Den présence de hautes température ans le domaine de la mesure et du contrôle des gaz dans les procédés industriels, l'arrivée des analyseurs à diode laser ajustable (TDL) s'est accompagnée d'avantages indéniables pour les utilisateurs. Ces analyseurs sont en effet réputés, à juste titre, pour leurs mesures fiables, rapides – la mesure est in situ, contrairement à une analyse extractive – des concentrations de gaz, ainsi que des mesures obtenues sans difficultés. Toutefois, lorsque l'on parle d'analyseurs TDL, il s'agit bien souvent de modèles reposant sur une conception en cross-stack , où la source laser et le récepteur sont deux éléments distincts, installés de part et d'autre d'une conduite ou d'une cheminée.

Dans le domaine de la mesure des gaz dans les procédés industriels, l'arrivée des analyseurs à diode laser ajustable (TDL) s'est accompagnée d'avantages indéniables pour les utilisateurs. Ces analyseurs fournissent des mesures fiables et rapides des concentrations de gaz, ainsi que des mesures obtenues sans difficultés.

Ces analyseurs TDL comportent des limites quant à la largeur minimale de conduite nécessaire à leur fonctionnement, aux difficultés d'installation et d'alignement, d'où le respect d'un certain nombre de prérogatives d'implantation – un système d'ajustage permet d'atteindre l'angle de 1 à 2° accepté, mais cette opération est vite compliquée à faire en haut d'une cheminée, par exemple –, ainsi que des limites relatives à la température de procédé et au taux de particules dans le flux de gaz. Sans compter une fiabilité des mesures uniquement dans un éventail limité d'emplacements dans un procédé. Par ailleurs, une fois installés à un emplacement approprié, les analyseurs TDL cross-stack ont tendance à utiliser des quantités considérables de gaz de purge, afin de maintenir un chemin optique constant (absence d'air) et d'entretenir les optiques. Avec deux systèmes de purge au niveau des têtes et autant pour le process, la consommation d'azote peut atteindre jusqu'à 300 l/min ; et plus l'analyseur TDL cross-stack est long, plus il y a de brides et plus il y a de purges.

Une conception « repliée »

Avec une conception où le chemin optique est « replié », comme c'est le cas avec les analyseurs TDL GPro 500 de l'américano-helvétique Mettler-Toledo

Analyse industrielle – grâce à un prisme ( corner cube ) qui renvoie vers la tête émettrice le laser émis, source et récepteur sont donc du même côté –, le fonctionnement est plus pratique, plus flexible et plus économique. Premier avantage, un tel analyseurTDL peut ainsi disposer d'un chemin optique minimum de 104 mm, avec une sonde à bride sectionnelle, soit des conduites d'un diamètre nominal DN50. Les autres avantages qui en découlent sont l'absence de perte de charge et d'augmentation de la pression, une meilleure insensibilité aux fortes vibrations, ainsi qu'une installation très facile. Il n'y a en effet plus de problèmes d'alignement et une seule bride suffit dans la plupart des cas. Enfin, la consommation en gaz de purge est également réduite significativement, de l'ordre de 0,2 à 1 l/min au niveau de la tête et entre 2 et 3 l/min au niveau du process.

Pour étendre encore plus les applica-tions des analyseurs TDL, les utilisateurs peuvent mettre en œuvre différents types de raccordements au process, tels que ceux développés par Mettler-Toledo Analyse industrielle. On trouve par exemple des raccords sectionnels ( wafers ) en ligne, des sondes à immersion dotées d'un raccord ne requérant aucun gaz de purge, avec filtre à particules protégé, ou d'un raccord compatible avec un système extractif existant. Quels que soient les raccords process, leur flexibilité est essentielle pour la simplicité d'installation et, in fine, la réalisation de mesures réellement représentatives du gaz à l'endroit adéquat sur la ligne de procédé. Rappelons qu'un analyseur réalisant des mesures in situ doit toujours prendre en compte les conditions variables du procédé et être en mesure de procéder à une compensation automatique. Une compensation précise de la température et de la pression est donc fortement recommandée. De même, le système doit impérativement être robuste puisqu'il est en contact direct avec le gaz.

Contrairement aux modèles de type cross-stack, où la source laser et le récepteur sont installés de part et d'autre d'une conduite ou d'une cheminée, la conception où le chemin optique est « replié », choisie par Mettler-Toledo Analyse industrielle, se distingue par un fonctionnement plus pratique, plus flexible et plus économique.

Intéressons-nous à plusieurs applications que l'on peut rencontrer dans les procédés industriels. Pour les flux de gaz contenant des condensats, des particules ou des matériaux susceptibles d'encrasser l'optique du capteur, il est possible d'utiliser une sonde avec système de purge. La sonde est insérée dans le conduit ou la cheminée, là où la mesure est exigée. Comme le gaz circule à travers les ouvertures dans la sonde, un gaz de purge est injecté en continu pour créer un tampon entre l'optique et le gaz mesuré. Le gaz de

purge est propre et sec – il s'agit généralement de l'azote –, de sorte qu'il ne gêne pas l'optique. En sortie, il se décharge dans le process. On retrouve ce système de purge dans les sondes de type wafer , ainsi que le même concept pour les applications faisant intervenir de la vapeur d'eau. Dans ce cas de figure, il s'agit de bloquer les molécules d'eau, ce qui peut permettre de s'affranchir d'un traitement en amont.

Pour étendre encore plus les applications des analyseurs TDL, les utilisateurs ont à leur disposition différents types de raccordements au process originaux. On trouve par exemple des raccords sectionnels (wafers) en ligne, des sondes à immersion dotées d'un raccord ne requérant aucun gaz de purge, avec filtre à particules protégé, ou d'un raccord compatible avec un système extractif existant.

Des lieux jusqu'ici inaccessibles

Pour les flux de gaz propres, sans condensation, il existe des sondes sans système de purge. On retrouve, comme dans le cas précédent, la sonde insérée dans le conduit et le gaz qui circule dans la sonde pour une mesure immédiate. Les applications types pour les sondes sans purge sont l'inertage et celles où le débit gazeux est trop faible pour l'expulsion du gaz de purge hors de l'ana-lyseur (vitesse du gaz de 1 m/s ou moins). Évidemment, il peut arriver que, dans certaines applications, le flux de gaz non condensé contienne des particules. Dans ce cas précis, Mettler-Toledo Analyse industrielle a développé l'option Blowback. La sonde est alors équipée d'un raccord spécifique qui est utilisé pour nettoyer le filtre par rétro-soufflage régulier. Cette opération peut d'ailleurs être automatisée. Aucune maintenance régulière du filtre n'est requise, mais le filtre doit quand même être changé tous les ans.

Enfin, dans les flux de gaz propres et secs, qui sont donc déjà pré-conditionnés, il est envisageable de mettre en œuvre une cellule dite extractive. Les gaz pré-conditionnés sont introduits dans la sonde d'extraction, traversent le chemin optique et en sortent ensuite. Les avantages sont notamment un excellent temps de réponse et l'absence

de rupture pouvant amener une situation catastrophique. L'une des principales conditions est l'obligation de disposer d'un système d'échantillonnage et de conditionnement extractif des gaz. Au vu des possibilités offertes par les raccords procédés et des développements que font encore les fabri-cants comme Mettler-Toledo Analyse industrielle, d'aucuns ne pourront plus dire qu'il est impossible d'installer un analyseur de gaz TDL n'importe où dans un procédé industriel.