LES GAZ LIQUÉFIÉS DANS L'INDUSTRIE

Applications actuelles. — Il y a plus de 75 ans que Faraday a liquéfié les premiers gaz, et il n’en est plus aucun aujourd’hui qu’on ne sache transformer en liquide statique par des procédés de laboratoire ; mais, au point de vue industriel, ces nouveaux liquides n’ont reçu jusqu'ici que peu d'applications. Quelques-uns seulement se trouvent dans le commerce, enfermés dans des tubes d'acier de résistance suffisante.

Le chlorure de méthyle, extrait par distillation des vinasses de betteraves (procédé Vincent), est employé comme réfrigérant (machine Vincent) et comme anesthésique : il sert aussi à extraire les parfums des plantes odoriférantes et à transformer le violet de Paris en vert lumière.

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L'anhydride sulfureux, préparé par l’action du soufre sur l'acide sulfurique (procédé Melsens), est employé par M. Pictet pour la fabrication de la glace. Il est souvent remplacé par le mélange liquéfié d'anhydrides sulfureux et carbonique obtenu par le charbon de bois et l'acide sulfurique. L’acide sulfureux liquide est vendu dans des siphons à eau de Seltz. Il est employé dans les laboratoires et sert en outre de réfrigérant et de désinfectant.

Le froid produit par l’évaporation de l’ammoniac liquéfié est utilisé dans les machines à compression de Fixary et dans les machines à affinité de F. Carré et de Rouart frères.

Le chloreliquide est dû à l’électrolyse d’une solution de chlorure de magnésium et de chlorure alcalin : ilest surtout employé dans les laboratoires.

L’anhydride carbonique peut être produit par plusieurs procédés : on se sert quelquefois d’un appareil continu semblable à ceux des laboratoires ; on peut utiliser aussi le gaz qui se dégage des fours à chaux ou qui résulte de la fermentationalcoolique.A l’Ecolede brasserie de Munich, on emploie des cuves fermées hermétiquement : des tuyaux conduisent l’acide carbonique dans un gazomètre ; une pompe l’aspire à travers une colonne desséchante de chlorure de calcium et le refoule dans un laveur à acide sulfurique concentré suivi d’un serpentin entouré d’eau froide. Un autre compresseur reprend ce gaz, le fait passer dans un filtre en coton et l’envoie se liquéfier, sous une pression de 70 atmosphères, dans des bouteilles en fer forgé plongées dans l’eau froide. On obtient 1,5 kg de liquide par hectolitre de bière. L'acide carbonique liquide est vendu en cylindres contenant 2, 4 ou 8 kg de liquide. Il est employé notamment pour la fabrication des boissons gazeuses et pour exercer dans les tonneaux de bière une pression qui fait monter le liquide de la cave à l'étage où on doit le débiter ; ilest encore utilisé dans les machines réfrigérantes de Windhausen.

Signalons encore les tentatives faites pour appliquer à

l'éclairage l’acétylène liquide, préparé par la réaction de l’eau sur le carbure de calcium. MM. Dickerson et Suckert, M. Pictet ont imaginé des appareils spécialement disposés pour la fabrication de ce gaz liquéfié. Malheureusement ce liquide ne peut pas actuellement être manipulé sans danger. Nous rappellerons à ce propos le récipient de sûreté, imaginé par M. Fournier pour les gaz comprimés ou liquéfiés.

Premiers essais de liquéfaction industrielle des gaz permanents.— Au point de vue de la production du froid, la liquéfaction des gaz permanents, produite par des procédés purements industriels, serait d’un très grand intérêt; il est évident que, parmi ces corps, c’est l'air atmosphérique, si facile à obtenir, qui devrait être préféré.Mais les perfectionnements apportés jusqu'ici aux appareils de laboratoire consistent à fractionner et faciliter le refroidissement en utilisant tour à tour l’évaporation de deux ou trois liquides de plus en plus volätils. On réalise ainsi une combinaison de deux ou trois machines à froid à évaporation. On comprend sans peine que l'installation et l’emploi de telles machines entraînent des frais et des complications qui les rendent inacceptables pour l’industrie. Il faut, dans ce cas, des procédés plus simples et moins coûteux; la question, étudiéeà plusieurs reprises, vient enfin d’être enfin résolue.

Dès 1857, W. Siemens déposait une description provisoire de brevet relative à cette application. « L'invention se rapporte au refroidissement par l'expansion de l’air ou de fluides élastiques. L'air est d’abord comprimé dans un cylindre ou une pompe, ce qui élève sa température : il est ensuite refroidi, à l’état comprimé, puis on le fait détendre dans un cylindre ou dans une machine quelconque disposée à cet effet, ce qui abaisse sa température. L’air ainsi refroidi est conduit dans un échangeur, où il refroidit l’air comprimé qui arrive en sens inverse. Le principe de l'invention consiste à produire un effet accumulé ou un abaissement indéfini de la température.»

Siemens se proposait donc d’employerune machinea air

pe

froid, combinée avec un échangeur dans lequel l’abaissement de température dû à la détente adiabatique du gaz dans le cylindre serait transmis à l'air comprimé destiné à la détente suivante, de manière à abaisser progressivement les températures limites du cycle dans le cylindre de détente.

Ce principe à été repris par plusieurs inventeurs : ainsi, M. Solvay a fait breveter, en 1885, un appareil analogue, « pour la production des températures extrêmes », qui devait « produire du froid pour liquéfier les gaz et spécialement l’air atmosphérique.» M. Hampson a imaginé aussi, en 1895, un appareil dans lequel « le cycle usuel de compression, äe refroidissement et d'expansion est modifié en utilisant tout le gaz, après son expansion, pour ramener aussi près que possible de sa propre température le gaz comprimé qui est sur le point de se détendre. »

I1 semble bien peu probable que des appareils fondés sur ce principe puissent donner des résultats satisfaisants. En effet, aux basses températures qu’il s’agit d'atteindre, tous les corps étrangers, eau, acide carbonique, résidus de matières lubrifiantes, etc., sont devenus solides : dans ces conditions, la simple manœuvre d’un robinet devient déjà bien difficile ; il est vraisemblable que le fonctionnement d’un cylindre d'expansion avec ses organes de distribution serait à peu près impossible. En outre, onne pourrait pas assurer au cylindre et à son mécanisme une protection efficace contre le réchauffement. D'ailleurs, M. Solvay disait, en 1895, dans une communication à l’Académie des Sciences : « Le maximum d’abaissement de la température auquel je réussis à arriver ainsi fut de — 95°, les causes de déperdition du froid produit l’ Sn tant ensuite sur la puissance de production. »

Machine de Linde. — À la fin de mai 1895, M. Linde a fait connaître une solution simple et économique du problème de la liquéfaction de l’air par grandes quantités.

La machine employée, formée seulement d’un compresseur d’air et de deux échangeurs de température, n'utilise pas d’autre procédé de refroidissement que la détente du

gaz lui-même. Cependant son principe est tout différent de celui de l'appareil de M. Caiïlletet : dans ce dernier, le gaz, en se dilatant, accomplit un travail extérieur; dans la machine de M. Linde, il ne se produit au contraire qu’un travail interne. Si l'air était un gaz parfait, suivant exactement les lois de Mariotte et de Joule, une telle détente ne produirait aucune variation de température; mais, comme il n'en est pas ainsi, on obtient un refroidissement indépendant de l'énergie du jet et donné, d'après Thomson et Joule, par la formule

#= 0,276 (pa — pa) | D)

Où p1 — po représente la différence de pression en atmosphères et T la température absolue du gaz.

Le refroidissement est d’abord très faible (un quart de degré par atmosphère), mais on augmente l'effet produit en combinant, comme l'avait proposé Siemens, l’action de plusieurs-écoulements successifs. On refroidit ainsi le gaz progressivement jusqu’à ce que sa température soit descendue au-dessous du point critique et que la liquéfaction se produise.

On pourrait craindre que le travail exigé par la compression de l’air prit des proportions démesurées; mais il faut remarquer que ce travail ne dépend pas de

Di — pa, mais seulement du rapport retlon peut

maintenir ce rapport petit, même pour une grande valeur de la différence D1 — po, en ne laissant pas le gaz se détendre jusqu’à la pression atmosphérique. Ainsi, en prenant pour p1 et p2 220 et 20 atmosphères, on a Di