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Pour un échantillonnage instantané des gaz sûr et représentatif

Système d’échantillonnage instantané de gaz Swagelok

Les bonnes pratiques pour prélever des échantillons de gaz ou de liquides volatils

Matt Dixon, ingénieur d’études principal chez Swagelok

Pour optimiser les coûts d’un procédé de transformation chimique et maintenir une production de qualité, il est indispensable de prélever régulièrement des échantillons de fluide représentatifs du process pour les faire analyser en laboratoire. L’échantillonnage instantané – également appelé échantillonnage ponctuel, échantillonnage sur le terrain ou simplement échantillonnage – aide à valider les conditions du processus et à vérifier que le produit que vous fabriquez est conforme à un cahier des charges défini en interne ou par un client. L’échantillonnage instantané peut également aider à vérifier les mesures effectuées par des systèmes d’analyse en ligne – un moyen de plus en plus apprécié pour obtenir des informations en temps réel sur un processus.

L’échantillonnage instantané des gaz pose des difficultés particulières qu’il est impératif de régler pour obtenir une vision exacte des conditions réelles du process. Poursuivez votre lecture pour découvrir comment remédier à ces difficultés en utilisant les bonnes techniques.

Découvrir les solutions Swagelok pour l’échantillonnage instantané

Comment maintenir les conditions précises d’un process en utilisant des cylindres d’échantillonnage de gaz

Les gaz et les liquides volatils doivent être prélevés et conservés à des températures et à des pressions empêchant tout changement d’état susceptible de modifier la composition des échantillons.

Les règles de base de l’échantillonnage

L’échantillonnage instantané permet de valider les conditions du process et de s’assurer de la qualité du produit fini. Une procédure d’échantillonnage instantané efficace nécessite de bien avoir les règles suivantes à l’esprit :

  1. L’échantillon doit être représentatif du process. Utilisez des cannes pour prélever les échantillons au milieu de la conduite et évitez que les échantillons ne changent d’état physique pendant leur transport.
  2. La procédure doit être rapide. Réduire au minimum le temps écoulé entre le prélèvement de l’échantillon et son arrivée au laboratoire permet de s’assurer que celui-ci représentera exactement les conditions du process.
  3. L’échantillon doit être pur. Éviter les bras morts en amont du récipient qui va recueillir l’échantillon et faites en sorte de purger ou de rincer le système d’échantillonnage afin de réduire au minimum le risque de contamination.

Imaginez un liquide dans lequel un gaz est dissous. Si la température augmente et/ou si la pression diminue, le gaz dissous peut alors former des bulles qui vont s’échapper de l’échantillon. Ou imaginez à l’inverse un échantillon gazeux dont la température diminue et/ou la pression augmente. Une partie du gaz peut alors se condenser et s’échapper de l’échantillon sous forme liquide. Dans chacune de ces deux situations, la composition de l’échantillon est fondamentalement modifiée et, par conséquent, n’est plus représentative des conditions du process.

C’est pour cela que, pour prélever un gaz ou un liquide volatil, il est nécessaire d’utiliser des cylindres d’échantillonnage (et non de simples bouteilles d’échantillonnage non pressurisées et moins coûteuses), le but étant de préserver l’état physique et le caractère représentatif de l’échantillon. Si le gaz est toxique, les cylindres sont par ailleurs très efficaces pour protéger à la fois les techniciens et l’environnement d’émanations ou d’émissions éventuelles.

L’échantillonnage des gaz et des liquides volatils présente certaines particularités par rapport à l’échantillonnage des liquides non volatils. Cet article porte spécifiquement sur l’échantillonnage des gaz et des liquides volatils. Pour des stratégies d’échantillonnage des liquides non volatils, cliquez sur ce lien.

Comment choisir un cylindre approprié

La plupart des cylindres d’échantillonnage sont fabriqués à partie de tubes sans soudure de manière à obtenir une épaisseur de paroi, des dimensions et des capacités régulières, mais certaines variables doivent être prises en compte en fonction de vos besoins particuliers. Votre fournisseur pourra vous aider à choisir le type de cylindre adapté à ces besoins. Voici quelques caractéristiques à examiner au moment de choisir un cylindre d’échantillonnage :

  • Des raccords rapides faciles à manipuler, pour pouvoir extraire puis remettre en place le cylindre rapidement et en toute sécurité au niveau du point de prélèvement
  • Un rétrécissement progressif du cylindre au niveau du goulot, pour éviter que du fluide ne reste piégé et pour faciliter le nettoyage des cylindres au laboratoire ainsi que leur réutilisation sur le terrain
  • La composition et l’état de surface des matériaux de fabrication, dans la mesure où certains gaz ou liquides volatils pourront exiger des alliages spéciaux ou des matériaux particuliers
  • Des lignes de dérivation intégrées, qui peuvent être utiles pour purger les résidus d’échantillons toxiques et améliorer ainsi la sécurité des techniciens. Une ligne de dérivation permet au fluide de purge de s’écouler à travers les raccords rapides. Si un déversement de fluide se produit alors que le cylindre a été extrait du système, il s’agira du fluide de purge et non du fluide toxique de l’échantillon.
  • Un cylindre conçu et fabriqué pour durer. Les cylindres d’échantillonnage doivent souvent être transportés sur de grandes distances pour atteindre le laboratoire où l’analyse de l’échantillon sera effectuée

Comment remplir correctement un cylindre

Dans la plupart des cas, il est plus judicieux de procéder au remplissage avec le cylindre en position verticale. Il y a plusieurs raisons à cela.

Si vous prélevez un liquide volatil, il est préférable de remplir le cylindre par le bas. Cela permet au gaz éventuellement piégé dans le cylindre d’être évacué par le haut au fur et à mesure du remplissage, généralement par un tube prévu à cet effet. Ce tube permet également de garder un peu de place pour du gaz dans le cylindre – un cylindre complètement rempli de liquide pourrait en effet éclater en cas de variation imprévue de la température. Inversement, lorsque le fluide prélevé est un gaz, les cylindres doivent être remplis par le haut. Ceci permet d’évacuer par le bas du cylindre toute condensation qui pourrait s’être formée dans la ligne.

Comment limiter le risque d’erreur humaine

La nature même de l’échantillonnage instantané exige l’intervention d’un technicien pour procéder au prélèvement – le risque d’erreur humaine est donc inhérent au processus. Par conséquent, un système d’échantillonnage de gaz ou de liquide volatil conçu de manière à limiter ce risque aidera à mettre en place une procédure la plus sûre et la plus fiable possible.

Par exemple, un panneau d’échantillonnage instantané spécialement conçu pour prélever des gaz pourra être fabriqué de manière à ce que le cylindre soit bien orienté pour procéder à son remplissage par le bas, comme indiqué précédemment. Cela élimine le risque qu’un technicien procède de manière incorrecte pour introduire ou prélever l’échantillon. Il en va de même pour un panneau spécialement conçu pour l’échantillonnage de liquides volatils.

Les assemblages avec vannes à pignon, qui permettent de s’assurer que toutes les vannes devant être actionnées pour prélever un échantillon s’ouvriront dans le bon ordre, peuvent également aider à mettre en place une procédure infaillible, en supprimant le besoin pour l’opérateur d’ouvrir et de fermer ces vannes manuellement. Une fonction de purge peut également être incorporée dans un assemblage avec vannes à pignon, ce qui permettra de s’assurer que les fluides de purge ne seront pas réintroduits par erreur dans le process principal.

Enfin, dans les grandes installations, des prélèvements sont effectués régulièrement à de nombreux endroits différents. Dans un souci de cohérence, il pourra être utile d’opter pour un modèle de panneau uniformisé, ce qui évitera d’éventuelles confusions et favorisera des procédures identiques à chaque point de prélèvement.

En fin de compte, l’échantillonnage instantané devrait être un processus qui vous donne l’assurance que votre production est de qualité et conforme au cahier des charges de vos clients. Choisir des systèmes d’échantillonnage instantané faciles à utiliser et mettre en œuvre des pratiques bien établies dans l’ensemble de votre installation peut contribuer à cet objectif.

Vous souhaitez en savoir plus sur la manière d’améliorer vos techniques d’échantillonnage instantané dans votre installation ? Les spécialistes de Swagelok peuvent vous aider à évaluer vos besoins en la matière et à choisir le système d’échantillonnage qui y répondra le mieux.

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