Brevet FR2297417A1 — publié le 19760806

I1 est d'un particulier interet, dans le cadre de la protection de l'environnement, de pouvoir déterminer la somme de tous les hydrocarbures présents dant l'air à l'exclusion du méthane . Le méthane est présent dans la nature en relativement grandes quantités , et il ne doit donc pas etre pris en considération lors de l'exécution de la mesure. Un procédé connu consiste à faire traverser par un flux partiel de l'air à analyser un catalyseur chauffé et de déterminer au moyen d'un détecteur la différence par rapport à un autre flux partiel d'air non influencé. Des erreurs peuvent toutefois se produire du fait,enteautres, que des hydrocarbures à point d'ébullition élevé se dissocient sur le catalyseur en dégageant du méthane et que le catalyseur perd progressivement son efficacité par suite de phénomènes de contamination. Un autre procédé connu consiste à déterminer au moyen d'un appareillage de chromatographie gazeuse la différence entre deux échantillons d'air prélevés successivement. Dans l'un de ces échantillons les hydrocarbures présents autres que le méthane sont éliminés par voie chromatographique.Du fait que les deux prélèvements s'effectuent l'un apres l'autre dans le temps, il peut se produire des erreurs de mesure si la concentration en hydrocarbures s'est modifiée dans l'intervalle. La présente invention se donne pour but de remédier aux influences perturbatrices et aux causes d'erreur entachant les procédés connus. L'invention prend pour point de départ un procédé connu du type à enrichissement,dans lequel la substance à analyser parcourt en permanence une colonne d'accumulation garnie d'adsorbants .La colonne d'accumulation est réfrigérée pendant la phase d'enrichissement, puis réchauffée pendant la phase subséquente de restitution.A cet effet, la colonne est traversée ,aus fins de désorption des substances accumulées,par un flux de gaz porteur qui y circule en sens inverse du sens correspondant à llaccumulation.Et conformément à l'invention,la colonne d'accumulation parcourue par l'air à analyser est refroidie aux fins d'enrichissement à une température comprise entre - 20 et - 800C ,laquelle est déterminée en fonction de la charge de la colonne de façon telle que le méthane ne soit pas retenù, et pendant la période de réchauffage correspondant à la restitution où la colonne est parcourue en sens inverse, son entrée est raccordée à un détecteur d'ionisation à flamme servant d'appareil indicateur.Lorsqu'on réchauffe la colonne d'accumulation à une température d'environ 4000C, tous les hydrocarbures retenus dans cette colonne sont restitués de façon pratiquement simultanée et sont amenés au détecteur, lequel travaille alors sur une véritable valeur de crete cumulée .La phase d'accumulation s'étend selon la durée d'intégration désirée, de 2 à 30 minutes. La majeure partie des hydrocarbures retenus dans la colonne d'accumulation se trouve alors concentrées au voisinage immédiat de l'admission de la colonne. Afin d'expulser les faibles traces de méthane qui pourraient avoir été retenues pendant la phase d'enrichissement de la colonne d'accumulation, il est possible de faire passer dans la colonne à la fin de cette phase d'accumulation et avant le début de la phase de réchauffement un bref courant d'hydrogène au lieu de l'air à analyser, ceci selon le meme sens de parcours L'invention sera à présent décrite plus en détail à propos d'un mode d'exécution , donné à simple titre d'exemple illustratif, et avec références aux dessins ci-annéxés en lesquels: La figure 1 reproduit un schéma d'écoulement simplifié ; Et la figure 2 reproduit le schéma d'un appareil expérimenté avec succès pour l'exécution du procédé de l'invention. Conformément à la figure 1, l'air à analyser pénètre dans la colonne d'accumulation 1 par l'intermédiaire de la conduite 6 et d'une vanne de manoeuvre 3. Il s'échappe de la colonne par l'intermédiaire d'une autre vanne de manoeuvre 5 et d'une conduite- 9. Ce trajet d'écoulement est maintenu pendant toute la durée de la phase d'enrichissement, c'est-à-dire pendant que les éléments réfrigérants 2 restent appliqués contre la colonne. Au terme de la phase d'accumulation, la vanne 3 est manoeuvrée de telle sorte que le flux d'air parvenant par la conduite 6 se trouve stoppé et que, par l'intermédiaire de la conduite 7, de l'hydrogène soit introduit dans la colonne 1. Peu après, les éléments réfrigérants 2 sont éloignés de la colonne, et les vannes 3 et 5 sont manoeuvrées.Simultanément, la colonne d'accumulation 1 est réchauffée à environ 400 C. Par l'intermédiaire de la conduite 8, c'est à présent de l'air comprimé ou de l'hydrogène comprimé qui pénètre par l'extrémité de la colonne d'accumulation, qui la parcourt, se charge des substances qui ont été accumulées par adsorption, et parvient par l'intermédiaire de la vanne 3 au détecteur d'ionisation à flamme 4. Les hydrocarbures ainsi accumulés parviennent pratiquement tous ensemble sous la forme d'une valeur de crête cumulée aux détecteurs d' ionisation et sont enregistrés par un appareil raccordé à ce détecteur et non représenté sur le dessin. Le détecteur d'ionisation est constament alimenté en hydrogène et en air de combustion, méme pendant la durée de la phase d'accumulation, afin que sa flamme ne s'étei gne point. La figure 2 des dessins reproduit de façon plus détaillée le schéma d'un appareil destiné à la mise en oeuvre du procédé de l'invention. Les diverses phasesde ce procédé se déroulent automatiquement sous le contrôle d'une commande à programme. Cette commande provoque l'application des éléments réfrigérants contre la colonne d'accumulation pendant la phase d'accumulation, leur éloignement au terme de cette phase d'accumulation, la mise en circuit des éléments chauffants, et la commande des deux vannes de manoeuvre. rendant la phase d'accumulation, l'air à analyser est aspiré par une pompe P à travers un filtre F et par l'intermédiaire d'une conduite 6, et il est dirigé vers la colonne d'accumulation 1, tandis que celle-ci est refroidie par des éléments réfrigérants 2. Un régulateur de pression en amont Rg veille à maintenir constante la pression à l'admission de la colonne d'accumulation. Un flux partiel de l'air aspiré s'écoule à travers un étranglement Dr vers le détecteur d'ionisation à flamme 4 pour servir à ce dernier d'air de combustion. Du fait que les résistances opposées à l'écoulement des flux partiels à destination de la colonne d'accumulation et à destination du détecteur d'ionisation sont constantes, le débit reste également constant pendant la durée de la phase d'accumulation. L'air est rejeté à l'atmosphère par l'intermédiaire de la vanne V l(par ses raccordements a5, a6),de la colonne d'accumulation, des raccordements a3,a4 et de la vanne à pointeau NVI.Celle-ci est réglée de façon tellecompte tenu de la résistance opposée à l'écoulement par la colonne d'accumulation, que se trouve établi pendant la durée de la phase d'accumulation un certain volume prédéterminé (produit du débit d'air par la colonne par la durée d'accumulation). Les deux vannes VI et V2 occupent ,pendant la durée de la phase d'accumulation, une position telle que se trouvent établies entre les diverses conduites les liaisons figurées en traits interrompus. Le flux d'hydrogène amené par la conduite 7 est fractionné en trois flux partiels.L'un de ces flux partiels parvient,par l'intermédiaire de la vanne à pointeau NVIII,au détecteur d'ionisation à flamme 4, tandis que les deux autres flux partiels s'écoulent à travers les microdiaphragmes B1 et B2 pour se trouver ensuite contrôlés par la position des vannes V1 et V2. Toutes dispositions sont prises cependant pour que l'un de ces deux flux partiels parvienne pareillement au détecteur d'ionisation à flamme 4 par l'intermédiaire de la vanne à pointeau NVII. Pendant la durée de la phase d'ionisation, il s'agit en l'occurrence du flux partiel s'écoulant à travers le microdiaphragme B 2, lequel parvient à la vanne à pointeau par l'intermédiaire des raccordements b 5 et b4 de la vanne de manoeuvre V2.L'autre flux partiel s'écoulant à travers le microdiaphragme B1 s'échappe à l'atmosphère par l'intermédiaire des raccordements b2,b3 (vanne V2) et al,a2(vanne V1 ) et bl,b6 (Vanne V2) ainsi que par l'intermédiaire de la vanne à pointeau NVIV. I1 sert à assurer le purgeage de ces conduites. La vanne V1 est basculée au terme de la phase d'accumulation, et ce sont alors les liaisons représentées sur le dessin en traits pleins qui se trouvent établies. Le flux d'air à analyser s'échappe à présent à l'atmosphère par l'intermédiaire des raccordements a5 ,a4 et de la vanne à pointeau NVI.Le flux d'hydrogène qui parvient à travers le microdiaphragme B1 et qui par l'intermédiaire de la vanne V2 aboutit au raccordement al,sst à présent aiguillé vers a6,puis de là et à travers la colonne d'accumulation 1 vers a3 ,et enfin rejeté à l'atmosphère par l'sinter- médiaire des raccordements a2, bl, b6 ainsi que de la vanne à pointeau NVZV. Cette opération de purgeage a pour effet d'expulser le méthane qui aurait pu entre retenu intempestivement dans la colonne d'accumulation, ceci toutefois sans influencer les hydrocarbures supérieurs, puisque, du fait de l'adsorbant choisi ainsi que de la réfrigération de la colonne, leur volume critique n'est pas atteint. Après que cette opération de purgeage ait été poursuivie pendant environ une demi-minute, les éléments réfrigérants sont éloignés de la colonne d'accumulation, les éléments chauffants sont mis en circuit, et l'on bascule simultanément la vanne V2, en sorte que se trouvent établies les liaisons représentées en traits pleins sur le dessin. Le flux partiel d'hydro gène qui parvient à travers le microdiaphragme B2 s 'échappe à présent à l'atmosphère par l'intermédiaire des raccordements b5, b6 et de la vanne à pointeau NVIV. Le flux partiel d'hydrogène qui parvient à travers le microdiaphragme B1, par contre, s 'écoule par l'intermédiaire des raccordements b2, bl,a2,a3 en direction de la colonne d'accumulation 1 qu'il parcourt dans le sens opposé à celui du flux d'air antérieur, et atteint le raccordement a6. L'hydrogène et les échantillons restitués d'hydrocarbures par viennent enfin, par l'intermédiaire des raccordements al,b3,b4 et de la vanne à pointeau NVII, au détecteur d'ionisation 4. REVENDICATIONS l.Procédé pour la mesure de la concentration globale en hydrocarbures autres que le méthane dans l'air selon le principe d'enrichissement, dans lequel l'air à analyser parcourt en permanence une colonne d'accumulation garnie d'adsorbants et réfrigérée, cette colonne étant réchauffée à des intervalles de temps réguliers, caractérisé par le fait que l'on refroidit la colonne d'accumulation aux fins d'enrichissement à une température comprise entre -20 et -80-C, laquelle est déterminée en fonction de la charge de la colonne de façon telle que le méthane ne soit pas retenu , et que pendant la période de réchauffage correspondant à la restitution l'on fait circuler à travers la colonne et à partir de son extrémité, c'est-à-dire en sens inverse, de l'air ou de l'hydrogène qui est ensuite envoyé à un détecteur d'ioni- sation à flamme servant d'appareil indicateur. 2.Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'au terme de la durée d'accumulation et avant le début de la phase de réchauffage, on fait brièvement traverser la colonne d'accumulation par de l'hydrogène au lieu de l'air à analyser. 3.Appareil destiné à l'exécution du procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 et constitué de deux vannes de manoeuvre ,d'une colonne d'accumulation équipée de moyens de réfrigération et de chauffage, d'un détecteur d'ionisation à flamme, d'une alimentation d'hydrogène, d'un dispositif de mise en circulation de l'air, d'une commande à programme , et d'un réseau correspondant de conduites, caractérisé par le fait que sont réalisés trois trajets d'écoulement partiels pour l'hydrogène, que l'un des flux partiels d'hydrogène parvient directement au détecteur d'ionisation à flamme par l'intermédiaire d'une vanne à pointeau, tandis que les deux autres flux partiels d'hydrogène y sont raccordés alternativement par l'intermédiaire des vannes de manoe w re, ceci de façon telle que l'un de ces autres flux partiels d'hydrogène s'échappe à l'atmosphère aux fins de purgeage en traversant la colonne d'accumulation dans le sens correspondant à l'accumulation ou traverse cette colonne dans le sens inverse afin d'acheminer les échantillons de gaz restitués au détecteur d'ionisation, tandis que l'autre flux partiel d'hydrogène aboutit simultanément au détecteur d'ionisation ou s'échappe à lt'atmosphdre après purgeage des conduites correspondantes.