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" Procédé pour la préparation du carbone et de l'anhydride car- - bonique à partir de l'oxyde de carbone Il.
On a essayé, de diverses manières, de préparer industriel- lement le carbone à l'état finement dispersé et l'anhydride carbonique, à partir .de l'oxyde de carbone ou des gaz renfermant de l'oxyde de carbone, conformément à l'équation suivante
2 CO = C + CO2 en se servant à cet effet de catalyseurs. On a recommandé à cet- te fin divers procédés; cependant, on n'a pas réussi à effec- tuer la réaction avec succès et fabriquer de cette manière, in- dustriellement, du noir de fumée et de l'anhydride carbonique.
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La principale difficulté que l'on rencontre en l'occurrence est que le catalyseur usuel dont on se sert et qui est pourvu du sup- port de catalyseur usuel tel que pierre ponce, débris de pro- duits réfractaires, etc. se recouvre rapidement de carbone à l'é- tat très pulvérulent, ce qui provoque un ralentissement de l'ac- tivité catalysante; d'autre part, le carbone très ténu pénètre dans les pores du support de catalyseur et le produit réfractai- re, la pierre ponce, etc. se désagrège à l'état de fine poudre et pollue de cette manière le carbone.
Quand on fait usage de catalyseurs massifs, comme par exemple de catalyseurs en fer massif, en tôle de fer, etc., il est difficile de débarrasser en continu les surfaces du catalyseur, du noir de fumée qui a été séparé ; en outre, l'activité de ces catalyseurs n'est pas,de loin, aussi intense que ceux qui font usage de grandes surfaces, comme c'est le cas quand on prépare le catalyseur en précipitant un produit sur un support de catalyseur.
Or , l'inventeur a constaté qu'il est possible de résoudre de façon simple les difficultés qui, jusqu'à présent, se sont opposées à la réalisation industrielle du procédé, en se servant comme support de catalyseur, de carbone, de noir de fumée pur, etc. On obtient de la sorte une grande surface ainsi qu'une ef- ficacité extrêmement élevée du catalyseur et l'on évite néan- moins de polluer le noir de fumée obtenu,par le support de cata- lyseur tel que produit réfractaire, pierre ponce, etc. Après avoir éliminé le catalyseur, on obtient un produit de valeur, susceptible d'être utilisé. On possède en plus cet avantage d'un choix de catalyseurs plus considérable que celui que l'on a quand on se sert de catalyseurs massifs.
En outre, en agitant lentement le produit de la réaction, on peut assurer un contact extrêmement intime de l'oxyde de carbone avec le catalyseur et, partant, une intensité extrême de la réaction. On peut ainsi aussi mieux uti- liser l'oxyde de carbone, jusqu'à sa transformation intégrale en
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carbone et en anhydride carbonique, particulièrement quand on fait appel au principe du traitement en contre-courant. Comme catalyseur, on emploiera de préférence du fer, du nickel, du wolfram, du molybdène. etc. ou des mélanges de ces corps. On peut aussi, éventuellement, faire des additions diverses, telles que des additions d'alcalis, etc., et d'accélérateurs.
On a constaté ensuite que l'on peut utiliser comme supports des combinaisons que l'on peut facilement séparer du charbon soit, mécaniquement, soit par dissolution. Si l'on emploie par exemple de l'oxyde de magnésium comme support de catalyseur, on peut dissoudre l'oxyde de magnésium dans de l'acide et le sépa- rer ainsi du carbone formé.
On peut aussi ajouter périodiquement ou en continu de cata- lyseur frais, pour opérer avec une intensité uniforme et ainsi pour compenser le ralentissement de la réaction provoqué sous l'effet de la dilution amenée par le carbone formé. On peut de la sorte, en dépit de la diminution de la concentration en cata- lyseur qui se produit, arriver à une réaction particulièrement intense. Le catalyseur est introduit de préférence sous forme de fer ou de nickel carbonyle, etc. On jouit ainsi, d'une part, de l'effet particulièrement actif du carbonyle et de l'autre, de l'avantage de la grande surfaee que le support de catalyseur, - dans le présent cas noir de fumée, etc., - offre à l'oxyde de carbone.
On peut, à cet effet, ajouter aux gaz renfermant de l'oxyde de carbone, des quantités déterminées de carbonyle, ou encore introduire ce dernier directement dans le compartiment à réaction. On peut toutefois aussi placer dans le compartiment du fer activé, du nickel activé, etc. par exemple sous forme de tôles. Dans ce cas, du fer, etc., catalytiquement actif, passe continuellement dans le carbone qui se sépare et combat ainsi la dilution du catalyseur provoquée par les nouveaux apports de carbone.
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Avant d'être soumis aux manipulations subséquentes, on enri- chit le produit aussi fortement que possible en carbone, en vue de réduire au minimum le pourcentage de catalyseur de carbone.
Mais il est parfois plus avantageux, d'effectuer le processus principal à forte concentration en catalyseur. On peut récupérer le nickel, le fer, etc., contenu dans le produit final et le réin- troduire dans le processus; à cet effet, on le transforme en ni- ckel carbonyle, etc., en le traitant, opportunément sous pression, par de l'oxyde de carbone, à basse température. On peut précipi- ter . le carbonyle ainsi obtenu sur des supports frais ou l'uti- liser pour renforcer le catalyseur qui s'est dilué par suite de. formation de noir de fumée. Ce catalyseur se décompose à la tem- pérature élevée qui règne dans l'appareil en séparant de l'oxyde de carbone.
Une pompe est chargée de faire circuler rapidement en circuit, éventuellement sous pression, l'oxyde de carbone ; onmet de grandes quantités d'oxyde de carbone en contact avec du fer, du nickel, etc., et cependant, on ne consomme que de faibles quen- tités d'oxyde de carbone. Il est important toutefois de réduire par l'hydrogène, le métal à l'état finement divisé, avant le trai- tement par l'oxyde de carbone. Quand on se sert de fer, il reste assez souvent, après le traitement par l'oxyde de carbone, un reliquat de carbure de fer que l'on décompose opportunément par l'acide chlorhydrique ou acide analogue et que l'on élimine ain- si par dissolution.
On peut aussi éliminer le catalyseur en traitant par des acides. Le fer est opportunément séparé, en chauffant pendant assez longtemps dans le réfrigérant à reflux et en traitant par l'acide chlorhydrique, etc.. Au cours de cette opération, le carbure de fer qui pourrait éventuellement se trouver en présen- ce est également décomposé. On sépare opportunément le nickel en traitant par l'acide nitrique dilué.
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La séparation de l'oxyde/de carbone en carbone et en anhy- dride carbonique peut se faire à la pression usuelle ou aux pressions plus élevées qui interviennent ordinairement dans l'in- dustrie.
Le carbone obtenu grâce au procédé possède des propriétés remarquables. Il peut être employé comme noir de fumée; par exem- ple dans l'industrie du caoutchouc tandis que le petit reliquat de catalyseur qui reste éventuellement n'est nullement nuisible.
Dans certains cas, une faible teneur en fer est même avantageuse et il n'est pas nécessaire d'éliminer le fer du produit final. On peut aussi, ainsi qu'on l'a constaté, conférer des propriétés particulières au carbone, en lui faisant subir un traitement sup- plémentaire, par exemple à des températures élevées, par l'anhy- dride carbonique ou la vapeur d'eau.
EXEMPLE 1.-
On mélange 100 parties de noir de fumée à une solution con- centrée d'acétate de nickel (20 parties de nickel métallique); on soumet à dessiccation, puis dans un tube en fer ou nickel etc. chauffé électriquement, on décompose dans un courant d'azote et l'on réduit à la température de 250 à 3250 par l'hydrogène. On fait ensuite passer à travers le mélange de l'oxyde de carbone à une température comprise entre 250 et 550 , opportunément à une température comprise entre 400 et 500 o Il se produit une décom- position extrêmement accentuée de l'oxyde de carbone, surtout quand on opère sous des pressions élevées et il s'échappe un gaz renfermant une forte proportion d'acide carbonique, dans certains cas même du gaz entièrement exempt d'oxyde de carbone.
Si c'est nécessaire, on peut faire repasser le gaz dans le même appareil, ou le faire passer dans un autre appareil en vue de décomposer intégralement l'oxyde de carbonao L'utilisation d'un catalyseur à forte concentration présente l'avantage que l'on assure une réaction très vive pendant un laps de temps assez considérable;
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ce n'est que quand la dissociation se ralentit que l'on ajoute du catalyseur, soit à intervalles, soit en continu. On peut tou- tefois, si c'est nécessaire, maintenir une teneur de catalyseur très faible dans le produit final. Il est évident que dans cer- tains cas, une concentration en catalyseur beaucoup plus faible peut également être à conseiller.
Il est avantageux d'opérer dans un appareil vertical, dont l'emploi permet, quand on agite lentement, d'assurer un contact encore plus intime de l'oxyde de carbone avec le catalyseur et un mélange intime du carbone nouvellement formé avec le support de catalyseur. De cette manière, le catalyseur n'est pas mis hors service par les nouveaux apports de noir de fumée ; au contraire sa surface se trouve encore agrandie.
On peut évacuer de l'appareil, en continu ou de préférence par intervalles, des quantités déterminées de carbone, en vue d'assurer un travail permanent dans le même appareil sans perte appréciable de chaleur par suite de refroidissement de l'appa- reil. On peut ensuite ajouter également de petites quantités de nickel carbonyle et produits analogues. A cet effet, on ne reti- re de l'appareil, définitivement, que du produit ne renfermant que peu de catalyseur. A cette fin, on fait agir de l'oxyde de carbone frais, avant de le faire passer à travers d'autres appa- reils encore susceptibles de réaction, tout d'abord sur le cata- lyseur partiellement épuisé ou dilué, et, de cette manière, on réduit fortement la teneur du catalyseur dans le produit final par les nouveaux apports de carbone qui viennent encore s'ajouter.
On peut aussi remplacer l'oxyde de carbone par des gaz ren- fermant de l'oxyde de carbone.
Cette façon de procéder permet d'une part, d'obtenir une réaction particulièrement prononcée, étant donné que la concen- tration optimum du catalyseur et la grandeur de la surface du ca- talyseur accélèrent la réaction. D'autre part, le produit de la réaction peut être ensuite traité subséquemment par de l'oxyde
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de carbone frais pendant le/temps suffisant pour que la teneur du catalyseur soit réduite au minimumo Il n'est nécessaire, dans ce cas, que d'éliminer un faible pourcentage de catalyseur du produit final.
EXEMPLE 2.-
On mélange à du noir de fumée de l'hydroxyde de fer précipi- té par de l'ammoniaque et lavé; on soumet à dessication, on dé- compose dans un courant d'azote et l'on réduit par l'hydrogène à une température variant de 350 à 550 . Le catalyseur extrêmement actif ainsi obtenu est utilisé comme dans l'exemple 1. On peut ajouter éventuellement au fer, de l'alcali ou d'autres accéléra- teurs. Quand on emploie des gaz sulfurés, on fait passer ceux-ci opportunément sur des catalyseurs tels que fer, etc., en vue d'eli- miner le soufre, avant de les introduire dans l'appareil à réac- tion.
Du noir de fumée obtenu, on élimine le fer en traitant par de l'acide chlorhydrique etc., éventuellement à l'état de carbo- nyle, par traitement par l'oxyde de carbone,sous pression.
Après traitement par l'acide chlorhydrique ou produit analo- gue, le noir de fumée est séché, opportunément dans une atmosphère neutre à des températures assez élevées.Il devient ainsi léger et volumineux.
REVENDICATIONS.
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