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Publication number: BE507596A
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Description


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  CHARGE POREUSE. 



   La présente invention est relative à une charge poreuse monoli-   thique   perfectionnée pour récipients utilisés pour l'emmagasinage de gaz dissous, par exemple   d'acétylène   dissous, et à un procédé d'obtention de cette charge dans un récipient. 



   On connait une composition formant charge pour des récipients à acétylène, consistant surtout en silicate de calcium obtenu par réaction chimique en présence d'eau, entre de l'hydrate de chaux et de la silice fi- nement divisée. Cette composition, qui peut contenir aussi une fibre   sine-   rale, lorsqu'elle a fait prise et s'est durcie dans le récipient, donne une charge monolithique ayant des propriétés intéressantes, par exemple une den- sité de 384 à 480 kg par mètre cube, une porosité de 80 à 86 %, une résis- tance adéquate telle que la masse ne se dépose pas en laissant des vides dans le récipient lorsque celui-ci est soumis à une manutention brutale, et elle contient des pores très fins uniformément répartis donnant une résistance élevée à la décomposition d'un gaz qu'elle contient.

     Evidemment,   une   réduc-   tion de poids d'un récipient transporté,   résultant   de l'augmentation de la porosité de la charge, donnerait des avantages au point de vue économique, du fait que l'on pourrait envoyer une plus grande quantité de gaz pour-un plus faible prix de transport, mais cette augmentation de la porosité n'a été obtenue jusqu'ici qu'en sacrifiant de façon importante la sécurité et la durée. 



   L'invention est relative, en particulier, à un procédé d'obten- tion d'une charge poreuse monolithique remplissant sensiblement tout l'espa- ce intérieur d'un récipient servant à emmagasiner des gaz dissous, par exem- ple de l'acétylène dissous, ce procédé consistant à introduire dans le ré- cipient une bouillie consistant en chaux éteinte, silice finement divisée et une fibre minérale inerte et à solidifier cette bouillie dans le récipient 

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 en la chauffant suffisamment pour effectuer la réaction du mélange et expul- ser sensiblement toute l'eau.

   Selon l'invention, le récipient est complète- ment rempli d'une bouillie consistant en poids, en dix parties d'oxyde de calcium, 67 à 187 parties d'eau, 1 à 10 parties de fibres minérales et 10 à 15 parties de silice cristalline finement broyée, susceptible de passer dans un tamis à ouverture de mailles de   0,074 mm,   avec 1,8 à 6,5 parties d'un agent minéral de suspension. 



   L'invention est également relative à une charge poreuse mono- lithique remplissant sensiblement tout l'intérieur d'un récipient servant à emmagasiner des gaz dissous, par-exemple de l'acétylène dissous, cette charge consistant surtout en silicate de calcium et en une fibre minérale inerte. Selon l'invention, le rapport du calcium au silicium dans le sili- cate de calcium, mesurés sous forme d'oxyde de calcium et de silice, est de 10 à 15 parties en poids de silice pour 10 parties en poids d'oxyde de calcium, la fibre minérale étant en proportion de 1 à 10 parties en poids pour 10 parties en poids de l'oxyde de calcium mesuré et la masse compor- tant en outre un agent minéral de suspension contenant de l'aluminium, don- nant une teneur en oxyde d'aluminium correspondant à 1 à 5 % de la charge. 



  Cette charge peut en outre être caractérisée par une densité inférieure à 320 kg. par m3, une résistance à l'écrasement supérieure à 14 kg. par cm2, une porosité comprise entre 86 et 93 % et des pores uniformément répartis. 



   . La présente invention permet de fabriquer industriellement une charge pour cylindre à acétylène, ayant une porosité de 90 % ou plus, et présentant en outre une résistance et une robustesse suffisantes pour per- mettre une manutention brutale pendant une longue période d'utilisation. 



  L'augmentation de la porosité est fortement à souhaiter du fait que l'on peut emmagasiner plus de gaz dans le cylindre et que la tare du récipient est plus faible.. Pour un cylindre de dimension donnée, si l'on augmente la porosité de 80 à 90 % par exemple, la quantité de matière 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 po- rosité du produit final, mais l'on a constaté qu'une simple augmentation de la teneur en eau ne donne pas une charge satisfaisante, étant donné qu'il en résulte des vides et des couches molles dans les parties supérieu- res des cylindres lorsque l'on augmente la teneur en eau pour obtenir la porosité finale désirée. 



   On remédie aux difficultés en modifiant le procédé de fabrica- tion de la composition. Parmi les plus importantes modifications selon l'in- vention, on peut mentionner : l'utilisation d'un 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 l'emploi de moyens grâce auxquels la réaction de prise initiale peut s'effec- tuer 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 pen- dant la réaction initiale n'est pas partiellement détruite par la manuten- tion qui est nécessaire lorsque le mélange constituant la charge n'est intro- duit 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'aluminium et de magnésium frais, du sulfate d'alu- minium, 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 également utiliser des mélanges de ces matières. La quantité èt le type d'agents de suspension à utiliser doit être simplement suffisante pour empêcher 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 bentonite est un exemple d'une matière préférée et on la mentionnera ci-dessous.

   On a trouvé que la bentonite ne contribue pas de 'Lagon particulière à la résistance du produit 

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 terminé, de sorte que l'on n'en utilise 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 %, les ingré- dients à utiliser sont, sur la'base à sec :   chaux.vive-et   silice,en propor- tion de 10 parties de chaux sous forme de CaO pour 10 à 15 parties de silice finement divisée 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. 



   Ceci peut être indiqué sous forme d'une composition en poids % (sur la base du mélange à sec) de manière à donner le rapport de la silice à la chaux compris entre les limites de 1:1 et 1,5:1 respectivement. 
 EMI3.1 
 
<tb> 



  Chaux <SEP> 44 <SEP> à <SEP> 25,2 <SEP> % <SEP> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Silice <SEP> 44 <SEP> à <SEP> 37,8 <SEP> %
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Bentonite <SEP> 8 <SEP> à <SEP> 16,5 <SEP> %
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Fibre <SEP> d'amiante <SEP> '4 <SEP> à <SEP> 20,5 <SEP> %
<tb> 
<tb> 
<tb> 100 <SEP> % <SEP> 100,0 <SEP> % <SEP> 
<tb> 
 
On peut remarquer que les valeurs minimum et maximum de la ben- tonite et de l'amiante ne sont pas nécessairement utilisées avec les rapports minimum et maximum 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 à sec : 
 EMI3.2 
 
<tb> Chaux <SEP> 10'
<tb> 
<tb> Silice <SEP> 12 <SEP> à <SEP> 13
<tb> 
<tb> Bentonite <SEP> 2,5 <SEP> à <SEP> 3
<tb> 
<tb> Amiante <SEP> 2,5 <SEP> à <SEP> 3
<tb> 
 
Lorsqu'on traite ce mélange d'ingrédients (dont les proportions - peuvent varier comme indiqué), conformément à l'invention de la façon qui sera décrite ci-dessous, on obtient une charge pour cylindres ayant une po- rosité d'environ 91 % en utilisant 121 parties en poids d'eau pour 10 par- ties en poids de chaux. 



   La quantité' d'eau peut varier entre certaines limites, de ma- nière à obtenir une porosité désirée du produit final dans la gamme indi- quée de 86 à 93   %.   Lorsque, dans le mélange à sec, le rapport de la silice   à la chaux est de 1 :1 etqu'on utilise des quantités minimum de bentonite   et de fibre minérale, la quantité d'eau désirée serait comprise entre 67 et 103 parties en poids d'eau pour 10 parties en poids de chaux et, pour un rap-   port de la silice à la chaux de 1,5 :1 addition maximum de bentonite et   d'amiante, la quantité d'eau nécessaire serait de 107 à 187 parties en poids d'eau pour 10 parties en poids de chaux.

   La gammetotale d'eau est donc com- prise entre 67 et 187 parties en poids d'eau pour 10 parties en poids de chaux pour la matière sèche, de manière à obtenir les gammes de porosité finale désirées. La silice doit être de la silice cristalline finement broyéé, pas- sant dans un tamis à ouverture de mailles de   0,074   mm ou moins. La fibre mi- nérale doit être une matière qui est inerte dans les conditions de fabrica- tion de manière à ne pas perdre son caractère fibreux 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 0,5 % ou moins dans le produit final, du fait de ces impuretés, mais lorsqu'on u- tilise le colloïde hydrophile préféré contenant de l'alumine, tel que la bentonite, le produit final ne contient pas de quantité appréciable de com- posés d'aluminium pouvant être dosés sous forme d'alumine. Sur la base à sec, la charge finale selon l'invention contient des composés d'aluminium pouvant être dosé sous forme   d'oxyde   d'aluminium, en quantité de 1 à   5%   en poids. 

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   Le procédé de fabrication d'un cylindre peut commencer par l'ex- tinction de la chaux avec une partie de l'eau à température élevée, de maniè- re à former une bouillie de chaux à particules de faible dimension, que l'on refroidit-ensuite.   Le.colloïde   hydrophile, tel que la bentonite, est alors mélangé,avec le'reste de l'eau et on mélange là bouillie résultante avec la bouillie de chaux refroidie. On ajoute le reste des ingrédients secs aux bouil- lies combinées froides en agitant 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 homogène. 



   Il est alors nécessaire de provoquer la réaction entre la sili- ce et la chaux de façon économique, ce qu'on peut faire en chauffant. En chauffant à des températures supérieures à 100  pour cuire au préalable le mélange dans les cylindres, il en résulterait une perte d'une partie du mé- lange par l'ouverture des cylindres. Conformément à l'invention, on évite cette perte et on accélère la réaction en effectuant une cuisson préalable et un traitement à l'autoclave combinés. 



   Dans ce but, chaque cylindre est muni d'une chambre   d'expan-   sion montée sur l'ouverture du remplissage dans le haut de chaque cylindre. 



  Cette chambre d'expansion fermée, 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 vapeur de s'élever dans les cylindres jusqu'à une valeur désirée, sans qu'il y ait à craindre de di- latation hydraulique. 



   Le traitement à l'autoclave peut se faire en plaçant les cylin- dres avec les chambres d'expansion dans un four et en les chauffant jusqu'à des températures maximum de 190 à 2300. Le mélange, qui est initialement maintenu en suspension grâce   à   la présence du   colloïde   hydrophile jusqu'à ce que la réaction ait suffisamment progressée pour provoquer la prise de la masse,continue à réagir sous l'action de l'augmentation de la tempéra- ture et de la pression correspondante de vapeur d'eau jusqu'à ce que la ré- action et le durcissement se soient produits en un temps économique. On re- tire 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 en-les cuisant dans un four dont la température peut ê- tre au début   d'environ-150    et s'élève graduellement par la suite jusqu'à environ 315 . Dans ces conditions, les cylindres se sèchent en quelques jours. 



  La masse poreuse monolithique résultante obtenue dans les cylindres a une densité en vrac faible,inférieure à 320 kg/m3 et-la résistance à l'écrase- ment est très satisfaisante, étant supérieure à 14 kg. et souvent supérieure à 28 kg/cm2. 



   Les récipients ou cylindres métalliques remplis de la masse po- reuse selon l'invention sont intéressants pour l'emmagasinage 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 de l'acétone dans lequel la charge d'acétylène se dissout. Du fait de la plus grande porosité de la charge selon l'invention, on obtient une augmentation importante au point de vue économique de la quantité d'acétylène dans un cylindre de dimension donnée, ce qui se' traduit par des frais de distribution plus faibles. Cet avantage est obtenu sans sacrifier la durée ni donner lieu à une augmenta- tion importante des frais de fabrication des cylindres.

Claims

RESUME.

I - Procédé de fabrication d'une charge poreuse monolithique remplissant sensiblement tout l'intérieur d'un récipient servant à emmagasi- ner des gaz dissous, par exemple de l'acétylène dissous, suivant lequel on <Desc/Clms Page number 5> introduit dans'le récipient une bouillie consistant en de la chaux éteinte, de la silice finement divisée et une fibre minérale inerte et on solidifie cette bouillie dans le récipient en chauffant suffisamment pour effectuer complètement la réaction entre les éléments du mélange et expulser sensi- blement toute l'eau, ledit procédé étant caractérisé par les points suivants séparément ou en combinaisons :

1 ) On remplit complètement le récipient d'une bouillie consis- tant;, en poids, en 10 parties d'oxyde de calcium, 67 à 187 parties d'eau, 1 à 10 parties de fibre minérale, 10 à 15 parties de silice cristalline fi- nement broyée, susceptible de passer dans un tamis à ouverture de mailles de 0,074 mm, et 1,8 à 6,5 parties d'un agent minéral de mise en suspension.

2 ) Cet agent minéral est de la bentonite, du sulfate d'alumi- nium, de l'aluminate de sodium ou de l'hydroxyde d'aluminium frais.

3 ) Pour une bouillie ayant un rapport de la silice à la chaux de 1:1, sur la base de parties en poids, la teneur en eau est comprise en- tre 67 et 103 parties en poids d'eau pour 10 parties en poids de chaux.

4 ) Pour une bouillie dans laquelle le rapport de la silice à la chaux est de 1,5:1, sur la base de parties en poids, la teneur en eau est comprise entre 107 et 87 parties en poids d'eau pour 10 parties en poids de chaux.

5 ) On chauffe le récipient contenant la bouillie à une tempé- rature comprise entre 100 et 230 , de préférence entre 190 et 230 , pendant qu'il est sous l'influence de la pression hydraulique créée dans ce réci- pient par la dilatation thermique de la bouillie et la vaporisation de l'eau qu'elle contient, jusqu'à ce que la masse contenue dans le récipient soit durcie.

6 ) On laisse échapper du récipient une partie du liquide con-. tenu dans la bouillie, sous l'action de la pression hydraulique.

7 ) Le récipient contenant la bouillie est relié à sa partie supérieure à une chambre d'expansion initialement remplie d'air et qui est destinée à recevoir le liquide qui est sorti du récipient.

8 ) On sèche la masse durcie en soumettant le contenu du réci- pient à une température augmentant graduellement de 150 à 315 , tout en lais- sant l'humidité s'échapper librement.

II - Charge poreuse monolithique remplissant sensiblement tout l'intérieur d'un récipient servant à emmagasiner les gaz dissous, par exem- ple de l'acétylène dissous, cette charge consistant surtout en silicate de calcium et en une fibre minérale inerte, caractérisée par les points sui- vants ensemble ou séparément :

1 ) Le rapport du calcium au silicium dans le silicate de cal- cium, mesurés sous forme d'oxyde de calcium et de silice, est de 10 à 15 parties en poids de silice pour 10 parties en poids de l'oxyde de calcium, un agent minéral de mise en suspension contenant de l'aluminium est présent de fagon à donner une teneur en oxyde d'aluminium correspondant à 1 à 5 % de la'charge et cette charge a une densité inférieure à 320 kg/m3, une résis- tance à l'écrasement supérieure à 14 kg/cm2, une porosité comprise entre 86 et 93% et des pores uniformément répartis.

2 ) Cette charge contient, en poids, 10 parties d'oxyde de cal- cium, 12 à 13 parties de silice, 2,5 à 3 parties de bentonite et 2,5 à 3 parties d'amiante.