Brevet FR2853728A3 — publié le 20041015

FR 2853728 A3 20041015 FR 0304546 A 20030411 Les procédés d'adsorption destinés à la séparation des composants présents dans les gaz, qui basés sur l'utilisation de zéolithes, sont très sensibles à l'eau. Ainsi, on a pu mesurer que 1 % en poids d'eau dans une zéolithe diminue ses performances de 20 à 30 % suivant la zéolithe et le gaz considérés. Par ailleurs, la zéolithe est très avide d'eau et va capter celle-ci dès que la 10 pression partielle d'eau atteint 10-7 bars. Empêcher la présence d'eau à des pressions aussi faibles est vraiment un problème et il est donc fondamental de pouvoir la détecter dès les plus faibles niveaux. La technique classique de détection consiste à prélever des échantillons de 15 zéolithe in-situ et à les analyser, soit en désorbant l'eau à haute température et en l'analysant par la méthode de Karl-Fisher, soit en mesurant directement les propriétés d'adsorption de la zéolithe avant et après activation. Le prélèvement des zéolithes est cependant une opération délicate et coûteuse car elle nécessite de démonter les adsorbeurs dans lesquels se trouve 20 la zéolithe utilisée au plan industriel, et est aussi dommageable car elle oblige à laisser la zéolithe en contact avec l'atmosphère pour les prélèvements. De plus, les prélèvements ne permettent pas d'avoir une vision représentative de toute la charge d'adsorbant car ils ne peuvent pas être effectués dans tout le volume, notamment du fait de la difficulté à introduire des sondes de 25 prélèvement profondément dans le lit d'adsorbant. Par ailleurs, l'analyse des échantillons se fait ultérieurement en laboratoire. De ce fait, le délai nécessaire à cette analyse ne permet pas d'orienter les prélèvements en temps réel, c'est-à-dire qu'ils se font " en aveugle ". La présente invention décrit un procédé de suivi en temps réel de la 30 pollution par l'eau d'un lit de zéolithe et de mesure rapide in-situ de l'eau. Une première partie de l'invention consiste à installer des électrodes dans le volume d'adsorbant et de mesurer la résistance de celles-ci en continu. La connaissance du graphe de résistance entre les électrodes permet de localiser les zones o une pollution par l'eau se produit. En effet, il apparaît que la résistivité d'une zéolithe varie beaucoup en fonction de sa teneur en eau, typiquement de l'ordre d'un facteur 104. Il est alors possible de détecter la variation de résistance associée. La disposition des électrodes est telle que les valeurs de résistance entre chaque paire d'électrode permet de situer la zone polluée et dépend du nombre et de l'agencement des électrodes, par exemple en tétraèdre, octaèdre, cube centrés ou non. Une seconde partie de l'invention consiste à utiliser une sonde capacitive pour mesurer localement la teneur en eau de la zéolithe, dans la zone repérée par le réseau de sondes à résistance. Une sonde capacitive est constituée de deux électrodes formant condensateur, entre lesquelles le milieu à étudier est placé, et qui fournit la valeur 15 de la constante diélectrique de ce milieu. La constante diélectrique d'une zéolithe dépend de sa teneur en eau, et il est possible de construire en humidimètre basé sur ce principe. La sonde peut être déplacée dans le lit de zéolithe et sa réponse immédiate permet de remonter jusqu'à la source de pollution ou jusqu'à la zone la plus 20 polluée par l'eau. La mise en oeuvre pratique de l'invention débute par l'installation, au stade du montage de l'unité d'adsorption, d'un réseau d'électrodes dans le volume occupé par la zéolithe. Après démarrage de l'unité, on mesure l'ensemble des résistances entre 25 les électrodes prises deux à deux, pour définir le graphe de référence. Les mesures sont effectuées par la suite soit de manière systématique, soit lorsque l'évolution des performances de l'unité laissent supposer q'une pollution par l'eau a eu lieu. Lorsqu'une pollution par l'eau est détectée, on ouvre les adsorbeurs et, 30 avec la ou les sondes capacitives, on repère plus précisément la zone contenant de l'eau. Autrement dit, l'invention porte sur un procédé de suivi in situ et en temps réel de la pollution par l'eau d'un lit d'adsorbant dans lequel on procède selon les étapes de: a) installer plusieurs électrodes dans le volume d'adsorbant, b) mesurer la résistance électrique entre les résistances, c) déterminer la ou les régions du volume d'adsorbant polluées par de l'eau à partir d'au moins une mesure de l'étape b). Selon le cas, le procédé de l'invention comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - l'adsorbant est une zéolithe, - les électrodes sont disposées par paires, - une étape supplémentaire de mesure de la teneur en eau dans la ou les régions de l'adsorbant polluées par de l'eau, la mesure étant opérée au moyen d'une sonde capacitive, - la détermination des régions polluées par l'eau se fait par comparaison des mesures résultant de l'étape b) avec une ou des valeurs de référence, en particulier un graphe de référence, - la zone polluée par l'eau est séchée, régénérée ou remplacée, après repérage à l'étape c). L'invention peut être mise en oeuvre non seulement sur les unités industrielles de protection de gaz, telles les unités PSA, VSA ou TSA mais aussi dans les concentrateurs d'oxygène médicaux ou les unités de production d'oxygène embarquées dans les aéronefs, couramment appelées OBOGS. REVENDICATIONS 1. Procédé de suivi in situ et en temps réel de la pollution par l'eau d'un lit d'adsorbant dans lequel on procède selon les étapes de: d) installer plusieurs électrodes dans le volume d'adsorbant, e) mesurer la résistance électrique entre les résistances, f) déterminer la ou les régions du volume d'adsorbant polluées par de l'eau à partir d'au moins une mesure de l'étape b). 10 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'adsorbant est une zéolite. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les électrodes sont disposées par paires. 4. Procédé selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend 15 une étape supplémentaire de mesure de la teneur en eau dans la ou les régions de l'adsorbant polluées par de l'eau, la mesure étant opérée au moyen d'une sonde capacitive. 5. Procédé selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'à l'étape c) la détermination des régions polluées par l'eau se fait par comparaison des 20 mesures résultant de l'étape b) avec une ou des valeurs de référence, en particulier un graphe de référence. 6. Procédé selon les revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la zone polluée par l'eau est séchée, régénérée ou remplacée, après repérage à l'étape c).