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"PREFARATION DE CARBURE DE BARYUM ET APPLICATION A LA FABRICATION;
EN MARCHE CONTINUE D'ACETYLENE ET D'HYDRATE DE BARYUM "
On sait que lorsqu'on chauffe à une températur cove nable, dans certaines conditions, un mélange de carbonate ou d'oxy de de baryum avec du, carbone, il se forme du carbure de baryum susceptible de produire de l'acétylène.
Jusqu'à ce jour, cette réaction, qui permettrait d'é viter les hautes températures exigées pour la formation du ceabue de calcium, n'est pas entrée dans la pratique industrielle pour différentes raisons, dont les principales sont: la fusibilité'des, composés barytiques et le prix élevé du carbonate ou de l'oxyde de baryum difficilement régénérables.
La présente invention, dueà Monsieur Camille DEGUIDE a pour but un procédé exempt de ces inconvénients, qui permet de préparer du carbure de baryum et de fabriquer en marche cntinue de 1'acétylène et, si on le désire, de l'hydrate de baryum.
Ce procédé consiste essentiellement à ajouter au mé lange de carbonate ou d'oxyde de baryum et de charbon, un suport infusible, Poreux inerte Par rapport aux corps réagissant ce
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support étant de préférence du silicate bibarytique, qui est soit ajouté tel quel, soit formé au cours de la réaotion, et à chauffer le mélange à 1'abride l'air, dans un oourant gazeux neutre ou ré- ducteur constitué de préférence par de l'hydrogène ou un mélange d'oxyde de oarbone et d'hydrogène, le plus riche possible en hy- drogène.
La masse peut, dans ces conditions, être chauffée à plus de 1600 0, sans fondre, ni perdre sa porosité ni sa faculté de se laisser faoilement traiter et défourner en utilisant un four rotatif ou autre.
La masse ainsi obtenue peut servir à produire, en mar- ohe continue, de l'acétylène et, éventuellement, de l'hydrate de baryum, avec régénération de la masse initiale par addition aux ré- sidus, de carbone et éventuellement de carbonate de baryum, après élimination, s'il y a lieu, de la silice en excès.
On a décrit ci-après, à titre d'exemple seulement, un mode d'exécution du procédé.
A du carbonate de baryum on ajoute du carbone et une matière inerte ne réagissant pas avec les produits de la réac- tion Le silicate bibarytique en particulier fournit d'excellents résultats, soit qu'il soit introduit tel quel dans le mélange,soit qu'il soit formé au cours de l'opération par addition préalable de silice, ou de silicates, formant ensuite, avec une quantité cor- respondante de oarbonate de baryum, du silicate bibarytique.
Ce mélange est introduit dans une cornue ou dans un four rotatif, chauffé extérieurement à une température de 1400 C, ou plus si l'on désire ; pendant la durée du chauffage, il est avan- tageux de faire passer sur la matière de l'hydrogène ou un mélan- ge d'oxyde de carbone et d'hydrogène le plus riche possible en hy- drogène, ou un autre gaz approprié, tel que du méthane ; on peut ain- si opérer complètement à l'abri de l'air, même dans le cas d'une alimentation continue, et on supprime l'action nuisible de l'oxy- gène et de l'azote.
Les gaz produits au cours-de la réaction, qui
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consistent principalement en oxyde de carbone, peuvent être évacués de préférence par an ventilateur-aspirateu On chauffe suffisant-') ment longtemps poar que la majeure partie du carbonate de baryum soit transformée en carbure de baryum,en mettant en liberté pion oipalement de l'oxyde de carbone. A 1400 C par exemple, la réao- . tion s'amorce et la transformation s'effectue facilement, mais à
1600 C on obtiendra rapidement un rendement presque théorique..
Grâce à l'introduction, dans la masse de réaction,d'une matière inerte comme le silicate bibaryltique la masse reste po reuse, non fondue et son détournement à l'abri de l'air s'opère 1"-/ sans difficulté. On la reçoit ensuite dans un étouffoir, de préfé..- renée rotatif.
Exemple - Dans une atmosphère d'hydrogène et à une température de 1450 C on fait réagir pendant 20 minutes le mélange suivant:
Carbnate de barym 100
Charbon ............................ 30
Silicate bibarytique ............... 25
La quantité de carbure de baryum formée correspond 25 à 85% rendement théorique.
Dans le cas où l'on veut préparer de l'acétylène, la masse est soumise du à l'action de la vapeur d'eau, des que la tme- pérature est suffisamment basse pour que le carbone pouvant se trouver en excès ne soit pas oxydé,
Sous l'influence de 1'eau le oarbare de baryum formé se décompose en hydrate de barynm et en acétylène, qui est ensuite. lavé et séché avant son utilisation.
Le produit de la réaction, débarrassé du carbure qu'il contenait, se compose d'hydrate de baryum, de carbone s'étant trouvé en excès, de silicate barytique et parfois de carbonate de baryum Ce résidu peut être utilisé immédiatement, après addition d'une nouvelle quantité de carbone, à une nouvelle fabrication de carbure de baryum,,,, mais on peat également, par une hydrolyse ren foroée, en enlever l'hydrate de baryum et remplacer celui-ci par du carbonate de 'baryam moins coûteux.
Enlevée de 1'étouffoir,
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la masse peut être à cet effet traitée ensuite, en tout en en par- tie, de la manière suivante :
Ayant pesé, analysé et déterminé le poids des diffé- rents constituants, on broie la masse, de préférence sous eau chaude, et on sépare par filtration ou décantation les éléments solubles de ceux qui ne le sont pas, de manière à éliminer la quantité voulue d'hydrate de baryum et de silioe.
L'hydrate de baryum entre en solution et le silicate bibarytique se décompose en hydrate de baryum soluble et silicate monobarytique insoluble.
La solution d'hydrate de baryum peut être à volonté sé- parée par décantation ou filtration. On peut alors ajouter au ré- sidu une quantité de carbonate de baryum, correspondant à la quan- tité d'hydrate de baryum enlevée, et le résidu peut ensuite être utilisé à nouveau pour la production de carbure de baryum.
En travaillant de façon continue, lorsque le résidu est toujours employé à nouveau pour la production de carbure de ba- ryum, il s'accumule graduellement de la silice, provenant de la décomposition de charbon impur et qui se combine avec le baryum pour former du silicate. Ce silicate en excès peut être éliminé de la manère suivante:
L'insoluble, après élimination du résidu d'hydrate de baryum, est mis en suspension dans de l'eau et est soumis à l'ac- tion d'un courant d'acide carbonique jusqu'à disparition de toute alcalinité. On ajoute alors, à la masse carbonatée que l'on ahauf- fe, une quantité d'alcalis caustiques ou de carbonates alcalins, que l'on calcule d'après la quantité de silice qui a été appor- tée par le charbon et qui doit tre éliminée.
Une partie de la silice, qui correspond à la quantité d'alcali ajoutée, entre en solution à l'état de silicate alcalin. On sépare cette solution de silicate alcalin de l'insoluble par décantation ou filtration: la solution de silicate alcalin concentrée est propre à tous usages.
La silice, ayant été apportée par le charbon de réac-
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tion, est ainsi éliminée de l'insoluble.
Le ou les résidas, après addition d'une quantité de oarbone et éventuellement de carbonate de baryte, correspondant à la quantité d'hydrate de baryum éventuellement enlevée comme dé- crit plus haut, peuvent servir à nouveau dfaçon à réaliser un , cycle continu d'opérations, le silicate monobarytique et la sili- ce formant à nouveau, dans le four, du silicate bibarytique, qui sert de support pour les corps réagissants.
Les avantages techniques importants du procédé faisant l'objet de l'invention sont les suivants: I - Alors que l'on n'a pas réussi jusqu'ici à fabriquer économiquement du carbure de baryum, par suite de la fusibilité de la masse réaotionnelle, ce procédé permet d'atteindre ce bat grâce à l'addition d'un support inerte ;
2 Alors que jusqu'ici l'acétylène n'était pas fabri- qué autrement que par la déoomposition de oarbure produit par chauffage à l'arc électrique, ce qui exige une température d'en- viron 3000 0, le nouveau procédé permet de fabriquer de l'acéty- lène déjà à une température d'environ 1400 C sans exiger l'uti- lisation d'un chauffage à l'arc électrique;
3 - Alors que la production d'acétylène à partir de carbure de calcium ne s'effectuait pas suivant un oyole, le pro- cédé suivant l'invention peut être réalisé en un cycle sans don ner lieu à des pertes et n'exige que du charbon comme matière première, car le baryum et les silicates restent dans le cycle-,
4 - Le procédé permet d'obtenir, comme sous-produit, de l'hydrate de baryum à partir de carbonate de baryum.
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"BARIUM CARBIDE PREFARATION AND APPLICATION TO MANUFACTURING;
ACETYLENE AND BARIUM HYDRATE ON CONTINUOUSLY "
It is known that when heating to a cove nable temperature, under certain conditions, a mixture of barium carbonate or oxy with carbon, forms barium carbide capable of producing acetylene.
Until now, this reaction, which would make it possible to avoid the high temperatures required for the formation of the calcium ceabue, has not entered into industrial practice for various reasons, the main ones being: the fusibility of, barite compounds and the high price of carbonate or barium oxide difficult to regenerate.
The present invention, due to Mr. Camille DEGUIDE, aims at a process free from these drawbacks, which makes it possible to prepare barium carbide and to manufacture in continuous operation 1'acétylene and, if desired, barium hydrate.
This process consists essentially in adding to the mixture of carbonate or barium oxide and carbon, an infusible support, inert porous With respect to the reactants this
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the support preferably being bibarytic silicate, which is either added as such or formed during the reaction, and in heating the mixture in the air, in a neutral or reducing gas stream preferably consisting of hydrogen or a mixture of carbon oxide and hydrogen, as rich as possible in hydrogen.
The mass can, under these conditions, be heated to more than 1600 0, without melting, nor losing its porosity or its ability to be easily treated and removed using a rotary kiln or the like.
The mass thus obtained can be used to produce, in a continuous process, acetylene and, optionally, barium hydrate, with regeneration of the initial mass by adding to the residues, carbon and optionally carbonate. barium, after removing, if necessary, excess silica.
An embodiment of the method has been described below, by way of example only.
To barium carbonate are added carbon and an inert material which does not react with the products of the reaction. Bibaryt silicate in particular gives excellent results, either when introduced as such into the mixture or when it is formed during the operation by the prior addition of silica, or of silicates, then forming, with a corresponding quantity of barium oarbonate, bibarytic silicate.
This mixture is introduced into a retort or into a rotary oven, heated externally to a temperature of 1400 C, or more if desired; during the heating period, it is advantageous to pass on the material hydrogen or a mixture of carbon monoxide and hydrogen as rich as possible in hydrogen, or another suitable gas, such as methane; it is thus possible to operate completely in the absence of air, even in the case of a continuous supply, and the harmful action of oxygen and nitrogen is suppressed.
The gases produced during the reaction, which
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consist mainly of carbon monoxide, can be evacuated preferably by an aspirator fan is heated long enough so that the major part of the barium carbonate is transformed into barium carbide, releasing pion mainly of carbon monoxide. At 1400 C for example, the reao-. tion begins and the transformation takes place easily, but at
1600 C one will quickly obtain an almost theoretical return.
Thanks to the introduction into the reaction mass of an inert material such as bibarylt silicate, the mass remains porous, unmelted and its diversion away from air takes place 1 "- / without difficulty. It is then received in a damper, preferably rotary.
Example - In a hydrogen atmosphere and at a temperature of 1450 C, the following mixture is reacted for 20 minutes:
Barium carbnate 100
Coal ............................ 30
Bibarytic silicate ............... 25
The amount of barium carbide formed corresponds to 25 to 85% theoretical yield.
In the case where it is desired to prepare acetylene, the mass is subjected to the action of water vapor, as soon as the temperature is sufficiently low so that the carbon which may be in excess is not produced. not oxidized,
Under the influence of water the barium arbare formed decomposes into barynm hydrate and acetylene, which is then. washed and dried before use.
The reaction product, freed from the carbide which it contained, is composed of barium hydrate, carbohydrate which has been found in excess, barium silicate and sometimes barium carbonate This residue can be used immediately, after addition of 'a new quantity of carbon, with a new manufacture of barium carbide ,,,, but one also peat, by a ren foroée hydrolysis, to remove the barium hydrate and to replace this one by carbonate of less expensive baryam .
Removed from the choke,
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for this purpose the mass can then be treated, in whole and in part, as follows:
Having weighed, analyzed and determined the weight of the various constituents, the mass is crushed, preferably under hot water, and the soluble elements are separated by filtration or decantation from those which are not, so as to eliminate the desired quantity. hydrate of barium and silioe.
The barium hydrate goes into solution and the bibarytic silicate decomposes into soluble barium hydrate and insoluble monobarytic silicate.
The barium hydrate solution can be separated at will by decantation or filtration. An amount of barium carbonate can then be added to the residue, corresponding to the amount of barium hydrate removed, and the residue can then be used again for the production of barium carbide.
Working continuously, when the residue is always used again for the production of barium carbide, silica gradually accumulates, which comes from the decomposition of impure carbon and which combines with the barium to form silicate. This excess silicate can be removed as follows:
The insoluble material, after removal of the barium hydrate residue, is suspended in water and is subjected to the action of a stream of carbonic acid until all alkalinity has disappeared. A quantity of caustic alkalis or alkali carbonates is then added to the carbonate mass which is heated, which is calculated from the quantity of silica which has been added by the carbon and which must be eliminated.
Part of the silica, which corresponds to the amount of alkali added, goes into solution in the state of alkali silicate. This alkali silicate solution is separated from the insoluble by decantation or filtration: the concentrated alkali silicate solution is suitable for all purposes.
The silica, having been supplied by the reactive carbon
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tion, is thus eliminated from the insoluble.
The residue (s), after addition of a quantity of carbon and optionally of barite carbonate, corresponding to the quantity of barium hydrate optionally removed as described above, can again serve to carry out a continuous cycle. In the process, the monobarytic silicate and the silicate again form bibarytic silicate in the oven, which acts as a carrier for the reactants.
The important technical advantages of the process which is the subject of the invention are as follows: I - While it has not been possible so far to economically manufacture barium carbide, owing to the fusibility of the reaction mass , this process makes it possible to achieve this bat thanks to the addition of an inert support;
2 While until now acetylene has not been manufactured other than by the deoomposition of arbide produced by heating with an electric arc, which requires a temperature of around 3000 0, the new process makes it possible to to manufacture acetylene already at a temperature of about 1400 C without requiring the use of electric arc heating;
3 - While the production of acetylene from calcium carbide was not carried out by means of an oyol, the process according to the invention can be carried out in one cycle without giving rise to losses and only requires coal as a raw material, because barium and silicates remain in the cycle-,
4 - The process makes it possible to obtain, as a by-product, barium hydrate from barium carbonate.
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