant circuler le schiste de haut en bas dans la cornue, (3) introduisant de l'air dans la zone de combus-tion de façon à engendrer de la chaleur et vo-latiliser les constituants volatils dans la zone de pyrolyse;
(c) l'on extrait les constituants volatils à la partie supérieure de la cornue; et (d) l' on soutire le schiste bitumineux épuisé à la partie inférieure de la cornue, caractérisé en ce que l'on maintient la zone de combustion dans la cornue à un niveau prédéterminé en alimentant cette der-nière de schiste de manière progressive régulière, en faisant descendre le schiste bitumineux concassé en cascade le long d'une voie unique inclinée vers le bas telle que définie par une goulotte, rotative autour d'un axe vertical, de manière à
déposer selon une ligne arquée sur le lit de schiste présent dans la cornue une partie de la quantité totale de schiste qui doit être introduite dans la cornue, en ajustant l'angle d'inclinaison de ladite voie arquée, et l'on entraîne ladite voie en rotation tout en faisant descendre le schiste bitumi-neux concassé le long de ladite voie de façon à déposer une autre partie de la quantité totale de schiste qui doit être introduit dans la cornue le long d'une autre voie arquée.
(a) l'on concasse le schiste bitumineux, (b) l'on pyrolyse le schiste bitumineux concassé en (1) alimentant le schiste bitumineux concassé par le haut d'une cornue, laquelle est divisée en une zone de combustion à sa partie infé-rieure, une zone de pyrolyse au-dessus de la zone de combustion et une zone de séchage au-dessus de la zone de combustion, (2) faisant circuler le schiste de haut en bas dans la cornue, (3) introduisant de l'air dans la zone de combus-tion de façon à engendrer de la chaleur et vo-latiliser les constituants volatils dans la zone de pyrolyse;
(c) l'on extrait les constituants volatils à la partie supérieure de la cornue; et (d) l' on soutire le schiste bitumineux épuisé à la partie inférieure de la cornue, caractérisé en ce que l'on maintient la zone de combustion dans la cornue à un niveau prédéterminé en alimentant cette der-nière de schiste de manière progressive régulière, en faisant descendre le schiste bitumineux concassé en cascade le long d'une voie unique inclinée vers le bas telle que définie par une goulotte, rotative autour d'un axe vertical, de manière à
déposer selon une ligne arquée sur le lit de schiste présent dans la cornue une partie de la quantité totale de schiste qui doit être introduite dans la cornue, en ajustant l'angle d'inclinaison de ladite voie arquée, et l'on entraîne ladite voie en rotation tout en faisant descendre le schiste bitumi-neux concassé le long de ladite voie de façon à déposer une autre partie de la quantité totale de schiste qui doit être introduit dans la cornue le long d'une autre voie arquée.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le schiste est déposé en anneaux concentriques de hauteur uniforme, la largeur de chaque anneau diminuant de façon ré-gulière à partie du centre jusqu'en périphérie de la cornue afin que tous les anneaux aient la même surface.
8. Procédé de traitement de schistes bitumineux pour en extraire les constituants volatils et comprenant les étapes suivantes:
(a) l'on concasse le schiste bitumineux;
(b) l'on pyrolyse le schiste bitumineux concassé en (1) alimentant le schiste bitumineux concassé par le haut d'une cornue, laquelle est divisée en une zone de combustion à sa partie infé-rieure, une zone de pyrolyse au-dessus de la zone de combustion et une zone de séchage au-dessus de la zone de combustion, (2) faisant circuler le schiste de haut en bas dans la cornue, (3) introduisant de l'air dans la zone de combus-tion de façon à engendrer de la chaleur et vo-latiliser les constituants volatils dans la zone de pyrolyse;
(c) l'on extrait les constituants volatils à la partie supérieure de la cornue;
(d) l'on soutire le schiste bitumineux épuisé à la partie inférieure de la cornue, caractérisé en ce que l'on maintient la zone de combustion dans la cornue à un niveau prédéterminé en alimentant cette der-nière de schiste de manière progressive régulière, en faisant descendre le schiste bitumineux concassé en cascade le long d'une voie unique inclinée vers le bas telle que définie par une goulotte, rotative autour d'un axe vertical, de manière à
déposer selon une ligne arquée sur le lit de schiste présent dans la cornue une partie de la quantité totale de schiste qui doit être introduite dans la cornue, en ajustant l'angle d'inclinaison de ladite voie arquée, et l'on entraîne ladite voie en rotation tout en faisant descendre le schiste bitumi-neux concassé le long de ladite voie de façon à déposer une autre partie de la quantité totale de schiste qui doit être introduit dans la cornue le long d'une autre voie arquée, le schiste étant déposé en anneaux concentriques de hauteur uniforme, la largeur de chaque anneau variant de façon régu-lière avec chaque augmentation du rayon de rotation de la gou-lotte rotative à mesure que cette dernière se rapproche ou s'éloigne de la périphérie de la cornue afin que tous les an-neaux aient la même surface.
(a) l'on concasse le schiste bitumineux;
(b) l'on pyrolyse le schiste bitumineux concassé en (1) alimentant le schiste bitumineux concassé par le haut d'une cornue, laquelle est divisée en une zone de combustion à sa partie infé-rieure, une zone de pyrolyse au-dessus de la zone de combustion et une zone de séchage au-dessus de la zone de combustion, (2) faisant circuler le schiste de haut en bas dans la cornue, (3) introduisant de l'air dans la zone de combus-tion de façon à engendrer de la chaleur et vo-latiliser les constituants volatils dans la zone de pyrolyse;
(c) l'on extrait les constituants volatils à la partie supérieure de la cornue;
(d) l'on soutire le schiste bitumineux épuisé à la partie inférieure de la cornue, caractérisé en ce que l'on maintient la zone de combustion dans la cornue à un niveau prédéterminé en alimentant cette der-nière de schiste de manière progressive régulière, en faisant descendre le schiste bitumineux concassé en cascade le long d'une voie unique inclinée vers le bas telle que définie par une goulotte, rotative autour d'un axe vertical, de manière à
déposer selon une ligne arquée sur le lit de schiste présent dans la cornue une partie de la quantité totale de schiste qui doit être introduite dans la cornue, en ajustant l'angle d'inclinaison de ladite voie arquée, et l'on entraîne ladite voie en rotation tout en faisant descendre le schiste bitumi-neux concassé le long de ladite voie de façon à déposer une autre partie de la quantité totale de schiste qui doit être introduit dans la cornue le long d'une autre voie arquée, le schiste étant déposé en anneaux concentriques de hauteur uniforme, la largeur de chaque anneau variant de façon régu-lière avec chaque augmentation du rayon de rotation de la gou-lotte rotative à mesure que cette dernière se rapproche ou s'éloigne de la périphérie de la cornue afin que tous les an-neaux aient la même surface.
9. Dispositif d'alimentation pour four de traitement de schistes bitumineux convenant pour l'extraction à partir de ceux-ci des constituants volatils caractérisé en ce qu'il com-porte au moins un sas d'admission et d'alimentation raccordé à
une goulotte de distribution rotative à angle d'inclinaison va-riable disposé dans la tête du four.
une goulotte de distribution rotative à angle d'inclinaison va-riable disposé dans la tête du four.
10. Dispositif d'alimentation selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux sas d'admis-sion et d'alimentation fonctionnant comme silos de stockage servant à tour de rôle pour alimenter la goulotte.
11. Dispositif d'alimentation selon la revendication 10, caractérisé en ce que les sas sont montés sur un dispositif de pesée permettant le contrôle de l'alimentation en cours de chargement.
12. Dispositif d'alimentation selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend des sondes verticales, péri-phériques et/ou centrales permettant de déterminer le niveau de matière dans le four disposées dans la tête du four.
13. Dispositif d'alimentation selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce qu'il comprend de plus un dispositif de prélèvement et d'analyse des consti-tuants extraits à l'état gazeux du schiste traité, ce disposi-tif de traitement étant aussi disposé dans la tête du four.
Applications Claiming Priority (2)
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Family
ID=19728325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA284,683A Expired CA1105867A (fr) | 1976-08-13 | 1977-08-12 | Procede de traitement de schistes bitumineux en vue d'en extraire les constituants volatils et dispositif a cet effet |
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| FR2544737B1 (fr) * | 1983-04-21 | 1987-11-27 | Duchene Paul | Four de traitement des schistes bitumineux |
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1977
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| US4152243A (en) | 1979-05-01 |
| BR7705365A (pt) | 1978-06-06 |
| OA05738A (fr) | 1981-05-31 |
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