CHAPITRE SEPTIÈME GAZ D ÉCLAIRAGE
Composition. — Distillation. — Cornues. — Fours. — Chargeraenl des cornues. — Chauffage au coke. — Chauffage au gaz pauvre. — Rendement calorifique. — Bilan du chauffage direct. — Fours à récupération. — Frais de fabrication. — Perfectionnements récents — Épuration. — Condensation physique. — Condensation Mécanique. — Condensation Chim'que. — Prix de revient.
Le gaz d'éclairage s'obtient par la distillation de la houille^ effectuée sous Taction de la chaleur, à l'abri de Tair. La houille ainsi décomposée donne trois produits différents : du cohy dont la fabrication a été étudiée précédemment, des vapeurs qui se condensent au refroidissement en goudrons et eaux ammoniacales, corps non miscibles, que Ton retrouve superposés par ordre de densité, et enfin le ga:^ d'éclairage, qui est Tobjet essentiel de la fabrication.
On emploie de préférence pour cette fabrication, les houilles grasses à longue flamme, qui ont le double avantage de donner un rendement élevé en gaz, et un coke suffisamment aggloméré pour pouvoir être employé utilement au chauffage. On mélange parfois à la houille, du cannel-coal, du boghead, ou des schistes bitumineux, qui donnent un gaz d'un pouvoir éclairant plus élevé. Le choix de ces mélanges dépend, dans chaque cas particulier, de la valeur des matières premières, des conditions exigées pour le pouvoir éclairant du gaz et de la valeur marchande des sous-produits obtenus.
L'industrie du gaz comprend trois opérations essentiellement distinctes : la distillation de la houille, Vépuration du gaz, et sa distribution à domicile.
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Composition. — Le gaz est constitué par un mélange d'hydrogène et de différents carbures d'hydrogène; certains d'entre eux ont une influence prépondérante sur le pouvoir éclairant du gaz.
Voici des résultats moyens d'analyses en volume, faites aux usines de Paris et de Londres :
Natcre den gaz Paris Londres
Acide carbonique 1.7 0,0
Oxyde de carbone 82 6,5
Hydrogène 49,1 48,0
Méthane 36 5 33 3
Carbures saturés » 8.0
Benzol 1,1 0,9
Carbures non saturés 4.4 3,5
Total 100,0 100,0
Les différences essentielles entre ces deux gaz portent sur Tacide carbonique et les carbures saturés, autres que le méthane. Il n'y a pas d'acide carbonique dans le gaz de Londres pnrce que on l'enlève par la chaux, pendant Tépuration, ce que l'on ne fait pas en France. La présence des carbures saturés, à Londres, tienj à l'emploi de quantités importantes de cannel coaU charbon plus hydrogéné que la houille.
Pendant longtemps on s'est fait les idées les plus inexactes sur la composition du gaz d'éclairage, et Ton trouve aujourd'hui encore, dans certains ouvrages, des analyses complètement fausses. On se contentait autrefois d'une simple analyse eudiométrique. Après enlèvement de l'oxyde de carbone on brûlait le gaz restant avec un excès d'oxygène, et Ton faisait un calcul théorique, en admettant que les deux seuls carbures d'hydrogène du gaz étaient le méthane et Tcthylène. L'échec des tentatives pour fabriquer de l'alcool en partant de l'éthylène du gaz, suivant la méthode de synthèse de Berthelot, montra l'absence presque complète de ce carbure; il y en a, en fait, à peine quelques millièmes. On supposa alors, qu'à défaut d'éthylène,ildevaity avoir du butylène, et le calcul des analyses eudiométriques en donna une proportion
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très élevée. Il n y en a pas plus que d'éthylène. Les recherches de Berthelot et de Emile Sainte-Claire Deville firent connaître, pour la première fois, d'une façon précise, la composition du gaz d'éclairage. Berthelot reconnut que l'acide nitrique fumant, en agissant sur le gaz d'éclairage, donne de la nitrobenzine, facile à caractériser par sa transformation en aniline. Mais le dosage de la benzine par l'action de l'acide nitrique, en se contentant de mesurer la diminution de volume consécutive à la réaction, donne des teneurs trois à quatre fois trop élevées, parce que l'acide nitrique attaque également d'autres carbures.
Emile Sainte-Claire Deville donna le premier un procédé de dosage exact des vapeurs de benzine. Après avoir desséché soigneusement le gaz, il le refroidit à — 80°, et pèse la benzine ainsi condensée à l'état solide. Son poids est d'environ 40 gr. par m% correspondant à i 0/0 en volume; la densité de la vapeur de benzine est en effet très élevée. Cette benzine communique au gaz la majeure partie de son pouvoir éclairant. Le gaz en barbotant dans des huiles végétales, ou des huiles de pétrole non volatiles, leur abandonne sa vapeur de benzine et perd en même temps les 2/3 de son pouvoir éclairant.
La composition des carbures non saturés a été étudiée par Berthelot d'abord, puis par Emile Sainte-Claire Deville. Ils traitent le gaz par des vapeurs de brome, pour obtenir avec ces carbures des composés fixes. On recueille ainsi un mélange de différents composés bromes et on les sépare par distillation fractionnée. Les résultats de ces dosages sont assez incertains; ainsi Berthelot trouve en volume 0,2 0/0 d'éthylène, et Emile Sainte-Claire Deville, 1,06 0/0. La proportion de propylène serait de 0,3 0/0, celle d'acétylène de 0,1 etc. Il y a encore un grand nombre d'autres carbures; tous ceux que l'on trouve dans les goudrons passent dans le gaz en proportions nécessairement variables avec leur volatilité. Les carbures non saturés constituent, avec la benzine, les seuls éléments éclairants du gaz, bien qu'ils ne représentent ensemble que 5 0/0 du volume total; après leur enlèvement, le gaz perd tout son pouvoir éclairant.
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Distillatioa. — La décomposition de la houille par la chaleur en coke, goudrons, eaux ammoniacales, et gaz, donne lieu à un phénomène calorifique assez imprévu, qui a éié découvert par M. Mahler. La combustion d'un poids donné de houille dégage plus de chaleur que celle de tous les produits de sa distillation, pris bien entendu, à la température ordinaire. Voici le résultat d'expériences faites par M. Mahler sur une houille à gaz de Commentry. Les nombres sont rapportés à 100 kg. de houille.
Pouvoir calorifique de 100 kg. de houille : 742.530 Cal.
Produit de la distillation.
Corps Poidi de matière 0/0 Pouvoir calorifique
Coke 65,66 460.894
Goudron 7,51 66.066
Gaz 17*09 189 887
Eaux ammoniacales . 9.36 »
Divers 0,38 »
Total .... 100 00 716 847
Cela fait donc une différence en moins, de 25.483 Cal., soit 3 0/0 de la chaleur de combustion de la houille.
Les produits de distillation de la houille varient progressivement au fur et à mesure que la température s*élève. Le gaz obtenu au début de la distillation, à basse température, possède un pouvoir éclairant beaucoup plus élevé que celui de la fin de la distillation, composé d'hydrogène presque pur. Le tableau suivant donne les résultats de la distillation normale de la houille, faite dans un four ordinaire, chauffée à 1.000°. Le pouvoir éclairant est exprimé en carcels, le gaz étant brûlé dans le bec étalon normal à raison de 105 litres à l'heure.
Temps Volume de gaz 0/0 Pouvoir éclairant
I heure 17 1,15
Il résulte de ces expériences qu'il ne faut pas, dans les conditions de chauffage visées ici, prolonger la distillation au delà de 4 heures, car le gaz recueilli pendant les deux dernières heures ne payerait pas les frais de fabrication.
La nature des produits de la distillation, les proportions de gaz et de goudron, le pouvoir éclairant du gaz, varient avec la rapidité de la distillation. On conçoit en effet, que les goudrons puissent sous l'action de la chaleur se décomposer plus ou moins complètement, en donnant d'abord des carbures gazeux qui viennent enrichir le gaz et finalement de l hydrogène qui augmente son volume, mais diminue son pouvoir éclairant. Suivant la rapidité de la distillation, c'est-à-dire suivant la température des fours dans lesquels se fait la distillation, on obtient des résultats très différents, comme le montre le tableau suivant. Les chiffres sont rapportés à 100 kg. de houille.
Gaz. .
Goudron Benzol .
19^7 ni'
8,8 kg.
