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Procédé d'extraction et d'amélioration des gaz de distillation produits dans la fabrication de semi-coke et de coke entier au moyen de combustibles de tous genres.
On sait que dans la distillation respectivement la carboni- sation de la houille, de la lignite, de la tourbe, du bois et d' autres combustibles analogues il se produit des gaz de distilla- tion respectivement de carbonisation qui sont utilisés éoonomi - quement pour l'extraction de sous-produits de grande valeur.
Alors que dans la distillation des combustibles mentionnés, dont les températures de distillation se trouvent, suivant le genre de combustible et des propriétés de celui-ci entre 4000 et 800 C, les gaz de distillation peuvent être extraite par leur simple aspiration, il se produit dans la carbonisation de ces combusti- bles en coke entier au-dessus de ces températures, soit vers 800 jusque 1200 C, des gaz de distillation qui ont moins de valeur par rapport aux gaz de distillation mentionnés en premier
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lieu, parce que ces gaz se décomposent en dépassant la limite de température d'environ 800 C et en venant en contact avec les parois chaudes des fours à coke. A ces températures les hydro - carbures sont décomposés en hydrocarbures inférieurs ou en car - bone avec élimination de l'hydrogène.
C'est pour cette raison que la teneur des premiers gaz de distillation en sous-produits de grande valeur est notablement plus grande que celle du gaz de carbonisation. Le méthane et ses homologues sont contenus dans le gaz de distillation jusqu'à uns proportion de 75 %, tandis que le gaz de carbonisation n'en contient que jusque 40 %. Le goudron de distillation ou goudron vierge est plus ri- che en constituants précieux que le goudron de carbonisation.
Par opposition au goudron de carbonisation, le goudron de dis - tillation peut être utilisé pour l'extraction de benzines et d' huiles de goudron. De tels gaz décomposés donnent par conséquent un rendement notablement plus faible en sous-produits précieux que les gaz qui sont obtenus à l'état non décomposé. En consé - quence il se fait la nécessité de faire évacuer les gaz de dis- tillation produits dans la distillation de combustibles de tous genres, à partir de leur lieu de naissance hors de la charge de combustible de telle sorte qu'ils ne peuvent se décomposer en contact avec les parois chaudes du four. Pour atteindre ce but, il est avant tout indispensable de prendre des précautions pour que ces gaz de distillation passent autant que possible vers le milieu plus frais de la charge et que d'ici ils puissent s'échapper vers le haut.
De cette circonstance on a déjà tenu compte en vue de la fabrication d'un semi-coke ou d'un coke entier en morceaux, solide et compact, afin d'empêcher qu'il se produise, par suite de gaz de distillation restant le cas éché - ant dans la charge de combustible, des tensions qui donnent nais- sance à la formation d'espaces creux et de poches. Pour éviter cet inconvénient on a donc, en disposant des canaux d'évacuation de gaz dans la charge de combustible, donné là possibilité aux
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gaz de distillation de s'échapper librement de la charge de combustible.
Le but de la présente invention est de montrer le chemin comment, par une disposition appropriée de ces canaux d'évacua- tion de gaz et par une commande adéquate du chauffage de fours à coke ou de carbonisation, respectivement par une amélioration des gaz de distillation obtenus, on peut créer la possibilité d'exercer une influence favorable sur le rendement de ces gaz en sous-produits précieux, sans toutefois négliger ou mettre en danger la réalisation du but principal respectivement de la distillation ou de la carbonisation, à savoir l'obtention d'un semi-coke ou d'un coke entier en morceaux, solide et compact.
Dans cet ordre d'idées les canaux d'évacuation des gaz dans la charge de combustible dans le processus de distillation ou de carbonisation continu ou intermittent, abstraction faite de ce que le combustible a été préalablement comprimé ou non, sont toujours disposés de telle sorte que les gaz de distilla- tion, sans venir en contact avec les parois chaudes du four, sont conduits des zones en réaction vers les endroits plus frais au milieu de la charge et d'ici évacués hors de celle-ci.
Le genre et la construction de ces canaux d'évacuation des gaz peuvent être choisis à volonté. Dans la charge comprimée ils peuvent être formés comme des canaux creux qui, dans cette dis- position sont aussi remplis avec une matière de remplissage, telle que de petits morceaux de houille ou du menu de coke, des déchets de coke et autres analogues, qui même à de hautes tem - pératures ne subit pas de concrétion et permet ainsi aux gaz de distillation de passer librement dans les dits canaux. L'intro- duction de ce remplissage empêche les canaux creux d'être bou - chés par les combustibles désagrégés.
Dans la charge non compri- mée ces canaux d'évacuation des gaz peuvent être établis en y introduisant des tubes remplis avec la dite matière de remplis - sage, ces tubes étant alors susceptibles d'être retirés de la
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charge de telle sorte que la matière de remplissage reste dans la charge. Par voie de conséquence une caractéristique de 1' invention consiste en ce que, par une configuration et une dis- position appropriées des canaux d'évacuation des gaz, les gaz de distillation et de carbonisation produits sont amenés des parois chaudes vers le milieu plus frais de la masse de combus- tible afin de les protéger contre la décomposition.
Une autre caractéristique de l'invention consiste à aspirer séparément les gaz de distillation et de carbonisation en tenant compte des limites de température dans lesquelles ils sont for - més. Ceci peut être effectua de différentes façons. Ou bien, le chauffage extérieur de la charge est tout d'abord réglé de telle sorte que la limite de distillation qui, comme mentionné déjà, se trouve entre 400 et 8000 C. suivant la nature du combustible et ses propriétés, n'est dépassée à aucun endroit de la charge.
Les gaz de distillation précieux ainsi dégagés sont ensuite aspirés par une conduite.tubulaire spéciale destinée uniquement à cet usage. Lorsque la distillation est terminée, la tempéra - ture du chauffage est élevée de telle sorte que la transforma - tion du coke de distillation ou semi-coke en coke entier peut avoir lieu. Comme dans cette opération,il y aura des températu- res d'environ 8000 à 1200 C. et que par conséquent la tempéra- ture de décomposition des gaz de distillation sera dépassée, les gaz dégagés alors se décomposeront en partie en contact avec les parois du four, ce qui réduira la valeur des gaz obtenus comme mentionné déjà. La conduite servant à évacuer les gaz de distil- lation sera donc fermée maintenant et les gaz dégagés seront aspirés séparément par une conduite spéciale.
De cette façon on réalise de la façon la plus simple une séparation des gaz de distillation et des gaz de carbonisation, ces derniers étant la plupart du temps ramenés au four comme gaz de chauffage après l'extraction des sous-produita.
Par suite de la mauvaise conductibilité des combustibles
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il se produit toutefois encore après le renversement du chauf - fage sur la température de carbonisation, des gaz de distillation précieux à l'intérieur de la charge, attendu qu'ici il y a enco- re des températures au-dessous de 8000 C., tandis que les cou- ches de combustible extérieures voisines des parois chaudes du four ont déjà des températures qui se trouvent au-dessus de cette température de décomposition. Afin d'extraire encore ces gaz de distillation autant que possible jusqu'à la dernière tra- ce, on peut faire usage d'une hotte d'évacuation de gaz qui, dans le travail intermittent, est placée sur la surface supé - rieure de la charge.
A l'aide de cette hotte d'évacuation, il est donc possible d'aspirer les gaz de distillation remontant du milieu plus frais de la charge à l'état non décomposé et par conséquent plus précieux, encore séparément même après que la température des parois du four a déjà dépassé la température de décomposition des gaz. Les gaz moins précieux qui remonteraient en même temps le long des parois chaudes du four en quantités relativement faibles, sont aspirés en même temps séparément. Ce n'est qu'après que le milieu de la charge a également atteint la température de décomposition qu'on ferme la conduite d'aspi- ration des gaz précieux, les gaz moins précieux étant alors as- pirés seuls jusqu'à la fin de la carbonisation de la charge.
Pour la réalisation de ce procédé, il est indispensable de prendre, conformément à cette invention, différentes précautions suivant qu'il s'agit de l'application du procédé dans des fours à coke avec enfournement d'un gâteau de charbon comprimé ou avec une charge de combustible enfournée librement. Toutefois les deux applications ont en commun la disposition d'une hotte d' évacuation de gaz susceptible de monter et de descendre et re- couvrant la surface supérieuro de la charge, cette hotte étant raccordée à la conduite pour l'aspiration des gaz précieux.
Pour l'évacuation libre et rapide des gaz de distillation pré - cieux dégagés à l'intérieur de la charge on prévoit dans la
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charge des canaux verticaux ou inclinés qui peuvent aussi com- muniquer entre eux par exemple par des canaux horizontaux ou par des couches de coke intercalées dans la charge.
Alors que dans les gâteaux de houille comprimés les canaux d'évacua- tion des gaz sont formés en comprimant le combustible autour des tubes qui sont ensuite retirés de la masse comprimée de façon à laisser derrière eux des cheminées ou canaux libres, on introduit dans le cas de houille enfournée librement dans celle-ci des tubes remplis de coke ou d'autres matières analo- gues qui, après la fin du remplissage de la chambre de carbo- nisation, sont retirés de la charge de telle sorte que leur remplissage de coke formant le canal d'évacuation voulu, reste à l'intérieur de la charge. On sait que le coke fini ne subit plus de concrétion même à des températures élevées, de sorte que le libre échappement des gaz de distillation ou de carbo- nisation est assuré par ces canaux.
Il va de soi que les ca - naux formés dans le gâteau comprimé peuvent aussi être remplis de coke ou d'autres matières analogues de la façon décrite, ce qui évite le danger du bouchage des canaux par le combustible désagrégé. Dans le gâteau comprimé les canaux d'évacuation peuvent aussi être mis en communication entre eux par des ca- naux horizontaux ou par des couches de coke horizontales in - tercalées dans la charge, ce qui permet d'obtenir aussi une bonne évacuation des gaz dégagés dans les zones extérieures du gâteau de houille vers le milieu de celui-ci. Les canaux hori- zontaux peuvent aussi être formés en introduisant dans la charge des barres rondes qui en sont de nouveau retirées à la fin de la compression.
Au lieu des canaux de communication ho- rizontaux on peut aussi former des canaux inclinés dirigée de l'extérieur vers l'intérieur et le haut, de telle sorte que ces canaux sont en communication directe ou indirecte avec les canaux principaux verticaux ou inclinés de façon à permettre aux gaz dégagés dans les zones extérieures du gâteau comprimé
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de passer librement et le plus rapidement possible dans les canaux principaux, d'où ils sont aspirés au moyen de la hotte d'évacuation qui recouvre la charge pour être amenés à l'en - droit d'utilisation.
Pour l'évacuation des gaz dégagés dans les zones exté - rieures de la charge et qui, en atteignant la limite de tem - pérature d'environ 8000 C., sont les premiers exposés au dan- ger de décomposition parce qu'ils sont les premiers exposés à l'action de la chaleur des parois chaudes, il est indispensa- ble de prendre différentes précautions, suivant que la charge du four est amenée dans la chambre de carbonisation sous forme de gâteau comprimé ou qu'elle est enfournée librement.
Lorsqu'il s'agit de l'emploi d'un gâteau comprimé, il suffit pour 1'évacuation des gaz de valeur inférieure de pré- voir au plafond de la chambre de carbonisation une évacuation de gaz ordinaire, attendu qu'entre la surface du gâteau com - primé et la paroi du four il y a une étroite fente, par la - quelle les gaz peuvent remonter. Pour faciliter l'ascension des gaz on peut former sur les faces latérales du gâteau de houille des cheminées verticales en forme de rigoles, ce qui provoque en même temps un chauffage plus rapide du gâteau de houille, l'action de la chaleur étant accélérée et améliorée par suite de la surface agrandie du gâteau de houille.
Afin de mieux utiliser l'espace du four on peut introduire de la houille sèche et en morceaux dans la fente entre les faces latérales du gâteau de houille et les parois du four, ainsi que dans l'espace libre entre les faces frontales antérieures et postérieures du gâteau de houille et les portes du four. On obtient ainsi l'agrandissement de la charge au plus haut degré, attendu que le gâteau de houille comprimé contient déjà à peu près 20 - 25 % plus de houille que le même volume de houille en vrac.
Si cette houille introduite librement gênait d'une façon appréciable l'ascension des gaz aux parois du four, on
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pourrait remplacer cette houille par du coke, par exemple des déchets de coke, pour remplir l'espace autour du gâteau de houille, ou bien y remédier de la façon décrite dans l'alinéa suivant et se rapportant aux fours à coke avec charge de combus - tible introduite librement.
Dans les fours à coke avec combustible remplissant libre - ment la chambre de carbonisation la fente entre les parois du four et la surface de la charge fait défaut. L'ascension des gaz moins précieux qui se dégagent ici, est donc notablement gênée. Cet inconvénient peut être supprimé par le fait que contre les parois latérales de la chambre de carbonisation, avant ou pendant l'introduction de la charge, on place des tubes verti- oaux de section ronde ou mieux de section carrée ou en trapèze, ces tubes-étant remplis de coke ou d'autres matières analogues et retirés à la fin de l'enfournement de la charge de.telle sorte que leur remplissage de coke formant chaque fois une che- minée verticale latérale, reste à l'intérieur de la charge.
Ces cheminées latérales peuvent aussi être mises en communica- tion entre elles par des couches de coke horizontales. Les gaz moins précieux qui remontent par ces canaux remplis de coke sont aspirés de la façon usuelle au plafond de la chambre de carbonisation. Au lieu de ces cheminées latérales ou conjoin - tement avec elles la disposition d'évacuation des gaz peut être telle que dans les parois latérales du four il existe des ca - naux verticaux qui communiquent avec l'intérieur de la chambre de carbonisation par de courts canaux secondaires dirigés obli- quement vers le bas. Les gaz du four peuvent remonter des zones extérieures de la charge dans les cheminées verticales des pa - rois latérales pour être aspirés dans ces cheminées.
Par suite de la disposition inclinée des canaux secondaires, on évite que des parties de la charge puissent arriver dans les canaux des parois latérales. Ces derniers canaux peuvent communiquer entre eux et ils possèdent un oanal horizontal commun s'étendant sur
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la sole de la chambre du four et muni à la face extérieure du four d'ouvertures permettant d'enlever les particules de combus- tibles qui malgré tout seraient arrivées dans les canaux verti- caux des parois latérales du four.
Le nouveau procédé permet d'obtenir de la façon tant dési- rée un élargissement, respectivement un dimensionnement écono - miquement plus favorable de la chambre de carbonisation. On sait que jusqu'à présent on ne pouvait donner aux chambres du four qu'une largeur allant à environ 0,50 mètre, sinon une distilla- tion respectivement une carbonisation favorable de la charge dans le temps le plus favorable à cet effet était impossible.
Afin de pouvoir travailler économiquement on était par consé - quent forcé de donner à la chambre de carbonisation une hauteur aussi grande que le permettaient les conditions de solidité du gâteau comprimé. Mais malgré cela il n'y avait pas moyen d' éviter l'écroulement du gâteau comprimé lors de son introduc - tion dans le four en dépit de la grande addition d'eau qu'il contenait. Même dans le cas de houille introduite librement dans le four on était lié par ces dimensions, attendu qu'ici égale - ment la largeur de 50 cm. de la chambre du four ne pouvait être dépassée. Les réparations de telles chambres de carbonisa- tion étaient f réquentes et coûteuses.
Par suite de l'aspiration séparée des gaz précieux dégagés à l'intérieur de la charge et des gaz moins précieux remontant le long des parois du four il devient possible d'agrandir notablement la largeur du four, ce qui supprime les inconvénients mentionnés plus haut. Or un élar- gissement de la chambre de carbonisation permet à son tour la disposition d'un chauffage additionnel à l'intérieur de la chambre du four. La réalisation pratique de ce chauffage comme tel peut être absolument quelconque. Elle peut comporter un ou plusieurs éléments de chauffage en forme de poutre ou de paroi en argile, traversée par des canaux de chauffage raccordés à la source de chauffage. La hauteur de cette paroi de chauffage
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peut être moindre que la hauteur de la chambre de carbonisation de façon à pouvoir être recouverte par le combustible.
Toutefois elle peut aussi remonter jusqu'au plafond de la chambre. Elle peut en outre être fixée à demeure sur le fond de la chambre ou être déplaçable, par exemple susceptible d'être introduiteet retirée sur chariot. De plus elle peut être faite d'une seule partie ou de deux ou de plusieurs parties, afin de pouvoir l' enlever plus facilement de la chambre de carbonisation en vue des réparations. Les gâteaux comprimés respectivement la plaque de repoussement de la machine de chargement sont adaptés à la nouvelle section du four, respectivement ils sont munis d'un évidement correspondant à la paroi de chauffage disposée à l' intérieur du four.
Au lieu d'un seul gâteau comprimé avec espace creux évidé dans sa matière pour le pont de chauffage, on peut aussi pousser dans la chambre de carbonisation un gâteau compri- mé de genre normal de chaque côté de la paroi de chauffage. L' espace libre au-dessus du pont de chauffage entre les deux gâ - teaux comprimés est alors rempli de houille séchée en morceaux respectivement de morceaux de coke dans le cas où la paroi de chauffage est plus basse que le gâteau de houille. Il en est de même le cas échéant de l'espace libre entre les parois du four respectivement, les portes de la chambre de carbonisation et le gâteau comprimé. Evidemment on peut ici également disposer des canaux principaux et seoondaires verticaux et obliques à l'inté- rieur du gâteau de houille, et ce suivant une disposition appro- priée.
De la paroi ou du pont de chauffage mentionné la chaleur remonte et chauffe l'intérieur de la charge, de sorte qu'on obtient ainsi une réduction notable de la durée de carbonisa - tion de la charge en dépit de l'élargissement de la chambre de carbonisation. Comme mentionné déjà la hauteur de la paroi ou du pont de chauffage peut être quelconque, de préférence on donne une faible hauteur à cette paroi ou pont par rapport à la
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hauteur de la chambre de carbonisation, pour qu'au-dessus de cet élément de chauffage il y ait une quantité suffisante de matière de charge pour absorber la chaleur de chauffage.
Mais il faut toujours avoir grand soin d'empêcher que les gaz de chauffage de la source de chauffage, qu'il s'agisse du chauffa- ge des parois latérales du four ou de celui de l'élément de chauf- fage additionnel disposé à l'intérieur de la chambre du four, ne viennent en contact avec les gaz de distillation ou de carbo- nisation dégagés. La chaleur des gaz'de chauffage sera toujours transmise indirectement et jamais directement à la charge du four.
L'utilisation du menu de coke respectivement des escarbil - les de coke qui représentaient jusqu'à présent un déchet diffi- cilement ou pas du tout utilisable, signifie un progrès économi- que notable en ce sens que de cette façon il est possible de transformer ce déchet en coke de grande valeur utilisable norma- lement.
Comme les gaz précieux sortant du gâteau de houille res- pectivement de la charge introduite librement dans les chambres de carbonisation, sont aspirés à travers des canaux ou des cou- ches formas d'escarbilles de ooko, une partie des éléments cons- titutifs bitumineux contenus dans ces gaz se dépose en effet sur les escarbilles de coke, sinon sur les particules de celles- ci qui se trouvent directement contre les parois de la chambre de carbonisation, tout de même sur les particules voisines des escarbilles de coke qui se trouvent entre la paroi de la chambre de carbonisation et le gâteau de houille. Cette partie des es - carbilles de coke, par suite du dépôt des éléments constitutifs bitumineux des gaz de distillation, est transformée la première dans le chauffage ultérieur en coke marchand de grande valeur.
La partie marginale des escarbilles de coke, sur laquelle les éléments constitutifs bitumineux des gaz de distillation ne sont pas ou très peu précipités, est employée dans la charge suivante de la chambre du four comme partie centrale et transformée alors
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aussi en coke de valeur, de sorte que de cette façon la totalité des escarbilles de coke introduites dans le four à coke est transformée en coke marchand de pleine valeur. L'introduction des escarbilles de coke dans les fours à coke peut être effec - tuée soit en même temps que l'introduction de la charge de com- bustible, soit plus tard à une température appropriée plus éle - vée.
Suivant la qualité du combustible à carboniser introduit dans le four, les bitumineux déposés sur les escarbilles de coke seront le cas échéant insuffisants pour transformer ces escar - billes en coke de pleine valeur. Dans ce cas il est avantageux de mélanger aux escarbilles de coke des additions appropriées, par exemple de la poix, afin de remplacer ainsi les bitumineux non existants respectivement insuffisants.
Au lieu des escarbilles de coke avec ou sans addition de poix, il est avantageux aussi d'employer d'autres matières appropriées, par exemple du menu de charbon respectivement du charbon gailleteux, pour remplir les espaces creux de la char- ge. Dans ce cas on obtient aussi une évacuation libre des gaz de distillation, attendu que le menu de charbon ne subit pas de concrétion, mais qu'au contraire entre les différents petits morceaux de charbon ou do coke il se forme des espaces inter - médiaires, dans lesquels peuvent remonter les gaz de distilla- tion. Suivant le genre du combustible à carboniser introduit dans le four à coke, on peut aussi faire usage pour remplir les espaces creux mentionnés de la charge, de charbon à flamme ou à gaz.
Dans le cas.de chambres de carbonisation élargies, dans lesquelles ont monté un chauffage additionnel, qui remonte non pas jusqu'au plafond de la chambre mais seulement jusqu'à mi- hauteur de la ohambre du four, on remplira toujours l'espace au-dessus de cette paroi de chauffage d'escarbilles de coke avec ou sans addition de poix ou de menu de charbon, afin d' obtenir une meilleure utilisation de l'espace et une meilleure répartition de la chaleur.
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Dans le procédé continu pour la fabrication de semi-coke ou de coke entier, dans lequel la charge voyage lentement à tra - vers un four à cuve, à galerie ou autre analogue, il se forme, comme il est bien connu, par suite de l'effet de la chaleur du chauffage, une zone de carbonisation ou soudure de carbonisation, qui reste invariablement dans la même position en dépit de ce que le combustible voyage à travers le four. Dans cette dispo - sition il est également possible d'effectuer d'une façon conti- nue l'aspiration des gaz de distillation de grande valeur et des gaz de carbonisation en partie décomposés, et cela en aspi- rant séparément les gaz de distillation de grande valeur déga - gés au-dessus de la soudure de carbonisation, et les gaz de carbonisation de valeur moindre dégagés au-dessous de cette soudure.
Alors que les gaz de distillation servent de nouveau en ordre principal à l'obtention des sous-produits, les gaz de carbonisation en partie décomposés et de valeur moindre seront utilisés la plupart du temps, après avoir été débarrassés de leurs sous-produits, pour le chauffage des chambres de carbonisa- tion.
Les gaz de distillation de grande valeur et les gaz de car- bonisation de valeur moindre recueillis ainsi séparément peu - vent encore être soumis à une amélioration spéciale afin d' assurer un rendement aussi élevé que possible en sous-produits précieux. Ici l'amélioration peut aussi avoir lieu de telle sorte que le rendement en éléments constitutifs voulus bien déterminés, par exemple en benzol, devient un maximum, puisqu'on sait que lors de l'élévation de la température du four à coke à environ 1200 - 1400 C. le rendement en benzol augmente, tandis que le rendement en goudron diminue. Le réglage s'effectue ici la plupart du temps pour des raisons économiques, afin d'influ - encer favorablement le rapport de tout le procédé, par exemple suivant le prix marchand.
Ainsi par exemple on peut faire passer les gaz de distillation obtenus à travers une couche de coke
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incandescent, dans laquelle on introduit de la vapeur d' eau.
Dans cette disposition la couche de coke incandescent peut se trouver dans un tube traversant tout le four, servant de canal d'évacuation des gaz et muni de fentes de passage, le défourne- ment de ce tube pouvant être effectué soit en même temps que celui du produit fini, soit séparément de celui-ci. La vapeur d'eau est décomposée ici en hydrogène et en oxygène atomique, l'hydrogène particulièrement actif à l'état naissant agissant de façon hydratante sur les gaz hydrogénés et l'azote, tandis que l'oxygène produit forme avec le carbone présent de l'oxyde de carbone gazeux qui se mélange avec les gaz de distillation.
La décomposition de la vapeur d'eau s'effectue suivant l'équa - tion suivante :
C + H2 0 = -H-v-H- + co coke ou charbon vapeur d'eau hydrogène atomique oxyde de carbone Comme ici également il est possible, soit de munir le coke in- candescent d'une addition de goudron, soit de charger la vapeur d'eau introduite de vapeurs de goudron qui sont absorbées par les gaz de distillation qui traversent le coke, on obtient ainsi encore une autre amélioration de ces gaz, respectivement une autre élévation du rendement de ces gaz en sous-produits précieux, en même temps que par suite de l'emploi de goudron de déchet ou d'autres matières de déchet de l'industrie du coke, on réalise une utilisation économique de ces matières de déchet sans valeur.
Au lieu d'amener les gaz de distillation obtenus directement à l'hydratation, on peut aussi les charger préala - blement de vapeurs de goudron et les porter dans un chauffage à une température plus élevée, avant que s'effectue l'hydrata - tion dans l'atmosphère d'hydrogène et d'oxyde de carbone men - tionnée. Comme la colonne de coke incandescent destinée à être traversée par les gaz de distillation prend sa chaleur au coke fini qui l'entoure, une partie de cette chaleur, autrement perdue inutilement, est utilisée économiquement.
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Il est en outre possible aussi, en introduisant de la va - peur d'eau qui peut aussi être chargée de vapeurs de goudron, de produire directement dans la charge du four une hydratation des gaz de carbonisation dégagés et de ce fait une amélioration de ces gaz. La vapeur d'eau peut alors être insufflée soit seule, soit en combinaison avec un agent de chauffage. Comme agent de chauffage on se servira de préférence des gaz de carbonisation de moindre valeur dégagés, après les avoir débarrassés de leurs sous-produits.
Dans le procédé intermittent il est également possible d' améliorer largement les gaz de carbonisation dégagés et à éva - cuer en les tempérant et en les hydratant convenablement. Mais ici la vapeur d'eau n'est pas introduite directement dans le combustible à carboniser, mais elle y est introduite indirecte - ment de telle sorte qu'une influence nuisible de la vapeur d'eau sur la cokéfaction devient impossible. Pour réaliser ce but on forme dans la charge de combustible à des endroits appropriés et d'une façon voulue quelconque des canaux creux, qui peuvent être remplis de coke, de semi-coke ou de charbon d'un grain vou - lu quelconque et servent à amener de la vapeur d'eau surchauffée et saturée. Toutefois l'arrivée de la vapeur dans oes canaux n'a lieu qu'après que la zone de carbonisation complète a dépassé les dits canaux.
La vapeur d'eau ne peut donc plus arriver à la charge non carbonisée du four, attendu qu'elle est amenée au com- bustible déjà complètement carbonisé.
La disposition des espaces creux, respectivement des canaux remplis de coke ou de charbon, servant à amener la vapeur d'eau, est en principe choisie d'une façon voulue quelconque, mais les endroits respectifs de la charge sont à choisir de telle sorte qu'ils sont atteints et dépassés aussi rapidement que possible par les zones de carbonisation complète partant des sources de chauffage, puisque ce n'est qu'alors, comme mentionné déjà, que l'arrivée de la vapeur d'eau peut avoir lieu.
Des endroits spé -
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cialement appropriés pour la disposition de ces canaux sont donc les c8tés longitudinaux des chambres de carbonisation des fours à coke, parce que la carbonisation commence ici aux parois chaudes de ces chambres et atteint le plus rapidement possible les canaux d'arrivée de vapeur d'eau disposés dans le voisinage immédiat de ces parois. Pour l'évacuation des gaz de distillation on dispose de préférence des canaux analogues séparés de la façon connue à l'intérieur, donc au milieu de la charge du four, de sorte que les gaz de carbonisation et les gaz provenant de la décomposition de la vapeur d'eau traver - sent la charge du four, par opposition aux procédés connus, dans la m8me direction que la zone de carbonisation progressan- te.
De cette façon on évite en même temps et autant que possi- ble que les gaz de distillation viennent en contact avec les parois chaudes de la chambre, au contact desquelles ils pour - raient se décomposer. Mais alors les gaz sont filtrés lors de leur passage à travers les couches non encore gazéifiées, les éléments constitutifs bitumineux contenus dans les gaz étant déposés sur le charbon plus froid non encore gazéifié. Mais du fait que les couches de combustible plus froides sont enri - chies en bitume, on obtient un meilleur coke et en marne tempo l'extraction des sous-produits des gaz de distillation est favorablement influencée. Le rendement, par exemple en benzol, benzine etc. monte ici approximativement au double du rende - ment normal.
Les canaux creux servant à amener la vapeur d'eau, respec- tivement à aspirer les gaz de distillation et qui, comme men - tiennes déjà peuvent aussi être remplis de coke, semi-coke, morceaux de charbon, escarbilles de coke et autres analogues, peuvent être disposés de la même façon et suivant un genre voulu dans les fours à cuve ainsi que dans les fours dont les chambres de carbonisation sont chargées de gâteaux de combusti- ble comprimés. Les canaux eux-mêmes peuvent être verticaux,
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horizontaux, inclinés obliquement ou dirigés de toute autre fa- çon et aussi combinés entre eux, de façon à communiquer directe- ment ou indirectement l'un avec l'autre.
Au lieu de vapeur sur- chauffée on peut aussi introduire dans les canaux de la vapeur saturée ou même de l'eau, respectivement l'insuffler sous forme de brouillard ou l'injecter. Mais dans tous les cas l'arrivée a lieu de telle sorte que seul le combustible incandescent complè- tement carbonisé vient en contact avec la vapeur d'eau.
Il y a aussi possibilité de combiner les canaux pour l'in - troduction de la vapeur d'eau avec ceux qui servent à aspirer les gaz de distillation. Les canaux combinés disposés dans ce cas au milieu de la charge reçoivent alors de préférence un chauffage à résistance électrique du même genre que celui qu'on emploie déjà dans la production de chaux azotée pour le chauffa- ge de la masse d'azotage dans les éléments intérieurs.
Grâce à ce chauffage la colonne de coke, dans laquelle est noyée la résistance de chauffage, est tout d'abord portée à la tempéra - ture minimum, à laquelle la vapeur d'eau amenée réagit avec la dite colonne en formant de l'hydrogène atomique et de l'oxygène, puisque, connue l'expérience l'a montré, la température au milieu de la chambre du four, par suite de la mauvaise conductibilité du charbon, ne s'élève sensiblement que vers la fin de la car - bonisation. Entre la colonne de coke et la charge du four on peut disposer dans ce cas un espace creux annulaire, à travers lequel s'effectue l'évacuation des gaz de distillation. Mais cet espace d'évacuation des gaz peut aussi être supprimé, de sorte qu'alors la charge du four est en contact direct avec 'la colonne de coke.
L'évacuation des gaz s'effectue dans ce cas à travers la colonne de coke.
Si, pour obtenir une meilleure hydratation des hydrocarbu- res et de l'azote contenus dans les gaz de distillation par l' hydrogène atomique, il faut une température plus élevée que celle qui existe dans le four à coke, on peut procéder à. un chauffage
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plus fort du mélange gazeux. Ceci s'effectue de préférence par le fait que les gaz, dès leur sortie do la ohambro du four, sont con- duits à travers une chambre intermédiaire chauffée de l'extérieur, faisant corps avec le four et dans'laquelle les gaz passent au- dessus de coke incandescent, dans lequel est également insufflée de la vapeur d'eau pour l'hydratation en question.
Comme la tempé - rature de cette chambre intermédiaire peut au besoin être supérieu- re à la température des gaz de distillation s'échappant des cham - bres du four on fait de préférence passer les gaz de chauffage ser- vant à chauffer la chambre du four, d'abord par les espaces de chauf: fage de la chambre intermédiaire, où ils cèdent une partie de leur chaleur pour être ensuite amenés aux chambres de chauffage du four à coke pour chauffer la charge de celui-ci. De cette façon la chaleur de ces gaz de chauffage est utilisée d'une manière particu- lièrement favorable au point de vue économique.
L'amélioration des gaz de distillation peut, comme mentionné déjà, être amenée dans des voies tout à fait déterminées, respec- tivement elle peut être influencée d'une façon bien déterminée.
Si par exemple il s'agit d'obtenir un rendement particulièrement favorable en ammoniaque, il sera préférable d'introduire, lors de l'hydratation du combustible par insufflation de vapeur d'eau, en même temps de l'azote, le cas échéant à l'état pur ou à l'état non épuré, et ce additionnellement de l'extérieur en quantités voulues correspondant au degré voulu du rendement en ammoniaque.
Pour la production de l'ammoniaque, l'hydrogène atomique formé conformément à cette invention, au moyen de vapeur d'eau et de coke incandescent, est employé pour combiner l'azote gazeux suivant l'équation suivante :
N + 3H = NH3 azote hydrogène atomique ammoniaque
La production de l'hydrogène peut s'effectuer dans le four à coke lui-même ou après la vidange du four dans une chambre spéciale.
La combinaison de l'azote avec l'hydrogène atomique pour la forma -
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tion de l'ammoniaque peut également s'effectuer dans le four même ou à l'extérieur de celui-ci de la façon décrite. Il est alors possible aussi d'utiliser la chaleur du produit fini di - rectement de la façon caractérisée, en chauffant d'abord un vé- hicule de chaleur séparé, duquel s'effectue le passage de la cha- leur pour la production de l'hydrogène. Comme véhicule de chaleur on peut se servir d'une matière de moindre valeur, par exemple de coke de moindre valeur, d'escarbilles de coke et autres analo- gues. Cette matière de valeur moindre est de cette façon trans - formée de nouveau en coke de grande valeur et peut être défournée en même temps que le produit fini ou séparément.
La condensation de l'ammoniaque formé d'hydrogène atomique et d'azote peut s'ef - fectuer par exemple de la façon suivante :
Après que les gaz de distillation ont traversé l'atmosphère d'hydrogène et d'oxyde de carbone et que l'azote du gaz de dis - tillation, respectivement l'azote introduite additionnellement a été en partie combiné avec l'hydrogène pour former de l'ammo - niaque, ces gaz de distillation sant conduits à travers un bac contenant de l'eau et dans lequel l'eau de goudron est séparée.
Dans ce bac d'eau les gaz de distillation sont refroidis une pre- mière fois par contact, puis conduits à travers, un autre bac ou condenseur qui peut être muni de crépines, de pulvérisateurs et d'autres dispositifs analogues et dans lequel est retenu l'ammo - niaque, les gaz subissant ici un second refroidissement pour être ensuite amenés à l'endroit d'extraction des autres sous-produits.
L'eau ammoniacale est évacuée pour être travaillée ou traitée ultérieurement. L'eau nécessaire pour la condensation de l'ammo - niaque peut être amenée périodiquement ou continuellement.
Le coke fini qui quitte finalement le four a une teneur en chaleur beaucoup moindre que celui qui est produit par les procé- dés de carbonisation normaux, de sorte que la différence de tempé- rature entre ce coke et l'atmosphère extérieure est moindre et que de ce fait le crevassement et la détérioration de structura
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du produit fini sont réduits dans une large mesure. Afin d'uti- liser encore davantage la chaleur du produit fini on peut trans- férer celui-ci, avant qu'il soit soumis de la façon connue à une extinction humide ou sèche, dans une chambre spéciale, dans laquelle sont disposées des conduites tubulaires pour un échange de chaleur utile, ces conduites tubulaires pouvant être remplies d'un fluide à chauffer.
Après que la chaleur est soustraite au produit fini dans la plus grande mesure possible, le coke peut être enlevé de la chambre de récupération de chaleur et soumis à l'extinction humide ou sèche normale, les derniers restes de chaleur pouvant alors encore être utilisés pour sécher de la façon connue la charge du four.
Au dessin annexé sont représentées quelques dispositions qui servent à aspirer ensemble ou séparément les gaz de distil - lation ou de carbonisation précieux et de valeur moindre.
Comma on le voit à la fig.1, la chiffre 1 indique une cham- bre de carbonisation qui est séparée par les cloisons 2 des chambres de chauffage 3. Le gâteau de charbon comprimé 4 intro- duit de la façon usuelle dans la chambre de carbonisation, est complètement recouvert à la surface supérieure par une hotte d' aspiration de gaz 5 qui est susceptible d'être remontée et abaissée au moyen de plusieurs tuyaux d'aspiration de gaz 6 tra- versant verticalement le plafond 8 du four. A cet effet chaque tuyau d'aspiration 6 se termine par une tige filetée 7 qui le ferme et qui, dans l'exemple représenté, est actionnée à la main au moyen d'un volant à main 11.
Le dispositif de levage est sus- pendu à un bâti de support 12 disposé sur le toit du four à coke et dans la traverse duquel peut se déplacer axialement sans pouvoir tourner une contre-tige filetée 13 munie d'une par- tie de guidage carrée. Le moyeu prolongé des deux côtés du vo - lant à main 11 est muni de filets de vis gauche et droit. Les dispositifs de levage des tuyaux d'aspiration 6 correspondant à une hotte d'évacuation de gaz sont reliés mécaniquement entre
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eux, de sorte que lors de la commande du volant 11 on obtient en même temps le soulèvement et l'abaissement des autres tuyaux d'aspiration de gaz d'une chambre du four et par conséquent un soulèvement et un abaissement uniformes de la hotte d'évacuation de gaz 5.
Les tuyaux d'aspiration de gaz 6 se trouvent dans des tuyaux d'enveloppe 16 qui sont montés d'une façon étanche dans le plafond de la chambre et communiquent par des tuyaux laté - raux 17 avec les tuyaux collecteurs 18. Les gaz de distillation précieux aspirés à travers la hotte vers le haut passent des tuyaux d'aspiration 6 par des coulisses 19 dans l'espace annu - laire entre les tuyaux 6 et les tuyaux d'enveloppe 16, et d'ici par les tuyaux latéraux 17 dans les tuyaux collecteurs 18 qui les conduisent à leur endroit d'utilisation. L'espace annulaire entre les tuyaux 6 et 16 est fermé en haut et en bas d'une fa- çon hermétique par des joints à sable d'un genre connu.
Le joint à sable supérieur se compose ici de la cl.oche 10 et du ré- cipient à sable 9, tandis que le joint inférieur est formé par l'extrémité 16' du tuyau d'enveloppe 16 faisant saillie dans la chambre de carbonisation, et le récipient à sable 20 surmontant la hotte d'aspiration de gaz 5. Pour l'évacuation de gaz de valeur moindre on a prévu les tuyaux 21 qui mènent dans le tuyau collecteur 22. Les organes d'obturation respectivement de ré - glage, non représentés au dessin, pour les deux dispositifs d' aspiration sont appliqués aux tuyaux collecteurs respectivement 18 et 22.
Pour faciliter et accélérer l'évacuation de gaz on a ménagé dans le gâteau de charbon 4 des canaux principaux verticaux 14 et des canaux secondaires inclinés 15 qui communiquent entre eux soit indirectement, soit directement. Ces canaux qui sont formés en comprimant le charbon autour de tubes verticaux et de barres latérales, retirés les uns et les autres après la compres- sion du charbon, peuvent aussi être remplis de petits fragments de coke, ce qui assure une plus grande garantie contre le désagré -
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gement du combustible et l'obturation de ces canaux. Les gaz de valeur moindre remontent, comme mentionné déjà, dans la fente entre la paroi de la chambre de carbonisation et la surface du gâteau de charbon et sont aspirée par le tuyau 21 dans le tuyau collecteur 22.
Afin de permettre à ces gaz de s'évacuer plus rapidement et d'obtenir en même temps par l'agrandissement de la surface latérale du gâteau de charbon une meillèure action de la chaleur rayonnante sur le gâteau de charbon, on peut disposer sur les faces latérales du gâteau de charbon des conduits en forme de rigoles. La section de ces conduits ou rigoles est de préférence en forme de coin ou de trapèze. Les canaux secondai- res 15 qui remontent obliquement vers les canaux principaux verticaux 14, sont de préférence ménagés entre ces rigoles ou cheminées latérales 23.
Grâce à cet agrandissement de la surfa- ce de chauffe du gâteau de charbon et à la disposition de canaux 14 et 15, le courant gazeux entraine en même temps de la chalur vers l'intérieur du gâteau de charbon et les gaz sont autant que possible maintenus éloignés de la paroi de chauffage. La forme et la disposition de canaux latéraux ainsi que.la disposition des canaux principaux verticaux et des canaux secondaires obli- ques à l'intérieur du gâteau de charbon, sont comme telles quel- conques, mais elles doivent toujours être choisies de telle sorte qu'à la fin de la carbonisation dans le gâteau de charbon on obtient un coke carbonisé uniformément, ce qui peut être réalisé facilement par une répartition et une disposition quel- que peu appropriées de ces canaux.
Dans les fours à coke qui sont chargés de combustible in - troduit librement, on procède en suivant le même ordre d'idées d'une façon analogue à celle des fours chargés d'un gâteau de charbon comprimé. Les canaux creux verticaux 14 ainsi que les canaux latéraux verticaux 23 sont remplacés ici par des canaux remplis de coke qui sont établis par le fait qu'avant l'intro - duction du combustible dans la chambre de carbonisation,on place
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dans cette chambre aux endroits voulus des tubes verticaux de section correspondante, remplis de fragments de coke, ces tubes étant retirés après l'introduction du combustible dans la cham - bre du four de telle sorte que leur remplissage de coke reste dans la charge en y formant des canaux à coke correspondants.
Les canaux secondaires 15 peuvent être remplacés ici par de min- ces couches de coke horizontales intercalées. Au lieu de ou conjointement avec les conduits d'évacuation de gaz latéraux rem- plis de coke déjà mentionnés on peut ménager dans les parois 2 du four des canaux d'évacuation de gaz verticaux qui d'une part communiquent avec la chambre de carbonisation par des canaux secondaires dirigés obliquement vers le bas, et qui d'autre part sont raccordés aux tuyaux collecteurs 22. Ceci facilite notable - ment l'aspiration des gaz de moindre valeur.
Ce genre de canaux d'évacuation dans les parois latérales 2 de la chambre de car - bonisation peut aussi être employé dans le cas du ohargement au moyen de gâteaux comprimés, en introduisant pour mieux utiliser l'espace de la chambre, dans la. fonte ontoura.nt latéralement le gâteau de charbon, du charbon séché au lieu de fragments de coke.
Les figures 2, 3 et 4 montrent en coupe horizontale quelques exemples de réalisation de la disposition des canaux servant à l'évacuation des gaz de distillation et le cas échéant aussi à l' introduction de la vapeur d'eau pour l'hydratation des gaz de distillation dans la charge d'une chambre de carbonisation de fours à coke de construction normale.
La chambre de carbonisation d'un four à cuve représentée à la fig. 2 possède sur les côtés longitudinaux dans le voisinage des parois du four des canaux 23 disposés à des intervalles appropriés et servant à amener de la vapeur d'eau, ces canaux étant soit creux, soit remplis d'un remplissage 24 de coke ou de charbon d'un grain voulu quelconque. Ces canaux peuvent être formés par exemple en enfonçant des barres rondes dans le gâ - teau comprimé et en les en retirant ensuite, les canaux ainsi
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formés étant remplis à volonté des matières mentionnées. La va- peur d'eau est introduite dans ces canaux soit directement, soit au moyen de tuyaux spéciaux 25 percés de nombreux trous à la façon d'un tamis.
L'agencement d'un tel canal 23 avec tuyau d' arrivée 25 pour la vapeur d'eau est représenté à une échelle plus grande à la f ig. 6.
Au lieu de la vapeur d'eau par des canaux 23 qui, tout en se trouvant dans le voisinage des parois du four, sont disposés quand même dans la charge de combustible, on peut aussi, suivant la fig. 2, disposer sur les longs c8tés de la chambre du four des niches 26 qui sont munies, de même que les canaux 23, d'un rem - plissage 24 de coke ou de charbon d'un grain voulu quelconque, ainsi que d'un tuyau d'arrivée 25 pour la vapeur d'eau.
Comme il est compliqué d'appliquer les canaux d'arrivée pour la vapeur d'eau après l'introduction du charbon, il est possible en emplo- yant les niches 26, d'introduire dans celles-ci des canaux tubu- laires fixes 27 adaptés à la forme en trapèze des niches et per- forés du côté tourné vers l'intérieur du four, ces canaux, comme le montre la fig. 5, contenant aussi le tuyau d'arrivée de vapeur 25 ainsi que le remplissage de coke ou de charbon 24.
Cette disposition a l'avantage de ne pas devoir renouveler ces canaux à coke à chaque chargement du four. Mais cette disposition est tout particulièrement avantageuse dans les fours à coke chargés de gâteaux comprimés, attendu que cette disposition ne gêne en rien l'introduction du gâteau comprimé dans la chambre du four.
Les canaux 28 disposés à l'intérieur de la charge de com - bustible servent à aspirer les gaz de distillation et sont for - més d'une façon analogue et munis le cas échéant d'un remplissa- ge de coke ou de charbon comme les canaux 23, sauf que ces ca - naux 28 ne possèdent pas de tuyau d'arrivée de vapeur 25.
La chambre de carbonisation à parois latérales lisses re - présentée à la fig.3, est chargée d'un gâteau comprimé qui pos -
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sède des évidements latéraux 29. Les canaux 23 munis de tuyaux d'arrivée de vapeur d'eau sont logés ici de préférence dans ces évidements. La totalité do l'espace intermédiaire entre le gâteau comprimé et les parois de la chambre est ensuite remplie de coke, de semi-coke ou de charbon d'un grain quelconque, de sorte que la vapeur d'eau trouve ici un champ d'action particulièrement grand. A l'intérieur de la charge se trouvent également des ca - naux d'évacuation de gaz 28 qui, en principe, ne possèdent pas d'arrivée de vapeur d'eau.
La figure 4 montre une chambre de four spécialement étroi- te qui est chargée d'un gâteau comprimé du genre ordinaire. A l' encontre des chambres de four représentées aux figs. 2 et 3, il n'y a ici que des canaux 30 disposés au milieu du gâteau compri- mé et servant en même temps à amener de la vapeur d'eau et à évacuer les gaz de distillation. Comme par suite de la mauvaise conductibilité du charbon la température au milieu de la cham - bre du four ne s'élève sensiblement que vers la fin de la carbo- nisation, il faut que la colonne de coke soit d'abord portée à la température minimum, à laquelle la vapeur d'eau introduite réagit avec la colonne de coke en formant de l'hydrogène atomi - que et de l'oxyde de carbone.
Ceci s'obtient par le montage d' un chauffage à résistance électrique (non représenté au dessin) qui est noyé dans la colonne de coke.
Evidemment il est possible aussi d'employer de tels chauf - fages à résistances électriques, tels qu'ils sont usités dans l' industrie de la chaux azotée, avec ou sans arrivée de vapeur d' eau à la façon des canaux 30 et en remplacement des canaux d' évacuation de gaz 28 dans la charge des chambres du four suivant les figs. 2 et 3. Ceci offre un avantage spécial lorsque les gaz de distillation qui remontent dans ces canaux doivent être soumis au traitement par la chaleur prémentionné en vue du ré - glage de leur rendement en sous-produits. De cette façon il est facilement possible de chauffer ces gaz de distillation aux
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températures indispensables, au-dessus de leur température normale d'environ 1000 C.
La figure 7 montre un four à. coke à travail continu, dans lequel le nouveau procédé est appliqué. Comme le montre la fi- gure, 31 indique les trémies, desquelles le charbon arrive dans la cuve 32, dont la section transversale peut être quelconque.
Afin d'assurer le passage non entravé du charbon à carboniser à travers le four, on a prévu un piston 33 qui pousse le char - bon à travers le four. 34 est un chauffage extérieur qui chauf- fe le charbon à carboniser lors de son passage dans le four de telle sorte que la soudure de carbonisation se forme toujours dans la forme indiquée au dessin à une hauteur déterminée du four, en restant dans cette position, le coke complètement carbonisé sortant à l'extrémité inférieure du four.
Comme l' indiquent les flèches, les gaz de carbonisation passent-dans la direction de progression relative de la soudure du coke à l'encontre de la direction du mouvement du combustible vers le haut et sont filtrés dans les couches plus froides du charbon non encore gazéifié, où les éléments constitutifs bitumineux de ces gaz se déposent et contribuent à une formation de coke améliorée. 35 est un tuyau d'évacuation de gaz disposé au milieu du four et muni de coulisses, d'évidements ou d'autres brèches analogues dans la zone d'évacuation. L'extrémité infé - rieure de ce tuyau plonge dans un joint hydraulique rempli d'eau de goudron. A l'intérieur du tuyau 35 et concentrique - ment à celui-ci sont disposés deux autres tuyaux plus étroits 37 et 39.
L'espace intermédiaire entre ces deux tuyaux est fermé en bas, mais le tuyau extérieur 37 possède des perfora - tions, fentes etc, à la façon d'un tamis pour le passage de la vapeur d'eau amenée par la conduite 40, dans l'espace creux extérieur, où il se forme une atmosphère d'hydrogène et d'oxyde de carbone, attendu que cet espace est chargé par la trémie spéciale 36 de coke, semi-coke, charbon, escarbilles de coke et
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autres analogues.
Les gaz venant de la cuve du four pénètrent par conséquent dans l'espace creux formé entre les deux tuyaux extérieurs 35 et 37 et rempli de coke etc., passent d'ici vers le bas à travers l'atmosphère d'hydrogène et d'oxyde de carbone déjà mentionnée, où ils sont hydratés par l'hydrogène atomique formé par la décomposition de la vapeur d'eau, et sont finale - ment aspirés vers le haut à travers le tuyau d'aspiration inté- rieur 39. Les températures dans la cuve du four et dans l'espa- ce extérieur autour du tuyau d'aspiration des gaz se règlent de telle sorte qu'elles s'élèvent au-dessus de la soudure de coke à environ 100 à 200 C, dans la soudure elle-même à envi- ron 400 C et au-dessous de la soudure à environ 800 - 1000 C.
Dans la zone de l'atmosphère d'hydrogène et d'oxyde de carbone à l'intérieur de l'espace annulaire entre les tuyaux 35 et 37 les températures s'élèvent à environ 600 - 800 C.
Le four à coke représenté en coupe horizontale à la fig.8 diffère du four de la fig. 7 uniquement par le fait qu'il a une forme annulaire et possède à l'intérieur un second chauffage 34.
Les systèmes de tuyaux 35, 37, 39 sont disposés au milieu de la charge et répartie à intervalles égaux autour de tout le four, et ce de telle sorte que l'écartement entre deux systèmes de tuyaux est à peu près égal à la largeur de l'anneau de la char- ge. Les systèmes de tuyaux 35, 37, 39 eux-mêmes ainsi que les autres dispositions du four sont les mêmes que ceux représentés à la fig.7.
L'objet de l'invention n'est nullement limité aux exemples de réalisation exposés dans la description ci-dessus et repré - sentes aux dessins annexés, mais il embrasse également toutes les autres formes de réalisation qui se basent sur le même principe de l'invention.
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Process for the extraction and improvement of the distillation gases produced in the manufacture of semi-coke and whole coke using fuels of all kinds.
It is known that in the distillation respectively the carbonization of coal, lignite, peat, wood and other similar fuels there are produced distillation and carbonization gases which are used economically for the extraction of high-value by-products.
While in the distillation of the fuels mentioned, whose distillation temperatures are, depending on the kind of fuel and its properties between 4000 and 800 C, the distillation gases can be extracted by their simple suction, it occurs in the carbonization of these fuels to whole coke above these temperatures, i.e. around 800 to 1200 C, distillation gases which are less valuable compared to the distillation gases mentioned first
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occur, because these gases break down by exceeding the temperature limit of about 800 C and coming into contact with the hot walls of coke ovens. At these temperatures the hydrocarbons are decomposed into lower hydrocarbons or carbon with the elimination of hydrogen.
It is for this reason that the content of the first distillation gases of high value by-products is notably greater than that of the carbonization gas. Methane and its homologues are contained in the distillation gas up to a proportion of 75%, while carbonization gas contains only up to 40%. Distillation tar, or virgin tar, is richer in valuable constituents than carbonization tar.
As opposed to carbonizing tar, distilling tar can be used for the extraction of benzines and tar oils. Such decomposed gases therefore give a significantly lower yield of valuable by-products than gases which are obtained in the undecomposed state. Consequently there arises the need to evacuate the distillation gases produced in the distillation of fuels of all kinds, from their place of birth out of the fuel load so that they cannot escape. decompose in contact with the hot walls of the oven. In order to achieve this goal, it is above all essential to take precautions so that these distillation gases pass as much as possible to the cooler middle of the charge and so that from here they can escape upwards.
This circumstance has already been taken into account with a view to the manufacture of a semi-coke or a whole coke in pieces, solid and compact, in order to prevent it from occurring, as a result of the still remaining distillation gas. where appropriate, in the fuel load, tensions which give rise to the formation of hollow spaces and pockets. To avoid this drawback, by arranging gas evacuation channels in the fuel load, we have therefore given the possibility to
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Distillation gas to escape freely from the fuel feed.
The object of the present invention is to show the way how, by a suitable arrangement of these gas discharge channels and by an adequate control of the heating of coke or carbonization ovens, respectively by an improvement of the distillation gases obtained, we can create the possibility of exerting a favorable influence on the yield of these gases in valuable by-products, without however neglecting or endangering the achievement of the main purpose respectively of the distillation or carbonization, namely the obtaining a semi-coke or a whole coke in pieces, solid and compact.
In this vein, the channels for evacuating the gases in the fuel feed in the continuous or intermittent distillation or carbonization process, regardless of whether the fuel has been previously compressed or not, are always arranged in such a way that the distillation gases, without coming into contact with the hot walls of the furnace, are conducted from the reacting zones to the cooler places in the middle of the charge and from here evacuated out thereof.
The type and construction of these gas discharge channels can be chosen at will. In the compressed charge they can be formed as hollow channels which in this arrangement are also filled with a filling material, such as small pieces of coal or coke minus, coke waste and the like, which even at high temperatures does not undergo concretion and thus allows the distillation gases to pass freely through said channels. The introduction of this filling prevents the hollow channels from being blocked by the broken fuels.
In the uncompressed load, these gas discharge channels can be established by introducing therein tubes filled with said filling material, these tubes then being able to be removed from the chamber.
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load so that the filler material remains in the load. It is therefore a feature of the invention that, by suitable configuration and arrangement of the gas discharge channels, the produced distillation and carbonization gases are brought from the hot walls to the cooler medium. from the mass of fuel to protect them against decomposition.
Another characteristic of the invention consists in aspirating separately the distillation and carbonization gases, taking into account the temperature limits in which they are formed. This can be done in different ways. Or, the external heating of the load is first of all regulated so that the distillation limit which, as already mentioned, is between 400 and 8000 C. depending on the nature of the fuel and its properties, is not exceeded. at any point of the load.
The precious distillation gases thus released are then drawn in through a special tubular pipe intended solely for this purpose. When the distillation is complete, the heating temperature is raised so that the transformation of the distillation coke or semi-coke into whole coke can take place. As in this operation, there will be temperatures of about 8000 to 1200 C. and therefore the decomposition temperature of the distillation gases will be exceeded, the gases given off will then decompose in part in contact with the walls. of the furnace, which will reduce the value of the gases obtained as already mentioned. The pipe used to evacuate the distillation gases will therefore now be closed and the evolved gases will be sucked separately through a special pipe.
In this way, a separation of the distillation gases and of the carbonization gases is carried out in the simplest way, the latter being most of the time returned to the furnace as heating gas after the extraction of the by-products.
Due to the poor conductivity of fuels
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However, after reversing the heating to the carbonization temperature, valuable distillation gases still occur inside the charge, since here there are still temperatures below 8000 C. , while the outer layers of fuel adjacent to the hot walls of the furnace already have temperatures which are above this decomposition temperature. In order to further extract these distillation gases as much as possible to the last stroke, use can be made of a gas exhaust hood which, in intermittent work, is placed on the upper surface of the gasket. load.
With the help of this exhaust hood, it is therefore possible to aspirate the distillation gases rising from the cooler medium of the charge in an undecomposed state and therefore more valuable, still separately even after the temperature of the oven walls has already exceeded the gas decomposition temperature. The less valuable gases which would rise at the same time along the hot walls of the furnace in relatively small quantities are sucked separately at the same time. It is only after the middle of the charge has also reached the decomposition temperature that the valuable gas suction line is closed, the less valuable gases then being sucked alone until the end. carbonization of the charge.
In order to carry out this process, it is essential to take, in accordance with this invention, various precautions depending on whether the process is applied in coke ovens with the charging of a cake of compressed carbon or with a freely loaded fuel load. However, the two applications have in common the arrangement of a gas evacuation hood capable of rising and falling and covering the upper surface of the load, this hood being connected to the pipe for the suction of precious gases.
For the free and rapid evacuation of the precious distillation gases released inside the load, provision is made in the
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charge vertical or inclined channels which can also communicate with each other, for example by horizontal channels or by layers of coke interposed in the charge.
Whereas in compressed coal cakes the gas discharge channels are formed by compressing the fuel around the tubes which are then withdrawn from the compressed mass so as to leave free chimneys or channels behind them, one introduces into the case of hard coal freely loaded into it tubes filled with coke or other similar substances which, after the filling of the carbonization chamber has been completed, are withdrawn from the charge so that their filling with coke forming the desired discharge channel, remains inside the load. It is known that the finished coke no longer undergoes concretion even at high temperatures, so that the free escape of the distillation or carbonization gases is ensured through these channels.
It goes without saying that the channels formed in the compressed cake can also be filled with coke or the like as described, which avoids the danger of the channels being blocked by the broken fuel. In the compressed cake, the evacuation channels can also be placed in communication with each other by horizontal channels or by horizontal layers of coke inserted in the load, which also makes it possible to obtain good evacuation of the evolved gases. in the outer areas of the coal cake towards the middle of it. The horizontal channels can also be formed by introducing round bars into the load which are again withdrawn at the end of the compression.
Instead of horizontal channels of communication, it is also possible to form inclined channels directed from the outside to the inside and upwards, so that these channels are in direct or indirect communication with the main vertical or inclined channels. to allow the gases released into the outer areas of the compressed cake
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to pass freely and as quickly as possible through the main ducts, from where they are sucked by means of the exhaust hood which covers the load to be brought to the place of use.
For the evacuation of gases given off in the zones outside the load and which, when reaching the temperature limit of about 8000 C., are the first exposed to the danger of decomposition because they are the First exposed to the action of heat from the hot walls, it is essential to take various precautions, depending on whether the load from the furnace is brought into the carbonization chamber in the form of a compressed cake or whether it is freely placed in the oven.
When it comes to the use of a compressed cake, it is sufficient for the evacuation of gases of lower value to provide on the ceiling of the carbonization chamber an evacuation of ordinary gas, since between the surface of the compressed cake and the wall of the oven there is a narrow slit through which gases can rise. To facilitate the rise of the gases, vertical channels in the form of channels can be formed on the side faces of the coal cake, which at the same time causes a faster heating of the coal cake, the action of heat being accelerated and improved as a result of the enlarged surface of the coal cake.
In order to make better use of the space of the kiln, dry and lumpy coal can be introduced into the slot between the side faces of the coal cake and the walls of the kiln, as well as into the free space between the front and rear faces coal cake and the oven doors. This results in the enlargement of the load to the highest degree, since the compressed coal cake already contains approximately 20 - 25% more coal than the same volume of bulk coal.
If this freely introduced coal significantly impeded the rise of gases to the walls of the furnace, we
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could replace this hard coal with coke, for example coke waste, to fill the space around the hard coal cake, or else remedy it as described in the following paragraph and relating to coke ovens with fuel charge - tible introduced freely.
In coke ovens with fuel freely filling the charring chamber the gap between the walls of the furnace and the load surface is lacking. The rise of the less precious gases which are released here is therefore notably hampered. This drawback can be eliminated by the fact that against the side walls of the carbonization chamber, before or during the introduction of the load, vertical tubes of round section or better of square or trapezoidal section are placed. - being filled with coke or other similar materials and removed at the end of the charging of the charge so that their filling of coke, each time forming a vertical lateral chimney, remains inside the charge .
These side chimneys can also be communicated with one another by horizontal layers of coke. The less valuable gases which go up through these coke-filled channels are sucked in the usual way at the ceiling of the carbonization chamber. Instead of these side chimneys or together with them the arrangement of the gas discharge can be such that in the side walls of the furnace there are vertical channels which communicate with the interior of the carbonization chamber by short secondary canals directed obliquely downwards. The furnace gases can rise from the outer areas of the load in the vertical chimneys of the side walls to be sucked into these chimneys.
Due to the inclined arrangement of the secondary channels, it is possible to prevent parts of the load from entering the channels of the side walls. These latter channels can communicate with each other and they have a common horizontal channel extending over
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the bottom of the furnace chamber and provided on the exterior face of the furnace with openings allowing the removal of fuel particles which, despite everything, would have entered the vertical channels of the side walls of the furnace.
The new process makes it possible to obtain in the manner so desired an enlargement, respectively an economically more favorable dimensioning of the carbonization chamber. It is known that until now it was only possible to give the furnace chambers a width of about 0.50 meters, otherwise a favorable distillation and carbonization of the charge in the time most favorable for this purpose was impossible. .
In order to be able to work economically, it was therefore necessary to give the carbonization chamber as great a height as the conditions of solidity of the compressed cake allowed. But despite this there was no way to prevent the collapse of the compressed cake when it was introduced into the oven despite the large addition of water it contained. Even in the case of hard coal introduced freely into the furnace, these dimensions were bound up, since here also the width of 50 cm. of the oven chamber could not be passed. Repairs to such carbonization chambers were frequent and expensive.
As a result of the separate suction of the precious gases given off inside the load and of the less valuable gases rising along the walls of the furnace, it becomes possible to considerably enlarge the width of the furnace, which eliminates the drawbacks mentioned above. . However, an enlargement of the carbonization chamber in turn allows the provision of additional heating inside the furnace chamber. The practical realization of this heating as such can be absolutely any. It may include one or more heating elements in the form of a beam or of a clay wall, traversed by heating channels connected to the heating source. The height of this heating wall
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may be less than the height of the carbonization chamber so that it can be covered by the fuel.
However, it can also go up to the ceiling of the bedroom. It can also be permanently fixed on the bottom of the chamber or be movable, for example capable of being introduced and withdrawn on a trolley. In addition, it can be made of a single part or of two or more parts, in order to be able to remove it more easily from the carbonization chamber for repairs. The cakes compressed respectively by the pushing plate of the loading machine are adapted to the new section of the oven, respectively they are provided with a recess corresponding to the heating wall arranged inside the oven.
Instead of a single compressed cake with a hollow space hollowed out in its material for the heating bridge, it is also possible to push into the carbonization chamber a compressed cake of the normal kind on each side of the heating wall. The free space above the heating bridge between the two compressed cakes is then filled with dried coal in pieces, respectively pieces of coke in the case where the heating wall is lower than the coal cake. The same applies, where appropriate, to the free space between the walls of the furnace, respectively, the doors of the carbonization chamber and the compressed cake. Obviously, it is also possible here to have the main and secondary vertical and oblique channels inside the coal cake, and this in an appropriate arrangement.
From the mentioned heating wall or bridge the heat rises and heats the interior of the charge, so that a noticeable reduction in the charring time of the charge is obtained despite the enlargement of the chamber. carbonization. As already mentioned, the height of the heating wall or bridge can be any, preferably a low height is given to this wall or bridge relative to the
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height of the carbonization chamber, so that above this heating element there is a sufficient amount of charge material to absorb the heating heat.
However, great care must always be taken to prevent the heating gases from the heating source, whether it is the heating of the side walls of the furnace or that of the additional heating element disposed at the side. inside the furnace chamber, do not come into contact with the distillation or carbonization gases evolved. The heat from the heating gases will always be transmitted indirectly and never directly to the furnace load.
The use of the coke menu respectively of the coke carbons, which until now represented a waste which was difficult or not at all usable, signifies a notable economic progress in the sense that in this way it is possible to transform this waste in coke of great value usable normally.
As the precious gases emerging from the coal cake respec- tively from the charge freely introduced into the carbonization chambers, are sucked through channels or layers formed from ooko carbons, part of the bituminous constituents contained in these gases is in fact deposited on the coke cakes, if not on the particles thereof which are located directly against the walls of the carbonization chamber, all the same on the neighboring particles of the coke cakes which are located between the wall of the carbonization chamber and the coal cake. This part of the coke carbon, as a result of the deposition of the bituminous constituents of the still gases, is first transformed in the subsequent heating into valuable merchantable coke.
The marginal part of the coke slabs, on which the bituminous constituents of the distillation gases are not or very little precipitated, is used in the next charge of the furnace chamber as a central part and then transformed
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also into valuable coke, so that in this way all of the coke scum put into the coke oven is turned into full value merchantable coke. The introduction of the coke slurries into the coke ovens can be done either simultaneously with the introduction of the fuel charge, or later at a suitable higher temperature.
Depending on the quality of the fuel to be carbonized introduced into the furnace, the bituminous deposited on the coke slabs will, if necessary, be insufficient to transform these slags into full value coke. In this case, it is advantageous to mix suitable additions, for example pitch, with the coke cinders, in order thus to replace the non-existing bituminous materials which are respectively insufficient.
Instead of coke cakes with or without the addition of pitch, it is also advantageous to employ other suitable materials, for example coal minus or thick coal, to fill the hollow spaces of the load. In this case, a free evacuation of the distillation gases is also obtained, since the small amount of coal does not undergo concretion, but, on the contrary, between the different small pieces of coal or coke, intermediate spaces are formed, in which the distillation gases can rise. Depending on the kind of fuel to be carbonized introduced into the coke oven, use may also be made to fill the hollow spaces mentioned with the charge, with flaming coal or gas.
In the case of enlarged carbonization chambers, in which an additional heater has been fitted, which rises not up to the ceiling of the chamber but only up to mid-height of the furnace chamber, the space shall always be filled. above this heating wall of coke cakes with or without the addition of pitch or of charcoal, in order to obtain better use of space and better distribution of heat.
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In the continuous process for the manufacture of semi-coke or whole coke, in which the charge travels slowly through a shaft furnace, gallery or the like, it is formed, as is well known, as a result of the effect of the heat of the heater, a carbonization zone or carbonization weld, which invariably remains in the same position despite the fuel traveling through the furnace. In this arrangement it is also possible to carry out continuously the suction of high-value distillation gases and partially decomposed carbonisation gases, and this by sucking separately the distillation gases from high value released above the carbonization weld, and the lower value carbonization gases released below this weld.
While the distillation gases are again used in the main order for obtaining the by-products, the partially decomposed and less valuable carbonization gases will be used most of the time, after having been freed of their by-products, for heating the carbonization chambers.
The high-value distillation gases and lower-value carbonization gases thus collected separately can still be subjected to special improvement in order to ensure as high a yield as possible of valuable by-products. Here the improvement can also take place so that the yield of well-determined desired constituent elements, for example benzol, becomes a maximum, since it is known that when raising the temperature of the coke oven to about 1200 - 1400 C. the yield of benzol increases, while the yield of tar decreases. The adjustment is made here mostly for economic reasons, in order to favorably influence the ratio of the whole process, for example according to the market price.
Thus, for example, the distillation gases obtained can be passed through a layer of coke.
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incandescent, in which water vapor is introduced.
In this arrangement, the layer of incandescent coke may be in a tube passing through the entire furnace, serving as a gas evacuation channel and provided with passage slots, the removal of this tube being able to be carried out either at the same time as that. of the finished product or separately from it. The water vapor is decomposed here into hydrogen and atomic oxygen, the particularly active hydrogen in its nascent state acting in a hydrating manner on the hydrogenated gases and nitrogen, while the oxygen produced forms with the present carbon of carbon monoxide gas which mixes with the distillation gases.
The decomposition of water vapor is carried out according to the following equation:
C + H2 0 = -HvH- + co coke or coal water vapor atomic hydrogen carbon monoxide As here also it is possible, either to provide the incandescent coke with an addition of tar, or to charge the vapor with 'water introduced from tar vapors which are absorbed by the distillation gases which pass through the coke, there is thus obtained yet a further improvement of these gases, respectively a further increase in the yield of these gases in valuable by-products, together with As a result of the use of waste tar or other waste materials from the coke industry, economical use is made of these worthless waste materials.
Instead of bringing the distillation gases obtained directly to the hydration, they can also be charged beforehand with tar vapors and brought to a heating at a higher temperature, before the hydration takes place. in the atmosphere of hydrogen and carbon monoxide mentioned. As the column of glowing coke intended to be traversed by the still gases takes its heat from the finished coke surrounding it, some of this heat, otherwise wasted unnecessarily, is used economically.
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It is furthermore possible also, by introducing water vapor which can also be charged with tar vapors, to produce directly in the charge of the furnace a hydration of the carbonization gases given off and therefore an improvement of these. gas. The water vapor can then be blown either alone or in combination with a heating agent. As a heating agent, it is preferable to use the carbonization gases of lesser value given off, after having freed them of their by-products.
In the intermittent process it is also possible to greatly improve the carbonization gases given off and to be evacuated by moderating and hydrating them suitably. Here, however, the water vapor is not introduced directly into the fuel to be carbonized, but is introduced there indirectly so that a harmful influence of the water vapor on the coking becomes impossible. To achieve this goal, hollow channels are formed in the fuel load at suitable locations and in any desired manner, which may be filled with coke, semi-coke or coal of any desired grain and serve. to bring superheated and saturated water vapor. However, the arrival of steam in these channels only takes place after the complete carbonization zone has passed the said channels.
The water vapor can therefore no longer reach the uncarbonized load of the furnace, since it is brought to the fuel which is already completely charred.
The arrangement of the hollow spaces, respectively of the channels filled with coke or coal, serving to bring the water vapor, is in principle chosen in any desired way, but the respective places of the load are to be chosen so that 'they are reached and passed as quickly as possible by the zones of complete carbonization starting from the heating sources, since it is only then, as already mentioned, that the arrival of water vapor can take place.
Special places -
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especially suitable for the arrangement of these channels are therefore the longitudinal sides of the carbonization chambers of the coke ovens, because the carbonization here begins at the hot walls of these chambers and reaches the water vapor inlet channels as quickly as possible. arranged in the immediate vicinity of these walls. For the evacuation of the distillation gases, it is preferable to have similar channels separated in the known manner inside, therefore in the middle of the furnace charge, so that the carbonization gases and the gases resulting from the decomposition of the water vapor passes through the furnace charge, as opposed to known methods, in the same direction as the progressing carbonization zone.
In this way, at the same time and as far as possible, the distillation gases come into contact with the hot walls of the chamber, in contact with which they could decompose. But then the gases are filtered as they pass through the layers not yet gasified, the bituminous constituents contained in the gases being deposited on the colder coal not yet gasified. However, since the cooler fuel layers are enriched with bitumen, better coke is obtained and, at tempo, the extraction of by-products from the distillation gases is favorably influenced. The yield, for example of benzol, benzine etc. here rises approximately at twice the normal output.
The hollow channels serving to bring the water vapor, respec- tively to suck the distillation gases and which, as already mentioned, can also be filled with coke, semi-coke, pieces of coal, coke scabs and the like. , can be arranged in the same way and according to a desired kind in the shaft furnaces as well as in the furnaces whose carbonization chambers are loaded with cakes of compressed fuel. The channels themselves can be vertical,
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horizontal, obliquely inclined or directed in any other way and also combined with one another, so as to communicate directly or indirectly with one another.
Instead of superheated steam, it is also possible to introduce saturated steam or even water into the channels, respectively blowing it in the form of mist or injecting it. But in all cases the arrival takes place in such a way that only the completely charred incandescent fuel comes into contact with the water vapor.
It is also possible to combine the channels for the introduction of water vapor with those used to suck the distillation gases. The combined channels arranged in this case in the middle of the load then preferably receive an electrical resistance heating of the same type as that which is already employed in the production of nitrogenous lime for the heating of the mass of nitrogen in the tanks. interior elements.
Thanks to this heating, the coke column, in which the heating resistor is embedded, is first of all brought to the minimum temperature, at which the water vapor supplied reacts with the said column to form hydrogen. atomic and oxygen, since, as experience has shown, the temperature in the middle of the furnace chamber, owing to the poor conductivity of the carbon, does not rise appreciably until towards the end of the car - bonus. In this case, an annular hollow space can be placed between the coke column and the charge of the furnace, through which the evacuation of the distillation gases takes place. But this gas discharge space can also be omitted, so that then the furnace charge is in direct contact with the coke column.
The gas is evacuated in this case through the coke column.
If, in order to obtain better hydration of the hydrocarbons and of the nitrogen contained in the distillation gases by atomic hydrogen, a higher temperature than that which exists in the coke oven is required, it is possible to proceed. a heater
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stronger of the gas mixture. This is preferably effected by the fact that the gases, as they leave the chamber of the oven, are conducted through an intermediate chamber heated from the outside, integral with the oven and in which the gases pass through the oven. - top of incandescent coke, in which is also blown water vapor for the hydration in question.
As the temperature of this intermediate chamber can, if necessary, be higher than the temperature of the distillation gases escaping from the chambers of the furnace, the heating gases used to heat the chamber of the furnace are preferably passed through. , first by the heating spaces: fage of the intermediate chamber, where they give up part of their heat to be then brought to the heating chambers of the coke oven to heat the load thereof. In this way the heat of these heating gases is used in a particularly favorable manner from the economic point of view.
The improvement of the distillation gases can, as already mentioned, be brought about in quite specific ways, respectively it can be influenced in a specific way.
If, for example, it is a question of obtaining a particularly favorable yield of ammonia, it will be preferable to introduce, during the hydration of the fuel by blowing in water vapor, at the same time nitrogen, if necessary. in the pure state or in the unpurified state, and additionally from the outside in the desired amounts corresponding to the desired degree of ammonia yield.
For the production of ammonia, atomic hydrogen formed in accordance with this invention, by means of water vapor and glowing coke, is employed to combine the nitrogen gas according to the following equation:
N + 3H = NH3 nitrogen atomic hydrogen ammonia
The production of hydrogen can take place in the coke oven itself or after emptying the oven into a special chamber.
The combination of nitrogen with atomic hydrogen for the forma -
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The ammonia reaction may also be carried out in the oven itself or outside it as described. It is then also possible to use the heat of the finished product directly as described, by first heating a separate heat vehicle, from which the heat passes for the production of heat. 'hydrogen. As the heat carrier one can use less valuable material, for example low value coke, coke cinders and the like. This less valuable material is thereby transformed back into high value coke and can be discharged together with the finished product or separately.
The condensation of ammonia formed from atomic hydrogen and nitrogen can take place, for example, as follows:
After the distillation gases have passed through the atmosphere of hydrogen and carbon monoxide and the nitrogen of the distillation gas, respectively the additionally introduced nitrogen has been partly combined with the hydrogen to form ammonia, these distillation gases being conducted through a tank containing water and in which the tar water is separated.
In this water tank the distillation gases are cooled a first time by contact, then led through another tank or condenser which can be fitted with strainers, sprayers and other similar devices and in which is retained ammonia, the gases here undergoing a second cooling in order to be then brought to the point of extraction of the other by-products.
The ammoniacal water is evacuated for further processing or treatment. The water necessary for the ammonia condensation can be supplied periodically or continuously.
The finished coke which finally leaves the furnace has a much lower heat content than that produced by normal carbonization processes, so that the temperature difference between this coke and the outside atmosphere is less and thereby cracking and deterioration of the structure
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of the finished product are reduced to a large extent. In order to further utilize the heat of the finished product, it can be transferred, before it is subjected in the known manner to wet or dry extinction, into a special chamber, in which pipes are arranged. tubular for useful heat exchange, these tubular conduits being able to be filled with a fluid to be heated.
After heat is removed from the finished product to the greatest extent possible, the coke can be removed from the heat recovery chamber and subjected to normal wet or dry quenching, the last remaining heat can then still be used for dry the load in the oven in the known manner.
In the accompanying drawing are shown some arrangements which serve to suck together or separately the precious and less valuable distillation or carbonization gases.
As can be seen in fig. 1, the number 1 indicates a charring chamber which is separated by the partitions 2 from the heating chambers 3. The compressed carbon cake 4 is introduced in the usual way into the heating chamber. carbonization, is completely covered on the upper surface by a gas suction hood 5 which can be raised and lowered by means of several gas suction pipes 6 passing vertically through the ceiling 8 of the furnace. For this purpose, each suction pipe 6 ends with a threaded rod 7 which closes it and which, in the example shown, is actuated by hand by means of a hand wheel 11.
The lifting device is suspended from a support frame 12 arranged on the roof of the coke oven and in the cross member of which can move axially without being able to turn a threaded counter-rod 13 provided with a square guide part. . The extended hub on both sides of the handwheel 11 is provided with left and right screw threads. The lifting devices of the suction pipes 6 corresponding to a gas exhaust hood are mechanically connected between
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them, so that when the handwheel 11 is operated, one obtains at the same time the raising and lowering of the other gas suction pipes of a chamber of the furnace and consequently a uniform raising and lowering of the hood d 'gas evacuation 5.
The gas suction pipes 6 are located in casing pipes 16 which are mounted in a sealed manner in the ceiling of the chamber and communicate by side pipes 17 with the collecting pipes 18. The distillation gases valuable sucked through the hood upwards pass from the suction pipes 6 through guides 19 into the annular space between the pipes 6 and the casing pipes 16, and from here through the side pipes 17 into the manifold pipes 18 which lead them to their place of use. The annular space between pipes 6 and 16 is sealed at the top and bottom in a hermetic fashion by sand joints of a known type.
The upper sand seal here consists of the bell 10 and the sand container 9, while the lower seal is formed by the end 16 'of the casing pipe 16 protruding into the carbonization chamber, and the sand container 20 surmounting the gas suction hood 5. For the evacuation of gas of lesser value, pipes 21 are provided which lead into the collector pipe 22. The respectively regulating shutters, not shown in the drawing, for the two suction devices are applied to the manifolds 18 and 22 respectively.
In order to facilitate and accelerate the evacuation of gas, vertical main channels 14 and inclined secondary channels 15 which communicate with each other either indirectly or directly have been formed in the carbon cake 4. These channels, which are formed by compressing the coal around vertical tubes and side bars, each removed after the compression of the coal, can also be filled with small fragments of coke, which provides a greater guarantee against the unpleasant -
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fuel management and the plugging of these channels. The gases of lesser value rise, as already mentioned, in the slot between the wall of the carbonization chamber and the surface of the carbon cake and are sucked through the pipe 21 into the collecting pipe 22.
In order to allow these gases to evacuate more quickly and to obtain at the same time by the enlargement of the lateral surface of the carbon cake a better action of the radiant heat on the carbon cake, it is possible to place on the faces lateral channels of the charcoal cake in the form of channels. The section of these conduits or channels is preferably in the form of a wedge or trapezoid. The secondary channels 15 which go up obliquely towards the main vertical channels 14, are preferably formed between these lateral channels or chimneys 23.
By virtue of this enlargement of the heating surface of the coal cake and the arrangement of channels 14 and 15, the gas stream at the same time entrains the chalur towards the interior of the coal cake and the gases are as much as possible kept away from the heating wall. The shape and arrangement of the side channels as well as the arrangement of the vertical main channels and oblique side channels within the carbon cake are as such, but they should always be chosen so that At the end of the carbonization in the coal cake, a uniformly carbonized coke is obtained, which can be easily achieved by some unsuitable distribution and arrangement of these channels.
In coke ovens which are loaded with freely introduced fuel, the process is followed in the same vein in a manner analogous to that of ovens loaded with a cake of compressed coal. The vertical hollow channels 14 as well as the vertical side channels 23 are replaced here by channels filled with coke which are established by the fact that before the introduction of the fuel into the carbonization chamber, one places
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vertical tubes of corresponding cross-section in this chamber at the desired locations, filled with fragments of coke, these tubes being withdrawn after the introduction of the fuel into the chamber of the furnace so that their filling of coke remains in the load at y forming corresponding coke channels.
The secondary channels 15 can be replaced here by these horizontal thin layers of coke interspersed. Instead of or in conjunction with the coke-filled side gas discharge ducts already mentioned, vertical gas discharge channels can be provided in the walls 2 of the furnace which, on the one hand, communicate with the carbonization chamber via secondary channels directed obliquely downwards, and which on the other hand are connected to the collecting pipes 22. This considerably facilitates the suction of gases of lesser value.
This kind of discharge channels in the side walls 2 of the car - bonisation chamber can also be used in the case of ohargement by means of compressed cakes, by introducing to better use the space of the chamber, in the. The cast laterally ontoura.nt the coal cake, dried coal instead of coke fragments.
Figures 2, 3 and 4 show in horizontal section some examples of the arrangement of the channels serving for the evacuation of the distillation gases and, where appropriate, also for the introduction of the water vapor for the hydration of the gases. of distillation in the charge of a carbonization chamber of coke ovens of normal construction.
The carbonization chamber of a shaft furnace shown in FIG. 2 has on the longitudinal sides in the vicinity of the walls of the furnace channels 23 arranged at suitable intervals and serving to supply water vapor, these channels being either hollow or filled with a filling 24 of coke or coal of any desired grain. These channels can be formed, for example, by pushing round bars into the compressed cake and then removing them, the channels as well.
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trained being filled at will with the mentioned subjects. The water vapor is introduced into these channels either directly or by means of special pipes 25 pierced with numerous holes like a sieve.
The arrangement of such a channel 23 with an inlet pipe 25 for the water vapor is shown on a larger scale in fig. 6.
Instead of the water vapor through channels 23 which, while being in the vicinity of the walls of the furnace, are nevertheless arranged in the fuel load, it is also possible, according to FIG. 2, arrange on the long sides of the furnace chamber niches 26 which are provided, like the channels 23, with a filling 24 of coke or coal of any desired grain, as well as a inlet pipe 25 for water vapor.
As it is complicated to apply the inlet channels for the water vapor after the introduction of the charcoal, it is possible, by using the niches 26, to introduce fixed tubular channels 27 into them. adapted to the trapezoidal shape of the niches and perforated on the side facing the interior of the oven, these channels, as shown in fig. 5, also containing the steam inlet pipe 25 as well as the coke or coal filling 24.
This arrangement has the advantage of not having to renew these coke channels each time the furnace is loaded. However, this arrangement is very particularly advantageous in coke ovens loaded with compressed cakes, since this arrangement in no way hinders the introduction of the compressed cake into the chamber of the oven.
The channels 28 arranged inside the fuel charge serve to suck the distillation gases and are shaped in a similar way and provided if necessary with a filling of coke or coal as the channels 23, except that these channels 28 do not have a steam inlet pipe 25.
The carbonization chamber with smooth side walls shown in fig. 3 is loaded with a compressed cake which pos -
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Sède side recesses 29. The channels 23 provided with water vapor inlet pipes are preferably housed here in these recesses. The entire space between the compressed cake and the walls of the chamber is then filled with coke, semi-coke or coal of any grain, so that the water vapor finds here a field of. particularly large action. There are also gas discharge channels 28 inside the load which, in principle, have no water vapor inlet.
Figure 4 shows a specially narrow oven chamber which is loaded with a compressed cake of the ordinary kind. Against the furnace chambers shown in FIGS. 2 and 3, here there are only channels 30 arranged in the middle of the compressed cake and at the same time serving to supply steam and to discharge the distillation gases. As, owing to the poor conductivity of the charcoal, the temperature in the middle of the furnace chamber does not rise appreciably until towards the end of the carbonization, the coke column must first be brought to the temperature. minimum, at which the introduced water vapor reacts with the coke column, forming atomic hydrogen and carbon monoxide.
This is obtained by mounting an electric resistance heater (not shown in the drawing) which is embedded in the coke column.
Obviously, it is also possible to use such electric resistance heaters, as they are used in the nitrogenous lime industry, with or without water vapor inlet in the manner of the channels 30 and as a replacement. gas evacuation channels 28 in the charge of the furnace chambers according to FIGS. 2 and 3. This offers a special advantage when the distillation gases which flow up through these channels are to be subjected to the above-mentioned heat treatment in order to regulate their yield of by-products. In this way it is easily possible to heat these distillation gases to
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essential temperatures, above their normal temperature of about 1000 C.
Figure 7 shows an oven. continuous working coke, in which the new process is applied. As shown in figure, 31 indicates the hoppers, from which the coal enters the tank 32, the cross section of which may be of any kind.
In order to ensure the unimpeded passage of the charcoal to be carbonized through the furnace, a piston 33 is provided which pushes the char - bon through the furnace. 34 is an external heater which heats the coal to be carbonized as it passes through the furnace so that the carbonization weld always forms in the shape indicated in the drawing at a determined height of the furnace, while remaining in this position, the completely charred coke coming out at the lower end of the furnace.
As the arrows indicate, the carbonization gases pass-in the direction of relative progression of the coke weld against the direction of the upward movement of the fuel and are filtered into the cooler layers of the coal not yet. gasified, where the bituminous constituents of these gases settle and contribute to improved coke formation. 35 is a gas discharge pipe disposed in the middle of the furnace and provided with slides, recesses or other similar gaps in the discharge zone. The lower end of this hose plunges into a water joint filled with tar water. Inside the pipe 35 and concentrically with it are two other narrower pipes 37 and 39.
The intermediate space between these two pipes is closed at the bottom, but the outer pipe 37 has perforations, slits etc., in the manner of a sieve for the passage of the water vapor supplied by the pipe 40, in. the outer hollow space, where an atmosphere of hydrogen and carbon monoxide is formed, since this space is loaded by the special hopper 36 with coke, semi-coke, coal, coke slurries and
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other analogues.
The gases coming from the furnace vessel therefore enter the hollow space formed between the two outer pipes 35 and 37 and filled with coke etc., from here pass downwards through the atmosphere of hydrogen and already mentioned carbon monoxide, where they are hydrated by atomic hydrogen formed by the decomposition of water vapor, and are finally sucked upwards through the internal suction pipe 39. The temperatures in the furnace vessel and in the outer space around the gas suction pipe are adjusted so that they rise above the coke weld at about 100 to 200 C, in the weld it - even at about 400 C and below the weld at about 800 - 1000 C.
In the area of the atmosphere of hydrogen and carbon monoxide inside the annular space between pipes 35 and 37 the temperatures rise to about 600 - 800 C.
The coke oven shown in horizontal section in fig. 8 differs from the oven of fig. 7 only by the fact that it has an annular shape and has inside a second heater 34.
The pipe systems 35, 37, 39 are arranged in the middle of the load and distributed at equal intervals around the entire furnace, and this so that the spacing between two pipe systems is approximately equal to the width of the load ring. The pipe systems 35, 37, 39 themselves as well as the other arrangements of the furnace are the same as those shown in fig.7.
The object of the invention is in no way limited to the embodiments set out in the description above and shown in the accompanying drawings, but it also embraces all the other embodiments which are based on the same principle of the invention. 'invention.