Brevet FR2569881A1 — publié le 19860307

Z569881 PROCEDE ET DISPOSITIF DE REGLAGE DE L'INDICE DE CETANE D'UN GAZOLE FABRIQUE EN RAFFINERIE La présente invention est relative à un procédé et un dispositif de réglage de l'indice de cétane d'un combustible tel que le gazole et, plus particulièrement, à un tel procédé et un tel dispositif conçus pour le réglage en continu de cet indice dans une production de gazole en raffinerie. L'indice de cétane d'un combustible est une grandeur caractérisant l'aptitude à l'allumage d'un combustible pour moteur Diesel. Il est caractéristique de la richesse du combustible en cétane, carbure d'hydro- gène de formule C16H34. Le gazole actuellement produit en raffinerie présente couramment un indice de cétane de l'ordre de 50-55, valeur que l'on atteint sans difficultés excessives. Les exigences de fabrication pour le futur conduisent à envisager dès maintenant des difficultés d'élaboration pour maintenir la qualité d'indice de cétane des gazoles au niveau des spécifications légales (actuellement = 50). C'est le but de la présente invention que d'établir un procédé et de fournir un dispositif pour régler en continu, l'indice de cétane d'un gazole dans cette zone, ce réglage s'opérant sur la ligne de production même du gazole en raffinerie, ceci pour ne pas grever trop lourdement le coût de fabrication d'un tel gazole. On atteint ce but de l'invention avec un procédé de réglage de l'indice de cétane d'un combustible en production continue, caractérisé en ce que l'on alimente un moteur Diesel de mesure avec une partie de ce combustible, on relève la pression de combustion du combustible dans le moteur à l'aide d'un capteur de pression de combustion, on analyse les signaux formés par le capteur pour en déduire la valeur de l'indice de cétane du combustible et on corrige la composition du combustible 2 2569881 produit en continu, en fonction de l'écart de l'indice mesuré par rapport à l'indice souhaité. De préférence, les fonctions de réglage du moteur sont assurées par un automate programmable. Selon une forme d'exécution de l'invention les signaux de pression de combustion sont mis en mémoire et classer en histogrammes dans un oscilloscope programmable à mémoire qui calcule par comparaison les valeurs d'indice de cétane. Selon une autre forme d'exécution de l'invention, on ajuste la composition du combustible en mélangeant les sorties de plusieurs sources de combustible, de compositions différentes, en fonction de l'écart entre l'indice de cétane mesuré et l'indice souhaité. Pour la mise en oeuvre de ce procédé, l'invention fournit un dispositif qui comprend un moteur Diésel de mesure alimenté par une fraction du combustible produit, des moyens de démarrage et de régula- tion du moteur, un capteur qui forme des signaux représentatifs de la pression de combustion du combustible dans le moteur, des moyens d'ana- lyse de ces signaux pour en déduire l'indice de cétane du combustible, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de réglage en continu de la composition du combustible et des moyens de calcul sensibles à la valeur de l'indice de cétane du combustible, établie par les moyens d'analyse, pour en déduire des signaux de commande des moyens de réglage, propres à ajuster en continu la composition du combustible de manière à maintenir un indice de cétane à la valeur souhaitée. De préférence, le dispositif est employé pour le réglage de indice de cétane d'un combustible produit dans un mélangeur alimenté par plusieurs réservoirs contenant chacun un combustible d'une compo- sition différente et les moyens de réglage agissent sur les débits de sortie de ces réservoirs pour ajuster la composition du combustible qui sort du mélangeur, de manière que ce combustible présente l'indice de cétane souhaité. Selon un mode de réalisation de l'invention, les moyens de démar- rage et de régulation du moteur comprennent un automate programmable. Les figures annexées, données seulement à titre d'exemple: - la figure 1 représente schématiquement le dispositif de réglage suivant l'invention; et - la figure 2 est un tableau synoptique de certaines étapes du procédé suivant l'invention, étapes qui correspondent à la mesure en continu de l'indice de cétane d'une 6 988 1 production de gazole, en vue de sa correction automa- tique lorsque cet indice sort de la fourchette de valeurs souhaitée. On se réfère à la figure i o le dispositif suivant l'invention est représenté comme comprenant plusieurs réservoirs 1, 2, 3, 4 conte- nant chacun un gazole d'une certaine composition, provenant d'une distillation en raffinerie de pétrole. Le gazole commercial est obtenu en mélangeant le contenu de ces divers réservoirs dans des proportions calculées de manière à donner à ce gazole une composition bien détermi- née, notamment en ce qui concerne sa composition en cétane, ceci pour ajuster la susceptibilité à l'inflammation, mesurée par l'indice de cétane. Suivant l'invention, on assure une régulation en boucle fermée de cet indice avec une boucle qui comprend un moteur Diésel alimenté par le gazole qui sort du mélangeur, la combustion de ce gazole dans le moteur fournissant à un oscilloscope programmable à mémoire des informations permettant de calculer l'indice de cétane du gazole qui alimente le moteur. Un calculateur compare l'indice mesuré à l'indice souhaité et en déduit une commande appropriée des électrovannes de sortie des réser- voirs, de manière à corriger la composition du gazole sortant du mélan- geur pour que l'indice de cétane du gazole produit revienne à la valeur souhaitée. Suivant l'invention encore, on automatise les fonctions de réglage du moteur, nécessaires à la mesure de l'indice de cétane. A cet égard, on sait que, outre les températures d'air-, d'eau, d'huile du moteur, il est nécessaire de régler l'avance à l'injection, le débit d'injection et le taux de compression.- Dans la partie "mesure" du procédé de réglage conforme à la présente invention, on.régle automatiquement l'avance à l'injection et le débit d'injection du moteur à l'aide d'un automate programmable qui commande des actionneurs agissant sur ce débit et cette avance. Le taux de compression reste fixe. Les susceptibilités d'auto-inflammation sont mesurées par le capteur de pression de combustion classiquement utilisé à cet effet, dont les signaux sont transmis et utilisé par l'oscilloscope program- mable à mémoire. Les différentes formes, positions et valeurs de ces signaux sont utilisées pour la détermination de l'indice de cétane, en continu. On se réfère maintenant au tableau synoptique de la figure 2 pour décrire une mise en oeuvre préférée du procéde de réglage suivant l'invention. Apres démarrage de l'ensemble du dispositif par un opérateur, l'automate programmable assure, en agissant sur un bloc de contrôle et de régulation, le réglage du moteur, à l'exception du taux de compres- sion qui est réglé manuellement par l'opérateur au moment de la mise en service. De son coté, l'oscilloscope programmable à mémoire reçoit les informations de réglage "PRET" de l'automate et des signaux de pression de combustion du gazole dans le moteur, par l'intermédiaire d'un capteur classiquement utilisé à cet effet. Il met ces signaux en mémoire, les classe en histogrammes et calcule par comparaison les valeurs d'indice de cetane. Ces valeurs sont transmises en salle de contrôle ou un calculateur en dérive des commandes de corrections appropriées des électrovannes de commande des réservoirs. Pour réaliser la mesure de l'indice de cétane, l'oscilloscope programmable doit être capable de: 1) d'acquérir un signal de rapidité comprise entre 10'4 et 10'9 secon- des, correspondant au signal de combustion du moteur Diésel lorsque ce dernier tourne à 900 tr/mn. L'angle de rotation d'un vilebrequin qui correspond à ce signal est alors d'environ 30 à 40 , soit environ 0,01 s pour le signal; 2) de mettre en mémoire les signaux acquis; 3) de compiler les signaux en un temps donné pour en former l'histo- gramme; 4) de comparer celui-ci à un histogramme de référence; 5) de calculer l'indice de cetane, en association avec un minicalcu- lateur; 6) de scruter les opérations de l'automate programmable, en associa- tion avec un scanner; 7) de transmettre en salle de contrôle les indices de cétane calculés sous forme de tension ou d'intensité électriques exploitables par le calculateur qui agit sur le débit des réservoirs. Les sociétés La Télémécanique et Gould, notamment, commercialisent des automates programmables qui conviennent à la mise en oeuvre de Z5 69881 l'invention. L'automate agit sur le moteur par l'intermédiaire d'action- neurs thermométriques ou mécaniques. En ce qui concerne les actionneurs thermométriques, il faut noter que la régulation de la température d'eau de refroidissement de l'injec- teur peut exiger un bain thermostaté. Les autres températures (air admission, eau de refroidissement cylindre, entrée gazole pompe d'injec- tion, gaz d'échappement) peuvent être régulées.à partir de résistances thermostatées. On pourra utiliser des actionneurs mécaniques du type position- neurs électropneumatiques pour les commandes de débit et d'avance de la pompe d'injection. En ce qui concerne le moteur lui-même, on pourra choisir le moteur CRFWAUKESHA-ASTM-Diésel D 613 classiquement utilisé pour les mesures d'indice de cétane au laboratoire. Avec ce moteur, la mesure de l'avance de la pompe d'injection peut se faire à l'aide d'un jeu de capteur- délaimètre, tandis que la mesure du débit est réalisée à l'aide de débitmétres instantanés de précision du commerce tels que ceux de la Société Générale des Fluides. Ainsi, grâce à l'invention, on règle en continu la valeur de l'indice de cétane d'un gazole dans une fourchette de valeurs prédéter- minée, dans le courant même de la production industrielle en raffinerie de ce gazole. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au réglage industriel de l'indice de cétane d'un gazole. Elle s'étend au contraire au réglage de la composition de tout combustible défini notamment par son indice de cétane. 69881 REVENDICATIONS 1.- Procédé de réglage de l'indice de cétane d'un combustible en production continue, caractérisé en ce qu'on alimente un moteur Diésel de mesure avec une partie de ce combustible, on relève la pression de combustion du combustible dans le moteur à l'aide d'un capteur de pression de combustion, on analyse les signaux formés par le capteur pour en déduire la valeur de l'indice de cétane du combustible et on corrige la composition du combustible produit en continu, en fonction de l'écart de l'indice mesuré par rapport à l'indice souhaité. 2.- Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que les fonctions de réglage du moteur sont assurées par un automate pro- grammable. 3.- Procédé conforme à la revendication 1 ou à la revendication 2, caractérisé en ce que les signaux de pression de combustion sont mis en mémoire et classer en histogrammes dans un oscilloscope programmable à mémoire qui calcule par comparaison les valeurs d'indice de cétane. 4.- Procédé conforme à l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce qu'on ajuste la composition du combustible en mélangeant les sorties de plusieurs sources de combustible, de composi- tions différentes, en fonction de l'écart entre l'indice de cétane mesuré et l'indice souhaité. 5.- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à la revendication 1, comprenant un moteur Diesel de mesure alimenté par une fraction du combustible produit, des moyens de démarrage et de régulation du moteur, un capteur qui forme des signaux représentatifs de la pres- sion de combustion du combustible dans le moteur, des moyens d'analyse de ces signaux pour en déduire l'indice de cétane du combustible, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de réglage en continu de la composition du combustible et des moyens de calcul sensibles à la valeur de l'indice de cétane du combustible, établie par les moyens d'analyse, pour en déduire des signaux de commande des moyens de réglage, propres à ajuster en continu la composition du combustible de manière à maintenir son indice de cétane à la valeur souhaitée. 6.- Dispositif conforme à la revendication 5, pour le réglage de l'indice de cétane d'un combustible produit dans un mélangeur alimenté par plusieurs réservoirs contenant chacun un combustible d'une composi- tion différente, caractérisé en ce que les moyens de réglage agissent sur les débits de sortie de ces réservoirs pour ajuster la composition du combustible qui sort du mélangeur, de manière que ce combustible présente l'indice de cétane souhaité. 7.- Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que les moyens de démarrage et de régulation du moteur comprennent un automate programmable. 8.- Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que les moyens d'analyse des signaux fournis par le capteur comprennent un oscilloscope programmable à mémoire. 9.- Carburant résultant de la mise en oeuvre du procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 4.