Échantillonnage ponctuel de gaz sûr et représentatif

Meilleures pratiques pour l'échantillonnage des gaz et des liquides volatils

Matt Dixon, ingénieur de conception principal, Swagelok

L'optimisation de vos coûts de traitement chimique et le maintien de produits de haute qualité nécessitent une capture régulière de fluides de traitement représentatifs pour analyse en laboratoire. L'échantillonnage instantané, également appelé échantillonnage ponctuel, échantillonnage sur le terrain ou simplement échantillonnage, permet de valider les conditions du processus et de vérifier que le produit que vous fabriquez répond aux spécifications internes ou basées sur le client. L'échantillonnage instantané peut également aider à vérifier les lectures des analyseurs en ligne, un moyen de plus en plus populaire d'obtenir des informations en temps réel sur votre processus.

L'échantillonnage ponctuel de gaz présente un ensemble unique de défis que les opérateurs doivent surmonter afin d'obtenir un portrait précis des conditions réelles du procédé. Continuez à lire pendant que nous explorons ces défis et comment les surmonter avec les bonnes techniques.

Règles de base pour l'échantillonnage

Les gaz et les liquides volatils doivent être collectés et maintenus à des températures et des pressions qui inhibent les changements de phase, ce qui peut modifier la composition des échantillons. N'oubliez pas ces règles de base :

1. L'échantillon doit représenter le processus. Utilisez des sondes pour prélever des échantillons au milieu du tuyau de traitement et éviter les changements de phase pendant le transport des échantillons.
2. L'échantillon doit être opportun. Minimisez le temps de transport entre le point de prélèvement et le laboratoire pour vous assurer que les conditions du procédé sont représentées avec précision.
3. L'échantillon doit être pur. Éviter les jambes mortes en amont du conteneur d'échantillon et permettre une purge et un rinçage adéquats du système d'échantillonnage afin de minimiser le risque de contamination.
4. L'échantillonnage doit être sûr. L'échantillonnage ponctuel implique intrinsèquement un opérateur humain interagissant avec les fluides de traitement, ce qui peut souvent être nocif en cas de contact direct. Pour cette raison, suivre les meilleures pratiques et utiliser des systèmes d'échantillonnage bien conçus sont essentiels non seulement pour la précision de l'échantillonnage, mais aussi pour la sécurité de l'opérateur.

L'échantillonnage de gaz et de liquides volatils nécessite des considérations différentes de l'échantillonnage de liquides non volatils. Cet article est axé sur l'échantillonnage de gaz et de liquides volatils. Pour les stratégies d'échantillonnage de liquides non volatils, lisez le blog sur les stratégies d'échantillonnage de liquides pour contrôler les coûts.

Comment choisir un cylindre approprié

Étant donné que les gaz et les liquides volatils sont plus sensibles aux changements de phase et doivent être maintenus sous pression pour une analyse précise, il est nécessaire d'utiliser des bouteilles d'échantillon (par opposition à des bouteilles d'échantillon moins chères et non pressurisées) pour la collecte et pour préserver la représentativité de l'échantillon. Les bouteilles d'échantillonnage de gaz sont également très efficaces pour protéger l'échantillon techniciens et l'environnement des fumées ou des émissions si le gaz est toxique.

Étant donné que les gaz et les liquides volatils sont plus sensibles aux changements de phase, il est nécessaire d'utiliser des cylindres d'échantillonnage.

La plupart des cylindres d'échantillonnage sont fabriqués avec des tubes sans soudure pour une épaisseur de paroi, une taille et une capacité constantes, mais il existe certaines variables à considérer en fonction de vos besoins d'échantillonnage spécifiques. Vous pouvez travailler avec votre fournisseur de bouteilles pour choisir le type approprié.

Voici quelques caractéristiques à considérer lors du choix des cylindres :

• Connecteurs rapides faciles à utiliser, permettant une connexion et une déconnexion efficaces et sûres de votre point d'échantillonnage
• Une transition interne douce du col, qui peut aider à éliminer le liquide emprisonné et facilite le nettoyage et la réutilisation des cylindres
• Protection contre la surpression, qui peut fournir des niveaux plus élevés de sécurité pour l'opérateur. Les soupapes de rupture et de décharge sont disponibles en té ou peuvent être intégrées à la soupape principale de votre bouteille.
• Composition et finition appropriées des matériaux, car des alliages ou des matériaux spéciaux peuvent être nécessaires en fonction du gaz ou du liquide volatil échantillonné
• Lignes de dérivation incorporées, qui peuvent être bénéfiques pour purger les restes d'échantillons toxiques et améliorer la sécurité des techniciens. Une conduite de dérivation permet au fluide de purge de s'écouler à travers les raccords rapides, garantissant qu'en cas de déversement lorsque le cylindre est déconnecté, le déversement est composé de fluide de purge plutôt que d'échantillon toxique.
• Conception et construction durables. Les cylindres d'échantillonnage doivent souvent être transportés sur des distances considérables pour l'analyse en laboratoire.

Comment remplir correctement une bouteille

Dans la plupart des cas, il est plus approprié de remplir un cylindre d'échantillon dans une orientation verticale. Il y a plusieurs raisons à cela.

Si vous échantillonnez un liquide volatil, il est préférable de remplir le cylindre de bas en haut. Cela permet à tout gaz piégé pouvant se trouver dans la bouteille d'être évacué par le haut lors de son remplissage, généralement à travers un tube de panne. Un tube de panne permet également au cylindre de maintenir une certaine quantité d'espace de vapeur - un cylindre complètement rempli pourrait potentiellement se rompre en cas de changement inattendu de température. Inversement, lors du prélèvement de gaz, les bouteilles doivent être remplies de haut en bas. Cela permet d'évacuer toute condensation éventuellement formée dans la ligne par le bas.

Comment entretenir vos cylindres d'échantillonnage

Comme tout équipement industriel, les cylindres d'échantillonnage sont sujets à une usure opérationnelle régulière. Des bouteilles endommagées ou défectueuses peuvent présenter un problème de sécurité pour le personnel et peuvent compromettre la précision et l'intégrité de vos pratiques d'échantillonnage. Tout cela rend la maintenance régulière et proactive des cylindres d'échantillonnage indispensable pour toute opération centrée sur l'échantillonnage. Au minimum, les bouteilles d'échantillonnage doivent être soumises à une inspection annuelle et à un test de pression. Tous les cinq ans, ils doivent être recertifiés.

Cependant, des dommages peuvent survenir entre ces inspections. Voici quelques-uns des problèmes les plus courants à surveiller :

• Fuite sur les composants clés, y compris les vannes et les raccords rapides
• Corrosion résultant de problèmes de compatibilité avec l'échantillon
• États de surface internes, absorption
• Composants mal installés

Comment minimiser le potentiel d'erreur humaine

Par nécessité, l'échantillonnage ponctuel implique qu'un technicien prélève physiquement un échantillon du processus, ce qui introduit intrinsèquement un potentiel d'erreur humaine dans votre processus. Heureusement, il existe différentes stratégies pour limiter ces erreurs.

Documentation. Les panneaux d'échantillonnage ponctuel peuvent être disponibles avec une plaquette gravée sur le panneau, qui peut contenir des détails utiles sur la façon de faire fonctionner le panneau, ainsi que la façon de commander des pièces de rechange si nécessaire. Les instructions permettent à tout technicien de prélever un échantillon plus facilement, même s'il n'a jamais utilisé le panneau auparavant. La documentation des pièces permet d'informer plus facilement votre fournisseur de ce dont vous avez besoin, sans avoir à deviner.

Simplification. Les systèmes d'échantillonnage instantané qui sont simples et intuitifs à utiliser peuvent en outre limiter le potentiel d'erreur humaine. Par exemple, un panneau d'échantillonnage ponctuel spécialement conçu pour l'échantillonnage de gaz peut garantir une orientation correcte des bouteilles et une collecte d'échantillons descendante à chaque utilisation. Comme indiqué précédemment, cela élimine le risque qu'un technicien individuel insère ou prélève l'échantillon de manière incorrecte. Il en va de même pour un panneau conçu spécifiquement pour l'échantillonnage de liquides volatils.

Les ensembles de vannes à engrenage garantissent que toutes les vannes nécessaires pour prélever un échantillon sont activées dans le bon ordre.

Ailleurs, des ensembles de vannes à engrenages disponibles garantissent que toutes les vannes nécessaires pour prélever un échantillon sont activées dans le bon ordre. Ceux-ci peuvent contribuer à la sécurité du prélèvement d'échantillons en éliminant le besoin pour l'opérateur d'ouvrir et de fermer manuellement ces mêmes vannes. Une fonction de purge peut également être incorporée dans un ensemble de soupape à engrenage, garantissant que les fluides de purge ne peuvent pas être réintroduits dans le processus principal en raison d'une erreur humaine.

Automatisation. L'automatisation de la collecte d'échantillons, tout en entraînant un coût initial plus élevé, peut réduire davantage l'erreur humaine. Un panneau automatisé peut garantir que la porte de l'enceinte est correctement fermée, que les vannes sont ouvertes correctement et en séquence, et que le débit et la pression du produit et de la purge sont maintenus avec précision. Cela peut généralement être accompli en connectant vos panneaux d'échantillonnage ponctuel à un contrôleur logique programmable (PLC) ou au système de contrôle de l'usine. Assurez-vous de vérifier les exigences de votre zone dangereuse partout où vous ajoutez du câblage.

En fin de compte, l'échantillonnage ponctuel devrait être un processus qui vous donne une plus grande confiance dans le fait que vous fournissez un produit de haute qualité et conforme aux spécifications pour vos clients. Le choix de systèmes d'échantillonnage instantanés faciles à utiliser et bien conçus et le respect des meilleures pratiques établies dans l'ensemble de votre établissement peuvent contribuer à cet objectif.

Vous souhaitez en savoir plus sur la façon d'améliorer les pratiques d'échantillonnage ponctuel dans votre établissement ? Les spécialistes de Swagelok peuvent vous aider à évaluer vos besoins d'échantillonnage instantané et vous aider à choisir un système qui vous convient.