PAR L’AMMONIAQUE

HISTORIQUE

Jusqu’en 1867 le procédé de Leblanc fut le seul employé en grand par l’industrie pour la fabrication du carbonate de soude.

Des essais très intéressants avaient été faits pour obtenir le carbonate de soude pur par la double décomposition du bicarbonate d’ammoniaque et du chlorure de sodium ; mais aucun d’eux n’avait été mené jusqu’au point de devenir la base d’une grande fabrication, sauf celui tenté par MM. Schlœsinget Rolland en 1855, dans leur petite usine de Puteaux, et qui a donné des résultats si concluants qu’une grande fabrique eût été montée par ces savants ingénieurs dans l’est de la France, si des difficultés financières et fiscales ne les avaient pas forcés à renoncer à leurs projets au moment où ils avaient réussi à surmonter toutes les causes d’insuccès rencontrées dans leur installation première. Nous aurons à revenir sur la description du pi-océdé de MM . Schlœsing et Rolland pour leur emprunter la théorie des réactions qui se passent dans cette fabrication, d’après le compte rendu qu’ils ont généreusement publié en 1868 dans les Annales de chimie et de physique, t. XIV, p. 5.

Ce procédé, dit à V ammoniaque, paraissait abandonné, lorsque MM. E. et A, Solvay fondèrent en 1865, près de Bruxelles, à Saint-Josseten-Norde, une petite usine où les résultats définitif obtenus, après des essais longs et infructueux, furent si encourageants qu’ils se décidèrent à créer d’abord à Couillet, près de Charleroi, une usine où ils fabriquaient en 1875 40 à 50 tonnes de sel de soude par jour; puis à Varangéville-Dombasle, en France, une autre qui atteint déjà une production colossale et paraît appelée à prendre encore un plus grand développement.

L’heureuse réussite du procédé détermina de nouvelles recherches:

En 1872, M. Boulouvai’d, de Marseille, prenait un brevet pour la fabrication de la soude à l’ammoniaque, et l’usine fondée par lui à Sorgues (Vaucluse) produit plus de 10 tonnes de sel de soude par jour.

Dès lors le nombre des brevets pris alla en croissant ; nous passerons plus loin en revue les plus intéressants. Disons toutefois que tous reposent sur le principe posé par MM. Schlœsing et Rolland en 1855, savoir, la réaction de l’acide carbonique gazeux sur une solution convenable d’ammoniaque dans l’eau salée. Les appareils seuls diffèrent.

En 1878, M. Schlœsing rentra en scène avec

un nouveau procédi:, ramenant en

OIH ENCYCLÜPÉÔIE CHIMIQUE.

quelque sorte la question à son point do départ : reconnaissant les avantages présentés par la séparation des réactions, il imagina un procédé de fabrication conlinue du bicarbonate d’ammoniaque cristallisé, et dès lors divisa en deux les opérations préliminaires: d'une part, production du bicarbonate d’ammoniaque, d autre part, réaction de ce sel sur le chlorure de sodium dissous pour la transformation réciproque de ces deux corps en bicarbonate de soude et chlorhydrate d’ammoniaque. Ce procédé présente de plus l’avantage de ne plusexiger l’emploi d’acide carbonique pur pour la précipitation complète du bicarbonate d’ammoniaque. Une usine d essai fut de suite montée à Saint-Denis pour l’application du nouveau procédé, mais ne parait pas encore être entièrement sortie des difficultés pratiques qu’il comporte.

Depuis, les diverses grandes sociétés de produits chimiques ont chacune essayé d’installer la fabrication à l’ammoniaque, mais, sauf MM. Solvay et Boulouvard, aucun producteur ne verse encore sur les marchés de quantités notables de sel de soude obtenu par cette méthode.

Généralités. — Laissant, pour le moment, de côté le procédé Schlœsing de 1878, on ]ieut diviser en un certain nombre d’opérations distinctes la production du carbonate de soude par l’ammoniaque ;

1“ Production d’une saumure à peu près saturée contenant de l’ammoniaque et du carbonate d’ammoniaque.

2“ Action sur cette saumure d’un courant d’acide carbonique qui transforme l’ammoniaque en bicarbonate; ce sel, au fur et à mesure qu’il se produit, réagit sur le sel marin et donne, par double décomposition, du bicarbonate de soude très peu soluble dans l’eau mère et du chlorhydrate d’ammoniaque soluble.

3" Filtration et lavage du bicarbonate de soude précipité, de façon à le priver complètement de son eau mère.

4" Torréfiiction du bicarbonate de soude pour le transformer en carbonate neutre sec et en acide carbonique.

5“ Traitement des liquides fdtrés pour en extraire l’acide carbonique et l’ammoniaque.

6“ Production simultanée de la chaux destinée à revivifier l’ammoniaque et de l’acide carbonique qui remplace celui qui sort de l’usine sous forme de carbonate de soude.

D’après cet expose succinct, on voit qu’il ne sort de l’usine que du carbonate de soude pur, d'une part et, d’autre part, des gaz (azote et traces d’oxygène provenant du four à cbaiix), et du chlorure de calcium jusqu’ici non utilisé et que l’on peut écouler sans grand inconvénient dans les cours d’eau d’une certaine importance.

A première vue, ces diverses phases de la fabrication paraissent très simples, toutefois on se heurte à un grand nombre de difficultés dont nous citerons ici celles qui sont d’un ordre général :

1° Il est nécessaire de contrôler par des dosages rigoureux la marche des carbonatcurs, la réaction se faisant le plus avantageusement entre équivalents égaux de chlorure de sodium et de bicarbonate d’ammoniaque, et exigeant une carbonatation complète pour que le bicarbonate de soude produit se prête facilement à la filtration et au lavage. Il faut également que la liqueur ne soit pas absolument saturée de chlorure de sodium, sans quoi le chlorhydrate d’ammoniaque se précipiterait avec le bicarbonate de soude.

2“ [I faut purifier de chaux et de magnésie les eaux sale'es que l’on emploie.

5“ Dans presque tous les procédés cdnuus jusqu’ici, il faut, pour terminer la réaction, recourir à l’emploi d’acide carbonique aussi pur que possible. En effet, l’ammoniaque., au début très avide d’acide carbonique, perd peu à peu sa faculté d’absorption à mesure qu’on approche de la saturation, et que le taux de cet alcali, à l’état caustique ou monocarlronaté, diminue dans le liquide par suite de sa transformation successive en chlorhydrate d’ammoniaque. Or le fabricant a à sa disposition deux sources d’acide carbonique: l’une fournie par la décomposition ignée du calcaire, qui doit donner la chaux nécessaire à la régénération de l’ammoniaque (avec un bon four à chaux on obtient un mélange gazeux contenant environ 50 p. 100 d’acide carbonique et 70 p. 100 de gaz inertes) ; l’autre par la torréfaction du bicarbonate de soude qui, faite en vases clos, donne de l’acide carbonique sensiblement pur (de 90 à 95 p. 100). Pour utiliser les gaz ainsi obtenus, on présentera d’abord à l’ammoniaque caustique l’acide carbonique pauvre des fours, et au liquide déjà carbonate en partie l’acide carbonique sensiblement pur provenant de la calcination du bicarbonate de soude, et de la distillation du bicarbonate d’ammoniaque dissous dans les eaux mères.

La réaction de l’acide carbonique sur l’ammoniaque détermine un développement considérable de chaleur ; or, si dans les phases intermédiaires, la température peut s’élever à 50 ou 40“, il faut que l’opération s’achève vers 20" pour que la bicarbonatalion soit complète. Le fabricant doit donc se préoccuper de disposer ses appareils de façon à leur appliquer une réfrigération suffisamment énergique.

Ainsi que nous l’avons dit, le liquide absorbant devient de plus eu plus paresseux à mesure que l’opération avance, on est donc obligé de mettre en contact l’acide carbonique avec la liqueur alcaline dans un état de très grande division, afin de remédier par le développement des surfaces au peu d’énergie que présente la réaction finale. La plupart des appareils employés dans ce but rentrent dans deux catégories : ce sont soit des barattes analogues à celles qui, dans les sucreries, servent à la carbonatation du jus, soit des tours contenant des diaphragmes perforés à travers lesquels les liquides coulent de haut en bas tandis que l’acide carbonique s’élève et est divisé fréquemment par son passage à travers les trous des diaphragmes.

4" La réaction entre le bicarbonate d’ammoniaque et le chlorure de sodium est limitée par la réaction inverse du bicarbonate de soude sur le chlorhydrate d’ammoniaque, réaction d’autant plus énergique que la proportion du nouveau sel devient plus grande dans l’eau mère et que la température est plus élevée. La réaction entre équivalents égaux de bicarbonate d’ammoniaque et de chlorure de sodium ne peut donc jamais être complète : mais il s’établit un équilibre qui dépend de la température etdu degré de concentration de la liqueur.

A la température ordinaire entre 1 5 et 20 degrés il y a ç du sel marin décom¬

posé, et il reste dans l’eau mère ^ du bicarbonate d’ammoniaque. Une élévation de

température semble favoriser la réaction inverse, et diminuer le rendement.

5" L’état des cristaux de bicarbonate de soude doit appeler l’attention du fabricant. En effet, la filtration et le lavage se font soit dans des essoreuses, soit dans des filtres-presses (les premiers appareils sont préférés par nombre d’industriels). Le

lavage du bicarbonate de soude présente des difficultés pratiques, qui peuvent meme devenir considérables lorsque l’état du sel n’estfpas convenable. Si les cristaux sont très fins, comme ceux qu’abandonnent les liqueurs très agitées et incomplètement carbonatées, ils se tassent très fortement et forment une pâte presque imperméable aux liquides et aux gaz; par suite, bien qu’ils ne contiennent pas d eau mère par eux-mêmes, leur lavage étant difficile et toujours incomplet, on perd du chlorhydrate d’ammoniaque; et, de plus, le bicarbonate de soude forme une pâte plastique qui se prête mal à la calcination. Si, au contraire, les cristaux sont trop gros, ils se séparent facilement du liquide, mais emprisonnent des eaux mères, que les lavages n’enlèvent qu’incomplètement. Ces cristaux paraissant parfaitement lavés dans l’essoreuse, dégageront, si on les abandonne en tas pendant quelques jours, une odeur ammoniacale très nette, due à la réaction inverse dont il est question plus haut.

Le lavage doit s’effectuer avec de l’eau aussi froide que possible, qui dissout très peu de bicarbonate de soude; on peut, du reste, utiliser les dernières eaux de lavage pour commencer à déplacer les eaux mères d’une nouvelle masse à , filtrer.

6“ La calcination du bicarbonate de soude exige certains soins. La décomposition de ce sel commence bien à une température peu élevée ; néanmoins le four doit être assez chaud pour assurer le départ complet du deuxième équivalent d’acide carbonique rendu difficile par la faible conductibilité de la matière et surtout pour donner un peu de densité au sel calciné. Les produits de la calcination, acide carbonique et gaz ammoniac, doivent rentrer dans la fabrication.

7“ Enfin un des grands sujets de préoccupation du fabricant doit être la régénération de l’ammoniaque qui existe dans les eaux mères à l’état de bicarbonate

environ^ et de chlorhydrate j . L’acide carbonique pur qui se dégage quand

on chauffe la liqueur est presque pur d’ammoniaque tant' que la température est inférieure à 90 degrés environ, et peut, par suite, être réuni à celui qui provient de la calcination de bicarbonate pour achever la précipitation du bicarbonate de soude. Ensuite, si l’on continue à chauffer jusqu’à 100 degrés, l’ammoniaque distille avec le peu d’acide carbonique restant. Enfin, pour décomposer le chlorhydrate d’ammoniaque, on ajoute de la chaux qui donne du chlorure de calcium et met l’ammoniaque en liberté, et cette base va se condenser avec la vapeur d’eau qui l’accompagne dans un appareil à circulation méthodique.

C’est dans cette opération qu’on est le plus exposé à perdre de l’ammoniaque ; elle demande donc une très grande surveillance pour que la perte ne dépasse pas 1 pour 100.

La quantité de vapeur d’eau accompagnant l’ammoniaque et, par suite, la température du mélange d’un peu d’acide carbonique, d’ammoniaque et de vapeur d’eau, doivent être bien déterminées qour qu’on ne soit pas exposé à faire varier le degré des saumures. Si l’on utilise, pour la fabrication, de l’eau salée, il faut y dissoudre l’ammoniaque à l’état gazeux. Si au contraire on se sert de sel marin pur à l’état solide, on emploie, pour le dissoudre, une solution d’ammoniaque et de carbonate d’ammoniaque.

Nous ne pouvons mieux faire pour l’intelligence des diverses opérations que de

FABRICATION DU CARBONATE DE SOUDE, résumer le très beau mémoire publié par MM. Schlœsing et Rolland sur leurs procédés appliqués à l’usine de Puteaux. Nous n’aurons ensuite qu’à indiquer les modifications d’appareils introduites par les divers inventeurs, et les changements de détails qui en sont résultés.

PROCÉDÉ SCHLŒSING ET ROLLAND EMPLOYÉ A L’USINE DE PUTEAUX DE I85B A 1858,

La fabrication du carbonate de soude par l'ammoniaque comporte, en réalité, cinq opérations principales :

1° Réaction fondamentale entre le sel dissous, l’ammoniaque et l’acide carbonique;

2" Filtration et lavage du bicarbonate de soude précipité;

3“ Torréfaction du bicarbonate de soude pour le transformer en carbonate neutre sec et en acide carbonique;

4° Traitement des liquides filtrés, ayant pour but d’en extraire l’acide carbonique et toute l’ammoniaque;

S“ Production simultanée de la chaux, destinée à revivifier l’ammoniaque, et de Tacide carbonique que l’usine exporte dans le carbonate de soude.

A chacune de ces opérations correspondent des appareils spéciaux, les ahsorheurs, les centrifuges, les torréfacteurs, les distillateurs, le four à chaux, que nous allons décrire successivement avec quelques détails.

Première opération. Absorbeurs. — L’eau salée, l’ammoniaque et l’acide carbonique sont mis en présence dans une série de cylindres horizontaux Cl, Ca-'-C? Atlas, PI. II), dits absorbeurs, disposés en cascade, com¬

muniquant par de larges tubulures, traversés par des agitateurs et parcourus en sens inverse par les liquides et les gaz. Le nombre et les dimensions de ces cylindres dépendent naturellement de l’importance de la fabrication. Ici on en a supposé sept.

L'eau salée est versée continuellement dans l’absorbeur Cj par un tuyau coudé aboutissant en a; l’ammoniaque, dissoute dans l'eau salée, arrive dans C,, en 6; les gaz du four a chaux viennent dans C4, en c; ils sont produits par un four coulant et contiennent de 28 à 30 p. 100 d’acide carbonique; l’acide, fourni par la calcination du bicarbonate de soude, pénètre dans C„ par la tubulure d.

Dans cette disposition, l’eau salée pure rencontre d’abord, en G,, le courant de gaz inertes, dépouillé en grande partie de son acide carbonique, et a pour fonction principale de laver ces gaz, en leur enlevant l’ammoniaque entraînée.

En Cj, le liquide se charge d’ammoniaque et prend son maximum d’énergie absorbante, à l’égard de l’acide carbonique étendu dans l’atmosphère intérieure; la carbonatation, commencée en C^, se continue par les mêmes moyens en C3 et Cj. Les liquides rencontrent ensuite, en C5, Cj et C„ l’acide carbonique, à peu près pur, fourni par la torréfaction.

Le travail est, comme on le voit, parfaitement méthodique ; les liquides ammoniacaux rencontrent, en effet, des gaz de plus en plus riches en acide carbonique, a mesure qu’ils avancent et qu’ils perdent leur force d’absorption; ils ne sortent finalement qu’après avoir été saturés, par une agitation prolongée dans une atmosphère d’acide carbonique pur.

ENCYCLOPÉDIE Cl’BIIQUE.

CBS

Les fig. 2, 3, 4, 5, 6, représentent, en plan et en coupes, un des absorbeurs avec son agitateur.

Chaque absorbeur se compose d’une enveloppe cylindrique en tôle, de 1 mètre de diamètre sur 4 mètres de longueur, formée par la réunion de deux demi-cylindres mm, nn, assemblés au moyen de cornières et de boulons. L agitateur consiste en un arbre BB, chargé de palettes en bois, parallèles à 1 axe, et animé d un mouvement de rotation (4S tours par minute). Cet arbre porte deux manchons en fonte, aa, a'a', sur lesquels est rivé un cylindre concentrique en tôle bb, qui porte les disques cc, c'c', c"c", c"'c"'; les extrémités des palettes sont assemblées solidement, d’une part, sur cc, c'c' et, d’autre part, sur c"c" , d"d". Quatre palettes en fer h, rivées directement sur les disques, dépassent en largeur les autres palettes (qui sont en bois) et ont pour fonction, tout en contribuant à l’agitation des liquides, de racler les croûtes du bicarbonate, qui tendent à se former, principalement sur le demi-cylindre supérieur. Ces palettes, en fouettant le liquide et l’éparpillant à l'infini dans l’atmosphère gazeuse, produisent, en réalité, un effet de multiplication des surfaces.

Au milieu du cylindre, entre les deux systèmes de palettes, existe un intervalle libre où se trouve logée une cloison, représentée fig. 5. Chaque cylindre est ainsi décomposé, en quelque sorte, en deux absorbeurs, ce qui rend plus méthodique encore le travail de la série entière.

La communication entre les absorbeurs est établie par de larges tubulures en fonte t [fig. 1), réunies par des tuyaux de caoutchouc etlivrant passage à la fois aux liquides et aux gaz. Chaque tubulure, simplement rivée sur le demi-cylindrc inférieur, porte un regard, qui sert à la décrasser en cours de travail et qui est ordinairement fermé par un tampon. La tubulure du dernier cylindre conduit les liquides, par un tuyau en caoutchouc, dans un réservoir.

Les tubulures, par lesquelles l’eau salée, l’ammoniaque et le gaz pénètrent dans la série, sont fixées à la partie supérieure des absorbeurs ; elles sont reliées aux tuyaux d’amenée par des tuyaux en caoutchouc, qui ont le double avantage de dispenser d’une précision mathématique des agencements et de se prêter à une grande rapidité de manœuvre, quand il s’agit de démonter leurs joints ou de les refaire.

Chaque absorbeur est surmonté d’une rigole en bois //, alimentée constamment d’eau fraîche. Cette eau, en se déversant sur l’arète supérieure de l’appareil, se divise en deux nappes, qui embrassent l’absorbeur, et tombe dans un bassin en zinc. Comme un refroidissement énergique est une nécessité absolue de la réussite des réactions, les rigoles doivent être alimentées en raison de la chaleur développée dans chaque absorbeur et, à cet effet, elles sont munies de robinets de distribution. ’

Avec l’acide carbonique du four à chaux, on introduit dans les absorbeurs, de Cj a C,, une masse considérable de gaz inertes, qui, malgré leur lavage, en Cj, entraînent au dehors des quantités très-considérables d'ammoniaque; il est indispensable de recueillir cet alcali.

A cet effet, on fait traverser au courant gazeux, de bas en haut, une tour en maçonnerie de briques, cimentée et remplie de fragments de coke {flg. 7). De 1 eau, projetée à la surface supérieure, coule en sens inverse, arrive dans une petite cuve c, formant fermeture hydraulique, et se rend par un trop-plein dans le réservoir D.

Lorsqu’on met en œuvre du sel, cette eau est employée à sa dissolution et l'ammoniaque condensée rentre ainsi dans la fabrication. Si, au contraire, on

FABlilCAl'ION DU CARBONATE DE SOUDE.

CGO

traite de l’eau salée d’une mine, on la fait d’abord passer dans la tour. Dans les deux cas, la dissolution salée doit être abandonnée au repos, pendant quelques heures, avant d’être distribuée aux appareils; elle dépose alors des carbonates de chaux et de magnésie, précipités par le carbonate d’ammoniaque.

Des grilles en bois, étagées dans la tour, la divisent en autant de compartiments, ayant chacun deux portes pour la vidange et le remplissage. On évite ainsi on excès de charge sur une grille unique, tout en facilitant le renouvellement du coke, dont les interstices seraient, à la longue, bouchés par des incrustations calcaires. Ce n’est guère, du reste, que dans le compartiment inférieur que les incrustations sont à redouter, et il suffit, en général, d’y changer le coke une fois tous les six mois.

La distribution de l’eau, au haut de la tour, peut être obtenue par l’un des moyens, que nous avons indiqués précédemment (pages 335 et suivantes) pour l’acide sulfurique.

Quant à la circulation des masses gazeuses, elle est produite par un ventilateur puissant, aspirant les gaz à l’issue de la tour et les rejetant dans l’atmosphère. Cette action d’aspiration, qu’on étend à tous les appareils de l’usine, d’où l’ammoniaque tend à s’exhaler, a également pour effet de maintenir, partout où cela est possible, une pression inférieure à celle de l’atmosphère, de sorte que si une communication tend à s’établir accidentellement entre l’intérieur et l’extérieur des appareils, on n’ait à craindre qu’une rentrée d’air sans inconvénient sensible et jamais une sortie de gaz, plus ou moins chargés d’ammoniaque.

Dans le cas où un accident, survenu à un absorbeur, oblige à suspendre son fonctionnement, la disposition adoptée permet de le distraire rapidement de la série, en ne suspendant le travail des autres que pendant le temps employé à sa séparation. Les manœuvres nécessaires dans ce cas sont singulièrement accélérées par l’emploi des tuyaux en caoutchouc.

Afin de ne pas changu;’ les allures de la fabrication par la suppression d’un absorbeur, il est nécessaire d’augmenter d’une unité le nombre des absorbeurs fixé pour une série, en vue d’une production donnée. Il y a, du reste, avantage a faire entrer, dans une série, le plus possible d’appareils; leur nombre n’est limité, en réalité, que par la nécessité de faire sentir l’aspiration du ventilateur au delà du dernier, jusque dans les torréfacteurs. Plus les communications latérales seront larges, plus il sera permis de les multiplier; avec des tubulures de 30 cent, de diamètre, on peut en admettre une dizaine environ.

ISeu^Xiènie ogiération. l'iltratiou. — La filtration du bicarbonate de soude s’exécute au moyen de centrifuges, analogues aux turbines des sucreries. Il estévident, d’ailleurs, qu'on doit éviter l’emploi du cuivre pour toutesles parties que les liquides ammoniacaux peuvent atteindre. En second lieu, l’exlrème finesse du précipité nécessite l’emploi d’une toile en chanvre très-serrée, dont le mode de fixation sur le tambour mobile est représenté par la fig. 10 (Atlas, PI. II). aa est une enveloppe de forte tôle, constituant le tambour; 66, une toile métallique en fil de fer étamé, séparée de aa par une spirale de gros fil de fer; cc, une toile de chanvre tendue sur 66, et dont les bords sont fixés sur le fond et sur le rebord du tambour, par des arcs de cercles en fer d, d', serrés par des boulons.

Les liquides, contenant le bicarbonate, étant dépourvus de viscosité, l’alimentation ne peut pas se faire comme avec les sirops de sucre. Pour éviter les projections en dehors de l’appareil et les déperditions d’ammoniaque, on a été con-

670 ENCYCLOPIÎDIR CHIMIQUE.

duit à faire tourner le tambour dans une enveloppe complètement fermée, en l’alimentant de la manière suivante : le mélange de liquide et de bicarbonate est introduit dans le tambour en marche par un tube W {fig. 8) en fer creux, animé, dans le sens vertical, d’un mouvement alternatif de va-et-vient tel que son extrémité t', recourbée et rétrécie, projette successivement le liquide en chaque point de la hauteur de la toile. L’extrémité supérieure de tt' est coudée pour recevoir un caoutchouc, qui lui amène les matières d’un réservoir R.

Le bicarbonate déposé sur la toile y forme une succession de couches trèsminces. Le chargement est continu et parfaitement équilibré, ce qui est la condition essentielle de la bonne marche d’un centrifuge. Quand le tambour est suffisamment chargé, c’est-à-dire quand la couche de bicarbonate arrive à O^.Ot du rebord on arrête l’alimentation et l’on adapte le caoutchouc à un tube voisin, qui amène, dans tV, l’eau de lavage contenue dans un réservoir S. La distribution recommence et le bicarbonate se lave par déplacement successif. Pour diminuer la perte de bicarbonate, qu’entraîne sa dissolution partielle dans les eaux de lavage, ces eaux, à la sortie de l’appareil, sont divisées en deux parts égales; la première va rejoindre la masse des liquides filtrés, tandis que la seconde est réservée pour commencer le lavage d’un chargement suivant. On arrive ainsi à réduire à moins de 2 p. 100 la perte de bicarbonate dissous.

Le couvercle de l’enveloppe est formé de deux parties, dont l’une ss [fig. S et 9), mobile autour de charnières k, constitue la porte par laquelle se fait la vidange. La partie fixe rr est percée de deux trous, l’un pour le passage de l’arbre, l’autre pour celui du tube distributeur. La surveillance du chargement se fait par un large orifice,' pratiqué sur ss et bouché par un tampon ou une plaque de verre.

En prévision des fuites d’air par les joints, le canal T, par lequel s’écoulent les liquides filtrés, est raccordé à une pièce de fonte contenant une soupape p, qui s’ouvre ou se ferme, suivant qu’on embraye ou qu’on désembraye le centrifuge. Une tubulure v reçoit un tuyau aboutissant au bas de la tour à coke, de telle sorte que l’aspiration du ventilateur agit dans ce centrifuge, dès qu’il est en marche.

Les absorbeurs et les centrifuges étant naturellement placés au rez-de-chaussée, il est nécessaire d’élever les liquides, sortant des premiers, pour les conduire dans les seconds. On se sert, k cet effet, d’une simple pompe centrifuge, installée au fond du réservoir qui reçoit les produits des absorbeurs. Ce petit appareil a l’avantage de délayer parfaitement le précipité dans le liquide et de l’y mettre en suspension ; de plus, on n’a pas k redouter avec lui les encrassements, auxquels serait exposée une pompe ordinaire k piston.

Le liquide est élevé par cette pompe dans un canal circulaire, établi au-dessus de ta rangée des centrifuges et muni d’un agitateur k mouvement lent, pour tenir le bicarbonate en suspension.

Quand les réactions dans les absorbeurs se sont effectuées complètement avec les proportions voulues de matières, la filtration du précipité ne laisse rien à désirer; le bicarbonate est bien ressuyé, et il tombe en poudre sous les raclettes. Si, au contraire, la réaction fondamentale n’est pas terminée, soit que l’acide carbonique ait manqué, soit que la durée du travail ou l’agitation n’aient pas été suffisantes, la filtration est lente et pénible; le précipité contient trop d’eau et se change en pâte, dès qu’il est manié. 11 y a donc Ik un moyen de reconnaître si le travail antérieur a été bien conduit.

Troisième opération. Torréfaction. — Cette opération a pour but de décomposer lé bicarbonate par l’action de la chaleur et de recueillir, d’une part, le carbonate neutre formé et, d’autre part, les vapeurs d’eau et l’acide carbonique. Elle s’effectue dans un cylindre fixe horizontal, à l’intérieur duquel se meuvent des lames hélicoïdales, chargées de retourner le bicarbonate, qu’on introduit à l’une des extrémités.

Les fig. 11, 12, 13 (Atlas, PL III) représentent différentes coupes d’un torréfacteur et de sa maçonnerie. Cet appareil se compose d’un cylindre en tôle, de 8 à 10 millimètres„d’épaisseur, de l"'à 1",10 de diamètre, sur i“ a 4'",50 de longueur, fermé par deux fonds plats et établi au-dessus d’un foyer, à une distance de 2 mètres environ, assez grande pour que le rayonnement direct ne puisse produire des coups de feu. Les gaz de la combustion s’élèvent dans l’espace circulaire compris entre le cylindre et la voûte de la maçonnerie, puis descendent, par un carneau C, muni d’un registre, dans un canal général des fumées.

Dans l’intérieur du cylindre se meuvent, à raison de sept a huit tours par minute, trois fortes lames hélicoïdales qç, q,q,, gjÇa, en fer forgé, de 0",20 de large, rivées, de mètre en mètre, sur des pattes portées par trois cercles/; les extrémités de ces lames sont fixées sur des manchons en fonte m, m', calés sur des bouts d’arbres p, p', qui reposent sur des paliers extérieurs et dont l’un porte un engrenage, destiné à transmettre aux lames un mouvement de rotation autour de l’axe géométrique du cylindre.

L’introduction du bicarbonate se fait par un distributeur mécanique, qui se compose essentiellement d’un moyeu hexagonal, en fonte, aa, portant six palettes rectangulaires en tôle et calé sur un arbre, mû par une roue à rochet, dont le mouvement peut être réglé à volonté. Ce moyeu est établi à l’intérieur d’une enveloppe en fonte, qui, d’un côté, porte une trémie bb où l’on verse le bicarbonate et, de l’autre, s’ajuste, par une partie dd, sur un cadre en fonte, rivé luimême sur le torréfacteur. La pièce dd et ce cadre forment un large canal rectangulaire, par lequel le bicarbonate, échappé des palettes, passe pour tomber dans le cylindre.

La pièce dd est en communication, par un coude, avec un large tuyau HH, entouré d’une chemise, où circule de l’eau froide, et faisant fonction de condenseur des vapeurs d’eau, qui contiennent de petites quantités d’ammoniaque. Le liquide recueilli est utilisé pour la dissolution du sel. L’acide carbonique froid est dirigé vers les absorbeurs.

La trémie doit toujours contenir une certaine provision de bicarbonate, afin d’intercepter la communication entre l’atmosphère et les gaz du torréfacteur. Le distributeur s’encrasserait, si on le laissait rempli pendant un arrêt trop prolongé de l’appareil; la chaleur durcirait le carbonate, au point d’occasionner des ruptures dans les mécanismes, à la reprise du travail. Il convient donc de n’arrêter qu’après la vidange complète du distributeur, en ayant soin, pour empêcher l’accès de l’air, de fermer le fond de la trémie par une plaque de tôle lutée avec du bicarbonate.

La position de l’orifice d’alimentation montre que les matières cheminent de l’avant a l’arrière; elles sont finalement chassées par les hélices dans une caisse cylindrique en tôle D, réunie par un coude au cylindre; cette caisse, munie d’une porte en fonte r, à charnières, serrée par des boulons a rotule sur un cadre en fonte raboté, est entourée d’une substance peu conductrice, afin que la chaleur du carbonate s’y conserve et s’oppose aux condensations d’eau.

EîiCYCLtJl'EÜlE CHIMIQUE.

Comme le cylindre ne contient jamais qu’une assez faible quantité de matière, laquelle est d'ailleurs peu conductrice, l’enveloppe serait exposée à une détérioration rapide, si la température ne restait pas à peu près invariable. Ce dernier résultat s’obtient en ajoutant au cylindre un appareil thermo-régulateur, qui gouverne la combustion, en réglant l’admission d’air dans le foyer. La porte du cendrier est fermée et ne s’ouvre que pour la vidange des cendres; 1 air arrive sous la grille, par un canal spécial, dont l’orifice d’entrée porte une soupape, que le thermo-régulateur seul est chargé de manœuvrer. Le mouvement de celui-ci est dû aux dilatations et contractions de l’air emprisonné dans un réservoir, soumis aux variations de température qu’on veut régler.

Dans le torréfacteur à soude, ce réservoir est un simple tube en fer, placé en II, dans le cylindre même. Le thermo-régulateur est réglé de manière à ce que les gaz aient, à l’issue du torréfacteur, une température d’environ 280°.

Pour éviter les effets de la dilatation, le torréfacteur est isolé de l’arrière du four; il traverse, a cet effet, une voûte circulaire, qu’il ne touche pas, et il repose, pardes oreilles OT,aurdes niches pratiquées dans la maçonnerie: les glissements sont facilités par l’interposition de plaques de tôle. La caisse de sortie est munie de pieds à roulette, afin qu’elle puisse suivre le torréfacteur, dans ses mouvements d’avance et de recul.

Le cylindre, tel que nous venons de le décrire, ne pouvant pas être un vase absolument clos, il est nécessaire, pour éviter les fuites, de le soumettre à l’action aspirante du ventilateur. Mais, comme une aspiration trop énergique ferait rentrer beaucoup d’air par les fissures et diminuerait ainsi la pureté de l’acide carbonique, il convient de la modérer. On parvient à maintenir la pression, dans le cylindre, à 1 ou 2 millimètres d’eau seulement au-dessous de la pression atmosphérique, au moyen d’un gazomètre placé sur le tuyau d'évacuation de l’acide carbonique. Ce gazomètre est représenté par la fig. \ 4 ; l’acide carbonique y pénètre par un tuyau a, et s'en échappe par un autre b. La cloche, suspendue il un balancier, est équilibrée de manière que le niveau intérieur de l’eau dépasse de 2 millimètres le niveau extérieur.

Si l’on suppose que la cloche soit au haut de sa course et que le ventilateur commence à aspirer le gaz par le tuyau 6, cette cloche ne tardera pas à descendre, car le débit du torréfacteur ne suffira pas à l’appel énergique qui se produit par le tuyau b\ l’orifice de sortie étant disposé de manière à diminuer graduellement, à mesure que la cloche baisse, il arrivera un moment où, la perte et le gain de gaz étant égaux, la descente cessera et l’équilibre sera établi.

Grâce à l’emploi d’un gazomètre de ce genre, on peut arriver à ce que l’acide carbonique du torréfacteur ne contienne pas plus de 6 à 8 p. 100 d’air.

La forme sous laquelle se présente le carbonate de soude torréfié varie suivant le degré d’humidité du bicarbonate. Si ce dernier sel est bien ressuyé, le carbonate est en poudre; si, au contraire, il reste une trop grande quantité d’eau, le carbonate est en petites boulettes, dont la grosseur augmente avec l’humidité du bicarbonate. L’imperfection du travail dans les absorbeurs est donc indiquée par les torréfacteurs, comme par les centrifuges. Il existe, d’ailleurs, d’autres moyens de contrôle, que nous ferons connaître un peu plus loin et qui permettent de corriger, en temps utile, la marche du travail.

fÿuatrièine oiiératlon. 19i:«tilIatioii. — Les liquides filtrés contiennent du sel marin non décomposé, du chlorhydrate et du bicarbonate d’ammoniaque. Lorsqu’on en verse quelques litres dans un ballon et qu’on leur applique une

chaleur graduelle, on obtient d’abord un dégagement d’acide carbonique, sensiblement exempt d’ammoniaque. Celle-ci n’apparaît que très-tard, quand la température approche de 100°, puis elle distille avec le reste de l’acide et se condense avec les vapeurs d’eau ; la proportion d’acide carbonique est alors devenue très-faible. Cette expérience montre qu’une distillation bien entendue des liquides peut fournir une quantité très-notable d’acide carbonique pur. On est, par suite, conduit à fractionner l’opération en trois temps : 1“ distillation de l’acide pur; 2“ distillation du reste d’acide mêlé d’ammoniaque; 3“ distillation finale de l’ammoniaque, après son déplacement par la chaux.

La première distillation, la seconde et le traitement par la chaux n’offrent aucune difficulté; mais il n’en est pas de même de la dernière distillation, où le liquide, qui doit être distillé d’une manière continue et jusqu’à la dernière trace d’ammoniaque, renferme la chaux en excès, le sable et les silicates, contenus dans le calcaire employé, et doit à la présence de la première de ces matières la propriété de produire une énorme quantité de mousse.

Les fig. 5 et 6 (Atlas, PL VI) indiquent les petits appareils destinés, le premier I à la distillation de l’acide carbonique, le second II à celle de l’acide et de l’ammoniaque ;

La fig. 7 montre l’appareil à chaux, où s’opère le traitement des liquides par cette base;

La fig. 9 représente le grand distillateur, où s'opère la distillation finale;

La7?gr. 10 est l’un des condenseurs qui reçoivent et condensent les vapeurs d’eau et d’ammoniaque, sortant du grand distillateur;

Enfin la fig. H est la coupe du condenseur de gaz ammoniac, dans lequel ce gaz rencontre de l’eau salée et s’y dissout.

Tous les appareils de distillation sont chauffés avec de la vapeur, empruntée à un générateur ordinaire.

Le petit distillateur I se compose de trois compartiments, que les liquides, arrivant par le tuyau o, suivant un mode continu et régulier, parcourent successivement, de haut en bas, tandis que la vapeur, admise par le tuyau u, circule en sens inverse; les cônes renversés dà, d'd‘, d"d" ont pour effet de rabattre les gaz et les vapeurs, en les obligeant à barboter dans les liquides. La quantité de vapeur est réglée de manière à ce que la température varie entre 50 et 60° dans le compartiment supérieur. L’acide carbonique produit se dégage par la tubulure U et est dirigé dans le gazomètre régulateur.

Le petit distillateur II est entièrement semblable au premier; le jeu de la vapeur et du liquide y est le même; seulement le liquide est à la température d’ébullition dans tous les compartiments. Comme il suffit d’y balayer simplement le reste d’acide carbonique, la consommation de vapeur y est bien moins considérable que dans l’autre, où le liquide doit être porté à t00“. Les produits du n" Il sont dirigés dans l’appareil à dissoudre le gaz ammoniac fig. 11).

Le liquide passe ensuite, par le tuyau c, dans l’appareil à chaux, formé d’un cylindre horizontal en tôle, parfaitement étanche, dans l’intérieur duquel se meut lentement un arbre armé de palettes en fer. La chaux, en pâte épaisse, est distribuée par une vis horizontale {fig. 8) tournant dans un canal oo, alimenté par la trémie T ; la vitesse de rotation est réglée de manière à maintenir un excès de chaux dans le liquide. La chaux, éteinte dans de grands bacs en bois, est tamisée sur des cribles en gros fils de fer, à mailles de 0",005.

La décomposition du chlorhydrate d’ammoniaque par la chaux dégage de la

chaleur. Comme le liquide entrant est déjà à la température d’ébullition, cette réaction tendrait donc à le faire bouillir et à provoquer dans l’appareil une pression favorable aux fuites d’ammoniaque. Pour éviter cet inconvénient, on refroidit le cylindre, en l’arrosant d'eau froide, comme les absorbeurs.

Du cylindre le liquide passe, par le tuyau d, dans le grand distillateur {Jig. 9), qui exige une construction spéciale, en raison des dépôts de sulfate de chaux qui s'y forment d’une manière continue. L’enveloppe est tout entière composée de tôles rivées sans joints. La division en compartiments est obtenue simplement par des tôles horizontales, rivées sur l’enveloppe : chacune d’elles porte quatre cônes pour détruire la mousse {Jig. 12), coiffés de quatre autres cônes pour rabattre la vapeur. Ceux-ci sont maintenus par des pattes, à 5 ou 6 centimètres du fond, et laissent ainsi à la vapeur un large passage circulaire. Chaque fond {figAi) porte un trou d’homme, d’une construction très-simple : une tôle verticale, de 0“,20 de haut, est rivée sur le bord d’une ouverture elliptique, pratiquée au milieu du fond, et est coiffée par un chapeau, de forme semblable, retenu par des patles. Lorsque des engorgements se manifestent, par suite des dépôts de sulfate de chaux, on suspend l’alimentation et on achève la distillation des liquides mis en œuvre. Lorsque l’appareil est refroidi, on y pénètre par la partie supérieure et on nettoie successivement les divers compartiments, après avoir démonté les chapeaux.

Le distillateur possède huit compartiments. Le plus élevé ne reçoit pas de liquides; il sert à purger la vapeur, comme une hausse de chaudière; le second reçoit les eaux de retour des condenseurs, qui arrivent par le tuyau cc; dans le roisième tombent ces eaux, partiellement distillées, ainsi que les liquides traités par la chaux.

Les produits de la distillation se rendent, par le tuyau ff, dans un large canal en fonte, qui les distribue, à droite et à gauche, à des condenseurs, dont l’un est représenté Jig. 10. Les vapeurs sont admises par quatre branchements en fonte hh, partant d'une tubulures, dans un espace annulaire, compris entre deux cylindres de tôle concentriques, rivés en haut sur une couronne, qui porte les branchements, et boulonnés en bas sur une deuxième couronne tt, supportée par quatre pieds dans un bassin de fonte; deux de ces pieds sont creux et remplissent l’office de conduits, par lesquels les eaux condensées se rendent dans un tuyau uu, venu de fonte avec le bassin. Ce tuyau communique avec un canal F, qui reçoit les eaux de tous les condenseurs et qui porte deux tubulures, l’une, en dessous, pour l’écoulement des eaux ammoniacales dans le distillateur, l’autre, en dessus, pour le dégagement du gaz ammoniac, qui se rend dans les cuves de dissolution. L’enveloppe rr contient de l'eau froide constamment renouvelée.

L’appareil de dissolution se compose de deux grands vases en tôle M et M' Lfig- 11), communiquant par un large canal, munis d’agitateurs et plongés dans une enveloppe pleine d’eau froide. Le gaz arrive en M par la tubulure B, en même temps que l’eau salée par le tube aa; tous les deux passent ensuite en M'. Les surfaces des deux vases suffisent amplement à l’absorption du gaz.

Le travail dans tous les appareils de distillation est continu; comme la production en’ acide carbonique et en ammoniaque caustique est en raison de la quantité de liquide fourni au premier petit distillateur, il convient de veiller tout spécialement à la régularité de la distribution de ce liquide.

Pour la bonne marche de l’opération, il est essentiel que la vapeur soit fournie aux appareils sous pression constante. C’est un résultat qu’on obtient facilement.

FACRIC.mON DU CARBONATE DE SOUDE. 675

à 1/10 d’atmosplière près, au moyen d’un réservoir de détente (1), interposé entre la chaudière et les appareils.

Cinciuiènic ogiératiAgi. Four à rliaux. — Les gaz fournis par le four à chaux doivent être, autant que possible, riches en acide carbonique. De plus, la chaux doit être propre, exempte de mâchefer et de croûtes de silicates. Ce double résultat est atteint par l’emploi d’un four continu, dans lequel le combustible est brûlé à part sur des grilles. En employant un combustible peu hydrogéné, tel que le coke, on peut arriver à transformer en acide carbonique les 1 9/20 de l’air qui traverse les grilles.

Ld^fig. il (Atlas, PI. II) représente la disposition de la maçonnerie du four. Il est muni de trois ouvertures d’extraction, avec portes en fonte, serrées par des boulons à rotule; on évite ainsi toute introduction d'air par ces ouvertures, excepté pendant l’extraction, dont la duree est d’ailleurs assez courte, pour qu’il n’y ait pas lieu de modifier la marche des absorbeurs.

Le calcaire est introduit, par charges mesurées, à des intervalles de temps égaux. Pour opérer cette introduction dans un temps très-court, le calcaire est disposé d’avance sur une large rigole, qui, par un mouvement de bascule, s’incline et vient placer son extrémité sur le bord de la pièce en fonte aa, qui forme la gueule du four. Cette pièce est fermée par un couvercle 66, mobile autour de charnières et qui peut se soulever au moyen d’un levier.

Le ventilateur, qui aspire, dans les absorbeurs, les gaz du four a chaux, ne gouverne pas en réalité la combustion, car une partie de l’acide carbonique en excès doit être rejetée dans l’atmosphère; l’évacuation a lieu par la cheminée U, qu’on peut mettre en communication avec celle de l’usine, afin de rendre le tirage plus constant. L’allure du four, réglée par un registre, placé dans la cheminée, est ainsi rendue indépendante de la demande plus ou moins variable des absorbeurs.

A l’issue du four, les gaz ont une température variable suivant l’humidité du calcaire, mais généralement supérieure à 200". Il convient de refroidir la partie utilisée, en lui faisant traverser un cylindre rempli de coke, à travers lequel découle constamment de l’eau froide,

Calcdl des réactioss.

Les tableaux suivants, empruntés au même mémoire, donnent une idée exacte des proportions de matières mises en œuvre, rapportées aux proportions équivalentes 58,5 NaCl, 17A'/IP,22 CO% etc.

DISTRIBÜTEUR DE l’eAU SALÉE.

Eau.

Sel.

Entrées.

Pour aller ah-nrb'eurs.

Pour aller au condenseur à atiinioninqun .

Fii/i'RATioN (centrifuges).

Ka-TRÉES

Venant

absorbeurs.

Eau .

-Sel .

Sel ammoniac .

Carbonate d’ammoniaque .

Bicarbonate de soude .