CHAPITRE II
ESSAIS D’ACTIONS CATALYTIQUES
On a cherché, depuis quelques années, à améliorer les rendements en produits utiles de la distillation du bois en ajoutant au bois, avant sa distillation, différents produits chimiques influant d’une manière plus ou moins favorable sur le phénomitne de la distillation. |
Tous les travaux exécutés dans ce but ont été cffectués dans des laboratoires de recherches et ont un intérêt plutôt scientifique que pratique. Les travaux ont été menés de différentes façons. Certains injectent les catalyseurs par trempage, d’autres par pression, mais on fait varier quelquefois trop de facteurs à la fois pour pouvoir dégager nettement l'influence de chacun d’eux.
Nous donnons ici un résumé assez bref des travaux qui ont été exécu!és avant notre travail.
Pointet (1) a été le premier, en 1910, à employer un catalyseur. Il distillait le bois, après addition préalable d’acide sulfurique, et obtenaïit ainsi un pyroligneux riche en acide acétique, et exempt de goudron.
(1) Pointet : B. F. 500.473, du 18 déc. 1910, Le)
F. Fischer et Niggemann (2) ont employé des alcalis comme catalyseurs. Leur but était surtout d'améliorer le rendement en gouéron. Avec le chlorure de zinc, ils ont obtenu (et nos résultats sont d'accord avec ce fait), une diminution de à % en goudron, et une augmenattion considérable en charbon, qui atteint 40 %.
Sur les travaux de Palmer (3) nous avons des détails plus précis. Il imprégnait de la sciure dé bois de hêtre et de bois d’érable, .avec une solution aqueuse d'acide phosphorique. Les meilleurs rendements ont été obtenus avec une concentration de 5 & d’acide phosphorique. Ce catalyseur provoque surtout un accroissement en acide acétique et en alcool méthylique.
Palmer a également fait agir la pression sur la distillation du bois. Sous 6 kilos de pression, par cm?, la quantité d’acide acétique était de 2,7 fois plus grande que sans catalyseur; le rendement en alcool méthylique de 40 à 90 fois plus grand, d'autre part, il constatait un abaissement considérable du rendement en goudron, qui disparaissait presque entièrement.
Pour des pressions plus élevées, les résultats semblent un peu moins favorables.
Palmer a aussi étudié la distillation en imprégnant du bois avec de la créosote et du goudron et en faisant varier la pression. Il obtient ainsi sous des pressions de 2,1, 4,2 et 6,3 atmosphères, des rendements respectifs de. 1,46, 1,75 et 2,1 % en alcool méthylique.
(2) Fischer et Niggemann : Ges, Abh. z. Kenntnis der Kohle, 1,176; 41947 (3) Palmer : Journ. Ind. Eng, Chem., 1918, t, 10, p. 264,
D’après Mariller (4), cette influence favorable du goudron et de la créosote, est due probablement à la séparation des groupes ‘méthoxyles. Dans d’autres essais, Palmer a employé l'acide sulfurique comme catalyseur et a trouvé qu’il diminue le rendement en acide acétique.
Serret (5) ajoute au bois avant sa distillation, des alcalis et des produits terreux; il conclut de ses expériences que le rendement en acide acétique est d'autant plus élevé que les cendres contiennent plus d’alcalis.
Heuser (6) traite le bois par des acides minéraux sous pression et le distille ensuite. Il obtient ainsi un accroissement sensible en acide acétique et en alcool méthylique.
Basset et Frémy (7) ont démontré la possibilité d'obtenir des rendements élevés en cétones, en ajoutant au bois de 2,5 à 8 parties du poids pour une partie de bois. Ils ont obtenu en ajoutant pour une partie de bois 2,5 parties de chaux, 26 % d’acétone.
Les résultats obtenus par Hawley (8) sont plus intéressants. Il traite le bois par des produits basiques. Il a employé comme catalyseurs Ca (OH)? COëCa, SiO3Na2, Mg(OH)2, Fe203%, MgCl et CO Na? à une concentration de 0,5-1, 1,5-2 et 3 %
Ma OH)? et MgCI2 donnent une diminution en acide acétique et une augmentation légère en alcool méthylique pour l’érable. Le meilleur de tous ces catalyseurs est COSNa2. À la dose de 1,5 % de ce catalyseur pour l’érable, le rendement en alcool
1 LES : Carbonisation du bois, p. 47 (Paris, 1924). B. FF. 552.337. du 18-2-1918, Serret.
na Heuser : D, R. P. 332.298, du 8-4-1919
(7) Basset et Fremy : Chem. Met. Eng. 20, 190. 1922,
(8) Hawley : Journ. Ind. Eng. Chen 14, 43, 1922,
tot
méthylique est accru de 48 % et, à la dose de 0,5 % pour le chêne, il est accru de 120 %.
Dans les deux cas, d’après cet auteur, le rendement en acide acétique n’est pas sensiblement réduit.
D’après Hawley et Ajar (9) l'augmentation du rendement en alcool méthylique, par addition d'acide phosphorique, n’est pas aussi considérable que l’indiquait Palmer.
Miura (10) ajoute au bois, avant sa distillation, du nitrate de potasse et du carbonate d’ammonium et obtient des résultats analogues à ceux de Havwley.
R. Lessing et M. À. Blanks (11) ont fait agir divers catalyseurs sur la distillation de la cellulose provenant de divers bois. Ils constatent dans tous lies essais, surtout l’augmentation en charbon de cellulose.
Schoerger (12) a attribué les rendements élevés de Basset à des déterminations erronées. Il n’a pu arriver en effet à des résultats supérieurs à 2.10 % en acétone, avec trois sortes de bois en présence de quatre parties de chaux.
Des travaux intéressants furent effectués par MM. G. Dupont et R. Lascaud (13) à l’Institut du Pin, en 1927. Nous donnons ici un résumé de ces recherches qui nous ont incité à poursuivre ces essais.
Toutes les expériences faites auparavant par les divers chercheurs sont faites en général sur du bois
(9) Hawley et Ajar : Chem. Met, Enx., t. NV, p 66, 1921. (10) Miura : Journ, Chem. Ind. Japon, 1924, t. 27, p. 34.
(11) R. Lessing et M. A, Blanks : Journ. Chem. Soc. London, 125, 2344, 1924,
(12) Schoeger : Ind. Eng. Chem., t. 17, p. 944.
(13) G. Dupont et R. Laschaud : Ann, Off. Nat. Comb. liq., t, 2, n° 1, p. 21-36, mars 1927,
fortement divisé (sciure) et à ce point de vue, perdent complètement de leur intérêt industriel. Les auteurs précédents, au contraire, ont poursuivi leurs recherches dans un but plutôt pratique en faisant agir les catalyseurs sur du bois ayant les dimensions ordinaires de la distillation industrielle et, avec un four de distillation semi-industriel.
L'ordre des recherches était le suivant :
1° Etude préalable de l’action de divers catalyseurs sur la distillation du bois de pin afin de rechercher les catalyseurs les plus actifs.
2° Influence de la concentration du catalyseur choisi sur les rendements.
3° Etude comparée de l’effet du catalyseur choïsi sur la distillation du bois de pin et celle de divers autres bois.
Les catalyseurs étudiés étaient les suivants :
La soude, le carbonate de soude, le chlorure de calcium, l’acide phosphorique, les. liqueurs noires de papeterie, à la soude, et le bisulfate de soude. '
Dans le tableau suivant, nous donnons un résumé des résultats obtenus par MM. G. Dupont et R, Lascaud.
Action de divers catalyseurs sur le bois de pin.
Rendement en kilo pour 100 kilos de bois anhydre. Humidité du bois : 13 %. EEE,
Catalyseur.. 072 Charbons |Goudrons pue ati Méthylène Observations Sans catalyseur.........| 32,45 15,3 6,1 3,02 0,53 |Témoin: moyenne des 3 opérations.
I Soude an One cie NAT 11,12 3,0 1,85 2,46 Séchage 8 jours après macéra- = tion de 8 jours à froid dans Le) le catalyseur.
Carbonate de soude à 19/0| 33,5 10,0 3,0 1,82 1,57 Immersion du bois à 100° dans
le catalyseur froid. Séjour
dans le catalyseur 48 heures.
Séchage 8 jours.
Liqueur noire, ........11#831 9,2 2,6 2,01 1,93 |Macération 30 jours. Séchage 15 jours.
Chlorure de calcium à 15/°| 24,8 8,2 - 2,9 2,46 0,85 130 minutes dans l’sau à 1000. 48 heures dans catalyseur froid.
Bisulfate de soude à 1°/,.| 33.8 16,5 3,5 2,25 0,75 |Séchage 8 jours.
Les conclusions tirées de ces résultats sont les suivantes :
î 1 | 1° La soude donne une action catalysatrice extrêmement nette.
On constate surtout une augmentation considérable en méthylène, le rendement est presque quintuplé, mais en revanche les rendements en acide acétique et en goudron sont réduits.
2° Les liqueurs noires de papeterie agissent à peu près dans le même sens que la soude.
3° Le carbonate de soude a une influence moindre que la soude. Le rendement en méthylène est seulement trois fois plus grand que sans catalyseur.
4° Le chlorure de calcium réduit le rendement en goudron sans augmenter le rendement en acide À acétique ou méthylène.
4° L’acide phosphorique et le bisulfate de soude réduisent le rendement en acide acétique et goudron et augmentent un peu le rendement en méthylène.
C'est dons la soude qui est le catalyseur le plus actif dans le sens indiqué.
Etude de l’infiuence de la concentration des solutions de catalyseur.
Des essais assez nombreux furent exécutés avec la soude (trouvé comme catalyseur le plus actif) pour trouver la concentration ayant l'action la plus favorable sur les rendements dans la distillation du bois de pin.
On a utilisé, comme concentrations :
0,25,:0,50,:0:75, 4, 1,25 45002 etes 17.
Les conclusions tirées des résultats obtenus avec
les différentes concentrations de catalyseur, sont les suivantes :
1° Le rendement en méthylène présente un maximum pour 1 % de soude dans la solution catalysatrice.
Avec une concentration moindre de catalyseur, le rendement est moindre. Pour les concentrations en soude, supérieures à 1%, le rendement en méthylène décroît, pour 2 ou 3 %; il n’est pas sensiblement supérieur à celui obtenu sans catalyseur.
2° Le rendement en acide acétique, est en général abaissé par le catalyseur, mais il présente un
vw ,
LA
RLAREMENTS
3% de Jouoc
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maximum relatif pour la teneur de 1% du catalyseur.
3° Le rendement en goudron total suit une diminution sensiblement parallèle à celle de l’acide acétique.
Les résultats de l'influence de concentration de catalyseur sont représentés en gros par les courbes construites en affectant chaque point d’un coefficient de probabilité, fonction du nombre d’expériences dont il est la moyenne.
De toutes les expériences, on peut donc conclure que la concentration à 1 % de catalyseur dans la solution catalysatrice, a l’action la plus favorable sur les rendements de la distillation du bois.
Effet catalytique de la soude sur la distillation de divers bois. :
Le bois type était le bois de pin. Pour comparer l’action du catalyseur choisi pour le bois de pin (la soude à 1 %) avec d’autres bois, on a étudié dans des conditions identiques, le bois de chêne, de charme, d’orme, de peuplier, de hêtre, de platane et de sapin.
On constate avec presque tous ces bois, un accroissement de rendement en méthylène, mais cet accroissement est quand même moins élevé que pour le bois de pin.
Les rendements en goudron sont, avec certains bois, au contraire, légèrement accrus.
