Éviter les erreurs classiques des systèmes d'échantillonnage liquide et gazeux

Éviter les erreurs classiques des systèmes d'échantillonnage liquide et gazeux

Karim Mahraz, Chef de produit Swagelok, Instrumentation analytique

La conception d'un système d'échantillonnage est un processus délicat ; la moindre erreur peut entraîner un fonctionnement peu fiable. Beaucoup d'erreurs d'aujourd'hui hantaient déjà les concepteurs par le passé. Il est temps d'apprendre à éviter les erreurs liées aux systèmes d'échantillonnage liquide et gazeux.

Obtenir de meilleurs échantillons gazeux

Les gaz se comportent différemment selon les fluctuations de pression et de température – toutes deux probables dans un système d'échantillonnage. Ces fluctuations peuvent provoquer condensation ou retard temporel, affectant les résultats de l'analyseur. Pour éviter ces problèmes, réduisez la pression d'un échantillon gazeux le plus tôt possible, et autant que possible. Cela réduira sa température, minimisant le risque de condensation pendant son passage dans le système. La réduction de pression diminue aussi les besoins en chauffage en aval. Vous pouvez abaisser la pression aux régulateurs et restricteurs : vannes à aiguille, orifices ou tubes capillaires. La condensation sera plus probable du côté haute pression de ces composants.

Lors de la conception d'un système d'échantillonnage gazeux, ne jamais :

• Transporter un gaz à sa température de point de rosée : Un gaz à son point de rosée est saturé et susceptible de condenser à tout moment. Réduisez la pression ou chauffez la ligne. Le chauffage de la ligne est souvent plus efficace ; la chute de pression n'empêchera pas une condensation ultérieure si le gaz refroidit plus loin.
• Supposer que l'isolation maintiendra une ligne gazeuse au chaud : L'isolation aide, mais toute chute de pression dans le système réduira la température du gaz. Finalement, le gaz peut atteindre son point de rosée et condenser. Utilisez donc un traçage chauffant pour assurer un chauffage uniforme selon les besoins.
• Avoir une ligne non chauffée en amont d'une chute de pression si vous chauffez l'aval : La température du gaz chute au point de la chute de pression. Le différentiel de température résultant sera encore plus élevé, augmentant le risque de condensation.
• Ne pas chauffer un régulateur abaissant plus de 20 bar : Lors d'une perte de pression drastique, le gaz subit une perte de température drastique – au point que le régulateur peut givrer. C'est l'effet Joule-Thomson. En chauffant le régulateur, et probablement le tubage adjacent et autres composants, vous atténuez cet effet.
• Faire passer des tubes non chauffés dans un abri climatisé quand les lignes extérieures sont tracées chauffées : La chute rapide de température – de chaud à froid – créera un risque de condensation indésirable, ainsi qu'une réduction de pression. Continuez le traçage chauffant à l'intérieur de l'abri.

Obtenir de meilleurs échantillons liquides

Là où les échantillons gazeux requièrent une réduction significative de pression, les échantillons liquides, eux, nécessitent une augmentation de pression le plus longtemps possible. Car les liquides perdent de la pression en traversant de longs tubes ou des restricteurs. Une pression plus élevée en amont aidera à déplacer le fluide plus loin dans le système à une pression plus grande, éliminant potentiellement le besoin d'une pompe en aval et réduisant le retard temporel.

Lors de la conception d'un système d'échantillonnage liquide, ne jamais :

• Transporter un liquide à sa température de point de bulle : Le point de bulle est le point d'ébullition initial du liquide et peut être bien plus bas que prévu, surtout si le liquide contient du gaz dissous. Maintenez la pression aussi haute que possible jusqu'à l'analyseur.
• Faire chuter la pression du liquide au point de prélèvement : Cela peut entraîner un retard temporel significatif ou la nécessité d'installer des pompes en aval. Maintenez une pression suffisante du prélèvement jusqu'à l'analyseur en passant par tous les composants intermédiaires.
• Installer une vanne à aiguille avant un analyseur ou un débitmètre : La chute de pression causée par une vanne à aiguille ou tout dispositif restrictif risque de libérer des bulles de vapeur dans l'écoulement liquide, interférant avec les résultats. Maintenez une pression haute et une température basse (mais pas sous le point d'écoulement du liquide) pour éviter l'ébullition.
• Installer une vanne à aiguille avant un vaporiseur : Le retard temporel est fréquent dans les systèmes d'échantillonnage liquide, mais la ligne d'entrée du vaporiseur est le coupable le plus fréquent. Il est difficile d'obtenir une réponse de l'analyseur en cinq minutes avec un vaporiseur. Une vanne à aiguille avant le vaporiseur ralentirait encore le processus.

Se mettre en position de réussite

La conception de systèmes d'échantillonnage est un art délicat – chaque système est différent. Les conseils ci-dessus amélioreront votre réussite en échantillonnage, facilitant la vie du prochain concepteur qui utilisera votre design.

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