CONCENTRATION FINALE

Quand on a à concentrer l’acide an delà de 62“B. on pousse généralement jusqu’à 66°. Autrefois on ne livrait comme acide très concentré que de l’acide à 650,5, appelé 66° ordinaires, qui ne contient encore que 93 à 94 pour 100 d’acide monohvdraté; mais actuellement certaines industries réclament de l’acide plus concentré: on fabrique donc l’acide dit 66“ couvert ou j)lein, renfermant 97 à 98 pour 100 d’acide monohydraté ; enfin l’acide dit ou improprement acide 67", en renfermant 98,55 à 98,75 pour 100. Pour distinguer ces trois qualités d’acide, il faut <tes aréomètres très sensibles, dont les indications doivent subir les corrections de température; pour avoir des renseignements exacts, il vaut mieux recourir à des analyses volumétriques.

Concentration dans le verre. — Nous avons vu ci-dessus qu’on emploie actuellement encore, dans certaines usines, des appareils en verre pour la production de l’acide dit 66“ ordinaire.

Autrefois on ne, disposait, pour cet usage, que de cornues en verre contenant au maximum 80 litres, que l’on alignait sur deux rangs, au nombre de 10 à 20, dans un four de galères chauffé par un seul foyer. Les cornues étaient recouvertes d’un lut formé de crottin de cheval et d’argile bien dépourvue de calcaire. 11 arrivait souvent que les cornues les plus voisines du feu se brisaient sous l’action d’une trop forte chaleur. L’atelier se trouvait rempli d’épaisses fumées qui mettaient les ouvriers en fuite, et, la batterie n’étant plus surveillée, il en résultait parfois que toutes les cornues se brisaient l’une après l’autre.

Fis. 06. Fi»-. 07.

Actuellement, on emploie des vasesjd’une forme cylindrique pouvant contenir

ACIDE SULFURIQUE MONOHYDRATÉ. IW

environ 155 litres : ils ont nn diamètre de sur O'“,8o de haut. Chaque vase

fournit par opération environ 87 litres, ou 160 à 165 kilogrammes d’ acide concentré.

Le vase A (fig. 66), muni d’une tubulure verticale parfaitement dressée sur laquelle s’applique un tube en Y en verre dressé et maintenu par un petit manchon de plomb ; ce tube conduit les liquides distillés dans un petit canal en plomb c, auquel il est réuni par un joint hydraulique.

Une autre disposition très commode consiste à employer une bouteille en verre A (fig. 67) dont la tubulure reçoit une allonge en veiTe B ayant la forme d’une cornue dont on aurait coupé le fond.

Le col de l’allonge s’engage dans un tuyau C qui reçoit les petites eaux, et est en communication avec une cheminée d’appel, ce qui rend inutile de luter le joint de l’allonge avec la bouteille.

La bouteille repose dans un chaudron en fonte rempli de sable bien sec jusqu’en dessous du niveau où arrive l’acide concentré. Souvent la partie extérieure de la bouteille est protégée par une enveloppe de terre cuite en deux pièces.

Un autre modèle, d’une construction plus hardie (fig. 68), permet d’utiliser mieux la chaleur du foyer en supprimant toute enveloppe. La cornue est soufflée en verre mince aussi régulier que possible ; elle repose sur un bain de sable B on fonte, et est protégée contre le rayonnement direct du foyer par un écran C, mais est entourée par les gaz de la combustion ; on emploie la même allonge I) que dans le type décrit ci-dessus. La baiitour du carneau est déterminée par la condition que le niveau de l’acide ne descende pas en dedans du four. Un écran E en bois protège la liarlie extérieure contre les courants d’air. On donne :Y ces cornues 1 mètre de haut sur 0"’,56 de diamètre. Chaque opération dure douze heures, et on laisse l’acide refroidir douze heures.

Pour éviter les soubresauts pendant l’ébullition, on met dans les cornues quelques petits fragments anguleux de porcelaine ou de platine.

On ne chauffe jamais plusieurs bouteilles avec un seul foyer, on les dispose en séries les unes à côté des autres dans un bâtiment bien clos, et muni de double.s portes et de doubles fenêtres pour éviter les variations brusques de température qui sont la principale cause des ruptures.

On’ s’assure de l’avancement de l’opération en prenant le degré des petites eaux distillées. Toutefois presque toujours les oumers se contentent d’arrêter lorsqu'un morceau de bois trempé dans l’acide distillé noircit. On remarque que lorsque l’acide arrive à 66", il se décolore, les matières organiques étant brûlées ; on se

l'iO ENCYCLOPÉDIE CHIMIQUE.

sert c(uel(|uofüis de cet indice pour arrêter l'opération. On laisse alors i-cfroidir le fourneau douze heures, puis on vide la cornue dans dos touries ou de grands réservoirs en plomb, au moyen d’un siphon en platine ou en plomb mince amorcé avec de l’acide froid. 11 faut avoir soin de ne jamais vider complètement les cornues. L’acide à 60“ arrive chaud d’un réservoir plus élevé au moyen d’un long tuyau en plomb mince forniant siphon renversé qu’on abaisse pour produire l’écoulement et qu’on relève quand on a introduit le volume convenable.

Pour soutirer sans perte l’acide dans les touries, il est commode d’emplover le petit dispositif représenté ligure 69, qui permet de connaître le niveau de l’acide dans la tourie. Une petite boîte en plomb A, à moitié remplie d’acide concentré', est munie d’un tube en plomb b traversant la paroi inférieure et montant jusqu’au haut, et d'un tube en verre c fixé dans un bon bouchon à une tubulure a, qui plonge dans l’acide. Si l’on enfonce le tuyau b dans la tourie, en faisant reposer la boîte .A dans le goulot, l’air comprimé dans le tuyau b transmet sa pression sur l’acide de l’indicateur, et en soulève une colonne h précisément égale à la hauteur dont le bout du tuyau b est immergé dans le contenu de la tourie. Un index d sur le tube de verre marque la hauteur convenal)le pour que la tourie soit remplie au niveau voulu.

La distillation se faisant dan^ les cornues en verre d’une façon intermittente, et la chaleur étant assez mal utilisée dans ces i’ourneaux, la dépense de combustible est plus élevée qu’avec les vases de platine.

Concentration dans le platine. — Les alambics en platine pour la concentration sont formés essentiellement d’une chaudière A (fig. 70), de son cliapiteau B, d’un tuyau d’écoulement C pour les vapeurs dégagées, d’un dispositif pour l’introduction de l’acide, et d’un autre pour son évacuation.

Le dispositif d’alimentation consiste en un siphon en plomb c constamment amorcé, dont une branche part du fond de la dernière chaudière de concentration, tandis que l’autre plonge dans un vase d en plomb à trop-plein, qui est suspendu à une chaîne e permettant do faire varier son niveau. En abaissant convenablement le vase d, on détermine l’écoulement de l’acide qui est amené à l’entonnoir a formant fermeture hydraulique (voir fig. 72) pour entrer ensuite dans l’alambic. Quand on veut arrêter l’écoulement, il suffit de relever le vase d, qui joue ainsi le rôle d’un robinet.

L’extraction de l’acide s’opère par le sijihon D, reproduit à plus grande échelle dans la figure 71 ; ce siphon peut être fixé à frottement dans une douille rapportée sur l’alambic, ou passer à frottement doux dans une tubulure descendant à quelques centimètres en dessous du niveau du liquide. 11 est formé d’un tube en plusieurs pièces en platine de 1“,5 de diamètre intérieur. La biancbc la plus courte, qui plonge dans l’alambic, à 1 centimètre du fond, est fermée en bas, et percée de trous latéraux, de façon que les bulles de vapeur ne puissent désamorcer le sijihon. La branche la plus longue, divisée d’habitude en deux ou quatre tubes se réunissant

à la sortie, passe dans un réfrigérant f, ou un cuvier plein d’eau renouvelé, et se termine par un robinet g en or ou en platine qui doit se trouver à 9™, 50 au moins en dessous du fond do la chaudière pour que l'écoulement soit suffisamment rapide.

Il est essentiel que l’eau circule dans le réfrigérant en sens contraire du mouvement de l’acide; sans cela le platine, passant brusquement du chaud au froid, est exposé à se rompre.

Le siphon est composé de plusieurs pièces serrées par des brides mobiles, de façon qu’on puisse facilement le démonter pour enlever les croûtes de sulfate de fer qui s’y forment et tendent à l'obstruer. Pour amorcer ce siphon, on ferme le robinet g et on ouvre les deux entonnoirs h, i. On verse de l’acide froid par l’entonnoir h, l’air s’échappe par l’autre qui est jilus élevé; quand la grande branche est pleine d’acide, on bouche les entonnoirs par deux petits cônes en platine i, h. Lorsqu’on ouvre le robinet, le contenu de la grande branche, en s’écoulant, détermine une aspiration qui fait monter l’acide de l’alamlùc dans la petite branche, puis dans la seconde au-dessous du niveau dans la chaudière; dès lors le siphon peut fonctionner.

Les vapeurs d’eau chargées d’acide s’échappent par la cucurbite G, traversent un serpentin réfrigérant P en plomb, où elles se condensent.

La figure 70 l’eprésente l’installation d’un alambic de grande dimension, avec les dispositions adoptées par la maison Dcsmoutis.

Le plus grand diamètre du vase A est 0'",90, son plus petit 0"’,80, sa hauteur 0'’’,50. Toute la partie inférieure, jusqu’à quelques centimètres en dessus du renflement, est d’une seule pièce; le tronc de cône supérieur y est soudé à Tor. Le joint avec le chapiteau est formé de doux collets, serrés par des ])inces à vis sur une garnitui'e d’amiante. Le vase porte en haut une deuxième couronne intérieure, l'ormant une gouttière percée d’un grand nombre do petits trous ; l'acide à 60“ qui arrive par l’entonnoir a dans cette gouttière, se divise ainsi et ruisselle le long des parois où il commence à Se concentrer.

Le siphon est muni d’un dispositif qui empêche je niveau du liquide de s’abaisser en dessous du niveau convenable. Pans un renflement m do la petite branche descend un petit tube I; ouvert aux deux extrémités et qui laisse rentrer l’air quand son orifice inférieur est plus haut que le niveau de l’acide. Si l’on veut vider l’alambic on bouche ce tube par le petit cône /. Un trop-plein p empêche le. niveau de s’élever au delà d’une limite convenable; enfin on dispose souvent une tubulure où est un fiottelir n en platine donnant le degré de l’acide.

Le fond d’un vase de cette dimension ne pourrait supporter, sans se déformer, une aussi grande masse d’acide : on le soutient par une murette M, qui divise en deux le foyer, ce qui a l’inconvénient grave de diminuer la surface la plus utile pour la transmission de la chaleur. Les produits de la combustion montent par les deux rampants GG' dans le carneau I qui fait le tour de l’alambic, et s’échappent par le carneau K qui les conduit sous les deux dernières cliaudières en plomb. Le fond des vases de petite dimension est exposé librement au rayonnement du foyer.

La cucurbite G est réunie au serpentin D par un joint au minium. Pour que les gouttes d’acide bouillant qui se forment dans le col de platine ne corrodent pas

ACIDE SDLFURlaUE MONOIIYIJRATÉ. 125

rapidement le plomb, on les fait arriver d’abord dans une sphère creuse E qui termine le serpentin et qui est toujours à moitié remplie d’acide.

Quelquefois, pour ralentir les dépôts de sulfate de fer, on suspend dans le vase, ])ar des fils de platine, une capsule de porcelaine où se réunissent les matières en suspension. On arrive ainsi à diminuer le nombre des nettoyages.

Un alambic des dimensions indiquées ci-dessus pèse environ 40 kilogr., avec ses accessoires ; il peut produire 5000 kilogr. d’acide par vingt-quatre heures. Un vase pesant 65 à 65 kil. produit 6000 kil. d’acide par vingt-quatre heures. Il faut compter environ 40 centimes d’entretien et d’amortissement par 100 kilogr. d’acide jiroduit.

Avec l’appareil que nous venons de décrire, on peut faire la concentration de deux façons que nous allons examiner successivement.

Concentration intermittente. Cette méthode n’est guère usitée que pour fournir de l’acide à son maximum de concentration.

Lorsqu’on l’emploie, on remplit le vase aux trois quarts, puis on chauffe graduellement, et l’on continue à distiller jusqu’à ce que les petites eaux marquent le degré convenable (40'’-45“ pour l’acide à 66° ordinaire, 48°-50° B. pour l’acide à 66° plein, 66° pour l’acide ditpw?’).

ce moment on cesse le feu pendant un moment, on amorce le siphon et on soutire l’acide dans des cruches en grès où il achève de se refroidir, en ayant grand soin de ne pas vider l’alambic au-dessous de la partie protégée par la maçonnerie contre l’action directe du feu, afin de ne pas amener sur le platine très chaud l’acide relativement froid destiné à l’opération suivante : sans cette précaution, une différence l)rusque de température amènerait un retrait subit dans la paroi et la détériorerait.

Concentration continue. — La méthode continue qui repose sur la différence de densité entre l’acide concentré et l’acide à 60°, est plus rapide et demande moins de combustible, mais par contre on ne peut obtenir que de l’acide à 65“,5 ou 65", 75 au maximum.

On met l’appareil en route comme dans le cas précédent, puis, lorsque la concentration est achevée, on soutire l’acide en même temps qu’on en introduit de neuf d’une façon continue. On doit régler les deux écoulements l’un sur l’autre, de façon à obtenir un degré constant. L’acide concentré occupe constamment le fond de la chaudière, tandis que l’acide neuf s’étale d’abord à la surface, à cause dé sa plus faible densité, et s’y concentre.

L’appareil étant bien réglé, les petites eaux marquent un degré constant, généralement 45° à 45° B. Si leur degré baisse, celui de l’acide sortant du siphon baisse aussi très rapidement; il faut alors ou forcer le feu, ou diminuer la vitesse de circulation de l’acide.

Avec la méthode continue, la quantité d’acide concentré obtenue en un temps donné est supérieure d’au moins un cinquième à celle que fournit la méthode intermittente. Celle-ci n’est donc employée que pour la fabrication d’acide extraconcentré. Comme nous savons d’ailleurs que celle-ci exige plus de combustible et entraîne une usure considérable de platine on cunçoit que le ]irix de vente

ENCYni-OFfiDIlî CIIIMIQUK.

(lo produits très conocntrcs soit iK-aucoup plus élové tpio. colui do l'aoido ordi-

A la sortie du siphon en platine, on fait souvent circuler l’acide dans une batterie de cruches en grès plongées dans de l’eau et réunies par des siphons en verre (fig. 7o)

où il achève de se refroidir et dépose les impuretés qu’il tient en suspension. Quclf|uefois il est simplement refroidi dans un serpentin en plomb, mais alors il est moins pur.

L’acide est ensuite versé dans des touries en grès ou en verre contenant environ MO kilogrammes, fermées par des bouchons de terre cuite qu’on entoui'o d'argile pâteuse, laquelle est maintenue par une coiffe en toile grossière. Lorsciu’il s’agit d’acide très concentré, on fait la fermeture avec le meme bouchon de terre cuite, recouvert de soufre fondu.

Depuis quehjues aimées on emmagasine aussi l’acide concentré dans de grands vases en plomb ou en tôle.

Nouveaux modèles de vases en platine. — Le prix élevé du ])laline et la concurrence des ap|)areils en verre ont suscité de nombreuses inventions en vue de diminuer le poids du platine dans les appareils distillatoires. Dans ce but on a diminué de plus en plus la hauteur des vases en platine. De la sorte l’acide se trouvant en couche mince bout plus facilement et se concentre rapidement; on évite ainsi les soubresauts violents, ce (|iii permet de diminuer l’épaisseur des parois; de plus, on peut exposer tout le fond à l’action du feu sans le soutenir par une murette cpii diminue la surface de chauffe. On a été amené ainsi, afin d’amincir le plus possible les parois latérales, à ne chauffer que par le fond, dont la surface exposée au rayonnement direct du foyer utilise beaucoup mieux la chaleur que les parois latérales qui sont simplement chauffées par les gaz de la combustion.

On a commencé, dans cet ordre d’idées, par diminuer simplement la hauteur du vase. Naturellement, dans ces appareils de petite capacité, on ne fait la concenti'ation que par circulation continue.

La maison Mathey et C“ de Londres construit depuis 1876 des alambics très plats (fig. 74), de forme ovale ou rectangulaire, de façon à utiliser le mieux possible le r.ayonnement du foyer. Le fond est ondulé, ce qui le raidit, et facilite l’évaporation en augmentant la surface conduclrire en contact avec l’acide (cela ne facilite

glais, et^lccoulement a lieu par La maison Desmoutis , Quennessen et Lebrun construit, de son côté, des alambics très plats à circulation continue (fig. 75 et 76), dans lesquels l’évaporation de l’acide est méthodique.

Pour cela le fond est divisé | en compartiments ])ar des I cloisons concentriques, l’acide pénètre en a et circule dans le sens indiqué par les flèches. Parvenu au centre, il sort par le tuyau h. L’alambic repose sur un anneau

de fonte tourné qui porte sur

la maçonnerie du fourneau. Lu appareil de 0"',80 pesant 25 kilogrammes produit

facilement 4500 à 4800 kilogrammes d’acide concentre par jour, avec une dépense de 15 à 15 kilogrammes de houille par 100 kilogrammes d’acide produit.

La même maison construit maintenant des alambics ovales, utilisant encore mieu.v la chaleur du foyer, puisqu’ils en épousent la forme.

Pour un même poids de platine la production d’acide est presque cinq fois plus considérable qu’avec les anciens appareils. Les petites eaux marquent 5 à ü“ seulement.