ANALYSES DE GAZ

Les constituants qui sont habituellement déterminés dans les échantillons de gaz du gazogène, du gaz de fours à coke, etc., sont: le dioxide de carbone, hydrocarbones non-saturés (dont l'éthylène est le plus important, et leur pourcentage total, puisqu'il n'y a aucun moyen de les déterminer séparément, est généralement enregistré comme le pourcentage d'éthylène), l'oxygène le monoside de carbone, les hydrocarbones saturés (usuellement le méthane exclusivement) l'hydrogène et le nitrogène. Dans les échantillons de tuyaux à gaz, le dioxide de carbone, l'oxygène, le monovide de carbone et le nitrogène sont les seuls constituants qui soient déterminés. Les quatre gaz mentionnés ci-dessus sont déterminés en les absorbant successivement au moyen de réactifs appropriés: un volume défini de gaz (100 cc. en général) mesurés sous la pression atmosphérique passent du récipient de mesurage dans une pipette d'absorption contenant le premier réactif que l'on doit employer; après qu'un temps suffisant s'est écoulé pour l'absorption complète le gaz est ramené dans le récipient de mesurage et la réduction de volume à la pression atmosphérique donne le volume des gaz constituants absorbés par ce réactif. Après que les quatre absorptions ont été complétées, les résidus de gaz peuvent contenir du méthane de l'hydrogène et du nitrogène; on en prend une quantité définie, mélangée avec un excès d'oxygène de l'air et l'on pratique une explosion au dessus du mercure dans un récipient au moyen d'une étincelle électrique entre deux pintes de platine; la réduction dans le volume du gaz due à l'explosion est mesurée et alors le volume du dioxide de carbone produit est mesurée par l'absorption dans la potasse caustique. Les réactions dans l'explosion sont:

(1). CH: + 20 = CO + 2H:0 1 vol. + 2 vols, donnent t vol. + 0 vol. de gaz. Contraction = 2 vol.

iU S. Geol, Survey, Doc. 48 (1906) pp. 156-173.

pelle for Le re phosphorus

pelle for dotia ne

section f stopper and capillary tubes

seat for reagent:

Section des parties de verre de l'appareil à analyses de gaz de Randall! et Barnhart.

(2). 2H3 + Où = 2H,0

2 vols. + 1 vol. donne 0 vol. de gaz. Contraction = 3 vols. d'où l'on déduit la formule suivante:

Volume de méthane = volume de dioxide de carbone déduit.

Volume d'hydrogène = 4% (volume de contraction ins deux fois le volume de dioxide de carbone produit).

D'après le volume de méthane et d'hydrogène trouvé dans la quantité du résidu de gaz pris, on peut calculer facilement leur pourcentage dans l'échantillon d'origine. Si le gaz n'est pas assez riche pour faire explosion quand il est mélangé à l'oxygène, on ajoute au mélange un peu de gaz électrolytique. Le gaz électrolytique est formé par l'électrolyse d'eau acidulée et est composée d'oxygène et d'hydrogène dans les proportions requises pour former de l'eau; comme le gaz électrolytique retourne entiérement en eau quand il ft explosion, l'addition du gaz ne cause aucune différence au volume final après l'explosion. Le pourcentage de nitrogène est calculé en soustrayant de 100 le total du pourcentage des autres constituants,

Analyse de gaz avec l'appareil d'Orsat Muncke

L'appareil d'Orsat Muncke est trop connu pour être décrit, On ne l'employa que pour les analyses de gaz de tuyaux pendant l'été de 1907. Les absorbants employés furent: (1) potasse caustique pour absorber le dioxide de carbone; (2) une solution alcaline de pyrogallol (acide pyrogallique) pour absorber l'oxygène; et finalement une solution de chloride de cuivre pour absorber le monoxide de carbone; les deux dernières solutions requirent de fréquents renouvellements. La solution de pyrogallol fut faite pour Cissoudre 7 grammes de sel dans 18 c.c. d'eau et plaçant la solution dans la pipette d'absorption, on ajouta une solution de 145 grammes de potasse caustique dans 95 c.c. d'eau et la pipette fut immédiatement fermée.

Analyse de gaz avec l'appareil de Randall et Barnhart

Cet appareil a été décrit par E. Barnhart dans Electrochemical and Metallurgical Industry, Vième Vol. (1907) p. 350. La Fig. 53 montre la section de toutes les parties en verre de l'appareil et la planche LVII est prise d'après une photographie de l'appareil une fois en position.

La burette de mesurage a plus de 100 c.c. de capacité; la partie la plus étroite est graduée en # c.c. à l'extrémité et en 50 c.c. dans l'evtrémité la plus large et à un arrière blanc avec raies bleues de façon ‘ la précision des lectures. Le fonds de la burette se termine en

étroit par un tube en caoutchouc qui le relie à une bouteille à niveau et l'extrémité supérieure est munie d'un large cou qui laisse la place à un robinet d'arrôt à six issues, A la circonférence extérieure se trouvent six tubes capilaires de 113" de long qui communiquent chacun avec la burette, éliminant ainsi le long tube capillaire de l'appareil d'orsat et la nécessité, comme dans l'appareil de Hempel de changer les pipettes durant le cours de l'analyse. L'arrêt à six issues fut bien huilé et ne causa jamais aucun ennui. Les pipettes pour les réactifs liquides sont du type dans lequel le gaz est forcé à passer À travers le réactif; la pipette proprement dite se termine dans un tube étroit qui p sse à travers un arrêt en caoutchouc à double trou, dans une bouteille Erlenmaver de 300 cc. qui sert de support à la pipette et de réservoir au réactifs un second tube à travers l'arrêt en caoutchouc de la bouteille peut, st nécessaire, être relié à un sceau d'eau trés simple mis auprès de l'appareil. Quand le gaz est passé dans la pipette, le robinet est tourné our un moment dans une position pour que le liquide soit rejeté hors des deux capillaires qui conduisent à la pipette: on donne ensuite un demi-tour au robinet et le gaz est ainsi forcé de passer à travers le capillaire plus long et de s'élever parmi le liquide.

Les réactifs suivants furent employés comme absorbants: (1) solution de potasse caustique, pour absorber le dioxide de carbone: préparée par la dissolution d'une partie en poids de potasse caustique en deux parties d'eau . (2) Eau de Bromine, pour absorber les hydrocarbones non saturés, els que l'éthylene; une solution saturée de bromine dans l'eau fut employée; on ajouta quelquefois 3 pour cent de bromide de potassium pour réduire la pression de vapeur de bromine; le gaz fut toujours renvoyé à la pipette de potasse pour enlever la vapeur de brome avant le remesurage. (3) Morceaux de jhosphore jaune pour enlever l'oxygène; on les fabrique en mélangeant du phosphore jaune sous l'eau et en l'aspirant dans un tube de verre avant une ouverture d'environ 4”, puis le refroidissant et en Île faisant sorur du tube au moven d'une baguette de verre: on doit faire en sorte en accomplissant l'opération ci-dessus d'éviter tout risque de feu ou d'empoisonnement. La pipette au phosphore fut peinte pour protéger le phosphore de l'action à la lumière. (4) Solution de chloride de cuivre ammoniacale pour absorber Je monoxide de carbone; 15 grammes de chloride d'ammoniaque furent dissous dans 60 e.c. d'eau dans la bouteille à réservoir, on V ajouta 57 grammes de c'oride de cuivre et on ajouta de l'ammoniaque concentré en secouant fréquemment jusqu'à ce que le sel de cuivre soit dissous: on ajouta alors de l'eau pour remplir la bouteille. Cette solution fut toujours protégée de l'air par un récipient rempli d'eau, l'air dans la pipette et dans le récipient fut déplacé par le nitrogène ou Fh; drogène quand la pipette fut remplie. (5) Acide chlorique cuivreux pour absorber tout monoxide de carbone non préalablement absorbé; 16 grammes d'oxyde de cuivre furent dissous en chauffant avec 200 c.c. d'acide hvdrochloride concentré: on aïouta alors 100 c.c. d'eau et 26 grammes ou plus de cuivre sous forme de fil, gaz etc. et le tout fut chauffé jusqu'à ce que le mélange devienne sans couleur; la solution fut alors refroidie

Planche LVEE,

Appareil À analyse de gaz de Randall et Barnhart: vue de la Préparation des Minerais, Université McGill.

générale.—Section des Mines et

et transférée dans une pipette sans que l'air vienne avec en contact: le fil de cuivre fut maintenu dans la bouteille à réservoir de la pipette et la solution fut ainsi maintenue sans couleur.

L'appareil ci-dessus fut employé pour presque tous les échantillons de gaz de gazogène et pour tous les échantillons de gaz de tuyaux après le premier été.

La présente analyse fut conduite ainsi qu'il suit: chacune des pipettes fut remplie avec un réactif ou avec de l'eau dans le cas de la pipette à phosphore jusqu'à une marque juste au dessous du bouchon d'arrêt et la burette ainsi que le tube capillaire antérieur furent complètement remplis d'eau. La bouteille d'aspiration contenant l'échantillon, (voir page 127) fut placée sur un support en face de l'appareil, (le support et la bouteille d'échantillon sont representés à gauche sur la Planche LVID: le tube de caoutchouc de la bouteille d'échantillon fut rempli d'eau pour déplacer l'air et fut ensuite relié au tube d'avant de la burette. En manipulant d'une manière appropriée les différents robinets et leviers des bouteilles, 102 c.c. environ des échantillons de gaz furent introduits dans la burette et la bouteille d'échantillon ainsi que le support furent enlevés. Après avoir laissé l'eau sécher des parois de la burette pendant une minute, la bouteille à niveau fut enlevé et le gaz comprimé à exactement 100 c.c.: le tube de caoutchouc au fond de la burette fut alors pincé avec le doigt et le pouce pour prévenir le changement de volume, tandis que le robinet d'arrêt fut tourné pour amener le gaz dans la burette en rapport momentané ivec l'air extérieur. Comme le gaz était à une pression plus élevée que LA pression atmosphérique, une certaine partie s'échappa, laissant 100 c.c. à la pression atmosphérique dans la burette. En tournant d'une façon appropriée les robinets d'arrêt et les bouteilles à niveau, le gaz fut chassé dans la pipette à potasse caustique, où on le laissa pendant une minute en le secouant à l'occasion. On renvoya alors le gas à la burette et le réactif ramené à son niveau original dans la pipette. Après que l'on eut permis à l'eau de s'écouler dans la burette pendant une minute, le gaz fut ramené à la pression atmosphérique, en élevant ou en abaissant la bouteille à niveau jusqu'à ce que le niveau de l'eau soit le même que dans la burette pour lire le nouveau volume: la contraction fut alors prise comme le volume de dioxide de carbone présent dans l'échantillon. Le gaz fut alors transféré dans la seconde pipette et ainsi de suite.

Le gaz fut laissé pendant une minute dans la solution de potasse, une minute dans celle de brôme, trois minute dans celle de phosphore, trois minutes dans la première solution de chlorure de cuivre et deux minutes ‘ans la seconde et on le laissa toujours une minute dans la burette avant de lire son volume. On varia cependant les temps d'absorption d'une légère façon, suivant la fraîcheur et l'activité du réactif et le pourcentage probable des constituants à absorber.

L'emploi de chlorure de cuivre ammoniacal suivi de solution acide donna des résultats très satisfaisants: la solution ammoniacale avait un grand pouvoir d'absorption et la solution acide, qui avait une vapeur de

pression trop basse pour causer une erreur appréciable n'avait normalement que de très petites traces de gaz à absorber, ce qui fait que les deux réactifs pouvaient servir pour une grand nombre de déterminations.

Les déterminations d'hydrogène et de méthane, dans les résidus de gaz laissés après les absorptions ci-dessus furent faites au moyen d’explosions au-dessus du mercure, d'habitude dans une pipette Hempel qui pouvait être temporairement attachée au capillaire de devant; mais, à l'occasion, le gaz laisse après avoir enlevé le monoxide de carbone fut transporté da= in tube d'essai sur du mercure et l'analyse terminée sur le mercure dans l'appareil de Bone et Wheeler. Le gaz électrolytique, préparé par l'électrolyse d'une solution diluée d'acide sulfurique, fut employée pour enrichir le gaz pris pour l'explosion; le pourcentage d'hydrogène et de méthane dans un gaz de gazogène n'est pas en général, assez élevé pour que l'explosion se fasse sans une telle addition. L'emploi de l'appareil de Bone et Wheeler pour la détermination de l'hydrogène &t du méthane et l'appareil de Randell et Barnhart pour la détermination des autres constituants du gaz, fut considéré comme une très bonne combinaison et l'on put ainsi faire de rapides analyses avec une précision raisonnable.

L'eau n'est pas entièrement satisfaisante comme liquide pour Îles analyses de gaz, car certains gaz se dissolvent dans l'eau d'une manière appréciable; mais l'emploi d'un appareil à mercure pour toutes les analyses eut nécessité un travail spécial que l'on ne considéra pas en rapport avec l'augmentation de précision à obtenir. Quoiqu'il soit possible d'employer l'eau avec une raisonnable précision pendant les absorptions, on ne peut s'en servir durant l'explosion, car le bioxide de carbone qui est produit, à la haute température fournie par l'explosion, est dissous dans l'eau à un degré considérable: et une petite perte de lioxide de carbone cause une erreur considérable dans le résultat.

L'exemple suivant montre la méthode de calcul du résultat d'une analyse avec l'appareil de Randall et Barnhart et la pipette d’explosion de Hempel: