Brevet FR2574810A1 — publié le 19860620

1. La présente invention concerne un réacteur à soles multiples et un procédé de traitement thermique de matières carbonées. Le réacteur à soles multiples et le procédé de la présente invention sont applicables dans leurs grandes li- gnes au traitement de matières carbonées organiques contenant une humidité résiduelle sous pression contrôlée et température élevée afin d'effectuer leurs modifications physiques et/ou chimiques et obtenir un produit de réaction pouvant être utilisé en carburant. Plus particulièrement, la présente in- vention a pour objet un réacteur et un procédé grâce auxquels des matières carbonées contenant des quantités appréciables d'humidité à l'état brut sont soumises à des conditions de température et de pression élevées, d'o il résulte une ré- duction importante de la teneur en humidité résiduelle du produit solide de la réaction en dehors de la restructura- tion chimique thermique souhaitée de la matière organique de manière à lui conférer de meilleures propriétés physiques, dont une plus grande valeur calorifique sur la base à sec. La rareté et le coût croissant des sources classiques 2. d'énergie, dont le pétrole et le gaz naturel, ont été à l'origine de la recherche de nouvelles sources dont la pré- sence est abondante telles que les charbons du type lignite, les charbons subitumineux, les matières cellulosiques tel- les que la tourbe, les déchets de matériaux cellulosiques tels que la sciure de bois, l'écorce, les déchets de bois, les branches et morceaux provenant des scieries; divers dé- chets agricoles tels que les tiges de cotonniers,les coques de noix, les coques de grains ou analogues, et la pulpe ln des déchets solides municipaux. Malheureusement, on ne peut utiliser directement de tels matériaux, qui pourraient ser- vir d'alternative, comme carburant à pouvoir calorifique élevé. C'est pour cette raison qu'on a proposé dans le pas- sé divers procédés permettant de les transformer dans une forme mieux adaptée à leur emploi comme carburant, par aug- mentation de leur pouvoir calorifique sur la base à sec, tout en augmentant leur stabilité vis-à-vis des intempéries du transport et du stockage. A titre de dispositifs et procédés typiques de l'art antérieur, on peut citer ceux décrits dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 052 168, dans lequel des charbons du type lignite sont restructurés chimiquement par un traitement thermique contrôlé,fournissant un produit car- boné solide amélioré, qui est stable et résiste aux intem- péries tout en ayant un meilleur pouvoir calorifique, lequel se rapproche de celui du charbon bitumineux; dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 127 391 dans lequel des fi- nes bitumineuses de récupération provenant des opérations classiques de nettoyage et de lavage du charbon sont traitées thermiquement pour fournir des produits agglomérés ressem- blant au coke qui peuvent être utilisés directement comme carburant solide; et dans le brevet des Etats-Unis d'Améri- que n 4 129 420 dans lequel des matières cellulosiques naturelles telles que la tourbe, ainsi que des déchets de ma- tières cellulosiques, sont améliorées par un procédé de 3. restructuration thermique contrôlée afin de fournir des produits carbonés solides ou ressemblant au coke qui peuvent être utilisés comme carburant solide ou, après mélange avec d'autres carburants solides, comme boue pétrolière. Un réac- teur et un procédé permettant d'effectuer l'amélioration de ces matériaux carbonés, du type décrit dans les brevets américains venant d'être cités, fait l'objet du brevet des Etats-Unis d'Amérique n% 4 126 519 dans lequel une boue li- quide constituée du matériau d'alimentation est introduite dans un réacteur incliné et progressivement chauffée de ma- nière à former un produit de réaction solide, sensiblement sec, ayant un meilleur pouvoir calorifique. La réaction est exécutée sous pression et température élevées et contrôlées en tenant compte en outre du temps de séjour de manière à obtenir le traitement thermique souhaité, lequel peut com- prendre la vaporisation de la quasi-totalité de l'humidi- té du matériau ainsi que d'au moins une partie des consti- tuants organiques volatils tout en subissant une restructu- re chimique partielle contrôlée ou pyrolyse. La réaction est exécutée dans un environnement non oxydant et le produit solide de la réaction est ensuite refroidi pour être porté à une température à laquelle il peut être déchargé et mis en contact avec l'atmosphère sans combustion ou dégradation. Alors qu'on a trouvé que les procédés et disposi- tifs décrits dans les brevets américains venant d'être cités assurent un traitement-satisfaisant de divers matériaux carbonés et bruts afin de produire un produit de réaction solide amélioré, il reste un besoin pour un réacteur et un procédé qui permettent d'obtenir un rendement, une souplesse, une simplicité et facilité de commande encore meilleurs lors d'un traitement thermique continu de ces matériaux carbonés bruts humides, contribuant ainsi à la réalisation de nouvel- les économies dans la transformation et la production de car- burants solides à haute énergie à titre de remplacement ou d'alternative des sources classiques d'énergie. 4. Les bénéfices et avantages de la présente inven- tion dans L'un de ses modes de réalisation sont obtenus dans un réacteur à soles multiples comprenant un récipient sous pression qui définit une chambre renfermant une pluralité de soles annulaires superposées constituées d'une série de soles supérieures inclinées vers le bas dans la direction de la périphérie de la chambre qui définissent unezone de séchage ou de préchauffage dans laquelle l'humidité et l'eau combinée chimiquement du matériau d'alimentation sont extrai- tes. Au-dessous des soles supérieures se trouve une série de soles inférieures définissant une zone de réaction incorpo- rant un moyen de chauffage pour effectuer le chauffage du ma- tériau d'alimentation et le porter à une température élevée sous une pression contrôlée supérieure à la pression atmosphé- rique pendant une durée suffisante pour vaporiser au moins une partie des substances volatiles et former des gaz de réaction et un produit de réaction solide présentant un meilleur pouvoir calorifique sur une base exempte d'humidi- té. Les gaz de réaction chauds formés dans la zone de réac- tion procèdent en s'élevant à un échange de chaleur avec le matériau d'alimentation dans la zone de séchage à la manière d'un contre-courant, effectuant au moins une condensation partielle des-parties condensables sur le matériau d'alimen- tation entrant, un préchauffage par libération de la chaleur latente de vaporisation et en outre la libération de l'eau chimiquement combinée dans le matériau d'alimentation qui est extraite des soles inclinées sous pression vers un en- droit situé à l'extérieur du réacteur. Le récipient de réaction comporte un arbre rota- tif s'étendant au centre, qui comprend une pluralité de bras de raclage situés à un endroit contigu à la surface supérieu- re de chacune des soles et dont la rotation provoque un trans- fert progressif du matériau d'alimentation dans le sens ra- dial de chaque sole, selon un mouvement dirigé alternative- ment vers l'intérieur et vers l'extérieur, pour effectuer 5. une chute en cascade du matériau entre une sole et la sui- vante. Des déflecteurs annulaires sont de préférence dispo- sés dans la zone de séchage du réacteur au-dessus des soles et des bras de raclage pour confiner la circulation à con- tre-courant des gaz de réaction chauds dans une zone immé- diatement contiguë au matériau d'alimentation se trouvant sur de telles soles et améliorer le contact et le transfert de chaleur entre le matériau et les gaz. Le produit solide de la réaction est extrait de la partie inférieure du réacteur et transféré à une chambre de refroidissement dans laquelle il est refroidi à une tem- pérature à laquelle il peut être déchargé pour être mis en contact avec l'atmosphère sans qu'il y ait des effets né- fastes. Le réacteur comporte un orifice de sortie dans sa partie supérieure pour l'extraction des gaz de réaction sous pression sous forme de gaz pouvant être utilisé, le cas échéant, à la combustion et au chauffage de la zone de réaction du réacteur. La partie supérieure du réacteur com- porte également un orifice d'entrée grâce auquel le maté- riau d'alimentation carboné brut ou des mélanges de ce matériau sont introduits, par l'intermédiaire d'un sas sous pression, dans la chambre de réaction et sur la sole la plus élevée de la zone de séchage. - Selon une variante de réalisation du dispositif de la présente invention, le séchage et le préchauffage du matériau d'alimentation sont effectués dans un réacteur constituant un premier étage situé à l'extérieur du réacteur à soles multiples, et le matériau d'alimentation préchauf- fé et partiellement déshumidifié résultant est ensuite introduit dans le réacteur à soles multiples, définissant la zone de réaction similaire à la zone de réaction compre- nant la partie inférieure du réacteur composite à soles multiples venant d'être décrit. Il est en outre envisagé dans les deux modes de réalisation du dispositif que des 6. dispositifs de nettoyage appropriés, tels que des brosses métalliques, soient employées pour extraire toute accumula- tion d'incrustations des surfaces extérieures des déflec- teurs annulaires afin de maintenir un rendement optimum pour le fonctionnement du dispositif. Il est en outre envi- sagé que les éléments tubulaires d'échange de chaleur ou les éléments électriques de chauffage soient enfermés à l'inté- rieur de boucliers conducteurs et soient également soumis au nettoyage afin de maintenir optimum leurs caractéristiques de transfert de chaleur. Selon la présente invention, les matériaux humides carbonés organiques d'alimentation sont introduits dans une zone de préchauffage séparée du réacteur ou combinée avec celui-ci, dans laquelle le matériau est préchauffé par un courant des gaz de réaction circulant à contre-courant afin d'être porté à une température comprise entre environ et environ 260 C. Simultanément, l'humidité se conden- sant sur le matériau froid d'entrée ainsi que l'humidité libérée à la suite de son chauffage sont enlevées du maté- riau d'alimentation et extraites sous pression de la zone de préchauffage par l'intermédiaire d'un système de vidan- ge. Le matériau d'alimentation à l'état partiellement déshy- draté provenant de la zone de préchauffage descend à travers la zone de réaction et est porté à une température comprise entre environ 200 C et environ 650 C ou plus, sous une pres- sion comprise entre environ 2,1 MPa et environ 21 MPa ou plus pendant une durée comprise généralement entre une va- leur aussi petite qu'environ 1 minute et environ 1 heure ou plus afin d'effectuer la vaporisation d'au moins une partie des substances volatiles, formant une phase gazeuse et un pro- duit de réaction solide. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les dessins ci-joints dans lesquels: La figure 1 est une vue en coupe verticale d'un 7. réacteur à soles multiples construit selon les modes de réalisation préférés de la présente invention; La figure 2 est une vue en coupe horizontale du réacteur de la figure 1, la coupe étant prise dans la sec- tion du réacteur, et la figure illustrant la disposition des tubes transversaux de l'échangeur de chaleur; La figure 3 est une vue partielle en plan, en par- tie en coupe, des orifices de décharge ménagés dans une sole annulaire inclinéelsituée à l'intérieur de la zone su- périeure de préchauffage du réacteur représenté en figure 1; La figure 4 est un schéma du réacteur et des divers courants du procédé qui sont ssociés au traitement thermique des matériaux carbonés d'alimentation; et La figure 5 est une vue partielle en élévation de côté, en partie en coupe, d'un réacteur à soles multiples, comportant un étage de préchauffage séparé et un étage de séchage séparé du réacteur selon une Variante de réalisa- tion de la présente invention. En liaison maintenant avec les figures, et comme on peut le voir en figures 1 à 3, un réacteur à soles multi- ples selon un mode de réalisation de la présente invention comporte un récipient sous pression 10, comprenant une partie supérieure 12 en forme de dôme, une section centrale cylin- drique circulaire 14 et une partie inférieure 16 en forme de dôme, ces parties étant fixées ensemble de manière à être étanches aux gaz au moyen de brides annulaires 18. Le-réac- teur est supporté dans une position sensiblement verticale au moyen d'une série de pattes 20 fixées à des parties en aboutement 22 qui sont reliées à la bride inférieure 18 de la section centrale du récipient. La partie supérieure 12 comporte un orifice d'admission à collerette 24 pour l'in- troduction dans le réacteur d'un matériau d'alimentation carboné humide en particules. Un déflecteur incliné 26 est mo en un endroit contigu à l'orifice d'admission 24 de manière à diriger le matériau vers la périphérie de la chambre de réac- tion. Un orifice de sortie à collerette 28 est situé au côté 8. opposé de la partie supérieure 12 pour faire sortir de la chambre les gaz de réaction sous pression, comme on le décri- ra ultérieurement en détail.Un bossage annulaire en une piè- ce 30 dirigé vers le bas est formé sur la partie centrale in- térieure de la partie supérieure 12, dans lequel est disposé un roulement de manière à supporter l'extrémité supérieure d'un arbre tournant 34. L'arbre 34 s'étend au centre de la partie intérieu- re du réacteur et est monté à son extrémité inférieure dans un 19 bossage annulaire 36 formé dans la partie inférieure 16 par l'intermédiaire d'un roulement 38 et d'un joint 40 étanche aux fluides. L'extrémité de l'arbre 34 en saillie vers l'ex- térieur présente un demi-arbre 42 à gradin qui est assis, pour y être supporté, dans un palier de butée 44 monté dans un support 46. Une multitude de bras de raclage 48, s'étendant ra- dialement, sont fixés à l'arbre 34 et en saillie radiale sur celui-ci, à des intervalles espacés verticalement de cet arbre. En général, on peut utiliser deux, trois ou quatre bras dans la zone de préchauffage ou de séchage et jusqu'à six bras dans la zone de réaction. Typiquement, quatre bras disposés à environ 90 degrés sont fixés à chaque niveau de l'arbre. Une multitude de dents de raclage 50 disposées angu- lairement sont fixées aux côtés inférieurs des bras 48 et orientées en étant inclinées de manière à effectuer un trans- fert radial vers l'intérieur et vers l'extérieur du matériau d'alimentation le long des multiples soles en réponse à la rotation de l'arbre. La rotation de l'arbre 34 et des bras de raclage est provoquée par un mQyen de moteur 52 supporté sur un so- cle réglable 54 comportant un engrenage conique d'entraîne- ment 56 fixé à son arbre de sortie et en prise avec un engre- nage mené conique 58 fixé à l'extrémité inférieure de l'arbre. Le moteur 52 est de préférence du type à vitesse variable de manière à provoquer des vitesses de rotation de l'arbre 9. pouvant être modifiées de manière contrôlée. Pour obtenir la dilatation et la contraction longitudinales de l'arbre et des variations dans la dispo- sition verticale des bras de raclage en réponse aux change- ments de la température régnant dans le réacteur, la base 54 et l'extrémité de l'arbre 34 en saillie vers l'extérieur sont disposées sur des vérins ajustables 60 assistés par un cylindre 62 actionné par fluide de manière à faire varier sélectivement la hauteur de la base 54 et assurer une dispo- sition appropriée des dents 50 de raclage par rapport à la surface extérieure des soles du réacteur. Selon un agencement spécifique représenté en figu- re 1, l'intérieur du réacteur est divisé en une zone supé- rieure de préchauffage ou de déshumidification et une zone inférieure de réaction. La zone de préchauffage comporte une multitude de soles annulaires 64 inclinées et superpo- sées, l'inclinaison se faisant dans la direction de la périphérie de la chambre de réaction. La zone supérieure de préchauffage comporte une garniture cylindrique circulaire 66 qui est distante radialement de la paroi 14 de la sec- tion centrale et à laquelle sont fixées les soles 64. L'ex- trémité la plus haute de la garniture 66 comporte une sec- tion 68 inclinée vers l'extérieur qui évite l'entrée de la matière carbonée d'alimentation dans l'espace annulaire for- me entre la garniture et la paroi 14 de cette section. La sole 64 la plus haute, comme représenté en figure 1, est reliée à sa périphérie à la garniture 66 et s'étend vers le haut et vers l'intérieur dans la direction de l'arbre 34. La sole 64 se termine par un déflecteur circulaire 70, disposé vers le bas, qui définit une goulotte annulaire qu'emprunte le matériau d'alimentation pour tomber sur la partie intérieure de la sole annulaire située au-dessous. La sole 64 disposée au-dessous de la sole 64 plus élevée est fixée par des supports 72 à la garniture 66 suivant des intervalles espacés angulairement. La seconde sole 10. annulaire 64, comme on le voit le mieux en figure 3, com- porte une pluralité d'ouvertures 73 sur sa périphérie, par l'intermédiaire desquelles le matériau d'alimentation est déchargé pour tomber sur la sole se trouvant au-dessous. Se- lon l'agencement correspondant, un matériau carboné humide d'alimentation, introduit par l'orifice d'admission 24, est dévié par le déflecteur 26 vers la périphérie extérieure de la sole 64 la plus haute, puis transféré vers le haut et vers l'intérieur au moyen des dents de raclage 50 jusqu'à une po- lo sition située au-dessus du déflecteur circulaire 70, d'o il tombe sur la sole située au-dessous. D'une façon similai- re, les dents de raclage 50 de la seconde sole servent au transfert du matériau d'alimentation dans la direction du bas et de l'extérieur le long de la surface supérieure de la sole pour qu'il soit finalement déchargé par les orifi- ces 73 ménagés dans sa périphérie. Le matériau d'alimenta- tion continue à se diriger vers le bas par chutes successi- ves vers l'intérieur et vers l'extérieur, comme indiqué par les flèches en figure 1, pour finir par se décharger dans la zone inférieure de réaction. Pendant sa descente, le matériau d'alimentation est amené à venir en contact avec le courant ascendant, circulant dans le sens opposé, des gaz de réaction chauds, ce qui provoque son échauffement jusqu'à une température comprise généralement entre 90 et 260 C. De manière à as- surer un contact intime entre le matériau d'alimentation et les gaz de réaction, des déflecteurs annulaires 72 sont disposés aussitôt au-dessus des bras de raclage 48 sur au moins une partie des soles 64 de manière à confiner le cou- rant gazeux à un endroit contigu à la surface supérieure des soles et en relation d'échange de chaleur avec le maté- riau. Un préchauffage du matériau d'alimentation est obtenu partiellement par condensation des parties condensables des gaz de réaction, tels que la vapeur, sur les surfaces du matériau froid entrant ainsi que par échange direct de 11. chaleur.. Les liquides condensés ainsi que l'eau combinée chimiquement libérée du matériau s'écoulent vers le bas et vers l'extérieur le long des soles inclinées et sont extraits à la périphérie des soles o celles-ci sont re- liées à leur extrémité extérieure à la garniture circulai- re par l'intermédiaire d'une gouttière annulaire 74 compor- tant un tamis 76, tel qu'un tamis Johnson, sur son extré- mité d'entrée, laquelle est continuellement balayée par un élément de grattage ou brosse métallique 77 montée sur la dent la plus extérieure du bras contigu. Les gouttières an- nulaires 74 communiquent avec des conduites 78 disposées dans l'espace annulaire formé entre la garniture 66 et la paroi 14 de la section centrale, et le liquide est extrait du récipient de réaction par un orifice de sortie de conden- sat 80, comme représenté en figure 1. Les gaz de réaction refroidis s'élevant dans la zone de préchauffage finissent par être extraits de la partie supérieure 12 du récipient sous pression par l'orifi- ce de sortie à collerette 28. Le matériau d'alimentation préchauffé et partiel- lement déshydraté passe de la sole la plus basse de la zone de préchauffage à la sole annulaire la plus haute 82 de la zone de réaction sous une pression élevée contrôlée et est soumis à un nouveau chauffage pour le porter à des tem- pératures généralement comprises entre environ 200 et environ 650 C ou plus. Les soles annulaires 82 de la zone de réaction sont montées dans une position sensiblement ho- rizontale et des soles alternées ont leur périphérie en re- lation pratiquement étanche avec une garniture circulaire cylindrique 84 en réfractaire de la paroi intérieure 14 de la section centrale. Les dents de raclage 50 des bras 48 de la zone de réaction provoquent également un mouvement du matériau d'alimentation dans la zone de réaction qui est alter nativement dirigé radialement vers l'intérieur et vers l'ex- térieur à la manière d'une cascade, comme représenté par les 12. flèches de la figure 1. Le produit de réaction solide sensiblement exempt d'humidité et thermiquement amélioré est déchargé au centre de la sole 82 la plus basse pour tom- ber dans une goulotte conique 86 et être extrait du réci- pient sous pression par passage dans un orifice à colleret- te 88.- Dans le but de réduire encore-la perte de cha- leur à partir du récipient sous pression, la section cylin- drique ainsi que la partie inférieure 16 sont munies d'une couche extérieure d'un isolant 90 constitué de l'un des types bien connus dans l'art. La section centrale compor- te en outre de préférence une enveloppe extérieure 92 de manière à protéger l'isolant se trouvant au-dessous. Le chauffage du matériau d'alimentation à l'inté- rieur de la zone de réaction peut être effectué par des élé- ments électriques disposés à l'intérieur, par une chemise entourant la périphérie de la paroi 14 de la section centra- le dans laquelle on fait circuler un fluide d'échange de chaleur, ou, en variante, conformément à l'agencement repré- senté en figure 1 par un agencement circonférentiel d'échan- ge de chaleur par tubes qui comprend un faisceau tubulaire hélicoidal 94 disposé en un endroit contigu à la surface in- térieure de la garniture en réfractaire 84 ainsi qu'un échan- geur de chaleur transversal constitué d'une multitude de tu- bes 96 en forme de U, qui sont horizontalement en saillie * dans le récipient sous pression, en un endroit situé immé- diatement au-dessous des soles 82. Le faisceau tubulaire 94 de l'échangeur de chaleur circonférentiel est relié par un orifice d'admission à collerette 98 et un orifice de sortie à collerette 100 à une alimentation extérieure en fluide de transfert de chaleur tel que du gaz carbonique comprimé ou un fluide de transfert analogue. Les tubes 96, comme on -peut le voir en figures 1 et 2, sont connectés à un collec- teur d'admission et à un collecteur de sortie 102 et 104, respectivement, lesquels sont à leur tour connectés à un 13. orifice d'admission à collerette 106 et un orifice de sor- tie à collerette 108 s'étendant à travers la paroi du réci- pient sous pression. Les systèmes d'échangeur de chaleur circonférentiel et transversal peuvent être connectés à la même source de fluide d'échange de chaleur, ou en va- riante, conformément à un mode de réalisation préféré qui sera illustré schématiquement en figure 4, à des sources de 'chauffage séparées qui permettent une commande indépen- dante de chaque système de manière à obtenir le chauffage souhaité et la restructuration thermique du matériau d'alimentation dans la zone de réaction. En fonctionnement et plus particulièrement en liaison avec le diagramme de circulation de la figure 4 des dessins, un matériau d'alimentation carboné humide est introduit à partir d'une trémie de stockage 110, par l'in- termédiaire d'un sas sous pression 111, dans l'orifice d'ad- mission 24 du récipient sous pression 10. Le matériau est transféré vers le bas par traversée de la zone supérieure de préchauffage 112 comme on l'a décrit précédemment, et en procédant à un échange de chaleur avec les gaz de réaction ascendants, de manière à effectuer un préchauffage du maté- riau à une température comprise généralement entre 90 et 260 C, de la manière décrite précédemment en liaison avec la figure 1. Ensuite, le matériau préchauffé, partiellement déshydraté, descend pour entrer dans la zone inférieure de réaction 114 du réacteur, dans laquelle il est chauffé à une température élevée, comprise généralement entre environ et environ 650 C, pour effectuer une restructuration thermique contrôlée ou pyrolyse partielle du matériau, la- quelle est accompagnée d'une vaporisation de la quasi-tota- lité de l'humidité résiduelle ainsi que des constituants organiques volatils et des produits de réaction de la py- rolyse. La pression à l'intérieur du réacteur est générale- ment régulée pour se trouver dans une plage allant d'envi- ron 2,1 MPa à environ 21 MPa ou plus selon le type de 14. matériau d'alimentation utilisé et la restructuration thermique désirée afin d'obtenir le produit de réaction final solide souhaité. Le nombre de soles annulaires dans la zone de préchauffage et dans la zone de réaction du réac- teur est fonction de la durée du traitement désiré de maniè- re à obtenir un temps de séjour dans la zone de réaction qui est généralement compris entre une valeur aussi faible qu'environ 1 minute et environ 1 heure ou plus. Le produit solide amélioré thermiquement résultant est déchargé par l'orifice de sortie de produit 88 dans la section inférieu- re du réacteur, et est en outre refroidi dans un refroidis- seur 116 pour être porté à une température à laquelle le produit de réaction solide peut être déchargé pour être mis en contact avec l'atmosphère sans combustion, ni effet né- faste. En général, le refroidissement du produit de réac- tion solide à une température inférieure à environ 260 C et plus généralement à des températures inférieures à envi- ron 150 C, est convenable. La conduite de décharge sortant de l'orifice 88 comporte également un sas sous pression 118 que traverse le produit de réaction afin d'éviter la perte de la pression régnant dans le réacteur. Les gaz refroidis de réaction sont soutirés de l'extrémité supérieure du réacteur par passage dans l'ori- fice de sortie 28 et traversant une soupape 120 pour entrer dans un condenseur 122. Dans le condenseur 122, les parties organiques et condensables des gaz de réaction sont conden- sés et extraites à titre de condensat formant un sous-pro- duit. La partie non condensable du gaz est extraite et peut être enlevée et utilisée pour venir compléter les besoins en chauffage du réacteur. D'une façon similaire, la partie liquide extraite du réacteur dans la zone de préchauffage est enlevée par l'intermédiaire d'une valve appropriée 124 et extraite en tant qu'eau résiduelle. L'eau résiduelle contient fréquemment des constituants organiques dissous précieux et peut être traitée de nouveau pour en effectuer 15. leur extraction, ou en variante, l'eau résiduelle contenant les constituants organiques dissous peut être utilisée direc- tement pour former une boue aqueuse renfermant des parties du produit de réaction solide fragmenté afin d'en faciliter le transport jusqu'à un endroit éloigné du réacteur. De plus, le diagramme de circulation de la figure 4 représente schématiquement des systèmes auxiliaires de chauffage pour la remise en circulation du milieu fluidique de transfert de chaleur dans les sections circonférentiel- le et transversale d'échange de chaleur de la zone de réac- tion 114. Comme représenté, le système circonférentiel d'échange de chaleur comporte une pompe 126 pour la mise en circulation du fluide de transfert de chaleur dans un échan- geur de chaleur ou four 128 afin d'en effectuer son réchauffe- ment et sa décharge dans le faisceau tubulaire dans la zone de réaction. D'une façon similaire, le système transversal d'échange de chaleur comporte une pompe 130 de remise en circulation et un four 132 pour faire circuler et réchauf- fer le fluide de transfert de chaleur et le décharger dans les tubes en forme de U de la zone de réaction 114. Le réacteur à soles multiples et le procédé ve- nant d'être représentés et décrits conviennent particulière- ment au traitement de matériaux carbonés ou de mélanges des matériaux du type généralement décrit ci-dessus, lesquels sont généralement caractérisés par une teneur en humidité relativement élevée à l'état brut d'alimentation. Le terme "carboné" employé dans la présente description désigne des matériaux qui sont riches en carbone et peuvent comprendre des dépôts naturels ainsi que des matériaux résiduels pro- duits lors d'activités agricoles et forestières. Typique- ment, de tels matériaux sont constitués de charbons subitu- mineux, de charbons du type lignite, de la tourbe, des dé- chets cellulosiques tels que la sciure de bois, l'écorce, des déchets de bois, des branches et fragments provenant des activités de sciage, des déchets agricoles tels que les 16. tiges de cotonier, les écorces de noix, les coques de riz, ou analogues, et la pulpe de déchets municipaux solides dont les agents métalliques de contamination ont été enle- vés qui contiennent moins d'environ 50 % en poids d'humidi- té, et typiquement environ 25 % en poids d'humidité. Le réacteur à soles multiples, et les procédes décrits ici conviennent particulièrement au traitement et à l'améliora- tion de matériaux cellulosiques de ce type dans les condi- tions et avec les paramètres de traitement décrits dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique n 4 052 168; n 4 126 519; n 4 129 420; n 4 127 391; et n 4 477 257 qu'on supposera ici connus. Un exemple typique du fonctionnement du réacteur à soles multiples selon le mode de réalisation de la figure 1 pour l'amélioration d'un charbon subitumineux contenant approximativement 30 % en poids d'humidité à l'état brut fera maintenant l'objet d'une description. Le charbon brut d'alimentation est introduit à partir de la trémie 110,com- me représenté en figure 4, par passage dans le sas sous pression 111 à une température d'environ 15 C et à la pres- sion atmosphérique pour entrer dans le réacteur, lequel est maintenu à une pression d'environ 5,8 MPa. Le charbon est chauffé dans la zone de préchauffage 112 du réacteur à par- tir de la température d'environ 15 C pendant sa traversée en descente de la zone et entre dans la zone de réaction 114 à une température d'environ 260 C.L'eau résiduelle ex- traite de la zone de préchauffage est enlevée à une tempé- rature d'environ 160 C et à une pression de 5,8 MPa, alors que le gaz de produit est également extrait de la partie supérieure de la zone de préchauffage à une température d'environ 160 C et une pression de 5,8 MPa. Le gaz réac- tionnel provenant de la zone de réaction entre dans la par- tie inférieure de la zone de préchauffage à une température d'environ 260 C et une pression de 5,8 MPa. Le produit de réaction solide résultant est extrait du fond de la zone de 17. réaction à une température d'environ 380 C et une pres- sion de 5,8 MPa, à la suite de quoi, il est refroidi à une température d'environ 90 C et déchargé à la pression atmos- phérique. Un débit massique typique du matériau d'alimenta- tion et des divers courants de produit en termes de kg/heu- re est de 23 160 kg/heure de matériau d'alimentation conte- nant 7 180 kg d'eau par heure. L'eau résiduelle récupérée est de 9 100 kg/heure, alors que le gaz comprend 2 500 kg/ heure en plus de 148 kg/heure de vapeur. Le produit de réac- tion solide déchargé par le réacteur comprend 11 420 kg/heu- re et le gaz net après extraction des parties condensables comprend 2 500 kg/heure en plus des 148 kg/heure d'eau. L'équilibre thermique du procédé précédent com- prend le charbon brut humide contenant 786 x 106 J chargé dans le réacteur avec le produit de réaction solide refroidi à 90 C contenant 1350 x 106 J/heure. Le gaz de produit récu- péré a un pouvoir calorifique de 1130 x 10 J/heure,alors que l'eau résiduelle chaude extraite contient 6 284 x 106 J/heure. La séquence et les conditions du procédé précédent sont typiques du traitement de charbons subitumineux et on comprendra que les températures particulières régnant dans les diverses zones du réacteur, la pression employée et le temps de séjour du matériau d'alimentation à l'intérieur des diver- ses zones peuvent être modifiées pour obtenir l'amélioration thermique recherchée et/ou la restructuration chimique du matériau d'alimentation cellulosique en fonction de sa te- neur initiale en humidité, de la construction chimique géné- rale et de son contenu en carbone, ainsi que des caractéris- tiques désirées du produit de réaction solide qui est récupé- ré. Par conséquent, la zone de préchauffage du réacteur peut être commandée de manière à effectuer un préchauffage du matériau d'alimentation à la température ambiante pour la porter à une valeur élevée, généralement comprise entre 18. environ 90 C et environ 260 C, à la suite de quoi, lors de l'entrée dans la zone de réaction, il est porté à une température pouvant atteindre 650 C ou plus. La pression à l'intérieur du réacteur peut être également modifiée dans une plage allant d'environ 2,1 MPa à environ 21 MPa avec des Dressions comprises entre environ 4,2 MPa et environ ,5 MPa étant typiques. Selon une variante de réalisation du dispositif de la présente invention, comme on le voit le mieux en figu- re 5, un autre agencement est illustré dans lequel la zone de préchauffage est définie par une chambre inclinée 134 qui est disposée avec son orifice supérieur de sortie con- necté via une bride 136 à un orifice d'entrée à colleret- te 138 d'un réacteur à soles multiples 140 définissant la zone de réaction. La chambre 134 comporte à son extrémité inférieure un orifice d'entrée 142 par lequel pénètre le matériau carboné humide d'alimentation, lequel est transféré par un système d'alimentation du type à vis ou trémie 144 à sas sous pression pour être introduit dans l'extrémité in- férieure de la chambre. Le matériau est transféré sous pres- sion vers le haut de la chambre 134 par un convoyeur à vis 146 s'étendant sur sa longueur. L'extrémité supérieure du convoyeur est montée dans un chapeau d'extrémité 148 boulon- né à l'extrémité supérieure de la chambre, et son extrémité inférieure l'est par l'intermédiaire d'un ensemble formant joint et palier 150 placé sur une bride boulonnée sur l'ex- trémité inférieure de la chambre. L'extrémité en saillie de l'arbre du convoyeur à vis 146 est reliée par un accouple- ment 152 à un moteur électrique 154 à vitesse variable. L'extrémité supérieure de la chambre 134 comporte un orifice de sortie à collerette 156 qui est destiné à être équipé d'un disque de sécurité ou toute autre soupape appro- priée de sécurité afin de libérer la pression régnant dans le système de réacteur pour une valeur excessive pré-réglée de la pression. La partie inférieure de la chambre inclinée 19. comporte un second orifice de sortie à collerette 158 relié au moyen d'un tamis perforé tel qu'un tamis du type Johnson à la paroi de la chambre 134, par l'intermédiaire duquel les gaz non condensables s'échappent du système. L'orifice de sortie 158 est connecté dans un agencement semblable à celui illustré en figure 4 à une soupape 120 et à un système de traitement et de récupération de gaz de produit. Le préchauffage et la déshydratation partielle du matériau carboné qui est acheminé vers le haut de la cham- bre inclinée 134 sont effectués en réponse à la circulation à contre-courant des gaz de réaction déchargés vers l'exté- rieur du réacteur 140 par l'orifice d'entrée 138. Comme dans le cas du mode de réalisation décrit en liaison avec la figure 1, le préchauffage du matériau d'alimentation est obtenu partiellement par condensation des portions con- densables du gaz de réaction tel que la vapeur sur les sur- faces du matériau froid entrant ainsi que par échange direct de chaleur. Le préchauffage du matériau d'alimentation est généralement effectué de façon à porter sa température d'en- viron 90 à environ 260 C. Les liquides condensés et l'eau combinée chimiquement qui sont'libérés pendant le préchauffa- ge et le tassage du matériau carboné dans la chambre 134 s'écoulent vers le bas et sont extraits de la partie infé- rieure de la chambre par un orifice 160 de la même manière que celle décrite précédemment en liaison avec la figure 4, une vanne appropriée 124 étant montée pour le traitement et la récupération de l'eau résiduelle. La paroi de la cham- bre 134 contiguë à l'orifice 160 est équipée d'un tamis perforé approprié, tel qu'un tamis du type Johnson de maniè- re à minimaliser l'échappement de la partie solide du maté- riau d'alimentation. Le réacteur à soles multiples 140 représenté en fi- gure 5 a une structure similaire à celle du réacteur de la figure 1, sauf toutefois que l'intérieur du réacteur définit 20. une zone de réaction et n'emploie pas les soles inclinées 64 qui sont représentées en figure 1 dans sa section supé- rieure de préchauffage. Le réacteur 140 comprend une par- tie supérieure 162 en forme de dôme qui est reliée à une section centrale cylindrique circulaire 164 en étant étan- che au gaz grace à des brides annulaires 166. Un bossage annulaire 168 est formé sur la partie centrale intérieure de la partie 162 de manière à recevoir un roulement 170 dans lequel est montée l'extrémité supérieure d'un arbre 172 1e supportant une multitude de bras de raclage 174 conformé- ment à l'agencement déjà décrit en liaison avec la figure 1. Chaque bras comporte une pluralité de dents de raclage 176 disposées angulairement pour transférer radialement le maté- riau d'alimentation vers l'intérieur et vers l'extérieur de la pluralité de soles 178 espacées verticalement. Selon l'agencement précédent, le matériau d'alimen- tation préchauffé et partiellement déshydraté qui est déchar- gé de l'extrémité supérieure de la chambre 134 entre dans le réacteur par l'intermédiaire de l'orifice d'admission à collerette 138, équipé d'une goulotte 180 pour la réparti- tion du matériau sur la sole 178 la plus haute. En réponse à la rotation des bras de raclage, le matériau d'alimenta- tion descend de façon alternée comme on l'a décrit précédem- ment et comme cela est représenté par les flèches en figu- re 5. Comme la partie inférieure du réacteur 140 est sensi- blement identique à celle de la figure 1, aucune illustra- tion spécifique n'en sera donnée. L'agencement d'entraîne- ment et l'agencement de support qui sont illustrés en figu- re 1 peuvent être utilisés pour le support du réacteur 140. Comme dans le cas de l'agencement de la figure 1, le réacteur 140 de la figure 5 comporte une garniture cylin- drique 182 qui définit la paroi intérieure de la zone de réaction munie d'une couche extérieure d'isolant 184 entre la paroi 164. D'une façon similaire, la surface extérieure de la paroi et la partie supérieure en forme de dôme peuvent 21. être munies d'une couche isolante 186 de manière à minima- liser les pertes de chaleur. Dans le mode de réalisation illustré en figure 5, le matériau d'alimentation situé sur la surface supérieure de chacune des soles 178 est chauffé par un dispositif élec- trique représenté schématiquement en 188, qui est pratique- ment totalement enfermé à l'intérieur d'un bouclier annulai- re conducteur 190 fixé au côté inférieur de la sole. Le bou- clier 190 empêche le dépôt de goudrons et autres produits de la dégradation thermique sur les éléments chauffants,ce qui, dans le cas contraire, réduirait le rendement du trans- fert de chaleur. L'utilisation de ces boucliers 190 s'appli- que également au mode de réalisation illustré en figure 1 pour enfermer les tubes 94 et 96 et éviter là aussi le dépôt de carbone et autres corps étrangers. Selon l'agencement de la figure 5, au moins les surfaces inférieures des boucliers annulaires 190 sont net- toyées par des éléments appropriés de grattage, de préféren- ce des brosses métalliques ayant pour référence 192 qui sont fixées au bord supérieur des bras 174 et s'étendent radiale- ment le long de ce bord. Par conséquent, la rotation de l'arbre 172 et des bras de raclage entraîne un nettoyage con- tinu du côté inférieur des boucliers, maintenant un trans- fert efficace de la chaleur à partir des éléments chauffants qu'ils renferment. Il est en outre envisagé qu'après un fonctionne- ment prolongé, une accumulation fâcheuse de goudrons et au- tres corps puisse se produire sur les surfaces intérieures du réacteur illustré en figures 1 et 5. Dans ce cas, l'inté- rieur du réacteur peut être nettoyé en cessant temporaire- ment l'introduction du matériau d'alimentation et après que le dernier produit ait traversé l'orifice de sortie, de l'air est introduit à l'intérieur du réacteur, effectuant l'oxydation et l'enlèvement des dépôts carbonés qui se sont accumulés. 22. Selon l'agencement illustré en figure 5, le réac- teur 140 comportera également de préférence un orifice de sortie à collerette 194 dans sa section supérieure en forme de dôme, cet orifice étant destiné à être connecté à un système de libération de la pression ou un disque de sécuri- té d'une manière similaire à l'orifice de sortie 156 de la chambre 134. Les conditions de fonctionnement du réacteur illus- tré en figure 5 sont sensiblement identiques à celles qu'on a décrites précédemment en liaison avec le réacteur de la figure 1, pour donner un produit amélioré, chimiquement res- tructuré et partiellement pyrolysé. L'appréciation de certaines des valeurs de mesures indiquées ci-dessus doit tenir compte du fait qu'elles provien- nent de la conversion d'unités anglo-saxonnes en unités mé- triques. La présente invention n'est pas limitée aux exem- ples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. 23. REVENDICATIONS 1 - Réacteur à soles multiples pour traitement thermique de matériaux carbonés organiques sous pression, caractérisé en ce qu'il comprend un récipient sous pres- sion (10) définissant une chambre qui comporte une multitu- de de soles annulaires superposées (64) constituées d'une série de soles supérieures inclinées vers le bas dans la direction de la périphérie de la chambre et d'une série de soles inférieures espacées du dessous des précédentes, un moyen d'admission (24) dans la partie supérieure du récipient pour introduire un matériau d'alimentation car- boné humide sous pression sur la sole la plus haute, des moyens de raclage (48) disposés au-dessus de chaque sole pour transférer radialement le matériau d'alimentation le long de chaque sole dans une direction dirigée alternative- ment vers l'intérieur et vers l'extérieur afin d'effectuer une descente en cascade du matériau entre une sole-et la sole suivante située au-dessous, un moyen d'orifice de sor- tie (28) dans la partie supérieure du récipient pour extrai- re les gaz de réaction sous pression de la chambre, des moyens de déflecteur (72) surplombant les soles supérieures et les moyens de grattage pour diriger la circulation ascen- dante, à contre-courant, des gaz de réaction contigus au matériau d'alimentation et en relation de transfert de cha- leur avec celui-ci, un moyen de vidange (74) disposé en communication avec les soles supérieures pour extraire tout liquide présentdessus sous pression à partir de la chambre, des moyens de chauffage (94, 96) dans la chambre disposés dans la région des soles inférieure pour chauffer le matériau d'alimentation se trouvant dessus et le porter à une tempé- rature élevée pendant une durée suffisante pour vaporiser au moins une partie des substances volatiles et former des gaz de réaction et un produit de réaction et un moyen de décharge (86) dans la partie inférieure du récipient pour extraire le produit de réaction sous pression de la chambre. 24. 2 - Réacteur selon la revendication 1, caractéri- sé en ce qu'il comprend un moyen de nettoyage (77) associé aux moyens de grattage (48) pour nettoyer le moyen de vidan- ge (74). 3 - Réacteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de chauffage (94) sont disposés cir- conférentiellement autour de l'intérieur de la chambre. 4 - Réacteur selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que les moyens de chauffage (96) sont disposés trans- versalement à des intervalles espacés à l'intérieur de la chambre et contigus au côté inférieur de chacune des soles inférieures. - Réacteur selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que les moyens de chauffage (94; 96) sont disposés à l'intérieur d'un bouclier (190) conducteur de protection, et en ce qu'ils comprennent en outre des moyens de gratta- ge (192) sur les moyens de raclage pour déloger des dépôts d'au moins une partie des surfaces extérieures du bouclier. 6 - Réacteur selon la revendication 1, caractéri- sé en ce qu'il comprend en outre un moyen (34; 60; 62) pour supporter de façon réglable les moyens de raclage pour mou- vement relatif par rapport aux surfaces supérieures des so- les supérieures et inférieures. 7 - Dispositif à réacteur pour le traitement ther- mique de matériaux carbonés organiques sous pression, carac- térisé en ce qu'il comporte une chambre de préchauffage (134) ayant un oririce d'entrée (142) à l'une de ses extrémités destiné à recevoir le matériau d'alimentation sous pression et un orifice de sortie (138) à son autre extrémité destiné à décharger le matériau d'alimentation préchauffé, un moyen de convoyage (146) pour acheminer le matériau d'alimentation à travers la chambre entre l'orifice d'admission et l'orifi- ce de sortie, un moyen de vidange (160) dans la chambre pour extraire de la chambre tout liquide s'y trouvant sous pression, un moyen d'orifice de sortie (158) dans la partie 25. supérieure de la chambre pour extraire de la chambre les gaz de réaction sous pression à un endroit espacé de l'ori- fice de sortie, un réacteur (140) à soles multiples compor- tant un récipient sous pression renfermant une multitude de soles annulaires superposées (178), un moyen d'orifice d'admission (180) dans la partie supérieure du récipient disposé en communication avec l'orifice de sortie de la chambre pour introduire le matériau d'alimentation préchauf- fé sous pression sur la sole la plus haute, des moyens de racleur (174) disposés au-dessus de chaque sole pour trans- férer le matériau radialement le long de chaque sole en le dirigeant alternativement vers l'intérieur et vers l'ex- térieur afin d'effectuer sa chute en cascade d'une sole à la sole suivante, des moyens de chauffage (188) dans le récipient pour chauffer progressivement le matériau d'ali- mentation sur les soles jusqu'à une température élevée pen- dant une durée suffisante pour vaporiser au moins une par- tie des substances volatiles et former des gaz de réaction et un produit de réaction, un moyen pour diriger les gaz de réaction vers le haut du récipient et à travers la chambre de préchauffage dans une direction à contre-courant du déplacement du matériau d'alimentation vers le moyen d'ori- fice de sortie, et un moyen de décharge dans la partie inférieu- re du récipient pour décharger le produit de réaction sous pression du réacteur. 8 - Dispositif à réacteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le moyen de convoyage dans la cham- bre (134) comprend un convoyeur du type à vis (146). 9 - Dispositif à réacteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de chauffage (188) sont disposés circonférentiellement sur la périphérie de l'intérieur du récipient. - Dispositif à réacteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de chauffage (188) sont disposés transversalement à des intervalles espacés à l'in- térieur du récipient et contigus au côté inférieur de térieur du récipient et contigus au côté inférieur de 26. chacune des soles (178). 11 - Dispositif à réacteur selon la revendication , caractérisé en ce que les moyens de chauffage (188) sont disposés à l'intérieur d'un bouclier (190) conducteur de protection et comprennent en outre des moyens de gratta- ge (192) sur les moyens de raclage (174) pour déloger des dépôts d'au moins une partie des surfaces extérieures du bouclier. 12 Dispositif à réacteur selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen (172) pour supporter de façon réglable les moyens de raclage dans le réacteur pour déplacement vertical par. rapport aux surfa- ces supérieures des soles. 13 - Procédé de traitement thermique de matériaux carbonés organiques humides sous pression, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: (a) l'introductiond'une fourniture de matériau carboné humide devant être traité sous pression dans un réac- teur à soles multiples comportant un récipient sous pression contenant une pluralité de soles annulaires superposées cons- tituées d'une série de soles supérieures inclinées vers le bas dans la direction de la périphérie du récipient et d'une série de soles inférieures espacées des précédentes en étant au-dessous; (b) le dépôt du matériau d'alimentation sur la sole la plus haute et le transfert de ce matériau radialement le long de chaque sole en le dirigeant alternativement vers l'intérieur et vers l'extérieur de manière à effectuer une chute en cascade du matériau d'une sole à la sole suivante se trouvant au-dessous; (c) la mise en contact du matériau d'alimenta- tion avec la circulation à contre-courant de gaz de réaction afin d'effectuer un préchauffage du matériau sur les soles supérieures et faire passer sa température d'environ 90 à environ 260 C; 27. (d) la vidange du liquide pour l'extraire des so- les supérieures provenant de l'humidité libérée par le maté- riau d'alimentation et des liquides condensables des gaz de réaction sous pression pour les extraire de l'intérieur du récipient; (e) le chauffage du matériau d'alimentation pré- chauffé sur les soles inférieures pour le porter à une température élevée pendant une durée suffisante pour vapori- ser au moins une partie des substances volatiles renfermées et former des gaz de réaction et un produit de réaction solide; (f) l'extraction des gaz de réaction résiduels de la partie supérieure du récipient et la décharge du produit de réaction solide sous pression à partir de la portion infé- rieure du récipient. 14 - Procédé de traitement thermique sous pression de matériaux carbonés organiques humides, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: (a) l'introduction d'une fourniture de matériau d'alimentation carboné humide devant être traité sous pres- sion dans une chambre de préchauffage et le préchauffage du matériau d'alimentation pour le porter à une température com- prise entre environ 90 et environ 260 C par contact par transfert thermique à contre-courant avec des gaz de réac- tion; (b) l'extraction de tout liquide formé dans la chambre de préchauffage pour l'enlever de la chambre sous pression; (c) l'introduction du matériau d'alimentation pré- chauffé sous pression dans un réacteur à soles multiples comportant un récipient sous pression contenant une plurali- té de soles annulaires superposées; (d) la répartition du matériau d'alimentation pré- chauffé sur la sole la plus haute et le transfert du matériau radialement le long de chaque sole pour le diriger 28. alternativement vers l'intérieur et vers l'extérieur et effectuer une chute en cascade du matériau d'une sole à la sole suivante située au-dessous; (e) le chauffage du matériau d'alimentation dans le réacteur pour le porter à une température élevée pendant une durée suffisante afin de vaporiser au moins une partie des substances volatiles qu'il contient et former des gaz de réaction et un produit de réaction solide; (f) le transfert des gaz de réaction dans une di- rection à contre-courant du matériau d'alimentation à tra- vers le récipient sous pression et dans la chambre de pré- chauffage; et (g) la décharge du produit de réaction solide sous pression à partir du réacteur.