GAZ MIXTE OU GAZ PAUVRE. - POUVOIR CALORIFIQUE, COMPOSITION CHIMIQUE
10. Appareil pour l'analyse des gaz des gazogènes. — L'appareil représenté sur la figure 32 comprend trois parties qui correspondent aux trois fonctions suivantes ( ! ) :
4° Mesure du volume des gaz ;
2° Absorption d'une partie des gaz du mélange ;
3° Combustion d'une partie des gaz du mélange.
L'appareil de mesure du volume des gaz se compose d'un tube calibré a, d'un tube de niveau b et d'un vase c que l'on peut faire monter ou descendre et au moyen duquel on peut faire varier dans les tubes a et b le niveau soit de l'eau, soit du mercure contenu à l'intérieur. La burette a porte à ses extrémités deux robinets à trois voies ; le robinet inférieur peut faire communiquer la burette soit avec le tube b, soit avec une poire en caoutchouc rf. Enfin, la burette est divisée et chaque division vaut ca3 ,2; la division est d'ailleurs double ; sur un des côtés du tube le zéro est en haut, sur l'autre le zéro est en bas.
En agissant sur la poire d, on peut amener le gaz à étudier dans le tube a en le faisant passer au travers d'une matière filtrante contenue dans le tube e.
L'appareil d'absorption se compose de trois vases y, formés chacun d'une chambre de réaction g { et d'un vase g par lequel on introduit le réactif; ce dernier est fermé par un bouchon, afin d'empêcher
l'air atmosphérique de venir en contact avec le liquide absorbant. Si on compte ces vases de haut en bas, on trouve d'abord le vase à lessive de potasse, puis le vase à dissolution d'un pyrogallate alcalin, enfin le vase contenant l'acide sulfurique fumant. Tous ces réactifs remplissent le vase g { jusqu'au coude qui est le commencement de la partie capillaire sensiblement horizontale (bien que faiblement relevée vers le haut) qui termine le vase g { .
(*) II existe un grand nombre d'appareils permettant l'analyse industrielle des gaz de gazogènes. Citons les appareils de Orsat, de Coquillion, de Dupré, d'Hempel. On les trouve décrits dans l'ouvrage de M. Ogier, Analyse des gaz (Encyclopédie chimique de Frémy).
L'appareil que nous décrivons ici et qui, malgré de nombreux défauts, est très facile à manier et très robuste, est décrit dans l'ouvrage suivant :
Paul Fuchs, Generator Kraftgas und Da?npfkessel-Betrieb (Berlin, J. Springer, 1905).
Fio. 32. — Appareil industriel pour l'analyse des gaz des gazogènes.
Ces vases à réaction sont supportés par des plateaux métalliques qui peuvent se déplacer le long de la potence h et sont maintenus en place par des vis de pression telles que j. De cette façon on peut facilement amener chacun de ces vases au niveau du robinet supérieur de la burette a.
L appareil à combustion se compose d'un vase d'une forme analogue à celle des vases h réaction. Mais, dans la partie k, on fait arriver les deux pôles d'une pile /réunis par un fil de platine. Un interrupteur m permet de faire passer le courant et de porter le fil de platine au rouge blanc de manière à enflammer le mélange gazeux au milieu duquel il se trouve ( 1 ). Ce vase àcombustion est rempli d'eau distillée privée d'air jusqu'au coude du tube capillaire qui termine le vase k.
Voici comment on peut se servir de cet appareil.
1° Les deux robinets à trois voies (I, robinet supérieur; II, robinet inférieur) de la burette a se trouvent dans la position z. Le vase c est placé dans une position telle que le liquide qu'il contient vienne affleurer au robinet inférieur II et supprime la communication entre les tubes a et b. En agissant sur la poire rf, on aspire alors le gaz dans le tube a et on l'évacué par d à l'extérieur. Quand on a fait passer un- volume de gaz suffisant, on peut considérer que l'air a été complètement chassé et que la burette a est remplie du gaz pur que l'on veut étudier.
On tourne alors le robinet II de manière à le placer dans la position y et on soulève légèrement le vase cde telle façon que le liquide obturateur traverse le robinet inférieur II et entre dans la burette. A ce moment on met le robinet supérieur I dans la position y. Le gaz est enfermé dans la burette a, et on peut procéder à la détermination de son volume. Pour cela on déplace le vase c jusqu'à ce que le niveau du liquide obturateur soit le même en a et en b ; celte égalité de niveau peut être facilement constatée au moyen d'un curseur / que l'on déplace lelo/ig du tube b.
On lit à ce moment le volume du gaz ; supposons qu'il soit égal à 9i cm3 ,8 à la température du laboratoire et sous la pression de l'atmosphère.
2° On relie alors le robinet supérieur I avec la partie capillaire du vase à réaction contenant la lessive de potasse. On place les robinets I et II dans la position x, et on soulève lentement le vasec. Le liquide obturateur monte dans la burette a, pousse devant lui le gaz; celui-ci pénètre dans le vase à réaction </,, repousse la lessive de potasse qui monte dans le vase g. On cesse de faire monter le vase c dès que le liquide obturateur vient à passer par le robinet I.
Quand on a laissé le gaz en contact pendant quelque temps avec la lessive de potasse, on redescend le vasec, on ramène le gaz dans la burette a jusqu'à ce que la lessive dépotasse arrive dans la partie capillaire du vase g x . On recommence plusieurs fois l'opération précédente jusque ce que l'on soit certain que l'anhydride carbonique a été bien absorbé.
On redescend une dernière fois le vase c et, quand la lessive de potasse arrive dans la partie capillaire du vase^, on tourne le robinet supérieur I dans la position y.
On déplace le vase c jusqu'à ce que le niveau du liquide obturateur soit le même en a et en b.
On lit le volume du gaz restant dans la burette a, soit 90 om3 ,2.
3° Au vase à réaction contenant la lessive de potasse on substitue le vase à réaction contenant la solution de pyrogallate alcalin.
(!) Lorsqu'un mélange de gaz tonnant est en contact avec un fil de platine porté au rouge blanc, on obtient une explosion comme avec l'étincelle. Quelques auteurs, notamment M. Coquillion, préfèrent un fil de palladium [Voir Ooisr, Analyse des gaz {Encyclopédie chimique de Frémy, t. IV, p. 148)].
GAZ MIXTE OU GAZ PAUVRE. — POUVOIR CALORIFIQUE, COMPOSITION CHIMIQUE 85
On recommence la série des opérations précédentes. On réalise ainsi l'absorption de l'oxygène.
Soit 89°" 3 ,9 le volume de gaz restant dans la burette à la fin de cette opération.
4° On absorbe, en suivant le même mode opératoire, l'éthylène au moyen d'acide sulfurique fumant.
Soit 89 on3 ,7 le volume du gaz restant dans la burette à la fin de celte opération.
5* Il ne reste plus dans la burette qu'un mélange formé de
CO -f H + CH» + Az.
Dans le cas actuel, si on voulait brûler les 89 om3 ,7 de gaz restant, il faudrait introduire un volume d'oxygène ou d air tel que le volume total mesuré sous la pression atmosphérique serait supérieur au volume de la burette a.
On laisse alors échapper une partie du gaz et on en prend par exemple 34 em3 ,2.
6* On place le robinet supérieur I dans la position x. On laisse rentrer de l'air dans la burette a. On place le robinet 1 dans la position y, de manière à enfermer un mélange de gaz et d'air dans la burette. On soulève et on abaisse plusieurs fois le vase c, afin de bien mélanger les gaz dans la burette a.
On amène le liquide obturateur à être au même niveau dans les tubes a et b. On mesure le volume du gaz.
Supposons que l'on trouve 70 em3 ,9 pour le volume du mélange gazeux. Celui-ci se compose des 34 om3 ,2 de gaz dont nous avons parlé plus haut et de (70,9—34,2) ou de 36 em3 ,7 d'air.
7° On amène le vase à combustion au niveau du robinet supérieur ï. On place celui-ci dans la position x. En soulevant le vase c, on fait entrer le mélange gazeux dans le vase k. On porte alors le fil de platine au rouge blanc, de manière à enflammer le mélange.
On ramène le nouveau mélange gazeux dans la burette a. On recommence la série des opérations précédentes un certain nombre de fois, afin d'être assuré que les gaz combustibles sont bien brûlés.
On ramène une dernière fois le mélange gazeux dans la burette a. On met le robinet I dans la position y. On amène le liquide obturateur à être au même niveau dans les deux branches a et b. On mesure le volume gazeux.
On trouve 58 em3 ,3.
Par suite de la combustion, il y a donc eu une diminution de volume égale à
Par suite, on peut poser
8° On recommence avec ce nouveau mélange de gaz la série des opérations nécessaires pour l'absorption de l'anhydride carbonique. On trouve ainsi
W = 6 cm3 ,2.
9° On absorbe l'oxygène en excès, soitl em3 ,2.
10° 11 reste 50 flm3 ,9 d'azote. Or avec l'air on a introduit 29 centimètres cubes d'azote. Il y avait donc dans le mélange de gaz soumis à la combustion
50,9 — 29 r=2l eB,3 ,9.
Par suite, le volume V du mélange CO -+- CH 4 -+- H est
V = 34,2 — 21,9 = 12 tBl3 ,3.
Voici le calcul de l'expérience.
Volume gazeux primitif 94 cm3 ,8
Après absorption deCO a 90 ,2
Volume de CO 2
Après l'absorption de l'oxygène
Volume de
Après l'absorption de l'éthylène
Volume de Ç 2 H 4 -
Volume des gaz soumis à la combustion
Volume de l'air ajouté
Cet air est formé de
,0 d'azote
,7 d'oxygène
Volume total de l'air et du mélange de gaz avant la combustion
Volume du mélange gazeux après la combustion
Diminution de volume par suite de la combustion :
Volume du mélange gazeux après l'absorption de CO*.
Volume de CO a W = 58,3 — 52,1 =
Volume du mélange gazeux après l'absorption de l'oxygène en excès..
Volume de l'azote introduit avec l'air au moment de la combustion
Volume de l'azote dans le mélange gazeux avant la combustion 50,9 — 29,0 =
Volume du mélange CO + CH 4 -f H avant la combustion :
Volume de CO. .. . U, = | X6,2 + 12,3— | X 12,6= 5 ,9
Volume de CH 4 ... U 2 = | X6,2 — 12,3+ |x 12,6= ,1
Volume de H U 3 = 12,3 — 6,2 = 6 ,1
La composition centésimale du mélange de gaz étudié est alors :
CO» 4,6 X 100 = Afi0/0
PîH4 0. 2 X 100 . -
rn 5,9 X 100 .,
