RESTITUTION AUX CHAMBRES DES PRODUITS NITREUX

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

Décomposition de l'acide sulfurique nitreux dans les chambres. — Nous avons vu que cette combinaison est détruite lorsque l’on étend l’acide avec de l’eau ou même avec de l’acide dilué. Dans les anciennes usines, on se contentait de diriger la dissolution dans la cuvette des grandes chambres, près de l’entrée des g.iz, et elle s’y trouvait décomposée par l’acide suffisamment étendu d’eau; mais, comme, dans cette décomposition, il se produit de l’acide nitrique, le fond de la cuvette était rapidement percé.

Pour éviter les réparations aux grandes chambres nécessitées par cette attaque du plomb, on recourut à l’emploi d’un petit tambour en tête B, figure 104, où l’on faisait concourir l’action de l’acide sulfureux et celle de la vapeur d’eau à la réduction de l’acide nitreux. Ce liquide était élevé dans un réservoir placé à la partie supérieure, d’où il coulait, par le robinet e, dans le tube en Sd, qui l’amenait sur la première tablette a, il tombait de ta- ’ '=•

blette en tablette, en formant sur chacune une nappe de 0™,10 de hauteur, tandis que les gaz sulfureux amenés par le tuyau G et la vapeur lancée par le petit tube b montaient en sens conti’aire, et décomposaient le liquide des tablettes avec lequel ils étaient en contact. Arrivé en

OXCYCLOPÉWE CHIMIQUE.

haut le courant gazeux, chargé de jiroduits nitreux, se rendait dans les chambres par le gros tuyau E, tandis que l’acide sulfurique très étendu et dénitrifié s’écoulait par le tube c, pour se rendre dans la cuvette de la première chambre. Ces tambours s’attaquaient rapidement, parce que le poids d’acide qui y circulait formait un volant insuffisant pour parer aux inégalités inévitables dans l’arrivée des gaz chauds et de la vapeur. Il en résultait que le degré de l'acide était constamment variable, ce qui est une cause d’attaque du plomb; et il devait arriver de temps en temps qu’en bas l’acide contînt de l’acide nitrique.

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

Colonne dénitrante. — Ces dispositions ont été abandonnées presque partout, et remplacées d’abord parce qu’on appelait une colonne dénitrante (Kochtrommel) dans laquelle la dénitrification se produit unirjuement sous l’action de la vapeur.

La figure 105 représente en coupe une de ces tours établie dans les usines de Freiberg. Elle a 3™,50dehaut et 0'",90 de diamètre intérieur. L’enveloppe est formée de trois bagues en plomb épais soudées en a et l et par quatre anneaux en fer cc. Pour protéger le plomb contre le contact de l’acide, on a établi une garniture intérieure B en briques cuites dans du goudron, et reliées par un mortier de glaise et de brai de goudron.

Le bassin G forme joint liydraulicjuc.

La partie supérieure'est fermée par un couvercle C en lave, (jni repose sur la garniture inférieure et porte au centre le tuyau en plomb D pour l’introduction de l’acide sulfurique nitreux, l’entonnoir de ce tuyau forme joint hydraulique. A côté est encastrée la conduite de sortie E en poterie, qui conduit les gaz nitreux dans les chambres de plomb.

La vapeur d’eau est introduite eu bas par le tuyau F en dessus du bain d’acide;

le bout du tube est protégé par des assises de briques disposées de façon à laisser des vides pour la circulation de la vapeur et de l’acide. Au-dessus de ces briques le cylindre est rempli de morceaux de quartz, ou de fragments de poterie, dont la dimension va en diminuant de bas en haut depuis la grosseur du poing jusqu’à celle d’une noix.

Dans beaucoup d’usines on se contentait d’une dénitrante de dimensions beaucoup plus faibles, telle que celle qui est représentée figure 106, et qui a servi pour un appareil recevant les. gaz de la combustion de 1800 kilogrammes de soufre. Elle avait 2 mètres de hauteur et 0‘",40 de-diamètre intérieur. La garniture était formée d’un cylindre de lave reposant dans un bain hydraulique en plomh, et entouré d’une enveloppe de plomh. Le couvercle était également en lave. Comme dans le modèle précédent, l’arrivée de vapeur était protégée par quelques assises de briques posées à claire-voie, et le reste du cylindre était rempli de fragments de quartz.

Cruches dénitr antes. — Dans quelques usines, au lieu de colonnes dénitrantes,

on employait de grandes cruches en grès, figure 107, de 200 à 250 litres, remplies de silex, posées par précaution sur une terrine en grès.

Pour aider à la décomposition, on faisait arriver un peu d’eau avec l’acide sulfurique nitreux.

Tous ces appareils étaient disposés à une certaine hauteur au-dessus du plancher des chambres, de façon que l’acide dénitrifié pût y retourner.

Avec les colonnes dénitrantes chauffées par un jet de vapeur la réaction est toujoui's plus complète qu’avec les appareils où l’on emploie Teau chaude. Les dénitrantes formées dune colonne de lave d’un seul bloc sont supérieures aux autres installations, en ce qu elles n exposent pas à des fuites par les joints.

L’admission de vapeur doit être réglée, de telle sorte que l’acide sulfurique qui s’écoule des appareds dénitrants contienne un peu plus de 4 équivalents d’eau, ce qui correspond à la densité de 1,55 (51» R). Avec une densité un peu plus forte, il

ACIDE SÜLFÜRIQCE. 181

contiendrait en dissolution des cristaux des chambres de plomb ; avec une densité plus faible, il resterait chai-gé d’acide nitrique.

Ainsi, avec ces appareils, l’acide sulfurique provenant du condenseur Gay-Lussac perd environ lO^B pour céder les produits nitreux qu’il a fixés; on doit donc le renvoyer aux chambres, et concentrer à nouveau 60 à 66 pour 100 de la production journalière, pour l’envoyer aux colonnes de condensation. Il est rare que des chaudières placées sur les fours ou sur les canaux suffisent pour cette concentration. On est donc obligé de recourir à l’installation d’un atelier spécial pour fournir l’acide à 60 ou 62“ nécessaire, et comme à ce degi'é l’acide attaque déjà fortement le plomb, on se trouve grevé de frais d’entretien et de manipulations considérables.

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

Les fabricants anglais des bords de la Tyne et du Lancashire ont, à la suite des essais de .AI. Glover (1839), supprimé tous les ennuis provenant des anciennes méthodes de dénitrification, en confiant à un appareil bien supérieur aux précédents la régénération des produits nitreux sous la double actioude la vapeur d’eau et de l’acide sulfureux. Dans cet appareil qui porte partout le nom de tour de Glover, la vapeur d’eau est fournie par l’acide sulfurique faible que le courant d’acide sulfureux très chaud est chargé de concentrer.

En principe, on fait couler dans cette tour, garnie de matériaux inattaquables, l’acide sulfurique nitreux provenant du condenseur Gay-Lussac et tout l’acide des chambres qui a besoin d’être concentré, et fait monter, en sens inverse de ce courant, les gaz chauds des fours. L’acide des chambres dilue suffisamment l’acide sulfurique nitreux pour que celui-ci soit complètement décomposé sous la triple action de l’acide sulfureux, de la vapeur d’eau et de la chaleur. 11 se forme de l’acide sulfurique avec dégagement de bioxyde d’azote, d’après la réaction : 2SO% NO’-f- SO^ ■+- 2110 = 3SO*, HO -1- NOL Cette réaction se produit dans le haut de la tour, et pendant le reste du trajet l’acide se concentre jusqu’à 60 ou 62“B. La dénitrification de l’acide est tellement complète que l’on n’obtient aucune réaction en traitant l’acide qui coule au pied de la tour pai' le sulfate ferreux.

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

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

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

Lorsque cet appareil commença à être connu, on craignit d’abord qu’il ne résultât de son emploi une perte de produits nitreux si on y envoyait, avec l’acide sulfu-

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

Dans un travail reproduit par le Beugler' s Journal (t. CCXXV, p. 474), M. Lunge a étudié les produits de la réaction qui se passe dans les tours de Glover, et trouvé que lorsque la proportion d’air est normale dans le mélange gazeux, on peut porter la température jusqu’à 200°, sans que les composés nitreux provenant de la réaction de l’acide sulfurique nitreux sur l’acide sulfureux cessent d’être totalement absorbés par l’acide sulfurique concentré : il n’y a donc pas formation de protoxyde d’azote. Au reste, si ce phénomène pouvait se produire, il aurait a fortiori lieu dans les manches des fours où la température est bien plus élevée, et l’on aurait renoncé depuis longtemps à y décomposer le nitrate do soude.

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

Dans la plupart des usines, on ne fait le mélange de l’acide sulfurique nitreux avec l’acide faible des chambres qu’à l’intérieur de la tour, de façon à n’avoir pas à craindre des pertes de produits nitreux par suite de la dilution de l’acide. Cette précaution est certainement bonne, si l’on tire l’acide des chambres à un degré un peu faibli, sinon elle est inutile. En effet, supposons, pour nous placer d'abord dans un cas extrême, que l’on mélange toute la production de l’acide des chambres à 55“ (D 1,615= 70 “/„ 50 -MI 0) à une quantité d’acide du condenseur à 62“ (D = 1,755= 80,4% 50 '■ H 0) correspondant à la totalité de cette production, les proportions du mélange seront les suivantes :

142,86 parties d’acide à 55“ = 88,46 vol.

L acide résultant ne dégagera pas de produits nitreux à la température ordinaire. (Dans ce calcul, nous ne tenons compte ni de la contraction provenant du mélange ni de la dilatation provenant de la présence des gaz nitreux.)

Si Ion mélange toute la production d’acide des chambres à 55“ (D = 1,580 = 65,9 “/o S 0'’,H O) à une quantité d’acide du condenseur à 60“ (D = 1,711

= 76,9 V» S correspondant aux deux tiers de cette production, les pro¬

portions seront les suivantes :

151,74 parties d’acide à 55“ = 96,04 vol.

La densité du mélange est encore trop élevée pour que l’acide sulfurique émette des vapeurs nitreuses. Mais si nous refaisons le même calcul, en admettant, cas improbable et accusant une mauvaise marche accidentelle, que la production des chambres soit à 50“ (D = 1,550 = 61,4 “/„, S, II), nous trouverions comme proportions du mélange :

162,87 parties d’acide à 50“ = 106,45 vol.

Dans ces conditions, l’acide dégage spontanément des vapeurs rutilantes.

Donc, en marche normale, il n’y a aucun inconvénient à mélanger les deux acides en dehors de la tour.

Si l’acide des chambres est essentiellement nitreux, il se dénitrifie en traversant la tour.

Les gaz, à la sortie do la tour, ont une température de 50 à 80“ ; il est inutile de les refroidir davantage. L’acide coule à une température de 120 à 150“, qui peut s’élever à 140 ou 150" lorsque les fours s’échauffent ou que l’alimentation de la tour est insuffisante .

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

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

Les fig. 108 à 112 montrent la disposition d’une tour de Glover ronde, et garnie de laves desservant un appareil de 4,600 m. c. environ. La tour mesure 2“' 50 de diamètre intérieur et 7"‘ de haut. Elle repose sur un massif en bonne maçonnerie, enduit de ciment et protégé à la pai’tie supérieure par une lame de plomb de 5 millimètres contre les fuites d’acide.

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

E^iCYCLOPÉDIE CHIMIQUE.

La cuvette forme bain hydraulique. C’est la partie qui use le plus, parce qu’à la surface de l’acide il n’y a pas d’enduit adhérent de sulfate de plomb pour protéger le métal ; on lui donne une très forte épaisseur : jusqu’à 18 millimètres. Pour pouvoir relever le bord de la cuvette, on est obligé de chauffer le plomb afin de l’adoucir. Autant que possible, on forme la cuvette d’une seule pièce : si les dimensions fournies par les usines ne le permettent pas, on ne peut songer à faire une soudure comme d’habitude, parce que, sous cette épaisseur, on n’arriverait pas à fon dre le plomb avec le dard du chalumeau. On juxtapose les deux pièces à souder taillées en biseau, et dans la rainure on coule du plomb très surchauffé, qui fond le rebord des lames et se solidifie avec lui. On pratique en un point un bec pour l’écoulement de l’acide. Ce bec et la partie voisine sont rapidement attaqués par l’acide chaud qui enlève constamment le sulfate de plomb et laisse le métal à nu : comme les réparation, sont très difficiles, on a soin de garnir ces points à l’intérieur d’une pièce de rechange plaquée contre le métal, qui est facile à remplacer lorsqu’elle est usée.

La colonne est formée de 4 anneaux de plomb que l’on soude en place : les deux premiers ont 11 millimètres d’épaisseur, le troisième 8 et le dernier 6. Les bords du dernier Fig. ni. sont rabattus en dedans pom-

qu’on y soude le couvercle, soutenu par de.s attaches qui tiennent sur cinq petits fers à T, ou mieux sur cinq

rails qui portent sur les sablières. Jusqu’à ce que les anneaux de plomb soient en place, on ne monte que cinq poteaux de la tour, de façon à leur laisser le passage nécessaire. Pendant que les anneaux sont soulevés et conduits en place, on les laisse fixés sur le cylindre en bois qui a sei’vi à rouler la lame de plomb dont ils sont formés. Ils entrent à emboîtement dans le bout embouti de l’anneau précédent, et ensuite on remplit la rainure de plomb fondu.

Le revêtement en lave garnit les trois premiers anneaux, le quatrième est nu, la température en haut étant trop basse pour qu’on ait à craindre l’attaque du plomb. La garniture est formée de 18 pièces de lave ayant la hauteur de chaque Fig. H2.

rouleau et couvrant chacune le sixième de la circonférence intérieure. Elles ont à 0"’,o0 d’épaisseur. Les joints entre ces pièces sont

aussi faibles que possible; on les alterne d’un étage à l’autre. Quatre ou cinq dalles en lave, posées sur champ, forment une grille. Quelquefois, on les supporte par le milieu sur une murette formée d’une pièce de lave de mince épaisseur, amincie devant l’arrivée du gaz pour ne pas former un trop grand obstacle.

Quand on n’emploie pas de lave pour le revêtement, on lui substitue des briques très siliceuses, assemblées sans mortier L En effet, la chaux se dissoudrait, le goudron ou l’asphalte fondraient, et l’argile se ti'ansformerait en sulfate d’alumine en se gonflant très fortement. Il faut donc, pour racheter l’absence du mortier, veiller à ce que les briques soient montées par couches parfaitement horizontales, et même les user au besoin l’une sur l’autre. La grille est formée par des voûtes à clairevoie, composées de pièces spéciales.

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

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

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

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

I . Les briques réfractaires de Mold, comté de Flintz) pâys de Galles, conviennent très bien pour cet usage. Des briques de cette fabrique, exposées pendant 18 rtiois à l’actidn dè l’acide chaud; étaient encore étanches et parfaitement sonores.

190 E^’CYCLOPÉDIE CHIMIQUE.

Le tuyau d'arrivée des gaz, dans le cas actuel, a 0“ 75 de diamètre. On doit toujours lui donner une plus grande section qu’aux tuyaux des colonnes Gay-Lussac, puisqu'il reçoit des gaz chauds et qu'il n’y a pas encore eu de condensation.

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

Bans le modèle représenté ici, l’acide sulfui'ique niti’eux et celui des chambres sont distribués par deux tourniquets différents, et ne se mélangent que dans la tour. Les fig. 108, 109, 110 montrent le détail de la distribution. Nous avons vu que cette disposition est presque toujours inutile.

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

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

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

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

Le seul inconvénient notable de cet appareil consiste en ce que les poussières entraînées sont retenues par l’acide qui devient impropre à certains usages. Il contient du sulfate de fer qui empêche qu’on le concentre dans les vases de platine, parce qu’il dépose sur le métal et dans le tuyau de sortie des croûtes adhérentes, qui causent une grande fatigue, et que les cristaux très durs qui se séparent usent rapidement les parois. Par contre, on obtient, par le fait même, un acide plus pur dans les chambres.

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

L’acide qui sort de la tour de Glover a une température de 120 à 150“. Dans une grande usine, on ne peut songer <à l’emmagasiner dans des réservoirs pour le laisser refroidir avant de l’envoyer aux colonnes de Gay-Lussac. Un bon réfrigérant consiste en une caisse en plomb, refroidie par un serpentin que traverse un courant d’eau.