SORTIES

Jlf

il !"

Sel .

Sel ammoniac .

Carbonate d’ammoniaque Bicarbonate de soude . .

Hydrate de chaux .

Gaz ammoniac .

Acide carbonique .

Chlorure de calcium. . .

24,41CaO!

1,95 110, i6,05 CaOl

L’ensenable des appareils distillatoires recevait:

1» Dans le premier petit distillateur, 54 kilogrammes de vapeur, dont 0,7 sont emportés avec l’acide carbonique produit. Le bicarbonate de soude (1 kilogr.) se transforme en 0,7 de sel marin ;

2“ Dans le deuxième ptt distillateur, 6 kilogr. de vapeur qui vont se condenser dans le condenseur de gaz ammoniac ;

5» Dans l’appareil à chaux 24S44 de chaux anhydre (il en faut théoriquement 18,0) avec 7^86 d’eau d’hydratation et 32S3 d’eau libre. La réaction met en liberté ll,8kilog. d’eau;

4“ Dans le grand distillateur, 85 kilogr. de vapeur pour la distillation de l’ammoniaque.

678 E^•CYCLOPEüIE CHIMIQUE.

Ces chiffres sont tous d’au grand intérêt pour qui veut faire le projet d’une usine à ammoniaque.

Nous tirerons encore, dos données fournies par MM. Schlœsing et Rolland, les indications suivantes :

En rapportant toujours les données à l’emploi d’un équivalent soit 58,5 de chlorure de so.lium, on emploiera 208'*‘,7 d’eau salée (D 1,181 à 2a degrés B), soit 246'^, 5, et on retirera des essoreuses 238“‘,2 (D 1,118), soit 266 kilogrammes.

A la sortis de l’absorbeur qui recevait l’ammoniaque, le liquide donnait à

l’analyse :

Eau . 100

Sol . 50

Ammoniaque . 8,8

Acide carboniqiu' . 0

La densité était 1,117. Un litre contenait donc 708‘',5 d’ammoniaque. Quand le lau-v devenait plus faible, on devait rajouter de l’ammoniaque, cette addition se faisait d’une façon continue dans le compartiment supérieur du grand distillateur. Les liquides fdtrés par les centrifuges avaient pour densité 1,118 et contenaient:

Eau . lUÜ

Sel .

Sel ammoniac .

Ammoniaque .

Acide carbonique .

Bicarbonate de soude .

0,5 de bicarbonate de soude équivalent à 0,1 d’ammoniaque, l’analyse devait donc accuser dans les liquides filtrés 08‘',245 d’ammoniaque dans 10 centimètres cubes. Quand ce tau.v était dépassé, c’est que la carbonatation n’avait pas été poussée à sa limite.

En résumé, en partant de 58,5 kilogr. de sel pur, on obtient comme résultats principaux, dans les diverses opérations :

Poids du sel (pur) mis en œuvre. ...... 58,5

— du sel perdu J . 20,2

— du carbonate de soude fabriqué . 35,0

— de |la chaux vive employée . 24,5

— de la vapeur nécessaire aux distillations. 123,0

(Poids de houille correspondant en admettant

une vaporisation de 7 kil.) . 17,6

Distributioit «les matières. — Dans la description que nous avons donnée précédemment des appareils, nous avons supposé une seule série d’absorbeurs ; en réalité, il doit y en avoir toujours au moins deux, entre les-

quelles il faut partager également les gaz et les liquides. Dans ce cas, on a à distribuer :

1" L’eau salée aux séries d’absorbeurs et au condenseur de gaz ammoniac;

2“ Les liquides filtrés par les centrifuges à la distillation ;

3“ Les eaux salées ammoniacales aux séries ;

4° et 5° L’acide carbonique pur et les gaz du four à chaux.

Eau salée. — La figure 14 (Atlas, pl. 111) représente l’appareil chargé de la distribution de l’eau salée.

AA, roue en bois, à mouvement de rotation lent et régulier; m, n, vi' , n', godets en cuivre, ramassant l’eau salée dans la bâche en bois BB, doublée de plomb, et la déversant respectivement, par les tuyaux t, u, t , ii' , dans les rigoles R, S, 11', S' qui la conduisent dans des tuyaux communiquant, soit avec les absorbeurs, soit avec le condenseur de gaz ammoniac ; R et R' correspondent aux deux séries, S et S' au condenseur. Les quatre godets m, m', n, n' peuvent être égaux; dans ce cas, le volume d’un godet, multiplié par le double du nombre de tours de la roue en vingt-quatre heures, doit être égal au volume d’eau salée qu’une série doit recevoir dans ce même temps. Le niveau dans la bâche doit être constant.

Dans le cas où l’on veut suspendre le fonctionnement d’une série et, par suite, la distribution d’eau salée qui lui est dévolue, il suffit de renverser le sens des rigoles correspondantes, en les faisant tourner autour de 1 axe o et en plaçant des cales sous leurs extrémités, de manière à faire retomber dans la bâche le liquide qu’elles reçoivent.

Etfinides à dtlstlUer. — Les appareils distillatoires forment une série unique, mais il faut pouvoir réduire subitement l’alimentation de moitié, quand on arrête une des séries d’absorbeurs. Il suffit, pour cela, de confier cette alimentation à une roue en bois à godets de plomb, semblable à la précédente, et versant dans deux rigoles à bascule. La vitesse de la roue et le volume des godets sont en', niés de manière à ce que le débit des liquides filtrés soit à celui de 1 eau salée dam le rapport indiqué précédemment pour les volumes. Toutefois, comme il est impossiljle d’observer si bien ce rapport qu’il ne se produise, à la longue, un déficit ou un trop-plein des liquides à distiller, le distributeur doit être complété par une disposition accessoire.

La pompe, qui élève dans la bâche du distributeur les eaux de la cuve des centrifuges, a un débit supérieur à celui de ce distributeur, de telle sorte qu un trop-plein, toujours en activité, gouverne le niveau dans la bâche. En disposant de ce niveau, de manière à le faire varier avec celui de la cuve, il est^ évident que si la consommation par le distributeur est trop forte, la hauteur d eau dans cette cuve baissera; elle diminuera en même temps dans la bâche; par suite, les godets se remplissant moins dépenseront des quantités moindres de liquide. Le contraire se produira quand la consommation sera trop faible.

La figure 15 représente le petit mécanisme destiné à relier les niveaux de la cuve et°de la bâche. F est un flotteur, placé dans la cuve, agissant sur l’extrémité d’un levier abo, qui est muni d’un contre-poids P, servant à régler l’équihbre du

système; 7371111 tuyau de trop-plein mn -, un bout de tuyau, relié a 737 par un tuyau en caoutchouc et suspendu au levier par son extrémité m.

Eau salée aiuinonlacale. — L’eau salée et le gaz ammoniac reçus dans le condenseur sont réglés, l’une par le distributeur d’eau salée, l’autre par l’alimentation des appareils distillatoires. Il ne s’agit donc que de distribuer également le liquide ammoniacal entre les séries, sans avoir a se préoccuper de sa quantité. Il suffit, pour cela, d’employer une roue à godets en fonte, fonctionnant dans une enveloppe en tôle exactement fermée. Le fond de cette enveloppe sert de bassin et reçoit le liquide ammoniacal par un large tuyau, relié au condenseur d’ammoniaque. Les rigoles sont encore à bascule et le niveau se règle de lui-mème, en raison de la vitesse et du volume des godets.

Acide carbonique pur. — Ce gaz devant s’écouler dans les séries, au fur et à mesure de sa production, la distribution se réduit à un partage égal, comme pour les liquides ammoniacaux. Ce résultat s’obtient assez simplement, en plaçant, entre le gazomètre régulateur et les séries, un ventilateur supplémenaire, qui aspire le gaz et le foule dans un large canal, d’où il s’écoule par des orifices égaux dans les séries d’absorbeurs.

esaz du four à chaux. — Cette distribution s’effectue au moyen d’un dispositif semblable au précédent, mais de dimensions plus grandes. Il n’est pas nécessaire, d’ailleurs, d’obtenir ici un pai’tage parfait, car la source du gaz est surabondante et, de plus, la portion qui doit circuler dans chaque série n’est assujettie qu’à la condition d’offrir aux liquides un excès convenable d’acide carbonique.

iSiirvelllauce des réactions. — La surveillance des réactions dans les différents appareils s’exerce, soit par des essais alcalimétriques, soit par des analyses de gaz, ayant toutes pour type la détermination de l’acide carbonique dans un gaz non absorbable par la potasse. Quant à la proportion de sel, elle est vérifiée par l’aréomètre.

Les essais alcalimétriques pei-mettent de déterminer : 1“ le taux de l’ammoniaque introduite dans l’eau salée ; 2“ le taux de l’alcali restant dans les eaux filtrées; 5“ le taux d’ammoniaque dans le liquide sortant du deuxième petit distillateur, dans les eaux de condensation des torréfacteurs, dans l’eau salée sortant de la tour à coke.

Par les analyses de gaz, on détermine le taux d’acide carbonique dans le gaz sortant du gazomètre des torréfacteurs, dans celui des foyers du four à chaux, dans les gaz qui sortent de ce four et enfin dans ceux qui s’échappent des absorbeurs.

La comparaison des chiffres ainsi déterminés avec les taux normaux fournit de précieux renseignements sur le fonctionnement des appareils.

Ce résumé de l’article de MM. Schlœsing et Rolland est presque entièrement empruntée à la Chimie technologique de Knapp, traduite par MM. Debize etMérijot.

Arrivons mainlneant à la description des nouveaux procédés employés par MM. Solvay et Boulouvard, autaut du moins qu’on les connaît par les descriptions assez peu complètes faites jusqu’ici et par les brevets pris par les inventeurs :

PROCÉDÉ SOLVAY.

Préparation de la saumure ammoniacale avec le sel solide. — M. Solvay a breveté en 1865 un appareil dans lequel les proportions de sel et d’ammoniaque dans la saumure sont réglées automatiquement par la densité des liquides (fig. 500 ) .

Le sel est chargé à la pelle dans un bac plat A divisé par des chicanes. Un filet

Fig. 500.

d’eau réglé par un flotteur très sensible r arrive à l’une des extrémités et parcourt toutes les divisions du bac à travers la masse de sel avant de sortir sature à 1 autre extrémité : une série de toiles métalliques empêchent les impuretés d être entraînées. Cette saumure, ainsi obtenue au fur et à mesure de la demande des appareils, passe alors dans la caisse d’absorption d’ammoniaque. Les deux compartiments B et C communiquent en bas par un tuyau, et en haut par une ouverture dans la cloison; les compartiments B et D communiquent également en haut par une ouverture semblable. La saumure arrive en B et passe de là en C par le tuyau inférieur; elle rencontre dans ce compartiment l’ammoniaque qui arrive sous un faux fond percé de trous. En absorbant l’ammoniaque, la saumure diminue de densité et s’élève par suite à un niveau plus élevé qu’en B. Dans le compartiment C est un flotteur d qui porte un siphon indésamorçable, et mobile à volonté sur les glissières qui le supportent. Ce siphon fait communiquer le compartiment Cavec le compartiment D : par suite, dès que le niveau du liquide atteint dans la caisse C le point voulu, et correspondant à l’absorption admise de gaz ammoniac, le siphon entre en jeu et fait passer la saumure ammoniacale dans la caisse D ; en même temps, il arrive de la saumure fraîche de Ben C pour absorber de nouvelles quantités d’ammoniaque. L’écoulement de l’eau salée est donc parfaitement réglé par le fonctionnement des distillateurs, et on arrive à entretenir une relation exacte

682 ElNCYCLOPÉDIE CHIMIQUE.

entre le chlorure de sodium et l'ammoniaque, pourvu toutefois que celle-ci arrive parfaitement exempte d’acide carbonique, qui modifierait notablement la densité et, par suite, la marche du siphon.

Les traces de gaz inertes qui peuvent accompagner l’ammoniaque sont dirigées dans la saumure contenue dans le hac de dissolution, et abandonnent 1 alcali volatil.

Ajoutons qu’une saumure saturée et marquant 25 degrés déposerait du sel en se saturant d’ammoniaque : il faut y introduire un petit filet d eau qui est réglé par le flotteur même du bac à dissolution.

Enfin, dans le compartiment D, règne un serpentin destiné à refroidir la saumure échauffée par la dissolution de l’ammoniaque.

Préparation de la saumure ammoniacale en parlant de Veau salée naturelle. — L’eau salée telle qu’elle sort des trous de sonde contient, comme on l’a vu, des sels de chaux et de magnésie que l’on doit éliminer. Comme le carbonate d’ammoniaque précipite très incomplètement les sels magnésiens, on commence par éliminer ceux-ci par de la chaux, et les sels de chaux sont ensuite précipités par du carbonate d’ammoniaque. Une fois la saumure purifiée, il est nécessaire de rajouter du sel marin, parce que la présence de chlorures étrangers avait diminué la solubilité du chlorure de sodium.

Le carbonate d'ammoniaque peut être employé directement, ou bien on peut injecter de l’acide cai’bonique dans la saumure ammoniacale et décantée après chaulage. Il faut toutefois prendre soin de ne pas introduire plus d’un équivalent d’acide carbonique pour un d’ammoniaque. Cette purification peut sc faire en même temps que l’addition d’ammoniaque dans l’appareil représenté figure 301 . Une série de

vases clos R R' R" . communique en haut et en bas par les tuyaux à robinet

P et P' avec l’absorbeur proprement dit A. Dans ces vases, des agitateurs W brassent le liquide pour faciliter l’absorption et régulariser le mélange. La circulation se produit d’elle-même par la différence de densité causée par l’addition de l’ammoniaque : on peut l'activer en interposant entre les vases communiquants une hélice animée d’un mouvement rapide. L’ammoniaque sèche arrivant des distillateurs par le tuyau T dans un faux-fond perforé, traverse l’eau salée et s’y condense, les gaz étrangers qui peuvent l’accompagner sont dirigés dans un laveur où ils se purifient. Un serpentin S, traversé par un coui-ant d’eau froide, sert à absorber la chaleur dégagée dans la réaction (environ 500 calories par kilogramme d’ammoniaque). Une petite roue à augets m introduit une quantité mesurée de sel dans le saturateur pour amener l’eau salée au degré voulu.

On reconnaît que l’eau salée est suffisamment saturée par l’augmentation de volume qu’elle a subie, ce qu’indique un niveau d’eau fixé sur les vases R. Il ne peut plus, en effet, être question de se baser sur la densité comme dans le cas précédent, car 1 appareil contenant, outre l’eau salée et l’ammoniaque caustique, du carbonate d ammoniaque en proportions variables, la densité change d’une opération à l’autre.

Une fois un vase R plein, on ferme la communication avec le condenseur à ammoniaque, et 1 on fait passer par pression la saumure dans un vase à décantation C, puis dans un vase R contenant un filtre cylindrique mobile en feutre porté par une

En 1879, M. Solvay a pris un nouveau brevet pour la purification des eau.x. salées ; la saumure à purifier serait traitée à chaud par du carbonate de soude, avec addition d’un peu de chlorure de chaux pour précipiter sûrement tout le fer s’il y

FABRICATION OU CARBON.ATE DE SOUDE, carcasse en tôle perforée, dans lequel s’accumulent les matières solides La lessive parfaitement limpide est ensuite refroidie en circulant dans u terne de tubes rafraîchis extérieurement et intérieurement par un courai

Carbonatation. — Dans ses nouvelles installations, M. Solvay carbonate les saumures ammoniacales dans d’énormes cylindres verticaux figure 502 , en tôle ou en fonte, dont il a successivement porté la hauteur de 12 à 15 et 24 mètres. Ces cylindres sont constamment arrosés par de l’eau froide coulant en abondance le long des parois extérieures, pour maintenir la basse température nécessaire à l’achèvement des réactions comme nous l’avons vu plus haut. Afin de diviser l’acide carbonique dans le liquide que contiennent ces colonnes, on dispose un certain nombre de fauxfonds perforés de petits trous. Ces faux-fonds (fig. 305 et 304) ont la forme d’une calotte pourvue à la circonférence de dentelures dont les vides intermédiaires permettent au précipité de descendre dans la colonne, et donnent encore passage au liquide et au gaz lorsque les petits trous commencent à s’obstruer. Au-dessous de chaque diaphragme est une dalle plate perforée d’une ouverture centrale ou de plusieurs qui permettent au gaz de passer sans mélanger la saumure neuve arrivant dans l’absorbeur avec le liquide presque saturé du fond de l’appareil. Ces dalles reposent sur des cornières interrompues laissant un passage aux dépôts et au liquide.

Les diaphragmes sont un peu mobiles pour empêcher les dépôts de s’y accumuler, mais cependant ne doivent pas pouvoir être retournés par la pression du gaz en cas d’obstruction partielle. Pour cela ils sont maintenus par des sortes de buttoirs fixés aux cornières et qui ne leur laissent qu’un jeu déterminé.

Malgré ces précautions, les diaphragmes se bouchent quelquefois par des croûtes adhérentes. Il faut alors vider l’absorbeur dans un autre appareil, et le chauffer à la vapeur pour dissoudre les croûtes. L’absorbeur est remis en route après refroithssement.

La saumure entre dans l’absorbeur vers le milieu de sa hauteur : elle est fournie par un tuyau général embranché sur tous les absorbeurs et pénètre en forçant un clapet qui se referme automatiquement en cas d’arrêt. Le réservoir commun d’alimentation est à niveau constant. Il est fixé à environ 5 mètres en dessous du haut de 1 absorbeur, est clos, et en communication avec la partie supérieure de l’absorbeur pour égaliser la pression.

^ Ce dispositif d’alimentation a pour but de maintenir dans le haut des colonnes d absorption un liquide peu renouvelé et chargé d’acide carbonique, qui se trouve propre à retenir la majeure partie de l’ammoniaque entraînée d’en bas par les gaz non absorbés. D’après un brevet, pris par M. Solvay en 1876, de l’eau salée ou même du sel solide seraient introduits dans le haut des absorbeurs pour saturer de nouveau de chlorure de sodium la saumure appauvnie par la précipitation de bicarbonate de sonde.

L acide carbonique pénètre dans l’absorbeiir par un faux-fond établi à la partie m érieure. Un clapet d’arrêt empêche le retour des liquides dans le tuyau à gaz lorsque la marche est interrompue. L’acide carbonique est comprimé assez fortement de façon à vaincre la pression du liquide et toutes les résistances qu’il renœntrera dans son mouvement. Le gaz va donc en se dilatant à mesure qu’il s eleve et ce travail détermine un refroidissement considérable qui concourt, avec I arrosage extérieur, à maintenir la température modérée nécessaire à l’achèvement des reactions.

Avec des colonnes de 15 mètres, il faut donner à l’acide carbonique au moins

686 ENCYCLOPÉDIE CIIIJIIÜDE.

une pression de 1,75 atmosphère, La chaleur mise en liberté par cette compression est enlevée au gaz au moyen d’un système quelconque de tubes réfrigérants avant son entrée dans les appareils.

Dans un brevet de 1866, M. Solvay indique qu’il comprime le gaz à une haute pression pour le détendre ensuite (après refroidissement?) en lui faisant produire un travail avant de l’envoyer aux absorlieurs ; il arriverait ainsi à abaisser davantage la température de ses colonnes ; il ne semble pas que ce procédé un peu complique soit utilisé.

On dispose de deux sources d’acide carbonique. La calcination du bicarbonate de soude fournit théoriquement la moitié de l’acide, nécessaire dans un grand état de pureté (92 à 95 pour 100) quand on la fait en vases clos. Le restant est emprunté au four à chaux qui fournit la chaux vive nécessaire à la régénération de l’ammoniaque. Un four à chaux bien conduit fournit des gaz contenant 27 à 52 pour 100 d’acide carbonique. M. Solvay avait breveté l’emploi d’un jet de vapeur surchauffée pour enrichir à certains moments les gaz de son four à chaux, en favorisant la dissociation du calcaire. La réaction sur laquelle il s’appuyait est bien connue, mais le procédé n’a jamais dû être employé, car on déterminerait ainsi un refroidissement considérable dans le four et par suite on ne retirerait après que des gaz très pauvres.

L’acide carbonique du four à chaux est lavé et refroidi dans une tour arrosée d’eau, puis va aux pompes de compression, qui le lancent dans les absorbeurs. fie travail de compression des gaz constitue une des grosses dépenses de charbon dans cette fabrication.

Les pompes envoient le gaz d’une façon intermittente, l’agitation du liquide est ainsi beaucoup plus intense, et on s’oppose mieux aux obstructions de la colonne.

Il est probable que l’on refoule alternativement du gaz riche et le gaz des fours à chaux, le second après introduction de la saumure fraîche, pour amener déjà la carbonatation à un degré avancé, l’autre pour finir la réaction. Toutefois, certains torréfacteurs de M. Solvay ne constituant pas des vases clos, il est possible que cette double distribution de gaz indiquée dans les premières descriptions ait été jugée inutile, depuis que les dimensions des colonnes ont été considérablement augmentées.

Nous avons vu que la carbonatation de la saumure ammoniacale est très aisée au commencement, mais aussi elle dégage une grande quantité de chaleur, et par suite nuit beaucoup au travail des absorbeurs en élevant la température des liquides. Dans la seconde période, l’absorption est lente, mais l’élévation de température relativement faible. Il est donc utile de ne pas effectuer la première période de la carbonatation dans l’absorbeur et de n’envoyer à cet appareil que des liquides déjà à demi saturés et refroidis préalablement. C’est dans ce but que M. Solvay envoie de 1 acide carbonique lavé et purifié dans les compartiments supérieurs de la colonne distillatoire, de façon à caibbnater préalablement la saumure dans les appareils de condensation.

A la sortie des absorbeurs, le gaz contient encore environ 10 pour 100 d’acide carbonique ; il n’est donc réduit que d’un cinquième de son volume. L’ammoniaque entraînée par cette énorme masse inci'te est bien en partie retenue par le liquide

pauvre et carbonate de la partie supérieure de l’absorbeur, mais il est probable qu’on doit faire passer les gaz dans une tour arrosée avec l’eau salée allant au.v condenseurs pour achever de retenir l’alcali volatil. On retient bien ainsi l’ammoniaque à l’état de tension, mais le courant gazeux doit toujours entraîner des fumées de carbonate d’ammoniaque solide, qui, n’ayant qu’une tension très faible, ne peut aller se dissoudre qu’imparfaitement dans le liquide qu’elle rencontre. Nous verrons plus loin l’ingénieuse solution adoptée par M. Schlœsiug pour récupérer l’ammoniaque ainsi entraînée.

Le liquide saturé dans l’absorbeur est enlevé par le fond au moyen de tuyaux munis de robinets, l’extraction est intermittente.

Lavage et filtration du bicarbonate de soude. — Nous avons vu que M. Solvay s’attaebe à réintroduire constamment dans ses absorbeurs du chlorure de sodium au furet à mesure que le liquide s’appauvrit par suite de la précipitation du bicarbonate de soude. Il doit ainsi modilîer à son avantage les conditions d’équilibre dont il a été question plus haut et atteindre un degré de transformation un peu plus élevé qu’eu ne réajoutaut pas de sel marin dans les liqueurs. M. Solvay prétend même décomposer intégralement tout le chlorure de sodium tandis que par les méthodes ordinaires on n’en utilise que les deux tiers. L’assertion nous paraît très douteuse, et M. Solvay lui-même se charge de nous donner raison puisque, dans un brevet

Fier. 30r..

de perfectionnement pris à Bruxelles (n» 8180), il indique des appareils pour extraire le sel marin des liquides sortant des appareils distillatoires.

Quoi qu’il en soit, que la décomposition du sel marin soit intégrale ou non, il est certain qu’en ajoutant du chlorure de sodium dans ses saumures déjà saturées,

M. Solvay détermine la précipitation d’une certaine quantité de chlorhydrate d ammoniaque avec le bicarbonate de soude. Dans les traitements ultt'rieurs, la présence de ce sel expose à des pertes d’ammoniaque par suite de la réaction inverse dont il a été plusieurs fois question, perte d’ammoniaque qui est accompagnée de la régénération d'une certaine quantité de chlorure de sodium. Pour éviter ces causes de perte, M. Solvay s’appuie sur ce que le chlorhydrate d’ammoniaque est plus soluble à chaud qu’à froid, tandis que la solubilité du bicarbonate de soude varie peu, tant qu’on n’atteint pas la température où ce sel tend à se décomposer. En chauffant donc à une température convenable le liquide chargé de précipité sortant de l’absorbeur, on dissoudra assez facilement le chlorhydrate d’ammoniaque avec une quantité relativement insignifiante de bicarbonate de soude. Cette opération se fait dans un appareil spécial chauffé par un serpentin, à la sortie de l’absorbeur, ou bien on lave le précipité avec de l’eau tiède.

Dans ses premiers essais de filtration, M. Solvay se servait d’essoreuses, il y a renoncé, sans doute parce que le sel obtenu était trop fin, il ne se laissait pas facilement laver. 11 a depuis breveté un système basé sur l’emploi du vide.

A l’usine de Northwich, où l’on emploie les procédés de M. Solvay, la filtration se fait dansun tambourfermé A (fig. 505) divisé en deux par une surface filtrante horizontale. Le liquide à filtrer est réparti : sur le filtre, par un tourniquet hydrau-

Fig. 306.

lique B ; quand il y a une couche suffisante, on arrête la filtration et on introduit l’eau de lavage. Le vide se fait par l’intermédiaire d’un vase où l’appel est produit par une pompe à piston d’eau (fig. 306) supprimant à peu près complètement les espaces nuisibles , et retenant en dissolution l’ammoniaque volatile aspirée par le jeu de le pompe avant de l’envoyer dans l’atmosphère.

Après le lavage, on élimine l’eau interposée en aspirant de l’air à travers le précipité.

M. Solvay a breveté en 1876 un appareil de filtration plus compliqué (fig. 507 à 509) qui fonctionne bien, paraît-il, à Varangéville. Cet appareil permet une filtration continue associée à un lavage méthodique.

11 consiste en une caisse ronde à fond parabolique A divisée par des cloisons rayonnantes en un certain nombre de compartiments, 8 par exemple, d’après le brevet. Chaque compartiment est couvert par un treillis ou une plaque perforée G, sur laquelle est étendue une lame de matière filtrante, fianelle, toile, feutre, etc., maintenue en place et consolidée par un tissu métallique. Chaque compartiment se

IJi'oIonge jusqu’au pied de la caisse, et communique, suivant sa position actuelle, par des ouvertures pratiquées dans la plaque de fond P avec l’intérieur d’un petit vase C formant le socle de la caisse. Ce petit vase est divisé par des cloisons en trois parties : la partie reçoit les liquides fournis par les compartiments A, , A, , A3 , la partie Cj , les liquides fournis par A^, et la partie c, , les liquides fournis par Aj, Aj, A,, enfin sous A* est une partie pleine.

et s’écoule par le tuyau t dans un réservoir en communicalion

- ^ ^ pompe, il s’y mélange avec les liquides provenant des

compartiments Aj et A. chargés immédiatement avant. Le précipité de bicarbonate commence à se ressuyer sur filtre Aj , celui qui est contenu dans le compartiment k- J'SÇoit par 1® tuyau Tj de l’eau de lavage provenant des

- ÎV réservoirs et R*, qui a déjà passé sur le filtre A* et a

' = - ■— été remontée en R; et R» par la boîte Cj et le tuyau En

A* tombe par de l’eau des réservoirs R^ et R^ •; cette Fig. 309. eau a passé sur les compartiments Aj, A^, A„ est descen-

due dans la boite c- et a été remontée par le tuyau <j dans les compartiments Rj et Rj. Le dernier lavage se fait en A, par le tuyau T, avec de l’eau

692 EKCYCLOPÉDIE CHIMIQUE.

façon que Fun puisse se remplir tandis que l’autre se vide. On peut régler ce travail soit par des robinets manœuvrés à la main, soit par des soupapes automatiques.

Réduction du degré du sel de soude. — Dans le cas où l’on demanderait le sel de soude à plus bas degré, il suffirait de terminer le lavage avec de l’eau salée dans les filtres. De l’eau salée marquant 25»B. donnerait du sel de soude à 80“ Descroizilles, de l’eau salée marquant 19“ D. du sel de soude à 84“.

Dessiccation du bicarbonate de soude. — Le bicarbonate de soude forme par lui-même un produit commercial. M. Solvay a breveté pour dessécher ce sel des appareils où le bicarbonate est constamment divisé en pluie fine dans un courant d’air chaud circulant en sens contraire de la marche du sel. La figure 510 représente un de ces appareils. Il faut avoir soin que la température soit constamment maintenue au-dessous de 45“, pour que le bicarbonate ne puisse commencer à se décomposer. M. Solvay a imaginé pour régler la température du courant d’air la disposition suivante : Un bassin plein d’eau à niveau constant est chauffé par le courant d’air; dans l’eau plonge un flotteur qui, au moyen d’un levier, commande une valve par laquelle peut arriver de l’air froid. Si la température s’élève, l’eau diminue de densité, le flotteur s’enlonce et fait ouvrir la valve; quand la température s’abaisse, l’effet contraire se produit.

Calcination du sel de soude. — Nous avons déjà signalé les difficultés que présente la calcination du bicarbonate de soude, et la nécessité de porter toute la masse du sel à une température suffisamment élevée pour augmenter sa densité.

Le problème n’est évidemment pas très facile à résoudre. M. Solvay a breveté successivement plusieurs types de torréfacteurs, dont nous donnerons ici une description succincte.

Un des premiers appareils brevetés consiste en un cylindre vertical, divisé par un certain nombre de cloisons horizontales, laissant alternativement des vides au centre et à la circonférence pour le passage de la matière. Les plateaux formant ces cloisons sont creux et traversés soit par un courant de vapeur, soit par de l’air chaud. Le bicarbonate est étalé en couches minces et incessamment remué par des bras armés de couteaux, commandés par un arbre vertical. Les couteaux, suivant le plateau, sont disposés de façon à refouler la matière vers les ouvertures. Le bicarbonate est introduit dans le premier compartiment de l’appareil par un distributeur traversé par un arbre à mouvement lent portant un certain nombre de bras. Le bicarbonate qui remplit ce distributeur assure l’étanchéité. Le gaz carbonique presque pur dégagé par la décomposition du bicarbonate dans cet appareil, est aspiré par les pompes, refroidi et dirigé dans les absorbeurs.

Ce type de torréfacteur doit assez mal travailler, parce que le bicarbonate, introduit un peu humide, tend à s’agglomérer et forme des morceaux dont le centre doit être imparfaitement décomposé. De plus, il colle sur les cloisons, et la transmission de la chaleur doit être très gênée. Enfin, la température du torréfacteur étant relativement basse, le sel obtenu par un tel procédé est forcément trop léger pour un grand nombre d’usages.

FABUICATION 1)U CARIiONATE DE SOUDE. 693

Pour obtenir un sel plus lourd, juais en se résignant à ne plus avoir du gaz carbonique pur, M. Solvay a breveté l'appareil représenté fig. TA \ , dans lequel le torré¬

facteur proprement dit A consiste en un cylindre incliné en fer à garniture intérieure de briques tournant sur des galets. Le bicarbonate est introduit par un carneau G, habituellement clos dans la partie supérieure de ce cylindre, descend lentement et arrive à l’état de carbonate dans une chambre B située à l’.autre extrémité. Le chauffage se fait directement par les gaz d’un foyer F à grille inclinée.

11 paraît que le type de torréfacteur adopté à Varangéville consiste en une sorte de grande capsule en fonte (fig. 514 et 515), chauffée par un foyer et close, où le sel est constamment remué par des racloirs librement suspendus à un bras animé

d’un mouvement lent de rotation. Ces racloirs grattent la surface de la capsule en formant avec elle un angle aigu.

Citons enfin le type de torréfacteur indiqué dans le brevet belge n“ 8180 et qui rappelle l’appareil de MM. Schlœsing et Rolland (figs. 512 et 515). 11 consiste en un cylindre en tôle, ou mieux en fonte A, complètement entouré par la flamme du foyer B jusqu’au carneau descendant G. Le bicarbonate humide est introduit par un ou plusieurs entonnoirs D qui débouchent sur le côté du cylindre et sont toujours tenus pleins, de façon à produire une fermeture étanche. Le sel calciné sort par le tuyau E, près du foyer. Le cylindre est toujours maintenu à moitié plein. L’acide carbonique, l’ammoniaque et la vapeur d’eau s’échappent par le tuyau F.

Un arbre horizontal G règne suivant l’axe sur toute la longueur : il est armé de bras rayonnants armés de grattoirs II, qui poussent le sel vers l’orifice de sortie, et le décollent de la surface métallique.

Pour communiquer une plus grande densite au sel de soude, M. Solvay a brevete diverses dispositions destinées à l’agglomérer par voie de fusion, opération qui n’a jamais dû donner de résultats pratiques, puisqu’on ne voit pas de sels denses sut le marché, et qui entraînerait une énorme consommation de combustible, autant du moins que le sel soumis à ce traitement serait presque pur.

M. Solvay a breveté également la production de soude caustique par l’action delà

vapeur d’eau projetée à la surface d’un bain de carljonate de soude fondu. On sait depuis longtemps que, dans ces conditions, il y a un peu d’acide carbonique dégagé, mais la décomposition est trop lente pour former la base d’un procédé industriel.

breveté l’apiiareil représenté figures 316 et 517, qui remplit un triple rôle: distillation du carbonate d’ammoniaque et mise en liberté de l’ammoniaque, décomposition du chlorhydrate et distillation de l’ammoniaque. Cet appareil fonctionne, paraît-il, dans l’usine de Northwich.

La colonne rectificatrice A, dont la disposition se comprend aisément, d’après la figure 317, sert à la distillation de l’acide carbonique et du carbonate d’ammoniaque: elle est traversée de bas en haut par un courant de vapeur déjà chargé d’ammoniaque.

Le compartiment supérieur joue le rôle d’un réfrigérant dans lequel se condense la vapeur, de sorte que le gaz qui s’échappe est desséché. Le refroidissement est produit au moyen d’un serpentin S traversé par un courant d’eau froide.

La distillation finale avec la chaux se fait dans une batterie de quatre chaudières verticales B, B,, B,, B5, qui reçoivent d’une façon intermittente le liquide accumulé dans le compartiment inférieur de la colonne.

Ces quatre chaudières sont en communication par un distributeur C qui permet d’isoler l’une ou l’autre pour le remplissage, ^a vidange et le nettoyage, sans nterrompre la distillation dans 'les autres. La vapeur nécessaire à la distillation est fournie par l’échappement des moteurs, et arrive dans le distributeur par le tuyau T. Elle pénètre d’abord par le tuvau T dans la chaudière B, contenant actuellement le liquide le plus épuisé, en sort par le

Fig. 318.

tuyau Tj pour retourner au distributeur, puis par % à la chaudière et circule ainsi d’une chaudière à l’autre ; lorsqu’elle sort de elle se rend par le tuyau Y dans la colonne de distillation.

La chaux nécessaire à la mise en liberté de l’ammoniaque du chlorhydrate est introduite en morceaux dans un panier à claire-voie P, par l’ouverture S, de cettefaçon les incuits et les parties insolubles peuvent etre rapidement retirées quand on vide la chaudière, en démontant la porte J, qui soutient le fond du panier. D après l’auteur, la chaleur dégagée par la dissolution de la chaux dans le chlorhydrate d’ammoniaque, donne lieu à une production de vapeur utile à 1 operation. ISous verrons tout à l’heure qu’il n’en est rien.

La réaction de la chaux sur la solution de chlorhydrate d ammoniaque n est jamais assez violente pour que la vapeur produite puisse refouler le liquide hors du panier. La vapeur dégagée s’échappe par les tuyaux Y et Y^.

On voit en x les faux fonds perforés par lesquels passent les vapeurs dans les compartiments de la colonne distillatoire, faux fonds ayant la forme [d’un entonnoir et qui sont dentelés comme les diaphragmes employés dans les absorbeurs .

Le tuyau à robinet I sert à faire passer le liquide dans les chaudières à chaux ; un tube de verre indique le niveau du liquide dans le dernier compartiment de la colonne .

En M sont les tuyaux de trop plein qui font communiquer les divers compartiments, en N les tuyaux' de dégagement de la vapeur d’eau et de l’ammoniaque; Y est une soupape de sûreté, Z le robinet de vidange des chaudières. Enfin F est un régulateur de température analogue à celui qui a été décrit à propos de la dessiccation du bicarbonate de soude, et qui règle l’admission de l’eau ou de la solution de l'eau ammoniacale dans le serpentin S, en agissant sur la valve G.

M. Solvay a décrit un autre appareil (fig. 518), dans lequel la distillation est continue et se fait dans une seule et même colonne. On y distingue deux parties, l’une supérieure A, identique à la colonne de rectification de l’appareil précédent et divisée en huit compartiments. La partie inférieure B sert à la distillation avec la chaux. Les récipients P, P^, Pj, Pj, pourvus d’un double fond G grillagé, reçoivent la chaleur vive. Lorsqu’un récipient doit être nettoyé puis rempli d’une nouvelle quantité de chaux vive, on l’isole de la circulation au moyen des robinets

Quand le liquide dépouillé de carbonate d’ammoniaque est arrivé dans le compartiment Aj, il coule par le robinet r ouvert dans le réservoir P correspondant, s’y sature de chaux, et repasse par le robinet dans la colonne B : le robinet sert au dégagement de la vapeur et de l’ammoniaque mises en liberté par la réaction.

La colonne B est divisée en plusieurs compartiments par des diaphragmes c ayant une ouverture centrale ; en dessus reposent des doubles fonds mobiles perforés F, échancrés sur les bords, dont le mouvement est régularisé par les tiges T.

Le liquide saturé de chaux descend d’un compartiment à l’autre et arrive en bas parfaitement distillé; il s’écoule par le robinet R. La vapeur nécessaire à la distillation dans la colonne B arrive d’une façon saccadée par le tuyau X de façon à tenir plus sûrement le liquide en mouvement.

FABRICATION DU CAllBONATE DE SOUDE. 099

D'après son brevet du 8 mars d876, M. Solvay envoie dans le compartiment supérieur du distillateur de l’acide carbonique de façon à avoir de l’ammoniaque déjà carbonatée à introduire dans ses absorbeurs. Il ne semble pas que dès lors le refroidissement dans le compartiment le plus élevé puisse être bien considérable. Si en effet on refroidit en dessous de 66“ un courant gazeux formé d’acide carbonique et d’ammoniaque, contenant même un excès d’ammoniaque caustique, il se dépose sur les parois du sesquicarbonate d’ammoniaque qui ne tarde pas à obstruer le tuyau de dégagement.

Revenons maintenant à la question relative à l’utilité d’employer de la cbaux vive pour produire de la vapeur dans les compartiments supérieurs de la colonne où se décompose le chlorhydrate d’ammmoniaque. Nous verrons par les considérations suivantes qu’il n’y a ainsi aucune économie de vapeur réalisée, et que l’on est obligé, pour arriver à une rectification convenable, de fournir à l’appareil toute vapeur nécessaire pour chauffer le liquide de 0 à 100“.

D’abord il faut, pour dégager toute l’ammoniaque carbonatée avant de faire réagir la chaux, chauffer jusqu’à 100“ le liquide : étant donné le nombre de compartiments et la hauteur du liquide dans chacun, la vapeur d’eau à son entrée aura au moins une demi-atmosphère de pression et par suite le liquide sera à 110“ en bas; la température est naturellement beaucoup plus basse dans le compartiment supérieur, mais du moment que l’ammoniaque se dégage avec l’acide carbonique, il faut, ainsi que nous venons de le voir, que le mélange gazeux soit dans toute la conduite allant au condenseur au moins à la température de 66“ ; comme le tuyau de dégagement a une certaine longueur, il faut nécessairement que la température à la sortie soit plus élevée; en n’exagérant pas, nous la fixerons à 70».

Admettons qu’il n’entre pas d’eau avec la chaux, il arrivera aux distillateurs, pour chaque équivalent de sel marin mis en œuvre :

191‘,5 d’eau / 19,5 sel

l 55,7 chlorhydrate d’ammoniaque.

Chaleur spécifique moyenne 0,2 | 18,3 carbonate d’ammoniaque,

I 1 bicarbonate de soude,

24,5 chaux vive environ.

total des matières solides. . . . 99,0 équivalant à 19 kil. 80 d eau.

Pour porter cette masse de 10» environ à 110», c’est-à-dire pour l’échauffer de 100», il faut donc fournir (191, 5-f- 19,8) 100=21150 calories, correspondant à

?li^=:58^072 de vapeur,

qu’il faut porter à environ 40 kilogrammes pour tenir compte des pertes par rayonnement des parois de l’appareil.

Or, pour la même mise en œuvre, on régénère à la distillation :

Ammoniaque 17 kilogrammes, consommant pour se vaporiser environ 17 kdogrammes de vapeur et représentant à 0» et 760- 23-“,590, acide carbonique 12,8 kilogr. consommant pour se vaporiser 6,4 kilogr. de vapeur; et représentant

700 ENCYCLOPÉDIE CIIIMIQUE.

à 0“ et 760“"',6"’-s500, soit une consommation de 53,400 kilogr. de vapeur pour un dégagement de 30"'-'=,090 du mélange gazeux.

La température à laquelle ce mélange s’échappe étant par h]q)othèse 70° an minimum, la tension de la vapeur d’eau qui l’accompagne est mesurée par SoS”™ de mercure, et le poids du mètre cube de vapeur est 0'‘,1966 ; par suite le volume

du mélange est 30,090 X (H- 0,00366x70)X iy0Q 9g5 — 54'"-S377 et le

poids de vapeur d’eau entraînée est 54,377x0,1966= d0’‘,690.

Ainsi la vapeur nécessaire pour réchauffement du liquide et le dégagement des gaz pèse en total 74'‘,090, quantité inférieure à la quantité de vapeur nécessaire pour la distillation de l’ammoniaque combinée, quantité fixée par les expériences de MM. Schlœsing et Rolland à 85 kilogrammes dans leur grand distillateur. Il est donc superflu de recourir à une source extérieure de chaleur qui complique 1 installation. Autrement dit, la quantité de vapeur nécessaire pour distiller complètement l’ammoniaque fournit amplement la chaleur nécessaire à réchauffement du liquide venant des essoreuses, et l’excès de celle-ci est plus que suffisant pour échauffer l’eau qui accompagne la chaux. Aussi, dans l’appareil de MM. Schlœsing et Rolland, était-on obligé d’arroser le cylindre où se faisait la réaction de la pâte de chaux sur le chlorhydrate d’ammoniaque.

Voyons maintenant comment on peut calculer le nombre minimum de compartiments à employer pour la distillation de l’ammoniaque contenue dans le chlorhydrate.

Si, dans une solution ammoniacale supposée assez volumineuse, pour que son titre ne change pas, portée à 100°, on fait passer de la vapeur en bulles fines, ou si l’on fait bouillir la solution, il se dégagera un mélange de vapeur tl’eau et d’ammoniaque tel que i kilogramme de vapeur contiendra très sensiblement 1 5 fois plus d’ammoniaque que 1 kilogramme du liquide à distiller.

Considérons trois compartiments consécutifs des distillateurs n — 1, n, ra -f- 1 , et supposons un régime permanent établi. Il passera d’un compartiment dans l’autre un poids P de liquide, et il viendra en sens contraire un poids p de vapeur : appelons s le poids d’ammoniaque contenu dans 1 kilogramme du liquide, g- le poids d’ammoniaque contenu dans un kilogramme de la vapeur. Le n® compartiment recevra du n — 1“ Ps„ j d’ammoniaque en solution et enverra au w 1*" Ps„, il recevra du n -|- 1®, le poids ^ d’ammoniaque en vapeur et enverra au n — 1® pi7„, on aura donc ;

Ps„ 1 -1- P J = Ps, + P G „ ou

appelant K le rapport constant entre les poids d’ammoniaque contenus dans le liquide et la vapeur en contact, on aura :

Donc les taux d’ammoniaque décroîtront d’autant plus vite que le poids p sera plus grand; il y a donc intérêt à ce que toute la vapeur employée dans l’appareil la traverse entièrement, et qu’il ne s’en forme pas une arrivée en un point intermédiaire.

Nous voyons que les différences entre les taux consécutifs sont les termes d’une progression géométrique.

Nous en déduirons

et par suite :

Reprenant les données fournies par les expériences de MJI. Schlœsing et Rolland, nous trouvons qu’avec de la chaux éteinte en pâte, contenant autant d’eau que d’hydrate de chaux, il est entré dans le prenner compartiment où a lieu la distillation de l’ammoniaque du chlorhydrate :

191,5 litres d’ea

U venant des essoreuses.

dans la pâte de chaux.

comme eau d’hydratation de la chaux.

de vapeur condensée.

de vapeur entraînée par les gaz (10,7) et condensée pour fournir la chaleur nécessaire à la vaporisation de l’ammoniaque du chlorhydrate (11,3).

294,7 litres d'

eau.

Le terme ^ devient donc -^294

Comme, en grand, le mélange de la vapeur et du liquide peut ne pas être aussi pai-faitque dans un essai de laboratoire, nous prendrons la valeur 4,10.

Nous trouverons ainsi qu’avec 6 compartiments on a s„, = SiX 0,0020 7 X 0,000065

Ainsi, quand ou emploie plus de 10 compartiments, la quantité d’ammoniaque contenue dans les résidus est absolument négligeable, à condition bien entendu que le distillateur soit disposé de telle sorte que le mélange des liquides de deux compartiments consécutifs soit rendu impossible.

Dans le distillateur breveté par M. Solvay, que nous venons de décrire, il y a douze compartiments.

M. Solvay a dû reconnaître lui-même l’inutilité d’employer de la chaux vive, car dans plusieurs brevets récents, il indique qu’il fait le traitement par la chaux à part et à froid pour utiliser la propriété dissolvante du chlorhydrate d’ammoniaque, à la préparation de différentes matières, par exemple à l’enricliissement des phosphates calcaires. Quand il n’emploie pas cette méthode, il fait, dit-il, passer le chlorhydrate d’ammoniaque sur de la chaux éteinte, granulée par extinction dans du chlorure de calcium.

Les compartiments où se font la décomposition du chlorhydrate d’ammoniaque et la volatilisation de l’ammoniaque doivent être construits de façon à pouvoir facilement être visités et nettoyés quand le sel marin employé contient un sulfate qui donne du sulfate de chaux, lequel forme un dépôt très dur sur les parties métalliques.

On prend souvent la précaution de faire arriver dans de grands réservoirs le liquide distillé, et de ne l’évacuer qu’ après avoir vérifié que l’opération a été conduite de façon à ne pas faire perdre d’ammoniaque. 11 est probable que d’ici longtemps on n’aura pas intérêt à chercher à retirer des liquides distillés le tiei’s d’équivalent de hlorurc de sodium qu’ils contiennent. Les Fig. 310. frais de concentration dépasseraient pro¬

bablement de beaucoup l’économie ainsi réalisée. Toutefois M. Solvay a breveté pour la clarification de ces liqueurs un appareil de décantation continue que nous croyons devoir indiquer, parce qu’avec quelques modifications il peut être utilement employé dans un certain nombre d’in dustriesoù les matières en suspension ont une tendance à se coaguler (fig. 3191. Cet appareil prend peu de place, il clarifie bien les liquides ; et donne un écoulement continu de la chaux entraînée en excès. Les eaux distillées arrivent par la tubulure C dans le tuyau central B. La vapeur se dégage par la cheminée D, tandis que les liquides troubles descendent d’abord, puis sont écartés de la direction verticale par le cône renversé mobile K, se relèvent dans la partie cylindrique A du décanteur, et sortent par le trop-plein E qui surmonte le tuyau F. La chaux qui s accumule dans la partie conique est remuée doucement par l’agitateur G, commandé par la roue H, et s’échappe par le robinet J.

Cet appareil peut trouver d’autres applications dans la fabrication de la soude, pour séparer les précipités des liquides où ils sont suspendus.

PROCÉDÉ BOULOUVARD.

préparation de la saumure. — Dans le procédé Boulouvard, au lieu de saturer la saumure d’ammoniaque plus ou moins carbonatée, on dissout le sel marin dans le liquide provenant de la condensation des produits venant du distillateur. Il n’est donc plus besoin de sécher les gaz provenant de cet appareil, ce qui supprime la la dépense de chaleur nécessaire à la rectification de l’eau saturée d’ammoniaque provenant de ce séchage. Il faut seulement avoir soin de bien régler la température des gaz à la sortie du distillateur, de façon à avoir une richesse constante, et à

Fig. 320.

éviter la sublimation du carbonate d’ammoniaque dans les tuyaux, si l’on ne scinde pas l’opération en deux, l’une donnant de l’acide carbonique pur, comme dans le procédé Schlœsing-Rolland, et l’autre de l’ammoniaque avec des traces d’acide carbonique. ,

L’ammoniaque liquide ainsi régénérée et plus ou moins carbonatee est alternativement recueillie dans deux réservoirs A et A' (fig. 320), munis de niveaux d’eau, servant à la jauger. A cause de la présence de proportions variables d acide carbonique, on ne peut estimer la richesse de la liqueur par un essai aréometnque ; on recourt à un dosage alcalimé trique rapide qui doit indiquer une teneur de 900 gr. d’ammoniaque (AzIP) par litre. Suivant les résultats du dosage, on Vamene le titre au degré voulu par addition d’ammoniaque, ou de petites eaux de lavage,

Le sel est versé dans des caisses verticales B, alimentées par le haut et pourvues d’une fermeture autoclave. L’ainmoniaqüe y arrive par l’urt des rohmets c; e d ssout rapidement le set avec production de froid. La saümure ammoniacale hltiee

d’abord par le sel lui-même, puis par des toiles filtrantes g, est pompée et va aux carbonateurs. L’air qui reflue de ces chambres à dissolution va à une tour a coke, où il est lavé.

Absorbeurs. — La carbonatation s’effectue dans une batterie de barattes disposées en gradins (20 pour une production de 10 000 kilogrammes de sel de soude en vingt-quatre heures). Ces barattes sont constamment refroidies. De même que dans l’appareil Schlœsing-Rolland, on fait arriver dans les trois derniers cylindres l’acide carbonique pur provenant de la calcination du bicarbonate de soude ; dans lequatrième, l’acide carbonique du four à chaux. Le gaz circule en sens contraire du mouvement des liquides.

Dans son brevet du 5 mars 1872, M. Boulouvard se proposait de décomposer le calcaire dans des cornues verticales, en utilisant la chaleur perdue pour chauffer les générateurs, de façon à obtenir de l’acide carbonique pur, mais il ne recourt pas à ce procédé imparfait et trop coûteux. Le four à chaux est d’un type courant.

Les barattes (fig. 321) diffèrent de celles qu’avaient installées MM. Schlœsing et Rolland. Au lieu de recourir à un battage énergique du liquide qui le projetait dans l’atmosplière gazeuse avec une grande dépense de force, M. Boulouvard détermine le contact au moyen d’une roue à augets tournant lentement. En montant, les augets soulèvent le liquide et le déversent en nappe dans le courant gazeux ; en descendant, ils enferment une certaine quantité de gaz dans le liquide. Le travail doit être, à dimensions égales, environ trois fois moindre avec ce dispositif qu’avec le précédent, mais l’absorption doit être aussi moins rapide.

Fig. 32t.

Filtration. — La filtration du bicarbonate a lieu dans un filtre-presse de forme particulière (fig. 322 et 323).

Sur un socle G en fonte sont quatre fortes colonnes 11 servant à soutenir les deux cylindres I et K.

Le piston A, qui porte le plateau filtrant L, est mis en mouvement par de l’eau comprimée pénétrant dans le corps de pompe B. Le plateau L est sillonné de rainures radiales qui amènent le liquide filtré dans la rainure circulaire a, aboutissant au tuyau b d’écoulement.

La plaque filtrante consiste en une feuille de tôle perforée encastrée dans le cadre en fer c, et recouverte d’ une lame de feutre.

FABRICATION liü CARBONATE DE SOUDE.

Quand on veut faite fonctionner cet appareil, le piston A est abaissé, et le cadre c repose sur le châssis carré M portant des rails qui permettent de le faire glisser de côté pour enlever le gâteau de bicarbonate de dessus le fdtre ; celui-ci étant remis en place, on repousse le châssis M, et on soulève le piston A.

L’appareil est alors prêt pour une nouvelle opération ; l’ouvrier ouvre la soupape t' qui permet l’accès des liqueurs à filtrer, et manœuvre, au moyen du levier 5, le robinet à trois voies e, qui laisse arriver de l’eau comprimée sous le piston E, en même temps le robinet à trois voies /"laisse échapper l’eau du cylindre D par le tuyau s'; celui-ci se soulève en entraînant le piston c au moyen des tiges N, le vide se produit dans la caisse filtrante, et la saumure chargée de bicarbonate de soude est aspirée par le tuyau t.

Arrivé au haut de sa course, le piston E vient butter, par la rondelle u, sur le levier v, qui ferme par le tiroir l l’admission d’eau comprimée sous le piston E, et ouvre la communication avec le tuyau s. On ferme alors t' et on manœuvre de nouveau le levier g, de façon à admettre l’eau comprimée dans le corps de pompe D par le robinet / et à laisser échapper l’eau du corps de pompe F par le tuyau r . Le piston C redescend et chasse la saumure à travers le filtre par le tuyau b.

Lorsque les pistons sont à bout de course, la rondelle x vient de nouveau mettre en mouvement le levier v, qui ferme par le tiroir b la communication avec 1 eau comprimée. Tout mouvement s’arrête.

On procède alors au clairçage. La clairce a été introduite par le tuyau y et leiobinet à trois voies y' dans l’espace annulaire O muni d un indicateur de niveau l. ■ . .

Par une manœuvre du levier m on met l’espace O en communication avec un réservoir à air comprimé par le robinet y', et avec la tubulure z par le robinet z . La clairce s’échappe par le tuyau z'”, qui' est rejoint avec la tubulure a par un tube de caoutchouc, traverse la tête du piston G et se répand par une série de rainures rayonnantes entre la surface de ce piston et une toile métallique garnie d un feutre qui y est rapportée : elle traverse le gâteau de bicarbonate et s’échappe par le tuyau b. On peut faire subir ainsi plusieurs lavages au gâteau de bicarbonate, puis le jeu que nous venons de décrire recommence. t -

Une opération dure vingt minutes et donne un gâteau de 40 kilogrammes. Le meme ouvrier peut conduire deux presses : et comme le sel obtenu rend environ 50 pour 100 de carbonate neutre, un ouvrier produit 120 kilogrammes de sel de soude a l’heure.

Calcination du bicarbonate de soude. -U décomposition du bicarbonate de

soude, qui doit se faire en vases clos pour fournir

à l’achèvement de la réaction, a lieu dans six cornues rectangulaires en f , , reliées à une tête commune B (fig. 324et525). Dans chacune troduit deux paniers en tôle perforée c d, contenan le

flamme du fover F circule autour de ces cornues, et au bout de six heuies la ca cination est opérée. L’acide carbonique et la vapeur d’eau « échappent à soupape c pour se refroidir dans le serpentin de plom ? , avant d’être dirigés sur les premières barattes.

La calcination opérée, on démonte l’obturateur e maintenu par des vis d p

sion, et on extrait les caisses avec des crocliets. Le carbonate de soude ainsi obtenu est moins dense que celui de M. Solvay.

Détails de fabrication contenus dans d’autres brevets. — Depuis la réussite de MM. Solvay et Boulouvards, un grand nombre de procéde's ont été proposés pour fabriquer le bicarbonate de soude. La plupart n’ont pas réussi, et beaucoup meme n’ont jamais été essayés. Presque tous sont des imitations plus ou moins heureuses de l’un des trois procédés que nous vepons de décrire.

M. Ilonigman, à Grevenberg, obtient la saumure ammoniacale par la dissolution du sel marin dans l’ammoniaque liquide et effectue la carbonatation dans une batterie de 6 cylindres tournants, sous la pression de 1/4 à 3/4 d’atmosphère et à une température de 20 à 35 degrés. Le précipité extrait est essoré dans des turbines : la décomposition des eaux mères se fait dans les absorbeurs mêmes.

M. Young (brevet du 6 avril 1872) fait de même la décomposition et la carbonatation dans le même appareil. L’acide carbonique entre dans trois chaudières mobiles sur leur axe par un arbre creux; quand l’opération est terminée dans la première, on laisse déposer, décante, lave le précipité par décantation, et chauffe la chaudière par un foyer : la décomposition donne du carbonate neutre en dissolution, que l’on envoie à la cristallisation. Avec un tel mode de lavage, le rendement doit être faible, et d’ailleurs le traitement par la chaleur (100 degrés) de bicarbonate de soude dans la quantité d’eau convenable pour produire une solution saturée à cette température ne détermine jamais une décomposition complète.

M. Scherbacbef (16 juin 1875) dissout du sel marin et du carbonate d’ammoniaque dans de l’eau chauffée entre 60 et 70 degrés; il se produit du carbonate neutre à un équivalent d’eau (?).

M. Verzyl (19 novembre 1875) décante (!) un mélange d’azote et d’acide carbonique pour en extraire l’acide carbonique pur. Il utilise dans des colonnes d’absorption la chaleur produite par la détente des gaz pour produire un refroidissement.

M Knab (4 septembre 1877) mélange dans un broyeur à boulets du bicarbonate d’ammoniaque avec un sel de soude donnant un sel d’ammoniaque plus soluble que le bicarbonate de soude et reprend la masse par l’eau.

Nous pourrions prolonger longtemps cette liste de brevets sans grand intérêt pour le lecteur.

M. H. Boutmy, ingénieur de la Société do Saint-Gobain, a breveté plusieurs dispositions très heureuses.

Condensation des vapeurs ammoniacales. — Le liquide destiné à absorber l’ammoniaque est puisé par une pompe centrifuge placée au fond du récipient, et constamment lancé par une série d’ajutages tangentiels. Ces ajutages ont la forme d’un cône légèrement divergent. On sait que, dans ces conditions, il se produit autour de la section contractée du jet une dépression qui peut atteindre jusqu’à un atmosphère si l’angle est de 5 degrés. Si donc on met cette partie de l’ajutage en communication par des tuyaux avec un réservoir de gaz ou de vapeurs, ceux-ci sont aspirés, tourbillonnent dans le jet liquide et s’y dissolvent ou s’y condensent.

Torréfaction. — Un second, brevet se rapporte à un torréfacteur mécanique formé par la réunion de 6 cuvettes liémi-cylindriques raccordées par des plans inclinés. Des arbres munis de bras remuent la matière dans les cylindres, et la font passer peu à peu d’une cuvette dans l’autre. Le sel est chargé par une trémie à double obturateur, pour éviter les rentrées d’air, et la calcination à l’autre extrémité.

Enfin M. Boutmy a breveté un type d’essoreuse facilitant beaucoup le déchargement. Le mode de chargement de l’essoreuse est le même que celui des essoreuses employées par M. Schœsing. Le liquide se trouvant constamment projeté^ à la circonférence de l’essoreuse, sans toucher le fond du panier, celui-ci peut être évidé et il ne sortira cependant pas une trace de liquide pendant 1 opération et le lavage. Après le clairçage et l’égouttage, on racle la matière au moyen d’une sorte de couteau commandé par un levier, et le sel tombe automatiquement dans un compartiment du bâti *.

NOUVEAU PROCÉDÉ DE M. SCHLŒSING (IVIAI 1878).

Les descriptions des procédés précédents montrent qu’ils dérivent tous de celui que SLM. Schlœsing et Rolland avaient créé en 1855.

fin 1878, M. Schlœsing, reprenant en main la question, a créé un nouveau procédé dans lequel les diverses réactions sont facilitées en ce sens qu’ elles deviennent indépendantes les unes des autres, et qui diminue de beaucoup la consommation de force mécanique en même temps qu’il supprime la nécessité de recourir à l’emploi d’acide carbonique pur, nécessité assez gênante pour la construction des appareils destinés à la calcination du sel de soude.

Revenant, en quelque sorte, au point de départ des recherches sur ce mode de fabrication, M. Schlœsing a divisé en deux phases la production du bicarbonate de soude : production continue du bicarbonate d’ammoniaque, réaction du bicarbonate d’ammoniaque sur la saumure.

Le point le plus remarquable et le plus nouveau de ce procédé consiste dans la production continue et sans pertes du bicarbonate d’ammoniaque. Nons avons déjà vu que, lorsqu’on emploie de la saumure ammoniacale, l’absorption d’acide carbonique, très énergique au début, devient de plus en plus lente, jusqu’à tendre vers zéro, à mesure que le liquide se carbonate, et que l’ammoniaque d’abord caustique se transforme successivement en chlorhydz’ate d’ammoniaque; de là l’emploi d’un grand nombre d’appareils de carbonatation, ou de pressions élevées, et la nécessité de recourir finalement à un courant d’acide carbonique pur, pour vaincre par une jdus grande richesse du gaz la paresse sans cesse croissante du liquide absorbant.

Si, au contraire, on soumet à l’action de l’acide carbonique une solution à titre

I. Antericiii-cmenl nu brevet de M. Boutmy, l'auteur avait fait construire, pour le même usage, , ’f-, Schlœsing, une turbine presque identique qui fonctionne parfaitement. Il a

beaucoup fiici île la dessiccation (male du précipité en interposant entre le panier métallique et la toile filtrante trouve alors que le sel est parfaitement ressuyé dans toute son

épaisseur, tandis que, autrement, il rt

sensiblement constant d ammoniaque à l’état de protocarbonate, l’énergie absorbante de cette liqueur sera certainement beaucoup plus faible que celle de l’ammoniaque caustique, mais incomparablement plus grande que celle des liqueurs salées approebant du dernier terme de la réaction ; le coefficient moyen d’absorption sera donc en définitive plus élevé, et la carbonatation donnera des résultats suffisants en employant le gaz des fours à chaux, contenant de 27 à 50 pour 100 d’acide carbonique.

Enfin, et c'est là le point capital de la découverte de M. Schlœsing, le produit de la réaction varie avec la richesse du liquide. Si la solution du protocarbonate d’ammoniaque contient moins de 8 pour 100 d’ammoniaque, il se précipitera bien du bicarbonate d’ammoniaque, mais il se formera aussi du sesquicarbonate qui restera en dissolution, et la réaction deviendra très faible ; mais si le taux d’ammoniaque est compris entre 10 et 15 pour 100, et si la température est maintenue au-dessous de 20 degrés, il ne se formera que du bicarbonate d’ammoniaque complètement insoluble dans l’eau mère qui ne contiendra que du protocarbonate. En résumé, l’acide carbonique sera complètement utilisé fà la réaction finale, et, si l’on renouvelle convenablement les liqueurs de façon que le taux d’ammoniaque reste toujours au-dessous de 10 pour 100, l’absorption continuera tout le temps avec la même intensité.

Pour déterminer l’absorption, M. Schlœsing recourt à la division du liquide ammoniacal projeté en gouttelettes dans le courant gazenx.

L’ammoniaque ainsi précipitée est constamment régénérée par la distillation des

liquides provenant des essoreuses : on reconstitue ainsi un mélange de ^ d’ammo¬

niaque caustique et de “de bicarbonate, environ, ce qui correspond à 1 partie d’ammoniaque pour 2 pai’ties de protocarbonate.

Voyons à quelle richesse devra sortir l’acide carbonique des appareils d’absorption, en admettant que les appareils de décomposition du bicarbonate de soude n’envoient rien à l’absorbeur.

Pour partir des bases indiquées dans le tableau de la page 677, admettons qu’on emploie à la distillation 24’^“, 5 de chaux vive, pour 58'“‘,5 de sel marin mis en œuvre. Cela correspond à la décomposition dans le four a chaux de 43tii,75 de carbonate de chaux supposé pur et sec. Si, dans le four, on brûle 1 partie de coke à 90 pour 100 de carbone pour 6 de pierre à chaux, et que tout l’oxygène de l’air traversant le four soit utilisé, le mélange gazeux à la sortie du

Acide carbonique provenant du calcaire. . 19“, 25= 9“-‘,785 à 0" et 760““.

du coke. . . . 25“,910=12“-Sl55

Azote correspondant à l’oxygène qui a brûlé le coke .

.az contiendra donc 29,90 pour 100 d’acide carbonique i posé, nous savons que, pour obtenir la bicarbonatation des 58“",5 de sel L correspondant à 55 kilogr. de sel de soude, il faut absorber 44 kilogr..

d’acide carbonique. Mais la distillation fournit théoriquement - de l’acide carbo-

nique provenant des opérations précédentes ; admettant qu’on perde — de cette quantité, l’ammoniaque régénérée apporte avec elle :

,,v. /Il 1\44x9 ^ ~ 30

d’acide carbonique.

Il reste donc à fournir 44— 15,20=30'‘»,80 d’acide carbonique; or il en passe 43.16, il faut donc absorber un peu moins que les trois quarts.

Le taux final sera donc :

c’est-à dire : 12 pour 100. La présence d’ammoniaque caustique dans les liquides qui remplissent le dernier compartiment permet d’arriver assez aisément à ce résultat.

Rappelons qu’il est essentiel de maintenir les absorbeurs à une température plus basse que 20°, pour que le phénomène d’absorption se passe dans les conditions relatées ci-dessus.

Tours pour retenir les vapeurs ammoniacales. — Ce procédé de fabrication exigeant l’emploi de solutions riches en ammoniaque, une des principales difficultés consiste dans la nécessité de retenir l’ammoniaque entraînée par le torrent de gaz inertes à la sortie des absorbeurs.

Une partie de l’ammoniaque est à l’état de vapeurs qui peuvent être facilement retenues par une tour ordinaire de lavage, mais le restant est entraîné sous forme de particules solides de carbonate d’ammoniaque, n’ayant qu’une tension de vaporisation très faible à la température ordinaire. Or, l’on sait quelle difficulté on rencontre à vouloir arrêter des fumées par leur passage à travers une tour. M. Schlœsing eût dès lors rencontré là une cause d’échec presque inévitable s’il n’avait trouvé dans son nouveau principe de condensation des corps vaporisables un moyen radical d’échapper à cette difficulté.

Du carbonate d’ammoniaque mis en contact avec une liqueur acidulée, contenant un acide non volatil, comme l’acide sulfurique, s’y dissoudra de suite, mais il faut qu’il arrive au contact. Si donc on se bornait à arroser avec de l’acide sulfurique étendu une tour à coke ordinaire traversée par le courant gazeux, la majeure partie du carbonate d’ammoniaque s’échapperait, parce que les fumées auraient été entraînées à travers les interstices du coke sans arriver au contact du réactif. Mais si on porte la tour à la température de 100°, le carbonate d’ammoniaque est détruit, et l’alcali volatil va se fixer instantanément sur l’acide; l’absorption est si complète que l’on ne perçoit pas trace d’odeur

en haut de la tour, tandis que l’odeur est intolérable si la tour n’est pas chaude^.

Les gaz, après la sortie des absorbeurs, traversent donc deux tours, l’une froide et arrosée par de 1 eau, ou les liquides des essoreuses, et la seconde chauffée et alimentée par un petit filet d acide sulfurique étendu. Le sulfate d’ammoniaque ainsi récupéré est distillé avec de la chaux, et l’ammoniaque rentre dans la circulation.

Filtration du bicarbonate d’ ammoniaque. — La circulation est assez active dans les absorbeurs pour que la liqueur ammoniacale ne perde que deux degrés alcalimétriques dans ces appareils. Les liqueurs qui sortent du dernier absorbeur sont pompées dans une série de vases couverts, munis d’un trop-plein, qui fonctionnent à la fois comme filtres et comme décanteurs. Le bicarbonate d’ammoniaque, plus dense que le bicarbonate de soude ordinaire, s’y accumule; et, quand un filtre est plein, on fait couler, par aspiration, les eaux mères de protocarbonate d’ammoniaque, et on lave légèrement le sel avec un peu d’eau.

Précipitation du bicarbonate de soude. — Le bicarbonate d’ammoniaque l’essuyé après lavage contient de 10 à 12 pour 100 d’eau interposée.

Nous avons vu que, pour ne pas avoir de chlorhydrate d’ammoniaque précipité avec le bicarbonate de soude, il faut que les 58“', 5 de chlorure de sodium soient en présence de 194 kilogrammes d’eau. Il ne faut pas, dans ce mode de fabrication, introduire toute l’eau dans la saumure, car le bicarbonate d’ammoniaque en apporte un certain contingent à l’état d’eau de combinaison et d’eau d’interposition. Un calcul simple permet de doser la quantité d’eau à ajouter, connaissant le degré d’humidité du bicarbonate d’ammoniaque, degré très sensiblement constant.

Pour 58^“, 5 de chlorure de sodium pur mis en œuvre, il faut employer 79 kilogr. de bicarbonate d’ammoniaque. A la température ordinaire, le chlorure de sodium se dissout à raison de dans 100 litres d’eau pure ; l’eau à introduire se

divise donc de la façon suivante :

Eau venant des cuves à dissolution'de sel marin . 165,64

Eau d’interposition (12 pour 100) apportée par le bicarbonate

Eau d’bydratation (1 équivalent) . 11,59

Eau à ajouter .

Le bicarbonate d’ammoniaque introduit successivement dans le sein de la liqueur salée agitée détermine un abaissement notable de température allant de 6 à 9°. Ce phénomène est éminemment favorable, en ce sens qu’il s’oppose à la volatilisation de l’ammoniaque, et qu’il diminue les doses de bicarbonate d’ammoniaque à

t. Le même procédé est appliqué par MM. ScWœsing frères à Marseille pour la fabrication du sulfate d’ammoniaque extrait des vidanges. • i>„

M Schlffisin» a breveté le même principe pour la condensation d autres corps, mais ne la pas, croyons-nous, encore appliqué dans d’autres cas que celui que nous venons d’indiquer.

Le brevet s’applique aussi bien à la fabrication du carbonate de potasse qu’à

celle du carbonate de soude. Dans le cas de la potasse, on sature par l’acide carbonique un mélange de 1 partie de chlorure de potassium et de 4 parties de triméthylamine commerciale. 11 se forme rapidement du carbonate, puis du bicarbonate de triméthylamine, qui, par double décomposition, donne du chlorhydrate de triméthylamine très soluble et du bicarbonate de potasse insoluble dans les conditions où l’on opère. La réaction se fait bien â la température ordinaire. Cependant le froid, la pression et l’agitation facilitent la carbonatation. Le carbonate de potasse ainsi fabriqué titrerait, paraît-il, 99,5 pour 100. La figure 326 représente la coupe d’un appai-eil breveté par la Société, appareil qui nous semble peu pratique.

A cylindre absorbeur,

B pompe prenant le liquide, pour le projeter en pluie dans l’atmosphère gazeuse par la pomme d’arrosoir C, D aspiration de la pompe,

E refoulement de la pompe,

H tuyau d’arrivée de l’acide carbonique,

I tuyau d’échapement des gaz non absorbés,

L tubulure de vidange.

La régénération de la triméthylamine se

fait comme celle de l’ammoniaque.

PAR LA CRYOLITHE

Généralités. — La cryolithe fut découverte par un marin danois, en 1794, sur les bords delà baie d’Arsuk (Groenland). Ce minéral, étudié par Schumacher et Abilgaard, de Copenhague, reçut le nom de cryolithe (pierre glaciaire), à cause de sa ressemblance avec la glace lorsqu’il est pur.

A l’état de pureté la cryolithe est à demi transparente ou d’un blanc de neige ; elle se présente parfois en blocs jaunes, rougeâtres ou noirâtres. Son reflet est vitreux. Elle a pour poids spécifique 2,935.

Ce minéral peut fondre à la flamme d’une bougie et donne au chalumeau un émail blanc. Il est partiellement soluble dans l’acide chlorhydrique, complètement dans l’acide sulfurique concentré. Il est décomposé par la chaux.

Il a pour formule AF FF 5 Na Fl. ; l’état de pureté sa composition est :

Aluminium . 13,07

Sodium . 33,35

Fluor . 53,58

Pendant longtemps ce minéral figura seulement dans les collections : mais quand on y eut reconnu la présence de la soude, et que de nouveaux gisements plus abondants furent découverts, il est devenu l’objet d’une exploitation fructueuse. II est accompagné de pyrite, de galène argentifère, de fluorure de calcium, etc. Les fragments triés sont livrés à une richesse de 90 pour 100 environ.

Au début la cryolithe fut employée, sur les conseils de Rose, à la fabrication de l’aluminium. Mais sa pureté remarquable et sa richesse en soude, ainsi que la facilité de son traitement, amenèrent bientôt des recherches dans le but de l’utiliser à la fabrication de la soude et des sels d’alumine.

Une petite usine fut d’abord établie à Oersuud, en Danemark, en 1857 ; puis une beaucoup plus grande fut construite dès l’année suivante dans la même localité. Bientôt le procédé fut appliqué à Breslau, Prague, Ilasbourg et Mannheim. Aux États-Unis, l’usine de Natrona, près de Pittsburg, s’assura l’achat des deux tiers de la production de cryolithe, avec minimum de 6000 tonnes par an. Cette industrie a peu à peu disparu, sauf à Oersund et à Natrona.

Décomposition de la cryolithe. — Le seul i)rocédé employé pour l’extraction de la soude repose sur la réaction de la chaux sur la cryolithe par voie sèche.

La réaction exige 6 équivalents de chaux poui' 1 de cryolithe, ce qui fait environ parties du premier corps pour un du second : il se produit de l’aluminate de soude

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Vi'in'II,

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soluble, du fluorure de calcium. Au lieu de chaux, on emploie le calcaire, AL FL o.\aFl 6CaO,CO’= 6CaFl + 5i\aO,AFO^' + 6COL

Dans la pratique on additionne le mélange d’un peu de fluorure de calcium provenant d une opération précédente, afin d’empêcher la formalion d’une croule d’alumine sur les fragments.