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PROCEDE POUR LA FABRICATION DE NOIR DE FUMEE DE HAUTE QUALITE.
Il est connu que des mélanges explosifs, par exemple de méthane avec de l'oxygène, surtout lorsqu'ils sont amenés à faire explosion avec surpression, conduisent à la précipi- tation de noir de fumée aussi longtemps que la quantité d'o- xygène présente dans le mélange ne suffit par pour oxyder tout le carbone. Il est de plus connu que l'on peut fabriquer de la manière indiquée ci-dessus, du noir de fumée de haute qualité si l'on emploie des mélanges explosifs dont la teneur en oxygè- ne est plus élevée que celle nécessaire en elle-même pour la fabrication de mélanges explosifs. Pour cela, on a cherché à obtenir une augmentation de la vitesse de détonation et, par conséquent, de la température maxima d'explosion, ce qui a amélioré substantiellement la qualité du noir de fumée précipi- té.
Cependant, dans la réalisation pratique de ce procédé, il se présente des difficultés dues au fait que, à cause des efforts
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puissants auxquels est soumis le récipient dans lequel l'ex- plosion a lieu, il se produit des déformations, manque d'étan- chéité, et même des ruptures de ce récipient.
Il a été maintenant prouvé que l'on évite ces inconvé- nients et que l'on peut encore obtenir un noir de fumée extrê- mement efficace, si l'on procède à l'amorçage des substances explosives avec des vitesses plus grandes, de telle manière que le choc concentré qui se produit par l'explosion, soit maintenu au-dessous de certaines limites. Cela est obtenu sui- vant la présente invention grâce au fait que l'explosion est amorcée à l'intérieur des récipients cylindriques à partir d'en- droits qui se trouvent éloignés de la paroi frontale la plus rapprochée du récipient, d'au moins le tiers de la longueur du cylindre, et qui sont de préférence situés vers le milieu du cy- lindre. Ainsi se laissent travailler d'une manière certaine, mê- me des substances ou mélanges explosifs brisants, afin d'obtenir du noir de fumée de haute qualité.
Comme substances de départ, sont à considérer suivant la présente invention : des mélanges d'hydrocarbures gazeux ou liquides avec l'oxygène, ou avec des gaz contenant de l'oxygène. Comme hydrocarbures sont à nommer, par exemple : le méthane, le propane, le butane, le hexane, des produits de fractionnement du pétrole, les huiles lubrifiantes, la paraffine, le benzole, la naphtaline, l'anthracène et analo- gues, les huiles de goudron ou les goudrons. Il est indifférent si ces hydrocarbures ont été obtenus en partant du pétrole natu- rel, ou par distillation de combustibles naturels, ou bien de n'importe quelle manière par voie synthétique.
Pour la production des mélanges explosifs, on mélange les substances nommées ci- dessus, seules ou en diverses combinaisons, avec l'oxygène, ou avec des gaz contenant de l'oxygène, et notamment avec une quan- tité d'oxygène qui ne suffit pas pour brûler la quantité totale d'hydrocarbure présente, mais qui est plus grande que celle né-
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oessaire pour la production de mélanges explosifs. Au lieu de, ou en plus, des dites substances hydrooarbonées, on peut encore employer des substances permettant ou facilitant par elles-mêmes, à cause de leur grande teneur d'énergie, la production de matiè- @ res explosives; de telles substances sont, par exemple, @ l'é- thylène, le butylène, et plus particulièrement l'acétylène.
De cette manière, on porte de préférence les gaz ou vapeurs conte- nant l'hydrocarbure à une pression assez élevée et on les mélan- ge, seulement peu de temps avant leur conversion explosive, avec l'oxygène ou les gaz contenant de l'oxygène et qui se trouvent également sous pression assez élevée. On peut, de plus, procéder de manière à introduire d'abord une substance explosive brisante seule dans le récipient d'explosion et à injecter peu de temps avant, ou même pendant l'explosion, d'autres hydrocarbures, plus spécialement des hydrocarbures à point d'ébullition élevé.
L'allumage du mélange explosif à l'intérieur du récipient cylindrique peut se faire d'une manière connue en soi, par exem- ple au moyen d'une flamme, ou par incandescence, ou même de pré- férence par étincelle. Dans ce dernier cas, on peut rendre pos- sible l'intensité nécessaire des étincelles grâce à l'insertion dans le circuit des étincelles d'une capacité connue en soi. Les organes d'allumage sont, suivant l'invention, éloignés de la pa- roi frontale la plus rapprochée du récipient cylindrique, d'au moins le tiers de la longueur totale du cylindre, et de préféren-= ce on place le point d'amorçage vers le milieu du récipient cy- lindrique. De cette manière, on fait partir d'abord une onde explosive analogue à celle produite jusqu'à présent avec l'allu- mage usuel amorcé à l'extrémité du cylindre.
L'onde explosive atteint cependant, suivant la présente invention, une valeur fi- nale relativement faible. Malgré cela, on obtient, suivant la présente invention, des noirs de fumée d'au moins la même haute qualité que celle obtenue par les explosions produites aux
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extrémités par la technique connue.
Suivant la présente invention, il est possible, ainsi qu' il a été également prouvé, de faire varier le rapport entre l'o- xygène et les gaz oxydables, entre de plus larges limites qu'il n'a été possible de le faire jusqu'a présent. Comme dans le cas présent, il se produit des pressions finales beaucoup plus fai- bles que celles obtenues jusqu'à présent, on peut adopter des pressions initiales, et par conséquent des quantités de mélange introduites chaque fois dans le cylindre, beaucoup plus élevées que jusqu'à présent. Par l'augmentation plus grande de la pres- sion du mélange de départ, on augmente les possibilités d'explo- sion, ainsi que la région atteinte par les limites de l'allumage.
On peut ainsi, suivant la présente invention, fabriquer du noir de fumée de haute qualité, même en partant de mélanges avec les- quels il n'était pas possible de le faire auparavant. On pourra ainsi descendre encore davantage en-dessous des limites inférieu- res considérées jusqu'à présent comme nécessaires pour la concen- tration en oxygène et obtenir des rendements plus élevés en ma- tières transformées. De plus, on obtient, suivant la présente in- vention, des quantités traitées plus grandes, c'est-à-dire, des rendements meilleurs pour les appareils.
Par exemple, on obtient avec une pression initiale de 4,8 atm. et 890 litres d'oxygène (à 0 et 67 mm.) par kg. d'hydrocar- bure présent dans le gaz, un rendement de noir de fumée de haute qualité à 12,8 % Si l'on augmente, suivant l'invention, la pres- sion initiale à 7,7 atm. on peut abaisser le concentration en oxy- gène à 790 litres d'oxygène (à 0 et 67 mm.) et obtenir ainsi un rendement de 16,5 % en noir de fumée de haute qualité. De plus, on obtient dans ce dernier cas une augmentation des rendements de l'appareil ou une augmentation de la quantité de noir de fumée précipité, de 106 %.
Enfin, il est à mentionner que, suivant la présente inven-
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tion, on ménage davantage les appareils, si les pressions fina- les développées par l'explosion sont les mêmes que dans le pro- cédé plus ancien, car notamment dans les trajets plus courts des ondes détonantes, à considérer suivant la présente invention, plus spécialement pour une teneur en oxygène plus faible, le processus de l'explosion se déroule d'une façon plus atténuée.
D'après un autre mode de réalisation de la présente in- vention, on élimine le noir de fumée formé chaque fois lors de l'explosion, par utilisation de la détente des produits d'ex- plosion gazeux sous pression.
Il est spécialement avantageux de laisser se suivre les explosions isolées rapidement l'une après l'autre. Il peut ce- pendant se faire qu'il reste encore de petites quantités de noir de fumée dans le cylindre, ce qui donne lieu, non seulement à des allumages intempestifs, mais également à des détériorations de la qualité du noir de fumée.
Pour éviter cela avec certitude, on procède, suivant un nuire mode de réalisation de l'invention, de telle manière que les gaz provenant d'opérations antérieures et libérés du noir de fumée formé, ainsi qu'éventuellement de substances condensables, soient utilisés pour le rinçage. tandis que les substances soumises à l'explosion sont utilisées avec une pression initiale d'environ 3 à 30 atm., de préférence 10 atm., il est recommandable d'utiliser les gaz employés pour le rinçage aux pressions ordinaires, ou à de faibles surpressions.
Les gaz dégagés par l'explosion consistent principalement en hydrogène et oxyde de carbone et peuvent, par conséquent, être avantageusement utilisés comme gaz de synthèse, par exemple pour la fabrication de méthanol synthétique ou d'essence synthétique.
Exemple :
Dans le dessin ci-joint, a représente le compresseur de méthane et b le compresseur d'oxygène, les deux gaz étant compri- més à travers le dispositif de mélange c et l'organe d'admission
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V1 dans le récipient cylindrique d'explosion d. La soupape d'admission V1 est construite de telle manière que la durée d'admission dans chaque cas pour la matière de départ, est inférieure à 0,5 sec. et se trouve environ dans le voisinage de 0,01 sec. De cette manière, on évite des propagations in- désirables de l'explosion en dehors du récipient cylindrique.
En Z, c'est-à-dire à peu près vers le milieu du récipient cy- lindrique d se trouve prévu un dispositif d'allumage à étin- celles, Lors de l'explosion, les deux ondes explosives vien- nent rencontrer les deux surfaces du récipient cylindrique avec une force fortement diminuée, ce qui conduit, non seulement à une protection meilleure du matériel, mais également à des ten- sions plus uniformes du récipient cylindrique. Après que l'allu- mage a eu lieu, les gaz ainsi que le noir de fumée quittent le récipient d'explosion à travers la soupape de sortie V3 et tra- versent le séparateur de noir de fumée e ainsi que le filtre f.
Les gaz sont alors refroidis de nouveau en g et libérés de la quantité principale de l'eau entrainée et qui est soutirée en h.
Une partie du gaz ainsi obtenu est alors conduite au moyen du dispositif de transport i et de la soupape d'admission V2 comme gaz de rinçage à travers le cylindre d, ce qui produit lé rinça- ge du restant du noir de fumée. Les gaz riches en hydrogène qui quittent l'appareil peuvent être utilisés dans des buts de chauf- fa.ge, ou même, de préférence, pour des transformations chimiques de toutes sortes. Les soupapes V1, V2 et V sont guidées de pré- férence automatiquement dans le rythme des explosions individu- elles, comme cela est usuel dans les moteurs à explosion.