Bronkhorst
Application note

Régulation du débit en analyse de combustion

Régulation précise & reproductible du débit

Un fabricant d’équipements d’analyse élémentaire a demandé à Bronkhorst de fournir une solution pour alimenter en gaz le four de combustion et la partie détection de l’analyseur. Des débits précis et reproductibles du gaz porteur sont essentiels pour la combustion.

Consulter la solution Bronkhorst

Dans le domaine de l’analyse élémentaire, l’analyse de combustion est une technique permettant de mesurer la teneur totale en éléments tels que le carbone, l’hydrogène, l’azote, le sulfure et l’oxygène, dans un échantillon. Cette technique peut être utilisée pour clarifier le comportement des plastiques, pour établir la qualité de (bio)carburants, pour confirmer la teneur en azote dans un sol et un compost ou pour vérifier la qualité de l’alimentation humaine et animale. Dans l’analyse de combustion, l’échantillon est brûlé avec de l’oxygène et les gaz de combustion sont balayés vers un détecteur afin de déterminer les quantités totales de ces gaz et donc, de ces éléments.

Régulation du débit en analyse de combustion d'un échantillon de sol

Exigences de l'application - L'analyse de combustion

Pour que la combustion puisse être contrôlée, il faut que l’oxygène, en tant que composé de la réaction, soit dosé avec précision. Aussi des débits d’hélium précis et reproductibles sont nécessaires en tant que gaz porteur des produits de combustion vers le détecteur. En outre, il faut des régulateurs de débit qui puissent gérer de si petites quantités de gaz, et à la fois compacte pour réduire l’encombrement dans la machine d’analyse.

A propos de l'Analyse Elémentaire de Trace

Caractéristiques importantes

  • Précision et reproductibilité de l’analyse élémentaire
  • Régulateurs de débit compacts
  • Faibles coûts
     


Solution de régulation de débit adoptée

La solution de Bronkhorst consiste en trois régulateurs de débit massique de la série EL-FLOW Base, qui sont commandés par un automate programmable (PLC) à l’intérieur de l’équipement d’analyse. Un échantillon est pesé avec précision et alimenté dans le four à combustion de l’analyseur. Un des régulateurs de débit massique est utilisé pour fournir de l’oxygène comme réactif dans le procédé de combustion. L’oxygène doit être dosé précisément pour limiter l’usage du catalyseur, et rendre constant le débit dans le four à combustion

Dans le four, les éléments carbones, hydrogène, azote et sulfure subissent une combustion et atteignent leurs formes oxydées respectives CO2, H2O, NO2 et SO2.

Schéma fluidique procédé d'analyse de combustion
Schéma fluidique

Le deuxième régulateur de débit massique introduit un flux de gaz porteur d’hélium dans le four à combustion. L’eau (H2O) est retirée dans un piège à eau en aval du four à combustion et le flux d’hélium transporte les gaz de combustion à travers une colonne de chromatographie gazeuse (GC) qui sépare ces constituants les uns des autres. Puis, les gaz sont transportés vers un détecteur de conductivité thermique (TCD) afin de déterminer la quantité de chacun de ces gaz et des éléments correspondants. Le troisième régulateur de débit massique fournit un débit gazeux d’hélium au détecteur de conductivité thermique.

Pour analyser l’oxygène dans un échantillon, l’analyseur doit fonctionner dans un mode de réduction sans fournir d’oxygène gazeux. L’hélium est toujours utilisé comme gaz d’entraînement dans ce procédé. L’oxygène est converti en un composé qui est séparé dans la colonne de chromatographie gazeuse (GC) pour être détecté par le détecteur de conductivité thermique.

Pour pouvoir déterminer avec précision la composition de tout petits échantillons, les appareils Bronkhorst EL-FLOW Base et les solutions MANI-FLOW peuvent réguler des petits débits gazeux dans la plage de 100 ml/min de manière précise et reproductible. De plus, le format compact des régulateurs de débit favorise le faible encombrement de l’équipement d’analyse dans le laboratoire, ainsi que les coûts.

Avant d’utiliser les régulateurs de débit, l’équipement d’analyse a au préalable appliqué une différence de pression comme force d’entraînement pour les gaz de combustion devant être transportés tout au long du procédé. En fait, le procédé d’analyse de combustion est plus précis en utilisant des régulateurs de débit.
 

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