ACÉTYLÈNE

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Préparations

La synthèse de l'acétylène réalisée par Berthelot, en faisant éclater l'arc électrique dans de l'hydrogène (expérience classique de l'œuf électrique), n'a pas eu de conséquence pratique si ce n'est qu'elle a montré que l'acétylène formé à haute température devait être trempé (c'est-à-dire refroidi brusquement) si on voulait l'amener sans décomposition à la température ordinaire. On devait tenir compte de cette observation lorsque, entre les deux guerres, on a mis au point la préparation de l'acétylène par craquage d'hydrocarbures. Jusque-là l'acétylène était obtenu à partir du carbure de calcium, dont l'industrie s'est considérablement développée du fait des demandes croissantes en acétylène. Cette fabrication exigeant une grosse consommation d'énergie électrique, on a tenté d'y remédier en le préparant au départ du méthane ou d'essence.

Cette substitution de matière première, apparue vers 1938 en Allemagne, où 40 p. 100 environ de l'acétylène étaient obtenus dès 1965 à partir de méthane ou d'essences légères, risque d'être éphémère : l'éthylène résultant du « craquage à la vapeur » d'essences tend en effet de plus en plus à se substituer à l'acétylène.

Préparation de l'acétylène par hydrolyse du carbure de calcium

L'hydrolyse du carbure de calcium selon la réaction :

s'opère très facilement.

Étant donné la composition moyenne du carbure de calcium (80 à 82 p. 100 de CaC2), elle exige environ 500 g d'eau par kg de carbure et fournit 300 l d'acétylène et 1 100 g de chaux, tandis qu'il se dégage environ 1 800 kJ, quantité de chaleur considérable, qui entraînerait la polymérisation de l'acétylène si elle n'était pas en grande partie dissipée.

La préparation de l'acétylène s'opère dans des générateurs qui sont de deux types : humides ou secs selon que l'on extrait la chaux formée à l'état d'un lait à environ 10 p. 100, ou bien à l'état de chaux hydratée quasiment sèche.

Les générateurs humides

Les générateurs humides sont les plus utilisés par les producteurs d'acétylène. De divers types, ils dérivent des lampes à acétylène dont d'innombrables modèles ont été brevetés (6 000 brevets d'inventions en France entre 1895 et 1941), mais qui se ramènent quant à leur fonctionnement à trois catégories : générateurs à chute de carbure dans l'eau, générateurs à chute d'eau, générateurs à contact dont les figures indiquent le principe.

Générateur à chute de carbure dans l'eau

Dessin : Générateur à chute de carbure dans l'eau

Schéma de principe d'un générateur à chute de carbure granulé dans l'eau. L'introduction du carbure, stocké en A au lieu de s'opérer à l'aide d'un clapet tel que B, lorsque le gazomètre descend au-dessous d'un certain niveau, est le plus souvent réalisée grâce à une vis d'Archimède... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Générateur à chute d'eau

Dessin : Générateur à chute d'eau

Schéma de principe d'un générateur à chute d'eau. L'introduction d'eau est assurée par le clapet A, dont l'ouverture est liée par l'intermédiaire du poids B, au mouvement du gazomètre. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Générateur à contact

Dessin : Générateur à contact

Schéma de principe d'un générateur à contact. Lorsque l'eau atteint le carbure placé dans le panier A, il se forme de l'acétylène qui se dégage en B, en passant par D et C. Si la vanne C est fermée, l'acétylène en s'accumulant en D, accroît la pression, et refoule l'eau dans l'espace... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Les générateurs à chute d'eau, dont la capacité de production peut atteindre 2 500 mètres cubes par heure, sont les plus utilisés dans les ateliers de production d'acétylène dissous. Ils sont en relation avec un gazomètre intermédiaire formant volant, un système d'épuration et un dispositif de remplissage des bouteilles.

Gazomètre

Photographie : Gazomètre

Un modèle de gazomètre utilisé en chimie, en 1800. 

Crédits : Hulton Archive/ Getty Images

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Les générateurs secs

Les générateurs secs ont été mis au point en Allemagne, pour la production de l'acétylène utilisé comme matière première de l'industrie chimique. Compte tenu de la réaction d'hydrolyse du carbure, la chaleur dégagée permet d'évaporer environ 600 g d'eau par kg de carbure, de telle sorte qu'on peut ajouter un kg d'eau par kg de carbure si l'on veut obtenir de la chaux hydratée sèche.

Divers générateurs secs sont utilisés : celui de la Shaw Chemicals Ltd. (Canada) installé notamment à Saint-Auban permet de traiter 4 à 5 t/h de carbure 0-7 mm. Il comporte essentiellement trois cylindres superposés dans lesquels s'opère la décomposition complète du carbure et deux tours assurant le lavage du gaz. L'acétylène produit passe dans un gazomètre dont les déplacements peuvent, dans les générateurs humides, régler l'admission du carbure. Le gaz sec obtenu contient 99 à 99,8 p. 100 d'acétylène, de faibles quantités d'air et des traces d'ammoniac (20 p.p.m.), de phosphine (40 p.p.m.), d'arsine (6 p.p.m.) et de divers sulfures.

Les fabrications chimiques utilisant l'acétylène comme matière première exigent généralement l'élimination de ces impuretés, qui constituent notamment des poisons de catalyseurs. On procède donc au lavage du gaz par l'acide sulfurique à 96-98 p. 100 ou à 78 p. 100 ; dans certaines usines on utilise l'acide dilué, de l'eau de chlore et de la soude, ou une solution d'hypochlorite.

Cette purification est également pratiquée dans tous les ateliers de remplissage de bouteilles, où l'on oxyde les impuretés par le chlorure ferrique ; en fait, on utilise des mélanges de ce sel avec d'autres composés (H [...]

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Générateur à chute de carbure dans l'eau

Générateur à chute de carbure dans l'eau
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Générateur à chute d'eau

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Générateur à contact

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  • : ingénieur de l'École supérieure de physique et chimie industrielles, professeur honoraire de l'université de Paris-XI

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Pour citer l’article

Henri GUÉRIN, « ACÉTYLÈNE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 07 février 2023. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/acetylene/