704 E. MATHIAS - LA LIQUÉFACTION DE L'AIR ET L'EXTRACTION DE SON OXYGÈNE 



La dissymétrie de la liquéfaction de l'air et de 

 Tévaporation de l'air liquide dans les mêmes con- 

 ditions de température et de pression est absolu- 

 ment contraire à la loi des phases, et si nous ne 

 savions combien la vérité démontrée parait simple 

 à ceux qui la possèdent, nous nous étonnerions 

 qu'il ait fallu les travaux de Lesueur et Claude pour 

 rectifier nos idées sur ce point. . 



Ce qu'il y a de capital dans la courbe de Baly, 

 c'est que, l'oxygène et l'azole purs mis à part, tous 

 les mélanges liquides émettent des vapeurs moins 

 riches qu'eux en oxygène; le phénomène s exagère 

 pour les liquides pauvres, lesquels émettent des 

 vapeurs renfermant une proportion d'oxygène in- 

 comparablement plus faible que celle du liquide. 



La conséquence, c'est que, lorsqu'on liquéfie l'air 

 sous la pression atmosphérique par abaissement 

 de température, c'est surtout l'oxygène qui passe à 

 l'état liquide, au moins dans les premières portions. 



On pourrait être tenté de faire le raisonnement 

 suivant : Prenons de l'air atmosphérique sec re- 

 froidi par de l'air liquide et comprimons-le légère- 

 ment à deux atmosphères, par exemple; la propor- 

 tion de l'oxygène en volume étant environ de 1/5, 

 la pression qu'il supporte, en vertu de la loi du 

 mélange des gaz, est 2/o d'atmosphère, tandis que 

 celle de l'azote est 8/5 d'atmosphère; conclusion : 

 l'azote, tout cl abord, va seul se lirjué/ier; c'est un 

 raisonnement de cet ordre que l'on trouve à la base 

 d'un brevet Raoul Piclet relatif à l'extraclion des 

 éléments de l'air atmosphérique'. Appliquer à la 

 liquéfaction d'un mélange gazeux la loi de Dallon 

 qui n'est valable que pour les gaz presque parfails 

 et au voisinage immédiat de la pression atmosphé- 

 rique, c'e.-t commettre une erreur. 



Etant donné de l'air liquide, proposons-nous de 

 séparer l'un de l'autre, par voie purement physique, 

 l'oxygène et l'azote. Cette séparation pourra n'être 

 que partielle et aboutir à des mélanges beaucoup 

 plus riches en oxygène que l'air atmosphérique; on 

 a alors Yair suroxygéné. Ou bien, la séparation est 

 totale et l'on aboutit à l'oxygène et à l'a/.ote purs, 

 gazeux ou liquéfiés. Commençons par le premier 

 problème, de beaucoup le plus simple. 



§ 1. — Enrichissement de l'air en oxygène. 



La première idée qui vient à l'esprit consiste à 

 évaporer purement et simplement l'air liquide. On 

 peut prévoir ce qui se passera au moyen de la 

 courbe de Baly. Supposons que l'on opère avec un 

 liquide ayant la composition de l'air atmosphé- 

 rique, c'est-à-dire titrant 21 »/„ d'oxygène en 

 volume; d'après la courbe, la vapeur correspon- 

 dante titre seulement 7 "/„ d'oxygène. 



' R. PiCTEï : Brevet français n» 29;;. 002 du 6 décembre 1S99. 



Les premières parties qui s'évaporent constituent 

 un air trois fois moins riche en oxygène que le 

 liquide générateur; par suite, celui-ci s'enrichit en 

 oxygène. La vapeur émise ensuite contient une 

 proportion d'oxygène également plus forte, mais 

 beaucoup moindre toutefois que celle du liquide. 

 L'enrichissement du liquide en oxygène continue 

 donc constamment. Lorsque le liquide titre 48 "/„ 

 d'oxygène, la vapeur titre 21 " „, ce qui est la com- 

 position de l'air atmosphérique; lorsque la teneur 

 du liquide atteint 60 "/o, celle de la vapeur atteint 

 30 7o- A partir du moment où le titre atteint la 

 proportion qu'on désire, on recueille la vapeur qui 

 était perdue jusque-là en tant qu'oxygène. 



Cette manière de faire a deux gros inconvénients : 

 elle laisse s'échapper en pure perte une partie 

 énorme des gaz vaporisés et elle ne récupère pas 

 le froid de l'air liquide, ou, ce qui revient au même, 

 l'énergie qu'il faudrait dépenser pour créer ce 

 froid. Le rendement est déplorable et le prix de 

 revient du mètre cube d'air suroxygéné d'autant 

 plus élevé que la teneur en oxygène est plus haute. 

 Au lieu de cela, vaporisons l'air liquide à l'aide 

 d'une source de chaleur qui ne sera autre que de 

 l'air ordinaire, légèrement comprimé, à 2 ou 3 at- 

 mosphères par exemple. Dans ces conditions, l'air 

 va se liquéfier en dégageant sa chaleur de vapori- 

 sation, laquelle servira à évaporer une certaine 

 quantité de l'air liquéfié. 



Avec cette manière de faire, il y a récupération 

 du froid de l'air liquide. 



Dans ce qui précède, la récupération ne concerne 

 que la chaleur de vaporisation de l'air liquide; elle 

 doit être complétée par celle de la chaleur spéci- 

 fique de la vapeur produite. On atteindra celte 

 dernière en faisant passer l'oxygène et l'azote 

 vaporisés et froids dans des appareils à contre- 

 courant parcourus en sens contraire par l'air com- 

 primé qui arrive pour être traité. La récupération 

 ainsi réalisée serait même totale s'il n'y avait pas 

 toujours apport d'un peu de chaleur extérieure: à 

 cause de cela, la récupération ne sera que partielle 

 et la quantité d'air condensée toujours inférieure à 

 la quantité d'air liquide évaporée. 



L'appareil le plus simple, et qui se déduit direc- 

 lemenl des principes que nous venons d'énoncer, 

 pourrait consister dans le dispositif schématique 

 suivant, que nous donnons pour fixer les idées 

 (fig. 7). Un récipient V contient l'air liquide 'à éva- 

 porer; un faisceau tubulaireXY, muni d'un collec- 

 teur de liquide C, y est immergé. Ce faisceau XY est 

 alimenté d'air comprimé sous une pression de 3 à 

 ■4 atmosphères. Cet air se liquéfie d'autant plus 

 aisément qu'il arrive refroidi par son passage dans 

 l'échangeur M en sens inverse des gaz vaporisés 

 dont il relient le froid. A mesure que l'air sous 



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