Brevet FR2562666A1 — publié le 19851011

Dispositif de prélèvement de gaz L'invention concerne un dispositif de prélèvement de gaz, pour analyse en continu, dans une conduite à haute température et éventuellement haute pression. I1 est connu de prélever un gaz dans une conduite, à des fins d'analyse, notamment en continu, afin de connartre en permanence sa composition et de pouvoir modifier si nécessaire les conditions de fonctionnement de l'installation productrice de gaz pour obtenir la composition désirée. Lorsque le gaz est propre et ne contient pas de produits cristallisants, il n'y a pas de risques d'encrassement ou de colmatage de la canalisation de prélèvement, ni par conséquent des appareils d'analyse. Il en va tout autrement lorsque le gaz à analyser est chargé de produits colmatants, de produits cristallisants, de goudrons, de poussières etc ; il est alors indispensable de débarrasser le gaz prélevé de tout élément solide ou liquide, ou encore gazeux, susceptible de se solidifier ou de se liquéfier, avant qu'il ne parvienne aux appareils d'analyse. De telles conditions se rencontrent dans des installations de gazéification de la houille, en pétrochimie, en chimie ou sidérurgie. Dans des installations de ce type le dispositif de prélèvement de gaz est l'objet de colmatages fréquents, le colmatage pouvant même se produire en quelques jours ; d'où l'obligation de nettoyer ou de remplacer le dispositif de prélèvement avec tous les inconvénients que cela entrain car il n'est pas toujours possible d'isoler la conduite ou d'interrompre la circulation de gaz ce qui suppose que lton puisse interrompre le fonctionnement de l'installation productrice, ce qui n'est pas toujours possible. Pour toutes ces raisons il est très difficile d'avoir une analyse du gaz en continu. L'invention a pour but de supprimer les colmatages des dispositifs de prélèvement de gaz dans une conduite, donc de supprimer le remplacement desdits dispositifs, ou à tout le moins de réduire la formation du colmatage afin de diminuer considérablement la fréquence de remplacement des dispositifs de prélèvement de gaz, et de permettre ainsi une analyse en continu du gaz circulant dans la conduite. L'invention a pour objet un dispositif de prélèvement de gaz dans une conduite pour analyse en continu, ladite conduite acheminant un gaz à haute température et éventuellement haute pression chargé de produits susceptibles de colmater le dispositif de prélèvement et les appareils d'analyse, caractérisé par le fait qu'il comporte une chambre de lavage reliée à la conduite par une vanne à passage direct et par une canalisation qui pénètre dans ladite conduite, l'ensemble étant disposé verticalement, et que la chambre de lavage comporte, à une extrémité supérieure, une buse de pulvérisation pour injection d'un liquide réfrigérant, et un conduit de gaz relié aux appareils d'analyse à travers un détendeur. L'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation illustré par les figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 est une vue générale d'un dispositif de prélèvement de gaz de l'invention, - la figure 2 représente une chambre de lavage de la figure 1. Dans la figure 1, le gaz à prélever circule dans une conduite de gaz 1, la flèche F indiquant le sens de circulation. Un tube 2, solidaire de la conduite 1, et perpendiculaire à celle-ci, permet l'introduction d'une canalisation 3, de petit diamètre, dans la conduite 1 l'extrémité 4 de la canalisation 3, dans la conduite 1, est en forme de biseau, celui-ci étant dirigé vers l'aval du sens d'écoulement du gaz ; une vanne 5, à passage direct, est solidaire de la canalisation 3 celle-ci étant fixée au tube 2 par deux brides 6 et 7 ; au-dessus de la vanne 5, et raccordée à celle-ci, une chambre de lavage 9 comporte une buse de pulvérisation 10 reliée à un tube d'arrivée de liquide 11 ; la chambre de lavage est également reliée, à sa partie supérieure, et par un conduit de gaz 13, à un détenteur 12 ; la sortie du détendeur est reliée par un tube 14 à des appareils d'analyse, non représentés. La chambre de lavage est montée en position verticale ; l'ensemble chambre de lavage 9, vanne 5, tube 2 et canalisation 3 est donc perpendiculaire à la conduite de gaz 1 et dirigé selon la verticale. La figure 2 représente la chambre de lavage 9 à plus grande échelle. Elle comporte une partie cylindrique 20, une partie conique 21, de raccordement à un tube cylindrique 22 pour connexion avec la vanne 5. La partie cylindrique 20 constitue la partie supérieure de la chambre de lavage. A l'intérieur de la partie cylindrique 20 et solidaire de celle-ci, une pièce de réduction 23 du volume mort, ayant son extrémité inférieure 24 en forme de cône, entoure la buse de pulvérisation 10. La partie supérieure de la chambre de lavage est solidaire d'une bride 25 dans l'épaisseur de laquelle un canal 26 est ménagé ; ce canal traverse la partie cylindrique 20 et la pièce de réduction 23 au-dessus de l'extrémité inférieure 24 de celle-ci ; d'autre part le conduit 13 qui relie la chambre de lavage au détendeur 12 est fixé sur la bride 25 et prolonge le canal 26. Le tube d'arrivée de liquide 11 est solidaire d'une extrémité de la buse de pulvérisation 10 qui traverse une bride 27 sur laquelle elle est fixée.L'extrémité inférieure de la buse de pulvérisation est située un peu au-dessus de ltextrémité inférieure 24, en forme de cône, de la pièce de réduction. Un joint d'étant chéité 28 est interposé entre les brides 25 et 27. Dans la conduite de gaz 1, les particules solides entrainées par le gaz ne pénètrent pas dans la canalisation 3 de prélèvement, grâce à l'orientation de son extrémité biseautée 4 qui permet une séparation sommaire entre le gaz et les particules lourdes. Dans la chambre de lavage 9, le gaz circule à contre courant du liquide injecté par la buse de pulvérisation, ce liquide étant par exemple de Liteau, à une pression égale, ou légèrement supérieure à celle du gaz dans la conduite de gaz 1. Le liquide, dont la température très inférieure à celle du gaz est par exemple égale à la température ambiante, est pulvérisé selon un cane dont l'angle est égal ou légèrement supérieur à celui de l'extrémité 24 de la pièce de réduction 23, afin que la paroi interne de la chambre de lavage 9 soit effectivement lavée par le liquide dès la sortie de la buse de pulvérisation. La chambre de lavage 9 permet donc, d'abaisser la température du gaz au-dessous du point de formation de cristaux ou de condensation de certains composants du gaz, d'augmenter l'efficacité de la réfrigération en augmentant par la pulvérisation la surface de contact entre le gaz et le liquide réfrigérant, de dissoudre les cristaux ou les produits colmatants si ceux-ci sont solubles dans le liquide réfrigérant, et d'entrai ner, par ruissellement du liquide le long de la paroi interne de la chambre de lavage, les éléments susceptibles de s'y déposer, à savoir cristaux, goudrons, poussières et autres produits colmatants. Le liquide réfrigérant s'écoule par gravité dans la conduite de gaz 1. La pression du gaz refroidi dans la chambre de lavage où il est débarrassé des divers éléments susceptibles de boucher les circuits d'analyse, est abaissée immédiatement en sortie de la chambre de lavage 9 par le détendeur 12 afin d'abaisser le point de rosée du gaz ainsi que le temps de réponse du circuit de transport du gaz prélevé. On remarquera que le gaz prélevé circule à faible vitesse dans la chambre de lavage 9, cette faible vitesse évitant l'entrainement de particules de liquide dans le canal 26 et le conduit 13. Le liquide réfrigérant peut bien entendu ne pas être de l'eau, mais choisi en fonction du type particulier du gaz à analyser, c'est-à-dire en fonction de ses constituants. Si certains des constituants gazeux sont éliminés dans la chambre de lavage, parce que solubles dans le liquide, il sera nécessaire d'en tenir compte lors de l'analyse ; pour cela on déterminera préalablement par le calcul les quantités de gaz éliminées en fonction de la pression de la température et du débit du liquide réfrigérant. Les matériaux utilisés lors de la fabrication du dispositif de prélèvement, et notamment pour la chambre de lavage, devront etre compatibles avec la composition du gaz à analyser, et les parois de la chambre de lavage 9 et de la vanne 5 devront être exemptes d'aspérités qui pourraient retenir les éléments susceptibles de s'y déposer : cristaux, goudrons, poussières et autres produits colmatants. La paroi de la chambre de lavage 9, au moins, peut etre vitrifiée ce qui lui confère un excellent état de surface et la rend pratiquement inerte aux divers composants du gaz à analyser. D'autre part le débit du liquide réfrigérant est adapté au type de gaz à analyser par simple changement de la buse de pulvérisation. REVENDICATIONS 1/ Dispositif de prélèvement de gaz dans une conduite pour analyse en continu, ladite conduite acheminant un gaz à haute température et éventuellement à haute pression chargé de produits susceptibles de colmater le dispositif de prélèvement et les appareils d'analyse, caractérisé par le fait qu'il comporte une chambre de lavage (9) reliée à la conduite (1) par une vanne (5) à passage direct et par une canalisation (3) qui pénètre dans ladite conduite, l'ensemble étant disposé verticalement, et que la chambre de lavage comporte, à une extrémité supérieure, une buse de pulvérisation (10) pour injection d'un liquide réfrigérant, et un conduit de gaz (13) relié aux appareils d'analyse à travers un détendeur (12). 2/ Dispositif de prélèvement selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la chambre de lavage (9), comporte, de haut en bas, une partie cylindrique (20), une partie conique (21) et un tube cylindrique (22) pour connexion avec la vanne (5). 3/ Dispositif de prélèvement selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la chambre de lavage (9) comporte, à son extrémité supérieure, une pièce de réduction (23) entourant la buse de pulvérisa- tion (10) et ayant une extrémité inférieure (24) en forme de cône dont l'angle est au plus égal à l'angle d'un cône de pulvérisation du liquide, et que le conduit de gaz (13) débouche dans la chambre de lavage, au-dessus de l'extrémité inférieure (24) de la pièce de réduction (23). 4/ Dispositif de prélèvement selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le liquide réfrigérant est injecté sous une pression égale ou légèrement supérieure à celle du gaz dans la conduite. 5/ Dispositif de prélèvement selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la chambre de lavage est vitrifiée intérieurement.