Matières asphaltées

Résines.

Poinl de fusion.

Point d'ébulliUOD.

enz

liquide

ii5

107u-4eisnsd«36a

Principe de la récapiration. — La récupération des sons-produits est une opération assez analogue à la fabrication du gaz d'éclairage par distillation de la houille, et Ton remarquera qu'un grand nombre <i*appareils sont communs aux deux genres d'installation.

Le principe d'une bonne récupération est une distillation lente et continue. Le goudron distillé à basse température donnera, en effet, plus de carbures légers; à haute température, il fournit exclusivement du benzol, du toluol, de la naphtaline, des produits solides. Toutefois, comme marche rationnelle des fours, il est bon de ne pas dépasser pour la cuisson une dur^ de quarante-huit heures.

L'aspiration des gaz sera réglée exactement sur la marche des fours. Une aspiration trop rapide amènerait des fuites à travers les carnaux et gênerait l'allure de la combustion.

A ce point de vue, pour régler mieux la marche d'un four à récupération, il est bon d'asperger d'eau les charbons avant le chargement. La vapeur d'eau, en se formant, absorbe un certain nombre de calories, si bien que la température des gaz en sera d*autant diminuée et ne pourra s'élever que progressivement.

Marche de la récupération. — Les gaz montent dans un condenseur commun à un massif de plusieurs fours. Les tuyaux de communication sont à genouillère et ont une soupape pour éviter les rentrées

d*air. En outre, ils portent un clapet d^explosion à leur partie supérieure. Quelquefois on place des fermetures hydrauliques, à Tarrivée dans les condenseurs, pour que les gaz ne reviennent pas en sens inverse lors du déchargement des fours. Ce dispositif n'est pas à recommander, car il gêne la combustion et peut nuire à la densité du coke et les soupapes mues à la main ou automatiquement suffisent en général.

Une partie du goudron se dépose dans le condenseur dont la sole est inclinée; les poussières entraînées par les gaz descendent donc à Tétat plus ou moins fluide et viennent se réunir à rextrémité du massif.

Un tuyau-réservoir commun fait suite au condenseur.

De là les gaz sont pris par un extracteur, en général du système Beale. Celui-ci est Tapparcil le plus simple et le moins coûteux comme entretien. Il donne à 70 ou 80 tours par minute un effet utile de 70 à 75 0/0.

Extracteur Beale, — Cet extracteur qui dérive du principe des pompes rotatives se compose d*une enveloppe cylindrique en fonte

Fio. 184. — Extracteur Beale.

dims laquelle tourne un tambour excentré. Ce tambour porte sur toute sa longueur deux rainures diamétralement opposées, dans lesquelles glissent deux palettes longitudinales jouant le rôle de piston pendant la rotation. L'axe de rotation du tambour tourne dans des presse- étoupes pour empêcher les fuites de gaz.

De part et d'autre de l'extracteur sont le tuyau d*aspiration E et le tuyau de refoulement D, munis chacun de valves permettant d'intercepter le passage des gaz. En outre, les deux tuyaux communiquent entre eux par un tuyau de retour ABC, à l'intérieur duquel

se trouve un clapet de retenue manœuvré par une crémaillère et par un secteur denté visible sur la figure 484. Le mouvement de ce clapet est régularisé par un régulateur de pression sous la cloche duquel un tuyau maintient une pression égale à celle des gaz dans les barillets.

Si Textracteur tourne trop vite et s'il tend à aspirer plus de gaz que le four n'en produit, un certain vide a lieu dans le barillet. L'abaissement de pression se faisant sentir immédiatement sous la cloche par le tuyau de communication avec le barillet, la cloche descend et fait agir en même temps la crémaillère qui ouvre le clapet de retenue ; une partie du gaz refoulé revient alors vers l'aspiration, et l'équilibre de pression se rétablit. Si, au contraire, l'extracteur tournant trop lentement n'absorbe pas tous les gaz ou s'il vient à s'arrêter, un tuyau de secours, muni d'une valve automatique, met en communication libre les tuyaux d'aspiration et de refoulement.

Séparateurs et réfrigérants, — Les gaz traversent ensuite des séparateurs, où ils se divisent à travers un grand nombre de tuyaux plongeant dans l'eau. Dans ces appareils circule de l'eau légèrement ammoniacale, qui peut être enrichie de la sorte, tandis que le goudron se sépare. Le goudron et l'eau ammoniacale se rendent dans une grande fosse où ils se classent grâce à leur pesanteur spécifique respective.

Les gaz ont été aspirés jusqu'ici; ils vont maintenant être refoulés. Leur température s'étant accrue de quelques degrés par suite d'une compression dans l'aspirateur, on les fait passer alors dans des réfrigérants qui abaissent leur température et hâtent en môme temps le dépôt des matières étrangères.

On emploie des réfrigérants à air, des réfrigérants à eau, des réfrigérants à air et à eau combinés.

Le réfrigérant à eau ou laveur à cloches fonctionne comme il suit : le gaz entre parla partie inférieure et se divise sous un certain nombre de cloches dont le bord dentelé plonge dans l'eau. Le gaz est refoulé par les interstices qui existent entre les dents et, de cette manière, vient en contact avec l'eau en de nombreux points. On peut combiner quatre ou six étages de ces cloches. L'important est de maintenir la température et surtout la pression constante, afin que la marche du four soit bien régulière.

Le nombre des réfrigérants doit être assez grand. C'est ainsi qu'aux

GOMOUSTIBLES INDUSTRIELS

mines d'Aniche on emploie seize condenseurs à air, à eau et à cloche pour une carbonisation de 8 tonnes en vingt-quatre heures. Il est bon d'avoir plutôt ces appareils en excès pour ne pas gêner la marche des fours et pour ne pas être forcé de les arrêter.

Les huiles lourdes se déposent dans Tappareil Pelouze et Audouin*

Appareil Pelouze et Audouin, — Le principe de cet appareil et des

autres appareils similaires est de provoquer le dépôt des globules

Fio. 185. — Appareil Pelouze et Audouin.

de goudron en contrariant et en coupant le courant gazeux par une série de diaphragmes. A cet effet, on a disposé quatre cylindres concentriques en tôle perforée, les trous d'une tôle correspondant aux pleins de la suivante. L'écartement entre chaque tôle n'est que de 1 millimètre et demi à 2 millimètres, de sorte que le gaz subit un frottement qui force les globules à adhérer aux parois métal' liques.

Le gaz arrive par la partie inférieure et se répand sous une cloche condensatrice qui baigne en partie dans le goudron; puis, après avoir traversé les plaques perforées, il s^échappe par un tuyau à la partie supérieure.

La cloche condensatrice D peut s*élever ou s'abaisser suivant la quantité de gaz produite, de manière que les gaz arrivent d'autant mieux à se dépouiller de leur goudron. A cet effet, la cloche est suspendue par une tige à une autre cloche F plongeant dans une tige creuse E qui surmonte Tappareil. Cette dernière cloche est reliée à un contrepoids G qu'on règle d'avance ou qu'on règle à nouveau suivant la dépression qu'indique un manomètre.

Le nettoyage de l'appareil qui doit être fait assez fréquemment s'opère aisément à Taide d'un courant de vapeur d'eau ou par un lavage au méthylène (esprit de bois). Le goudron en excès tombe à la partie inférieure de l'appareil, d'où il sort par une tuyauterie.

Pour bien fonctionner, l'appareil ne doit pas être exposé à une température inférieure à 10* ou 12**. Pendant l'hiver, on devra prendre des précautions pour éviter les gelées qui arrêteraient le fonctionnement du condensateur.

Scrubbers et barboteurs. — On procède ensuite au traitement pour ammoniaque. On emploie des scrubbers quelque peu différents de ceux qui existent dans les usines à gaz où l'on emploie surtout des colonnes à coke. Ce sont des claies en bois brut, où un contact immédiat a lieu entre les gaz et les eaux. A mesure que s'opère la dissolution, on refroidit avec des tubes réfrigérants pour achever la concentration, qui se fait mieux à froid. On renouvelle plusieurs fois le courant liquide.

On termine enfin par le traitement pour benzol en mettant les gaz en contact avec le courant froid et divisé des huiles lourdes qui ont distillé précédemment.

On emploie de longues cuves de barbotage munies d'une série dediaphragmes horizontaux en tôle mince, qui sont destinés à prolonger et à multiplier les contacts. Les cuves sont groupées en batterie, de telle façon que les gaz sortant de l'une soient obligés de traverser successivement toutes les autres. L'épuisement des gaz est, d'ailleurs, méthodique, c'est-à-dire que la cuve qui reçoit le gaz le plus riche est aussi celle qui contient l'huile la plus voisine du point de saturation. Quand la saturation est complète, on transvase l'huile de la cuve de barbotage dans une cuve de distillation par une manœuvre

508 œMBUSTIBLES INDUSTRIELS

de robinets, et on remplit la cuve de barbotage avec de Thuile épuisée provenant d'opérations précédentes.

La cuve de distillation est semblable à celle de barbotage sauf qu'au lieu de gaz elle reçoit de la vapeur d'eau qui, par échauffément et par entraînement, fait distiller les carbures légers mélangés à Thuile lourde. Le mélange de vapeur d'eau et de vapeur de benzol est condensé dans un réfrigérant, puis séparé par un vase florentin.

On élimine les alcaloïdes du benzol brut par Tacide sulfurique et la soude, puis on lave à Teau, enfin on distille dans un appareil à colonne. On obtient :

i® Du benzol commercial dit 90 0/0;

2° Du benzol commercial dit 50 0/0 ;

3^ Du dissolvant qu'on vend aux dégraisseurs et aux fabricants de caoutchouc ;

4*^ Un résidu qu'on mélange de nouveau à l'huile lourde dans des cuves de barbotage.

Les gaz, dépouillés de la plus grande partie de leurs produits, peuvent alors retourner aux fours.

Épuration des produits. — Les produits obtenus sont traités et épurés dans des usines spéciales, usines à goudron, à ammoniaque et à benzol.

Le goudron est repris par des pompes dans les bassins où il s'est déposé et refoulé dans des réservoirs élevés, qui le distribuent aux alambics de distillation. On obtient une huile de goudron avec laquelle on opérera le lavage des gaz, de la naphtaline et du brai pouvant servir dans les usines d'agglomérés ou susceptible d'être distillé à nouveau. Parfois on turbine préalablement le goudron pour enlever par la force centrifuge l'eau qui y est incorporée.

Les eaux ammoniacales sont remontées dans une tour verticale où elles descendent progressivement jusqu'au sol en se purifiant. A la base de la tour sont deux ïnjecteurs genre Giffard qui opèrent le malaxage et donnent un certain échauffement. Quand la température voulue est atteinte, on verse un lait de chaux. Le gaz ammoniac se dégage et se rend dans un bain d'acide sulfurique où le sulfate est précipité (L'acide sulfurique peut provenir du traitement par Teau de certains goudrons acides) . Le sulfate formé est égoutté sur une aire garnie de plomb ou séché dans une turbine. On emploie aussi pour le traitement des eaux ammoniacales l'appareil Feldman.

L'appareil Feldman est composé d*une colonne principale à compartiments avec tubulures centrales. Cette colonne repose sur une base qui constitue le récipient où s'opère la décomposition des sels fixes au contact de la chaux. Dans une autre colonne s'achève la distillation. Enfin le tout est complété par un appareil réchauffeur à tubes verticaux.

On emploie enfin l'appareil suivant pour l'évacuation des eaux ammoniacales. C'est un appareil à plateaux que traversent des tuyaux. Dans ces tuyaux circule de la vapeur. Cette vapeur dégage l'ammoniaque de l'eau par volatilisation à mesure que l'eau descend sur les plateaux. A la partie inférieure de l'appareil, l'eau, plus ou moins ammoniacale encore, rencontre un lait de chaux qu'on injecte de l'extérieur et qu'on malaxe avec un jet de vapeur. Par le mélange de l'eau ammoniacale et du lait de chaux, le gaz ammoniac se dégage et rejoint à la partie supérieure de l'appareil l'ammoniac qui s'est déjà dégagé. Une conduite emporte le gaz ammoniac mélangé d'un peu de vapeur d'eau dans les caisses de saturation.

Après lavage à la soude, puis à l'acide sulfurique, le benzol est distillé dans de grands alambics en fer où se déposent d'abord l'ammoniaque et les huiles légères, puis les huiles plus lourdes et enfin les résidus qui servent à un nouveau lavage des gaz. Une nouvelle distillation des huiles légères donne le benzol brut qui est dépouillé de ses résines par un traitement à l'alcali. On parfait le traitement en purifiant à la vapeur, et l'on obtient du benzol à 900/0, du benzol à 50 0/0 et du naphte, ou bien du benzol pur, du toluol et du xylol, ou encore du benzol à 90 0/0, des dissolvants de gaz à 50 0/0, de la benzine et de la naphtaline.

Exemple d'installation de fours à réoupération de sous-produits. — Nous donnerons, comme exemple d'une installation de récupération des sous-produits, la disposition adoptée par M. Brunck en Allemagne.

Les tuyaux collecteurs servant à recueillir les gaz de distillation sont disposés sur les fours et construits ou comme collecteurs à fermeture hydraulique, dits ouverts, ou comme collecteurs fermés. Dans Tun et l'autre cas, une circulation continuelle de goudron est mainte* nue dans les collecteurs par les pompes, et on peut enlever le brai qui se dépose, grâce à un certain nombre d'ouvertures de nettoyage.

Les gaz sortant du collecteur passent par un grand tuyau d'aspiration et entrent dans une série de réfrigérants à air placés parallèlement, c'est-à-dire dans un système de tuyaux verticaux.

Les gaz sont refroidis par la circnlation en sens inverse de Pair froid. Puis les gaz sont conduits à travers deux réfrigérants spacieux à eau situés également en plein air.

Les gaz sont ainsi refroidis à une température de 20 à 35®.

vu REWnrDtr I fâadrH.

Fio. 185 a.

Ils pénètrent alors dans des machines soufflantes à piston que M. Brunck préfère aux exhausteurs rotatifs précédemment décrits. Les machines sont à fonctionnement compound, ce qui permet de régler d'une manière constante la pression sans devoir recourir à des gazomètres. Chaque machine peut aspirer 150.000 à 300.000 mètres cubes par jour, c'est-à-dire la production de 60 à 120 fours.

Dans le bâtiment des machines se trouvent des ventilateurs pour aspirer Tair nécessaire à la combustion des fours et des pompes destinées à fournir Teau de réfrigération des divers appareils.

Les gaz, au sortir des machines, passent dans des réfrigérants à eau. Puis ils se rendent au traitement pour ammoniaque. Ce traitement est fait dans une série de laveurs et de scrubbers précédemment décrits.

Les eaux ammoniacales saturées quittant les laveurs ou scrubbers sont passées dans des appareils distillatoires Feldman. L*ammoniaque est récupérée en la transformant en sulfate ou hydrochlorate d^ammonium ou en ammoniaque liquide.

Le sel ammoniac est mis dans des cases d'égouttage pour faire sortir la lessive mère, puis séché dans des appareils centrifuges et emmagasiné jusqu'à son expédition.

Enfin les gaz sont traités pour benzol. Les gaz, dépouillés de leur goudron et de leur ammoniaque dans les laveurs et les scrubbers, se rendent dans des laveurs où ils sont mis en contact avec de Thuile bouillant à un point élevé. L'huile saturée quittant les laveurs est passée dans un appareil de réchauffage où elle absorbe par contrecourant la chaleur des huiles chaudes distillées. Puis elle est conduite dans des appareils de distillation. Dans ces appareils, les hydrocarbures venant des gaz sont séparés de Thuile par distillation à la vapeur. Les huiles distillées sont refroidies pour être à nouveau renvoyées aux laveurs. Quant aux hydrocarbures, ils sont rectifiés dans des colonnes distillatoires, et les résidus de distillation vont enrichir Thuile de lavage.

La figure 185 bis donne le schéma des installations et de l'encombrement nécessaires pour la récupération des sous-produits d'après le système Brunck.

Production de divers fours. — La marche de la récupération des sous-produits est à peu près analogue dans les divers fours à coke et sensiblement conforme à ce qui vient d'être décrit. On ne peut pas en dire autant pour la quantité des produits obtenus qui varie, bien entendu, avec les qualités des houilles, et aussi avec les appareils employés.

Le four Coppée donnera, avec un charbon à 19 0/0 de matières volatiles, les quantités suivantes :

Goudron 2,00

Sulfate d'ammonium 0,96

CQUBU8TIBUS INDUSTRIELS. 35

il reste dans les gaz Os%Oi à 0»%04 d'ammoniaque par mètre cube retournant aux fours.

Le four dit Mines de Lens, modification du four Coppée, produit:

Goudron 2,30

Sulfate d'ammonium 0,60

Benzol brut 0,50

Le four Carvès fournit, en moyenne, 1,840/0 de goudron et iO 0/0 d'eaux ammoniacales. Le goudron obtenu a une densité de 1,10 à i ,15 ; il contient surtout du benzol, et non point exclusivement de la paraffine.

Avec un charbon à 25 0/0 de matières volatiles, on obtiendra :

Goudron 2,5 à 3,5

Eau ammoniacale donnant 7 à 8 kilos de | lO à 12

sulfate d*ammonium par hectolitre \

Hydrocarbures légers contenant 70 à 75 0/0 ) 3 à 4 kilos

de benzol, toluol, etc \ par tonne de houille

Le four Semet-Solvay produit, en général :

Eau ammoniacale à Tétat de sulfate d'ammo- f 7 à 17 kilos

uium ( par tonne de coke

Goudron et hydrocarbures 18 à 70 kilos

Ces quantités varient avec les qualités de houOles traitées, et le tableau suivant indique deux cas extrêmes :

Coke

Goudron

Ammoniaque

Benzol

Gaz sec

Gaz nécessaire au chauffage des fours

Gaz disponible t

Eau