CONDENSATION DES GAZ NITREUX

Généralités. — Avec les appareils décrits jusqu’ici, on peut constituer une fabrique d’acide sulfurique ; anciennement on n’en employait pas d’autres, sauf ceux qui servent à concentrer l’acide des chambres pour la fabrication de l’acide à 66°. Mais, comme on est obligé de travailler dans les chambres avec un certain excès de produits nitreux, ceux-ci se trouvaient entraînés par le torrent gazeux jusque dans l’atmosphère et leur perte constituait pour le fabricant une dépense onéreuse. De nombreux essais ont été faits pour arriver à condenser ces produits, mais le seul procédé qui ait reçu définitivement la sanction de l’expérience est celui de Gay- Lussae. 11 repose sur l’emploi d’acide sulfurique à 62“ B pour condenser les vapeurs nitreuses.

L’azote et le protoxyde d’azote ne peuvent être dissous dans l’acide sulfurique, ainsi tout l’acide nitrique qui se trouve réduit à ce point est perdu. Le bioxyde d’azote est aussi sans action par liii-mème; mais, s’il rencontre de l’oxygène, il s’oxyde et, en présence de l’acide sulfurique concentré, il se transforme en acide nitreux, lequel se dissout' de suite dans l’acide sulfurique avec séparation d’eau. Cette dissolution est tout à fait stable; tellement qu’on peut la distiller sans qu’elle dégage de produits nitreux, et qu’un courant d’acide sulfureux est incapable de décomposer complètement à froid une dissolution d’acide nitreux dans l’acide sulfurique à 66“ ; même à cbaud la réaction est encore incomplète, si l’eau n’intervient pas.

Cette dissolution est la même que celle des cristaux des cbambres dans l’acide sulfurique de densité supérieure à 1.55 (55"B).

Lorsqu’on vient à y ajouter de l’eau, il y a décomposition avec dégagement de bioxyde d’azote, à moins qu’on ait fidt intervenir brusquement un grand excès d’eau (Fremy).

Cette dissolution aqueuse cliauffée cède encore beaucoup de bioxyde d’azote. D’après MM. Rammclsbcrg et Philipp, dans cette décomposition de la dissolution d(!s

cristaux des chambres de plomb, il se produit à froid : de bioxyde d’azote, I d’acide nitreux, et .i d’acide nitrique.

D’après M. Weber la combinaison cristalline qui se forme dans les chambres et qui constitue l’acide nitroso-sulfurique en combinaison dans l’acide sulfurique concentré a pour formule 2S0‘',Az0'‘,I10.

L’acide hypoazotique peut être dissous également. Dans l’acide à 66“, la dissolution se fait avec formation d’acide nitrique, elle n’est pas colorée : elle commence par dégager, sous l’action de la chaleur, presque tout son acide hypoazotique, après quoi il reste une dissolution de cristaux des chambres, qui se décompose dans l’eau en dégageant des vapeurs rutilantes. Dans l’acidc à 60“ B, la solution est jaune rougeâtre, et émet continuellement des vapeurs rutilantes, elle perd tout son acide bypoazotique sous l’action de la chaleur, en dessous du point d’ébullition, si bien que le lif(uide ne réagit plus sur le permanganate. Dans les acides de densité infé-

rieure, la coloration varie avec la dilution de l’acide, et il semble qu’il y a dissolution pure et simple, dégageant l’acide liypoazotique à une température d’autant plus basse que l’acide sulfurique est plus étendu (\V inklet) .

Le bioxyde d’azote, réagissant sur l’acide nitrique dissous dans l’acide sulfurique, donne l’acide nüroso-sulftirique (Lunge).

En résumé, l’acide sulfurique d’une densité supérieure à 1.7 (00° B) peut di.ssoudre l’acide nitreux et l’àcide hypoazotique que contiennent les gaz à la sortie des chambres, mais le premier corps donne une combinaison stable, tandis que le second est en simple dissolution.

Ce procédé si remai'quable, et d’une aussi grande simplicité, inventé en 1827 par Gay-Lussac, ne fut appliqué d’une façon suivie qu’en 1842, à l’usine de Cliauny, dont l’inventeur était alors directeur ; il se répandit ti'ès lentement dans les autres usines, dont quelques-unes l’ont même abandonné, et continuent à perdre les vapeurs nitreuses.

Les causes de cet insuccès partiel sont diverses : d’abord la restitution aux chambres des produits nitreux condensés était une opération délicate et imparfaite jusqu’à ces dernières années, ensuite le.s colonnes Gay-Lussac ou les appareils analogues étaient souvent installés d’une façon insuffisante ; on n’ attachait pas toujours une grande im])ortance à la composition des gaz en (jueue des chambres, et l’on croyait bien faire en n’y laissant qu’un excès à peine sensible d’oxygène; dans ce cas, le bioxyde d’azote traversait inutilement les colonnes et se pei’dait quand même dans l’atmosphère: enfin, quand on introduisait un excès d’eau dans les chambres, une partie des gaz nitreux était perdue à l’état de protoxyde, et l’on en concluait que l’appareil de Gay-Lussac ne fonctionnait pas.

Condenseur de Gay-Lussac. — Le condenseur de Gay-Lussac se compose d’une tour on plomb remplie de matériaux présentant une grande surface et inattaquables par l'acide. Afin d’arriver à un épuisement méthodique des gaz par l’acide sulfurique, on emploie une colonne élevée, parcourue de haut en bas par l’acide sulfurique et de bas en haut par le gaz des chambres, garnie avec assez de soin pour (|u’on soit sûr que le li<juide et les gaz ne puissent circuler l’un à côté de l’antre san cio

La colonne de Gay-Lussac est tantôt ronde, tantôt carrée. La figure 51 représente une colonne ronde : cette dernière disposition procure une économie de plomb à .section égale, et le métal étant plus raidi se fatigue moins.

La section de la colonne doit être suffisante pour que le passage des gaz n’y soit pas gêné.

Il n’y a pas de règle fixe pour indiquer les dimensions à donner à ces colonnes. On admet généralement qu’une tour de 2 mètres de diamètre et de 10 à 11 mètres de haut suffit pour un appai'eil de 4000 à 5000 mètres cubes : le cube de la tour ne forme pas alors 1 pour 100 du cube des chambres. Il est clair qu’en augmentant ces dimensions on arriverait encore à une meilleure absorption, mais les frais de construction et d’entretien finiraient par devenir trop considérables.

Dans les usines m'i l’on brûle des pyrites, un condenseur garni avec soin sera largement suffisant s’il représente environ 1 p. 100 de la capacité des chambres ; si l’on brûle du soufre, on pourra diminuer les dimensions, parce que le volume des

!)'2 ENCYCI.OPÉDIE CHIMIQUE.

jïiiz à (‘puisci- sera moindre. Dans ce cas, on .sn contente parfois de colonnes en poterie garnies de coke.

Dans les grandes usines, les tours de Gay-Lussac sont construites en plomb de 5 à 4 millimètres.

Le remplissage de la tour doit être fait avec le plus grand soin. On peut garnir le bas de briques très cuites posées de champ, en niénageant entre elles des intervalles suffisants pour répartir le gaz sur toute la section, ou bien on le laisse vide sons une grille formée de barres de fer garnies de plomb reposant sur des pièces de poterie. Sur ce soubassement repose la garniture de la tour : elle est quelquefois composée de pièces en verre ou en poterie, mais généralement de coke. Cette matière a l'avantage d’être légère, d’un prix peu élevé, et de présenter aux gaz une snrfiice irrégulière favorisant leur contact avec l’acide. 11 faut se garder d’employer du coke de cornues qui est trop friable, et qui, en s’écrasant, boucherait le tirage. On doit choisir du coke métalliu-giquc, gris, à éclat et à son métalliques. On commence par former les étages supérieurs de gros fragments de oO centim. de longueur environ, croisés l’un sur l’autre; pour que le plomb ne soit pas déchiré, on a soin déposer contre le métal les têtes arrondies et relativement polies des morceaux qui ont touché toutes les parois du four. Ce travail doit être fitit à la main et très soigneusement. A mesure qu’on s’élève à partir du premier tiers, on diminue la grosseur des fragments, en haut ils ont la dimension d’un œuf.

Le coke dur n’étant pas du tout attaqué par l’acide sulfurique nitreux, la tour débite un liquide clair au bout de deux ou trois jours de marche, après que les poussières ont été entraînées.

Une fois la tour remplie, on soude sur les parois le couvercle, (jui est soutenu par des attaches en plomb, suspendues à des fers à T plombés.

Les gaz sont amenés des chamln-es par le tuyau en ploml) A, muni d’une lanterne a permettant d’obsei'ver la couleur des gaz ; ils arrivent au bas de la tour. Ils s’échappent en haut par le tuyau B, muni également d’ime lanterne b et d’un tambour c qui conduit le registre régulateur du tirage. Dans la figure fi^, le tirage est suppose déterminé par la cheminée de l’usine, et le tuyau B va rejoindre un carneau (jui communique avec la cheminée. Lorsqu’on ne dispose que d’un tirage très faible, il est bon de placer la tour près de la dernière chambre afin de ne pas augmenter les résistances par l’interposition d’un trop long conduit. Autrement, il y a avantage à l’en éloigner pour que les gaz arrivent secs et froids à la tour. Dans le premier cas, on arrive au môme résultat en faisant préalablement circuler les gaz dans une longue caisse refroidie par de l’eau, ou traversée par un filet d’acide sulfurique.

En réalité, on détermine principalement la position de la colonne Cay-Lussac patin condition que la surveillance en soit facile.

Distribution de l'acide sulfurique. — L’acide sulfurique est élevé par un monte-jus dans le réservoir D situé au-dessus du couvercle de la tour.

Pour répartir le liquide sur la surface du coke dans la colonne, il serait très difficile de régulariser l’écoulement par des robinets; ceux-ci s’obstrueraient facilement, et d’ailleurs le réglage d’un grand nombre de robinets serait très délicat.

Gay-Lussac avait adopté un double auget à mouvement alternatif (fig. 32),

ACIDE SULFURIQUE MONOHYDRATÉ.

mobile iuitour de l’axe f en grès qui butait contre deux arrêts eu terre cuite d, g; mais ce mode de distribution, toujours assez imparfait, ne fonctionne pas bien dans le cas où il s’agit d’un petit débit.

.4ctucllement, on emploie de préférence le distributeur de M. Sclilœsing, qui fut établi pour la prcmièie fois à Aussig, on Bohème, par M. Segner.

C’est un tourniquet à réaction A en verre, tournant sur une crapaudinc de verre (fig. 52), qui distribue tout l’acide fourni par un robinet b aux seize compartiments égaux d’une cuvette en plomb B établie au sommet de la tour. De la sorte, le robinet b de réglage est unique, et si le tourniquet est suflisanmient mobile, on est sur que tous les compartiments reçoivent la même (juantité d’acide. De plus, le robinet de réglage et les ajutages du tourniquet, ayant à fournir tout le débit de l’acide, ont une ouverture assez grande et courent peu de risques d’ètre bouchés.

Du fond de chaque compartiment part un tuyau en plomb qui va déboucher sur le couvercle de la tour, environ à la moitié du rayon. Ce tuyau est rarement soudé, généralement il aboutit à une petite cloche (fig. gg a), qui plonge dans un bain hydraulique pratiqué dans le couvercle.

Ce petit appareil distribue très exactement l’acide qu’il reçoit, reste à régulariser son alimentation.

Sur la figures 55, on voit un flotteur régulateur très commode. D est le réservoir d’acide, il communique par le tuyau L avec la bâche d’alimentation E. L’écoulement par le tuyau L est réglé par une soupa])c à boulet M. suspendue à un balancier K, reposant sur un couteau en acier 1, qui porte à l’autre extrémité un vase F, qui flotte dans la bâche E. Lorsque l’acide dans E s’élève, la soupape se ferme, et inversement ; on maintient donc ainsi un niveau constant dans la bâche d’alimentation, et par suite un écoulement constant par le robinet. Pour changer le débit, il suffit de lester ou de vider plus ou moins le vase F. de façon à faire varier le niveau normal en E.