<Desc/Clms Page number 1>
"NOUVEAU PROCEDE ECONOMIQUE D'ACTIVATION DE MATIERES CARBONEES EN SUSPENSION DANS LES GAZ. Il
On sait qu'on obtient du charbon actif en sou- mettant, à haute température, des matières carbonées à l'action de certains gaz dits activants, tels que la vapeur d'eau, le gaz carbonique, le chlore, l'oxygène, etc..... employés seuls ou en mélange. L'opération doit être conduite dans des condi- tions parfaitement déterminées qui constituent l'essence même @
<Desc/Clms Page number 2>
des différentes inventions qui ont été faites sur la question.
L'activation par les gaz ne peut avoir lieu que si les substances carbonées sont suffisamment perméables pour permettre la pénétration des gaz à l'intérieur des particules.
On conçoit donc que le traitement est d'autant plus facile et rapide que ces substances sont plus divisées et que pour des fines poussières, par exemple, la pénétration des gaz activants puisse être instantanée.
Ces conditions de traitement se trouvent réalisées dans un certain nombre de procédés permettant, grâce à un appa- reillage déterminé, de réaliser l'activation de particules en suspension dans les gaz activants. Voir notamment les brevets suivants:-
Brevet français N 631.332, déposé le 23 Mars 1927,
Brevet anglais ? 206.862, déposé le 13 Janvier 1923,
Brevet anglais ? 216.761, déposé le 17 Septembre 1923,
Brevet anglais ? 228.582, déposé le 9 Août 1923,
Brevet anglais ? 228. 954, déposé le 9 Août 1923.
Il est d'ailleurs connu que, dans des foyers à flamme réductrice chauffés avec certains combustibles pulvérisés, on trouve parfois des résidus de charbon pulvérisé qui présentent une grande activité.
Un des principaux inconvénients des procédés sus-vi- sés est le peu de méthodicité des moyens de chauffage qu'il a été possible d'appliquer jusqu'à présent et la grande dépense de calories qui en résulte.
Or, il est d'un intérêt capital de pouvoir réduire au minimum les dépenses de chauffage qui grèvent, en général, très lourdement la fabrication du charbon actif.
La présente invention est relative à un procédé permettant de réaliser un maximum d'économies de calories pour l'activation de matières carbonées en suspension dans les gaz.
Dans les nouvelles dispositions, le charbon actif et les gaz résultant de l'activation dits " gaz d'activation"
<Desc/Clms Page number 3>
sortent relativement froids des cornues d'activation, grâce à une circulation méthodique des fluides. De plus, il est possible d'obtenir, au cours même de l'activation, des gaz combustibles pouvant servir au chauffage des fours ou des cornues.
Les cornues d'activation peuvent être de plusieurs types suivant que le mode de chauffage adopté est complète ment externe, complètement interne ou bien mixte, à la fois interne et externe. Avec le chauffage¯interne, les fumées de chauffage et le mélange des gaz activants et des matières carbonées accomplissent en partie le même parcours à l'inté- rieur des cornues; le fonctionnement peut être continu ou discontinu suivant que le chauffage et l'activation se font simultanément ou alternativement.
Dans les dispositions où les gaz résultant des réactions d'activation sont combustibles et ne sont pas dilués avec des fumées de chauffage, ils peuvent être utili- sés au chauffage des fours ou des cornues d'activation elles-mêmes.
Divers moyens de réalisation sont décrits ci-après à titre d'exemple, mais il est naturellement possible d'ima- giner d'autres dispositifs basés sur les mêmes principes, sans sortir du cadre de l'invention.
Dans tous les cas envisagés, les cornues d'acti- vation sont précédées d'appareils de mélange propres à mettre en suspension des matières carbonées dans des gaz activants; de plus, il est prévu à la suite des dites cor- nues, des appareils séparateurs pour séparer le charbon ac- tif formé des gaz d'activation.
D'après les observations des inventeurs, il est avantageux de mettre les matières carbonées en suspension dans des gaz activants dilués avec une assez forte propor-. tion de gaz neutres ou sans action activante, Les gaz acti- vants utilisés sont, par exemple la vapeur d'eau, l'acide
<Desc/Clms Page number 4>
carbonique, les fumées/de combustion, le chlore, etc... et les gaz de dilution sont, entre mitres: l'axote, l'hydrogène, l'oxyde de carbone, les gaz d'activation provenant d'après l'in- vention de réactions antérieures, le gaz à l'eau, etc..
Ces gaz de dilution sont additionnés à un ou plusieurs des gaz activants, un tel mélange ayant pour effet de réaliser, à la température de l'activation, une oxydation sélective des par- ties non actives des matières carbonées en ménageant le charbon actif déjà formé,
Sur les dessins ci-annexés auxquels on se réfère ci- après les mêmes chiffres de référence désignent les mêmes élé- ments.
La fig. 1 montre schématiquement une installation complète d'activation de matières carbonées en suspension dans les gaz avec un four ou une cornue d'activation, agencé confor- mément à l'invention et représenté respectivement fig.2 et 3 et fig. 4.
L'installation comprend: un mélangeur-doseur A pour la mise en suspension des matières carbonées dans les gaz, un four ou des cornues d'activât ion B et les appareils séparateurs C1C2.
Les matières carbonées granulées, concassées ou pul- vérisées, aux calibrages voulus, pénètrent par une conduite évasée 1 dans le mélangeur-doseur A qui reçoit, d'autre part, des gaz activants par la conduite 2 et des gaz neutres ou sen- siblement neutres par la conduite 3, ce qui permet la mise en suspension des dites matières carbonées dans un volume appro- prié de gaz activants de composition connue.
Le mélange est conduit, suivant les flèches, du mélangeur-doseur A aux cornues d'activation B par un tuyau 4 et des cornues B aux séparateurs C1 C2 par un tuyau'5. Ces, séparateurs peuvent être constitués par exemple, par des appa- reils cyclones suivis ou non d'appareils de filtration ou d'é-
<Desc/Clms Page number 5>
puration liquide ou électrostatique. Le charbon actif sépare est recueilli en 6 et 7, les gaz d'activation épurés sortent .par la conduite 8 et ils peuvent être utilisés à nouveau à la mise en suspension des matières carbonées; à cet effet, une partie de ces gaz, accomplissant un circuit fermé, retourne vers le mélangeur-doseur A par la conduite 3' sur laquelle se trouve un ventilateur 9 ou tout autre appareil pour assurer la circulation.
Les gaz, en excès, suivant qu'ils sont combus- tibles ou non, sont conduits vers le four ou les cornues par une conduite 10 pour servir au chauffage, ou rejetés à la cheminée par une conduite 11.
Les figures 2 et 3 montrent un four d'activation pour le chauffage extérieur de cornues où se trouve réalisée une circulation méthodique des gaz.
,La figure 2 est une coupe suivant l'axe a b c de la figure 3.
La figure 3 est une coupe suivant l'axe d e de la figure 2.
Le four vertical 12, soigneusement calorifugé, permet le chauffage extérieur d'un certain nombre de cornues dtacti- vation, quatre dans le cas envisagé. Ce chauffage peut se faire à l'aide de gaz d'activation, de gaz de gazogène, de mazout, de charbon pulvérisé, etc... arrivant dans des bru- leurs 13, alimentés de toute façon appropriée et répartis sur la périphérie d'une chambre de combustion 14 située à la par- tie supérieure du four, les fumées de la combustion s'échappent à la partie inférieure par une cheminée 15.
Chaque cornue se compose d'un tube extérieur verti- cal 16 fermé à l'extrémité supérieure et d'un tube intérieur concentrique 17. Le mélange des gaz activants et des matières carbonées sortant du mélangeur-doseur A, fig.l, arrive à la base des cornues par la conduite 4 dans l'espace annulaire 16' ménage entre les tubes 16 et 17, monte dans cet espace jusqu'à la partie supérieure des dites cornues située dans
<Desc/Clms Page number 6>
la chambre de combustion 14 où règne une température à laquelle l'activation se produit très rapidement; puis les gaz d'activation et le charbon actif formé, s'échappent vers les séparateurs 01, 02 par le tube intérieur 17 et le tuyau 5, voir les flèches fig.2.
Pendant la montée dans l'espace annulaire 16' le mélange des gaz activants et des matières carbonées en suspen- sion circule en sens inverse de fumées de chauffage descen- dant à l'extérieur des cornues, d'une part et du mélange des gaz d'activation et du charbon actif formé descendant dans le tube 17, d'autre part. Le mélange des gaz activants et des matières carbonées s'échauffe ainsi sous la double influence des fumées de chauffage, ce qui permet une utilisation parfai- te de la chaleur sensible des dites fumées, et du mélange des gaz d'activation et du charbon actif, ce qui permet la récupération des calories emportées par le,dit mélange.
Pour améliorer la transmission de la chaleur des fumées , on peut disposer des chicanes à l'intérieur du four, chicanes qui obligent la fumée à une circulation plus efficace autour des cornues. Les tubes 16 et 17 peuvent être en fonte ou en acier dans la zône inférieure du four et en matière réfractaire dans la zôné supérieure; le tube 17 sera avantageusement muni d'ailettes 19 intérieures et exté- rieures, telles que représentées fig.3.
Le chauffage extérieur des cornues serait aussi bien réalisé à l'aide d'un appareil électrique approprié, les gaz combustibles résultant de l'activation devenant alors disponibles pour d'autres usages.
La fig. 4 montre en coupe verticale, une cornue d'activation où se trouve réalisée, conformément à la pré- sente invention, une circulation méthodique des fluides, avec un chauffage interne, suivant un mode de fonctionnement continu ou discontinu.
<Desc/Clms Page number 7>
La cornue se compose d'un corps vertical épais 20, de forme cylindrique, soigneusement calorifugé, en substance réfractaire avec un tube intérieur 21, concentrique. Le chauf- fage peut se faire à l'aide de gaz d'activation provenant d'au- tres cornues, de gaz de gazogène, de mazout, de charbon pul- vérisé, etc... arrivant dans des brûleurs 22 répartis sur la périphérie d'une chambre de combustion 23 ménagée dans l'épaisseur de la paroi 20, ou en brûlant une partie des ma- tières carbonées à activer grâce à l'introduction d'une faible quantité d'air comburant dans des orifices disposés de la même manière que les brûleurs 22.
Dans le cas d'un fonctionnement continu, on admet simultanément le gaz ou la matière combustible dans les brû- leurs 22 et le mélange des gaz activants et des matières car- bonées à la base de la cornue dans l'espace annulaire 24. Ce mélange arrive du mélangeur-doseur A. fig.l, par la conduite 4 et monte dans l'espace annulaire 24 en absorbant, par récupé- ration méthodique, les calories emportées par les gaz chauds qui descendent dans le tube intérieur 21, puis il pénètre dans la chambre de combustion 23 où il se trouve porté par mélange avec les fumées de combustion, à la température à laquelle l'activation se produit très rapidement.
L'activation s'achève pendant le trajet dans l'espace annulaire supérieur 25 et les gaz d'activation chargés du charbon actif formé, s'échappent par le tube 21 en cédant leurs calories; après quoi ils sont dirigés, par le tuyau 5, vers les séparateurs C1 C2 (voir les flèches). Dans le cas envisagé les gaz combustibles résultant de l'activation sont trop dilués par des fumées pour pouvoir servir à la combustion.
Dans le cas d'un fonctionnement discontinu, il y a une succession de périodes de chauffage et d'activation. En premier lieu des fumées très chaudes produites dans la chambre de combustion 23, montent dans l'espace annulaire supérieur 25
<Desc/Clms Page number 8>
en cédant leurs calories aux parois du corps 20, qui se trouvent portées de ce fait à une température élevée, ces fumées s'é- chappent ensuite par le tube 21 et sont évacuées par une condui- te 26 vers la cheminée. On a intérêt à réchauffer l'air de combustion en l'introduisant, dans l'espace annulaire 24, à la base de la cornue par une conduite auxiliaire 27 venant par exemple déboucher dans la conduite 4.
Cet air se réchauffe aux dépens des calories emportées par les fumées qui descendent dans le tube 21, ce qui permet une utilisation parfaite de la chaleur sensible des dites fumées.
Quand la température des parois est devenue suffi- sante, on cesse le chauffage et on passe à la phase d'activa- tion. Le mélange des gaz activants et des matières carbonées provenant du mélangeur-doseur A, fig.l, arrive par la conduite 4, monte dans l'espace annulaire 24 en absorbant, par récupé- ration méthodique, les calories contenues dans le gaz chaud descendant par le tube intérieur 21, traverse la chambre 23 et pénètre dans l'espace annulaire supérieur 25 dont les pa- rois sont à une température élevée. Les réactions d'activa- tion s'effectuent rapidement et le mélange des gaz d'activa- tion et du charbon actif formé s'échappe par le tube 21 où il cède ses calories au mélange montant dans l'espace annulaire 24, après quoi il est dirigé par le tuyau 5 vers les sépara- teurs C1 02 .
Dans le cas envisagé les gaz combustibles ré- sultant de 'l'activation peuvent être employés à la combustion par exemple dans une autre cornue.
Quand la température des parois est suffisamment abaissée, on arrête l'arrivée des gaz chargés de matières carbonées pour reprendre le chauffage. L'abaissement de tem- pêrature consenti peut d'ailleurs être très faible et les périodes de chauffage très rapprochées.
Pour réaliser un dispositif avec chauffage interne et externe simultané on peut, d'après l'invention, réunir par
<Desc/Clms Page number 9>
exemple plusieurs cornues à marche continue, du type décrit en regard de la fig. 4 et munies de parois extérieures appro- priées, dans la chambre d'un four tel que celui qui est repré- senté sur les fig. 2 et 3. On peut également munir de telles cornues d'un chauffage supplémentaire extérieur, par exemple d'un chauffage électrique.
Sans sortir du cadre de l'invention, il est possible de construire des cornues de section verticale ou transversale quelconque, de placer les cornues obliquement ou horizontalement, de faire circuler les gaz en sens inverse dans les espaces annu- laires et dans le tube central, de faire,communiquer entre elles plusieurs cornues de façon à permettre un passage continu à l'intérieur des dites cornues, des fumées de chauffage ou du mélange des gaz et des matières carbonées en suspension, en vue de réaliser le traitement en plusieurs phases.