Brevet FR2408139A1 — publié le 19790601

L'invention concerne un analyseur élémentaire pour la détermination automatique du carbone, de I'hylrogène et de l'azote dans les composés organiques tel que celui fabriqué par la St. Carlo Erba. Cet appareil pratique l'analyse par la méthode de la pyrolyse oxydante donnant lieu à la formation de CO21 H2O et NO . La pyrolyse est suivie d'une réduction des NOx en N2. Une chromatographie indique ensuite les quantités de C021 H2O et N2 d'après lesquelles on établira la formule brute du corps analysé. L'unité analytique de l'appareil analyseur comporte un four à deux compartinents, l'un pour la pyrolyse et l'autre pour la réduction. Le compartiment de pyrolyse, maintenu en cours d'analyse à la température de llQO0C, contient un tube vertical en quartz renfermant des oxydes de chrome et de cobalt. Ce tube vertical reçoit par en haut les échantillons fournis par un distributeur monté au-dessus du four et il est relié par le bas à une branche d'un tube de quartz en forme de U renversé disposé dans le compartiment de réduction maintenu en cours d'analyse à la température de 6000C du four. L'autre branche du tube en U est rattachée à une colonne chromatographique classique.Pour l'analyse, on introduit les echantillons, puis on fait arriver l'oxygène d'abord et l'hélium ensuite par le haut du tube de pyrolyse. Le distributeur d'échantillons consiste en un tambour rotatif autour d'un axe vertical et comportant sur sa périphérie un certain nombre de logements destinés à recevoir les échantillons. La rotation du tambour amène tour à tour au-dessus du tube de pyrolyse et les y laisse tomber les échantillons contenus dans des récipients fabriqués à partir de feuilles d'étain enroulées en forme de petits creusets. Les récipients en étain contenant les échantillons sont reçus dans le tube de pyrolyse par une nacelle de récupération en quartz qui est en fait un petit tube fermé à son extrémité inférieure. L'étain fond et le produit à analyser se volatilise dans une atmosphère d'oxygène qui assure sa combustion. L'appareil analyseur que l'on vient de décrire donne certes de bons résultats mais son utilisation présente cependant certaines difficultés. On remarque tout d'abord que les récipients en étain ne sont pas hermétiques et provoquent des fuites dans le cas de produits légers. S'il s'agit de produits un peu plus visqueux, les récipients peuvent rester collés aux parois des logements pratiqués dans le tambour de distribution au lieu de tomber dans le tube de pyrolyse. Ces récipients sont aussi trop malléables pour être manipulés sans déformation à l'aide de pinces, en particulier au moment de la pesée, ce qui entraine encore des difficultés d'introduction des échantillons. On remarque en outre, que les nacelles de récupération en quartz ont tendance à retenir un peu trop longtemps les gaz provenant de la volatilisation des échantillons. Cet inconvénient se retrouve lors du balayage par un gaz vecteur. Ce balayage n'est pas instantané et il risque même d'être incomplet, ce qui se traduit par une mauvaise reproductibilité des essais. I1 est également à noter que, la partie supérieure du tube de pyrolyse étant engagée dans un dispositif de refroidissement séparant le four du distributeur, la nacelle de quartz se rétracte et se brise lorsqu'on tente de l'enlever et les débris de la nacelle et de son contenu contaminent le réacteur. Le but de l'invention est de remédier aux inconvénients évoqués ci-dessus en procurant un dispositif d'emploi plus simple, plus sur et plus économique. A cet effet l'invention concerne un analyseur élémentaire pour la détermination automatique du carbone, de l'hydrogène et de l'azote dans les composés organiques comportant un four surmonté d'un distributeur d'échantillons, alimenté en oxygène pour la combustion des échantillons et en hélium servant de gaz vecteur et suivi d'une unité connue en soi de chromatographie en phase gazeuse, ce four contenant d'une part un tube de pyrolyse en quartz monté verticalement et renfermant de bas en haut une charge d'oxyde de cobalt, une charge d'oxyde de chrome et une nacelle de quartz destinée à recevoir les échantillons logés dans des récipients en étain et d'autre part un tube de réduction des oxydes d 'azote ayant une forme de U renversé relié par une de ses branches au tube vertical de pyrolyse et par l'autre branche au chromatographe, caractérisé en ce que l'on remplace la nacelle enquartz par un cylindre en toile de métal inoxydable fermé à son extrémité inférieure par un tampon de laine de quartz. Quand on entreprend l'analyse, lors de la chute des échantillons dans la nacelle, il y a diffusion instantanée et complet des produits volatilisés à travers les parois du cylindre. La combustion est alors extrêmement rapide et elle est aussi complète. L'entrainement par le gaz vecteur se fait aussi en un temps beaucoup plus court et les problèmes de rétention des gaz de combustion ont complètement disparu. La reproductibilité des analyses est excellente. Suivant une caractéristique de l'invention, la toile est en alliage de platine/ruthénium. Les cylindres confectionnés avec cette toile peuvent se réutiliser un beaucoup plus grand nombre de fois que les nacelles de quartz précédemment utilisées. Suivant encore une caractéristique de l'invention, on remplace les récipients en étain par des récipients en verre "Pyrex" de forme tronconique se retrécissant vers le haut. Ces récipients ont la propriété d'être récupérables pour d'autres analyses et permettent une meilleure reproductibilité des essais à "blanc". En arrivant dans le tube de pyrolyse ils sont recueillis par le cylindre de toile métallique dans lequel ils fondent tout en libérant les échantillons volatilisés. Le verre "Pyrex" fondu s'accumule peu à peu au fond du cylindre et ne gante en aucune façon l'analyse en cours ni les analyses suivantes. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre accompagnée d'un dessin dans lequel La figure 1 est une vue schématique d'un analyseur élémentaire conventionnel, La figure 2 est une vue de détail d'un tube de pyrolyse contenu dans l'analyseur suivant la fig. 1, La figure 3 est une vue de détail d'un tube de réduction des oxydes d'azote contenu dans l'analyseur suivant le fig. 1, La figure 4 montre le cylindre de toile en position déroulée, puis en position de fonctionnement, La figure 5 est une vue de-dessus du cylindre de la fig.4, La figure 6 est une vue de face en coupe du récipient en verre "Pyrex" suivant l'invention, et La figure 7 est une vue de face en coupe du moyen de remplacement du cylindre suivant la figure 4. La figure 1 représente l'ensemble de l'unité analytique. Le four 1 de l'analyseur comprend un compartiment de pyrolyse 2 et un compartiment de réduction 3 qui sont, en cours d'analyse, maintenu respectivement à des températures de 1100 et 6000C. I1 peut encore comporter un compartiment 4 lorsque l'on veut aussi analyser l'oxygène. Le compartiment 2 contient un tube 5(figure 2) en quartz monté verticalement. Le tube 5 contient, de bas en haut, une charge d'oxyde de cobalt 6 puis une charge d'oxyde de chrome 7 séparées l'une de l'autre par des tampons 8 de laine de quartz. I1 est, à sa partie inférieure, raccordé à une des branches du tube de pyrolyse 9 en forme de U renversé logé dans le compartiment du four. L'autre branche du tube 9 est raccordé au chromatographe lui même suivi d'un enregistreur 11 et d'un intégrateur 12 qui ne seront pas décrits plus en détail. Le tube 9 est pour sa part garni d'une charge de cuivre réduit 13 et d'une charge d'oxyde cuivre 14 séparées de l'extérieur et l'une de l'autre par des tampons de laine de quartz 15. Le compartiment 2 du four 1 est alimenté en oxygène et en hélium par un système classique désigné dans son ensemble par la référence 151 et le compartiment 4 est le même alimenté en hélium par le système 152. Le compartiment 2 du four est surmonté d'un distributeur d'échantillons 16 dont la pièce maitresse est un tambour rotatif autour d'un axe vertical et comportant sur sa périphérie un certain nombre de logements 17 destinés 9 recevoir les récipients en verre "Pyrex" 18. Voir figure 6. Vu en coupe médiane suivant un plan vertical, les récipients 18 ont une forme tronconique. Gracie à cette forme, ils n'ont qu'un seul point de contact avec le logement 17 pratiqué dans le tambour du distributeur lorsque celui-ci tourne pour amener les récipients 18 au-dessus du trou 19 qu'ils traversent pour parvenir dans le tube de pyrolyse 5. Dans ce tube 5 (voir figs. 4 et 5), les récipients 18 sont reçus par le cylindre 20 constitué d'une toile de platine/ruthénium enroulée que l'on ferme à la base par un tampon de laine de quartz. Lorsque, après quelques analyses, le niveau du verre fondu dans le tube 20 est trop élevé, il suffit d'y introduire une tige d'acier que l'on fait pénétrer jusque dans la masse de verre. L'adhérence du verre à l'acier est suffisante pour que l'on puisse ensuite en tirant sur la tige remonter en même temps la masse de verre et le cylindre 20. Après refroidissement, la toile du cylindre se sépare facilement du verre et peut resservir à de nouvelles analyses. REVENDICATIONS 1- Analyseur élémentaire pour la détermination automatique du carbone, de lthygrogenèet de l'azote dans les composés organiques comportant un four surmonté d'un distributeur d'échantillons, alimenté en oxygène pour la combustion des échantillons et en hélium servant de gaz vecteur et suivi d'une unité connue en soi de chromatographie en phase gazeuse, ce four contenant d'une part un tube de pyrolyse en quartz monté verticalement et ren fermant de bas en haut une charge d'oxyde de cobalt, une charge d'oxyde de chrome et une nacelle de quartz destinée à recevoir les échantillons logés dans des récipients en étain et d'autre part un tube de réduction des oxydes d'azote ayant une forme de U renversé relié par une de ses branches au tube vertical de pyrolyse et par l'autre branche au chromatographe, caractérisé en ce que l'on remplace la nacelle en quartz par un cylindre en toile de métal inoxydable fermé à son extrémité inférieure par un tampon de laine de quartz. 2- Analyseur élémentaire suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la toile est en alliage de platine/ruthénium. 3- Analyseur élémentaire suivant l'une des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que l'on remplace les récipients en étain par des récipients en verre "Pyrex" de forme tronconique se retré cissant vers le haut.