<Desc/Clms Page number 1>
Procédé et installation de four pour la fabrication du sulfure de carbone.
La présente invention concerne la fabrication industrielle du sulfure de carbone en partant de soufre et de carbone dans des fours à cornues non divisées. On entend ici par "cornues non divisées" des cornues ne comportant pas de division pour la gazéification du soufre.
La réaction entre le charbon de bois et le soufre ne se
<Desc/Clms Page number 2>
produit avec une intensité pratiquement suffisante qu'à des températures dépassant environ 800 . Il est donc nécessaire que le charbon de bois ainsi que le soufre soient d'abord portés à ces températures avant qu'une réaction effective puisse avoir lieu. Le problème de la façon dont le four de réaction doit être chauffé pour atteindre cette température se pose donc dans l'industrie.
A la base des procédés antérieurs se trouvait cette idée de maintenir la colonne de charbon de bois placée dans la cornue sur toute sa hauteur à la température de réaction, de sorte qu'on s'efforçait de chauffer uniformément la cornue dans toute sa hauteur. A cet effet, on faisait pénétrer les gaz chauds surtout de bas en haut dans l'espace de chauffe, dans l'espoir que, grâce à leur ascension naturelle, la chaleur se répartirait rapidement de bas en haut. Ou encore, on chauffait les cornues à l'aide des gaz les plus chauàa tout d'abord indirectement de bas en haut, puis directement à l'aide de gaz plus frais de haut en bas.
Mais ce mode de chauffe appliqué jusqu'à présent à l'industrie de la fabrication du sulfure de carbone ne tient aucunement@de la nécessité d'un chauffage rationnel du soufre et des conditions thermiques de la technique de la formation du sulfure de carbone. C'est ce que montre la constatation exposée ci-après et qui a conduit à des découvertes qui sont à la base de la présente invention.
Si l'on envoie constamment dans une cornue du soufre chauffé modérément au-dessus de son point de fusion, ce soufre, qui se trouve à une température comprise entre 120 et 150 , doit être amené tout d'abord à son point d'ébullition qui est de 4450 c'est-à-dire transformé en vapeur qui doit, à son tour, être chauffée jusqu'aux environs de
<Desc/Clms Page number 3>
800 .
pour maintenir- les conditions de la réaction, il est nécessaire de prévoir dans la zone de réaction un apport de chaleur supplémentaire capable de maintenir une température élevée supérieure à 800 , de manière à compenser les pertes de chaleur naturelles que subit la cornue et en particulier à amener rapidement à la température de réaction le charbon de bois qu'on introduit par le haut dans la zone de réaction et qui a été échauffé au préalable à presque 800 C.
Entre l'arrivée du soufre et la formation du sulfure de carbone, il se déroule donc diverses phases, et il se manifeste diverees conditions, de sorte que si l'on veut se conformer aux'besoins calorifiques imposés par les divers stades, du processus, on constate que la zone de réaction doit toujours se trouver à la température la plus élevée tandis que, pour la vaporisation du soufre à partir du bain de- soufre, on a @onstamment besoin au contraire, de la température la plus basse et qu'entre les deux, c'est à dire pendant la phase où le soufre est à l'état de vapeur, il se produit une grosse chute de température.
L'invention est fondée-'sur cette constatation. technique qu'il est faux par-conséquent'pour la... conduite industrielle du processus de production du sulfure de carbone de ne prévoir, à l'intérieur de la cornue, que l'échauffement uniforme du charbon de bois et de ne pas tenir compte de la montée nécessaire de la température du soufre, en ramenant; comme dans la pratique suivie jusqu'à présent, les gaz les plus cuauds au soufre le plus froid et en chauffant la zone de réaction nécessitant les températures les plus hautes à l'aide de gaz de soufre déjà refroidis.
On a constaté en outre que le chauffage des cornues doit être exactement approprié à la quantité de chaleur que nécessite la réaction et à la chute de température du
<Desc/Clms Page number 4>
soufre, en ce sens que les gaz les plus chauds doivent chauffer la zone de réaction des cornues pour y maintenir la température de réaction alors que les gaz les plus froids doivent chauffer le soufre fluide pour engendrer les vapeurs de soufre et qu'il doit y avoir une zone intermédiaire dans laquelle la montée de température des vapeurs de soufre soit réalisée par une chute de température correspondante des gaz chauds.
On doit donc, contrairement à ce qui s'est fait par les procédés antérieurs, faire agir de telle sorte les gaz chauds qu'une montée de température ou une chute de température (selon les cas) s'effectue sur toute la hauteur de la cornue c'est-à-dire que dans la cornue une du soufre fluide montée de température/s'effectue vers la zone de réaction, partant du soufre fluide et passant une colonne de vapeur de soufre toujours plus chaude et qu'à l'extérieur de la cor- nue verticale une chute de température se produise par l'écoulement des gaz chauds en contre-courant par rapport au soufre.
On obtient ce résultat conformément à l'invention, d'une part, en utilisant une cornue verticale non divisée sur la sole de laquelle stagne le bain de soufre fondu et en faisant entrer les gaz chauds dans la partie supérieure des espaces de chauffe, et ce avec le plus d'uniformité que possible pour les répartir sur tout le périmètre de la cornue et, d'autre part, en obligeant ces gaz à s'écouler uniformément le long des parois de la cornue et de haut en bas sous la forme de couranta non perturbés qui arrivent directement sous la sole de la cornue.
De cette manière, les gaz les plus chauds atteignent tout d'abord la zone de réaction qui se trouve dans la partie sommitale de la cornue et qui a besoin d'être portée aux températures les
<Desc/Clms Page number 5>
plus élevées puis progressent à la rencontre du trajet des vapeurs de soufre qui se dégagent du bain de soufre et s'échauffent en frôlant les parois chaudes tout en s'élevant en contre-courant par rapport aux gaz. Ceux-ci quittant les espaces chauds de la cornue à leurs températures les plus basses en passant au-dessous de la sole de cette cornue qui n'a justement besoin que des températures les plus basses.
Cet échange de chaleur dû à la progression en contre-courant des gaz chauds qui cèdent leur chaleur à la paroi externe de la cornue et du soufre qui emprunte sa chaleur à cette 'paroi a l'avantage tout en maintenant la zone de réaction (la plus chaude) dans la partie supérieure et la zone d'évaporation du soufre (la plus froide) sur la sole de la cornue et tout en ménageant une zone intermédiaire avec chute de température correspondante de créer, selon l'invention, les meilleures conditions de réaction et permet en même temps la meilleure utilisation de la chaleur que portent les gaz chauds.
Pour réaliser obligatoirement un écoulement des gaz et une répartition des températures de façon simple suivant le procédé que prévoit l'invention, on donne à l'installation de four pour la fabrication du sulfure de carbone la construction, également originale d'ailleurs, qui va être décrite ci-après. llxns la chapelle du four son@ montées plusieurs cornues non divisées placées transversalement à son axe longitudinal et pourvues de tuyaux d'évacuation.
Ces cornues peuvent être circulaires, elliptiques, ovales ou carrées mais il y a avantage à leur donner une forme oblongue. ntre la paroi avant ou arrière de chaque cornue, d'une part, et la paroi axant ou arrière du four, d'autre part
<Desc/Clms Page number 6>
est prévue une cloison verticale s'étendant depuis le pla- fond jusqu'à la sole du four où jusqu'au tuyau d'évacuation de cette cornue. On peut d'ailleurs amener aussi en contact respectivement direct/les parois de chaque cornue @ et celles du four. On entend par "paroi avant", au sens de l'invention, la paroi qui est pourvue des tuyaux d'évacuation des cornues.
Grâce à la disposition de plusieurs cornues trans- versalement à l'axe longitudinal du f our et à la fermeture étanche des divers espaces de chauffe, on obtient un four à chambres renfermant des cornues de réaction autonomes dans lesquelles s'effectue la réaction qui donne naissance au sulfure de carbone et formant des chambres de chauffe individuelles placées entre les cornues et parcourues par les gaz chauds. Chaque cornue doit elle-même être suspendue dans la chapelle du four ou s'appuyer sur sa sole mais de manière que la majeure partie au moins de la sole de la cornue soit libre et qu'il subsiste entre la sole du four et la sole de la cornue un espace suffisant pour le passage des gaz.
Cette disposition ménage entre les parois avant et arrière du four, d'une part, et les parois latérales des diverses cornues ou entre les parois latérales des cornues - et les parois latérales du four, d'autre part, des cuves verticales formant des chambres de chauffe qui sont obturées à leur partie supérieure par le plafond du four et qui débouchent à leur partie inférieure dans un couloir de chauffe commun situé au-dessous des soles des cornues.
On fait entrer dans ces cuves de chauffe les gaz chauds un peu au-dessous du plafond du four par les deux côtés: par la paroi arrière et par la paroi avant du four. Ces gaz chauda se déplacent vers le bas en longeant les parois des cornues sous la forme de courants répartis uniformément
<Desc/Clms Page number 7>
dans toute la section transversale des cuves et lèchent la face inférieurede la ,sole des cornues avant de s'échapper- à l'extérieur.
La particularité inventive consistant à maintenir une chute de température dans le sens vertical c'est à dire sur toute la hauteur de la cornue est conjuguée avec le fait qu'on évite dans le sens horizontal dans la mesure du possible toute chute de température. Ce résultat est atteint tout d'abord du fait qu'on fait entrer' les gaz chauds, comme indiqué plus haut, au sommet de la cuve de chauffe par- les deux parois avant et arrière opposées, les embouchures d'admission étant rationnellement quelque peu'décalées mutuellement dans le sens vertical et, par- ailleurs du fait que, grâce à une conformation adéquate du profil des cornues et en particulier de leur enveloppe, on réalise la venue en contact régulière des gaz chauds avec les parois.
Cette exigence oblige à donner aux parois latérales des cornues un profil aussi droit que possible.
La 'forme idéale de la section transversale serait un rectangle à largeur relativement faible dont la longueur s'étendrait depuis la paroi avant jusqu'à la paroi arrière du four. Mais, comme dans la pratique on utilise des- cornues en fonte qu'il est souvent nécessaire de revêtir- de maçonnerie, la forme appropriée la plus commode à donner- à la section transversale de la cornue est. une forme ovale correspondant à la forme oblongue de la chambre du four. on réalise ainsi en même temps la meilleure utilisation de la capacité du four et la plus grande surface externe utile, compte tenu de la contenance de la cornue ainsi que la plus grande surface de chauffe pour la production des vapeurs de soufre.
Par application de ce même principe de construction.
<Desc/Clms Page number 8>
des cornues de réaction, on peut prévoir dans le four une chambre ou une cornue particulière pour porter préalablement à l'incandescence le charbon de bois frais, cette chambre étant de même pourvue d'une sole libre et reliée aux parois avant et arrière du four. Mais on peut, de façon encore plus simple, délimiter une cornue en forme de chambre entre deux parois transversales verticales s'étendant de la paroi avant à la paroi arrière du four.
Etant donné que les gaz chauds provenant du couloir situé sous les cornues dans lesquelles se forme le sulfure de carbone sont encore suffisamment chauds pour dégazer le charbon de bois frais emmagasiné dans une cornue assez perméable à la chaleur, on place, de préférence, la cornue contenant le charbon de bois à celle des extrémités du four à laquelle les gaz chauds parviennent à la fin de leur circuit. La paroi latérale de cette cornue à charbon de bois qui est tournée vers la cornue voisine de production du sulfure de carbone est chauffée par les gaz chauds qui arrivent; sa sole et sa paroi latérale faisant face à l'extrémité du four sont chauffées par l'ensemble des gaz qui remontent.
Grâce à la forme décrite des diverses cornues servant respectivement à la production du sulfure de carbone et au réchauffage du charbon de bois et à leur mode de construction, l'ensemble du four prend le caractère d'un four à chambres.
Dans le dessin annexé :
La figure 1 est une vue en plan d'une installation de four convenant particulièrement à la mise en oeuvre du procédé que prévoit l'invention.
La figure 2 est une vue en élévation des diverses cornues avec coupe du massif environnant formant le corps du four.
<Desc/Clms Page number 9>
La figure 3 est une vue en coupe verticale de la première cornue par la ligne A - A de la fig.l. a désigne la paroi avant, et b la paroi arrière du four ; c1 et c2 désignent deux cornues de production du sulfure de carbone qui ont ici une forme ovale allongée.
Les cornues c1 et c2 sont reliées aux parois a et b du four par des cloisons verticales d1, d2 et d3, d4. Les gaz chauds pénètrent par des orifices el à e5 prévus dans les parois avant et arrière du four sous son plafond dans les cuves de chauffe, y descendent, passent sous les soles f1,f2 ou. 1.5 des cornues en longeant en hauteur la paroi latérale non directement chauffée de la cornue ou chambre à charbon de bois & et s'échappent aussitôt après hors du four.
Rationnellement, les orifices 2.1 - e3 et e4 -. e6 des conduits amenant les gaz chauds sont quelque peu décalés deux à deux dans le sens vertical dans chaque cuve de chauffe comme le montre la fig.5. Avant ou après qu'ils ont quitté le four, les gaz chauds peuvent être conduits dans un système échangeur de chaleur servant par exemple au réchauffage de l'air de combustion. Les tubulures h assurent l'arrivée du soufre dans les cornues de réaction; i repré- sente la masse de soufre fondu stagnant à la base de chaque cornue de réaction.
Il est facile de constater le succès du présent procédé et de cette installation constituant un four à plusieurs chambres. En effet, par la simple utilisation de cornues simples, non divisées et par conséquent peu coùteuses à construire, on obtient une production élevée de sulfure de carbone pour une dépense relativement minimum en combustible grâce à l'écoulement rationnel des gaz chaude et aux heureuses conditions d'exploitation, et pour une construction
<Desc/Clms Page number 10>
très simple et économique de l'installation de four servant à la mise en oeuvre de ce procédé.