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Procédé ue carbonisation de houilles maigres produisant un anthracite artificiel ae forte cohésions ue haute densité apparente et un gaz à forte teneur en hydrogène
On connaît déjà des procédés de carbonisation d'agglomérés de charbons maigres ou (le résidus de la semi-carbonisation des houilles ou des lignites, dont l'application nécessite l'emploi de fours dis- continus .
La méthode généralement suivie consiste à agglomérer ces combustibles avec 10 à 12 % de brai environ, et à les introauire dans une enceinte chauffée à la température d'au moin 700 uegrés centigrades, pour les porter finalement à une température au moins
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égale à 1.00 degrés . Le résidu solide de l'opération est constitué par un'coke renfermant de 1,5 à 2% de matières volatiles
Les limités de température entre lesquelles on opère, selon la méthode précitée, se prêtent mal à l'obtention d'agglomérés carbonisés d'un bel aspect.
Cela provient de ce que la température de départ., trop élevée, exerce une action trop brusque et de ce que la température finale de ltopération (1000 degrés ou da- vantage) est excessive ;Il en résulte une fissuration des agglomérés, qui est'une cause de dépréciation com- merciale .
En outre, une importante fraction du brai su bit une décomposition pyrogénée qui, en pure perte, transforme ce brai en gaz et en carbone. En prévision de ce phénomène, on se trouve contraint d'employer un excès de brai dans la préparation des agglomérés des tinés à la carbonisation, faute de quoi les agglomérés carbonisés obtenus ne possederaient qu'une cohésion réduite, 6'est précisément pour cela que, dans les mé- thodes précitées, on emploie jusqu'à 10 à 12% de brai Or, le brai est un produit cher qui se trouve ainsi partiellement gaspillé.
L'auteur de l'invention a constaté la possi- bilité de ne pas dépenser plus de 7 % de brai dans la .. fabrication des agglomérés et de récupérer, lors de la carbonisation de ces derniers, une importante portion de l'agglutinant A cet effet, on soumet, suivant l'- invention, les agglomérés rus à une carbonisation progressive, qui commence à une température voisine de 500 et se poursuit pendant environ 9 à 12 heures,
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la température s'élevant de 1 à 28C par minute jusqu'à 900 à 930 degrés, suivant la nature des combustibles dont on"part, cette carbonisation s'effectuant dans un four continu 5 L'expérience montre que.,
dans cet inter valle de température une partie seulement du brai con tenu dans les agglomérés (7% environ) subit la pyrogénation ou cracking, le brai ainsi pyrogéné étant juste suffisant pour engendrer le carbone qui est nécessaire pour souder les unes aux autres, des particules de charbon maigre contenu dans chaque aggloméré 0 Quant au reste du brai, il distille sans changer de composition ohimique et sans rien perdre de ces qualités physiques. On recueille ce brai avec le gaz et l'eau am- moniaoaie dans les appareils de récupération du moaèle en usage dans les unsines à gaz et ùans les cokeries.
Après cela, ce brai convient à nouveau pour la prépa- ration des agglomérés
D'autre part, on a constaté que si l'on échauffe trop lentement les agglomérés chargés dans un four continu où ils doivent se déplacer sous l'action de la pesanteur, ces agglomérés se ramollissent et se désagrègent en plus ou moins grande proportion Ultérieurement, sous l'action du chauffage., le mélange pulvérulent de charbon et de brai résultant de cette désagrégation se cokéfie ce qui détermine la prise en masse des agglomérés non désagrégés o On a désigné ce phénomène gênant, nuisible au résultat économique de l'opération, sous le vocable de "formation de nids ue grenouilles".
On a remédié dans une certaine mesure à cet inconvénient en mélangeant, avant enfournement les agglomérés crus avec du poussier de coke ou tout autre
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corps infusible sous l'action de la chaleur .Cependant, ce dernier mode opératoire,' présente l'inconvénient de diminuer la perméabilité de la masse au passage des gaz de la carbonisation, de sorte qu'on risque de perdre une partie de ces gaz et des sous. produits qui les accompagnent, lesquels vont se mélan.. ger aux gaz de chauffage., même s'il n'existe qu'une différence de pression très faible entre ltintérieur de la chambre de carbonisation et ses carneaux de chauffage .
En outre, la matière interte mélangée aux agglomérés'crus devant être chauffée depuis la température ambiante jusque près de 1000 , cela augmente considérablement les frais de carbonisation.
Les proportions de brai récupéré varient approximativement comme suit, en fonction de la tempé- rature initiale de carbonisation
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<tb> Température <SEP> initiale <SEP> Proportion <SEP> de <SEP> brai
<tb> . <SEP> de <SEP> carbonisation <SEP> récupéré
<tb>
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500i 60 à 70 - 750R , " ;,0 à. ;;5 '\ .
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Par exemple par tonne dagg3ômérës à 7 % de, brai soumis à la carbonisation, on récupérera les ' quan tités de brai que voici :
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<tb> Température <SEP> initiale <SEP> Poids <SEP> de <SEP> brai <SEP> récup0
<tb>
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. de carbonisation vérgar tonne âtagglo
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<tb> mérés
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500a 42 . 49 1$.
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<tb>
<tb>
<tb>
750 <SEP> 21 <SEP> à <SEP> 25 <SEP> Kg.
<tb>
Ces chiffres font ressortir l'intérêt que présente une température initiale de carbonisation voisine de 500 , au lieu de la température initiale de 7008 au minimum, employée suivant; les procédés or
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dinairement appliqués
Il convient de remarquer que le procédé sui- vant l'invention n'offre rien de commun avec la carbo nisation à basse température, laquelle prend fin à la température maximum de 600 malors que suivant l'in- ventionp on atteint pour les raisons exposées ci-des- sus, 900 à 930 degrés
L'auteur de'l'invention a également observé que les agglomérés carbonisés., préparés dans ces con- ditions,
se caractérisent par leur cohésion considé- rable (300 kg) et par leur densité élevée, soit 80 a 84 Kgs par hectolitre
Cet anthracite synthétique est nettement su- périeur à l'anthracite nautrel par rapport à ce der- nier, il offre une cohésion beaucoup plus considérai ble, de telle sorte qu'on peut le manipuler sans don- ner naissance à des fines, lesquelles n'ont qu'une va- leur commerciale médiocre 6 Un raison de sa faible te- neur en matières volaties, environ 1,5 %, on Inutilisé dans les foyers avec un meilleur rendement thermique que les anthracites, lesquels en renferment 10 à 14%.
Au surplus, son emploi dans les gazogènes pour installations fixes ou pour véhicules automobiles ne peut donner naissance à du goudron dont la présence gêne les emplcis du gaz de gMogène
Par ailleurs, sa densité apparente, à peu près double de celle du cote métallurgique concassée ou du coke de gaz,, ou du semi-coke, rend plus économi... que sa manutention et facilite son stockage .
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Le procédé suivant l'invention constitue en
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outre, un moyen nouveau deprparation à 'Un gaz riche es hydrogène convenant à la préparation de I*ammoniao ou.
des carburants pagyoie de muthèse La quantité de gara recueillie varie entre 2?5 et 300 mc par tonne dtaale mères soumis à la carbonisation,. La'composition de ce gaz est approximativement la suivante ;
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Îß.fa.rOg.g ................ 70 à 75% en volumes Méthane i ... s ... i . v . wï 12 à 15P Anhydride ll#$1@1éµi,(1@ 2t5 à 3" Oxyde â.é esrbôrcé ..:;
.s .$.à 7e Carbures éthylénioUôà.,l[1 03â. 04
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<tb> Azote <SEP> 4,a <SEP> 6 <SEP> "
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Pour là'réalisation, de'cette invention, on se sert d'un. four continu,. chauffé par voie externe et appartenant par exemple à l'un des types couramment utilisés dans les usines à gaz
D'autre part,on peut'suivant une méthode con . nue injecter de la vapeur dans le tour, de façon à ac-
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croître le rendement en gaz et en calor1esgaz et à ne défourner que du coke froid ).
Enfin, il est encore possible de ramener dans le four, le gaz débarrassé de ses sous*produits et de
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ley faire circuler de bas en haut t. Cela permet de dé-, fourner du coke plus froid et de décomposer le méthane
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du gaz en formant de l'hydrogène It On recueille ainsi un gaz encore plus riche ; en hydrogène et par suite, convenant mieux encore que le précédent à la fabrica-
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tion de l'aczioniao et des carburants par/voie de son- 'thèse
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A process of carbonization of lean coal producing an artificial anthracite with strong cohesions of high bulk density and a gas with high hydrogen content
There are already known processes for the carbonization of agglomerates of lean coals or (the residues of the semi-carbonization of coal or lignite, the application of which requires the use of continuous furnaces.
The method generally followed consists in agglomerating these fuels with approximately 10 to 12% pitch, and in introducing them into an enclosure heated to a temperature of at least 700 degrees centigrade, to finally bring them to a temperature of at least
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equal to 1.00 degrees. The solid residue of the operation consists of a coke containing 1.5 to 2% volatile matter
The temperature limits between which one operates, according to the aforementioned method, do not lend themselves well to obtaining carbonized agglomerates with a good appearance.
This is due to the fact that the starting temperature, which is too high, exerts too sudden an action and that the final temperature of the stop (1000 degrees or more) is excessive; This results in cracking of the agglomerates, which is' a cause of commercial depreciation.
In addition, a large fraction of the pitch undergoes pyrogenic decomposition which, in pure waste, transforms this pitch into gas and carbon. In anticipation of this phenomenon, we find ourselves forced to use an excess of pitch in the preparation of the agglomerates for the carbonization, failing which the carbonized agglomerates obtained would have only a reduced cohesion, which is precisely why , in the above-mentioned methods, up to 10 to 12% pitch is used. Pitch is an expensive product which is thus partially wasted.
The author of the invention has observed the possibility of not spending more than 7% pitch in the manufacture of the agglomerates and of recovering, during the carbonization of the latter, a large portion of the agglutinant A. For this purpose, according to the invention, the hard agglomerates are subjected to gradual carbonization, which begins at a temperature of around 500 and continues for approximately 9 to 12 hours,
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the temperature rising from 1 to 28C per minute up to 900 to 930 degrees, depending on the nature of the fuels from which one "starts, this carbonization being carried out in a continuous furnace 5 Experience shows that.
in this temperature range, only part of the pitch contained in the agglomerates (approximately 7%) undergoes pyrogenation or cracking, the pitch thus pyrogenic being just sufficient to generate the carbon which is necessary to weld the particles together. of lean carbon contained in each agglomerate 0 As for the rest of the pitch, it distils without changing its ohimic composition and without losing any of these physical qualities. This pitch is collected with gas and ammonia water in the marrow recovery apparatus used in gas plants and in coking plants.
After that, this pitch is again suitable for the preparation of agglomerates.
On the other hand, it has been observed that if the loaded agglomerates are heated too slowly in a continuous furnace where they must move under the action of gravity, these agglomerates soften and disintegrate in greater or lesser proportion. , under the action of heating., the pulverulent mixture of coal and pitch resulting from this disintegration cokes what determines the solidification of the non-disintegrated agglomerates o This annoying phenomenon has been designated, harmful to the economic result of the operation , under the term "frog nest formation".
This drawback has been remedied to some extent by mixing, before charging, the raw agglomerates with coke dust or any other
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body infusible under the action of heat. However, the latter operating mode, 'has the disadvantage of reducing the permeability of the mass to the passage of carbonization gases, so that there is a risk of losing some of these gases and sub. accompanying products, which will mix with the heating gases, even if there is only a very small pressure difference between the interior of the carbonization chamber and its heating flues.
In addition, the internal material mixed with the raw agglomerates having to be heated from room temperature to about 1000, this greatly increases the cost of carbonization.
The proportions of recovered pitch vary approximately as follows, depending on the initial carbonization temperature.
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<tb> Initial <SEP> temperature <SEP> Proportion <SEP> of <SEP> pitch
<tb>. <SEP> of <SEP> carbonization <SEP> recovered
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500i 60 to 70 - 750R, ";, 0 to. ;; 5 '\.
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For example, per tonne of dagg3omers at 7% of pitch subjected to carbonization, the following quantities of pitch will be recovered:
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<tb> Initial <SEP> temperature <SEP> Weight <SEP> of <SEP> pitch <SEP> recovery0
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. of carbonization vergar ton âtagglo
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<tb> merited
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500a 42. 49 $ 1.
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750 <SEP> 21 <SEP> to <SEP> 25 <SEP> Kg.
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These figures show the advantage of an initial carbonization temperature close to 500, instead of the initial temperature of at least 7008, used next; gold processes
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dinarily applied
It should be noted that the process according to the invention has nothing in common with the carbonization at low temperature, which ends at the maximum temperature of 600 times that according to the invention is reached for the reasons explained. above, 900 to 930 degrees
The author of the invention has also observed that the carbonized agglomerates, prepared under these conditions,
are characterized by their considerable cohesion (300 kg) and by their high density, ie 80 to 84 Kgs per hectolitre
This synthetic anthracite is clearly superior to nautrel anthracite compared to the latter, it offers a much more considerable cohesion, so that it can be handled without giving rise to fines, which n 'have a mediocre commercial value 6 A reason of its low content of volatile matter, about 1.5%, one Not used in fireplaces with a better thermal efficiency than anthracites, which contain 10 to 14%. .
In addition, its use in gasifiers for fixed installations or for motor vehicles cannot give rise to tar, the presence of which interferes with the locations of the gMogen gas.
Moreover, its apparent density, approximately double that of the crushed metallurgical dimension or of gas coke, or of semi-coke, makes it more economical ... than its handling and facilitates its storage.
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The process according to the invention constitutes in
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In addition, a novel means of preparation for 'A rich gas are hydrogen suitable for the preparation of I * ammoniao or.
pagyoie muthesis fuels The quantity of gara collected varies between 2? 5 and 300 mc per tonne of mother mother subjected to carbonization ,. The composition of this gas is approximately as follows;
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Îß.fa.rOg.g ................ 70 to 75% by volume Methane i ... s ... i. v. wi 12 to 15P Anhydride ll # $ 1 @ 1éµi, (1 @ 2t5 to 3 "Oxide â.é esrbôrcé ..:;
.s. $. to 7th EthylenioU6a carbides, l [1033a. 04
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<tb> Nitrogen <SEP> 4, a <SEP> 6 <SEP> "
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For the realization of this invention, we use a. continuous furnace ,. externally heated and belonging for example to one of the types commonly used in gas works
On the other hand, we can follow a stupid method. naked inject steam into the tower, so as to ac-
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increase the yield of gas and calor1esgas and to discharge only cold coke).
Finally, it is still possible to bring back into the furnace, the gas freed of its by-products and of
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ley circulate from bottom to top t. This allows to de-provide colder coke and to decompose the methane
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gas by forming hydrogen It is thus collected an even richer gas; in hydrogen and consequently, being even more suitable than the preceding one for the manufacture of
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tion of aczioniao and fuels by / way of his- 'thesis