ACIDE SULFURIQUE

L'industrie de l'acide sulfurique, telle qu'elle est conçue et pratiquée actuellement, ne semble pas être sujette à des perfectionnements autres que des perfectionnements de détails. Une pratique, longue d'un siècle a, en effet, permis d'apporter peu à peu des améliorations qui font que cette fabrication, en ne considérant, bien entendu, que l'utilisation des réactions mises en jeu, est aussi parfaite que possible. On sait que, dans cette industrie, le produit coûteux, celui qui est sujet à des pertes, est l'acide azotique. Or, depuis longtemps, on est arrivé à réduire ces pertes à un minimum difficile à dépasser.

La théorie de la transformation de l'acide sulfureux en acide sulfurique dans les chambres de plomb paraît , également bien assise, depuis les travaux de MM. Lunge, Raschiget Sorel, travaux qui ont été signalés, à l'occasion de l'Exposition de 1889, dans le rapport de M. Lequin sur la grande industrie chimique.

PERFECTIONNEMENTS RÉCENTS. i07

L'attention des industriels se porte actuellement sur la concentration de l'acide sulfurique.

En sortant des chambres de plomb, l'acide sulfurique ne marque que 51 à 52 degrés; en cet état, il ne peut servir qu'à quelques fabrications spéciales. Dans la plupart de ses usages, il est nécessaire dé l'avoir plus concentré. On sait que la concentration jusqu'à 62 degrés, correspondant à une teneur de 67 p. 100 de SO*H\ se fait dans des cuvettes en plomb, chauffées à la vapeur ou au feu direct ; la chaleur provenant de la combustion des pyrites peut être partiellement utilisée à cet effet. Le plomb des cuvettes étant attaqué si l'on pousse la concentration plus loin, on effectue celleci dans d'autres appareils inattaquables à l'acide à réduire.

Jusqu'à 66 degrés, cette concentration se fait dans des vases en platine, en verre ou en porcelaine.

Les cornues de verre employées au début de la fabrication de l'acide sulfurique sont encore utilisées à cet effet en Angleterre. Les industriels anglais trouvent l'emploi de ces appareils plus économique que ceux en platine. « Cette préférence s'explique par le bon marché du combustible. L'évaporation dans le verre exige, en effet, pour une production donnée, une consommation de charbon bien supérieure à celle que comporte la même production dans les appareils de platine. Le fabricant doit mettre en balance l'usure du platine avec l'augmentation du combustible nécessitée par l'évaporation dans le verre, et le prix de revient des cornues en verre de grandes dimensions qu'il faut remplacer assez

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souvent. En Angleterre, on fabrique des cornues à un prix relativement bas,et le combustible coûte en moyenne de 25 à 30 p.. i 00 moins cher que sur le continent. De lày la préférence accordée par les fabricants anglais aux. appareils en verre qui, aujourd'hui, sont à peu près l«Si seuls en usage dans les plus importantes fabriques du» Royaume-Uni. »

Le- système' anglais est également mis en pratique en Allemagne, dans les fabriques de produits chimiques de Mulheim.

W..¥. Luty rend compte de l'économie du système aij^pliqué à Mulheim dans un article très substantiel (i) résumé par M, Gerber (2).

Suiïï le continent, on se sert généralement des appareils en platine, et, dans ces dernières années, les maisons Faure et Kessler, à Clermont-Ferrand et Ch. Négrier, à Périgueux*, ont cherché à résoudre le problème, par la suppression pure et simple du platine quïls remplacent par des récipients en verre ou en porcelaine.

Le& travaux de M. Scheurer-Kestner, sur l'emploi et TusuFC des appareils en platine, sont trop connus pour que nous essayions de les reproduire dans notre rapide résumé.

M. Scheurer-Kestner a montré que l'attaque du platine par ï'acide concentré n'est pas une quantité négligeable, surtout quand laconcentration de l'acide est poussée jusqu'à 98 p. 100 ; dans ce cas, la perte en platine est de 8 grammes par 1000 kilogrammes d'acide concentré, et

(1) Luty, Zeilschrift fUr ang ewand te C hernie, 1892, p. 385.

(2) Gerber, Moniteur scientifique, 1892, p. 667.

monte même à 9 grammes, quand on veut obtenir de Tacide à 99 degrés 1/2.

Aussi M. Scheurer-Kestner a-t-il institué des essais dans le but de combiner la fonte, qui est d'autant moins attaquée par l'acide chaud que la concentration est plus élevée, avec le platine, ce dernier cessant d'être utilisé au moment où l'acide commencerait à l'attaquer pour céder la place à la fonte, au moment où celle-d ne le serait plus.

D'après M. R. Hasenclever (1), voici comment fonctionne ce système dans les usines de Thann : « L'appareil est composé de deux cornues disposées côte à côte et qui travaillent simultanément. L'acide arrive d^abord dans une cuvette de platine avec dôme et col de cygaae de même métal ; il passe ensuite dans une cuvette en loate à dôme de platine. Cet appareil produit 4,500 kilogramiaes d'acide à 95 p. 100 dans les vingt-quatre heures. Le poids du platine est de 18 kilogr. 800; le poids ^e la foate de 250 kilogrammes. L'usure du platine ne dépasse pas gr. 15 par tonne d'acide concentré à 66 degrés Baume.

« D'après ces résultats, la combinaison fer-platine, proposée et essayée par M. Scheurer-Kestner, paraît appelée à un certain avenir. Un de ses grands avantages consiste dans le poids relativement faible du platine nécessaire. »

Pour éviter l'attaque du platine, un constructeur allemand, M. Herseus, a imaginé de l'allier à 10 p. 100 d'iridium, ou bien de le couvrir d'une couche d'or. Le pla-

(1) Hasenclever, Chemische Industrie^ 1892, p. 70, et Moniteur scientifique^ loc, cit,

H ALLER. — Industrie chimique. 7

tine iridié est moitié moins attaqué que le platine pur, et l'or Test 8 à 10 fois moins.

L'observation du platine iridié avait déjà été faite, dès l'année 1875, par M. Scheurer-Kestner (i). A la fin de sa communication, M. Scheurer-Kestner ajoute : «Mais le platine iridié est plus cassant que le platine pur, et c'est sans doute à ce défaut qu'il faut attribuer l'abandon qu'on a fait du métal iridié à haut titre pour la construction des vases distillatoires. »

. Quant aux appareils en platine doré, ils paraissent marquer un sérieux progrès dans l'opération de la concentration de l'acide sulfurique.

Comme le fait remarquer M. Gerber, dans son intéressant article, l'idée d'employer l'or comme revêtement protecteur du platine n'est pas non plus absolument neuve. Des essais avaient été tentés autrefois en Angleterre avec des alambics en platine, doré par un procédé galvanique ou par voie humide. Les résultats n'avaient pas été encourageants, la mince pellicule d'or se détachant très vite et laissant à nu le platine.

Ce qui est nouveau dans le système de Herœus (2), c'est le procédé employé pour recouvrir le platine d'une couche d'or absolument adhérente.

L'or fondu est coulé sur des barres de platine chaufTé

(1) Scheurer-Kestaer, Comptes rendus de V Académie des sciences de cette même année, p. 892.

(*2) D'après M. E. Andreoli, dès 1855, MM. Johnson et Matthey de Londres, les fabricants d'appareils de platine bien connus, tt inauguraient la manufacture d'appareils en platine doublé d'or, c'est-à-dire de platine et d'or mariés, à une haute température, forgés et laminés de façon à unir intimement et absolument le platine à un revêtement d'or ». LÉclairage électrique^ 1. 1, p. 252.

PERFECTIONNEMENTS RECENTS. Hl

au delà du point de fusion de For. Ces barres sont ensuite laminées. L'adhérence des deux métaux est parfaite, répaisseur de la couche d'or est assez égale et l'on n'observe, dans la pratique, ni déchirure ni détachement.

Le premier appareil platine-or a été mis en service en janvier 1891. Depuis cette époque il en a été construit 38, dont 8 pour l'Amérique. L'expérience est donc suffisante pour permettre une exacte appréciation des avantages obtenus.

Au début de ses expériences, M. Heraeus constate que le rapport de la perte en or, comparée à celle du platine pur, est d'environ 1 à 7 et même à 10. Dans une communication récente (1), il revient sur ces chiffres, et ajoute que cette perte n'est pas 7 fois moindre, mais bien de 20 à 40 fois inférieure à celle que subit le platine. Mais, pour réduire la perte à ce minimum, il est nécessaire d'aurifier non seulement la cuvette contenant l'acide bouillant, mais aussi le dôme. L'expérience a montré que, si l'on se borne à aurifier la partie de l'appareil directement en contact avec l'acide, le platine est attaqué dans le dôme et dans le chapiteau, ainsi que dans la cuvette, surtout au point où cesse le revêtement d'or, plus vivement qu'il ne l'est dans ces mêmes emplacements avec les appareils en platine pur. La couche d'or doit avoir environ 1/10 de millimètre d'épaisseur à la cuvette ; 1/40 de millimètre suffit dans les autres parties de l'appareil.

(I) Heraeus, Chem. Repert, dans la Chem, Zeitung^ 1893, p. 159.

Un appareil Prentice, revêtu d'or, en fonction dans la fabrique de Griesheim et produisant de l'acide à 98 p. 100, pourra, d'après les essais en cours d'expérience, durer péiidant quinze ans, sans qu'il soit nécessaire de renouveler le fond, tandis qu'une capsule du même genre en platine ne pourrait fonctionner dans les mêmes conditions que pendant un an et demi. M. Herœus ajoute qu'on a observé un dépôt d'or métallique dans le conduit d'écoulement en platine, de sorte qu'il croit à la possibilité de récupérer une partie du métal précieux.

Concentration dans la porcelaine. — M. Ch. Négrier a breveté, dans le courant de 1890, un appareil de con* centration de l'acide sulfurique, qui consiste essentiellement en une série de capsules en porcelaine à bec allongé, disposées en échelons sur un bâti de maçonnerie, de manière que l'acide coule d'une capsule dans Tatitre. Les capsules sont supportées par des cuvettes en fonte ou en terre réfractaire, garnies de sable ou d'amiante. A la partie inférieure de chaque bain de sable, est aménagée une ouverture pour l'écoulement de l'acide des capsules qui viendraient à se casser. Les vapeurs, dégagées sous un faux plancher que recouvre l'appareil, sontaspiréesà traversdes condenseurs en plomb.

Pour plus de détails, nous renvoyons à l'article de M. Gerber, où l'on trouve, en outre. Une appréciation du docteur Kretzschmar, qui a visité une installation de ces appareils.

Concentration par évaporation forcée au moyen d'air chaud. — Dans la maison Faure et Kessler, de Clerr mont-Ferrand, on a installé un appareil qui ne parait pas, au premier abord, très différent, dans ses dispositions essentielles, de celui de Négrier. L'évaporation est poussée, aussi loin que possible, daps des cuvettes en plomb, et achevée dans des augets en pierre inattaquable par Tacide sulfurique. Ce qui distingue ce procédé, c'est l'emploi raisonné de Tair chaud pour entraîner les produits volatils, renouveler l'atmosphère à la surface du liquide et activer ainsi son évaporation.

En principe, le nouveau procédé substitue à la concentration par ébullition ou distillation^ sur laquelle sont basés tous les procédés actuellement pratiqués, la concentration par évaporation seule.

Nous renvoyons, pour plus de détails, à l'étude de M. Gerber (1), où se trouve également une figure des appareils Kessler.

M. Bertram Blount (2) a proposé un procédé consistant à chauffer l'acide à concentrer, au moyen d'un conducteur en platine, plongeant dans le liquide et traversé par un courant électrique suffisant pour porter sa température à 150 degrés au-dessus de celle de l'acide. Celui-ci peut, dès lors, être contenu dans des vases métalliques, qui ne sont plus sujets à rupture, puisqu'ils

(1) Gerber, Moniteur scientifique, 1863, p. 376. — Voir aussi un article de M. Lunge, sur la fabrication de Tacide sulfurique aux États-Unis, Zeitschrifte fur angewandte Chemie, mars 1894, où l'auteur décrit des systèmes qu'il a eu l'occasion de voir en Amérique.

{'l) BerÏTàm Blount, V Électricien,

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ne transmettent plus la chaleur. 117 kilogrammes d'acide demandent pour être concentrés, de 60 degrés Baume à 66 degrés (ce qui ramène le poids à 100 kilogrammes), 32,679 calories, soit 44.2 chevaux-heures ; la concentration électrique exigerait ainsi une dépense de combustible cinq fois plus grande que la concentration directe ; mais il se pourrait, en raison des avantages énumérés ci-dessus, que le coût final de l'opération fût néanmoins plus faible que par le chauffage direct.

M. Blount préconise l'emploi d'un fil de platine de o millimètres de diamètre et 77 centimètres de long, chauffé à 480 degrés centigrades par un courant de 364 ampères. Ce fil pourrait concentrer 24 kilogrammes d'acide en cinq heures.

La différence de potentiel maxima serait de 5 volts ; elle semble suffisante pour donner lieu à une perte sensible de platine par électrolyse : cette perte pourrait, du reste, s'éliminer complètement par l'emploi de courants alternatifs.

MM. Hœussermann et Niethammer ont institué une série d'essais, dans le but de rendre compte de l'économie du procédé. Ils ont trouvé que, en employant un courant continu, Tacide est électrolyse avec dépôt de soufre, mais qu'il n'en est pas de même quand on se sert d'un courant alternatif. Dans ce cas, la concentration s'opère très bien, sans qu'on soit toutefois autorisé à considérer ce mode de concentration comme rémunérateur (1).

(1) Chem. Zeit., 1893, p. 1908.

Nous ne citerons que pour mémoire le procédé de M. Lunge, pour l'obtention de l'acide suif uri que monohydraté, en partant de l'acide à 66 degrés. On sait que ce procédé consiste à refroidir cet acide et à essorer les cristaux obtenus, qui sont constitués par de l'acide sulfurique SO'H*.

La méthode imaginée par Cl. Winckler, pour préparer de l'acide fumant, est également bien connue et exploitée dans beaucoup d'usines.

Elle repose sur la propriété que possède Tasbeste platiné, chauffé au rouge, de déterminer la combinaison de l'oxygène avec l'acide sulfureux.

L'acide qu'on obtient ainsi trouve son emploi dans les usines de matières colorantes et dans les raffineries de pétrole.