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BREVET D'INVENTION Four oontinu pour la oarbonisution et la distillation
La présente invention a pour objet un four continu pour la carbonisation et la distillation des combustibles et autres matières, lequel offre l'avantage d'assurer: le) la oompression de la matière à distiller ou à oarboniser, lors de son introduction dans les cornues de distillation et au début de cette distillation; 2 ) la distillation sous couohe mince aveo oxtraotion des gaz et vapeurs à leur point de dégagement, cette extraction pouvant se faire d'une faéon telle qu'il y ait séleotion et fraotionnement,en gaz et vapeurs provenant de zones bien délimitées;
3 ) l'introduction éventuelle de gaz, vapeurs d'eau ou hydrocarbures liquides dans la masse en distillation de manière à provoquer des réactions nouvelles; 4 ) la formation d'un volant thermique par la circulation de fumées en circuit fermé de façon à assurer un chauffage régulier sans qu'il puisse se produire de surchauffes locales.
Cette circulation étant produite par induction au moyen d'un circuit secondaire dans lequel une partie des fumées est soustraite du circuit principal et refroidie pour être ensuite remise dans ce circuit principal sous forme de fluide propulseur; 5 ) le refroidissement et
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l'évacuation des produits solides de distillation par l'intermédiaire alun dispositif permettant d'éviter les rentrées d'air dans les cornues même si l'on travaille par voie sèche (en étouffoirs) et si la distillation se fait sous dépression
La matière à carboniser ou a distiller est comprimée lors de son introduction et les gaz et vapeurs dégagés pendant la distillation sont extraits à leur point de dégagement et évacués ensemble,
éventuellement en an certain nombre de fractions provenant de zones bien déterminées.
Le four oontinu, suivant l'invention, est composé de une ou plasieurs chambres de chauffe contenant chacune au moins une cellule formée d'une cornas fixe rainurée longitudinalement pour éviter la rotation de la matière en distillation, dans laquelle tourne un corps central creux formant vis dans fin dont le filet est plus allongé du coté de l'entrée des matières à traiter de façon à assurer l'introduction de ces matières et leur compression; ce dorps central creux servant en même temps à l'évacuation des gaz et vapeurs dégagés pendant la distillation et assurant l'avanoement des matières en distillation et leur évacuation.
Le corps central de la vis sans fin est garni de pastilles perforées permettant d'assurer un passage aux gaz dégagés sans qu'il puisse se produire 'obstruction par la matière en distillation. Ce corps creux peut être divisé en plusieurs chambres ne communiquant pas entre elles de fa- çon à permettre an fraotionnement des gaz dégagés qui sont dirigés vers l'extérieur de la cornue par aes tubes oon- centriques ne communiquant pas entre eux.
On peut introduire des gaz, vapeurs, oa hydrocarbures liquides au moyen ne un ou plusieurs tubes situés au centre du corps creux de façon que l'infection ait lieu à la base de la oornue et que ces gaz, vapeurs, eto..., traversant la matière en distillation et y provoquent aes combinaisons
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nouvelles dont les produits gazeux se mélangent à ceux provenant de la distillation proprement dite et sont extraits avec aux, ces combinaisons nouvelles pouvait être plas ou moins intenses suivant que l'on aspire plus ou moins fort dans l'une ou l'autre chambre pour entraîner ces gaz et vapeurs injectés vers une zone déterminée,
Les fumées assurant le chauffage circulent en circuit fermé de façon à assurer un haut rendement oalorifique régulier par le volant thermique ainsi formé qui empêohe les surchauffes locales, et caractérisé en ce que cette circulation est provoquée par un circuit secondaire qui prélève une partie des fumées, les refroidit et les refoule sous pression dans le circuit principal sous forme de fluide propulseur.
Les produits solides provenant de la distillation sont refroidis et évaoués, sans introduction d'air atmosphérique dans les cornues, par l'intermédiaire d'un étouffoir étanche muni d'umn registre et d'une porte à joint d'eau verrouillés par un dispositif empêchant leur ouverture simultanée.
Au dessin annexé, est représentée, à titre d'exemple, une forme dexêcution d'un tel four.
La fig.l est une coupe verticale suivant l-l de la fig.3 d'un four comportant trois chambres de chauffe dans lesquelles sont placées deux cornues, le corps central de l'une des cornues étant représenté en élévation, tandis que le corps central de la seconde est représenté en coupe axiale.
La fig. 2 est une coupe verticale du four suivant II-II de la fig.l
La fig. 3 est une coupe transversale suivant III-III de la fig.l, le corps central des cornues étant supposé enlevé.
La fig.4 montre la disposition des pastilles perforées, servant au passage des gaz et vapeurs, telles qu'elles peuvent être placées dans l'épaisseur du corps oentral des vis.
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Suivant le dessin, le four se compose de trois chambres de chauffe 1 oommuniquant par des ouvertures ?, aveo des chambres de combustion 3 situées à la partie inférieure, tandis que des ouvertures 4 situées à la partie supérieure reprennent les fumées ou gaz chauds sortant des chambres de chauffer et les dirigent par l'intermédiaire de canaux 5 dans un oolleoteuf 6.
A l'extrémité da collecteur 6, les gaz chauds ou famées passent dans une sorte de trompe 7 puis dans un conduit 8 et dans une seconde trompe 9 située à l'entrée d'un second collecteur 10 qui les distribue à nouveau dans les chambres de combustion ¯3 où ces famées sont réchauffées au moyen de brûleurs 11 et réintroduites dans les chambres de chauffe 1.
A l'extrémité du collecteur 10, une dérivation 12 permet de retirer du circuit .les fumées ou gaz chaude en excès.
Une buse lare de forme adéquate 13, située dans la trompe 7 aspire une certaine quantité de fumées qui sont refroidies dans un refroidsiseur 14 avant de passer dans respirateur-souffleur 15 qui les refoule dans la trompe 9 par l'intermédiaire d'une tuyauterie 16 et d'une buselure spéciale 17.
Dans les chambres de chauffage 1 sont disposées les cellules ae distillation (deux par chumbre sur le dessin) composées d'une oornue 18 de préférence cylindrique, oomportant un certain nombre de rainures intérieures longitudinales 19, et d'un oorps central 20 formant vis sans fin dont le filet 21 a un pas plus allongé du coté da chargement des matières de façon à provoquer ane compression de la matière chargée, jusqu'au point 22 à partir duquel le filet devient plus court et reste constat jusqu'à l'extrémité par où les produits solides s'évacuent.
Les rainures 19 empâohent que le combustible en distillation puisse tourner ; ces rainures 19 servent en somme de point d'appui à la masse et forcent la matière à descendre verticalement.
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Le noyau du corps central 20 est creux et sert à l'évacuation des produits gazeux provenant de la distillation et qui pénètrent par les ouvertures 24. Comme il faut éviter l'obstruction de ces trous, la disposition suivante est prévue :
Le noyau du corps central est garni de pastilles 23 emboîtées ou vissées dans l'épaisseur du métal; ces pastilles sont percées d'un trou de petite dimension 24 du coté en contact avec le combustible à distiller, tandis que la aoe intérieure- est fraises ou comporte un dégagement 25.
Par suite de cette disposition, la matière à distiller ne peut pénétrer dans le centre de la vis et le gaz ou les vapeurs dégagée peuvent seuls passer. Si néanmoins une particule pénétrait dans l'ouverture 24 (par exemple lors de la période de plastifioation si on distille un charbon fin), cette particule serait détachée par cisaillement lors de la rotation de la vis et tomberait à l'intérieur du corps central en dégageant à nouveau l'ouverture.
Le corps central de la vis 20 est prolongé en dehors de la cornue 18 et est guidé par un support 26, tandis que la pièce 27 sert à soutenir le corps intérieur sur lequel cette pièce est calée et transmet en même temps le mouvement de rotation assuré par des moyens connus.
Les gaz et vapeurs dégagés lors de la distillation peuvent être évacuée ensemble vers un épurateur ou laveur, mais si l'on désire opérer une sélection et un fractionnement primaire en un nombre donné de fractions, cette évacuation des gaz et vapeurs peut se faire en divisant le corps central en zones, ne communiquant pas entre elles et pouvant être reliées chacune à un laveur séparé.
Dans la fig.1, le corps central 20, montré en coupe, est fractionné en trois z8nes bien distinctes par des voiles 28 et 29, reliées par les tubes concentriques 30 et 31, et par les tuyaux 32-33-34 aux laveurs et épurateurs min@
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figurés aux dessins; ces tuyaux sont connectés aveo les tubes concentriques intérieure par l'intermédiaire de joints mobiles permettant de laisser les communications établies malgré la rotation des vis.
Les gaz et vapeurs dégagés dans la zône intérieure oomprise entre le fond de la oornue et le voile 28, s'échappent ou sont extraits vers les laveurs par les tubes 30 et 32; ceux dégagés dans la z8ne intermédiaire comprise entre les voiles 28 et 29 sont évacués par les tuyaux 31 et 33, tandis que ceux dégagés en débat de distillation dans la zone sapérieure, au-dessus da voile 29, sont évacuée par le prolongement du corps central et le tuyau 34.
Si l'on désire provoquer des réactions nouvelles par injeotion de gaz, vapeur d'eau, ou hydrocarbures liquides, un tuyau 35 passant au centre du noyau central 20 permet d'introduire ces éléments, qui s'échauffent ou se surchauffent en refroidissant les gaz et vapeurs dégagée, évencués par les tubes concentriques 30 et 31. Les gaz ou vapeurs in- jeotéa par le tuyau 35 refroidissent les produite solides chauds provenant de la distillation en s'échauffant euxmêmes, puis pénètrent dans la masse en distillation, entre la oornue 18 et le corps central 20, et par suite du oontact aveo cette masse chauffée provoquent des combinaisons nouvelles; les gaz et vapeurs provenant de ces réaotions pontent être évacuée par les tuyaux 30, 31 32, 33.
En provoquant une dépression plus ou moins forte dans les différentes zônes, on peut provoquer une extraction plus intense des gaz et vapeurs par l'une ou l'autre zone.
Le combustible, ou la matière à distiller, contenu dans un ou plusieurs silos 38 tombe par gravité ou de toute autre façon dans une trémie 37 située direotement au-dessus de la cornue 18 et dans laquelle tourne la partie supérieure de la vis 21, dont la rotation assure l'introduction et la compression (la combustible ou de la matière à distiller,
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dans la cornue 18.
Les semi-cokes, ou autres produits solides résultant de la distillation, sortent librement & la base des cornues
18 et tombent dans un ou plusieurs refroidisseurs 38 munis de registres coulissants 39 ut de portes d'évacuation 40 à joint d'eau, l'espace entre les registres 39 at les por- tes 40 étant assez grand pour permettre l'emmagasinement d'une quantité assez forte de semi-ooke et éviter ainsi les déchargements trop fréquents. Il est évident que lors de l'installation de batteries à forte production, on peut adopter des dispositifs d'évacuation automatiques en utili- sant des dispositifs connus appropriée.
Comme il serait indésirable et même dangereux dans certains cas, de laisser pénétrer de l'air extérieur dans les cornues, surtout lorsqu'on travaille par aspiration, ou par distillation sous dépression, un dispositif de verrouil- lage empêche l'ouverture simultanée du registre 39 et de la porte à joint d'eau 40, four atteindre ce résultat, une pièce 41 comportant une encoche 42 est oulée d'une façon adéquate sur la porte 40 sur le prolongement de l'axe de rota- tion. Un tringlage 43 s'engage d'un côté dans l'encoche 42 et coulisse à l'autre extrémité dans une douille 44 fixée sur l'enveloppe 45 du registre 39, La longueur de cette tringle 43 est telle qu'engagée dans l'encoche 42 elle vienne affleu- rer la paroi du registre 39.
Lorsqu'en veut ouvrir la porte
40 pour enlever le semi-coke ou les produits solides pro- venant de la distillation et contenus dans le refroidisseur
38, il faut d'aoord fermer le registre 39 de façon que son bord inférieur soit plus haut que la tringle 43, qui peut alors coulisser et pénétrer dans l'intérieur de l'enveloppe
45 en se dégageant de l'encoche 42. La porte 40 peut alors être ouverte sans crainte d'introduction d'air extérieur dans les cornues 18. Pour pouvoir ouvrir le registre 39
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à nouveau, il faut repousser le tringle 43 ce qui ne peut se faire que lorsque la porte est fermée et que l'ouverture 42 ae trouve en face de la tringle.
A titre exemplatif, si l'on envisage la distillation de charbon gras agglomérant en vue de le transformer en semi-ook aveo production abondante de gaz et de goudrons légers ou hydrocarbures liquides légers par injection de vapeur d'eau et de goudron lourd dans la masse en fin de distillation, c'est-à-dire dans la phase où la température peut être plus propice aux réactions, le processus peut se décrire oomme suit:
Le charbon contenu dans le silo 36 tombe dans la trémie 37. où la vis sans fin à pas allongé 21 le pousse dans la cornue 18 où la distillation prend place, rar suite du pas plus oourt en 22, il se produit une compression du charbon, oompression qui subsiste pendant la période de ramollissement et de plastification du combustible par suite de l'échauflement.
Cette compression pendant la phase de plastification assure la formation d'un semi-cokie dense à grain serré.
Le oharoon est ensuite poussé graduellement vers des zones de température de plas eu plus élevée par suite de la cotation de la via, dont la vitesse peut être réglée par les moyens connus, et la distillatin se poursuit d'une façon logique appropriée au combustible à traiter.
Les gaz et vapeurs dégagés sont extraits de la façon décrite et sont ensuite dirigés vers les appareils de lavage et d'épuration usuels. Les gaz combustibles peuvent être ensuite dérivés en tout ou en partie vers les brûleurs 11 pour assurer le chauffage des oornaes on pour servir à tout autre usage.
Une injection ue vapeur d'eau, dont la quantité peut être dosée, peut se faire par le tuyau 35. Cette .peur
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entre en contact avec le semi-ooke ohud dans l'espace oom- pris à la base de la cornue, entre oelle-oi et le corps de la vis sans fin 20, et provoque la formation d'un gaz mixte ou gaz à l'eau, qui vient se mélanger au gaz de distillation et est évaoué par le centre du corps oreux 20 et les tuyaux 32-33. Il y a donc de cette manière pro- duotion de gaz plus élevée et ce gaz est produit d'une façon continue, ce qui ne se produit pas lorsqu'on fait des injections périodiques comme dans les fours à distil- lation discontinus.
Eventuellement, des goudrons lourds peuvent être in- troduits en mélange avec la vapeur injectée, il se produit alors une formation supplémentaire de gaz par réaction nouvelle et les particules de goudrons non transformées en gaz, produisent des hydrocarbures liquides plus volatils.
Le circuit des fumées tel que précédemment décrit assure un chauffage régulier des oornues et la températu- re de distillation peut être réglée à volonté par combus- tion plus ou moins forte de gaz aux brûleurs 11.
Les semi-cokes produits peuvent être refroidis et évacués de la façon connue.
Il est évident que l'invention a été décrite ét illus- trée à titre purement indicatif et nullement limitatif et qu'elle peut également être appliquée à la distillation ou autraitement de matières autres que les combustibles so- lides. Le chauffage peut être assuré par le gaz généré lors de la distillation ou par du gaz provenant d'une autre source, ou encore au moyen de brûleurs à huile.