Echantillonnage des hydrocarbures liquides, produits chimiques
et CO2 en raffinerie, chimie, pétrochimie
Chimie et pétrochimie
SOCLEMA propose des solutions spécifiques pour l'échantillonnage des hydrocarbures liquides, produits chimiques et CO2 avec des systèmes de filtration et séparation, du tube tracé et des cannes de prélèvement.
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On désigne par hydrocarbures liquides :
Le pétrole brut dont le pétrole dit « non conventionnel » comme les huiles de schiste, les huiles extraites des sables bitumineux et les pétroles « extra lourds »,
Les condensats ou « liquides de puits de gaz naturel », c’est-à-dire des fractions légères comme le pentane et l’octane. Ces hydrocarbures sont présents à l’état gazeux dans des gisements et se condensent à pression atmosphérique.
Les liquides de gaz naturel, c’est-à-dire l’éthane, le propane et le butane. Les deux derniers, produits dans des usines de gaz naturel mais aussi dans des raffineries de pétrole, sont qualifiés de gaz de pétrole liquéfié (GPL).
Les liquides de synthèse produits à partir de gaz naturel et de charbon
Les biocarburants (bioéthanol et biodiesel), produits à partir de matériaux organiques non fossiles.
Le gaz naturel liquéfié (GNL) n’est pas comptabilisé parmi les hydrocarbures liquides car cet état se limite à la phase de transport.
Les hydrocarbures sont des composés organiques constitués exclusivement d’atomes de carbone (C) et d’hydrogène (H). Ils sont tous différents en raison de leur origine et leur composition chimique.
Ils présentent une grande importance commerciale puisqu’ils sont utilisés comme carburants, combustibles, huiles lubrifiantes et produits de base en synthèse pétrochimique. Il est donc important de les analyser.
Le prélèvement d’échantillons est nécessaire pour déterminer leur propriétés physiques et chimiques, comme la teneur en eau et en sédiments, la viscosité, la densité, ou encore la pression de vapeur. Il faut différencier l’échantillonnage manuel de l’échantillonnage automatique.
L’échantillonnage manuel est utilisé lorsque la masse à échantillonner est homogène. Les normes ISO 3170 : 2004 et ASTM D4057 apportent les lignes directrices pour l’échantillonnage manuel de produits pétroliers liquides et semi-liquides, de pétrole brut, de produits intermédiaires, ainsi que de l’eau ou des composants lourds associés aux produits pétroliers.
Ces textes normalisent les conditions de prélèvement d’échantillons d’hydrocarbures liquides ou semi-liquides dans des réservoirs, des fûts ou des oléoducs, par des moyens manuels. Les normes spécifient les modes opératoires visant à réduire, voire à éliminer les pertes de fractions légères qui peuvent survenir durant la manipulation des échantillons. Ces modes opératoires ont pour but d’obtenir des échantillons servant à déterminer la qualité des hydrocarbures, la teneur en eau et la présence d’autres impuretés ne faisant normalement par partie du liquide transféré.
Les normes proposent un guide du matériel à utiliser, de la préparation du conteneur et des procédures d’échantillonnage manuelles qui doivent assurer la sécurité du personnel impliqué. Il existe de nombreux types d’échantillonneurs possibles avec des bouteilles, des cylindres, des conteneurs qui peuvent être en verre, en plastique ou en métal.
On doit de préférence sélectionner un équipement qui ne demande pas de transférer l’échantillon du conteneur initial à un conteneur intermédiaire. Le matériel utilisé doit être conçu et fabriqué en s’assurant qu’il répond bien à sa fonction. Il doit être suffisamment résistant et parfaitement hermétique pour préserver les caractéristiques initiales de l’échantillon. Les matériaux de construction doivent être compatibles avec le produit échantillonné et il ne doit pas y avoir d’interaction entre les deux, sans quoi l’intégrité de l’échantillon pourrait être affectée.
L’échantillonnage manuel convient lorsque les liquides à échantillonner sont homogènes, et que leur composition et leur qualité ne varient pas de façon importante dans le temps. Lorsque ce n’est pas le cas, l’échantillonnage automatique est la procédure recommandée : le prélèvement continu ou répété de petits échantillons garantit que tous les changements se retrouvent dans l’échantillon collecté. Les normes ISO 3171 : 1999 et ASTM D4177 apportent les lignes directrices pour l’échantillonnage automatique de produits pétroliers liquides.
Il est indispensable que les échantillons soient représentatifs car ils permettent de déterminer les propriétés physico-chimiques qui sont utilisées pour établir les volumes et les prix conformément aux spécifications commerciales et réglementaires. Pour que l’échantillon soit aussi représentatif que possible, il est primordial de s’assurer que les recommandations liées à l’homogénéité de l’échantillon au point d’échantillonnage et à la fréquence de prélèvement soient respectées. Les hydrocarbures non homogènes doivent être mélangés au point de prélèvement ; le volume doit être consistant et prélevé dans le flux de telle sorte qu’il est représentatif du volume total. L’échantillon doit être conservé dans le collecteur sans être altéré. Les échantillons doivent être mélangés pour garantir que l’échantillon final fourni à l’analyseur est représentatif.
Les systèmes d’échantillonnage automatiques sont composés d’un système pour conditionner le flux en amont du point d’échantillonnage, d’un système prélevant physiquement l’échantillon, d’un système mesurant le débit, d’un système contrôlant le volume prélevé et d’un réservoir pour collecter et stocker les échantillons. Selon l’application, l’isolation de certains composants ou du système entier peut s’avérer nécessaire. Le système de prélèvement peut est installé sur la ligne principale ou sur une boucle rapide. Ces deux installations permettent d’obtenir un échantillon représentatif.