Brevet FR2909290A3 — publié le 20080606

FR 2909290 A3 20080606 FR 0610593 A 20061205 DISPOSITIF DE GENERATION D'UN GAZ STABLE A PARTIR D'UN LIQUIDE CONTENANT UNE OU PLUSIEURS SUBSTANCES ET SON UTILISATION L'invention concerne un dispositif de génération d'un gaz stable à 5 partir d'un liquide contenant une ou plusieurs substances. Afin de mesurer et de contrôler les rejets gazeux émis par certaines installations, et notamment les installations de peinture dans le domaine automobile, on utilise des analyseurs de gaz, tels que les détecteurs à ionisation de flamme (FID). 10 Ces appareils doivent être étalonnés avant utilisation, mais l'étalonnage peut s'avérer délicat lorsque les rejets que l'on souhaite contrôler contiennent des mélanges de solvants. Une technique d'étalonnage consiste à utiliser le coefficient de réponse de chaque substance établie par les constructeurs des 15 appareils de mesure de FID, ou mesuré, pour en déterminer un coefficient de réponse moyen correspondant au mélange de substances gazeuses. Le problème est qu'il est très difficile de connaître la quantité et la qualité exacte de substances dans un mélange de solvants, en particulier quand ces mélanges contiennent de multiples coupes 20 pétrolières qui représentent des seuils très faibles de détection. Une autre technique consiste à utiliser les valeurs mesurées par les analyseurs avec une valeur d'indice correspondant à du méthane ou du propane, voire même un équivalent carbone. Dans les deux cas, il existe de nombreuses incertitudes liées à ces 25 mesures ou calculs, de sorte que le résultat n'est pas représentatif de la composition réelle des solvants présents dans le mélange. Afin d'obtenir un étalonnage correct de ces analyseurs de gaz, il faudrait réaliser l'étalonnage au moyen d'une phase gazeuse représentative des différents constituants qui seront mesurés. Dans le 30 cas d'un mélange de constituants avec des points d'ébullition très différents, la difficulté réside dans la réalisation d'une phase gazeuse suffisamment stable pour pouvoir servir à l'étalonnage. L'invention vise à pallier ces inconvénients en proposant un dispositif permettant de générer un gaz stable à partir d'une solution 35 liquide solvantée composée d'un ou de plusieurs constituants, éventuellement avec des points d'ébullition très différents, ce gaz stable pouvant ultérieurement servir à étalonner des analyseurs de gaz. 2909290 2 A cet effet, l'objet de l'invention concerne un dispositif de génération d'un gaz stable à partir d'un liquide contenant une ou plusieurs substances, le dispositif comprenant : - au moins un circuit alimenté en air purifié, isolé 5 thermiquement, et équipé d'un moyen de chauffage, - un moyen d'injection de liquide dans ledit circuit, - au moins un moyen de régulation du débit des flux circulants dans ledit circuit. Un gaz stable peut ainsi être obtenu en adaptant le débit d'air et 10 la température afin d'obtenir une diffusion du liquide dans l'air purifié circulant dans le circuit. On choisira par exemple un moyen de régulation du débit permettant de délivrer un débit d'air régulé de 1 litre/min à 90 litres/min, et un moyen de chauffage permettant de réguler la 15 température de 25 C à 200 C. L'air purifié peut être par un circuit d'air comprimé purifié par exemple par des systèmes de traitement pour éliminer les particules, les aérosols, les polluants organiques, et les molécules d'eau. Le niveau de purification de l'air dépendra de l'utilisation de la 20 phase gazeuse formée, et notamment du type de mesure que l'on souhaite effectuer ou étalonner au moyen de cette phase gazeuse. Dans un mode de réalisation particulier, le dispositif comprend un deuxième circuit alimenté en air purifié raccordé au premier circuit en aval du moyen d'injection, ce deuxième circuit étant isolé 25 thermiquement, et équipé d'un moyen de chauffage. Ce deuxième circuit permet de réaliser différentes dilutions du liquide dans l'air. Ces dilutions peuvent toutefois être également réalisée avec un seul circuit alimenté en air en modifiant le débit d'air du circuit, ou la quantité de liquide injectée. 30 De préférence, le moyen de chauffage de chaque circuit est indépendant. Avantageusement, chaque circuit est équipé d'un moyen de régulation du débit. Dans une variante, au moins un moyen de régulation du débit est 35 un débitmètre massique. 2909290 3 Dans une autre variante, au moins un moyen de régulation du débit fait partie d'un analyseur de gaz monté en aval du moyen d'injection de liquide. Avantageusement, le(s) circuit(s) alimentés) en air est(sont) 5 pourvu(s) d'un régulateur de pression. Dans un mode de réalisation particulier, le dispositif comprend une chambre de mélange isotherme placée en aval du moyen d'injection de liquide, ou du raccord avec le deuxième circuit alimenté en air, ladite chambre étant pourvue d'un moyen de chauffage et de régulation de la 10 température. Une telle chambre permet d'homogénéiser le mélange gazeux formé avant son utilisation. De préférence, au moins la partie du dispositif située en aval du moyen d'injection est réalisée en un matériau inerte vis-à-vis de la ou 15 des substances contenues dans le liquide, par exemple en verre ou en téflon. Ceci permet d'éviter des phénomènes de réaction chimique ou d'absorption sur la paroi des matériaux avec des substances solvantées. Avantageusement, le dispositif comprend un système de 20 régulation du moyen d'injection de liquide et/ou du(des) moyen(s) de régulation de débit, et/ou des moyens de chauffage, et/ou de(s) régulateur(s) de pression. L'invention concerne également l'utilisation d'un dispositif de génération selon l'invention pour générer un gaz destiné à l'étalonnage 25 d'un analyseur de gaz. Cet analyseur est par exemple destiné au contrôle des rejets d'une installation de peinture automobile. Avantageusement, le gaz est généré à partir d'une solution solvantée comprenant un ou plusieurs constituants. L'invention est maintenant décrite en référence aux dessins 30 annexés, non limitatifs, dans lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique d'un mode de réalisation particulier d'un dispositif selon l'invention ; - les figures 2 à 5 sont des représentations schématiques d'autres modes de réalisation du dispositif selon 35 l'invention. La figure 1 représente un dispositif de génération d'un gaz stable à partir d'un liquide contenant une ou plusieurs substances. 2909290 4 Ce dispositif comprend deux circuits 1, 2 alimentés en air purifié et montés en parallèle. Cet air purifié provient d'un réseau 3 d'air comprimé pourvu d'un régulateur de pression d'air 4 et de moyens de purification de l'air comprimé. Dans l'exemple, l'air est purifié par un sécheur d'air 5, un épurateur d'air 6 sur charbon actif et des filtres submicromiques 7. Selon l'invention, l'un des circuits alimenté en air 1 comporte un moyen d'injection 8 de liquide. Ce moyen d'injection est par exemple constitué d'une seringue 8a et d'un dispositif 8b du type pousse seringue . Chacun des circuits 1, 2 alimentés en air est pourvu d'un moyen de régulation 9, 10 du débit constitué dans l'exemple par un débitmètre massique permettant par exemple une régulation de 0 à 0,6 m 3/h environ. Chacun des circuits alimentés en air est isolé therrniquement et pourvu d'un moyen de chauffage 11, 12 respectivement. Dans l'exemple, ce moyen de chauffage est un élément chauffant de 0 C à 200 C environ. Enfin, dans l'exemple chaque circuit 1, 2 est équipé d'un 20 régulateur de pression 13, 14. Dans les deux circuits 1 et 2 alimentés en air, le régulateur de pression 13, 14, le moyen de régulation du débit 9, 10 et le moyen de chauffage 11, 12 sont disposés dans cet ordre dans le sens d'écoulement du flux d'air (représenté par les flèches sur la figure). 25 Le moyen d'injection 8 du premier circuit 1 est quant à lui placé en aval du moyen de chauffage 11 du circuit 1 et en amont du raccord entre les deux circuits 1 et 2. Les deux circuits 1 et 2 se rejoignent en un point J en une conduite unique 15 qui amène le gaz formé dans une chambre de 30 mélange 16 isotherme pourvue d'un moyen de chauffage et de régulation de la température (non représenté). En sortie de la chambre 16, le mélange gazeux est acheminé via une conduite 17 vers un dispositif de prise d'échantillon 18 relié à un analyseur de gaz 19. La conduite 17 peut être pourvue d'un indicateur 35 de pression 17a et d'une vanne de régulation de la pression 17b. Dans cet exemple, l'ensemble des circuits 1, 2 conduites 15, 17 et chambre de mélange 16 sont réalisés en verre, matériau inerte vis-à-vis 2909290 5 de la ou des substances contenues dans le liquide. Ce matériau pourrait toutefois avantageusement être remplacé par du Téflon . Ce dispositif fonctionne de la manière suivante. L'air comprimé du réseau purifié est acheminé dans les circuits 1, 2 au moyen des 5 débitmètres massiques 9, 10. Le liquide est alors introduit dans le premier circuit 1 grâce au moyen d'injection 8, et entraîné par le flux d'air dans la chambre de mélange 16 via la conduite 15. Un gaz stable est obtenu dès l'injection du liquide dans le flux d'air en fonction du débit d'air et de la température du circuit. Le 10 mélange gazeux est ensuite homogénéisé dans la chambre de mélange 16 avant d'être acheminé via la conduite 17 vers un analyseur de gaz 19, par exemple pour l'étalonnage de ce dernier. Le deuxième circuit 2 permet d'effectuer différentes dilutions de la phase gazeuse dans l'air pour l'obtention d'une courbe d'étalonnage de 15 l'analyseur. Un système de régulation (non représenté) contrôlant le moyen d'injection 8 de liquide, les moyens de régulation de débit 9, 10, les moyens de chauffage 11, 12 et les régulateurs de pression 13, 14 permet de contrôler ces différentes dilutions automatiquement. La figure 2 représente une variante de l'invention comprenant un circuit 20 alimenté en air purifié, cet air étant purifié au moyen d'un filtre 21 (par exemple un filtre à charbon actif), et un moyen d'injection de liquide 22, du même type que celui décrit dans l'exemple précédent. Un premier analyseur de gaz 23 est monté en aval du moyen d'injection 22 sur le circuit d'air 20, et un deuxième analyseur de gaz 24 est monté en série sur le circuit d'air 20, en aval du premier analyseur 23. Dans ce montage, le moyen de régulation de débit contenu dans le premier analyseur 23 assure un débit d'air suffisant dans le circuit 20 pour l'obtention d'un mélange gazeux stable. Comme dans l'exemple précédent, le circuit 20 est isolé thermiquement et présente un moyen de chauffage (non représenté) Ce circuit 20 est réalisé en Téflon . Ce montage utilise ainsi le débit d'échantillonnage du premier analyseur 23, par exemple un détecteur à ionisation de flamme, pour la réalisation du mélange gazeux stable. En outre, il utilise l'air en excès sortant du premier analyseur 23 à pression atmosphérique pour le 2909290 6 prélèvement d'air du second analyseur 24, par exemple un analyseur à semi-conducteur. Une vanne trois voies 25 permet de faire basculer l'air d'échantillonnage provenant du deuxième analyseur 24 en mesure (raccordé au premier analyseur) ou en zéro (raccordé à un circuit d'air 5 26 purifié par un filtre 27). La figure 3 représente une variante comprenant un circuit 30 alimenté en air purifié, cet air étant purifié au moyen d'un filtre 31 (par exemple un filtre à charbon actif), et comportant un moyen d'injection 10 de liquide 32. Comme dans l'exemple précédent, le circuit 30 est isolé thermiquement et présente un moyen de chauffage (non représenté). Ce circuit 30 est réalisé en Téflon . Un premier analyseur de gaz 33 est monté en aval du moyen 15 d'injection 32 sur le circuit d'air 30, et un deuxième analyseur de gaz 34 monté en parallèle avec le premier analyseur, sur le circuit d'air 30. De même que précédemment, ce montage utilise le débit d'échantillonnage de la pompe du premier analyseur 33 (F]:D) et l'air de prélèvement du second analyseur (34) pour assurer un débit suffisant 20 pour la formation d'un gaz stable. Ce montage présente également l'avantage d'utiliser l'aspiration simultanée des débits d'air des deux analyseurs pour évaluer les temps de réponses des deux analyseurs. La figure 4 représente une variante comprenant un circuit 40 25 alimenté en air purifié, cet étant purifié par un filtre à charbon actif 41, et comportant un moyen d'injection de liquide 42. Le circuit 40 est isolé thermiquement et présente un moyen de chauffage (non représenté). Ce circuit 40 est réalisé en Téflon . Le circuit 40 est pourvu d'une pompe à air 43 placée en aval du 30 moyen d'injection d'air 42. En aval de la pompe 43 sont montés deux analyseurs 44 et 45 en parallèle, une vanne trois voies 46 permettant l'introduction d'air purifié dans le circuit 40 entre la pompe et les analyseurs au moyen d'un circuit 47 équipé d'un filtre 48. Ce montage utilise la pompe à air 43 pour réaliser des 35 concentrations de substances en continu, et permet l'utilisation de l'aspiration simultanée des débits d'air des deux analyseurs pour 2909290 7 évaluer les temps de réponse des deux analyseurs, permettant ainsi des mesures stables de mesure et d'air de zéro. La figure 5 représente une variante comprenant un circuit 50 5 alimenté en air purifié, cet étant purifié par un filtre à charbon actif 51, et comportant un moyen d'injection de liquide 52. Le circuit 50 est isolé thermiquement et présente un moyen de chauffage (non représenté). Ce circuit 50 est réalisé en Téflon . Le circuit 50 est pourvu d'un débit mètre massique 53 placé en 10 amont du filtre à charbon actif 51. En aval du moyen d'injection 52 sont montés deux analyseurs 54 et 55 en parallèle, une vanne trois voies 56 permettant l'introduction d'air purifié dans le circuit 50 entre le moyen d'injection 52 et les analyseurs. Cet air purifié provient d'un circuit 57 équipé d'un filtre 58. 15 Ce montage utilise le débitmètre massique 53 d'air pour réaliser des concentrations de substances en continu, et permet l'utilisation de l'aspiration simultanée des débits d'air des deux analyseurs pour évaluer les temps de réponse des deux analyseurs, permettant ainsi des mesures stables de mesure et d'air de zéro. 20 Une chambre de mélange du type de celle décrite dans l'exemple 1 peut également être prévue pour chacun des montages décrits en référence aux figures 2 à 5. Ces différents dispositifs et leurs variantes permettent ainsi de 25 générer un gaz à partir d'une solution solvantée comprenant un ou plusieurs constituants, ce gaz pouvant alors être utilisé pour l'étalonnage d'au moins un analyseur de gaz. L'invention présente l'avantage de permettre la génération d'une 30 phase gazeuse à partir d'une solution liquide contenant un ou plusieurs substances. Il est ainsi possible de réaliser une phase gazeuse à partir d'un mélange de solvant similaire à celui rejeté par les installations de peinture dans le domaine automobile. Les analyseurs de gaz utilisés pour contrôler ces installations 35 peuvent alors être étalonnés précisément à partir de ces phases gazeuses, permettant une meilleure précision et qualité des mesures effectuées. REVENDICATIONS 1. Dispositif de génération d'un gaz stable à partir d'un liquide contenant une ou plusieurs substances, le dispositif comprenant : - au moins un circuit (1, 20, 30, 40, 50) alimenté en air purifié, isolé thermiquement, et équipé d'un moyen de chauffage, - un moyen d'injection (8, 22, 32, 42, 52) de liquide dans ledit circuit, - au moins un moyen de régulation du débit des flux circulants 10 dans ledit circuit. 2. Dispositif de génération d'un gaz selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un deuxième circuit (2) alimenté en air purifié raccordé au premier circuit (1) en aval du moyen d'injection (8), ledit deuxième circuit étant isolé thermiquement et équipé d'un moyen 15 de chauffage. 3. Dispositif de génération d'un gaz selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de chauffage des premier et deuxième circuits sont indépendants. 4. Dispositif de génération d'un gaz selon l'une des revendications 20 2 ou 3, caractérisé en ce que chaque circuit (1, 2, 20, 30, 40, 50) est équipé d'un moyen de régulation du débit. 5. Dispositif de génération d'un gaz selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'au moins un moyen de régulation du débit est un débitmètre massique (9, 10, 53). 25 6. Dispositif de génération d'un gaz selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'au moins un moyen de régulation du débit fait partie d'un analyseur de gaz monté en aval du moyen d'injection de liquide. 7. Dispositif de génération d'un gaz selon l'une des revendications 30 1 à 6, caractérisé en ce que le(s) circuit(s) alimenté(s) en air est(sont) pourvu(s) d'un régulateur de pression. 8. Dispositif de génération d'un gaz selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend une chambre de mélange (16) isotherme placée en aval du moyen d'injection de liquide, ou du raccord 35 avec le deuxième circuit (2) alimenté en air, ladite chambre étant pourvue d'un moyen de chauffage et de régulation de la température. 2909290 9 9. Dispositif de génération d'un gaz selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'au moins la partie du dispositif située en aval du moyen d'injection est réalisée en un matériau inerte vis-à-vis de la ou des substances contenues dans le liquide, par exemple en verre ou 5 en téflon. 10. Dispositif de génération d'un gaz selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend un système de régulation du moyen d'injection de liquide et/ou du(des) moyen(s) de régulation de débit, et/ou des moyens de chauffage, et/ou de(s) régulateur(s) de pression. 11. Utilisation d'un dispositif de génération selon l'une des revendications précédentes pour générer un gaz destiné à l'étalonnage d'un analyseur de gaz 12. Utilisation selon la revendication 11, dans laquelle le gaz est généré à partir d'une solution solvantée comprenant un ou plusieurs constituants.