GAZ PORTATIF, HUILES DE GOUDRONS ET HUILES DE SCHISTES

1. GAZ PORTATIF. — 2. FABRICATION ET RAFFINAGE DES HUILES DE BOG-UEAD. - 3. EXTflACTION DB LA QUININE PAR LES HYDROCARBURES. — h. RECTIFICATION DES HUILES GOUDRONNEUSES ET DB CONDENSATION DES USINES ▲ GAZ DU BOG-HEAD. •^ 5. APPLICATIONS DBS PRODUITS DU BOG-READ ET DES GOUDRONS.

i. Gaz porlatir.

Depuis longues années déjà les savants et les manufacturiers se sont préoccupés des moyens d'éviter les longs parcours du gaz d'éclairage dans des conduites souterraines toujours dispendieuses de premier établissement, et sujettes à des fuites et à des chances diverses de détériorations. Une foule d'inventions sont nées en vue de réaliser cette pensée.

La plupart des inventeurs ont espéré pouvoir arriver au bnl par la réduction du volume du gaz, des 94 ou 97 centièmes, en le comprimant sous une pression de 25 à 30 atmosphères. Arago et Dulong ont étudié le problème à ce point de vue, ei indiqué' les conditions à remplir pour le résoudre avec sécurilé; mais les difficultés d'exécution paraissaient insurmontables, elles consistaient : à prévenir les fuites sous ces énormes pressions, à préparer assez économiquement un gaz doué d'un pouvoir éclairant beaucoup plus fort que celui du gaz de la houille, à construire des enveloppes assez solides pour résister à la pression sans nécessiter une épaisseur des parois qui les rendît trop lourdes; enfin, à faire sortir le gaz sous une pression faible et constante, malgré la grande différence qui variait continuellement depuis le commencement jusqu'à la fin de la consommation du gaz sortant du récipient pour se rendre aux becs.

Plusieurs établissements fondés sur ces principes avaient échoué, lorsque Ton put croire le problème résolu d'une autre manière : Houzeau-Muiron était alors parvenu, en effet, à préparer plus économiquement un gaz riche, au moyen de graisses qu'il retirait, par la saturation avec l'acide sulfurique, des liquides gras et savonneux, résidus du nettoyage des laines. Il transportait facilement le gaz, sans le comprimer, dans de grands sacs

cylindriques, d'une contenance de 25 mètres cubes, en toiles d'épaisseur double ou triple rendues imperméables par un en* duit» mélange de colle forte et de mélasse appliqué à la superficie et interposé entre elles. Ces sacs flexibles comme des soufflets, entre deux bases circulaires en bois, étaient facilement vidés dans les gazomètres des consommateurs, en établissant la communication par des tubes flexibles à robinets, et rapprochant par une tige à vis fixe de Tun des deux fonds l'autre fond mobile.

Cependant les embarras de la circulation des voitures portant ces énormes sacs, et plus encore le peu de bénéfice que pouvait réaliser l'entreprise, firent chercher une autre solution. On la trouva enfin dans l'emploi : V d'une matière première nouvelle^ le schiste, appelé bog-head d'Ecosse {yoy. plus haut, p. 820), donnant avec économie un gaz très-riche, et 2^ d'un nouveau système de récipients qui reçoivent le gaz comprimé sous une pression de 12 atmosphères, et le peuvent distribuer régulièrement par l'intermédiaire de nouveaux régulateurs, ou le verser par simple difiTérence de pression dans des gazomètres à cloche établis chez les consommateurs.

Cette industrie a formé successivement ainsi l'objet d'inventions ingénieuses et d'entreprises qui se sont succédé en 181 8t 1821, 1823, 1824, 1825, 1826, 1835, 1836, 1845, 1854, jusqu'à aujourd'hui, avec le concoura de MM. DéodoreetBaradère, Manbj, Wilson et Henry, Piquet, Hanchett et Smith, Houzeau- Muiron, Rohaut de Fleury, d'Hurecourt et Hugon.

L'entreprise actuelle dont nous allons décrire les remarquables procédés, fondée à Paris, remonte à 1836, mais elle n'a véritablement prospéré que depuis quelques années, grâce aux inventions et à la direction habile de M. d'Hurecourt et de M. Hugon, qui ont d'ailleurs mis à profit les améliorations introduites dans la construction des cornues, le traitement et l'emploi des résidus, par Jeanneney et plusieurs autres ingénieurs.

Voici dans quelles conditions s'effectuent les opérations successives de cette grande usine pour fabriquer des quantités qui varient entre 1200 à 1500 mètres cubes en 24 heures durant les mois de juin et juillet, et 2400 à 3000 mètres cubes en décembre et janvier, d'un gaz riche, représentant, quant au pouvoir lumineux, un volume triple ou quadruple du gaz de la houille. On emploie des fours à sept cornues disposés comme nous l'avons indiqué plus haut, p. 825, et planche XLVf, figures 1 et 2, mais

les cornues sont plus surbaissées, plus larges et moins longues, afin que le schiste, plus rapidement porté à la température où la matière bitumineuse distille et se décompose pour la plus grande partie en gaz permanent, demeure moins longtemps en contact avec les parois rougies de la cornue : ce sont les conditions obserrées par Jeanneney de la production du maximum de gaz éclairant; les figures 345, 346, 347 et 348 ci-dessous indiquent les formes et les dimensions de ces cornues en terre à creuset : figure -345, ÂB,' coupe longitudinale montrant une des deux cavités et la cloison médiane ab; chaque cavité a 12 centimètres de hauteur, 32 de largeur et l'^fSO de longueur; la largeur interne de la cornue est donc, y compris la cloison, de 66 centimètres. L'épaisseur des parois est de 6 centimètres partout, excepté près de la te te y où elle se trouve augmentée et portée à 10 centimètres sur une longueur de 30 centimètres, afin d'y pouvoir loger les boulons destinés à fixer la tête en fonte. Celle-ci, à parois plus

Fig. 345. g\

ig. 346.

Fig. 347.

Fig. 348.

g:;Jii

minces de 3 centimètres d'épaisseur environ, porte un ajutage D pour rissue des gaz, et présente l'ouverture par laquelle s'effectue le chargement : cette ouverture est close à volonté par une plaqueporte, ou obturateur en fonte, articulée sur des gonds et maintenue par un étrier ce* dans lequel une vis à poignée £ permet de serrer fortement l'obturateur.

La figure 346 laisse voir une partie de la plaque c* , ouverte comme une porte, les deux ouvertures a, a^ et au milieu la cloison verticale qui divise longitudinalement en deux parties la capacité de la cornue.

La figure 347 indique par une élévation longitudinale Tune des deux pelles longues de l'°,20, larges de 26 centime très, vues suivant leur largeur figure 348 en e e' , qui, chargées d'avance chacune de 6 kilogrammes de bog-head, servent à charger simultanément les deux capacités de la cornue. Voici d'ailleurs comment toutes les opérations successives s'effectuent :

D'abord le bog-head, importé en blocs ou morceaux volumineux, est divisé ou débité avec une petite hache, en fragments ou plaquettes d'une épaisseur de 2 à 3 centimètres, aussi régulières que possible, afin que la distillation de tous s'achève dans le même temps.

Le four et les 7 cornues étant d'avance chauffés au rouge cerise clair (1000* environ), on charge le plus rapidement possible et simultanément les deux compartiments de chaque cornue dont on ferme aussitôt Tobturateur* Le dégagement des huiles bitumineuses et leur décomposition presque totale s'effectuent à cette température tellement vite, qu'au bout de 30 minutes le dégagement est terminé ; il ne reste dans les cornues qu'un résidu charbonneux ou de schiste carbonisé, conservant les formes planes et anguleuses primitives des fragments. Ce résidu, dès que Ton ouvre les obturateurs, est vivement retiré des cornues dans des étouffoirs que l'on ferme aussitôt. Un nouveau chargement des cornues se fait immédiatement comme la première fois. Le chargement, le lutage et le déchargement durent 60 minutes ; il est facile de faire une distillation par heure, ou 24 opérations semblables en 24 heures, en sorte qu'un four chauffé avec 700 kilogrammes de houille et contenant 7 cornues, distille par opération 84 kilogrammes de bog-head, et en 24 heures 2016 kilogrammes de cette matière première, qui produisent 604,80 mètres cubes de gaz d'une densité égale à 0,8, ou pesant l'',03i. le mètre cube à la température de 0% et représentant environ 24i9™,20 de gaz ordinaire de la houille. C'est à peu près le quart du maximum ou du minimum, suivant la saison, de la fabrication journalière de la principale usine de ce genre établie dans Paris, dirigée par M. Hugon.

Le gaz riche, produit dans ces conditions, renferme toujours aine assez forte proportion de divers carbures d'hydrogène dont

il dépose la plus forte partie, soit sous la forme du goudroo, dans le barillet, les conduits, les épurateurs, soit dans les récipients où s'effectue la réduction de son volume sous la pression de 12 atmosphères (100 grammes environ de ces hydrocarbures par mètre cube du gaz normal).

A chacun des fours correspond un barillet que Ton doit établir le plus près possible de la tête des cornues, pour amoindrir la perte du gaz lorsqu'on ouvre les cornues ; à la fin de chaque dis- tillation le barillet laisse écouler par un trop-plein les huiles goudronneuses dans une citerne spéciale au dehors de Tatelier de distillation.

Au surplus, nous devons dire que dans une usine de ce genre, où les produits gazéiformes et liquides sont si facilement inflammables, tous les bâtiments (magasins , ateliers de distillation et d'épui*ation, gazomètres, pompes à compression, écuries, remises des voitures et des pompes à incendie, ateliers de réparations, de distillation et rectification des carbures d'hydrogène, habitation) doivent être suffisanunent isolés les uns des autres pour que le feu, éclatant dans l'un d'eux, puisse y être attaqué ou du moins concentré exclusivement.

Le gaz, après avoir parcouru le barillet, se rend au réfrigérant à air ayant une surface à peu près double de celle des cornues, il y dépose environ O'^jOOO d'huile goudronneuse par mètre cube. Ou peut d'ailleurs augmenter l'effet de ce réfrigérant, en été, à Taide d'une aspersion d'eau froide. C'est là que la condensation des huiles s'achève en grande partie ; le gaz alors est dirigé vers les épuratenrs méthodiques à l'hydrate de chaux, ne présentant pas de dispositions autres que celles indiquées plus haut pour le gaz de la houille. Ces épurations offrent seulement une surface bien moindre, car il suffit de renouveler en 24 heures 4 à ô kilogrammes de chaux hydratée, par 100 kilogrammes de bog*head employé, pour enlever l'acide sulfhydrique produit par la minime proportion du soufre dégagé du bisulfure de fer que ce schiste renferme et qui se trouve ti^nsformé en protosulfure par la calcination en vase clos.

I^ gaz, au sortir des épurateurs, se rend dans le gazomètre à tubes articulés ; trois gazomètres de ce genre ayant chacun une capacité de 110 mètres cubes, suffisent pour une fabrication d'une importance égale à celle que nous décrivons ici. C'est que le gaz n'y séjourne guère, en effet, puisqu'il y est continuellement puisé à l'aide de pompes qui le refoulent dans les récipients cylindri-

ques en forte tôle, terminés à chaque bout par une calotte hémisphérique, destinés à le transporter chez les consommateurs.

Ces récipients, tels que les fait actuellement construire, d'après ses calculs et son expérience, Thabile directeur de l'usine, devant supporter à Tintérieur un excès de pression de 12 atmosphères (qui se réduit à 1 1 atmosphères après que la chaleur, développée par la compression et le frottement dans les pompes, s'est dissipée), ont les dimensions suivantes : longueur 3"°,40, diamètre 0",70, épaisseur de tôle 7 millimètres.

12 corps de pompes dans 6 bâtis exigent une force mécanique de 15 chevaux.

Chaque pompe donnant 40 coups de piston par minute, puise le gaz dans un récipient qui, constamment alimenté par un des ti'ois grands gazomètres, contient un volume de gaz égal à dix fois le volume puisé par un coup de piston. La communication entre ces récipients et les gazomètres peut à volonté être momentanément interrompue, afin de vérifier sur un tube manométrique qui j est adapté, s'il n'y a pas de fuites dans les joints et soupapes des pompes.

Lorsque celui des gazomètres qui alimente le travail est vide, on en est aussitôt averti dans l'intérieur de l'atelier des pompes, car une cloche d'un petit gazomètre, en communication directe avec le gazomètre alimentaire, éprouve la même dépression et, ne pouvant plus suppoiter son contre-poids, s'abaisse et fait, dans ce mouvement, partir le déclic d'une forte sonnette avertissant qu'il faut intercepter, à l'aide d'une vanne, la communication avec le gazomètre vide et l'établir avec l'un des deux autres, qui se trouve alors rempli de gaz.

Les récipients cylindriques remplis de gaz, sous la pression voulue (12 atmosphères, réduite à 11), clos chacun par son robinet, sont disposés horizontalement au nombre de quatre sur un bâti que renferme chacune des voitures de transport. Ces quatre récipients communiquent à volonté par un tube commun avec le tube commun à robinet, qui permet d'établir la communication avec les gazomètres ou récipients chez les abonnés. Les récipients d'abonnés ont, suivant les emplacements, une longueur de 2°*, 60 ou 2™, 40 ou l'^fSO; pour ces trois dimensions, leur diamètre est le même, égal à 0",60, et l'épaisseur de leurs parois ne varie que de 2 à 3 millimètres. Ils ne sont d'ailleurs chargés que sous une pression de 4 atmosphères au maximum. Chez les abonnés, le

régulateur pendant la consommation laisse écouler le gaz vers les becs depuis la pression de 4 atmosphères jusqu'à celle de 1 atmosphère un quart, sans que la pression varie sensiblement : elle doit se maintenir pendant Técoulement entre 10 et 20 millimètres (*).

Lorsqu'il s'agit de remplir un gazomètre chez le consommateur sous la pression même de la consommation , ou de 20 millimètres, on met en communication par un tube flexible (en toiles enduites de mélange de gélatine et mélasse enroulées en quintuple épaisseur sur un fil de cuivre contourné en hélice) le tube commun recevant le gaz des quatre récipients établis dans chaque voiture (**).

On comprend que la différence de pression permette de charger un gazomètre ayant un volume à peu près dix fois plus considérable, puisque le gaz, dans ce cas, se détend et se vide spontanément depuis 1 1 atmosphères jusqu'à 1 atmosphère et quelques centièmes. On doit se rappeler d'ailleurs que ce gaz représente un volume quadruple du gaz de houille ; qu'ainsi, un bec ordinaire consommant de ce dernier 160 litres par heure, ne consomme du gaz de bog-head que 40 litres. C'est là le volnme de gaz écoulé sous la pression de 20 millimètres (excédant la pression atmosphérique) et pesant environ 40 grammes, que la compagnie Hugon garantit représenter pendant une heure le pouvoir lumineux de 1 lampe Carcel ^, ou de dix bougies stéariques des

(*) A Paris, tandis qu'à Mulhouse on a trouvé préférable de limiter cetlc pression près de récouiement au bec, entre 8 et 10 millimètres. Les régulateurs se composent principalement d'une cloche en segment de cylindre gazométrique oscillante sur un axe et fermant roiifice d'où 8*échappe le gaz, par un obturateur conique qui rétrécit d'autant plus la section de passage que la pression est plus forte et réciproquement. On a reproché à ces appareils Tinconvénient de s'arrêter lorsque Teau se congèle. Mais la congélation est prévenue en ajoutant à l'eau, pendant les temps rigoureux de l'hiver, un dixième <le son volume d'alcool, ou mieux en substituant la glycérine à l'eau.

(**) Chaque voiture actuellement employée pour transporter le gaz offre un volume de 14 mètres cubes; elle se trouve occupée par le volume utilisé de k cylindres représentant 10 mètres cubes de gaz comprimé à 11 atmosphères ou contenant 110 mètres cubes sous la pression atmosphérique et dont on peut distribuer près de 100 mètres cubes dans les gazomètres sans excès dépression, ou seulement 70 mètres cubes à k atmosphères dans les cylindres d'abounés (puisque dans ce cas le gaz restant dans les cylindres de la voiture est encore comprimé sous la pression de 4 atmosplières) ; le poids total d'une voilure étant de 1800 kilogr., on voit que le poids mort ou transporté par mètre cobe de çaz est de 18 kilogr., lorsqu'on verse le gaz dans un gazomètre à cloche ordinaire, et de 25"^", 7, lorsqu'on le distribue dans un récipient sous uneprtssion de k atmosphères.

dix au kilogramme, brûlant chacune 9 grammes 60, ou ensemble 96 grammes dans le même temps.

Le matériel de Tusine à gaz portatif de Paris comprend huit fours à sept cornues (avec les barillets correspondants) de rechange prêts à fonctionner, lorsque le service d'un ou de deux des fours en activité doit étie arrêté pour cause de réparations; quatre générateurs (tubulaires ou à bouilleurs) indépendants, dont trois de rechange , fournissant chacun à volonté , sous la pression de ô atmosphères, la totalité de la vapeur suffisante pour développer la force motrice nécessaire (*).

Trois gazomètres à tubes articulés ou flexibles, d'une capacité de 1 10 mètres cubes chacun, deux machines à vapeur de la force de 15 chevaux chacune, 12 corps de pompes, leurs récipients et accessoires, 32 voitures pour transporter le gaz, contenant ensemble 128 cylindres, 2000 cylindres d'abonnés, 600 régulateurs, deux citernes contenant ensemble les huiles goudronneuses produites en quatre mois. Tune d'elles réservée pour les huiles lourdes d'une première rectification, accumulées durant huit ou neuf mois, afin de les exposer à la température hivernale (de 0^ ou au-dessous), et d'en extraire la paraffine brute par ce moyen; trois ou quatre bassins plats destinés à réaliser cette exposition à l'air, trois appareils à distiller et rectifier, soit les huiles goudi*onneuses recueillies dans les barillets et réfrigérants, soit les carbures d'hydrogène plus volatils provenant de la condensation dans les gaz comprimés sous la pression de 12 atmosphères et recueillis dans les cylindres que transportent les voitures (**).

Deux citernes pour les eaux ammoniacales et deux fosses étanches en maçonnerie solide, couvertes de hangars clos, pour recevoir directement des appareils distillatoires les résidus liquides, solidifiables par le refroidissement appelé brai gras ou brai sec.

Quant aux opérations à l'aide desquelles on extrait des goudrons et de la condensation dans cette industrie, les carbures liquides et la paraffine, nous les décrirons plus loin après avoir indiqué ci-dessous les procédés de fabrication des huiles de boghead. {f^oy, aussi les produits du goudron de houille, p. 877).

\^) Cet excès de puissance est utile afin d'éviter toute chance de chômage qui exposerait l'entreprise à des dommages-intérêts considérables envers les abonnés.

(**) En langage d*atelier on désigne ces derniers carbures liquides sous la ilénomination univoque Je condensation.

Une usine d'une importance presque égale se monte à Moscou avec les appareils fabriqués dans l'usine de Paris ; à Barcelone, Gènes et Namur, des usines moins grandes se sont iostallées de même.