Brevet FR2416936A1 — publié le 19790907

La présente invention concerne la composition d'un précombustible. Au cours des quelques décennies passées, alors que notre société devenait de plus en plus coniplexe, l'utilisation des ressources naturelles et plus particulièrement celle des combustibles fossiles tels que le pétrole, a tellement augmenté qu'on manque maintenant de telles ressources et leur coût a, dans une certaine mesure, rendu leur emploi prohibitif.Cela est particulièrement vrai dans le cas de combustibles fossiles,qui sont utilisés non seulement dans les moteurs à combustion interne, mais aussi comme moyen de chauffage des maisons et des entreprises, ainsi que dans celui des chaudières de centrales électriqs et d'activités analogues. I1 est par conséquent souhaitable de mettre au point des moyens et des procédés permettant d'augmenter l'énergie produite à partir des combustibles fossiles et, plus particulièrement à partir des produits pétroliers.Une façon de parvenir à cet objectif serait de pouvoir utiliser en conjonction avec l'huile de pétrole des ressources qui seraient presque inépuisables et bon marché et qui, lorsqu'elles seraient ajoutées à l'huile de pétrole, augmenteraient la quantité d'énergie produite par cette huile, calculée par rapport au poids. Compte tenu de ce qui précède, il n'est pas surprenant qu'il ait été déjà proposé de mélanger de l'eau à l'essence et/ou au pétrole. Cependant l'eau ne peut être mélangée au pétrole ou à l'essence et par conséquent il est difficile de former un mélange homogène, mais, et ceci est plus important, si des quantités relativement importantes d'eau sont mélangées au pétrole, l'énergie produite par le pétrole est réduite proportionnellement. La présente invention a pour objet de prévoir un procédé permettant d'obtenir une composition qui peut être utilisée comme combustible en soi, mais qui présente une propriété plus importante, à savoir que, lorsqu'elle est utilisée en combinaison avec de l'huile de pétrole et de liteau, l'huile et l'eau forment un mélange intime à une phase qui peut être utilisée pour produire de lté- nergie par combustion, par exemple, pour produire de la vapeur dans une centrale électrique ou dans une installation analogue. La composition du combustible de la présente invention est faite en général de la façon suivante : de l'huile ayant une densité inférieure à 1, de l'eau et du carbone sont placés dans une zone de chauffage ouverte à l'atmosphère. Les deux liquides, c'està-dire l'huile et l'eau forment deux phases, l'huile se trouvant audessus de l'eau. Le carbone, qui est de préférence du coke, est placé de façon à venir en contact à la fois avec l'huile et avec l'eau et est, en général, placé et présent dans de telles quantités qu'il est mélangé uniformément aux deux phases. Le mélange non homogène est alors chauffé à une température telle que l'eau se vaporise (par exemple entre 50 ou 700C et 1000C). L'eau vaporisée barbote dans l'huile et vient en contact avec le carbone.Ce chauffage est poursuivi pendant une certaine durée dans la zone de chauffage, qui est ouverte à l'atmosphère, afin de permettre à l'eau vaporisée et aux autres vapeurs produites pendant le chauffage de quitter la zone de chauffage et de gagner l'atmosphère ambiante. Le chauffage est poursuivi jusqu 'à ce qu' à peu près la totalite de l'eau soit extraite et jusqu'à ce qu'il reste un liquide à une phase et le carbone solide. A ce stade, on interrompt le chauffage et on mélange alors au liquide et au carbone restants une huile légère, telle que du kérosène ou un produit analogue. Le mélange liquide est alors séparé du solide, puis est brtle dans un autre récipient ouvert à l'atmos phère. Après une certaine durée, la flamme est éteinte, en obstruant l'ouverture débouchant dans l'atmosphère, ce qui suspend la réaction de combustion de l'oxygène Le liquide restant après cette période de combustion, puis d'extinction, constitue la composition de la présente invention, qui peut outre utilisée comme combustible en soi, mais qui présente l'intérêt de pouvoir former un combustible constitué d'un mélange uniforme de ladite composition, d'eau et d'huile. Dans le but de mieux comprendre la présente invention, des modes de réalisation, donnés à titre d'exemple, seront illustrés, les parties et pourcentages indiqués étant exprimés en poids sauf avis contraire. En gros, la composition initiale de la présente invention qui peut être utilisée comme combustible en soi, mais qui est plus utile comme ingrédient permettant de constituer un combustible ayant une énergie presque équivalente en poids à celle de l'huile, est appelée dans cette description composition de pré-combustible. Dans le procédé de la présente invention, une telle composition du précombustible est produite en plaçant du carbone, de l'eau et de l'huile de pétrole (ayant une densité inférieure à 1) dans une zone de chauffage ou une cornue, qui est ouverte à l'atmosphère.Le carbone peut se présenter sous n'importe quelle forme, par exemple du charbon, du noir de fumée, du charbon de bois ou produits analogues, mais est de préférence du coke, car le coke est relativement poreux et de plus ne se présente pas sous forme finement divisée, ce qui rend relativement facile la séparation du liquide du solide (coke) Comme cela est connu dans l'art, le coke est produit en général par distillation de la houille par chauffage sans contact avec l'air, et il est surtout composé de carbone, de petites quantités d'hydrogène, d'oxygène, etc. étant également présentes. Comme on l'a remarqué, la raison première pour laquelle le coke est la source préférée de carbone dans la présente invention est le fait qu'il n'est pas finement divisé (comme, par exemple, le noir de fumée) et est relativement poreux ; il est par conséquent préféré à la houille. L'huile utilisée dans la fabrication de la composition du pré-combustible de la présente invention peut être n'importe quel type d'huile ayant une densité inférieure à l'unité, bien que l'huile de pétrole ait la préférence. Font partie de cette définition, les produits à point d'ébullition élevé tels que le kerosène, ainsi que les produits à point d'ébullition plus bas tels que les fuel-oils. Toutes ces huiles peuvent être utilisées, mais l'huile préférée actuellement est le fuel lourd, qui est un résidu de distillation lourd utilisé, par exemple, comme combustible dans les navires, l'industrie et les grandes installations de chauffage. Dans le mode de réalisation préferé, le coke, l'eau et le fuel lourd sont placés dans un conteneur cylindrique en acier muni d'un orifice de vidange à sa partie inférieure, le sommet du conteneur débouchant dans l'atmosphère. La raison pour laquelle il est nécessaire d'avoir une ouverture débouchant dans l'atmosphère est de permettre le dégagement des vapeurs (en particulier de la vapeur d'eau) dégagées par le procédé. Ainsi, un conteneur en acier avec une vanne unidirectionnelle conviendrait également dans le procédé de la présente invention comme conteneur en acier ouvert sur l'atmosphère. Les différentes quantités d'eau, d'huile et de carbone (du coke, dans ce cas) ne sont pas particulièrement critiques et peuvent être les suivantes ; eau, entre 10 et 50 % en poids ; coke, entre 10 et 50 % en poids et huile, entre 10 et 50 % en poids. Tous ces poids s'entendent par rapport au poids total de la composition. Dans un mode de réalisation ayant la préférence, les quantités sont approximativement 40 % d'eau, 30 % de coke, et 30 % d'huile, l'eau, le coke et l'huile étant placés dans un conteneur cylindrique en acier, dans lequel l'eau est an fond et une couche de fuel lourd audessus de l'eau, le coke solide étant en contact à la fois avec l'eau et avec le fuel lourd. Ce mélange non homogène est alors chauffé, au fond, à une température comprise entre 70 et 1000C (dans le mode de réalisation préfere, à approximativement 900C), grâce à quoi l'eau se vaporise et barbote dans le fuel lourd et s'y mélange, ainsi qu'avec le coke. De façon à permettre le dégagement des vapeurs, le bac en acier cylindrique est ouvert à l'atmosphère.Pendant le chauffage, l'eau et l'huile se dilatent et le chauffage est poursuivi jusqu'à ce que la quasi totalité de l'eau soit enlevée. tà durée du chauffage n'est pas particulièrement critique, mais le chauffage est de préférence poursuivi jusqu'à ce que la totalité de l'eau soit sensiblement vaporisée, barbote dans le fuel lourd et s'échappe dans l'atmosphère. I1 a été trouvé qu'une composition de pre-combustible donne satisfactIon, même s'il reste un peu d'eau ; par exemple 30 %, au moins, d'eau peuvent rester dans la composition. En variante, le chauffage peut être poursuivi même après extraction de l'eau. Cependant, cela n'est pas économique, puisque le pré-combustible sera alors entrainé et gaspillé. Dans le mode de réalisation.préféré, le chauffage est stoppé après vaporisation de la quasi totalité de l'eau. Une huile lé- gère, telle que du kérosène, est alors mélangée au liquide restant la quantité de kérosène ajoutée est comprise entre 20 % en poids et 60 t en poids, la quantité préférée étant approximativement de 30 % à 50 % en poids par rapport au poids de l'huile légère et de la composition restant dans la zone de chauffage. Après un tel mélange, le liquide est extrait du fond du bac par un robinet ou un dispositif analogue, le diamètre de l'ouverture du robinet étant de préférence inférieur à la dimension du coke, ce qui permet genéralement la séparation du liquide et du coke solide. Cependant l'huile légère, ou le kérosène, peut également être mélangée après séparation du liquide du coke solide, car il n'y a aucun inconvénient à mélanger le kérosène avec l'autre liquide en présence du coke. De plus, il semble évident que le liquide et le coke solide peuvent être séparés de n'importe quelle manière appropriée. Ce liquide est transféré dans un autre conteneur cylindrique en acier comportant une ouverture à la partie supérieure munie d'un couvercle qui, lorsqu'il est en place, assure une étanchéité à l'air. Après que la composition liquide a été placée dans le conteneur cylindrique en acier, la composition est chauffée par un moyen convenable et la combustion est poursuivie pendant une durée comprise entre 1/10 de minute et 2 minutes et plus. Le couvercle est alors placé sur le conteneur, ce qui le rend étanche à l'air et provoque par conséquent l'extinction de la flamme. Le même processus est alors répété, au moins une fois, jusqu'à un nombre de fois pouvant atteindre 10 ou plus, et le liquide restant est alors extrait. Ce liquide constitue la composition du pré-combustible mentionné précédemment. Une telle composition de pré-combustible, comme cela a déjà été noté, est un excellent combustible en soi. Cependant, il présente davantage d'intérêt lorsqu'il est mélangé à de l'eau et de l'huile, parce que la composition résultante a un pouvoir calorifique par rapport au poids presque identique au fuel oil lui-même et/ ou à l'huile qui est ajoutée la composition du pré-combustible. La composition du pré-combustible lui-même produit en viron 2520 K calories par livre. Quand cette composition est mélan- gée à du fuel-oil (ayant un pouvoir calorifique d'environ 5000 Kcalories par livre) et à de l'eau, il en résulte une solution à une phase qui peut être brûlée. Par exemple, on a mélangé 40 % de fuel-oil, 30 % de la composition du pré-combustible, et 30 % d'eau, tous ces pourcentages étant exprimés en poids. Un tel mélange a donne approximativement 4890 Kcalories par livre. On s'attendait à ce qu'un tel mélange ne donne que 2770 Kcalories par livre puisque l'eau a la valeur 0, la composition du pré-combustible un pouvoir calorifique de 755 Kcalories (correspondant à un tiers de livre) et le fuel-oil environ 2015 Kcalories (correspondant à 0,4 livre).Ainsi non-seule- ment le mélange est uniforme, mais encore une telle solution donne une énergie supérieure à ce qui était attendu. Les compositions de combustibles de la présente invention, contenant de l'eauipeuvent grandement varier quant aux quantités. Par exemple, la quantité d'eau dans la composition peut varier de O (ce qui ne serait pas économique) et, de préférence, 10 % ou 20 % jusqu'à 40 ou 50 % en poids. La quantité d'huile peut également grandement varier entre 70 %, en poids d'huile, (ce qui ne serait pas économique) jusqu'à 20 %, la quantité préférée étant comprise entre 20 ou 30 % et 60 %. La composition du pré-combustible, dans la composition du combustible, peut être comprise entre 10 ou 20 % et 40 % ou 50 %. Bien que dans le mode de réalisation actuellement préféré le fuel lourd soit utilisé et que les poids et pourcentages puissent varier, on doit comprendre que le mode de réalisation actuellement préféré est simplement une illustration de la présente invention. L'appréciation de certaines des valeurs de mesures indiquées ci-dessus doit tenir compte du fait qu'elles proviennent de la conversion d'unités anglo-saxonnes en unites métriques. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparattront à l'hom- me de l'art. REVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication d'une composition de précombustible liquide qui peut être mélangé a de l'eau ou à ce l'huile pour former un mélange uniforme combustible, caractérisé en ce qu'il comprend l'introduction de carbone, d'eau, et d'huile ayant une densité inférieure à 1, dans une zone de chauffage comportant une ouverture débouchant sur l'atmosphère1 ce qui forme un mélange non homogène constitué d'une phase liquide d'eau et, au-dessus de celleci, d'une phase liquide d'huile avec du coke mélangé aux phases liquides, le chauffage de ce mélange non homogène à une température comprise entre 50 et 1000C pour vaporiser l'eau et y faire barboter la vapeur d'eau, en contact intime avec l'huile, l'arrêt du chauffage et l'addition de 20 à 60 % en poids d'huile légère au liquide restant du mélange non homogène, afin de former un mélange homogène d'huile liquide et du liquide restant dans le mélange non homogène, et la séparation du melange uniforme de liquide et du carbone solide1 la combustion du mélange uniforme de liquides en présence d'oxygène et l'arrêt de cette combustion par absence d'oxygène, et la récupération du pré-combustible liquide résultant. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le chauffage de la zone de chauffage est poursuivi jusqu'à ce qu'au moins 30 % en poids de l'eau soit extraite. 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le chauffage de la zone de chauffage est poursuivi jusqu'à ce que sensiblement toute l'eau soit extraite 4 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le carbone est du coke. 5 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité d'eau dans le mélange non homogène est comprise entre 10 et 50 % en poids, la quantité de carbone dans le mélange non homogène est comprise entre 10 et 50 % en poids, et la quantité d'huile dans le mélange non homogène est comprise entre 10 et 50 % en poids. 6 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température à laquelle le mélange non homogène est chauffé est comprise entre 70 et 100 C. 7 - Composition de pré-combustible, caractérisée en ce qu'elle est conforme à la revendication I. 8 - Composition de combustible, caractérisée en ce qu'elle comprend essentiellement un mélange homogène de 10 à 50 % en poids de la composition de pré-combustible de la revendication 6, de 20 à 70 % en poids d'huile et de 10 à 50 % en poids d'eau.