Partie métallique

Armature du massif éio fr.

Outillage 200

Tête de cornue, colonne montante, etc . . 2.000

Total 2.810 tr.

Soit un total de 6.840 francs, ce qui fait environ 960 francs par cornue.

A Paris, en raison de l'octroi et de la main-d'œuvre plus élevée, un four semblable revient à 1.250 francs par cornue. Le four à récupération coûte à Paris 2.400 fr. par cornue.

A Paris, une batterie de 16 fours nécessitait alors 16 ouvriers se décomposant ainsi : 2 chauffeurs, 4 chargeurs, 4 déchargeurs et 6 ouvriers divers, représentant ensemble i fr. par 100 m* fabriqués.

GAZ D'icLAIRAGE 307

En 1885 le prix de revient moyen de la fabrication a été exactement le suivant :

333, kg. de houille à 23,50 fr 7,80 fr.

70 kg. de coke à 24 fr 1,70

Main-d'œuvre i,oo

Amortissement des fours à 10 0/0 . . . 0,33

Entretien 0,67

Total 11,50 fr.

La fabrication de loo m' de gaz donne en même temps des sousproduits^ goudron, coke et houille ammoniacale, dont le prix total moyen de vente était alors 8,08 fr. En défalquant ce chiffre du total 11,50, on trouve 3,42 fr. comme frais directs de fabrication de 100 m' de gaz.

Les chiffres du tableau ci-dessus demandent quelques explications. Le prix de la houille à 23,50 fr. ne comprend pas le droit habituel d*octroi de 6 fr., remplacé par une taxe équivalente de 2 fr. par 100 m'; on ne fait pas payer directement aux usines alimentant la ville de Paris le droit sur la houille consommée, parce qu'avec ce système, en raison de la situation des principales usines en dehors de loctroi, la majeure partie de la houille ne payerait pas de droits.

Le prix de 24 fr. attribué au coke consommé est fictit, sa valeur réelle n'est pas moitié de ce chiffre. La Compagnie Parisienne vend son coke à des prix très variables, depuis 50 fr. aux Parisiens, jusqu'à 10 fr. à des consommateurs très éloignés de Paris. Le chiffre de 24 fr. est le prix moyen de vente, mais si la Compagnie Parisienne cherchait à vendre le coke qu'elle brûle pour son usage personnel, elle ne pourrait bien entendu le vendre qu'au prix minimum, et peut-être plus bas encore, car il y aurait une dépréciation résulunt de l'accroissement des quantités mises sur le marché.

L'amortissement de 0,33, pour les fours à chauffage direct devrait être doublé pour les fours à récupération dont la construction est deux fois plus chère, mais dans ces fours en raison de la

308 INTRODUCTION A L ÉTUDE Dk LA MÉTALLURGIE

régularité du chauffage, les cornues font un service deux fois plus prolongé et la dépense d'entretien est réduite à moitié, de telle sorte que la dépense totale relative au four est sensiblement la même, mais la dépense de combustible est réduite de moitié environ, tant par diminution de quantité de coke brûlée, que par la possibilité de passer dans les gazogènes, une certaine quantité de poussier sans valeur. L'emploi de ces fours entraînerait de ce chef une économie de 0,85 fr. ; si on admet, comme dans le tableau ci-dessus, le prix de 24 fr., ou plus exactement de 0,42 fr., si Ton réduit à moitié la valeur attribuée au coke, cela fait encore, sur un prix total de 3,40 fr., une réduction de plus de 10 0/0, qui n'est pas à dédaigner.

Perfectionnements récents. — Depuis quelques années, des tentatives multiples sont faites pour changer les dispositions générales des fours à distiller la houille ; aucun résultat définitif n'a été encore atteint, mais il semble bien que Ton doive, dans un avenir plus ou moins lointain, arriver à employer des fours se rapprochant des fours à coke modernes, à récupération de sousproduits et régénération de chaleur, avec lesquels les frais de fabrication sont beaucoup moindres, et le rendement en volumes de gaz, plus considérable, mais il est vrai, avec un pouvoir éclairant bien inférieur, et avec un pouvoir calorifique un peu plus faible.

Les quatre facteurs de cette évolution sont :

1° L'abaissement du prix de revient des benzols fournis en grande quantité aujourd'hui par les fours à coke métallurgique, qui peuvent servir à enrichir le gaz d'éclairage ordinaire. L'obligation ancienne de distiller la houille très rapidement, et par suite sur une très faible épaisseur, de façon à avoir un bon pouvoir éclairant, n'est plus aussi impérative ; en remplissant les cornues et en les prenant de plus grande dimension, on diminue considérablement les frais de main d'œuvre ;

2** L'emploi de plus en plus général de l'éclairage à incandescence enlève au pouvoir éclairant une grande partie de l'impor'»

GAZ d'Éclairage 309

tance qu'il avait autrefois. Le pouvoir calorifique seul impone en théorie, mais en pratique, son importance n'est pas très grande, parce que les gaz à faible pouvoir éclairant, plus riches en hydrogène exigent moins d'air pour se brûler ; l'entraînement de cet ,air est plus facile et les brûleurs ordinaires des becs Auer ont généralement un meilleur rendement quand le pouvoir calorifique diminue, ce qui compense en partie Tinconvénient résultant du pouvoir calorifique moindre. Cette remarque a conduit à diluer le gaz d'éclairage ordinaire avec du gaz à l'eau, ce qui a, pour les compagnies gazières, le grand intérêt de diminuer leur stock de coke, d'une vente toujours difficile. Un cenain nombre des fours à cornues verticales, essayés dans ces dernières années, avaient en partie pour objet de permettre la fabrication d'une certaine quantité de gaz à l'eau, dans la cornue même de distillation *,

3^ L'ignorance des municipalités qui rédigent les traités imposés aux compagnies gazières, paraît également avoir été un facteur essentiel des difiérentes tentatives faites aujourd'hui. Elles ne sont pas encore habituées à l'introduction, dans les cahiers des charges, de clauses relatives au pouvoir calorifique, et cela pousse nécessairement les compagnies gazières à se préoccuper surtout de l'accroissement du volume de gaz produit par tonne de charbon distillé, en attachant moins d'importance à la diminution corrélative du pouvoir calorifique.

4<> Dans l'industrie du gaz, les sous-produits vendus ont une importance comparable à celle du gaz, et les nouveaux procédés de fabrication à distillation lente et cornue pleine, semblent devoir donner un accroissement notable de la qualité des sousproduits, pouvant compenser en partie la diminution de valeur du gaz. Le coke, plus dense et plus compact, convient mieux aux usages industriels, ce qui augmente sa valeur marchande ; le séjour moins prolongé des gaz et vapeur dans les cornues complètement remplies diminue la décomposition de l'ammoniac par la chaleur, et augmente les rendements en sels ammoniacaux, auxquels l'agriculture offre des débouchés pratiquement infinis ; enfin, les goudrons renferment moins de noir de fumée, et une plus grande

quantité de carbures utilisables^ il y a donc accroissement du bénéfice sur les trois sous-produits.

Cette nouvelle source de bénéfices, jointe à la diminution de la main d'œuvre^ conduit à envisager comme très probable, l'introduction plus ou moins complète des fours à coke métallurgique dans les usines à gaz. Dès aujourd'hui, les villes situées dans des centres houillers^ au voisinage des grandes installations modernes de fours à coke, peuvent obtenir de ces installations un gaz de très bonne qualité, comme pouvoir éclairant et pouvoir calorifique, avec un prix de revient très faible, en prenant le gaz de la première moitié de la distillation, qui est le plus riche ; celui de la seconde moitié plus pauvre est réservé pour le chauffage des fours. Dans le cas, au contraire, où ces fours à coke seraient installés loin des centres houillers, près de grandes villes, comme à Paris, la totalité du gaz devrait être utilisée pour l'éclairage, le chauffage étant fait au moyen de gazogène au coke comme il Test déjà avec les fours actuellement employés. Le consommateur n'a aucune raison pour refuser le gaz moins riche qui lui sera alors fourni, à condition que le prix en soit fixé proportionnellement au pouvoir calorifique. On construit actuellement à Versailles la première usine utilisant en France ces nouveaux procédés ; il sera très intéressant de voir les résultats obtenus.

Il ne sera pas hors de propos de rappeler ici que les premiers fours à gaz installés à Paris, il y a plus de 50 ans par Dubochet étaient de véritables fours à coke, à chambres de grandes dimensions, qui furent bientôt abandonnés, en raison de l'insuffisance du pouvoir éclairant et qui sont repris aujourd'hui. L'éclairage par incandescence et la production économique des benzols par les fours à coke métallurgique ont été les deux facteurs essentiels de ce revirement.

Éparation. — Le gaz, à la sortie des cornues, renferme des quantités importantes de vapeur d'eau et de goudrons, qu'il faut séparer; il renferme en outre certains corps gazeux, qu'il y a

GAZ d'Éclairage 311

intérêt, pour des motifs divers, à éliminer. Les opérations employées pour cène épuration mettent successivement en jeu des phénomènes d'ordre physique : refroidissement du gaz pour provoquer la condensation des vapeurs; d'ordre mécanique : précipitation des particules liquides ou solides résultant de la condensation et restant en suspension dans le gaz; d'ordre chimique : enlèvement à l'état de combinaison chimique, de certains corps nuisibles, comme Thydrogène sulfuré ou d'une vente avantageuse comme l'ammoniac.

Condensation physique. — L'opération consiste à refroidir le gaz jusqu'à la température ordinaire; pendant ce refroidissement on obtient la condensation de k vapeur d'eau et de toutes les vapeurs de goudrons en excès sur celles qui peuvent subsister à l'état de vapeur dans le gaz froid. A première vue ce refroidissement semble devoir constituer une opération très simple, la condensation dépendant uniquement, pourrait-on croire^de la température finale du mélange gazeux. Il n'en est rien ; ce phénomène de la condensation constitue un problème délicat, parce que les vapeurs à condenser sont des mélanges complexes. Suivant la température à laquelle on isole du gaz les premiers produits condensés, ceux-ci entraînent en dissolution une quantité plus ou moins grande de vapeurs volatiles, qui, prises isolément, ne se condenseraient pas aussi complètement. Plus les premiers goudrons condensés seront séparés à basse température, plus ils entraîneront, par exemple, une proportion considérable de vapeur de benzol (mélange de benzine et de toluène) et de vapeur de naphtaline; or il y a intérêt à laisser dans le gaz la plus grande quantité possible de vapeur de benzol, pour augmenter son pouvoir éclairant et au contraire à le débarrasser le plus complètement possible de la naphtaline, dont le dépôt ultérieur dans les conduites de distribution donnera lieu à des obstructions; ce corps se condense en effet. en lamelles très fines, qui sont entraînées à de très grandes distances par le courant gazeux et viennent s'amasser aux changements de direaion ou de section des tuyaux. Il faudrait

donc, pour enrichir le gaz en benzol, enlever les goudrons à aussi haute température que possible, faire ce que Ton appelle la cori' densaiion à chaud, et au contraire, pour éliminer la naphtaline, faire la condensation à froid, c'est-à-dire laisser les goudrons au contact du gaz jusqn'à la température ordinaire.

Pratiquement» on arrive à satisfaire suffisamment à cette double condition, en séparant du gaz les goudrons lourds a une température comprise entre 60 et 80* ; cela peut être considéré comme de la condensation à chaud pour la benzine, corps très volatil, puisqu'elle bout à 85 «^^ c*est au contraire de la condensation à froid pour la naphtaline qui bout à 218*'. Dans les grandes usines la disposition des premiers appareils de condensation, c'est-à-dire du barillet placé au-dessus des tours donne précisément, sans qu'on Tait cherché d'ailleurs, cette température voisine de 70'. L'importance de faire la première condensation à cette température fut découverte en 1885 par M. Coze, dans une petite usine de province, celle d'Épernay ; en réchauffant le barillet au moyen d*un serpentin de vapeur, il obtint un accroissement notable du pouvoir éclairant du gaz. Mais lorsqu'on voulut étendre ce perfectionnement aux grandes usines, on s'aperçut que la température du barillet avait déjà, sans qu'on Teût cherché, la température la plus favorable.

Les appareils de condensation, sont d'abord les conduits où le gaz circule pour se rendre des fours aux gazomètres, mais généralement leur développement n'est pas suffisant pour permettre aux gaz de revenir par refroidissement spontané à la température ordinaire; il faut achever le refroidissement dans des appareils spéciaux. Passons rapidement en revue les appareils dans lesquels le gaz circule en se refroidissant ainsi :

Colonne montante. — Le gaz sort de la cornue par un tuyau vertical en fonte, de 10 à 15 cm. de diamètre intérieur, appelé colonne montante; sa température doit être voisine de 300** pour y éviter une condensation trop abondante des goudrons qui l'obstrueraient ; elle ne doit pas être notablement supérieure, pour

GAZ d'Éclairage 313

éviter la décomposition de ces goudrons avec formation de produits fixes, ce qui occasionnerait encore des obstructions. Elle est placée verticalement contre la paroi extérieure du four, et sa température est maintenue à un degré suffisant, par le voisinage de cette paroi d'une part, et d'autre part, par la circulation des gaz chauds venant de la cornue. Quand on craint un échaufiement trop grand, on laisse tomber goutte à goutte Teau par la partie supérieure de la colonne montante. Il ne devrait y avoir aucune condensation dans ce premier conduit ; il s'en produit cependant toujours un peu, et on s'en débarrasse au moyen d'une longue tige de fer flexible que Touvrier fait monter à travers la colonne montante pendant que la cornue est ouveneau moment du déchargement.

Barillet. — De la colonne montante, les gaz passent dans le barillet, conduit horizontal placé à la panie supérieure du four; il est généralement constitué, dans les grandes usines, par un tube ou un canal prismatique de 60 à 80 cm. de diamètre. Il est rempli, aux 2/3 de sahauteur, d'eau et de goudron condensés. La température y est en moyenne de 60 à 70° avec les dimensions et conditions de travail habituelles des grandes usines. Pour une surface de 0,024 °^* P^r ïoo m* de gaz traversant le barillet en 24 heures, la proportion des goudrons condensés et déposés dans le barillet est d'environ 60 0/0 de leur quantité totale.

L'eau et le goudron se déposent en deux couches superposées, le goudron formant la couche inférieure ; ces liquides s'écoulent d'une façon continue par une extrémité du barillet, au moyen de deux siphons placés à des hauteurs convenables.

Le tube de la colonne montante s'élève au-dessus du barillet, se retourne de 180° et pénètre en descendant à travers la partie supérieure du barillet; il plonge de quelques millimètres dans l'eau de façon à former un joint hydraulique qui isole les cornues de la canalisation au moment où elles sont ouvertes, pour le déchargement et le chargement.

Collecteurs. — Le gaz est emmené des barillets vers les autres parties de l'usine au moyen de longs tuyaux, dits tuyaux collecteurs, qui sont exposés à Tair et servent par conséquent de refroidisseurs. Bien entendu, leur longueur est très variable suivant la disposition des usines; à l'usine à gaz de La Villette, de la Compagnie Parisienne, par exemple, ces collecteurs sont constitués par des tuyaux de 50 à 60 cm. de diamètre. Leur développement total correspond à une surface de 0,8 m^ pour 100 m' de gaz les traversant par 24 heures ; il s'y dépose environ 20 0/0 de la quantité totale des goudrons, et la température des gaz à leur sortie est encore de 20 à 30^ supérieure à la température ambiante.

Refroidissenr. — Le refroidissement final est obtenu dans des appareib spéciaux, dont la disposition varie beaucoup d'une usine à l'autre. Au début de la fabrication du gaz, on a employé le scrubber, grande tour remplie de coke et arrosée abondamment d'eau par la partie supérieure ; ce procédé est partout abandonné aujourd'hui à cause de son action néfaste sur le pouvoir éclairant du gaz. La vapeur de benzine est en partie dissoute et enlevée par l'eau et celle-ci dégage son air dissous. Ces deux causes contribuaient à faire baisser le pouvoir éclairant. A la Compagnie Parisienne on emploie depuis longtemps les jeux d'orgues, grands tuyaux verticaux de 10 à 20 m. de hauteur, refroidis en hiver par le simple contact de Tair, et en été par un arrosage extérieur. La surface est de 1,6 m* pour 100 m' de gaz les traversant par 24 heures ; il s'y dépose 18 0/0 de la quantité totale des goudrons ; il en reste alors encore 2 0/0 en suspension dans le gaz à l'état de fines goutteleae^; ces jeux d'orgue ont le grand avantage d'occuper une surface de terrain très limitée, en raison de leur grande hauteur.

On peut obtenir un système de refroidissement plus rationnel encore, en disposant les tuyaux de l'appareil refroidisseur sensiblement horizontalement, ou plutôt avec une faible inclinaison de façon à ce que les goudrons condensés s'écoulent par la pesanteur, en sens inverse du mouvement du gaz, et retournent par

GAZ d'Éclairage 315

suite, vers les panies les plus chaudes de l'appareil . Il se produit une distillation fraaionnèe, remettant à l'état de vapeur dans le gaz le benzol entraîné pendant la condensation des goudrons légers. La disposition de ces appareils est extrêmement variable ; on leur donne tantôt la forme de serpentins constitués par des tubes horizontaux de 10 m. de longueur y disposés les uns au-dessus des autres; il faut, bien entendu dans ce cas, une charpente métallique pour supporter ces tuyaux. D'autres fois, on les dispose en partie sur le four, à côté et au-dessus du barillet» ce qui dispense de remploi de supports spéciaux et en partie contre les murs extérieurs de l'atelier de distillation, où la température est toujours moins élevée qu'à l'intérieur de l'atelier; enfin dans certaines usines, à Manchester par exemple, ces appareils sont constitués par d'immenses bottes en tôle, placées au sommet du toit des ateliers. Elles sont divisées par des cloisons horizontales, formant chicane pour la circulation du gaz. Le refroidissement dans ce cas est assuré par une série de tubes métalliques fixés transversalement et rivés à ces caisses. Le vent en s'engoufifrant à travers ces tubes produit le refroidissement cherché.

CondeiiBation mécanique. — Les vésicules très fines de goudron restées en suspension, seraient entraînés très loin avec les gaz et elles iraient obstruer les différents appareils traversés par lui, c'està-dire les caisses d'épuration pour l'enlèvement de l'ammoniaque et de l'hydrogène sulfuré, et plus loin les compteurs des consommateurs. On emploie presque exclusivement, pour se débarrasser mécaniquement de ces gouttelettes en suspension, les condensateurs à choc, dont le principe a été découvert il y a 50 ans par deux ingénieurs de la Compagnie Parisienne, MM. Pelouze et Âudouin.

Lorsqu'un filet gazeux, tenant en suspension des gouttelettes liquides, est animé d'une grande vitesse, puis brusquement dévié de sa direction par un obstacle, les gouttelettes liquides, en raison de leur masse et, par suite, de leur inertie plus grande, ne se dévient pas aussi rapidement et vont frapper lobstacle solide sur

3l6 INTRODUCTION A l'ÈTUDE DE LA MÉTALLURGIE

lequel elles peuvent se coller. L'appareil de MM. Pelouze et Audouin est constitué par une grande cloche en tôle, à joint hydraulique, sous laquelle le gaz arrive. Latéralement elle présente une double paroi, la première vers Tintérieur est percée de trous très rapprochés, de i mm. de diamètre, disposés par rangées horizontales, séparées Tune de l'autre. La seconde tôle, distante de 3 mm. de la première, est percée d'orifices plus grands placés en face des parties pleines de la première tôle. Le gaz s'écoule à travers cette double paroi sous une pression de 10 cm. d'eau et sa vitesse de passage à travers les orifices étroits peut être de 50 m. par seconde Le gaz en arrivant sur la paroi pleine vis à vis se dévie brusquement pour aller passer par les grands orifices, tandis que les gouttelettes de goudron viennent se coller sur la paroi et s'écoulent ensuite vers la partie inférieure, pour tomber dans Teau du joint hydraulique. Un certain nombre des orifices, bien entendu, finissent par s'obstruer par le goudron, et pour faire passer la même quantité de gaz à travers l'appareil, il faudrait augmenter la différence de pression ; en fait, la clcche se soulève par cet excès de pression et dégage au-dessus de l'eau du joint hydraulique de nouveaux orifices qui étaient précédemment noyés, de telle sorte que l'appareil fonctionne à pression et débit sensiblement constants.

Condensation chimique. — Les substances qu'on enlève aux gaz par voie chimique sont Vamtnoniac^ Vhydrogène sulfuré, V acide carbonique et le sulfure de carbone.

L'ammoniac se trouve dans le gaz dans la proportion de 6 gr. environ par mètre cube. Sa présence n'a aucun inconvénient; on l'enlève cependant à cause de la valeur des sels ammoniacaux comme engrais : i t. de houille fournit ainsi 7 kg. de sulfate d'ammoniac, valant 0,25 fr. le kilogramme.

L'hydrogène sulfuré est extrêmement nuisible, à deux points de vue différents; lors des fuites de gaz, inévitables chaque fois que l'on allume un bec, ce composé se répand dans l'atmosphère des habitations et noircit rapidement l'argenterie. Il est peut-être

GAZ d'Éclairage ^i^

plus nuisible encore par les produits de sa combustion, formés d'abord d'acide sulfureux, qui se transforme progressivement dans l'air humide en acide sulfurique; cet acide se dépose bientôt sur tous les corps solides qu'il rencontre, provoquant très rapidement la rouille du fer et la désagrégation de toutes les matières cellulosiques : papier, tissus de lin, de chanvre et de coton, qui se transforment au contact de l'acide en hydrocellulose.

Les houilles françaises renferment environ i o/o de soufre, les houilles anglaises deux fois plus. Elles donnent les premières, environ 7 gr. de soufre par mètre cube et les secondes deux fois plus. La majeure partie du soufre reste dans le coke à l'état de protosulfure de fer, qui s'oxyde ensuite partiellement à l'air en donnant du sulfate.

L'acide carbonique n'a d'autre inconvénient que de diminuer le pouvoir éclairant ; sa présence importe peu aux consommateurs, pourvu qu'on lui fournisse le pouvoir éclairant convenu ; c'est affaire au fabricant de voir s'il a plus d'intérêt à obtenir ce pouvoir éclairant en enlevant l'acide carbonique ou en ajouunt du benzol. Le second procédé est en fait le plus économique. En général on n'enlève pas l'acide carbonique du gaz, et quand on le fait, comme cela a lieu en Angleterre, c'est pour rendre possible ensuite, l'enlèvement du sulfure de carbone, imposé par les règlements administratifs de ce pays.

Le gaz renferme 1,5 à 3 0/0 de son volume d'acide carbonique et en poids, 60 à 100 gr. par mètre cube.

Le sulfure de carbone présente, par sa combustion, les mêmes inconvénients que l'hydrogène sulfuré, mais sa proportion est beaucoup moindre. Il y a donc moins d'inconvénient à le laisser dans le gaz; son épuration, d'ailleurs assez difficile et onéreuse, ne peut jamais être rendue complète. Si l'on fait généralement cette épuration en Angleterre, c'est parce que les houilles employées à la fabrication du gaz y sont très riches en soufre, et par suite le gaz est plus riche en sulfure de carbone que le gaz de nos pays.

Les procédés d'épuration chimique employés pour absorber ces différents gaz sont les suivants :

3X8 INTRODUCTION A l'ÈTUDE DE LA MÉTALLURGIE

Vammaniac est enlevé par simple dissolution dans l'eau. Cette opération est grandement facilitée par l'excès d'acide carbonique contenu dans le gaz ; il donne aveu Teau une dissolution de bicarbonate d'ammoniac, dont la tension en ammoniac est beaucoup plus faible que celle de la solution ammoniacale pure de même teneur. On procède bien entendu par lavage méthodique, c'est-àdire en faisant circuler l'eau en sens inverse du gaz de façon à obtenir des solutions ammoniacales relativement concentrées, dont la distillation dépense ensuite moins de combustible ; en réduisant la quantité d'eau mise au contact du gaz on a en outre l'avantage de Ini enlever une moindre quantité de son benzol. Le tableau suivant donne la densité en degré Baume des solutions de bicarbonate et les quantités d'ammoniac restant dans le gaz en équilibre avec ces solutions.

Dissolution 6* Baume 3** Baume 2^ Baume

Gaz 1,5 gr. AzH' o 3 gr. 0,15 gr.

En réalité on arrive, grâce à un lessivage semi méthodique, à sortir les dissolutions à 3° Baume en ne laissant dans le gaz que 0,15 gr. d'ammoniac.

Cette épuration de l'ammoniac est une application intéressante d*une des lois de la mécanique chimique, celle de Y action de masse. Le bicarbonate d'ammoniac se dissocie suivant la réaction :

Az H» O, GO* = Az H> + H* O + G 0\

Le sel solide, ou Tune de ses dissolutions de concentration déterminée, donne par sa dissociation un mélange des trois gaz : Az' H, H* O et C O*, dont les pressions partielles obéissent à la

relation

p* , p\ p". zz constante.

# La valeur de la constante dépend de la température et de la

concentration de la solution envisagée. Par conséquent à la température ambiante plus la tension de Tacide carbonique sera grande, plus celle de Tammoniac sera faible dans le mélange gazeux. Les appareils dans lesquels se fait cette épuration de l'ammo-^

GAZ d'ÉCLAIRACE 3Î9

niac peuvent se classer en deux types distincts. On a longtemps exclusivement employé, et Ton emploie encore aujourd'hui dans les petites usines, des cuves remplies de sciure humide, à travers lesquelles on fait passer le gaz; elles ont de 0,50 m. à i m. de profondeur; la sciure repose sur une claie en osier, portée ellemême par des supports appuyés sur le fond de la cuve. La cuve est fermée par un couvercle à joint hydraulique ; de temps en temps on arrête le courant gazeux, on soulève le couvercle et au moyen d'un arrosoir, on verse sur la sciure de l'eau fraîche qui déplace la solution plus ou moins saturée précédemment obtenue ; le lessivage méthodique est donc seulement intermittent. Le gaz passe dans trois cuves successives dont la surface totale doit être au moins de 0,075 m* par 100 m* de gaz épurés par 24 heures.

On emploie de préférence, dans les grandes usines, des appareils continus, avec agitateur rotatif intérieur. L*eau entre par une extrémité et le gaz circule en sens inverse. On supprime ainsi toute main-d'œuvre autre que celle qui est nécessaire, une fois par an environ^ pour enlever les incrustations de calcaire formées sur les palettes agitatrices. La surface nécessaire pour Tinstallation de Tappareil est considérablement moindre que celle des caisses à suivre ; cela est très important dans les villes où le terrain a souvent une grande valeur. L'appareil Kirckham, basé sur ce principe est constitué par un cylindre fixe en fonte de 3 m. de diamètre et 6 m. de longueur, placé horizontalement sur le sol et à moitié rempli d'eau. Il est divisé par une série de cloisons parallèles aux bases du cylindre en 6 compartiments dont les communications sont assez étroites pour que le gaz et l'eau circulent nécessairement de Tune à l'autre, d'une façon continue, sans aucun retour possible en arrière. Il est traversé suivant son axe par un arbre tournant à raison de un tour en trois minutes ; cet arbre pone des palettes tournant dans chaque compartiment, de façon à plonger alternativement dans Teau, puis à venir ensuite passer dans le gaz, de façon à renouveler constamment les surfaces liquides en contact avec le gaz.

L'épuration de Vhydrogène sulfuré s'est faite au début au moyen de la chaux suivant la réaction :

CaO H*0 + H*S=:CaS + 2 H*0.

On enlevait en même temps ainsi tout ou partie de l'acide carbonique. Mais ce procédé malgré sa simplicité est presque partout abandonné, en raison de la difficulté de se débarrasser du sulfure de calcium. Abandonné à l'air, il empoisonne l'atmosphère par le dégagement d'hydrogène sulfuré :

CaS +H«0 + CO' = CaOCO'+H* S

et il empoisonne en même temps les cours d'eau par la formation simultanée de bisulfure de calcium soluble :

2 CaS + 0 + CO«z=:CaO CO* + Ca S*.

Ce procédé est cependant employé encore aujourd'hui en Angleterre, parce qu'il permet l'épuration du sulfure de carbone. On absorbe en effet ce corps par le sulfure de calcium pour former

un sulfocarbonate

Ca S + es* 1= Ca S, G S\

En Angleterre, et à Londres en particulier, on se débarrasse de ces matières sulfureuses, en les chargeant dans àts navires et les portant en pleine mer.

L'épuration du sulfure de carbone par cette réaction est incomplète, parce que le sulfocarbonate présente dès la température ordinaire une certaine tension de dissociation ; elle est d'autre part très aléatoire, car si on ne change pas ï temps les matières épurantes, et qu'il reste dans le gaz de l'acide carbonique non absorbé, celui-ci décompose le sulfocarbonate en mettant brusquement en liberté l'hydrogène sulfuré et le sulfure de carbone absorbés pendant une semaine peut-être.

L'épuration de l'hydrogène sulfuré se fait aujourd'hui presque panout au moyen de sesquioxyde de fer provenant le plus souvent de la décomposition du sulfate de fer par la chaux ; on emploie parfois aussi du minerai de fer naturel et même de vieilles ferrailles rouillées. Ce dernier procédé n'est pas à recommander.

GAZ d'Éclairage 321

car ces ferrailles renferment toujours du fer méullique qui peut, avec Toxyde de carbone du gaz, donner du ter carbonyle ; la présence de ce corps dans le gaz mec tout de suite hors de service les manchons Auer. Cet accident s'est produit autrefois à Nancy. La réaction utilisée est la suivante :

Fe* O» + H« S = 2 Fe S + 3 H* O -f S.

On peut régénérer l'oxyde de fer aux dépens du sulfure formé par simple oxydation à l'air, selon la formule :

2 Fe S -f 3 O = Fe* O» + 2 S.

Théoriquement l'oxyde de fer pourrait être ainsi indéfiniment régénéré ; en pratique on n'arrive guère à faire plus de 60 opérations. Il existe en efifet dans le gaz une très petite quantité de cyanogène qui transforme peu à peu loxyde de fer en bleu de Prusse sur lequel Thydrogène sulfuré ne se fixe plus.

L'opération se fait dans des cuves semblables aux cuves à sciure ou Ton introduit un mélange de sciure et d'hydrate de chaux que l'on arrose avec une solution concentrée et bouillante de sulfate ferreux. Le rôle de la sciure est de diviser la masse et la rendre perméable aux gaz. On fait passer successivement le gaz dans trois cuves de façon à faire une épuration méthodique. On arrive ainsi à enlever la totalité de l'hydrogène sulfuré contenu dans le gaz. Un papier imprégné d'acétate de plonlb doit pouvoir y séjourner sans se teinter aucunement.

La régénération de l'oxyde de fer est un problème délicat, qui a reçu suivant les temps et les lieux des solutions tout à fait difiérentes. A la Compagnie Parisienne, on emploie de toutes petites cuves, où les ouvriers viennent prendre la matière épuisée à la pelle; ils la chargent dans des brouettes, vont la verser sur une aire couverte, à côté de TateUer et la retournent là de temps à autre avec un râteau. Dans les usines anglaises on préfère employer de grandes cuves, d'où la matière est enlevée par des procédés mécaniques ; elle est ensuite labourée par une charrue trainée par un cheval. Il y a là une économie évidente de main-dœuvre, mais l'avantage est plus apparent que réel eu raison d'un incon-

vénient inhérent à Temploi des grandes cuves. Il faut mettre hors de service chaque cuve, non pas lorsque toute sa matière est épuisée, mais dès qu'elle Test sur une section verticale quelconque, car en ce point il passe du gaz non épuré. Il est évident que pour de grandes cuves la chance qu'une colonne verticale soit épuisée trop tôt est plus grande que pour de petites cuves ; il faudra donc faire la régénération quand la matière sera, en moyenne, moins complètement épuisée. Chaque revivification coûte donc moins cher, mais il faut en faire davantage.

On commence à utiliser un procédé plus simple, dont Tidée première est déjà très ancienne, mais que l'on a longtemps considéré comme trop dangereux pour pouvoir l'employer, au moins dans les grandes usines. Il consiste à faire la régénération dans la cuve même en soufflant de l'air à travers la masse épurante. L'échaufFement dû à la chaleur d'oxydation peut donner lieu à des incendies ; il faut, pour les éviter, ralentir suffisamment le passage de l'air et le mêler à un excès de vapeur d*eau. On est toujours obligé de remuer les matières dans les cuves pour empêcher leur agglomération et leur tassement qui s'opposeraient au passage des gaz. On craint tellement le feu, et avec raison, partout où l'on manipule le gaz d'éclairage, que ce procédé de revivification tout a longtemps été considéré comme irréalisable sur une grande échelle.

Un procédé plus simple encore consiste à mêler dç l'oxygène au gaz, de telle sorte que l'oxyde de fer n'exerce plus alors qu'une action de présence, il n'y a pas à proprement parler à régénérer la masse. L'oxydation dans ce cas commence d'ailleurs à se produire avant les cuves à oxyde de fer. Ce procédé se répandra sans doute rapidement, quand on pourra fabriquer l'oxygène à un prix suffisamment bas. L'oxygène de l'air ne convient pas aussi bien^ parce qu'il laisse derrière lui son azote, qui dilue le gaz et en diminue le pouvoir éclairant. Peut être cependant y aurait-il intérêt à ajouter ainsi au gaz une petite quantité d'air pour épurer l'hydrogène sulfuré, quitte à forcer les additions de benzol pour retrouver le pouvoir éclairant réglementaire.

GAZ d'Éclairage 323

Les frais d'épuration à Paris reviennent à 0,15 fr. les 100 m* ; dont 2/3 pour la matière et 1/3 pour la main-d'œuvre.

Prix de revient. — Le tableau suivant donne les prix de revient comparatifs, aux 100 m*, pour trois grandes villes en 1885. Le gaz est supposé rendu chez le consommateur ; ce prix de revient comprend donc les frais de distribution :

Paris Londres Keims

Matières premières 8,42 6,40 7,83

Sous-produits vendus . . . 7,00 4,17 3,53

Reste 1,42 2,25 4,30

Main-d'œuvre 1,52 1,35 ' 1,20

Entretien général .... 1.75 1,48 2,00

Épuration 0,16 0,30 0,05

Frais généraux et distributions . 2,30 2,00 2,20

Total '. . . . 7,15 7,34 9,75

Ces chiffres ne comprennent pas les intérêts du capital engagé qui à Paris sont voisins de 3 fr.

U ne sera pas hors de propos d'expliquer ici comment du gaz revenant en nombres ronds à 0,10 fr. le mètre cube, était vendu autrefois 0,30 fr. C'est là une question que les Parisiens se sont souvent posée mais qui ne leur a pas toujours été expliquée clairement. Cette différence de 0,20 fr. ne représente pas, comme on se Test souvent figuré, les bénéfices de la Compagnie. La ville touchait en effet sur ces 0,20 fr., 0,10 fr. répanis sous trois rubriques dififérentes : un droit fixe de 2 fr. par 100 m* remplaçant le droit d'octroi fixe de 6 fr. par tonne, payé par tous les consommateurs parisiens de charbon ; puis l'éclairage gratuit des rues de Paris et de tous les bâtiments publics ayant des relations plus ou moins directes avec la ville, depuis les grands établissements d'enseignement supérieur, jusqu'aux cafés concerts des Champs Elysées ; enfin le partage par moitié avec les actionnaires des bénéfices restant après ces différents prélèvements. De telle sorte que l'abaissement de 0,10 fr. du prix

de vente du gaz, donné aux Parisiens comme un grand avantage, a été pris en partie sur les ressources de la ville de Paris, qui a dû remplacer le déficit ainsi produit dans ses finances par de nouveaux impôts payés sous une autre forme par les consommateurs de gaz.