Brevet FR2389123A1 — publié le 19781124

L'invention a pour objet un procédé de prélè- vement, en vue de leur analyse, de gaz, tels que gaz chauds et humides, ainsi qu'un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé. L'analyse de gaz chauds contenant des substances condensables ou susceptibles de réagir entre elles, pose un problème du fait de la variation possible de la composition de ces gaz entre leur prélévement et leur analyse. Le but de l'invention est de résoudre ce problème en proposant un procédé et un appareil permettant de prélever des gaz, dans des conditions telles que leur composition ne puisse ultérieurement évoluer du fait de phénomènes de condensation ou de réactions chimiques de leurs composants. Ce but est atteint. selon l'invention. par un dans lequel procédé au prélèvement de gaz, / on maintiens leur température au-dessus du point de rosée, on les dilue, dans un rapport réglé, dans un ballast de gaz inerte vis-à-vis des gaz a analyser et on dirige le mélange ainsi obtenu vers un appareil d'analyse. Par gaz inerte on entend tout gaz qui n' est pas susceptible de réagir avec les substances contenues dans les gaz A analyser. Ce peut être de l'azote ou éventuellement de l'air comprimé. Il est conforme à l'invention que la dilution soit faite a' température réglée au-dessus de la température du point de rosée du mélange, par exemple 50 C à 180 C. Il est avantageux que l'entraînement et la dilution du gaz à prélever soient obtenus au moyen d'un dispositif à éjection, dans lequel le gaz ballast sert de fluide moteur pour l'aspiration du gaz à prélever, et que le rapport de dilution gaz inerte/gaz à analyser soit de l'ordre de 10/1. Il est conforme à l'invention, qu'après dilution on laisse la température du mélange de gaz à analyser et de ballast gazeux s'abaisser, mais seulement jusqu'à une température supérieure à celle du point de rosée du mélange, par exemple la température ambiante. A cet effet, on peut ajuster l'un sur l'autre le taux de dilution et la température A laquelle on admet aue le mélange peut 'abaisser, et régler, par exemple, les débits respectifs de gaz inerte et de gaz a analyser de telle manière que la dilution amene le point de rosée des gaz prélevés à une valeur inférieure à la température ambiante, l'éjecteur et les conduites d'arrivée des gaz étant de préférence maintenus à une température supérieure au point de rosée des gaz prélevés. Le but de l'invention est également atteint par un appareil qui comporte : - une canalisation de prélèvement de gaz à analyser, - un éjecteur, dans lequel débouche une tuyère, raccordée en amont à une source de gaz ballast sous pression par l'intermédiaire d'une canalisation d'amenée à débit réglé, et dans la zone de dépression duquel débouche la canalisation de prélèvement de gaz à analyser, ledit gaz à analyser étant alors entratné dans 1'éjecteur par le gaz ballast servant de fluide moteur, - et une canalisation de transport raccordée à la sortie de l'éjecteur. Il est préféré que la canalisation de prélèvement de gaz et l'éjecteur soient disposés dans une enceinte thermos tatée. Il est avantageux que la canalisation d'amenée du gaz ballast soit constituée en serpentin dans l'enceinte thermostatée en amont de la elavèrr . aue la canalisation de au moins prélèvement de gaz à analyser comporte/un tube capillaire calibré disposé en série et que la tuyère de l'éjecteur soit une aiguille à capillaire, et que l'un des deux au moins, du tube capillaire calibré et de l'aiguille soit amovible. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui sera donnée ci-après, uniquement à titre d'exemple, d'un mode de réalisation de l'invention. On se reportera, à cet effet, à la figure unique annexée qui représente une vue schématique d'un appareil selon l'invention. L'appareil représenté comprend une boSte métallique thermostatée 7 contenant tous les éléments de l'appareil qui sont en contact avec les gaz prélevés, avant leur dilution. Cette enceinte peut Entre chauffée et régulée en température entre 500C environ et 1800C environ. A l'intérieur de cette enceinte est disposé un micro-éjecteur 2 réalisé en verre refractaire comportant un convergent-divergent 2'. Il est alimenté en azote ou en tout autre gaz inerte, par une aiguille centrale 3 reliée par une canalisation 4 à une source d'azote sous pression non représentée. Cette canalisation 4 comporte à l'intérieur de l'enceinte thermostatée un serpentin 5 destiné à mettre l'azote en température. Un manomètre 6 permet de connattre la pression P de l'azote et d'en déduire le débit d'azote moteur 9 å l'aide d'une courbe d'étalonnage Qm = f (P) établie au préalable. Dans la zone annulaire en dépression qui entoure l'aiguille 3 débouche. en 7 une arrivée des baz bruts aspirés. Ces gaz, prélevées par la canalisation 8, pénètrent dans l'enceinte thermostatée où ils traversent successivement un filtre à poussière 9, garni dé laine de quartz, et deux capillaires 10 et 11. te capillaire 10 permet la détermination du débit aspiré par mesure de la perte de charge du gaz dans ce capillaire a l'aide d'un manomètre 12. le capillaire Il est dimensionné de manière à constituer l'essentiel de la perte de charge du circuit d'aspiration. il fixe ainsi l'ordre de grandeur du débit aspiré Â pour un débit moteur 9 donné et par conséquent également l'ordre de grandeur du facteur de dilution le facteur de dilution f peut être modifié par valeurs discrètes en changeant les capillaires 10 et 11. Un facteur de dilution de l'ordre de 10 donne des résultats convenables dans la plupart des cas usuels. les gaz dilués sortent dans une canalisation de transport 13 et sont acheminés vers des appareils d'analyse classique, grâce à des canalisations en PTPE. L'appareil selon l'invention est notamment utilisable pour effectuer des prélèvements de gaz chauds et humides en vue d'une analyse continue par méthode instrumentale, chaque fois que les gaz à doser sont solubles ou peuvent réagir chimiquement avec l'eau condensée ou contiennent des substances sensibles a l'oxydation. Il permet en particulier l'analyse de gaz contenant des oxydes d'azote (gaz de combustion) ou de gaz contenant des produits soufrés (H2E3, mercaptans ...). Pour l'analyse de gaz de combustion, l'enceinte thermostatée eut être accolée à la cheminée à contrôler, tandis que les vannes de commande et les manometres sont groupés dans un boftier oui peut être éloigné de plusieurs dizaines de mètres du point de prélèvement.L'appareil se caractérise par sa simplicité (absence de pompe), sa légèreté (appareil portatif) et sa fiabilité. Il est à noter que la dilution des gaz à analyser par un gaz inerte n'est pas un facteur défavorable étant donne l'extrême sensibilité des appareils modernes d'analyse. Les gaz dilués peuvent entre transportés sans inconvénients Jusqu'a un appareil d'analyse éloigné, sans risque de dégradation ou de condensation parasite. On donnera ci-après un exemple non limitatif d'application. L'appareil représenté sur la figure unique annexée a été utilisé pour prélever des gaz de combustion dans une cheminée en vue du dosage des eomposés soufrés (H2S, mercaptans). Le micro-éjecteur utilisé avait un col de diamètre intérieur 3 mm et une canalisation d'amenée du fluide moteur de 1 mm de diamètre. La boîte métallique thermostatée à 150 C avait comme dimensions 42 x 31 x 16 cm et pesait environ 6 kg. Le gaz brut de combustion avait les caractéristiques suivantes : température 100C, teneur en eau: 50 à 66 grammes par kg de fumées sèches, point de rosée: 41 à 430G. Le débit de gaz brut prélevé était de 40 litres par heure (valeur ramenée à 20DC). Comme gaz inerte ballast on a utilisé 420 litres par heure d'azote (facteur de dilution: 11,5) fourni à partir d'une bouteille d'azote comprimé à 0,6 bar. Les gaz dilués obtenus à la sortie de l'éjecteur avaient une teneur en eau de 4,25 à 5,75 grammes par kg correspondant à un point de rosée de 2 à 60C, très inférieur à la température ambiante (15 C). REVENDICATIONS 1. Procédé de prélèvement, en vue de leur analyse, de gaz, tels que gaz chauds et humides, caractérisé en ce au'on maintient leur température au-dessus du point de rosée, on les dilue, dans un rapport réglé, dans un ballast de gaz inerte vis--à-vis des gaz a analyser et on dirige le mélange ainsi obténu vers un appareil d'analyse. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la dilution est faite à température réglée audessus de la température du point de rosée du mélange. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la température est réglée à une valeur de 50 OC à 1800C. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'entraînement et la dilution du gaz à prélever sont obtenus au moyen d'un dispositif à éjection, dans lequel le gaz ballast sert de fluide moteur pour l'aspiration du gaz à prélever. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport de dilution gaz inerte/ gaz à analyser est de l'ordre de 10/1. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce, au'après dilution, on laisse la température du mélange de gaz à analyser et de ballast gazeux s'abaisser, mais seulement jusqu'à une température supérieure à celle du point de rosée du mélange. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'on laisse la température du mélange de gaz à analyser et de ballast gazeux s'abaisser jusqu'à la température ambiante 8. Appareil de prélèvement et de dilution pour la mise en oeuvre du procédé selon lsune quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte - une canalisation (8) de prélèvement de gaz a analyser, - un éJecteur (2), dans lequel débouche une tuyère (3), raccordée en amont à une source de gaz ballast sous pression par l'intermédiaire d'une canalisation (4) d'amenée à débit réglé, et dans la zone de répression (7) duquel débouche la canalisation (8) de prélèvement de gaz à analyser, ledit gaz à analyser étant alors entraîné dans l'éjecteur (2) par le gaz ballast servant de fluide moteur, - et une canalisation de transport (13) raccordée à la sortie de l'éjecteur (2). 9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'au moins la canalisation (8) de prélèvement de gaz et l'éjecteur (2) sont disposés dans une enceinte thermostatée (1). 10. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que la canalisation (4) d'amenée du gaz ballast, est constituée en serpentin (5) dans l'enceinte thermostatée (1) en amont de la tuyère (3). 11. Appareil selon l'une quelconque des revendications 8 à I0, caractérisé en ce que la canalisation (8) de au moins prélèvement de gaz à analyser comporte un tube capillaire (11) disposé calibre/en série et la tuyère (3) de l'éjecteur est une aiguille à capillaire (3). 12. Appareil selon la revendication Il, caractérisé en ce que l'un des deux, au moins, du tube capillaire calibré (11) et de l'aiguille (3) est amovible.