Installations frigorifiques_Air liquide – Oxygène – Azote

480. – Air liquide – Oxygène – Azote
bloc de glace est transparent, sauf un noyau
opaque ou laiteux au centre.
Fabrication par plaques. – Un bac en tôle
est rempli d’eau à congeler. On cloisonne ce
bac par des réfrigérants formés de caissons
plats en tôle, à l’intérieur desquels on fait circuler
de la saumure froide. Les cloisons ne
s’étendent pas jusqu’au fond du bac, de façon
que les im’puretés puissent se déposer, des
agitateurs mettent continuellement l’eau en
mouvement.
Lorsque la glace est formée, on la détache
en faisant circuler entre les cloisons une saumüre
chaude.
Fabrication en cellules. – Dans le bac rempli
d’eau, on introduit un système de cloisons
creuses disposées de façon à réaliser une série
de cellules ou alvéoles. La masse de l’eau est
solidifiée en un seul bloc.
L’air liquide. – Préparation et propriétés.
– La plupart des renseignements que nous
donnons sur cette question sont extraits des
notices de l’ «Air liquide», société pour l’étude
et l’exploitation des procédés GEORGES CLAUDE.
Le premier appareil industriel de liquéfaction
de l’air fut conçu par le savant allemand
LINDE. L’air extérieur, après passage dans un
com;presseur, est amené à l’extrémité d’un tube
en spirale, sous la pression de 200 atmosphères.
Il se détend dans ce serpentin, jusqu’à 16 atmosphères
et se refroidit. Il passe alors dans
un récipient en fer, puis dans un tube en spirale,
entourant complètement le premier et refroidit
ainsi l’air qui va se détendre. La température
s’abaisse progressivement et la liquéfaction
se fait régulièrement dans le récipient.
Fig. 1093
Echangeur de lempéralure ( G. Claude)
Cet appareil est donc basé sur ce fait que
lorsqu’un gaz comprimé se détend, il se refroidit.
Or, ce refroidissement sera d’autant plus
important que pendant la détente le gaz effectuera
plus de travail. Dans le procédé Linde,
l’air qui se détend produit peu de travail,
donc, peu de froid. M. G. CLAUDE fait détendre
l’air en lui faisant pousser le piston
d’une macpine analogue à une machine à vapeur.
C’est la détente avec travail extérieur.
Si efficace que soit ce mode de détente, il
refroidit l’air à -60° ou -80°, il ne peut
l’amener à -193° nécessaire pour la liquéfaction
. Cette température très basse est obtenue
au moyen des échangeurs de température.
L’air comprimé arrive par le tube A (fig.
1093) et s’y détend en se refroidissant à -CO·
ou -80°. Cet air ‘détendu passe alors dans
le tube B autour de l’air comprimé entrant et
en sens inverse de celui-ci. L’air détendu cède
son froid à l’air comprimé. La température
s’a.baisse d’elle-même progressivement et, à un
moment donné, la liquéfaction se produit.
Le liquide obtenu est mobile, limpide et
semblable à l’eau. Sa température de -193°
est telle que, placé dans l’atmosphère, l’air
liquide est en perpétuelle ébullition. Pour le
conserver, il suffit d’empêcher la chaleur extérieure
d’arriver jusqu’à lui, car nous savons
que lorsqu’un liquide s’évapore il absorbe de
la chaleur. Si on ne lui en donne pas, ou si on
l’empêche d’en prendre, il ne s’évaporera pas.
M. d’ ARSONVAL met l’air liquide da.ns des
récipients constitués par deux enveloppes de
verre concentriques entre lesquelles il · fait le
vide. De cette manière, la chaleur extérieure
ne peut plus pénétrer par conductibilité. Elle
peut encore y arriver par rayonnement mais
si, suivant ·les conseils du savant anglais
DEWAR, on argente les deux récipients, la chaleur
rayonnante se réfléchit sans pouvoir traverser
les enveloppes.
Fabrication de l’oxygène et de l’azote. –
Composé de deux corps différemment volatils,
l’azote et l’oxygène, l’air liquide voit sa composition
se modifier à mesure qu’il s’évapore.
L’oxygène, qui bout à -182°5 est moins volatil
ou plus liquéfiable que l’azote qui bout à
-195°5. Dans ces conditions, l’azote
s’échappe de préférence dans les premières
portions, tandis que l’oxygène se concentre
de plus en plus dans le liquide, au point que
finalement celui-ci est constitué par de l’oxygène
pur. Cet oxygène liquide,, bleu, possède
des affinités puissantes, le charbon, le soufre
y brûlent, un charbon de lampe à arc enflammé
répand par sa violente combustion des tor:rents
de lumière au sein même du liquide.
A vrai dire, la séparation par ce procédé,,
de l’air en ses éléments oxygène et azote, est
loin d’être parfaite, car beaucoup d’oxygène
s’échappe avec l’azote pendant l’évaporation:
même au début, le gaz évaporé renferme 7%
d’oxygène, puis 15% et 50%.
Prenons donc un serpentin (fig. 1094), plongeons
le dans l’air Uquide à évaporer, puis- e~voyons
y de l’air gazeux, préalablement refroidi
par de l’air liquide évaporé et légèrement
comprimé. Cet afr, sous l’action de sa
pression et du froid va se liqu,éfier et céder sa
chaleur de liquéfaction au liquide extérieur
qui va se vaporiser de ce fait en quantité ·correspondante
au liquide formé. En résumé,
nous évaporerons le liquide extérieur, en azote,
puis en oxygène et en même temps, nous reconstituons.
dans le serpentin une quantité
d’air liquide sensiblement égale à celle évaporée.
Cet air reconstitué sera à son tour
traité de la même façon. Nous aurons ainsi
réalisé une opération continue à laquelle il
faudra seulement apporter une petite quantité
de froid pour compenser les pertes inévitables.
LINDE a constaté qu’en lavant les gaz vaporisés
avec l’air liquide reconstitué, dans une
colonne analogue aux colonnes à distiller l’ai-
·.