CONCENTRATION DE L’ACIDE SULFURIQUE

L’acide sulfurique, tel qu’il sort des chambres, présente un degré de concentration suffisant pour un certain nombre d’usages industriels. Il n’est guère employé que pour la fabrication des engrais artificiels et du sulfate de soude ; encore bien que dans ce dernier cas, on préfère souvent décomposer le sel par de l'acide à 60“ B, surtout quand on fait l’opération dans des cuvettes.

Quand il s’agit de transporter l’acide, on trouve souvent intérêt à le concentrer, de façon à ne pas être grevé de frais de trànsport et d’emballage trop considérables.

Le seul mode de concentration employé jusqu’ici consiste dans l’élimination d’une partie de l’eau sous faction de la chaleur.

222 ENCYCLOPÉDIE CHIMIQLE.

Action de la chaleur sur l'acide sulfurique étendu. — Lorsqu’on chauffe l’acide sulfurique étendu, il ne se dégage d’abord guère que de la vapeur d eau : d après SchlœsLng, à 124" il ne distille que de l’eau. Le point d’ébullition s’élève peu à peu à 200", point qui correspond à 60“ B, à partir de 21o" (62" B), il s éleve rapidement et finit par se fixer à 538" (Marignac) : à ce point il contient encore, d après Marignac, 1,5 pour 100 d’eau, et, d’après Roscoë, 1,2 à 1,6 pour 100, en plus que ce qui correspond au monohydrate. On ne peut aller plus loin par une concentration sous l’action de la chaleur. Si l’on veut avoir de l’acide monohydraté, il faut faire congeler l’acide à des températui’es de plus en plus basses, et on finit par obtenir des cristaux dont la composition correspond exactement à la formule SO'’,HO. Un tel acide chauffé, dégage vers 40" des fumées d’anhydride, il bout vers 290", en perdant de l’acide anhydre et sa température s’élève jusqu’à 358“ (Marignac). A ce moment il a la même composition que l’acide obtenu par concentration directe. On ne peut donc, par l’action seule de la chaleur, obtenir un liquide contenant plus de 98-99 pour 100 d’acide monohydraté. Il est bien rare que dans la pratique on ait intérêt à atteindre ce point.

Le tableau suivant, dressé d’après les données de M. Lunge, donne la corrélation entre la composition de l’acide hydraté et son point d’ébullition sous la pression ordinaire.

WÊÊ

Jusqu’à 60 ou 62" B, la vapeur d’eau dégagée par le liquide chauffé, n’entraîne que des traces d’acide, mais au-dessus de 65", il commence à se former des vapeurs acides très incommodes. Aussi ne peut-on plus opérer dans des vases ouverts. On recourt dès lors à la condensation pour ne pas perdre l’acide entraîné en proportion très notable. On a essayé d’envoyer dans les chambres la vapeur dégagée pendant la concentration. On y arrive bien avec la tour de Glover, mais les autres appareils se prêtent mal à cet usage, parce que la première chambre refoule toujours un peu et qu’on se trouve dès lors dans de mauvaises conditions pour entraîner la vapeur : d’ailleurs, on serait exposé à de fausses rentrées d'air très nuisibles pour la marche des chambres.

De la nature des vases employés à la concentration. — Le plomb qni, ainsi que nous l’avons vu, est la matière la plus convenable pour la fabrication de l'acide sulfurique, ne présente plus les mêmes avantages pour la concentration. A la température de l’ébullition, l’acide sulfurique commence à attaqilef très énergiquement le plomb dès qu’il marque plus de 65“ : l’acide à 65“,5 én dissout des quantités

ACIDE SDLFDRIQDE.

notaliles dès 200", et d’ailleurs le plomb fond à une température un peu inférieure à celle du point d’ébullition de l’acide concentré.

Au début de la fabrication de l’acide sulfurique, on ne disposait pour la distillation finale que de cornues en verre, de dimensions assez faibles et mal fabriquées, dont l’emploi entraînait nombre d’inconvénients : fractionnement du travail, ruptures fréquentes, pertes d’acide, brfdures graves, etc.

Aussi, lorsque Wollaston eut montré qu’on pouvait] former des lames de platine en comprimant la mousse de ce métal chauffé au blanc, les fabricants ne tardèrent pas à se procurer des vases distillatoires en platine, malgré leur prix très élevé, persuadés d’ailleurs qu’ils auraient entre les mains un outil inusable. On construisit donc des cornues du poids de 30 à 50 Isilogr., contenant 200 à 500 litres d’acide. Ces appareils pouvaient fournir 2 000 à 5 000 kilogr. d’acide à 60" par jour, de sorte qu’un seul vase suffisait pour une usine déjà importante. C’était donc un grand progrès, bien que le métal ainsi travaillé ne fût pas sans inconvénients, car il était souvent poreux et laissait fuir l’acide chaud ; de plus, pour réunir les lames, on ne savait souder qu’à l’or, c’est-à-dire avec le métal le plus coûteux ’. Ces inconvénients furent supprimés quand M. H. Deville eut montré à fondre le platine dans un creuset de chaux, au moyen de l’oxygène et du gaz d’éclairage, et à souder les lames au platine fondu. On arriva, dès lors, à construire des cornues complètement étanches, plus légères, plus durables et d’un prix beaucoup moins élevé.

Mais par suite de l’augmentation toujours croissante de la consommation d’acide concentré, les usines se trouvent grevées néanmoins d’un capital d’installation très considérable, et, de plus, on a reconnu que les vases de platine sont loin d’avoir une durée illimitée. M. Scheurer-Kestner a montré, en effet, que le platine est assez rapidement attaqué par l’acide sulfurique concentré et chaud. D’après ce savant fabricant, l’acide sulfurique concentré de façon à contenir 94 pour 100 d’acide monohydraté dissout environ 1 gramme de platine par tonne recueilli, 6 à 7 grammes lorsqu’on concentre jusqu’à 98 pour 100, 9 grammes lorsqu’on concentre jusqu’à 99,3 pour 100. Mais la perte devient beaucoup plus considérable lorsqu’on n’a pas au préalable détruit les composés nitreux (2 gr. 839 par tonne d’acide à 94 pour 100). Il ne semble pas que la présence d’acide chlorydrique, provenant du nitrate de soude, ait d’influence sensible. Le platine iridié résiste mieux que le platine pur à l’acide sulfurique*; ainsi 2 capsules, l’une en platine pur, l’autre en platine iridié à 50 pour 100^, introduites parM. Scheurer-Kestner dans un appareil de concentration, avaient perdu, au bout de deux mois, la première 19,66 pour 100 de son poids, la seconde 8,88 pour 100. Mais le métal iridié à haut titre est trop cassant, et l’on a renoncé à son emploi.

Une autre cause d’usure réside dans la présence du fer dans l’acide sulfurique ; il se produit pendant la concentration des croûtes cristallines de sulfate basique de sesquioxyde de fer, qui isolant le métal du liquide, le laissent surchauffer au rouge.

1. La soudure .à l’or s’emploie encore aujourd’hui pour les petiles réparations à faire sur place. On emploie le borax comme isolant et fondant. La flamme du clialumcau à hydrogène ne doit pas être arsénicale, aussi faut-il laver le gaz dans une dissolution do sulfate de cuivre.

2 . Un tel alliage résiste même à l’eau régale, quand après les premiers contacts avec ce liquide, il est martelé à plusieurs reprises, il s’est formé à la surface un alliage très riche en iridium complètement inattaquable.

ce qui le rend cassant; puis, la croûte se rompant à un moment donné, l’acide rencontre le platine rouge, bout avec des soubresauts violents qui occasionnent des déchirures. 11 faut donc avoir grand soin d’empêcher ces croûtes d'acquérir une épaisseur plus forte qu’une feuille de papier. Pour cela, il suffit de vider l’appareil et d’y faire chauffer doucementde l’acide faible qui dissout.les croûtes. Le sulfatate de fer peut aussi former des grains sableux qui usent mécaniquement le métal.

Enfin, le contact du charbon rouge ou des dépôts de suie portés au rouge détermine une carburation du platine qui devient cassant. Un charbon pyriteux est également dangereux à employer si la flamme n’est pas oxydante.

En présence de ces inconvénients, les fabricants ont cherché à s’aflrancbir des dépenses d’installation des appareils en platine en recourant de nouveau aux appareils en verre, que l’on fabrique mieux maintenant, et qui présentent d’assez grandes gar’anties de durée, quand on ne concentre pas à plus de 92 ou 93 pour 1 00 d'acide monohydraté.

La concurrence des appareils en verre devint telle que les fabricants de platine durent chercher à fournir aux usines des vases qui, à production égale, coûtassent beaucoup moins cher, et résistassent mieux à l'action des acides. On arriva à une première réduction de prix en évacuant à l’extérieur le liquide condensé sur les parois, au lieu de le laisser retomber dans la masse, ce qui augmenta de suite le rendement, puis en donnant une forme très aplatie à la cuvette de l’alambic, ce qui permit, en diminuant la charge d’acide, de supprimer ses supports, et de ne chauffer que cette partie qui utilise mieux la chaleur : dès lors on put diminuer beaucoup l’épaisseur des parois.

Enfin, on réduisit encore la dépense en remplaçant le chapiteau en platine par des pièces de plomb convenablement refroidies, et ne conservant que le fond en platine.

Actuellement, presque toutes les usines du continent ont renoncé aux vases en verre pour la fabrication de l’acide à 66" : en Angleterre, on n’en trouve guère plus que dans le Lancashire.

La concentration de l’acide est toujours divisée en deux phases :

1" Concentration à 60 ou 62" B dans des appareils en plomb ;

2" Concentration finale dans le verre ou le platine.

Nous savons déjà que la tour Glover fournit aisément l’acide à 62" B, mais il est généralement trop chargé d’impuretés pour pouvoir être concentré dans le platine.