L’analyse des gaz en continu et l’échantillonnage automatique par sélection de flux

By 23 septembre 2017 janvier 7th, 2019 Echantillonnage, Micro GC
Dans le domaine de l’analyse des gaz, on est régulièrement amené à suivre un procédé, un réacteur ou une cinétique d’émission dans le temps.
La mesure en continu, au plus proche de la production du gaz, est aussi appelée analyse en ligne.

Analyse en continu par sélection des flux échantillons automatique

L’analyse en ligne

Elle possède de nombreux avantages. Notamment elle évite l’étape prélèvement et de manipulation de l’échantillon qui pourrait affecter son état et fausser la mesure. Sa proximité avec l’échantillon permet un suivi sur plusieurs heures, jours ou semaines de la composition d’un gaz.

Dès lors que l’on commence à suivre un échantillon en ligne, on souhaite souvent en mesurer plusieurs en parallèle et en continu. Cela permet de pouvoir comparer différentes expériences entre elles ou analyser un gaz échantillon en différentes étapes d’un procédé.

Plutôt que d’investir dans plusieurs analyseurs, une des solutions les plus économiques consiste à donner la capacité à un seul analyseur de mesurer automatiquement plusieurs flux de gaz séquentiellement.

La mesure de plusieurs échantillons de gaz en ligne peut s’effectuer à l’aide d’un sélecteur de voies.

Vanne de sélection de voies

Sélecteur de voies par vanne multi-positions

Il s’agit d’un système d’une ou plusieurs vannes automatiques, proche de l’analyseur, pour minimiser les volumes de transfert entre la vanne et l’analyseur. Il existe de nombreux types de vanne de sélection, dans cet article, nous parlerons essentiellement des vannes rotatives de sélection à flux traversant (flow throught ou SF) ou à flux bloquant (dead-ended ou SD).

Les vannes SF permettent de sélectionner un flux de gaz pendant que les autres voies non sélectionnées continuent de circuler à travers la vanne.

Ce type de vanne présente l’avantage d’amener facilement et rapidement un échantillon représentatif à l’analyseur. Cependant, comme le flux de gaz circule en permanence, la consommation d’échantillon en direction de la vanne est importante. Cela peut poser problème pour les expériences sur de petits volumes ou de petites productions de gaz.

Vanne a flux traversant – SF

Les vannes SD permettent de sélectionner un flux de gaz sans que les voies non sélectionnées ne circulent à travers la vanne.

Ce type de vanne permet de limiter la consommation de gaz échantillon. Cependant, comme le flux de gaz ne circule pas, lorsque l’on passe d’une voie d’analyse à la suivante, il faut laisser le temps au gaz sélectionné de balayer l’ensemble des tubulures. Cela en amont et en aval de la vanne pour garantir la représentativité du gaz analysé. Selon le volume des tubes, le débit et parfois les matériaux utilisés, cela peut prendre plus ou moins de temps.

Le risque est de ne pas bien purger la ligne et de se retrouver alors avec l’analyse d’un gaz subissant des effets mémoires. Le gaz analysé est en partie pollué par l’échantillon précédent.

L’autre risque est d’obtenir une composition du gaz échantillon différente de la composition à l’instant T dans le procédé. En l’absence d’un balayage (purge) efficace, le gaz analysé est celui qui a été prélevé bien avant la sélection de la voie en cours ; il n’est donc pas représentatif de l’état actuel dans le procédé.

Vanne a flux bloquant – SD

Définir son échantillonnage  – CHEMLYS à la rescousse !

Pour définir un système d’échantillonnage, il est essentiel de bien choisir le type de vanne et d’éléments. On les sélectionne notamment en fonction des paramètres physico-chimique de l’échantillon et de son environnement. Les matériaux choisis pour le transfert du gaz jusqu’à l’analyseur sont également très importants. Si l’échantillon subit des pertes ou modifications avant d’arriver à l’analyseur, les résultats obtenus seront faussés. Par exemple, un de nos articles traitent des problèmes de transfert avec les produits soufrés (H2S, Mercaptans, Thiols etc…).

Ce type de composés a tendance à s’adsorber lors du passage dans des tubes en inox ou lors du stockage. Parfois il est également important de maintenir l’échantillon chaud durant le transfert pour éviter la condensation et protéger son analyseur de gaz.

La fréquence de mesure par point de prélèvement peut vite devenir critique si l’on souhaite suivre un nombre important d’échantillons. Il convient d’avoir une méthode d’analyse rapide et performante. Dans le cas d’analyseur par chromatographie en phase gaz, on préfère utiliser la FAST GC ou la MicroGC afin de réaliser l’analyse d’une voie échantillon en quelques minutes.

Sachez que les vannes multi-positions sont directement compatibles avec votre Micro GC Fusion. Il suffit de les brancher en USB à l’arrière de l’appareil. Dès lors, la vanne est reconnue et disponible dans vos séquences.

Conclusion :

L’échantillonnage automatique est une solution économique et performante pour mesurer plusieurs échantillons avec un seul analyseur. Nous devons apporté une grande attention à la conception d’un système de sélection. Il doit être adapté aux échantillons et à l’environnement de l’expérience. Les matériaux utilisés, les volumes des tubes et le type de vanne sont des paramètres importants à prendre en compte. Ils sont garants de l’intégrité de l’échantillon et de la justesse des résultats.

Si vous souhaitez en apprendre plus sur l’échantillonnage en ligne, CHEMLYS propose une formation dédiée.

A bientôt pour des exemples d’échantillonnage automatique. En attendant, n’hésitez pas à nous contacter.

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