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MEMO IR-E ... DES 0 R 1 2 T I F déposé à l'appui d"une demande de BREVET D'INTENTION Société dite : RUBBER- STICHTINC,
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f Perfeotloe:r#nts apportés aux dispositifs pour la pyrolyse ", Priorité d'une demande de brevet aux Pays-Bas déposée le 6 décembre 1943.
L'invention est relative à un dispositif pour la pyrolyse en vue d'obtenir 'la décomposition d'une'matière, sous l'influen- ce de-la chaleur.'De cette manière on peut, dans bien des cas, récupérer des produits de décomposition qui ont une plus grande valeur que les matières initiales. à pyrolyser
Par pyrolyse on entend donc, en premier lieu, la distillation dite sèche, mais également la décomposition par la chaleur de matières fondues et même de substances dissoutes. Pour éviter une évaporation prématurée, dans ces derniers, cas, on
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-met de préférence de petites quantités de la matiëreeantinual- lement en contact avec une paroi fortement chauffée de la chambre.de décomposition ( pyrolyse par gouttes ).
. ' On applique également le même' principe pour la distillation sèche de matières solides pour pouvoir traiter continuellement une quantité suffisante de matières dans une chambre de. réaction ayant un volume limité. C'est ainsi que BASSETT &
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WILLIMB ( Journal of the Chemioal Sooiety J,9, page 2â4 ) ont pyrolysé du caoutchouc en faisant tomber régulièrement des petits morceaux de caoutchouc dans une cornue chauffée.
Les réactions de cracking sont, évidemment, aussi du domaine de la pyrolyse.
Pour citer un seul exemple, on-.peut dire à ce sujet que pour la pyrolyse on peut obtenir,à partir du caoutchouc qui peut être considéré comme étant un,polymère de l'isoprène, des quantités importantes de ce dernier produit.
Ces pyrolyses sont souvent favorisées par l'application d'un vide,ce qui nécessite, toutefois, pour l'appareillage des exigences particulières, surtout quand on introduit, comme dit ci'-dessus, la matière à pyrolyser par fractions dans la cornue chauffée.
Conformément à l'invention/on a constaté qu'il était par- tioulièrement avantageux d'adjoindre à la chambre de déoomposi- tion ( pyrolyseur ) , le cas échéant à la chambre d'évaporation qui précède celle-ci, une presse à boudin pour matière plas- tique, connue per se, et qui est constituée essentiellement par une boite, de préférence cylindrique ou conique, avec une en- trée et une sortie ( généralement plus étroite ) entre les'quel- les est établi un-organe propulseur, par exemple un piston ou une'vis transporteuse.
Il est évident que la' vis transporteuse est préférable à un piston,car elle permet une alimentation non-interrompue.
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Cette combinaison pyrolyseur-presse à boudin présente de nombreux avantages par rapport aux autres pyrolyseurs et qui sont indiqués plus explicitement ci-après.
1 ) La presse à boudin permet de doser bien plus exacte- ment et plus aisément l'amenée de la matière à pyrolyser que si l'on voulait traiter des petits morceaux, de même poids, en une matière solide en les introduisant, régulièrement, à l'aide d'un mécanisme quelconque, dans le pyrolyseur.
2 ) La presse à boudin constitue, par elle-même et sans plus, un obturateur hermétique pour le pyrolyseur, ce qui est une nécessité pour le travail à pression réduite etce qui ne peut jamais être obtenu quand la matière est introduite par pe- tits morceaux. Même si l'on utilisait à cet effet un dispositif appelé écluse on ne pourrait éviter l'inconvénient que l'air est en même temps aspiré hors du sas.
3 ) Si l'on voulait essayer d'écarter les inconvénients, cités en dernier lieu, du traitement par petits morceaux solides en fondant la matière à traiter-- pour autant tout au moins que ceci serait possible -- la presse à boudin présenterait né- anmoins l'avantage qu'elle permet un travail à une température notablement plus basse,de telle sorte qu'une fusion n'est nulle- ment à envisager, tout au plus une légère plastification. Dans la presse à boudin on peut exercer, par la vis transporteuse, un très grand effort propulsif sur la matière et qui est d'au- tant plus grand que l'on adopte pour la vis un pas plus petit.
Une certaine plasticité est, par conséquent, suffisante. Le ca- outchouc, par exemple, doit seulement être chauffé jusqu'à en- viron 50 C pour qu'il se prête déjà au pressage bien qu'en pra- tique on chauffe jusqu'à environ 100 C pour éviter un gaspil- lage d'énergie. Cette température est toutefois encore bien in- férieure à celle pour laquelle on pourrait parler de la forma- tion de gouttes.
On pourrait penser qu'il est de peu d'importance qu'une matière, qui doit être pyrolysée, soit chauffée, au préalable, un peu plus ou un peu moins puisque la température de la pyro- lyse est toujours bien au-dessus des températures initiales.
Cette supposition n'est toutefois pas fondée, pour la pyrolyse ce n'est pas seulement la température qui joue un rôle mais également la durée pendant laquelle la matière est soumise à la température de réaction. Cette durée peut être et est géné- ralement très courte et peut correspondre,dans certains cas, à des fractions de seconde,après quoi il peut 4tre utile de re- froidir les produits obtenus aussi rapidement que possible à une température considérablement plus basse. Quand la fusion préalable de la matière à traiter est considérée sous cet angle, cette fusion acquiert une importance beaucoup plus grande. Il est très bien possible que la matière à traiter subisse des transformations indésirables qui influenoent, d'une manière dé- favorable, le résultat de la pyrolyse.
Pour du caoutchouc non- vulcanisé une cyolisation ( formation de cycles d'atomes ) ou une oxydation pourrait se produire par exemple et pour du oa- outchouc vulcanisé un chauffage important pourrait avoir une influence nuisible par post-vulcanisation.
Pour cette raison la pratique a également montré qu'il est très important de veiller à ce que la chaleur, régnant dans le pyrolyseur, ne soit pas transmise dans la presse à boudin et jusqu'à son contenu, ce qui peutêtre obtenu en prévoyant, entre ces deux parties de l'installation, une zone de refroidis- sement, par exemple une,chemise dans laquelle on fait circuler - un agent réfrigérateur.
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4 ) Quand on compare, finalement, ce travail avec le nou- veau dispositif à l'introduction, par-exemple goutte à goutte, d'une matière dissoute.dans le pyrolyseùr, on oonstate les a- vantages suivants. @ , le solvant donne immédiatement lieu à des complications.
Il-nécessite des frais d'achat et un travail de dissolution supplémentaires, il diminue la capacité du dispositif puisque celui-ci doit alors pouvoir traiter également la vapeur du sol- vant. Il peut influencer la pyrolyse d'une manière indésirable par sa présence et il augmente le travail nécessaire au main- tien du vide.
On ne doit également pas perdre de vue que l'on ne oon- naît pas des solvants pour toutes les matières.' Ceci est le oas, par exemple, pour du caoutchouc dit régénéré, qui se prête très bien au pressage. '
Le dessin ci-annexé montre, à titre d'exemple et sohéma- tiquement, un mode de réalisation de l'invention..
@ On a désigné par c l'arbre de la presse à boudin et qui actionne la vis transporteuse d. Cette dernière est logée dans une boîte cylindrique e qui comporte une ouverture de remplis- sage f, un dispositif de chauffage g et une sortie rétrécie h.
Cette sortie débouche dans,une zone de oraoking i, remplie avec des copeaux de cuivre k et qui est entourée du dispositif de chauffage m. Entre la boîte e de la presse à boudin et la zone de oracking i est établi un dispositif refroidisseur n. La zone 'de cracking comporte deux sorties p et q comprenant respective- ment des robinets r et s ainsi que des moyens refroidisseurs t et u,de telle sorte que les produits du cracking peuvent être évacués à volonté au dessus ou en dessous du contenu de la zone de cracking. Dans cette zone se trouve un pyromètre w.
Finalement on peut donner ci-après et à titre T'exempte un traitement de caoutchouc plastifié dans un dispositif établi selon l'invention.
Du caoutchouc plastifié a été chauffé dans une presse à boudin avec vis transporteuse jusqu'à 100 C et est amené, à l'aide de cette vis, dans une zone de cracking. Dans celle-ci règne une température de. 750 C et une pression de 3 mm. La-vi - , tesse de passage est de 0,6 gr, par minute. Le refroidissement des vapeurs donne 90% en un distillat dont on peut séparer une quantité d'isoprène correspondant à 51 % de la quantité de caoutohoue utilisée au début.
D'une manière analogue,le même dispositif.a permis de ramener plusieurs polymères à leur' monomère.
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MEMO IR-E ... DES 0 R 1 2 T I F filed in support of an application for a PATENT OF INTENT Company known as: RUBBER- STICHTINC,
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f Perfeotloe: r # nts brought to devices for pyrolysis ", Priority of a patent application in the Netherlands filed on December 6, 1943.
The invention relates to a device for pyrolysis with a view to obtaining the decomposition of a material under the influence of heat. In this way it is possible, in many cases, to recover decomposition products which are of greater value than the starting materials. to pyrolyze
By pyrolysis is therefore meant, in the first place, so-called dry distillation, but also the decomposition by heat of molten materials and even of dissolved substances. To avoid premature evaporation, in these cases, we
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Preferably, small amounts of the material come into contact with a strongly heated wall of the decomposition chamber (drop pyrolysis).
. The same principle is also applied for the dry distillation of solids in order to be able to continuously treat a sufficient quantity of material in a chamber. reaction having a limited volume. This is how BASSETT &
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WILLIMB (Journal of the Chemioal Sooiety J, 9, page 2â4) pyrolyzed rubber by regularly dropping small pieces of rubber into a heated retort.
Cracking reactions are, of course, also in the field of pyrolysis.
To cite a single example, it can be said on this subject that for the pyrolysis it is possible to obtain, from the rubber which can be considered to be a polymer of isoprene, large quantities of the latter product.
These pyrolyses are often favored by the application of a vacuum, which requires, however, for the apparatus special requirements, especially when one introduces, as said above, the material to be pyrolyzed by fractions in the heated retort. .
In accordance with the invention / it has been found that it is particularly advantageous to add to the deoomposition chamber (pyrolyzer), if necessary to the evaporation chamber which precedes the latter, a coil press for plastic material, known per se, and which consists essentially of a box, preferably cylindrical or conical, with an inlet and an outlet (generally narrower) between which is established a propellant member , for example a piston or a conveyor screw.
Obviously, the conveyor screw is preferable to a piston because it allows uninterrupted feed.
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This pyrolyzer-rod press combination has many advantages over other pyrolyzers and which are indicated more explicitly below.
1) The coil press makes it possible to dose the supply of the material to be pyrolyzed much more precisely and more easily than if we wanted to treat small pieces of the same weight in a solid material by introducing them regularly, using some mechanism, in the pyrolyzer.
2) The coil press constitutes, by itself and without more, a hermetic shutter for the pyrolyzer, which is a necessity for work at reduced pressure and which can never be obtained when the material is introduced by small amounts. parts. Even if a device called a lock were used for this purpose, it would not be possible to avoid the drawback that the air is at the same time sucked out of the lock.
3) If one wanted to try to eliminate the drawbacks, cited last, of the treatment in small solid pieces by melting the material to be treated - at least as far as this would be possible - the coil press would present a - Nevertheless the advantage that it allows work at a significantly lower temperature, so that melting is not at all to be considered, at most a slight plasticization. In the coil press, it is possible to exert, by the conveyor screw, a very large propulsive force on the material and which is all the greater if a smaller pitch is adopted for the screw.
Some plasticity is therefore sufficient. Rubber, for example, only needs to be heated up to around 50 C to make it suitable for pressing, although in practice it is heated to around 100 C to avoid wasting. of energy. This temperature is however still much lower than that for which one could speak of the formation of drops.
One might think that it is of little importance that a material, which must be pyrolyzed, is heated, beforehand, a little more or a little less since the temperature of the pyrolyse is always well above initial temperatures.
This assumption is unfounded, however, for pyrolysis it is not only the temperature that plays a role but also the time during which the material is subjected to the reaction temperature. This time can be and generally is very short and may in some cases correspond to fractions of a second, after which it may be useful to cool the products obtained as quickly as possible to a considerably lower temperature. When the prior fusion of the material to be treated is considered from this angle, this fusion acquires a much greater importance. It is quite possible that the material to be treated undergoes undesirable transformations which adversely affect the result of the pyrolysis.
For unvulcanized rubber cyolization (formation of atom rings) or oxidation could occur, for example, and for vulcanized rubber, significant heating could have a detrimental influence by post-vulcanization.
For this reason practice has also shown that it is very important to take care that the heat, prevailing in the pyrolyzer, is not transmitted into the rod press and up to its contents, which can be obtained by providing, between these two parts of the installation, a cooling zone, for example a jacket in which a cooling agent is circulated.
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4) When we finally compare this work with the new device to the introduction, for example drop by drop, of a dissolved material into the pyrolysis machine, the following advantages are observed. @, the solvent immediately gives rise to complications.
It requires additional purchase costs and dissolution work, it decreases the capacity of the device since it must then be able to also treat the vapor of the solvent. It can influence pyrolysis in an undesirable way by its presence and it increases the work required to maintain a vacuum.
It should also be borne in mind that solvents are not available for all materials. This is the oas, for example, for so-called regenerated rubber, which lends itself very well to pressing. '
The accompanying drawing shows, by way of example and diagrammatically, one embodiment of the invention.
@ We denote by c the shaft of the coil press and which actuates the conveyor screw d. The latter is housed in a cylindrical box e which comprises a filling opening f, a heater g and a constricted outlet h.
This outlet opens into an oraoking zone i, filled with copper chips k and which is surrounded by the heater m. Between the box e of the coil press and the oracking zone i is established a cooling device n. The cracking zone has two outlets p and q comprising respectively taps r and s as well as cooling means t and u, so that the products of the cracking can be discharged at will above or below the contents of the cracking zone. In this area is a pyrometer w.
Finally, hereinafter and by way of example, a treatment of plasticized rubber can be given in a device established according to the invention.
Plasticized rubber has been heated in a coil press with a conveyor screw up to 100 C and is brought, using this screw, into a cracking zone. In this there is a temperature of. 750 C and a pressure of 3 mm. The speed is 0.6 g per minute. Cooling the vapors gives 90% of a distillate from which can be separated an amount of isoprene corresponding to 51% of the amount of rubber used at the start.
Similarly, the same device has made it possible to reduce several polymers to their monomer.