RESTITUTION AUX CHAMBRES DES PRODUITS NITREUX

On peut compter que l’application d’un bon condenseur de Gay-Lussac permet d’économiser les deux tiers environ de l’acide nilrique ou du nitrate de soude consommés autrefois dans cette fabrication. Il nous reste à voir comment on fait rentrer dans la circulation les produits nitreux retenus en combinaison dans l’acide sulfurique.

Décomposiiion de l'acide snlfuriqne nitreux dans les chambres. — Nous avons vu que cette combinaison est détruite lorsque l’on étend l’acide avec de l’eau ou même avec de l’acide dilué. Dans les anciennes usines, on se contentait de diriger la dissolution dans la cuvette des grandes chamlrres, près de l’entrée des gaz, et elle s’y trouvait décomposée par l’acide suifisamment étendu d’eau; mais.

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comme, dans cette décomposition, il se produit de l’acide nitrique, le fond de la cuvette était rapidement percé.

Pour éviter les réparations aux grandes chambres nécessitées par cette attaque du plomb, on recourut à l’emploi d’un petit tambour en tète P,, figure 54, où l’on faisait concourir l’action de l’acide sulfureux et celle de la vapeur d’eau à la réduction de l’acide nitreux. Ce liquide était élevé dans un réservoir placé à la partie supérieure, d’où il coulait, par le robinet e, dans le tube en Sd, qui l’amenait sur la première tablette a. il tombait de tablette eu tablette, eu formant sur cbaciine une nappe de 0'",10 de hauteur, tandis que les gaz sulfureux amenés par le tuyau c et la vapeur lancée par le petit tube h montaient en sens contraire, et décomposaient le liquide des tablettes avec lequel ils étaient en contact. Arrivé en haut, le courant gazeux, chargé de produits nitreux, se rendait dans les chambres par le gros tuyau E, tandis que l’acide sulfurique très étendu et dénitrifié s’écoulait par le tube c, pour se rendre dans la cuvette de la première chambre. Ces tambours s’attaquaient rapidement, parce que le poids il’acidc qui y circulait formait un volant insuffisant pour parer aux inégalités inévitables dans l’arrivée des gaz chauds et de la vapeur. Il en résultait que le degré de l’acide était constamment variable, ce qui est une cause d’attaque du plomb; et il devait arriver de temps en temps qu’en bas l’acide contînt de l’acide nitrique.

Dans les usines anglaises, on se contentait de faire arriver dans un petit bassin en grès disposé dans la première chambre, près de l’arrivée des gaz, de l’eau et de l’acide nitreux en proportions réglées par deux robinets et de porter le mélange à l’ébullition par un jet de vapeur : l’acide sulfureux contribuait à la réaction et préservait un peu le plomb. Pour compléter cette disposition, il est bon de faire couler l’acide nitroso-sulfurique dilué sur une cascade de terrines comme celle qui est représentée figure 56, de façon à donner à l’acide sulfureux le temps de décomposer les produits nitreux avant qu’ils viennent se mélanger au liquide de la cuvette.

Tour de Glover. — C’est en partie aux raisons que nous venons d’indiquer qu’il faut attribuer le peu de faveur avec kapicl les falsricants ont adopté le procédé de Gay-Lussac. Mais les inconvénients que nous venons de signaler ont disparu aujourd’hui.

Les fabricants anglais des boicls de la Tyne et du Laiicasbire ont, à la suite des

ESCVCLÜl’ÉDlIi ClllMlUUE.

essais lie M. Glover (18ü9), supprimé tous les ennuis provenaiil des unciejines niélliodcs de dénitrification, en confiant à un appareil bien supérieur aux précédents la régénération des produits nitreux sous la double action de la vapeur d’eau et de l’acide sulfureux. Dans cet appareil qui porte partout le nom de ioiir de Glover, la vapeur d’eau est fournie par l’acide sulfurique faible que le courant d’acide sulfureux très cbaud est chargé de concentrer.

En principe, on fait couler dans cette tour, garnie do matériaux inaltaquables, l’acidc sulfurique nitreux provenant du condenseur Gay-Lussac et tout l’acide des chambres qui a besoin d’être concentré, et fidt monter, en sens inverse de ce courant, les gaz chauds des fours. L’acide des chambres dduc suffisamment 1 acide sulfurique nitreux pour que celui-ci soit complètement décomposé sous la triple action de l’acide sulfureux, de la vapeur d’eau et de la chaleur. 11 se forme de l’acide sulfurique avec dégagement de bioxyde d’azote, d’après la réaction: 2S0% AzO’’-|- SO* -t- 2110 = ôSO®, 1)0-1- AzOL Cette réaction se produit dans le haut de bi tour, et ])endant le reste du trajet l’acide se concentre jusqu'à GO ou 62''B. La dénitrification de l’acidc est tellement complète que l’on n’obtient aucune réaction en traitant l’acide qui coule au pied de la tour par le sulfate ferreux.

Ainsi la tour de Glover est chargée de remplir quatre fonctions : 1“ elle dénitrifie l’acidc du condenseur; 2“ elle refroidit les gaz des fours; 5“ elle concentre sans frais, au besoin, toute la production des chambres à 60 ou 62°; 4“ enfin elle envoie aux cliambres la vapeur dégagée par la concentration, en déchargeant d’autant les générateurs de l’usine.

Il est clair que l’acidc concentré obtenu est en trop grande quantité pour servir uniquement aux condenseurs Gay-Lussac; aussi dans beaucoup d’usines cniploict-on l’excès disponible à relever par son mélange le degré de l’acide des chamlires pour la fabrication du sulfate de soude.

Pour obtenir tous ces résultats, la seule dépense consiste à élever l’acide au sommet des tours.

Lorsque cet appareil commença à être connu, on craignit d’abord qu’il ne résultât de son emploi une perte de produits nitreux si on y envoyait, avec l’acide sulfureux, les produits de la décomposition du nitrate de soude par l’acide sulfurique dans les fours, ou l’acide nitrique tout formé. 11 résulte, en effet, d’expériences de M. Kublmann, que l’acide sulfureux réagissant à chaud sur le bioxyde d’azote, en présence de mousse de platine, le réduit totalement, et que cette réaction se produit même sous la simple action de la chaleur, quoique plus faiblement. Heureusement, les conclusions tirées de cette expérience étaient illogiques, parce que le mode d’opérer s’éloigne trop des conditions où fut fait l’essai de laboratoire. En réalité, dans la tour de Glover, l’acide sulfureux n’est pas pur, mais dilué par un énorme excès d’oxygène et d’azote : il n’y a pas non plus de corps poreux remplissant le rôle de la mousse de platine. 11 est vrai que si l’oxygène vient momentanément à manquer, une partie du bioxyde d’azote pourra être réduit; mais, dans les conditions de bonne marche des fours, l’excès d’oxygène est toujours suffisant pour transformer constamment le bioxyde d’azote en acide nitreux ou byponitrique.

Dans un travail reproduit par le Dengler's Journal (t. CCX.AV, p. 474), M. Lunge a étudié les produits de la réaction qui se passe dans les tours de Glover, et trouve ([uc lorsque la proportion d’air est normale dans le mélange gazeux, on peut porter

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la température jusqu’à 200", sans que les composés nitreux provenant de la réaction de l’acide sulfurique nitreux sur l’acide sulfureux cessent d’être totalement absorbés l)ar l’acide sulfurique concentré : il n'y a donc pas formation de protoxyde d’azote. Au reste, si ce phénomène pouvait se produire, il aurait a fortiori lieu dans les manches des fours où la température est bien plus élevée, et l’on aurait renoncé dcqniis longtemps à y décomposer le nitrate de soude.

En réalité la pratique a donné tort à ces craintes exagérées, et on redoute si j)cu la perte de produits nitreux dans la tour de Glover que, dans certaines usines, on y envoie directement l’acide nitrique, tandis que dans d’autres, on y dirige les gaz sulfureux des fours, chargés des produits nitreux provenant de la décomposition du nitrate de soude par l’acide sulfurique.

Disposition d’une tour de Glover. — Une tour disposée comme le condenseur de Gay-Lussac serait détruite très rapidement par suite de l’attaque du plomb par l’acide sous l’inQuence de la température très élevée qui règne dans le bas. 11 faut la revêtir à l’intérieur d’une enveloppe inattaquable, qui protège le plomb. Le mieux est de former cette garniture de blocs de lave : mais on peut aussi employer d’autres matériaux, tels que des briques très siliceuses. On laisse un jeu do 6 à 8 millimètres entre le plomb et la garniture.

La tour peut être ronde ou carrée : nous donnons la préférence à la première forme, qui procure une économie de plomb et donne plus de rigidité au métal, bien que l’autre soit plus facile à construire et à garnir à l’intérieur.

Les lig. o5 à 58 montrent la disposition d’une tour de Glover ronde, et garnie de laves desservant un appareil de 4,C00 m. c. environ. La tour mesure 2"’ 50 de diamètre intérieur et 7™ de haut. Elle repose sur un massif en bonne maçonnerie, enduit de ciment et protégé à la partie supérieure par une lame de plomb de 5 millimètres contre les fuites d’acide.

Sur ce massif est montée une charpente en chêne ou en sapin, composée de 8 poteaux carrés, assemblés à tenons en haut et en bas dans deux semelles octogonales. Les poteaux ont de 0“,25 à 0‘",50 de côté. Ils sont reliés par deux lignes d’en- Iretoises, munies de boulons de serrage. Les attaches sont fixées sur les poteaux.

La cuvette forme bain hydraulique. C’est la partie qui use le plus, parce (|u’à la surface de l’acide il n’y a pas d’enduit adhérent de sulfate de plomb pour prolégei’ le métal ; on lui donne une très forte épaisseur : jusqu’à 18 millimètres. Pour pouvoir relever le bord de la cuvette, on est obligé de cbauffer le plomb alin de l’adoucir. Autant que possible, on forme la cuvette d’une seule pièce : si les dimensions fournies par les usines ne le permettent pas, on ne peut songer à faire une soudure comme tl’babitudc, parce que, sous cotte épaisseur, on n’arriverait pas à fondre le plomb avec le dard du chalumeau. On juxtapose les deux pièces à souder taillées en biseau, et dans la rainure on coule du plomb très surchauffé, qui fond le rebord des lames et se solidifie avec lui. On pratique en un point un bec pour récoulement de l’acidc. Ce bec et la partie voisine sont rapidement attaqués par l’acidc chaud qui enlève constamment le sulfate de jilomb et laisse le métal à nu : comme les réparations sont très dilïiciles, on a soin de garnir ces points à l’intérieur d’uue pièce de rechange [daquée contre le métal, ijui est facile à remplacer lorsqu’elle est usée.

ï. II. — .Mi:TAi.L0Ïuts. — socliüii, P' tUscicule. 7

ACIDE SULFURIQUE MONOIIYDRATE. 101

(‘llol, la cliaux se rlissoudrait, le goudron ou l’aspludlo, fondraient, et l’argile se transformerait en sulfate d’alumine en se gonflant très fortement. Il faut donc, pour racheter l’absence du mortier, veiller à ce que les briques soient montées par couches parfaitement horizontales, et même les user au besoin l’une sur l’autre. La grille est formée par des voûtes à claire-voie, composées de pièces spéciales.

La garniture est souvent formée jusqu’à mi-hauteur de briques réfractaires de même nature que le revêtement. Quand on dispose de rognons de silex suffisamiiient gros, on peut en former toute la garniture. Les rognons de silex de la craie jirocurent, sous ce rapport, une ressource précieuse. On les emploie après les avoir débarrassés des matières terreuses par un lavage à l’acide chlorhydrique. Il faut toutefois s’assurer qu’ils n’éclatent pas à la chaleur, parce qu’ils pourraient boucher le tirage. La dimension dos morceaux va en diminuant, à mesure qu’on s’élève.

On remplit souvent le dernier quart supérieur avec des fragments de coke de four, de plus en plus petits.

En dessus de la garniture, on place de petites dalles réfractaires n aux points où tombe l’acide, pour le forcer à se diviser en rejaillissant.

Les gaz arrivent en bas de la tour. Le joint entre la tour et la conduite présente quelques difficultés. En effet, on ne peut réunir directement les tuyaux de fonte avec une tubulure de plomb, à cause de la haute température des tuyaux de fonte. Une bonne solution consiste à employer pour le raccord un tuyau en poterie réfractaire p, assez épais, dans lequel le coude en fonte /'entre avec emboîtement. Le tuyau P pénètre jusque dans la tour, et est entouré d’une tubulure en plomb laissant un vide de 25 millimètres rempli d'asphalte. Le tout est consolidé par des brides.

Le tuyau d’arrivée des gaz, dans le cas actuel, a 0'" 75 de diamètre. On doit loujours lui donner une plus grande section qu’aux tuyaux des colonnes Gav-Lnssac, imisqu'il reçoit des gaz chauds et c|u'il n’y a pas encore eu de condensation.

Le tuyau de sortie a de 60 à 65 centimètres. 11 est incliné vers les chambres. Une languette m en plomb empêche l’acide de rejaillir dans l’intérieur.

Dans le modèle représenté ici, l'acide sulfurique nitreux et celui des chambres sont distribnés par deux tourniquets différents, et ne se mélangent que dans la tour. Les fig. 55, 56, 57 montrent le détail de la distribution.

L’acide snlfurique nitreux est élevé par un monte-jus spécial en plomb, consolidé par une garniture de plâtre, dans une garniture de tôle.

La tour de Glover doit être montée sur un soubassement, tel que sa hauteur corresponde à celle des chambres. Elle contribue à donner du tirage aux fours.

Get appareil peut s’appliquer à toute espèce do fours, mais avec les fours à pous sière, il est bon de la faire précéder d’une chambre de dépôt suffisante pour ()ue l’acide n’y soit pas trop souillé.

On doit la placer assez près des fours pour que les gaz y entrent à une tempérarature d’environ 500“.

Le seul inconvénient notable de cet appareil consiste en ce que les poussières entraînées sont retenues par l’acide qui devient impropre à certains usages. Il contient du sulfate de fer qui empêche qu’on le concentre dans les vases de platine, jiarce qu’il dépose sur le métal et dans le tuyau de sortie des croûtes adhérentes.

EN'CYCLOPÉDIE CHIMIQUE.

(jui causent une grande fatigue, et que les cristaux très durs qui se séparent usent i-apidement les parois. Par contre, on obtient, par le fait même, un acide plus pur dans les chambres.

Outre l’acide sulfurique nitreux, on peut faire passer dans la tour de Glover les acides chargés de produits nitreux qui proviennent de la laljrieation des couleurs dérivées de la houille.

L’acide qui sort de la lourde Glover a une température de 120 à 130°. Dans une grande usine, on ne peut songer à l’emmagasiner dans des réservoirs pour le laisser refroidir avant de l’envoyer aux colonnes de Gay-Lussac. Un hon réfrigérant consiste en une caisse en plomb, refroidie par un serpentin que traverse un courant d’eau.

THÉORIE DE LA FORMATION DE L'ACIDE SULFURIQUE DANS LES CHAMBRES DE PLOMB.

Nous avons dit, au début de celte étude sur la fabrication de l’acide sulfurique par la seule méthode employée en grand de nos jours, que la production de ce corps repose sur l’oxydation de l’acide sulfureux par l'oxygène atmosphérique, activée par l’intermédiaire des oxydes supérieurs de l’azote. L’examen que nous venons de faire des phénomènes qui se passent dans l’intérieur des chambres de plomb et des appareils auxiliaires, va nous permettre d’aborder maintenant avec fruit l'étude des Ihéol'ies qui ont été tour à tour présentées pour expliquer les réactions qui concourent la production de l’acide sulfurique.

Par la combustion du soufre on obtient directement de l’acide sulfureux avec des traces d’acide sulfurique anhydre. La transformation de cet acide sulfureux en acide sulfurique par l’action de l’acide nitrique présente deux phases distinctes : 1° la réduction de l’acide nitrique en hioxyde d’azote, en passant par les deux états intermédiaires; 2° le transport sur l’acide sulfureux de l’oxygène de l’air introduit dans les chambres par l’intermédiaire de ce bioxyde d’azote.

Cette seconde phase est la plus importante, car la quantité d’acide nitrique introduite dans les appareils est beaucoup trop faible pour fournir par sa réduction aux besoins de la fabrication. En effet, si le nitrate de soude devait seul suffire à l’oxydation de l’acide sulfureux il faudrait, en admettant que la réduction fût complète.

^=17 kilogrammes ou pour 100 kilogrammes de soufre 106^,23 de nitrate de

soude. En pratique on emploie V50 environ de' cette quantité.

Ainsi l’oxygène de l’air joue un rôle prépondérant, et les oxydes de l’azote ne lui servent en quelque sorte que de véhicule. Dans ces réactions intermédiaires , l’ oxygène forme avec le bioxyde d’azote des vapeurs rutilantes que nous avons appelées gaz nitreux.

Ancienne théorie. — La première étude scientifique sérieuse fut faite par MM. Clément et Desormes : elle remonte à 1806 {Annales de Chimie, 1806). Us montrèrent que la quantité d’acide nitrique employée dans la fabrication ne peut fournir qu’une faible portion de l’oxygène nécessaire, et en conclurent que l’acide nitrique n’est qu’un instrument d’oxydation, et que le gaz nitreux prend l’oxygène à l’air.