<B>Procédé de formation de charges poreuses</B> monolithiques <B>dans un récipient</B> <B>servant à</B> emmagasiner <B>des gaz</B> dissous. La présente invention est relative à la formation de charges poreuses monolithiques perfectionnées dans les récipients utilisés pour l'emmagasinage de gaz dissous, par exemple d'acétylène dissous.
On connaît une composition pour former une charge de récipients à acétylène consti tuée principalement de silicate de calcium, et comprenant de l'eau, de l'hydrate<B>dé</B> chaux et de la silice finement divisée. Cette composi tion, qui peut. contenir aussi une fibre miné rale, donne, lorsqu'elle a fait prise et s'est durcie dans le récipient, une charge mono lithique ayant des propriétés intéressantes, par exemple im poids spécifique de 384 à -180 kg par mètre cube, une porosité de 80 à 86 %,
ime résistance mécanique telle que la masse ne se dépose pas en laissant des vides clans le récipient lorsque eeliû-ci est soumis à une manutention brutale;
cette charge con tient des@pores très fins uniformément répar tis qui opposent une résistance élevée à la décomposition du gaz qu'elle con tient. Evidemment, une réduction de poids du récipient.
transporté, résultant de l'augmen tation de la porosité de la charge, est sou haitable au point- de vue économique, du fait que l'on peut transporter une plus grande quantité de gaz pour -un plus faible prix de transport, mais cette augmentation de la poro sité n'a été obtenue jusqu'ici qu'en sacrifiant de façon importante la sécurité et la durée.
L'invention est relative à un procédé pour la formation d'une charge poreuse monolithi que remplissant sensiblement tout l'espace intérieur d'un récipient servant à emmaga siner des gaz dissous, par exemple de l'acé tylène dissous, dans lequel on introduit dans le récipient une bouillie comprenant de la chaux éteinte, de la silice finement divisée et une fibre minérale inerte et on solidifie cette bouillie dans le récipient en la chauf fant suffisamment pour effectuer la combi naison de la chaux avec la silice et expulser sensiblement toute l'eau.
Ce procédé est carac térisé en ce que le récipient est complète ment rempli d'une bouillie contenant, en poids, dix parties d'oxyde de calcium, 67 à 187 par ties d'eau, 1 à 10 parties de fibres minérales et 10 à 15 parties de silice cristalline finement broyée, susceptible de passer à travers un tamis à ouverture de mailles de 0,074 mm, avec 1,8 à 6,5 parties d'iin agent. minéral de suspension.
L'invention est également relative à ime charge poreuse monolithique obtenue par le procédé susdit, caractérisée en ce que 1 à 5 % de son poids est. constitué par de l'oxyde d'aluminium et en ce qu'elle -présente un poids spécifique inférieur à 320 kg par m-, une résistance à l'écrasement supérieure à 14 kg par cm2, une porosité comprise entre 86 et 93 % et des pores uniformément ré partis.
La présente invention permet. de fabri quer industriellement une charge.pour cylin- dre à acétylène, ayant une porosité de 90 % ou plus, et. présentant, en outre, une résis tance et une robustesse suffisantes pour sup porter une manutention brutale pendant une longue périodé d'utilisation.
L'obtention d'une porosité élevée est fortement désirable du fait que l'on peut emmagasiner plus de gaz dans le cylindre et que la tare du récipient est plus faible. Pour Lin cylindre de dimen sion donnée, si l'on augmente la porosité de 80 à 90 % par exemple, la quantité de ma- tière solide dans la charge contenue dans le cylindre est réduite de moitié.
On savait que la teneur en eau de la bouillie introduite dans les cylindres agit sur la porosité du pro duit final, mais l'on a constaté qu'une sim ple augmentation de la teneur en eau ne donne pas une charge satisfaisante, étant donné qu'il en résulte des vides et. des cou ches molles dans .les parties supérieures des cylindres lorsque l'on augmente la teneur en eau pour obtenir la porosité finale désirée.
On remédie à cette difficulté, grâce no tamment à l'utilisation d'iun agent de mise en suspension servant à maintenir la bouillie mise dans les cylindres à l'état homogène, pendant un temps suffisant pour permettre une fabrication économique, et accessoirement par l'emploi d'une chambre d'expansion, grâce à quoi la réaction de prise initiale peut s'effectuer dans le cylindre, de manière à éviter une cuisson en masse préliminaire.
Ceci semble procurer un avantage du fait que la structure qui se forme pendant la réaction initiale n'est pas partiellement dé truite par la manutention qui est nécessaire lorsque le mélange constituant la charge n'est introduit dans les cylindres qu'après qu'une cuisson en masse préliminaire a été effectuée.
On peut utiliser différents agents de mise en suspension, par exemple des hydroxydes d'aliuninium et de magnésiiun frais, du sul- fate d'aluminium, du carbonate de sodium avec une trace de sulfate, de l'aluminate de sodium, du carbonate de magnésium basique, de l'acide phosphorique ou un phosphate, de l'acide borique ou un borate et. certaines argiles, telles que la bentonite. On peut éga lement utiliser des mélanges de ces matières.
La quantité d'agent de suspension à utiliser doit être simplement suffisante pour empê cher la bouillie de se déposer ou stratifier avant de faire prise, et également. insuffisante pour nuire aux propriétés physiques désirées de la structure finale de la charge. La ben- tonite est un exemple d'une matière préférée: toutefois, vu qu'elle ne contribue pas de fa- gon particulière à la résistance du produit terminé, on n'en utilise ordinairement qu'une très faible quantité.
En vue d'obtenir une charge de cylindre ayant les propriétés intéressantes indiquées et une porosité comprise entre 86 et 93 0/0, les ingrédients à utiliser sont, sur la base du poids sec: chaux vive et silice en proportion de 10 parties de chaux sous forme de CaO pour 10 à 15 parties de silice finement div u sée sous forme de SiO2, un agent.
minéral de mise en suspension, par exemple de la bentonite, à raison de 1,8 à 6,5 parties en poids pour 10 parties de chaux, et une fibre minérale inerte à raison de 1 à 10 parties en poids pour 10 parties de chaux.
On peut. indiquer les proportions sui- vantes en poids % (sur la base du mélange sec) pour un rapport de la silice à la chaux compris entre les limites de 1:1 et 1,5:1 res pectivement.
EMI0002.0082
Chaux <SEP> 44 <SEP> à <SEP> 25,2 <SEP> %
<tb> Silice <SEP> 44 <SEP> à <SEP> 37,8 <SEP> %
<tb> Bentonite <SEP> 8 <SEP> à <SEP> 16,5 <SEP> %
<tb> Fibre <SEP> d'amiante <SEP> 4 <SEP> à <SEP> 20,5 <SEP> 0/0
<tb> 100 <SEP> 100,0 <SEP> 0/0 On remarquera que les valeurs minimum et maximum de la bentonite et de l'amiante ne sont pas nécessairement utilisées avec les rapports minimiun et maximiun de la silice à la chaux respectivement.
On a constaté que l'on obtenait d'excellentes propriétés avec une composition contenant, en parties en poids, sur la base du poids sec:
EMI0003.0001
Chaux <SEP> 10
<tb> Silice <SEP> 12 <SEP> à <SEP> 13
<tb> Bentonite <SEP> 2,5 <SEP> à <SEP> 3
<tb> Amiante <SEP> # <SEP> 2,5 <SEP> à <SEP> 3 Lorsqu'on emploie ce mélange d'ingré dients (dont les proportions peuvent varier comme indiqué), pour réaliser le procédé se lon l'invention de la façon qui sera décrite ci-dessous, on obtient une charge ayant.
une porosité d'environ 91 % en utilisant 121 par- ties en poids d'eau pour 10 parties en poids de chaux.
La quantité d'eau peut. varier entre cer taines limites, de manière à obtenir une poro sité désirée du produit final dans la gamme indiquée de 86 à 93 %. Lorsque, dans le mé lange sec, le rapport. de la silice à la chaux est de 1:1 et qu'on utilise des quantités mini mum de bentonite et de fibre minérale, la quantité d'eau désirée est comprise entre 67 et 103 parties en poids d'eau pour 10 parties en poids de chaux et, pour un rapport de la silice à la chaux de 1,5:1 avec addition maxi mum de bentonite et d'amiante, la quantité d'eau nécessaire est de 107 à 187 parties en poids d'eau pour 10 parties en poids de chaux.
La silice doit. être de la silice cristalline fine ment broyée, passant à travers un tamis à ouvertue de mailles de 0,074 mm ou moins. La fibre minérale doit être une matière qui est inerte dans les conditions de fabrication, de manière à ne pas perdre son caractère fi breux par réaction sensible avec les autres ingrédients. L'amiante est une fibre minérale préférée.
La silice et la chaux peuvent contenir de petites impuretés qui peuvent donner lieu à une. petite quantité d'alumine de l'ordre de 6,5 % ou moins dans le produit final, du fait de ces impuretés, mais lorsqu'on utilise le col loïde hydrophile préféré contenant de l'alu mine, tel que la bentonite, le produit final ne contient.
pas de quantité appréciable d'alu mine libre, mais des composés d'aluminium plus complexes, en quantité correspondant à 1 à 5 % d'alumine, en poids- de la charge sèche. Le procédé peut commencer par l'extinc tion de la chaux avec une partie de l'eau à température élevée, de manière à former une bouillie de chaux à particules de faible dimen sion, que l'on refroidit ensuite.
Le colloïde hydrophile, tel que la bentonite, est alors mé langé avec le reste de l'eau et on mélange la bouillie résultante avec la bouillie de chaux refroidie. On ajoute le reste des ingrédients secs aux bouillies combinées froides en agi tant le mélange, l'agitation se poursuivant de manière à. assurer un mélange complet. On. introduit alors le mélange dans les cylindres. Ceci peut se faire en le refoulant dans les cylindres et en le faisant couler dans ceux-ci.
De préférence, on fait continuellement le vide dans le haut des cylindres pendant. qu'on y introduit la bouillie. Il peut. également être bon d'agiter les cylindres pendant la charge, par exemple en les secouant. En tout cas, il est important que le cylindre soit complète ment rempli d'un mélange de bouillie homo gène.
Il est alors nécessaire de provoquer la réaction entre la silice et la chaux, en chauf fant. En chauffant à des températures supé rieures à 100 pour cuire au préalable le mé lange dans les cylindres, il en résulterait une perte d'une partie du mélange par l'ouverture des cylindres. On évite cette perte et on accé lère la réaction en effectuant une -cuisson préalable et un traitement à l'autoclave com binés.
Dans ce but, chaque cylindre est muni d'une chambre d'expansion montée sur l'ou verture de remplissage dans le haut de cha que cylindre. Cette chambre d'expansion fer mée, initialement remplie d'air, reçoit le li- quide qui se dilate et sort du cylindre en comprimant l'air et la vapeur d'eau dans la chambre, en permettant à la pression de va peur de s'élever dans les cylindres jusqu'à la valeur désirée, sans qu'il y ait à craindre de dilatation hydraulique.
Le traitement à l'autoclave peut se faire en plaçant les cylindres avec les chambres d'expansion dans un four et en les chauffant jusqu'à des températures maximum de 190 à 230 . Le mélange, qui est initialement main tenu en suspension, grâce à la présence du colloïde hydrophile jusqu'à ce que la réaction ait suffisamment. progressé pour provoquer la prise de la masse, continue à réagir sous l'action de l'augmentation de la température et de la pression correspondante de vapeur d'eau jusqu'à ce que la réaction et le durcis sement se soient produits en un temps. écono mique.
On retire alors les cylindres du four, on les refroidit et on enlève les chambres d'expansion. On sèche alors complètement les cylindres contenant la masse monolithique durcie et les cuisant dans un four dont la température peut être au début d'environ 150 et s'élève graduellement par la suite jus qu'à environ 315 . Dans ces conditions, les cylindres se sèchent en quelques jours. La masse poreuse monolithique résultante obte nue dans les cylindres a un poids spécifique apparent faible, inférieur à 320 kg/ms et la résistance à l'écrasement est très satisfaisante, étant supérieure à 14 kg et souvent supérieure à 28 kg/em2.
Les récipients ou cylindres métalliques remplis de la masse poreuse par le procédé selon l'invention sont intéressants pour l'em magasinage et le transport de gaz et de gaz liquéfiés, en particulier d'acétylène à l'état dissous, la masse poreuse étant saturée d'un solvant tel que l'acétone dans lequel la charge d'acétylène se dissout. Du fait de la plus grande porosité de la charge, on obtient une augmentation importante au point de vue éco nomique de la quantité .d'acétylène dans un cylindre de dimension donnée, ce qui se tra duit par des frais de distribution plus faibles.
Cet avantage est obtenu sans sacrifier la durée ni donner lieu à une augmentation impor tante des frais de fabrication des cylindres.