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Procédé et appareil pour exécuter des réactions
Cette invention a pour objet des perfectionnements aux procédés et appareils pour exécuter des réactions où sont impliqués des amalgames liquides, notamment des réactions entre des amalgames liquides de métal alcalin et des solutions aqueu- ses.
On connaît divers procédés où des amalgames de métal alcalin sont traités par des solutions aqueuses de façonà amener à réagir avec la solution le métal alcalin contenu dans l'amalgame. Les amalgames peuvent être employés de la sorte pour réduire des solutions aqueuses de composés organiques, @
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réduire en hydrosulfites les sulfites, réduire en sulfures les polysulfures de métal alcalin. Un appareil qu'on a em- ployé pour mettre en contact avec une solution un amalgame liquide est constitué par une auge à fond légèrement incliné sur lequel 1-'amalgame coule en équicourant ou en contrecourant par rapport à la solution aqueuse. Un tel appareil permet d'exécuter efficacement la réaction, mais présente l'incon- vénient d'occuper beaucoup de place au sol, comparativement à sa production.
Aussi a-t-on déjà essayé à maintes reprises de créer un appareil dans lequel le courant d'amalgame fût sensiblement vertical., par exemple on a proposé de faire cir- culer l'amalgame de haut en bas sur des tôles ou des bandes d'un métal comme le fer, qui sont immergées dans'la solution aqueuse.
Toutefois, on a éprouvé avec de pareilles dispositions des difficultés à entretenir un courant uniforme d'amalgame se rendant aux surfaces de support ; légères irrégularités du débit en différents points, comme celles qui pourraient ré- sulter de l'emploi d'un déversoir réglé inexactement, suffi- sent à produire des irrégularités du débit aux surfaces de sup- port elles-mêmes et, partant, de la répartition de l'amalgame sur ces surfaces; aussi n'est-il guère possible de maintenir une production et un rendement élevés.
Des difficultés de ce genre ont contribué dans une large mesure à ce qu'aucun appa.- reil vertical de ce type n'a eu de succès jusqu'à présent dans l'industrie malgré les avantages qu'il eût offerts aux points de vue de l'économie de mercure, du gain de place au sol et de la compacité de la construction.
Suivant la présente invention, pour exécuter des réactions où sont impliqués des amalgames liquides et où l'amalgame est amene à couler de haut en bas sur une surfa,ce de support verticale ou inclinée à pic, humectée par l'amalga- me, on obvie dans une notable mesure aux irrégularités du dé-- @
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bit d'amalgame à cette surface en siphonnant l'amalgame liquide par dessus le bord supérieur de la surface de sup- port, d'une auge adjacente contenant une réserve d'amalgame, le long d'un certain nombre de passages d'amalgame indépen- dants qui, d'une part, descendent du dit bord supérieur jusqu' au moins au niveau de l'amalgame dans l'auge et, d'autre part,
descendent le long de la surface de support chacun jusqu'au même niveau situ en-dessous de celui de l'amalgame contenu dans l'auge.
De cette façon, l'allure à laquelle l'amalgame pro- gresse dans les différents passages est déterminée par la dif- férence de pression hydrostatique entre le niveau auquel les passages se terminent sur la surface de support et le niveau de l'amalgame dans l'auge. Une fois fixé le premier niveau, ce qui se trouve réalisé au montage de l'appareil servant à exécuter le procédé, la différence de pression hydrostatique pour chaque passage est déterminée par le niveau de la surface d'amalgame dans l'auge, et elle est nécessairement la même pour tous les passages.
On écarte ainsi les difficultés éprou- v'ées jusqu'ici en prévoyant une distribution d'amalgame égale à la surface de support, variable à l'aide d'un déversoir ré- glable, ou en aménageant un certain nombre de débits réglés par exemple au moyen de robinets ou vannes distincts.
On crée avantageusement les passages pour l'amalgame, qui relient l'auge aux surfaces de support, en tirant parti de l'attraction capillaire entre l'amalgame et les surfaces adjacentes d'éléments métalliques de faible section transver- sale, par exemple de fils ou lames métalliques. C'est ainsi qu'on peut disposer un certain nombre de fils ou lames métal- liques amalgamés au-dessus du bord de la surface de 'support et de l'auge et régler le niveau d'amalgame dans l'auge de
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manière qu'il- soit suffisamment haut pour que l'amalgame s'élève entre les fils métalliques jusqu'au bord de l'auge par suite de la tension superficielle et descende de ce bord, entre les fils adjacents, vers la. surface de support.
L'attraction capillaire maintient alors une pellicule d'amal- game entre les fils métalliques ou rubans métalliques adja- cents et permet à l'amalgame de se rendre à la surface de sup- port sous l'influence de la différence de pression hydrosta- tique. Toutefois, de préférence, on dispose un certain nombre de fils métalliques amalgamés, à proximité immédiate les uns des autres et/ou d'une surface métallique amalgamée, de sorte que l'attraction capillaire fait que l'amalgame soit tenu entre fils métalliques adjacents et/ou entre les fils métal- liques et la surface métallique et que le passage nécessaire soit ainsi réalisé. Avec une telle disposition, un plus grand volume d'amalgame est débité dans un laps de temps donné.
Cela étant, suivant une autre caractéristique de l'invention,un appareil pour exécuter des réactions où sont impliqués des amalgames liquides et où l'amalgame est amené à couler sur une surface de support, comprend, en combinaison, une cuve destinée à contenir un fluide, une surface de sup- port pour l'amalgame liquide, propre à être humectée par l'a- malgame descendant dans la cuve, une auge dont un bord coin- cide en substance avec le bord supérieur de la dite surface, un dispositif pour alimenter l'auge d'amalgame liquide, un dispositif pour régler le niveau d'amalgame dans l'auge, un dispositif pour maintenir un fluide réactif en contact avec la dite surface, des canaux capillaires pour transférer de l'amalgame de l'auge à la dite surface,
constitués par un certain nombre d'éléments métalliques amalgamés de faible section transversale, qui sont disposés à des intervalles sur le bord de l'auge et qui d'une part descendent dans l'auge et
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d'autre part descendent le long de la surface de support chacun sensiblement jusqu'au même niveau situé en-dessous du niveau auquel l'amalgame est maint,enu dans l'auge. Des éléments appropriés sont des fils ou des rubans métalliques.
Ils peuvent être disposés suffisamment près les uns des autres pour que les intervalles entre éléments adjacents constituent les canaux capillaires; toutefois, avantageusement, on prévoit une surface amalgamée qui suit de près le contour des élé- ments, de façon que les canaux capillaires soient formés entre les éléments et la dite surface. Dans ce cas, l'écartement des éléments peut être plus grand que lorsqu'il n'y a pas de sur- face amalgamée, bien qu'on préfère employer encore le même in- tervalle étroit, étant donné qu'il en résulte une plus grande capacité par unité de longueur de l'auge.
Avantageusement., 1.' auge elle-même est faite en un métal qui est humecté par l'amalgame, et ses parois latérales constituent la surface amalgamée à proximité immédiate de laquelle sont disposés les éléments métalliques.
Les fils métalliques ou lames métalliques étroites forment ainsi une courbe convexe au-dessus du bord de l'auge, et il est clair que la hauteur du sommet de cette courbe au- dessus du niveau de l'amalgame dans l'auge ne doit pas dépasser la distance à laquelle Il.amalgame peut être élevé par l'attrac- tion capillaire entre deux surfaces adjacentes du métal employé pour établir Le dispositif d'alimentation et dépend ainsi de l'écartement entre surfaces adjacentes. Pour un très faible écartement, la distance est grande, mais alors par suite des forces de frottement L'allure de circulation de 1.'amalgame tend à devenir trop lente pour les fins pratiques.
Lorsqu'on emploie du fer amalgamé, La hauteur de la courbe au-dessus du niveau d'amalgame doit être supérieure à environ 1/4 de pouce anglais (6,35 mm.)
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Ainsi, dans une forme d'exécution de l'invention, l'appareil comprend une cuve profonde comportant près du dessus une auge de fer horizontale étroite à laquelle l'amal- game peut être débité par un tuyau d'alimentation disposé de manière appropriée et pourvu d'un dispositif pour régler la circulation d'amalgame et, partant, le niveau d'amalgame dans l'auge;
au lieu de cela un tuyau de trop-plein pour ramener l'amalgame à la source d'alimentation, peut être prévu en combinaison avec un déversoir réglable, de manière qu'en dé- bitant l'amalgame à une allure dépassant celle à laquelle il est évacué par les fils métalliques ou rubans métalliques étroits, on maintienne un niveau constant d'amalgame dans l'auge. En réglant le déversoir, on peut amener le niveau à toute position appropriée.
Une paroi latérale de l'auge est de préférence plus haute que l'autre pour empêcher l'amalgame de suinter par dessus cette paroi, et du côté extérieur du bord inférieur ou de la lèvre de l'autre paroi latérale une tôle de fer d'une largeur sensiblement égale à la longueur de l'auge descend vers la partie inférieure de la cuve de façon à constituer la surface sur laquelle l'amalgame doit venir en contact avec la solution aqueuse. Un certain nombre de courtes sections de fil de fer amalgamé ou de ruban de tissu métallique amalgamé sont attachées sur la lèvre de l'auge de manière que d'un côté elles reposent sur la surface intérieure de l'auge et descendent dans l'amalgame et que de l'autre côté elles reposent directement sur la partie supérieure de la surface de la tôle de fer.
Avantageusement, on emploie des fils métalliques d'un diamètre de 1/10 à 1/20 de pouce (2,54 à 1,72 mm.) et on les espace d'une distance du même or- dre. Les intervalles étroits formés entre les surfaces planes de l'auge ou de la tôle de fer et les surfaces cylindriques des
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fils métalliques agissent alors comme des capillaires dans lesquels l'amalgame s'élève jusqu'à un niveauapproprié quand l'auge est alimentée. La tôle est supportée en position de manière appropriée par des étaisqui la fixent à la paroi de la cuve, ou autrement. Dans la partie inférieure de la cuve est disposée une seconde auge agencée pour recueillir et éva- cuer l'amalgame dénudé, et il est prévu une entrée pour la so- lution aqueuse qui doit réagir avec l'amalgame.
Il est également prévu une sortie dans la partie supérieure de la cuve, de pré- férence au-dessus du niveau d'amalgame dans l'auge.
Si on le désire, un certain nombre d'auges peuvent être disposées en parallèle les unes près des autres dans le même appareil., chaque auge étant équipée d'une tôle et d'un jeu de fils métalliques correspondants et étant pourvue d'un dispositif d'alimentation d'amalgame. De cette façon on ob- tient un appareil compact d'une capacité relativement élevée.
Avant de mettre l'appareil en service, on nettoie à fond et on amalgame, de toute manière appropriée, les surfaces des tôles de fer et fils métalliques.
Pour employer l'appareil,, on établit la circulation de solution aqueuse à travers la cuve et on débite de l'amal- game à l'auge jusqu'à ce que le niveau de l'amalgame soit au plus à 1/4 de pouce (6,35 mm) en-dessous du bord inférieur de l'auge. L'amalgame est alors entraîné par attraction capil- laire entre les fils métalliques et les surfaces de fer amal- gamées et il est ainsi amené à la surface descendante de la tôle de fer, où il trouve amplement l'occasion de réagir avec la solution aqueuse durant son passage à la partie inférieure de la tôle. On maintient le débit d'amalgame à une allure telle que la dénudation du mercure soit en 'substance complète au moment où- il arrive au fond de la cuve.
En pratique, il /est possible de varier considérablement l'allure de circula-
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tion de l'amalgame tout en maintenant un niveau approprié dans l'auge, et de cette façon on ne rencontre pas de dif- ficulté à établir une circulation qui assure que la dénudation soit en substance complète quand l'amalgame dénudé atteint le fond de la cuve, et qui en même temps maintient un niveau d'a- malgame approprié.
Le dessin annexé représente schématiquement en perspective la disposition d'une auge, de fils métalliques et d'une tôle de fer, mentionnées dans la description ci- dessus; une partie de la tôle de fer et du bord avant de l'auge est arrachée pour qu'on puisse voir plus clairement la disposition des fils métalliques; pour plus de simplicité, quelques-uns seulement des fils métalliques sont représentés en position, et les dispositifs pour débiter à l'auge l'amal- game liquide et pour en régler le niveau sont omis. La cuve et la partie inférieure de la tôle de fer sont omises aussi pour plus de simplicité.
Sur ce dessin schématique, l'auge 1 comporte une paroi avant 2 qui est penchée à l'intérieur de manière à pré- senter une face inclinée 5, tandisque l'épaisseur de l'auge présente une face inclinée 4 perpendiculaire à la face incli- née 3. La paroi arrière 5 de l'auge s'élève verticalement à un niveau plus haut que l'arrête formée par l'intersection des faces 3 et 4. Du bord inférieur de la face 3 descend dans la cuve de réaction (non représentée) une tôle de fer 6 inclinée en pente rapide. Un certain nombre de fils de fer 7 (dont quelques-uns seulement sont représentés) sont disposés avec des espacements sensiblement égaux à leur diamètre, parallèle- ment aux lignes de pente maximum de la tôle 6 et des faces 3 et 4, de manière à toucher toutes ces surfaces, et ils sont maintenus en position par une pièce d'attache 8.
Les extré- mités des fils de fer à l'intérieur de l'auge sont situées
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sensiblement au bord inférieur de la face 4, et les autres extrémités de tous les fils de fer sont situées sur la tôle 6 à un même niveau, qui est inférieur à celui du bord inférieur de la face 4.
En service, les faces 3 et 4 et la tôle 6 sont anal- gamées, et l'auge 1 est alimentée d'amalgame liquide de ma- nière à maintenir la surface 9 de l'amalgame en-dessous de la jonction des faces 3 et 4 à une distance telle que l'amalgame puisse s'élever par attraction capillaire dans les passages étroits compris entre les fils de fer 7 et la face 4 jusqu'à la jonction des faces 3 et 4. Ayant atteint ce niveau, l'anal- game descend par les passages étroits entre les fils de fer 7 et la face 3 et entre les fils de fer 7 et la tôle 6, et la différence de pression hydrostatique entre les extrémités des fils de fer 7, situées sur la tôle 6, et la surface libre 9 de l'amalgame dans l'auge assure la circulation continue d'amal- game dans ces passages.
La pression hydrostatique est la même pour tous les fils de fer et de cette façon une quantité égale d'amalgame est débitée à la tôle 6 par chacun d'eux, si bien que le débit est égal. sur toute la largeur de la tôle.
Bien que dans la description ci-dessus on n'ait pas mentionné la fabrication d'un produit spécialement' désigné.. il tombe sous le sens que le procédé peut être appliqué à l'e- xécution de toute réaction appropriée. C'est ainsi que le pro- cédé et l'appareil peuvent être appliqués très avantageusement à la fabrication d'hydroxydes de métal alcalin en faisant réagir un amalgame de métal alcalin liquide sur l'eau, ou à la fabrication de sulfures de métal alcalin en faisant réagir un amalgame de métal alcalin sur une solution du polysulfure de métal alcalin correspondant ; de manière ana- logue, on peut réduire des solutions aqueuses de composés or- ganiques., ou réduire des sulfites en hydrosulfites correspon- dants.
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Dans une autre demande de brevet de même date, la demanderesse décrit un procédé et un appareil pour exécuter des réactions où sont impliqués un amalgame liquide de métal alcalin et un liquide aqueux, en laissant couler l'amalgame de haut en bas sur les surfaces d'un certain nombre d'éléments métalliques descendants espacés de faible section transver- sale; avantageusement, l'amalgame est débité aux éléments métalliques d'un récipient, par exemple d'une auge, par dessus le bord duquel les éléments métalliques sont plongés dans l'amalgame de manière que des canaux capillaires pour l'amalgame soient formés entre éléments adjacents et/ou entre éléments adjacents et les parois latérales de l'auge, canaux capillaires par lesquels l'amalgame peut être débité du ré- cipient aux éléments métalliques descendants.
La présente de- mande de brevet a pour objet principal le procédé pour débiter l'amalgame de l'auge à la surface et elle ne comprend pas la combinaison couverte dans la dite autre demande de brevet, dans laquelle les éléments métalliques de faible section trans- versale constituent en même temps les surfaces descendantes et le dispositif pour débiter l'amalgame du récipient.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.