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Perfectionnements à la distillation du charbon et d'autres matières solides contenant du carbone
Cette invention concerne la distillation du charbon et d'autres matières solides contenant du carbone et plus spé- cialement ce mode de distillation dans lequel on utilise des appareils de chauffage ou récupérateurs pour chauffer la vapeur ou le mélange de vapeur et de gaz, ou le gaz servant de véhicule de chaleur appliqué intérieurement pour effectuer la distillation.
Suivant l'invention, la chaleur des gaz et vapeurs sortant de la cornue est utilisée pour produire de la vapeur servant à la distillation, ou bien ces gaz et vapeurs servent de véhicule de chaleur utilisée dans la distillation.
En outre, suivant l'invention, les gaz et vapeur com- prenant l'excès de vapeur utilisé dans la distillation ou servant de véhicule de chaleur sont amenés en contact
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intime avec de l'eau chaude, qui se trouve ainsi percée a son point d'ébullition, et l'eau ainsi chauffée dégage en- suite de la vapeur passant dans la cornue après avoir été préalablement chauffée, par exemple dans un four à soufflerie ou récupérateur.
L'invention comprend une méthode comportant, à titre de variante, l'utilisation de cornues agencées de façon à fonctionner par paires ou en nombre différent, avec des ré- chauffeurs correspondants, fours à soufflerie ou récupérateurs, ainsi que les caractéristiques de construction que comporte une pareille méthode.
L'invention comprend aussi des moyens pour extraire de la cornue les résidus carbonisés et elle comprend en géné- ral des caractéristiques de construction applicables aux appa- reils du type indiqué.
L'invention comprend les caractéristiques de la mé- thode et de l'appareil qui seront décrits plus loin.
L'utilisation de la chaleur des gaz et vapeurs sortatt de la cornue pour la production de vapeur destinée à être uti- lisée dans la distillation peut être effectuée avantageusement dans un appareil comme celui qui sera décrit plus loin, ou bien elle peut être effectuée dans un appareil comme celui qui est décrit dans le brevet anglais antérieur ? 166161, ou bien elle peut être effectuée dans des conditions dans les- quelles la chaleur est appliquée extérieurement à la cornue, dans laquelle se fait la distillation, ou, partiellement ou totalement, par l'utilisation de vapeur ou de gaz préalable- ment chauffés et traversant la cornue.
L'invention peut être réalisée avantageusement dans
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des conditions de température modérées, c'est-à-dire dans lesquelles la température maxima appliquée à la charge à distiller est d'environ 750 C. Ainsi, lorsque la vapeur est utilisée pour servir de véhicule pour la chaleur appliquée dans la distillation, la vapeur sera préalablement chauffée à une température proportionnellement plus élevée que celle qui est indiquée* Il est évident toutefois que la température maxima de distillation est sensiblement inférieure à 1.000 C, pour que l'utilisation de la vapeur ait pour résultat la décomposition du méthane et pour que sa réaction sur le char- bon et la production de gaz d'eau qui s'ensuit soient évi- tées ou réduites au minimum.
On obtient donc, dans ces condi- tions, un rendement relativement élevé en hydrogène, avec un pourcentage d'oxyde de carbone proportionnellement plus bas que si la température était assez élevée pour favoriser la réaction formant le gaz d'eau.
Si l'on suppose qu'on introduit dans la cornue 100 kg de vapeur pour chaque 100 kg de charbon à distiller, et que la vapeur d'eau et les gaz sortant de la cornue ont par exem- ple une température de 150 à 180 0, on disposera d'une quan- tité de chaleur théoriquement plus que suffisante pour vapori- ser 100 kg d'eau à la même température.
Par conséquent,, si on asperge les gaz et vapeurs sortant de la cornue avec de l'eau à une température de 82 0 par exemple, l'eau utilisée peut être portée à une température de 99 C par exemple et après l'évaporation d'une partie de l'eau et le refroidisse- ment consécutif du reste jusqu'à environ 88 C, une proportion notable, par exemple 50 kg, de vapeur pourra être produite et comprimée jusqu'à la pression de marche dans la cornue,
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et on pourra la faire passer à travers la cornue après l'avoir préalablement chauffée, par exemple dans un réchauffeur ou récupérateur. On obtient ainsi de la vapeur en utilisant la chaleur des gaz et vapeurs produits dans la distillation.
On congoit dès lors que la chaleur des gaz et vapeurs produits dans la distillation peut être utilisée dans un épu- rateur ou en général dans un échangeur de chaleur de type approprié quelconque. Le type d'épurateur ou échangeur de vapeur utilisé n'est limité en aucune façon, pas plus que sa construction ni son fonctionnement, et il est bien entendu que la chaleur des gaz et vapeurs sortant de la cornue est utilisée directement pour amener, près de son point d'ébulli- tion, de l'eau qui est évaporée pour fournir la vapeur desti- née à traverser la cornue. De fagon semblable, l'invention n'est pas limitée quant au type d'évaporatieur utilisé ou à sa construction, ou aux moyens utilisés pour y maintenir la pression réduite ou le vide partiel.
On conçoit qu'il est avantageux de faire passer la vapeur dans un réohauffeur ou récupérateur avant de l' envoyer dans la cornue, où elle est portée au degré de chaleur né- cessaire pour effectuer la distillation dans les conditions décrites. La cornue peut être munie de deux réchauffeurs ou récupérateurs de ce genre, pouvant être utilisés alternative- ment pendant des laps de temps appropriés d'une demi-heure par exemple. On peut chauffer les réchauffeurs ou récupéra- teurs en y faisant brûler du gaz et la vapeur produite de la façon décrite ci-dessus peut être envoyée à travers les récu- pérateurs ainsi chauffés et y être introduite avec d'autres gaz ou vapeurs.
Ou bien chaque cornue peut ne comporter qu'un
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seul réohauffeur ou récupérateur, la fabrication du gaz étant interrompue dans une cornue pendant le chauffage de son ré- cupérateur.
On peut asperger les gaz et vapeurs sortant de la cornue avec du goudron ou un autre liquide, avant de les as- perger avec l'eau destinée à être chauffée pour produire l'é- vaporation de la façon déjà décrite. De façon analogue, on peut, suivant l'invention, n'utiliser qu'une partie des gaz et vapeurs sortant de la cornue et on peut prévoir des moyens par lesquels, lorsque la fabrication du gaz est interrompue dans l'une des deux cornues d'une paire pendant que son récu- pérateur est chauffé, les gaz et vapeurs sortant de l'autre cornue de la même paire peuvent traverser l'échangeur de chaleur, de sorte qu'un échangeur de chaleur et évaporateur peut servir ainsi pour deux ou plus de deux cornues.
L'invention est représentée schématiquement dans les dessins ci-annexés.
La fig. 1 est une vue schématique de l'appareil ser- vaut à utiliser la chaleur des gaz et vapeurs sortant de la cornue en vue de la production de vapeur devant être utilisée dans la distillation.
La fig. 2 est un plan schématique de la cornue avec ses réchauffeurs ou récupérateurs, auxquels elle est reliée.
La fig. 3 est une élévation schématique, partie en coupe, correspondant à la fig. 2 et la fig. 4 est une élévation schématique d'extrémité correspondant à la fige 3.
Dans le mode de réalisation de l'intention représenté par la fig. 1, on peut installer un épurateur a du type à
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aspersion, comportant un bâti creux pouvant être placé par exemple entre deux cornues telles que b et divisé en deux par- ties par une cloison verticale o ou construit de toute autre manière de façon à former deux compartiments parallèles dont le deuxième peut être plus court que le premier, ces deux com- partiments se terminant tous deux à leur partie inférieure par une partie ouverte al, de dimensions réduites, plongeant dans un récipient plat ouvert d, formant joint hydraulique.
La cloison c s'arrête un peu au-dessus du fond, de sorte que les gaz peuvent descendre dans un compartiment et remonter dans le compartiment voisin, comme cela est indiqué par les flèches, une aspersion d'eau étant prévue à l'extrémité supé- rieure de chaque compartiment pour purifier les gaz et vapeurs et les débarrasser des particules solides qu'ils peuvent contenir en suspension, et ce récipient plat! peut être muni d'un tuyau d'évacuation aboutissant au réservoir qui reçoit la liqueur ammoniacale de l'installation, ce réservoir pou- vant être disposé au-dessous et en arriéra des cornues et des récupérateurs.
Les gaz et vapeurs sortant du deuxième compartiment de l'épurateur a. peuvent entrer dans une partie du barillet.!. ayant un diamètre agrandi et étant disposé ou ayant sa partie inférieure disposée avec une légère inclinai- son sur l'horizontale vers le tuyau el de sortie du liquide, barillet e dans lequel les gaz et vapeurs peuvent être asper- gés de nouveau au moyen d'un tuyau horizontal f. Une pompe spéciale peut être installée pour la circulation de l'eau ou du liquide dans l'épurateur a.
La couche de recouvrement ou le liquide contenu dans le récipient plat d, peut être maintenu séparé de l'eau ou du
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liquide utilisé pour asperger les gaz et vapeurs dans le ba- rillet e.. La circulation de la majeure partie de l'eau chaude ou du liquide chaud est assurée par une autre pompe jg et cette partie est envoyée dans le tuyau f monté à la partie supérieu- re du barillet.il sur la majeure partie de sa longueur, des tuyaux d'aspersion f1 pouvant pénétrer dans le barillet, de façon qu'un grand volume d'eau chaude ou de liquide chaud puisse être envoyé par ces tuyaux d'aspersion f1 dans le gaz et la vapeur qui traversent le barillet.
L'eau chaude ou le liquide chaud ayant servi à l'aspersion retourne à la partie inférieure du barillet e,sort par le tuyau el et entre dans un réservoir fermé h servant de réservoir de dépôt, de cette façon une circulation constante d'eau chaude ou de liquide chaud est maintenue à travers le barillet, et comme ce baril- let oharrie un grand volume de vapeur, la vapeur se condense et porte la température de l'eau chaude ou du liquide chaud à peu près jusqu'au point d'ébullition, par exemple 99 C, à leur entrée dans le réservoir de dépôt h.
Le réservoir de dépôt h comporte à sa partie supérieu- re un cylindre renversé h1 dont le diamètre est sensiblement inférieur à celui du réservoir h et qui est ouvert à son ex- trémité inférieure de façon que, lorsque l'eau chaude ou le liquide chaud entrent dans le réservoir h, cette eau ou ce liquide coulent sur le sommet fermé du cylindre renversé h1, puis descendent, le goudron se déposant au fond du réservoir h, tandis que l'eau ou le liquide remontent à l'intérieur du cy- lindre renversé hl,
dont ils sortent pour entrer dans le bâti creux d'un évaporateur ou réservoir en forme de bouteille i monté près de l'extrémité supérieure du réservoir de dépôt h
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et où l'eau chaude ou le liquide chaud peuvent passer sur un ou plusieurs barrages il et de là dans un tuyau de sortie pour descendre ensuite dans un réservoir j alimentant la pompe de ciroulation g.
Au-dessus du bâti d'évaporateur ou réservoir en forme de bouteille i est monté un réservoir in- termédiaire de forme cylindrique ou réservoir de purge k comportant à son extrémité inférieure un canal d'admission en spirale ou d'autre tonne, par lequel toutes les particules d'eau qui seraient entraînées peuvent se déposer et retourner dans le bâti i, le but de ce dispositif étant effectivement de purger la vapeur lorsqu'elle entre dans le réservoir]:.
Un éjecteur 1 de vapeur à haute pression peut être monté sur le réservoir de vapeur k et actionné par de la va- peur vive, cet éjecteur1 maintenant l'aspiration sur le ré- servoir de vapeur et par suite sur le bâti d'évaporateurou la bouteille i, ce qui fait que la vapeur balaye et entraîne l'eau chaude ou le liquide chaud en traversant. le bâti d'é- vaporateur. Le jet de vapeur est fortement surchauffé, ce qui fait que la pression peut être augmentée et la condensation évitée pendant la compression, on conçoit ainsi que le jet de vapeur, non seulement provoquera l'évaporation, mais devra forcément aussi augmenter sensiblement la pression, par exem- ple jusqu'à plusieurs centimètres d'eau. La vapeur ainsi en- entraînée au dehors descend dans un tuyau 11 et arrive dans la conduite maîtresse aboutissant. aux cornues b.
Au point de raccordement on peut monter un éjeoteur de vapeur d'échappe- ment pouvant être alimenté par de la vapeur provenant d'une machine à vapeur; cet appareil, dans lequel l'aspiration peut se faire sous une légère pression au-dessus de la pression
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atmosphérique, peut constituer un appareil éjecteur destiné à contribuer à maintenir l'aspiration dans les tuyaux venant du réservoir de vapeur k et de l'évaporateur i.
La vapeur ainsi aspirée hors de ceux-ci traverse l'une ou l'autre des soupapes aboutissant à l'une ou l'autre des cornues de l'installation, suivant le cycle de l'opéra- tion.
On peut prévoir aussi des tuyaux de trop-plein par- tant du réservoir de dépôt h, et aboutissant à un réservoir de trop-plein de façon que, si la quantité de liquide qui dé- borde est trop grande, ce liquide peut revenir automatiquement. en arrière pour circuler à nouveau à travers le système, des tuyaux de trop-plein pouvant être prévus aussi à partir du réservoir de pompe j pour envoyer l'excès d'eau ou de liquide aux réservoirs de dépôt de l'installation à sulfate.
En marche, la température de l'eau chaude ou du liquide chaud, à leur arrivée dans les pompes, peut être d'environ 88 0 et elle est portée à environ 99 0 dans le barillet; il est est bien entendu que la vapeur/produite dans l'évaporateur sous la basse pression déterminée par l'éjecteur, pression qui peut être d'environ 3,5 à 5 kg de pression absolue, et en arrivant dans le réservoir de pompe l'eau peut se refroidir jusqu'à environ 88 C, la vapeur passant au récupérateur, où elle est chauffée avant de traverser la cornue dans laquelle sa chaleur est utilisée pour la distillation de la charge contenue dans la cornue.
Il. est évident que les températures effective s peuvent varier suivant les conditions dans lesquelles on se trouve, les températures indiquées n'étant données qu'à titre d'exem-
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ple,
Il est bien entendu que des tuyaux de purge peuvent: être prévus pour le goudron et les différents liquides.
Ainsi, suivant l'invention, une quantité de vapeur considérable peut être produite dans des conditions économi- ques et utilisée dans la distillation, la vapeur ainsi disponi- ble pouvant être complétée, ce qui permet d'obtenir des rende- ments exceptionnellement élevés en sous-produits, ainsi qu'un rendement élevé en gaz d'un bon pouvoir calorifique. Le gaz et les vapeurs d'hydrocarbures sortant des cornues entraîne- ront donc une quantité considérable de vapeur d'eau. A la sortie des cornues la température peut être par exemple de 1760 C. A son passage dans le barillet la vapeur d'eau est condensée, de même que la majeure partie du goudron, et les gaz et vapeurs sortent du barillet en x refroidis jusqu'à une température de 85 C par exemple.
On a constaté que l'usage de vapeur servant d'agent de circulation, dans les conditions indiquées, donne des résultats exceptionnellement bons lorsque la quantité de vapeur utilisée est de 4 kg par kg de charbon distillé, mais la quantité de vapeur utilisée n'est nullement limitée et on peut faire varier oette quantité de vapeur et la compléter suivant les rendements exigés dans des cas particu- liers, mais en général la quantité de vapeur utilisée peut être sensiblement inférieure.
On utilisera de préférence un injecteur de vapeur pour produire, de façon convenable, le vide nécessaire dans l'éva- porateur et la pression à appliquer dans la cornue, mais on peut utiliser aussi d'autres moyens, tels qu'un aspirateur à turbine par exemple.
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Les chiffres ci-dessous démontrent l'utilité du pro- cédé suivant l'invention et montrent la quantité de vapeur disponible par 100 kg de charbon, dans les conditions indiquées.
On se basera sur les données suivantes :
EMI11.1
<tb> Chaleur <SEP> spécifique <SEP> du <SEP> gaz <SEP> et <SEP> des
<tb> vapeurs <SEP> d'hydrocarbures <SEP> à <SEP> 0.3
<tb> Chaleur <SEP> spécifique <SEP> de <SEP> la <SEP> vapeur
<tb> d'eau <SEP> à <SEP> des <SEP> températures <SEP> indiquées <SEP> à <SEP> 0.5
<tb> Température <SEP> du <SEP> liquide <SEP> après <SEP> circulation <SEP> 99 <SEP> 0
<tb> Température <SEP> du <SEP> liquide <SEP> avant <SEP> la <SEP> oirculation <SEP> . <SEP> 87 <SEP> C
<tb> Chaleur <SEP> latente <SEP> de <SEP> la <SEP> vapeur <SEP> d'eau
<tb> à <SEP> 1000 <SEP> C <SEP> 540 <SEP> cal.
<tb>
Chaleur <SEP> latente <SEP> de <SEP> la <SEP> vapeur <SEP> d'eau
<tb> sortant <SEP> de <SEP> la <SEP> bouteille <SEP> à <SEP> 84 <SEP> C <SEP> 550 <SEP> cal.
<tb>
Chaleur <SEP> spécifique <SEP> de <SEP> l'eau <SEP> 1
<tb>
<tb> Température <SEP> des <SEP> gaz <SEP> et <SEP> vapeurs <SEP> dans
<tb> la <SEP> cornue <SEP> 176 <SEP> C
<tb> Température <SEP> des <SEP> gaz <SEP> et <SEP> vapeurs <SEP> sortant <SEP> de <SEP> l'appareil <SEP> 85 <SEP> C
<tb>
La ohaleur latente des vapeurs d'hydrocarbures n'entre pas en ligne de compte.
Les conditions basées sur chaque quantité de 100 kg de charbon à carboniser peuvent être admises de la façon sui- vante :
EMI11.2
<tb> Poids <SEP> des <SEP> gaz <SEP> et <SEP> vapeurs <SEP> d'hydrocarbures <SEP> 40 <SEP> kg
<tb>
<tb> Vapeurs <SEP> d'hydrocarbures <SEP> pouvant
<tb> être <SEP> condensées <SEP> dans <SEP> l'appareil <SEP> 10 <SEP> kg
<tb>
<tb> Vapeur <SEP> entrant <SEP> dans <SEP> la <SEP> cornue <SEP> par
<tb> 100 <SEP> kg <SEP> de <SEP> charbon <SEP> = <SEP> 180 <SEP> kg
<tb>
<tb> Vapeur <SEP> récupérée <SEP> par <SEP> l'appareil <SEP> 180 <SEP> kg
<tb>
<tb> Vapeur <SEP> ajoutée <SEP> sous <SEP> forme <SEP> de <SEP> vapeur <SEP> d'échappement <SEP> et <SEP> pour <SEP> faire
<tb> fonctionner <SEP> les <SEP> éjecteurs <SEP> 60 <SEP> kg
<tb>
<tb> Vapeur <SEP> décomposée <SEP> dans <SEP> la <SEP> cornue, <SEP> env.
<SEP> 5 <SEP> kg
<tb>
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EMI12.1
<tb> Vapeurs <SEP> d'eau <SEP> et <SEP> autres <SEP> vapeurs
<tb> condensées <SEP> et <SEP> sortant <SEP> de <SEP> l'appareil <SEP> sous <SEP> forme <SEP> de <SEP> liquide <SEP> en <SEP> excès <SEP> = <SEP> 25 <SEP> kg
<tb>
<tb> Tapeurs <SEP> contenues <SEP> dans <SEP> les <SEP> gaz <SEP> sortant
<tb> de <SEP> l'appareil <SEP> en <SEP> X <SEP> dans <SEP> la <SEP> proportion, <SEP> à <SEP> la <SEP> température <SEP> indiquée,
<tb> d'environ <SEP> 1 <SEP> vapeur <SEP> - <SEP> 1 <SEP> gaz <SEP> @ <SEP> 30 <SEP> kg
<tb>
En se basant sur les données indiquées ci-dessus les chiffres suivants montrent respectivement la quantité de vapeur et donnent les équations caloriques et l'utilisation de la chaleur absorbée dans le procédé.
EQUATION DE QUANTÉ DE VAPEUR.
EMI12.2
<tb>
Entrant <SEP> dans <SEP> la <SEP> cornue <SEP> Sortant <SEP> de <SEP> l'appareil
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Vapeur <SEP> d'échappement <SEP> et <SEP> Tapeur <SEP> Condensée <SEP> sous <SEP> forme
<tb>
<tb>
<tb> de <SEP> l'éjeoteur <SEP> 60 <SEP> kg <SEP> de <SEP> liquide <SEP> 25 <SEP> kg
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Contenue <SEP> dans <SEP> les
<tb>
<tb>
<tb> gaz <SEP> et <SEP> vapeurs <SEP> en <SEP> 1:
<SEP> 30 <SEP> kg
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Vapeur <SEP> sortant <SEP> du <SEP> récupé- <SEP> Vapeur <SEP> décomposée
<tb>
<tb>
<tb> rateur <SEP> 120 <SEP> kg <SEP> dans <SEP> la <SEP> cornue <SEP> et
<tb>
<tb> comptée <SEP> comme
<tb>
<tb>
<tb> gaz <SEP> 5 <SEP> kg
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Récupérée <SEP> et <SEP> ren-
<tb>
<tb>
<tb> voyée <SEP> à <SEP> la <SEP> cornue <SEP> 120 <SEP> kg
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 180 <SEP> kg <SEP> 180 <SEP> kg
<tb>
EQUATION CATORIQUE.
Quantités de chaleur ab sorbé e dans le 'Procédé.
EMI12.3
<tb>
De <SEP> la <SEP> chaleur <SEP> sensible <SEP> des <SEP> gaz <SEP> et
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Tapeurs <SEP> d'hydrocarbures <SEP> entrant <SEP> à
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 176 <SEP> et <SEP> sortant <SEP> à <SEP> 85 <SEP> = <SEP> 40 <SEP> x <SEP> 0. <SEP> 3 <SEP> (176-85)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> = <SEP> 1100 <SEP> cal.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
De <SEP> la <SEP> chaleur <SEP> sensible <SEP> de <SEP> la <SEP> vapeur <SEP> = <SEP> (180 <SEP> - <SEP> 5 <SEP> - <SEP> 30) <SEP> 0. <SEP> 5 <SEP> x
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> d'eau <SEP> condensée <SEP> dans <SEP> l'appareil <SEP> (176 <SEP> - <SEP> 100)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> = <SEP> 5560 <SEP> cal.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
De <SEP> la <SEP> chaleur <SEP> sensible <SEP> de <SEP> la <SEP> vapeur
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> d'eau <SEP> entrant <SEP> à <SEP> 176 <SEP> et <SEP> sortant <SEP> de <SEP> = <SEP> 30 <SEP> x <SEP> 0.5 <SEP> x <SEP> (176 <SEP> - <SEP> 85)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> l'appareil <SEP> à <SEP> 850 <SEP> 0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> = <SEP> 1375 <SEP> cal.
<tb>
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EMI13.1
<tb>
De <SEP> la <SEP> chaleur <SEP> latente <SEP> de <SEP> la
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> vapeur <SEP> condensée <SEP> dans <SEP> l'appareil <SEP> = <SEP> (180 <SEP> - <SEP> 5 <SEP> - <SEP> 30) <SEP> x <SEP> 540
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> = <SEP> 78,140 <SEP> cal.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
TOTAL <SEP> = <SEP> 86,175 <SEP> cal. <SEP> absorbées.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
RÉPARTITION <SEP> DE <SEP> LA <SEP> -CHALEUR <SEP> ABSORBEE <SEP> PAIS <SEP> LE <SEP> PROCEDE.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
Dans <SEP> 120 <SEP> kg <SEP> de <SEP> vapeur <SEP> sortant
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> de <SEP> la <SEP> bouteille, <SEP> vaporisée <SEP> et
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> revenant <SEP> à <SEP> la <SEP> cornue <SEP> = <SEP> 120 <SEP> x <SEP> 550
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> = <SEP> 66.000 <SEP> cal.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
Pertes <SEP> par <SEP> rayonnement <SEP> 20.115 <SEP> cal.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
TOTAL <SEP> 86.175 <SEP> cal.
<tb>
Pour passer à la cornue la vapeur récupérée à 4 kg environ de pression absolue doit être chauffée jusqu'à environ 1000 0, ce qui correspond à une pression absolue d'environ 1,05 kg par cm2 et on peut démontrer que l'énergie contenue dans 27 kg environ de vapeur d'échappement et de vapeur venant de l'éjeoteur sera. Suffisante pour produire l'effet nécessaire.
Par conséquent, avec une ample marge pour les pertes par rayonnement, l'utilisation de 27 kg environ de vapeur peut produire un effet de circulation égal à 80 kg environ de vapeur.
Des moyens peuvent être prévus pour l'admission pério- dique de lait de chaux dans le récipient plat et à l'extrémité inférieure de l'épurateur ou de l'échangeur de chaleur et de l'évaporateur, des réservoirs appropriés pouvant être prévus pour recevoir, par l'intermédiaire d'obturateurs, les boues et la chaux éteinte ainsi que le liquide usé, ces boues ainsi que la chaux éteinte et le liquide usé pouvant être évacués périodiquement de ces réservoirs, par des obturateurs.
Il est bien entendu que le gaz et la vapeur arrivant à l'échangeur de chaleur peuvent avoir une température d'environ
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150 à 1760 0 et que, comme le liquide arrivant au sommet de l'échangeur de chaleur aura une température d'environ 2940 0, le liquide arrivant à l'extrémité inférieure aura atteint une température d'environ 100 C et peut-&tre même supérieure, suivant:la pression et les:autres conditions dans lesquelles l'appareil fonctionne. Une certaine partie du liquide chaud sera évaporée dans l'évaporateur, le point d'ébullition étant réduit suivant le vide utilisé.
La vapeur produite passe alors dans la cornue en même temps que les autres' gaz qui peuvent être utilisés et avec la vapeur envoyée dans la cornue dans un but de circulation, tandis que le liquide qui s'accumule dans l'évaporateur et dont la température a légèrement baissé par suite de son évaporation partielle, retourne à la circula- tion dans l'éohangeur de chaleur, comme cela est dit plus haut. De cette façon on peut récupérer une partie considérable de la chaleur du gaz et de la vapeur sortant de la cornue et l'utiliser pour produire de la vapeur qui sera renvoyée dans la cornue.
Dans le mode de réalisation de l'invention appliqué à des cornues et réchauffeurs ou récupérateurs et représenté par les fig. 2, 3 et 4, on peut prévoir deux cornues vertica- les!, b ( fig. 2 ) en même temps que deux réchauffeurs ou ré- cupérateurs verticaux correspondants A, et les cornues ainsi que les réohauffeurs sontreliés de façon que la charge de chacune des cornues puisse être chauffée intérieurement, par intervalles, au moyen de gaz, ou de gaz et de vapeur, ou de vapeur portés à la température nécessaire par leur passage au travers les réchauffeurs correspondants.
Dans une installation comprenant les éléments indiqués par les fig. 2, 3 et 4, l'un
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des réchauffeurs ou récupérateurs est chauffé par intervalles et pendant le chauffage de chacun d'eux la cornue correspondan- te est mise hors diction. Ainsi, si la période de chauffage et celle de fabrication du gaz sont chacunes d'une demi-heure, une cornue sera chauffée pendant une demi-heure et elle sera séparée de l'application directe de la chaleur pendant une autre demi-heure.
Des obturateurs B peuvent être prévus à la sortie des cornues respectives et ils peuvent être fermés l'un ou l'autre lorsque la cornue correspondante doit être isolée de l'application directe de la chaleur. A cet effet, on uti- lisera avantageusement un obturateur du type papillon, monté sur une tige près de la partie supérieure de l'orifice de sortie et de façon que le bord inférieur de l'obturateur puisse, par une rotation partielle de ce dernier, se mouvoir vers l'extérieur et vers le haut dans l'ouverture.
De pareils obturateurs conviennent bien pour isoler les cornues respec- tives b b de façon que, tout en permettant au gaz produit dans la cornue séparée de sortir de celle-ci, sous l'action de la chaleur appliquée précédemment, les produits de combustion provenant du réchauffeur ou récupérateur correspondant et relié à la cornue ne puissent pénétrer dans celle-ci pendant qu'elle est ainsi isolée.
On conçoit que, pendant les périodes dans lesquelles les cornues respectives sont isolées, la chaleur déjà appliquée aux charges contenues dans ces cornues pourra être transmise graduellement à partir de l'extérieur vers l'intérieur des briquettes ou morceaux ou particules de charbon soumis à la distillation et que, bien que l'application direc- te de la chaleur à la charge soit interrompue pendant les
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périodes respectives, la distillation continue dans les conditions existantes. Les obturateurs respectifs B sont donc agencés et montés de façon à permettre au gaz et à la vapeur de sortir de la cornue isolée, tout en empêchant l'in- troduction des produits de la combustion provenant du ré- chauffeur ou récupérateur correspondant, relié à la cornue.
Lorsque on utilise deux cornues b b pour une marche alternative de la façon décrite, et que ces cornues sont juxtaposées comme le montrent les fig. 2,3 et 4, le tuyau de sortie du gaz et de la vapeur pourra être commun aux deux cornues, comme le montre la fig. 4, et la partie supérieure pourra être construite avantageusement en forme d'entonnoir dont les parois inférieures sont inclinées, et on peut monter de chaque coté une soupape de sûreté du type décrit, tandis que l'extrémité supérieure de la partie en foxme d'entonnoir peut être munie d'un ou plusieurs ajutages d'aspersion par lesquels la vapeur peut être aspergée avec de l'eau, du goudron ou un autre liquide,
au moment où elle traverse la partie en forme d'entonnoir et se dirige vers le bas à tra- vers le tuyau de sortie.
Les réchauffeurs ou récupérateurs peuvent marcher avantageusement sous une pression d'eau allant d'environ 12 à 25 cm d'eau; dans ces conditions, et grâce à la méthode de réglage décrite, aucun des produits de distillation provenant de la cornue isolée ne peut entrer dans le réchauffeur ou ré- cupérateur correspondant, relié à la cornue.
Dans la pratique, on peut utiliser du gaz lavé pro- venant des cornues, le chauffer et le faire circuler en vue d'apporter la chaleur à la charge contenue dans les cornues.
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Ou bien on peut utiliser du gaz brut, ou bien, suivant une variante préférée, on peut utiliser de la vapeur pour appor- ter de la chaleur.
En marche, on conçoit qu'à la fin de la période de chauffage de l'un des réchauffeurs ou récupérateurs, l'orifice de sortie sera fermé au moyen d'un obturateur approprié, et que l'entrée du gaz pour la combustion à l'intérieur sera in- terrompue, le fluide de chauffage étant alors introduit au moyen de soupapes appropriées.
Suivant une variante, on peut utiliser deux réchauf- feurs ou récupérateurs pour chaque cornue et chauffer ces deux réchauffeurs ou récupérateurs pendant la mime période, le fluide de chauffage les traversant pendant cette même pé- riode, et la cornue étant isolée ou séparée de l'application de chaleur pendant les périodes de chauffage des réchauffeurs ou récupérateurs.
Telles qu'elles sont représentées dans les fig. 2,3 et 4, les cornues b b peuvent avoir une forme cylindrique et une grande capacité et être avantageusement placées côte à cote, verticalement, et supportées par un châssis de façon que les extrémités inférieures des cornues se trouvent à une hauteur suffisante au-dessus du sol pour qu'on puisse disposer des couloirs ou glissières de vidange, dont les extrémités inférieures sont agencées convenablement pour que le résidu carbonisé puisse être déchargé sur un transporteur ou dans des wagonnets.
Les chambres de cornue ou cavités peuvent être cylindriques, mais, près de leur extrémité inférieure, un certain nombre d'orifices 0 ( fig. 3 ) sont prévus à des dis- tances égales les uns des autres sur la même ligne circulaire,
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de façon à communiquer avec un carneau annulaire D entourant la cornue et prévu à peu près au même niveau que les orifi- ces ; ce carneau annulaire communique avec la partie supérieure du réchauffeur ou récupérateur correspondant et voisin A au moyen d'un carneau horizontal court, à travers lequel on peut faire passer tout le fluide de chauffage devant servir à la distillation dans la cornue, ce fluide de. chauffage passant ensuite dans le carneau annulaire d'où il est réparti unifor- mément dans la cornue à travers les orifices mentionnés plus haut.
Au sommet de la cornue b. on peut prévoir des moyens appropriés quelconques pour le chargement, et ces moyens peu- vent être semblables à ceux -qui sont utilisés ordinairement pour charger les hauts fourneaux, c'est-à-dire qu'ils peuvent être constitués par une benne ou un auget et un appareil de levage comme ceux qui sont ordinairement employés dans les hauts fourneaux. On peut utiliser un auget E comportant un fond et un couvercle mobiles agencés de façon que, lorsque l'auget a été monté et amené en position au-dessus de l'ouver- ture de la cornue b., et que le oouvercle a été baissé sur l'auget, le fond s'ouvre de façon à permettre au contenu de l'auget de tomber dans la cornue.
On conçoit qu'il se formera, en dehors du trajet des gaz de ohauffage, sous les orifices 0 prévus dans la cornue, comme il est dit plus haut, un espace ou une chambre F dans laquelle pourra s'accumuler le résidu dont le gaz a été ex- trait dans la mesure voulue; et, sous l'extrémité inférieure de la cornue, on pourra prévoir un couloir de décharge G du type suivant lequel l'extrémité de sortie n'est pas en ligne avec l'extrémité supérieure voisine de la sortie de la cornue,
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et dans lequel des moyens sont prévus pour sortir le résidu de façon continue ou périodiquement.
En raison de la grande capacité de la cornue, on peut prévoir deux couloirs de décharge de ce genre G ( fig. 3), disposés symétriquement et se faisant face, leurs extrémités de sortie se faisant également face et pouvant déverser la matière dans le même wagonnet. A cet effet, chaque couloir de chargement peut être dévié vers le bas et vers l'extérieur pour aboutir à une partie verticale et, sur la paroi infé- rieure convexe de la partie du couloir déviée vers l'extérieur, on peut monter plusieurs roues à palettes H juxtaposées sur un arbre horizontal, de façon qu'en faisant tourner cet arbre on puisse faire arriver le coke sortant de la cornue dans la partie verticale du couloir.
L'extrémité inférieure de la partie verticale de chaque couloir est déviée vers l'intérieur et elle comporte un fond incliné vers le bas et vers l'inté- rieur, fond sur lequel tombe le coke sortant de la cornue, ce coke sortant ensuite par une ouverture latérale faisant face à celle de l'autre couloir, cette ouverture de décharge latérale pouvant être munie d'une plaque à charnières formant couvercle.
L'arbre sur lequel sont montées les roues à palettes H du mécanisme d'évacuation du coke peut être actionné par des organes tels qu'un roohet extérieur et un cliquet pouvant imprimer à ce roohet un mouvement d'amplitude variable per- mettant de faire varier l'allure de la décharge. On peut pré- voir aussi, pour le réglage de la quantité de coke passant sur les roues à palettes, un contrepoids oscillant, qui peut être constitué par exemple par une barre ou plaque suspendue en travers du couloir,au-dessus des roues à palettes, ou
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plusieurs contrepoids de ce genre montés en ligne. Il est bien entendu qu'au lieu des roues à palettes prévues, comme cela est décrit plus haut, on peut utiliser tout autre méca- nisme équivalent capable d'assurer le mouvement du coke de façon continue oupériodique.
La partie inférieure de la cornue, au-dessous de la zone de chauffage et de l'orifice C est disposée de façon qu'on puisse insuffler de la vapeur servant à refroidir le résidu et, en s'échauffant, à transporter la chaleur vers le haut, dans la cornue, de façon que la chaleur du résidu qui se refroidit contribue de façon notable à fournir la chaleur nécessaire pour la carbonisation.
Au lieu d'utiliser de la vapeur, on peut asperger le résidu avec de l'eau dans le même but.
Les réchauffeurs ou récupérateurs A peuvent être construits sous forme de récipients cylindriques ou en briques réfractaires, et à l'extrémité supérieure de chacun d'eux on peut prévoir une chambre de combustion surmontée d'un dôme pouvant comporter plusieurs ajutages de brûleurs par lesquels on peut faire passer, pendant la période de chauffage, un mélange de gaz et d'air portant le réchauffeur ou récupérateur au degré de température voulu pour transmettre la chaleur au fluide de chauffage dans la période suivante, pour la circula- tion à travers la charge dans la cornue voisine.
A l'extrémité supérieure de chaque réchauffeur ou ré- cupérateur A, on peut prévoir un ou plusieurs brûleurs à huile destinés à fournir la chaleur à la première mise en mar- che, mais, en marche normale, on peut utiliser du gaz fourni par l'installation.
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On peut utiliser de la vapeur d'échappement provenant d'une machine pour servir de fluide de chauffage dans l'ins- tallation et on peut compléter cette vapeur par de la chaleur récupérée du gaz et de la vapeur sortant de la cornue, comme cela est décrit plus haut.
Suivant une variante concernant la production de va- peur pour la circulation à travers un réchauffeur ou récupé- rateur, on peut injecter de l'eau pulvérisée dans un second récupérateur ou réchauffeur à soufflerie chauffé par l'échap- pement du premier réohauffeur, de façon à produire de la va- peur destinée à passer à travers le réohauffeur pour compléter d'autres sources de,gaz ou de vapeur.
Un ou plusieurs super-réchauffeurs J peuvent être pré- vus dans le ou les carneaux de sortie des réchauffeurs ou ré- cupérateurs, les gaz d'échappement chauds pouvant traverser ce ou ces super-réchauffeurs pendant les périodes alternatives respectives, et la vapeur réchauffée dans ces appareils pou- vant être utilisée pour l'admission directe dans les cornues respectives, à travers les carneaux annulaires D ou d'autre façon.
Il est évident que les parties respectives de l'ins- tallation sont isolées pour éviter les pertes par rayonnement.
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Improvements in the Distillation of Coal and Other Solids Containing Carbon
This invention relates to the distillation of coal and other carbon-containing solids and more particularly to that method of distillation in which heaters or recuperators are used to heat the steam or the mixture of steam and gas, or the method of distillation. gas serving as a heat vehicle applied internally to effect the distillation.
According to the invention, the heat of the gases and vapors leaving the retort is used to produce steam for the distillation, or these gases and vapors serve as the heat vehicle used in the distillation.
Further, according to the invention, the gases and steam comprising the excess steam used in the distillation or serving as a heat vehicle are brought into contact.
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intimate with hot water, which is thus pierced at its boiling point, and the water thus heated then gives off steam passing through the retort after having been previously heated, for example in a blower furnace or recuperator.
The invention comprises a method comprising, as an alternative, the use of retorts arranged to operate in pairs or in different numbers, with corresponding heaters, blower furnaces or recuperators, as well as the construction features which includes such a method.
The invention also includes means for extracting charred residues from the retort and generally includes constructional features applicable to apparatus of the type indicated.
The invention includes the features of the method and the apparatus which will be described later.
The use of the heat of the gases and vapors exiting the retort for the production of vapor for use in the distillation can be advantageously carried out in an apparatus such as that which will be described later, or it can be carried out in an apparatus like that which is described in the prior English patent? 166161, or it can be carried out under conditions in which the heat is applied externally to the retort, in which the distillation takes place, or, partially or totally, by the use of previously heated steam or gas and crossing the retort.
The invention can be carried out advantageously in
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moderate temperature conditions, that is to say in which the maximum temperature applied to the charge to be distilled is about 750 C. Thus, when the steam is used to act as a vehicle for the heat applied in the distillation, the steam will be preheated to a temperature proportionately higher than that indicated * It is evident however that the maximum temperature of distillation is appreciably lower than 1000 C, so that the use of the steam results in the decomposition of the methane and so that its reaction with the carbon and the ensuing production of water gas are avoided or minimized.
Under these conditions, therefore, a relatively high yield of hydrogen is obtained, with a proportionally lower percentage of carbon monoxide than if the temperature were high enough to promote the reaction forming the water gas.
If we suppose that we introduce into the retort 100 kg of steam for each 100 kg of charcoal to be distilled, and that the water vapor and the gases leaving the retort have, for example, a temperature of 150 to 180 0, theoretically more than sufficient heat will be available to vaporize 100 kg of water at the same temperature.
Consequently, if the gases and vapors leaving the retort are sprayed with water at a temperature of 82 0 for example, the water used can be brought to a temperature of 99 C for example and after the evaporation of 'part of the water and the subsequent cooling of the remainder to about 88 ° C., a substantial proportion, for example 50 kg, of steam may be produced and compressed to operating pressure in the retort,
<Desc / Clms Page number 4>
and it can be passed through the retort after having previously heated it, for example in a heater or recuperator. Steam is thus obtained by using the heat of the gases and vapors produced in the distillation.
It is therefore understood that the heat of the gases and vapors produced in the distillation can be used in a scrubber or in general in a heat exchanger of any suitable type. The type of scrubber or steam exchanger used is not limited in any way, nor is its construction or operation, and it is understood that the heat of the gases and vapors exiting the retort is used directly to bring about from its boiling point, water which is evaporated to provide the vapor for passing through the retort. Similarly, the invention is not limited as to the type of evaporator used or its construction, or the means used to maintain the reduced pressure or partial vacuum therein.
It will be appreciated that it is advantageous to pass the vapor through a reheater or recuperator before sending it to the retort, where it is brought to the degree of heat necessary to effect the distillation under the conditions described. The retort may be provided with two such heaters or recuperators, which can be used alternately for suitable periods of, for example, half an hour. The heaters or recuperators can be heated by burning gas therein, and the vapor produced as described above can be passed through the thus heated recuperators and introduced therein with other gases or vapors.
Or each retort may have only one
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only reheater or recuperator, the production of gas being interrupted in a retort during the heating of its recuperator.
The gases and vapors emerging from the retort can be sprayed with tar or other liquid, before spraying them with the water intended to be heated to produce the vapor in the manner already described. Similarly, according to the invention, it is possible to use only part of the gases and vapors leaving the retort and it is possible to provide means by which, when the production of the gas is interrupted in one of the two retorts of a pair while its recuperator is heated, the gases and vapors leaving the other retort of the same pair can pass through the heat exchanger, so that one heat exchanger and evaporator can thus serve for two or more than two retorts.
The invention is shown schematically in the accompanying drawings.
Fig. 1 is a schematic view of the apparatus for utilizing the heat of the gases and vapors exiting the retort for the production of steam to be used in the distillation.
Fig. 2 is a schematic plan of the retort with its heaters or recuperators, to which it is connected.
Fig. 3 is a schematic elevation, partly in section, corresponding to FIG. 2 and fig. 4 is a schematic end elevation corresponding to fig 3.
In the embodiment of the intention represented by FIG. 1, an a-type scrubber can be installed
<Desc / Clms Page number 6>
sprinkler, comprising a hollow frame which can be placed for example between two retorts such as b and divided into two parts by a vertical partition o or constructed in any other way so as to form two parallel compartments, the second of which can be shorter than the first, these two compartments both ending at their lower part in an open part al, of reduced dimensions, immersed in an open flat container d, forming a hydraulic seal.
The partition c stops a little above the bottom, so that the gases can descend into one compartment and rise again in the neighboring compartment, as indicated by the arrows, a water spray being provided at the end top of each compartment to purify gases and vapors and rid them of solid particles they may contain in suspension, and this flat container! can be fitted with an evacuation pipe leading to the tank which receives the ammoniacal liquor from the installation, this tank being able to be placed below and behind the retorts and the recuperators.
The gases and vapors leaving the second compartment of the scrubber a. can enter part of the barrel.!. having an enlarged diameter and being arranged or having its lower part arranged with a slight inclination to the horizontal towards the liquid outlet pipe and, barrel e into which the gases and vapors can be sprayed again by means of 'a horizontal pipe f. A special pump can be installed for the circulation of water or liquid in the purifier a.
The covering layer or the liquid contained in the flat container d, can be kept separate from the water or
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liquid used to spray the gases and vapors into the e cylinder. Most of the hot water or hot liquid is circulated by another pump jg and this part is sent to the pipe f mounted at the upper part of the barrel. it over most of its length, the spray pipes f1 being able to penetrate into the barrel, so that a large volume of hot water or hot liquid can be sent through these pipes. 'f1 aspersion in the gas and the vapor passing through the barrel.
The hot water or the hot liquid having been used for the sprinkling returns to the lower part of the barrel e, leaves through the pipe el and enters a closed tank h serving as a deposit tank, in this way a constant circulation of water hot or hot liquid is maintained through the barrel, and as this barrel oharries a large volume of vapor, the vapor condenses and brings the temperature of the hot water or hot liquid to about the point of 'boiling, for example 99 C, on entering the deposit tank h.
The deposit tank h has at its upper part an inverted cylinder h1 whose diameter is appreciably smaller than that of the tank h and which is open at its lower end so that when the hot water or the hot liquid enter the tank h, this water or this liquid flows over the closed top of the overturned cylinder h1, then descends, the tar settling at the bottom of the tank h, while the water or the liquid rises inside the cy- liner overturned hl,
from which they exit to enter the hollow frame of an evaporator or bottle-shaped tank i mounted near the upper end of the deposit tank h
<Desc / Clms Page number 8>
and where the hot water or the hot liquid can pass over one or more dams there and from there in an outlet pipe to then descend into a reservoir j supplying the circulation pump g.
Above the evaporator frame or bottle-shaped tank i is mounted a cylindrical-shaped intermediate tank or purge tank k having at its lower end a spiral or other ton inlet channel, through which all the water particles that would be entrained can settle and return to the frame i, the purpose of this device being effectively to purge the steam when it enters the tank] :.
A high pressure steam ejector 1 can be mounted on the steam tank k and operated by live steam, this ejector 1 maintaining the suction on the steam tank and therefore on the evaporator frame or the bottle i, which causes the steam to sweep and entrain the hot water or hot liquid as it passes through. the evaporator frame. The vapor jet is strongly superheated, which means that the pressure can be increased and condensation avoided during compression, it is thus conceived that the vapor jet, not only will cause evaporation, but must necessarily also increase the pressure significantly, for example up to several centimeters of water. The steam thus entrained outside descends in a pipe 11 and arrives in the leading main pipe. retorts b.
At the connection point, an exhaust steam ejector can be mounted, which can be supplied with steam from a steam engine; this device, in which the suction can be done under a slight pressure above the pressure
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atmospheric, can constitute an ejector device intended to help maintain the suction in the pipes coming from the vapor reservoir k and from the evaporator i.
The steam thus sucked out of them passes through one or other of the valves leading to one or the other of the retorts of the installation, depending on the cycle of the operation.
It is also possible to provide overflow pipes starting from the deposit tank h, and ending in an overflow tank so that, if the quantity of liquid which overflows is too large, this liquid can automatically return. . back to circulate again through the system, overflow pipes can also be provided from the pump tank j to send the excess water or liquid to the deposit tanks of the sulphate plant.
In operation, the temperature of the hot water or the hot liquid, on arrival in the pumps, can be around 88 ° C. and it is brought to approximately 99 ° C. in the barrel; It is of course understood that the vapor / produced in the evaporator under the low pressure determined by the ejector, pressure which can be about 3.5 to 5 kg absolute pressure, and arriving in the pump tank l The water can cool down to about 88 ° C, the vapor passing to the recuperator, where it is heated before passing through the retort where its heat is used for the distillation of the feed contained in the retort.
He. It is evident that the actual temperatures s may vary according to the conditions in which one finds oneself, the temperatures indicated being given only as examples.
<Desc / Clms Page number 10>
ple,
It is understood that purge pipes can: be provided for tar and various liquids.
Thus, according to the invention, a considerable quantity of steam can be produced under economical conditions and used in the distillation, the steam thus available being able to be supplemented, which enables exceptionally high yields to be obtained. by-products, as well as a high yield of gas with good calorific value. The gas and the hydrocarbon vapors exiting the retorts will therefore entrain a considerable amount of water vapor. At the outlet of the retorts, the temperature can be for example 1760 C. As it passes through the barrel, the water vapor is condensed, as well as the major part of the tar, and the gases and vapors leave the x-shaped barrel cooled to 'at a temperature of 85 C for example.
It has been found that the use of steam as a circulating agent, under the conditions indicated, gives exceptionally good results when the quantity of steam used is 4 kg per kg of distilled coal, but the quantity of steam used is not is by no means limited and this amount of steam can be varied and supplemented according to the yields required in particular cases, but in general the amount of steam used can be substantially less.
A steam injector will preferably be used to properly generate the vacuum required in the evaporator and the pressure to be applied in the retort, but other means can also be used, such as a turbine vacuum cleaner. for example.
<Desc / Clms Page number 11>
The figures below demonstrate the utility of the process according to the invention and show the amount of steam available per 100 kg of coal under the conditions indicated.
We will use the following data:
EMI11.1
<tb> Specific heat <SEP> <SEP> of the <SEP> gas <SEP> and <SEP> of
<tb> hydrocarbon vapors <SEP> <SEP> to <SEP> 0.3
<tb> Specific heat <SEP> <SEP> of <SEP> the <SEP> steam
<tb> of water <SEP> to <SEP> of the <SEP> temperatures <SEP> indicated <SEP> to <SEP> 0.5
<tb> Temperature <SEP> of the <SEP> liquid <SEP> after <SEP> circulation <SEP> 99 <SEP> 0
<tb> Temperature <SEP> of the <SEP> liquid <SEP> before <SEP> the <SEP> oirculation <SEP>. <SEP> 87 <SEP> C
<tb> Latent heat <SEP> <SEP> of <SEP> the <SEP> steam <SEP> of water
<tb> to <SEP> 1000 <SEP> C <SEP> 540 <SEP> cal.
<tb>
Latent <SEP> heat <SEP> of <SEP> the <SEP> steam <SEP> of water
<tb> outgoing <SEP> from <SEP> the <SEP> bottle <SEP> to <SEP> 84 <SEP> C <SEP> 550 <SEP> cal.
<tb>
Specific heat <SEP> <SEP> of <SEP> water <SEP> 1
<tb>
<tb> Temperature <SEP> of the <SEP> gases <SEP> and <SEP> vapors <SEP> in
<tb> the <SEP> retort <SEP> 176 <SEP> C
<tb> Temperature <SEP> of the <SEP> gases <SEP> and <SEP> vapors <SEP> leaving <SEP> from <SEP> the device <SEP> 85 <SEP> C
<tb>
The latent heat of hydrocarbon vapors is irrelevant.
The conditions based on each quantity of 100 kg of charcoal to be charred can be accepted as follows:
EMI11.2
<tb> Weight <SEP> of <SEP> gases <SEP> and <SEP> hydrocarbon vapors <SEP> <SEP> 40 <SEP> kg
<tb>
<tb> <SEP> hydrocarbon vapors <SEP> which can
<tb> be <SEP> condensed <SEP> in <SEP> the device <SEP> 10 <SEP> kg
<tb>
<tb> Steam <SEP> entering <SEP> in <SEP> the <SEP> retorted <SEP> by
<tb> 100 <SEP> kg <SEP> of <SEP> coal <SEP> = <SEP> 180 <SEP> kg
<tb>
<tb> Steam <SEP> recovered <SEP> by <SEP> the device <SEP> 180 <SEP> kg
<tb>
<tb> Steam <SEP> added <SEP> under <SEP> form <SEP> of <SEP> steam <SEP> exhaust <SEP> and <SEP> for <SEP> do
<tb> operate <SEP> the <SEP> ejectors <SEP> 60 <SEP> kg
<tb>
<tb> Steam <SEP> decomposed <SEP> in <SEP> the retort <SEP>, <SEP> approx.
<SEP> 5 <SEP> kg
<tb>
<Desc / Clms Page number 12>
EMI12.1
<tb> <SEP> water vapor <SEP> and <SEP> other <SEP> vapors
<tb> condensed <SEP> and <SEP> leaving <SEP> from <SEP> the device <SEP> in <SEP> form <SEP> of <SEP> liquid <SEP> in <SEP> excess <SEP> = <SEP> 25 <SEP> kg
<tb>
<tb> Tappers <SEP> contained <SEP> in <SEP> the outgoing <SEP> gases <SEP>
<tb> of <SEP> the device <SEP> in <SEP> X <SEP> in <SEP> the <SEP> proportion, <SEP> to <SEP> the <SEP> temperature <SEP> indicated,
<tb> of approximately <SEP> 1 <SEP> steam <SEP> - <SEP> 1 <SEP> gas <SEP> @ <SEP> 30 <SEP> kg
<tb>
Based on the data given above the following figures respectively show the amount of steam and give the caloric equations and the use of heat absorbed in the process.
STEAM QUANTITY EQUATION.
EMI12.2
<tb>
Entering <SEP> in <SEP> the <SEP> retort <SEP> Leaving <SEP> of <SEP> the device
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Steam <SEP> escape <SEP> and <SEP> Tapper <SEP> Condensed <SEP> in <SEP> form
<tb>
<tb>
<tb> of <SEP> ejeotor <SEP> 60 <SEP> kg <SEP> of <SEP> liquid <SEP> 25 <SEP> kg
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Contained <SEP> in <SEP> the
<tb>
<tb>
<tb> gas <SEP> and <SEP> vapors <SEP> in <SEP> 1:
<SEP> 30 <SEP> kg
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Steam <SEP> leaving <SEP> from the <SEP> recovered - <SEP> Steam <SEP> decomposed
<tb>
<tb>
<tb> rateur <SEP> 120 <SEP> kg <SEP> in <SEP> the <SEP> retort <SEP> and
<tb>
<tb> counted <SEP> as
<tb>
<tb>
<tb> gas <SEP> 5 <SEP> kg
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Retrieved <SEP> and <SEP> returned
<tb>
<tb>
<tb> sent <SEP> to <SEP> the <SEP> retort <SEP> 120 <SEP> kg
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 180 <SEP> kg <SEP> 180 <SEP> kg
<tb>
CATORIC EQUATION.
Amounts of heat absorbed in the process.
EMI12.3
<tb>
From <SEP> the <SEP> heat <SEP> sensible <SEP> of the <SEP> gases <SEP> and
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Hydrocarbon <SEP> tapers <SEP> entering <SEP> to
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 176 <SEP> and <SEP> outgoing <SEP> to <SEP> 85 <SEP> = <SEP> 40 <SEP> x <SEP> 0. <SEP> 3 <SEP> (176-85)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> = <SEP> 1100 <SEP> cal.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
From <SEP> the <SEP> heat <SEP> sensible <SEP> from <SEP> the <SEP> steam <SEP> = <SEP> (180 <SEP> - <SEP> 5 <SEP> - <SEP> 30 ) <SEP> 0. <SEP> 5 <SEP> x
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> of <SEP> condensed water <SEP> in <SEP> the device <SEP> (176 <SEP> - <SEP> 100)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> = <SEP> 5560 <SEP> cal.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
From <SEP> the <SEP> heat <SEP> sensible <SEP> from <SEP> the <SEP> steam
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> of water <SEP> entering <SEP> to <SEP> 176 <SEP> and <SEP> leaving <SEP> from <SEP> = <SEP> 30 <SEP> x <SEP> 0.5 <SEP> x <SEP> (176 <SEP> - <SEP> 85)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> device <SEP> to <SEP> 850 <SEP> 0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> = <SEP> 1375 <SEP> cal.
<tb>
<Desc / Clms Page number 13>
EMI13.1
<tb>
From <SEP> the <SEP> latent heat <SEP> <SEP> from <SEP> the
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> steam <SEP> condensed <SEP> in <SEP> the device <SEP> = <SEP> (180 <SEP> - <SEP> 5 <SEP> - <SEP> 30) <SEP> x <SEP > 540
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> = <SEP> 78,140 <SEP> cal.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
TOTAL <SEP> = <SEP> 86,175 <SEP> cal. <SEP> absorbed.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
DISTRIBUTION <SEP> OF <SEP> THE <SEP> -HEAT <SEP> ABSORBED <SEP> PAIS <SEP> THE <SEP> PROCESS.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
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In <SEP> 120 <SEP> kg <SEP> of <SEP> steam <SEP> outgoing
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<tb> from <SEP> the <SEP> bottle, <SEP> sprayed <SEP> and
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<tb> returning <SEP> to <SEP> the <SEP> retort <SEP> = <SEP> 120 <SEP> x <SEP> 550
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<tb> = <SEP> 66,000 <SEP> cal.
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Losses <SEP> by <SEP> radiation <SEP> 20.115 <SEP> cal.
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TOTAL <SEP> 86.175 <SEP> cal.
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To retort the vapor recovered at approximately 4 kg absolute pressure must be heated to approximately 1000 0, which corresponds to an absolute pressure of approximately 1.05 kg per cm2 and it can be demonstrated that the energy contained in about 27 kg of exhaust steam and steam coming from the ejeotor will be. Sufficient to produce the necessary effect.
Therefore, with a wide margin for radiation losses, the use of about 27 kg of steam can produce a circulating effect equal to about 80 kg of steam.
Means may be provided for the periodic admission of milk of lime into the flat receptacle and at the lower end of the scrubber or of the heat exchanger and of the evaporator, suitable reservoirs may be provided for. receive, by means of shutters, the sludge and slaked lime as well as the used liquid, this sludge as well as the slaked lime and the used liquid which can be discharged periodically from these reservoirs, by shutters.
It is understood that the gas and the vapor arriving at the heat exchanger can have a temperature of approximately
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150 to 1760 0 and that, since the liquid arriving at the top of the heat exchanger will have a temperature of about 2940 0, the liquid arriving at the lower end will have reached a temperature of about 100 C and possibly even higher, following: the pressure and the: other conditions under which the device operates. A certain part of the hot liquid will be evaporated in the evaporator, the boiling point being reduced according to the vacuum used.
The vapor produced then passes through the retort at the same time as the other gases which can be used and with the vapor sent into the retort for circulation, while the liquid which accumulates in the evaporator and whose temperature has dropped slightly as a result of its partial evaporation, returns to the circulation in the heat exchanger, as mentioned above. In this way we can recover a considerable part of the heat from the gas and steam leaving the retort and use it to produce steam which will be returned to the retort.
In the embodiment of the invention applied to retorts and heaters or recuperators and represented by FIGS. 2, 3 and 4, it is possible to provide two vertical retorts !, b (fig. 2) at the same time as two corresponding vertical heaters or recuperators A, and the retorts as well as the reheaters are connected so that the load of each of the retorts can be heated internally, at intervals, by means of gas, or gas and steam, or steam brought to the temperature required by their passage through the corresponding heaters.
In an installation comprising the elements indicated in FIGS. 2, 3 and 4, one
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heaters or recuperators is heated at intervals and during the heating of each of them the corresponding retort is deactivated. So, if the heating period and the gas making period are each half an hour, a retort will be heated for half an hour and it will be separated from the direct application of heat for another half hour.
Shutters B may be provided at the outlet of the respective retorts and they may either be closed when the corresponding retort is to be isolated from the direct application of heat. To this end, an obturator of the butterfly type will advantageously be used, mounted on a rod near the upper part of the outlet orifice and so that the lower edge of the obturator can, by a partial rotation of the latter. , move outward and upward in the opening.
Such plugs are well suited for isolating the respective retorts bb so that, while allowing the gas produced in the separated retort to exit therefrom, under the action of the heat applied previously, the combustion products from the retort. heater or recuperator corresponding and connected to the retort cannot enter the latter while it is thus isolated.
It will be appreciated that, during the periods in which the respective retorts are isolated, the heat already applied to the charges contained in these retorts may be gradually transmitted from the exterior to the interior of the briquettes or pieces or particles of carbon subjected to the distillation and that, although the direct application of heat to the load is interrupted during
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respective periods, the distillation continues under the existing conditions. The respective shutters B are therefore arranged and mounted so as to allow gas and steam to exit from the isolated retort, while preventing the introduction of the products of combustion coming from the corresponding heater or recuperator, connected to the retort. the retort.
When two retorts b b are used for an alternating step in the manner described, and these retorts are juxtaposed as shown in Figs. 2, 3 and 4, the gas and steam outlet pipe may be common to the two retorts, as shown in fig. 4, and the upper part can be constructed advantageously in the form of a funnel, the lower walls of which are inclined, and a safety valve of the type described can be mounted on each side, while the upper end of the shaped part of funnel may be fitted with one or more spray nozzles through which the vapor can be sprayed with water, tar or other liquid,
as it passes through the funnel-shaped portion and goes down through the outlet pipe.
The heaters or recuperators can operate advantageously under a water pressure ranging from about 12 to 25 cm of water; under these conditions, and by virtue of the adjustment method described, none of the distillation products coming from the isolated retort can enter the corresponding heater or recuperator, connected to the retort.
In practice, it is possible to use washed gas from the retorts, to heat it and to circulate it in order to provide heat to the charge contained in the retorts.
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Either raw gas can be used, or alternatively, in a preferred variant, steam can be used to provide heat.
In operation, it is understood that at the end of the heating period of one of the heaters or recuperators, the outlet orifice will be closed by means of a suitable shutter, and that the gas inlet for combustion at the interior will be interrupted, the heating fluid then being introduced by means of suitable valves.
According to a variant, one can use two heaters or recuperators for each retort and heat these two heaters or recuperators during the same period, the heating fluid passing through them during this same period, and the retort being isolated or separated from the retort. application of heat during the heating periods of the heaters or recuperators.
As they are represented in figs. 2, 3 and 4, the retorts bb can have a cylindrical shape and a large capacity and be advantageously placed side by side, vertically, and supported by a frame so that the lower ends of the retorts are at a sufficient height above of the ground so that one can dispose of the discharge passages or slides, the lower ends of which are suitably arranged so that the charred residue can be unloaded on a conveyor or in wagons.
The retort chambers or cavities may be cylindrical, but near their lower end a number of holes 0 (Fig. 3) are provided at equal distances from each other on the same circular line,
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so as to communicate with an annular flue D surrounding the retort and provided approximately at the same level as the orifices; this annular flue communicates with the upper part of the corresponding and neighboring heater or recuperator A by means of a short horizontal flue, through which one can pass all the heating fluid to be used for the distillation in the retort, this fluid. heating then passing through the annular flue from where it is evenly distributed in the retort through the orifices mentioned above.
At the top of the retort b. any suitable means may be provided for loading, and these means may be similar to those which are ordinarily used for loading blast furnaces, i.e. they may consist of a bucket or a bucket and lifting apparatus such as are ordinarily employed in blast furnaces. It is possible to use a bucket E having a movable bottom and cover arranged so that when the bucket has been mounted and brought into position above the opening of the retort b., And the cover has been lowered on the trough, the bottom opens so as to allow the contents of the trough to fall into the retort.
It is conceivable that, outside the path of the heating gases, under the orifices 0 provided in the retort, as stated above, a space or a chamber F in which the residue may accumulate, including the gas. has been extracted to the desired extent; and, under the lower end of the retort, there may be provided a discharge corridor G of the type according to which the outlet end is not in line with the upper end adjacent to the outlet of the retort,
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and in which means are provided for removing the residue continuously or periodically.
Due to the large capacity of the retort, two discharge passages of this kind G (fig. 3) can be provided, symmetrically arranged and facing each other, their outlet ends also facing each other and being able to discharge the material into the same. wagon. For this purpose, each loading corridor can be deviated downwards and outwards to end in a vertical part and, on the convex lower wall of the part of the corridor deviated outwards, several wheels can be mounted. with H vanes juxtaposed on a horizontal shaft, so that by rotating this shaft we can make the coke coming out of the retort arrive in the vertical part of the corridor.
The lower end of the vertical part of each lane is deflected inwards and has a bottom inclined downwards and inwards, on which the coke falling out of the retort, this coke then exiting through a lateral opening facing that of the other corridor, this lateral discharge opening possibly being provided with a hinged plate forming a cover.
The shaft on which the paddle wheels H of the coke discharge mechanism are mounted can be actuated by members such as an external roohet and a pawl capable of imparting to this roohet a movement of variable amplitude allowing to make vary the rate of discharge. It is also possible to provide, for the adjustment of the quantity of coke passing over the paddle wheels, an oscillating counterweight, which may be constituted, for example, by a bar or plate suspended across the corridor, above the paddle wheels. , or
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several such counterweights mounted in line. It is understood that instead of the paddle wheels provided, as described above, any other equivalent mechanism capable of ensuring the movement of the coke continuously or periodically can be used.
The lower part of the retort, below the heating zone and the C port, is so arranged that steam can be blown to cool the residue and, on heating, to transport the heat to up, in the retort, so that the heat of the cooling residue contributes significantly to providing the heat necessary for carbonization.
Instead of using steam, the residue can be sprayed with water for the same purpose.
The heaters or recuperators A can be constructed in the form of cylindrical receptacles or of refractory bricks, and at the upper end of each of them there can be provided a combustion chamber surmounted by a dome which can include several burner nozzles through which one can provide. can pass, during the heating period, a mixture of gas and air bringing the heater or recuperator to the desired temperature degree to transmit heat to the heating fluid in the following period, for circulation through the load in the neighboring retort.
At the upper end of each heater or recuperator A, there may be one or more oil burners intended to supply the heat on first start-up, but in normal operation gas supplied by installation.
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Exhaust steam from a machine can be used as a heating fluid in the plant, and this steam can be supplemented with heat recovered from the gas and steam from the retort, like this. is described above.
According to a variant concerning the production of steam for circulation through a heater or recuperator, it is possible to inject water sprayed into a second recuperator or blower heater heated by the exhaust of the first reheater, so as to produce steam for passing through the reheater to supplement other sources of gas or steam.
One or more superheaters J can be provided in the outlet (s) of the heaters or recuperators, the hot exhaust gases being able to pass through this or these superheaters during the respective alternating periods, and the reheated steam. in these devices can be used for direct admission into the respective retorts, through the D ring flue or otherwise.
Obviously, the respective parts of the installation are insulated to avoid radiation losses.