EH EMPLOYANT L'AZOTATE DE SOUDE

Matières premières.

ÀzO*NaO=4 062,5 2(S03,HO) 4 225 4HO 450

Produits.

AxO» 676

AZU* 676 \

6HO 676 } m°'5

NaO^SO3 4 887^5

En comparant les deux opérations, on remarque que l'emploi de 1265 d'azotate de potasse est nécessaire pour une*production d'acide azotique égale à 1 350 ; tandis qu'il ne faut employer que 1062,5 d'azotate de soude pour obtenir la même quantité d'acide azotique, ce qui correspond à 106,9 d'acide pour 100 d'azotate de potasse, et à 127 pour 100 d'azotate de soude. Dans les fabriques, 100 d'azotate de potasse donnent 100 d'acide azotique, tandis que 100 d'azotate de soude produisent 120 d'acide azotique au même degré. La décomposition, dans les deux cas, exigeant d'ailleurs la même quantité d'acide sulfurique relativement à l'acide azotique obtenu, on voit qu'à prix égal les fabricants devraient préférer, comme matière première, l'azotate de soude à l'azotate de potasse. A la vérité, la valeur des produits accessoires ou résidus est en sens inverse : le sulfate de potasse se vend toujours plus cber que le sulfate de soude ; il y a donc lieu d'intro-

position du salpêtre par Pargile; l'opération avait lieu dans une double rangée de cornues en poteries appelées cuines. L'acide se condensait dans des vases semblables disposés sur une banquette en dehors du fourneau.

duire cette compensation dans le calcul, en tout cas facile, puisque pour en avoir tous les éléments il suffit d'ajouter aux données précédentes les chiffres que fournissent les prix courants du commerce.

Dans les deux cas, la proportion d'acide sulfurique, lorsqu'on emploie cet acide concentré dans le vase où la réaction s'effectue, correspond au double de ce qu'il faudrait pour obtenir un sulfate neutre, aussi obtient-on un bisulfate. Cet excès d'acide a pour but de faciliter la décomposition totale et de faire dégager le plus possible d'acide azotique, produit qui a le plus de valeur. On arrive à de meilleurs rendements en employant l'acide sulfurique moins concentré à (60° au lieu de 66°), l'eau favorisant la réaction et cet acide revenant à plus bas prix. C'est ce que l'on fait pour la préparation de l'acide azotique à 36°. Par les mêmes motifs on se sert ordinairement d'acide sulfurique à 54° tel qu'il sort des chambres pour fabriquer l'acide azotique utile à la préparation de l'acide sulfurique (yoy. p. 265), quoique alors la fonte des cylindres ou chaudières soit plus attaquée. On ne peut avoir le choix s'il s'agit de produire de l'acide monohydraté : car alors la décomposition doit toujours se faire par 2 équivalents d'acide sulfurique concentré (*).

Appareils a fabriquer V acide azotique. — Dans quelques finbriques on fait usage des vases producteurs (cylindres en fonte) et 66e des condensateurs (bombonnes) employés à la fabrication.de F acide chlorhydrique [yoy. page 342 et planche IX), seulement le nombre des bombonnes n'est que de 6 ou 8, pour 2 cylindres, la condensation étant plus facile (**); on se sert également, dans

(*) Si Ton employait un seul équivalent d'acide sulfurique, il se formerait un bisulfate à mesure que la décomposition de l'azotate aurait lieu et jusqu'au moment où la moitié de l'acide azotique serait dégagé ; alors la moitié de l'azotate intact se trouverait en présence d'une quantité équivalente de bisulfate : ce dernier pourrait déterminer la décomposition de l'azotate restant, mais il faudrait chauffer à une température tellement élevée que l'acide azotique se décomposerait au fur et à mesure qu'il serait mis en liberté et sortirait de l'appareil à l'état de vapeurs rutilantes. On perdrait, en suivant cette marche, à peu près la moitié de l'acide de l'azotate ; on a donc tout intérêt à employer 2 équivalents d'acide sulfurique pour 1 d'azotate.

(**) Une modification importante introduite dans la fabrication au moyen des cylindres permet d'éviter la perte de temps qui résultait du refroidissement en vue de laisser solidifier le bisulfate à l'intérieur de ces vases. On peut, en effet, extraire ce sel pendant qu'il est fluide, à la fin de l'opération : il suffît d'employer pour fermer chaque cylindre un disque en fonte (obturateur), dans le bas duquel a été pratiqué un trou de 5 à 6 centimètres; cette ouverture, close pendant l'opération par un tampon légèrement conique, est débou-

certaines localités, comme pour fabriquer l'acide chlorhydrique, des appareils eu verre décrits page 341 .

Dans quelques usines on préfère employer les appareils producteur et condensateur indiqués (fig. 90) ci-dessous, ou les appa-

reils condensateurs de MM. Devers et Plisson indiqués plus loin («y. p. 418).

G, chaudière en fonte ayant lm,33 de diamètre et 1 mètre de profondeur. Elle reçoit par son ouverture supérieure 250 kilogr. d'azotate de soude. L'acide sulfurique (370 à 60' ou l'équivalent

chée lorsque cesse la réaction. Le bisulfate s'écoule alors sur une bavette en tôle presque verticale, arrive an bas et s'étend sur une plaque en fonte horizontale) un cercle en fer de 5 centimètres de hauteur limite l'étendue de la couche rapidement refroidie et solidifiée, formant une plaque saline que l'on casse et qu'on enlève à la pelle.

En opérant ainsi, ou double à peu près la production dans le même temps; dans ce cas, la fabrication de l'acide azotique à 48" qui exige l'emploi de l'acide sulfurique à 66" dure 2kb; celle de l'acide & 36 ou 27e, qui permet d'employer l'acide sulfurique à 60" ou même à 54° et de moins ménager le chauffage, dure 12 heures. Chaque cylindre ayant 66e de diamètre et lm,66,: de longueur, on charge dans les deux cylindres accouplés sous une voûte :

(ou l'équivalent, soit 288 à 66", soit 450 à 54"), «t l'on obtient acide azotique a 36° ou s 6 équivalents d'ci 300«" (ou 500^ à 21°, ou 280 a «•).

à 66) est ensuite versé, puis on ferme à F aide d'un obturateur luté avec un mélange d'argile et de plâtre. Un large couvercle nn de fonte, garni de cendres, enlevé et replacé à chaque opération au moyen d'une grue tournante qui dessert deux ou trois chaudières semblables, renferme la chaudière dans le fourneau. Cette chaudière est mise d'avance en communication avec l'appareil condensateur par une large tubulure de fonte qui fait corps avec elle, et que Ton garantit contre Faction des vapeurs acides par un manchon interne en grès, en interposant entre eux un lut très-fin d'argile à creusets. Le manchon dépasse la tubulure de 3e en dedans et de 1 0e en dehors ; une allonge en verre D reçoit ce bout du manchon. Un bourrelet de lut maintient le joint hermétiquement clos. L'autre extrémité de l'allonge communique avec la première tubulure d'un vase cylindrique en grès E d'une capacité de 200 à 250 litres, muni d'un robinet , pour soutirer l'acide ; une petite tubulure h sert à verser de l'eau (pour l'acide à 36°), à vérifier la hauteur du liquide, etc. Une deuxième large tubulure reçoit un tube en grès F, à double courbure, qui conduit les vapeurs dans une série de dix ou douze vases semblables. La chaudière est chauffée par un foyer ÂB ; la flamme et les gaz de la combustion enveloppent toutes les parois extérieures, passent même entre le couvercle et le dessus de la chaudière, en sorte que la température plus élevée défende mieux la fonte contre l'action des vapeurs acides : les produits de la combustion redescendent ensuite dans une cheminée traînante à double conduit L, M. Le registre (sorte de pelle plate en tôle), lorsqu'il est baissé complètement, ferme le conduit inférieur L; alors la fumée passe dans le conduit M, que traverse la tige du registre : ce conduit règne sous les deux premiers vases condensateurs; il les échauffe et prévient ainsi leur fracture, que pourrait occasionner la chute de l'acide bouillant sur le fond qui serait froid. Lorsque les vases sont assez échauffés, que leur fond est recouvert d'une couche de 8 à 12 cent, de liquide, on relève le registre de manière que sa lame bouche l'entrée du conduit M; alors, la fumée suit le conduit inférieur L. Dans les deux cas, elle se rend à la cheminée traînante commune N, qui la dirige vers la grande cheminée verticale servant à tous les foyers de l'usine.

Les premiers produits gazeux de la décomposition, lorsque la température est assez élevée, et surtout si Ton emploie l'acide sulfurique concentré, manifestent leur coloration rouge orangé au travers des parois de l'allonge de verre D. Ce premier effet tient

à ce que l'acide sulfurique déshydratant les premières portions d'acide azotique libre, celui-ci décomposé en acide hypoazotique et oxygène produit des vapeurs rutilantes. Bientôt la plus grande partie de l'acide sulfurique, prenant part à la réaction, se combine à la base (soude ou potasse), cède son équivalent d'eau à l'acide azotique et le garantit de la décomposition ; dès ce moment, l'allonge ne montre plus de vapeurs rouges jusque vers la fin de l'opération ; c'est qu'alors la température plus élevée opère la décomposition des dernières portions d'acide azotique mises en liberté. Ce sont des indices sur la marche de l'opération.

Lorsque le dégagement est terminé, on enlève le premier couvercle nn; on délute l'obturateur de la chaudière, puis, à l'aide d'un ringard, on pratique dans la masse du sulfate, encore mou, deux rainures diamétrales se coupant à angles droits ; le refroidissement qui opère un retrait notable détache les quatre parts, et on les enlève sans peine au moyen de crocs de fer.

Fractionnement des produits. — L'acide azotique des premières bouteilles est assez fort pour être livré au commerce; celui des derniers vases, dans lesquels on a également mis de. l'eau, est trop faible : on le soutire au robinet pour le reverser dans les premiers vases, à moins qu'il ne s'agisse de préparer de l'acide monohydraté, auquel cas on ne met d'eau que dans les derniers vases, pour servir ultérieurement à fabriquer les acides plus usuels à 36, 38 et 40°.

Blanchiment du produit. — Les acides obtenus directement ainsi sont colorés par l'acide hypoazotique ; on les blanchit en les chauffant dans des bombonnes maintenues par un bain d'eau à la température de 80 à 85°, jusqu'à ce qu'elles ne dégagent plus de vapeurs rouges. Ces vapeurs peuvent être utilisées en les dirigeant au moyen de tubes de verre ou de grès K, dans les chambres où se prépare l'acidesulfurique. Cette disposition est indiquée ci-contre (fig. 134 et 135).

L'acide azotique blanchi est livrable au commerce ; on emploie l'acide brut et coloré pour certains usages, notamment dans la préparation de l'acide sulfurique.

CHIMIE IBTDU8TB. 1 33

Fig. 184.

S^RSSS^«3^SSJS2^©»»«*K3îK<:. ;... ^Y^s»*^

EWnlM.tM .

Fig. 135.

Préparation directe de r acide blanc. — On peut éviter l'épuration ou le blanchiment de l'acide azotique (Gg. 134 et 135) en fractionnant les produits de la fabrication directe ; en effet, lespre-

g mières et les dernières por-

tions seules sont colorées; X' on les élimine sans peine à l'aide d'un tube à robinet G T G\G"(fig. 136), adapté à Tallonge et faisant passer à volonté les liquides et vapeurs dans une branche kf ***" 1M# conduisant vers une série

de vases à part, tant que la coloration rouge apparaît, puis aussitôt qu'elle a cessé , en changeant la direction et mettant en communication par la branche A' avec la série de vases condensateurs destinés à recevoir l'acide blanc. On obtient les mêmes effets d'un tube K, K' (fig. 137), à trois branches sans robinet, dont la douille, rodée à frottement doux, permet de baisser l'une ou l'autre branche, de manière à diriger les produits dans les condensateurs à acide coloré, ou dans la série destinée à recevoir l'acide blanc (*).

6* Condensation perfectionnée.

MM. Devers et Plisson, ingénieurs de l'École centrale, ont perfectionné l'appareil condensateur suivant la disposition indiquée par la figure 138 ci-contre. L'allonge A amenant l'acide en vapeur d'un appareil producteur à cylindres, le tube en grès par lequel les gaz de chacun des cylindres doivent se dégager, au lieu d'être introduit à la partie supérieure de l'obturateur qui clôt le cylindre, est adapté dans un trou pratiqué sur le bout du

cylindre lui-même. Ge tube en grès étant un peu conique, ne

(*) Lorsqu'on fabrique l'acide à 36 on W Su commerce, en employant l*acide sulfuriqueà 60°, flfatft -mettre dans la première bouîbonne20 ou 15 litres d'eau , dans la deuxième 10 ou 7 litres, et dans les autres 5 ou 2 litres.

Si l'on voulait obtenir l'acide monohydraté commercial (marquant de 50 à 54° Baume), on ne mettrait pas d'eau dans les trois premières bombonnes, d'où l'on tire l'acide au bout de 5 heures, et une deuxième fois 6 heures après le 1er tirage.

peut passer au travers du trou, bien qu'on l'appuie pour le miowx luter. Un tube à deux courbures comme un siphon en verre blanc bien recuit, de 4 centimètres de diamètre, s'engage d'an bout dans le tube en grès, et de l'autre dans une allonge en verre A dont le bec ou le petit bout entre dans la tubulure

de la première bombonueB. Le tube-siphon en verre laisse apercevoir la coloration des vapeurs; la situation de l'ajutage conique en grès au point culminant du cylindre permet de profiter de toulè la capacité de ce dernier et d'éviter plus sûrement que le mélange demi-fluide, en se tuméfiant, puisse s'introduire dans l'allonge et l'obstruer. En tout cas, l'allonge s'engage dans une tubulure de la bombonne vide B {*). La portion d'acide condensée dans cette bombonne s'écoule dans le récipient B ^bombonne

C*) Il conviendrait de placer celle bombonne sur une double cheminée traînante comme dans l'appareil cî-dessui, par lea motifs indiqués page 416.

inférieure) par un tube-siphon faisant corps avec la bombonne, comme le montre la figure 139, par une coupe : on voit que la branche la plus longue du siphon est à l'intérieur; qu'en conséquence la branche extérieure courte d ne peut faire sortir entièrement le liquide qui forme toujours fermeture hydraulique. Chacune des bombonnes A, C, E, F, H, de l'appareil, est munie d'un semblable siphon, trop-plein, qui laisse écouler l'acide dans un conduit commun en grès dirigeant tout ce liquide vers le récipient O. Sur la première bombonne B est posé un tube-entonnoir P, à douille relevée, comme le fait voir la figure 140, dételle sorte qu'en versant de l'eau dans cet entonnoir a a, une portion reste et forme lut liquide, tandis que tout l'excès peut s'écouler librement par le trop-plein b dans la bombonne.

A chacune des bombonnes C, £, F, H, qui suivent la première, une bombonne terminée à sa partie inférieure en tube conique à goulot est superposée et porte un tube-entonnoir P à douille et fermeture hydrauliques empêchant la sortie des gaz tout en permettant l'introduction des liquides. La première bombonne B est en communication avec la deuxième C par un tube recourbé; celle-ci, surmontée par la première bombonne D, se trouve en communication libre avec elle et avec la deuxième bombonne D par un tube recourbé, et ainsi de suite jusqu'au bout de l'appareil : on voit que les vapeurs à condenser échappées de la première bombonne B circulent d'un bout à l'autre de l'appareil en s'élevant et descendant alternativement de la rangée inférieure à la rangée supérieure, et redescendant de celle-ci à la première. Ce long parcours offre de très-grandes surfaces de condensation toujours libres, puisque le liquide n'en recouvre qu'une faible hauteur. On peut activer la condensation en versant de temps à autre de petites quantités d'eau ou d'acide faible dans les tubesentonnoirs P. Enfin le liquide condensé au degré voulu s'écoule spontanément dans la tourille-récipient O (*). On règle à volonté le degré de l'acide par la quantité d'eau versée au moyen des entonnoirs hydrauliques (**).

Les produits non condensés passent de la dernière bombonne A dans une colonne de trois bombonnes superposées, I, V I'

(*) On pourrait aisément fractionner les produits en recevant les acides de chaque bombonne dans une tourille isolée : la lre contiendrait de l'acide à 40% les autres des acides successivement à 38, 36, 35°.

(**) Il serait facile de régler d'avance la quantité d'eau à introduire suivant le degré de l'acide que l'on veut préparer : il suffirait de fixer un peu ao-des-

remplies de fragments de ponce humectée. On pourrait ajouter à cette colonne un serpentin en grès J, dans lequel on ferait couler un petit filet d'eau par un robinet en grès M. Le corps poreux (pierre-ponce) ainsi entretenu humide favorise l'action de l'oxygène (séparé de l'acide azotique au commencement et vers la fin de chaque opération) sur l'acide hypoazotique arrivant en petites qnantités, qui se transformant en acide azotique se rend dans une bombonne spéciale N.

Ces dispositions économisent les luts, car on ne démonte pas l'appareil et ils résistent quinze à trente jours; on réalise une économie de main-d'œuvre; les transvasements sont d'ailleurs réduits ou supprimés. Enfin le travail est plus propre, plus salubre et plus productif.

Epuration complète. — L'acide décoloré peut retenir de l'acide sulfurique qui serait passé à la distillation, parfois même du sulfate de soude, du chlore, etc. On parvient à l'épurer entièrement en le soumettant à la distillation, après y avoir ajouté un ou deux centièmes d'azotate de plomb (*) : ce réactif retient à l'état de chlorure et de sulfate le chlore et l'acide sulfurique; le liquide distillé est alors sensiblement pur.

Le tableau suivant indique les relations entre l'acide azotique et l'eau pour différentes densités (**).

Densités.

Centièmes d'acide réel.

Centièmes d'eau.

Acide azotique.

tus des k entonnoirs surmontant les k bombonnes de la rangée supérieure, une tablette horizontale sur laquelle on poserait 4 flacons à robinets correspondants à l'entonnoir de chacune de ces k bombonnes.

On distribuerait dans ces k flacons la quantité d'eau à introduire, et il ne resterait plus qu'à régler l'ouverture des robinets de façon à faire durer l'écoulement de 1 eau pendant tout le temps de l'opération.

(*) Pour déterminer, sur un échantillon de l'acide à distiller, la proportion de ce réactif utile à l'épuration, il suffira de reconnaître par une évaporation à sec ce qui pourrait se trouver de sulfate de soude ou de potasse, puis de constater, avec les précautions ordinaires, sur une autre partie de l'acide, la quantité de chlore par l'azotate d'argent, et la quantité d'acide sulfurique par l'azotate de baryte. On emploiera en azpte de plomb l'équivalent du chlore, plus celui de l'acide sulfurique trouvés.

(**) D'après un travail récent de M. Kolb, ingénieur de l'École centrale (Comptes rendus de P académie des sciences, août 1866).