d’hydrogène

L’invention concerne en général la mesure en ligne ou sur un prélèvement de la concentration de peroxyde d’hydrogène dans un liquide.

Certains équipements de procédé de réacteurs nucléaires font l’objet périodiquement d’un traitement chimique de nettoyage. Notamment, les générateurs de vapeur des réacteurs à eau pressurisée peuvent faire l’objet d’un traitement connu sous le sigle NPGV/DMT (ou mDMT), c’est-à-dire Nettoyage Préventif Générateur Vapeur avec le procédé Deposit Minimization Treatment (ou modified Deposit Minimization Treatment). Un tel traitement vise à éliminer les dépôts accumulés sur les internes, sur les tubes des générateurs de vapeur pour un fonctionnement nominal de ces composants.

Le traitement chimique de NPGV est effectué en mettant en contact les dépôts présents dans le GV avec un liquide contenant entre autre de l’acide oxalique H2C2O4.

Les ions oxalates contenus dans un tel liquide se combinent avec les ions métalliques pour former des composés solubles dans l’eau.

A l’issue de l’étape de traitement chimique, les effluents liquides générés peuvent être traités avec un procédé connu sous le nom de procédé Fenton.

Dans ce procédé, du peroxyde d’hydrogène H ₂ O ₂ est injecté dans le liquide contenant des oxalates, le liquide étant chaud en début de traitement.

Le peroxyde d’hydrogène réagit avec les oxalates et les décompose en dioxyde de carbone CO ₂ . Les métaux précipitent principalement sous forme d’oxyde métallique.

Il est important, pendant ce traitement, d’être capable de mesurer la concentration de peroxyde d’hydrogène en solution. En effet, si la concentration de peroxyde d’hydrogène augmente excessivement, il peut se produire un emballement non maîtrisé de la réaction chimique de décomposition du peroxyde d’hydrogène.

Par ailleurs, mesurer la concentration de peroxyde d’hydrogène permet d’optimiser la conduite du traitement en adaptant le débit de peroxyde d’hydrogène injecté dans le liquide à traiter. Il est possible de mesurer la concentration de peroxyde d’hydrogène dans le liquide en prélevant des échantillons de liquide et en utilisant des bandelettes. La couleur de la bandelette plongée dans l’échantillon de liquide donne une indication de la concentration de peroxyde d’hydrogène. Une telle mesure est imprécise, et nécessite de réaliser des prélèvements fréquents.

Il existe également des capteurs permettant de réaliser en ligne des mesures de concentration de peroxyde d’hydrogène. Ces capteurs ne fonctionnent pas pour l’effluent liquide issu du traitement NPGV/DMT (mDMT).

Dans ce contexte, l’invention vise à proposer un procédé et un dispositif de mesure de la concentration de peroxyde d’hydrogène qui soient adaptés à un liquide contenant des oxalates, tel que l’effluent liquide issu du traitement NPGV/DMT (mDMT).

A cette fin, l’invention porte selon un premier aspect sur un procédé de mesure de la concentration de peroxyde d’hydrogène dans un liquide contenant des oxalates, le procédé comprenant les étapes suivantes :

- injection d’un flux continu dudit liquide dans une cellule contenant un catalyseur adapté pour catalyser la décomposition du peroxyde d’hydrogène, la cellule produisant un flux de gaz ;

- mesure de la quantité d’oxygène et de la quantité de dioxyde de carbone en régime stationnaire dans le flux de gaz produit par la cellule ;

- détermination de la concentration de peroxyde d’hydrogène dans le liquide en utilisant ladite quantité d’oxygène mesurée et ladite quantité de dioxyde de carbone mesurée.

Lors du passage sur le catalyseur, le peroxyde d’hydrogène se décompose en dioxygène (O ₂ ), et une fraction du peroxyde d’hydrogène en solution réagit également avec les oxalates. Le catalyseur catalyse en effet la réaction de décomposition des oxalates par le peroxyde d’hydrogène, qui produit du dioxyde de carbone (CO2).

La quantité d’oxygène et la quantité de dioxyde de carbone mesurées dans le flux de gaz produit dans la cellule permettent de déterminer la concentration de peroxyde d’hydrogène dans le liquide. Cette détermination est typiquement effectuée par calcul.

Ce procédé est bien adapté à une détermination en ligne, c’est-à-dire en continu, de la concentration en peroxyde d’hydrogène dans le liquide. Un changement de concentration du peroxyde d’hydrogène dans le liquide se traduira très rapidement par un changement de la quantité d’oxygène et de la quantité de dioxyde de carbone mesurées dans le flux de gaz issu de la cellule.

Quand le procédé de mesure est utilisé dans le cadre du traitement d’un liquide contenant des oxalates par injection d’un flux de peroxyde d’hydrogène, ceci permet de garantir la sécurité du traitement, notamment l’absence d’accumulation de peroxyde d’hydrogène en solution et le risque d’emballement de la réaction de décomposition du peroxyde d’hydrogène.

Ceci permet également de piloter le réglage du débit de peroxyde d’hydrogène ajouté dans le liquide.

Le procédé de mesure peut en outre présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :

- le procédé comprend une étape d’injection d’un flux continu de gaz neutre dans la cellule, concomitante avec l’injection de liquide ;

- le procédé comprend une étape de mesure du débit du flux de gaz neutre injecté dans la cellule ;

- le procédé comprend une étape de mesure d’un ou plusieurs des paramètres ci- dessous :

- température du flux de gaz ;

- pression du flux de gaz ;

- débit du flux de liquide injecté dans la cellule.

Selon un second aspect, l’invention porte sur un dispositif de mesure de la concentration de peroxyde d’hydrogène dans un liquide contenant des oxalates, le dispositif de mesure comprenant :

- une cellule contenant un catalyseur adapté pour catalyser la décomposition du peroxyde d’hydrogène ;

- une ligne d’injection d’un flux continu dudit liquide dans ladite cellule;

- une ligne d’évacuation d’un flux de gaz produit par ladite cellule;

- un organe de mesure de la quantité d’oxygène et de la quantité de dioxyde de carbone dans le flux de gaz circulant dans la ligne d’évacuation ;

- une unité de calcul configurée pour déterminer la concentration de peroxyde d’hydrogène dans le liquide en utilisant ladite quantité d’oxygène mesurée et ladite quantité de dioxyde de carbone mesurée.

Le dispositif de mesure peut en outre présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - le dispositif de mesure comprend une ligne d’injection d’un flux continu de gaz neutre dans la cellule ;

- le dispositif de mesure comprend un capteur de mesure du débit du flux de gaz neutre injecté dans la cellule ;

- le dispositif de mesure comprend un ou plusieurs des capteurs de mesure ci- dessous :

- capteur de mesure de la température du flux de gaz ;

- capteur de mesure de la pression du flux de gaz ;

- capteur de mesure du débit du flux de liquide injecté dans la cellule. Selon un troisième aspect, l’invention porte sur un procédé de traitement d’un liquide contenant des oxalates, le procédé de traitement comprenant les étapes suivantes :

- injection d’un flux de peroxyde d’hydrogène dans le liquide ;

- mesure de la concentration de peroxyde d’hydrogène dans le liquide par un procédé de mesure ayant les caractéristiques ci-dessus ;

- réglage du débit du flux de peroxyde d’hydrogène en utilisant la concentration de peroxyde d’hydrogène mesurée.

Selon un quatrième aspect, l’invention porte sur une installation de traitement d’un liquide contenant des oxalates, l’installation de traitement comprenant :

- un réceptacle contenant le liquide à traiter ;

- un dispositif d’injection d’un flux de peroxyde d’hydrogène dans le liquide contenu dans le réceptacle ;

- un dispositif de mesure de la concentration de peroxyde d’hydrogène dans le liquide contenu dans le réceptacle ayant les caractéristiques ci-dessus ;

- un dispositif configuré pour régler le débit du flux de peroxyde d’hydrogène en utilisant la concentration de peroxyde d’hydrogène mesurée.

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description détaillée qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées parmi lesquelles :

- [Fig 1] la figure 1 est une représentation schématique simplifiée d’une installation de traitement d’un liquide contenant des oxalates selon l’invention ; et

- [Fig 2] la figure 2 est une représentation schématique simplifiée du dispositif de mesure de la concentration de peroxyde d’hydrogène selon l’invention, mis en oeuvre dans l’installation de la figure 1. L’installation 1 représentée sur la figure 1 est prévue pour le traitement d’un liquide contenant des oxalates.

Elle est par exemple prévue pour le traitement des effluents liquides provenant du traitement d’un générateur de vapeur de réacteur nucléaire par le procédé NPGV/DMT (mDMT).

Ces effluents sont une solution aqueuse comprenant les éléments suivants :

- oxalate C2O4 ² entre 0 g/L et 40 g/L, sous forme acide oxalique ou sous forme complexée avec des espèces métalliques ;

- espèces métalliques (Fe, Cu, Zn, Mn...) entre 0 g/L et 20g/L.

La concentration des oxalates est typiquement comprise entre 1 et 30 g/L, par exemple comprise entre 2 et 20 g/L.

La concentration des espèces métalliques (Fe, Cu, Zn, Mn...) est typiquement comprise entre 1 g/L et 15g/L, par exemple comprise entre 2 et 10 g/L.

L’installation 1 est prévue pour traiter ce liquide par un procédé du type Fenton, qui provoque la décomposition des oxalates en CO2 et la précipitation des métaux sous forme d’oxyde métallique.

En variante, l’installation traite d’autres liquides contenant des oxalates.

L’installation 1 comprend un réceptacle 3 contenant le liquide à traiter.

Ce réceptacle est typiquement une cuve.

La cuve comprend de préférence un dispositif 5 d’agitation du liquide, par exemple un agitateur rotatif. En variante, le dispositif d’agitation est un circuit de recirculation du liquide en boucle fermée.

La cuve comporte en variante un circuit 6 de chauffage du liquide.

En variante, le réceptacle est un réacteur chimique, un conduit dans lequel le liquide est mis en circulation, ou tout autre type de réceptacle adapté.

L’installation 3 comprend par ailleurs un dispositif 7 d’injection d’un flux de peroxyde d’hydrogène dans le liquide contenu dans le réceptacle 3.

Le dispositif d’injection 7 comprend par exemple un réservoir 9 contenant un stock de peroxyde d’hydrogène, une ligne 1 1 raccordant le réservoir 9 à la cuve 3, et un organe de circulation 13 assurant la circulation du flux de peroxyde d’hydrogène depuis le réservoir 9 jusqu’à la cuve 3.

L’organe de circulation 13 est typiquement une pompe.

Le peroxyde d’hydrogène est une solution aqueuse, avec une concentration de peroxyde d’hydrogène comprise entre 35 et 50% massique. L’installation 1 comprend encore un dispositif 15 de mesure de la concentration de peroxyde d’hydrogène dans le liquide contenu dans le réceptacle 3.

Le dispositif de mesure 15 fait plus particulièrement l’objet de l’invention. Il sera décrit en détail plus bas.

Le dispositif de mesure 15 est configuré pour fournir une mesure en ligne, c’est-à-dire en continu, de la concentration de peroxyde d’hydrogène dans le liquide contenu dans la cuve 3. Il est raccordé fluidiquement par un conduit 17 à la cuve 3.

L’installation 1 comprend également un contrôleur 19 configuré pour régler le débit du flux de peroxyde d’hydrogène en utilisant la concentration de peroxyde d’hydrogène mesurée.

Le contrôleur 19 est renseigné par le dispositif de mesure 15.

Le contrôleur 19 comprend par exemple une unité de traitement d’informations formé d’un processeur et d’une mémoire associée au processeur, non représentée. La mémoire stocke un logiciel de régulation du débit du flux de peroxyde d’hydrogène en utilisant la concentration de peroxyde d’hydrogène mesurée.

En variante, le contrôleur 19 est réalisé sous forme de composants logiques programmables tels que des FPGA (de l’anglais Field-Programmable Gâte Arraÿ), ou encore sous forme de circuits intégrés dédiés, tel que des ASIC (de l’anglais Application-Specific Integrated Circuit).

Le contrôleur 19 règle le débit du flux de peroxyde d’hydrogène en agissant par exemple directement sur la pompe 13, c’est-à-dire en ajustant le point de fonctionnement de la pompe 13 (vitesse de rotation de la pompe par exemple).

En variante, le contrôleur 19 agit sur une vanne de régulation de débit implantée dans la ligne 1 1 , ou agit de toute autre façon adaptée.

Typiquement, le point de fonctionnement de la pompe 13, ou le degré d’ouverture de la vanne réglant le débit de liquide dans la ligne 1 1 , est fourni par des courbes, des équations ou encore des tables donnant directement l’information recherchée en fonction de la concentration de peroxyde d’hydrogène mesurée par le dispositif de mesure 15.

Le dispositif de mesure 15 va maintenant être décrit, en référence à la figure 2.

Ce dispositif 15 comprend une cellule 21 contenant un catalyseur 23 adapté pour catalyser la décomposition du peroxyde d’hydrogène.

La cellule 21 est typiquement une enceinte fermée, de petite taille. Elle présente par exemple un volume compris entre 10 et 500 mL. Le catalyseur 23 est du type adapté pour catalyser la décomposition du peroxyde d’hydrogène de manière rapide, en dioxygène et en eau, selon la réaction suivante :

2 H ₂ 0 ₂ ®· 2 H ₂ 0 + 0 ₂

Le catalyseur 23 catalyse la réaction des oxalates avec le peroxyde d’hydrogène en solution, selon la réaction suivante :

C2O4 ² - + H2O2 ®· 2 C0 ₂ + 2 OH-

Ce catalyseur est par exemple une poudre de noir de platine, ou du platine, ou un dépôt de noir de platine sur des éléments ayant des surfaces apparentes élevées (grilles, billes, etc...).

Le catalyseur 23 occupe par exemple le fond de la cellule 21. Il est confiné dans un volume délimité entre un filtre 25 et le fond 27 de la cellule 21.

Par exemple, le filtre 25 est un grillage métallique ou papier, présentant des ouvertures de diamètre 0,45 micromètre (pm).

Le dispositif 15 comporte si nécessaire un dispositif 29 de chauffage du liquide contenu dans la cellule 21.

Le dispositif 15 comporte un dispositif d’agitation 31.

Le dispositif de chauffage 29 est par exemple une plaque chauffante sur laquelle repose le fond 27 de la cellule 21.

Ainsi, le dispositif de chauffage 29 chauffe le liquide par conduction à travers le fond 27 de la cellule 21.

Le dispositif d’agitation 31 comprend par exemple un barreau magnétique disposé dans le volume 24, coopérant avec un agitateur magnétique situé sous la cellule.

Le dispositif de mesure 15 comporte encore une ligne d’injection d’un flux continu du liquide dans la cellule 21. Cette ligne d’injection est par exemple la ligne 17, représentée sur la figure 1 . A l’aval, cette ligne débouche dans le volume 24, occupé par le catalyseur 23.

L’amont et l’aval, dans la présente demande, sont entendus relativement au sens de circulation du fluide correspondant.

Comme visible sur la figure 2, le liquide occupe le volume 24, et occupe également un volume 33, au-dessus du filtre 25.

En revanche, le ciel 35 de la cellule est occupé par le gaz résultant de la décomposition du peroxyde d’hydrogène et de l’oxalate en présence du catalyseur 23. Le dispositif de mesure 15 comporte encore une ligne 37 d’évacuation du flux de gaz produit par la cellule 21. La ligne d’évacuation 37 est raccordée fluidiquement au ciel 35 de la cellule 21 .

Le dispositif de mesure 15 comporte encore une ligne d’évacuation de liquide 39, se raccordant côté amont au volume 33. La ligne 39 permet d’évacuer en continu le liquide injecté dans la cellule 21 via la ligne d’injection 17.

Le dispositif de mesure 15 comporte par ailleurs de préférence une ligne 41 d’injection d’un flux continu de gaz neutre dans la cellule 21.

Cette ligne d’injection 41 débouche dans le volume 24.

Le gaz neutre injecté est par exemple de l’argon. En variante le gaz neutre est de l’azote ou tout autre gaz adapté.

Le dispositif de mesure 15 comporte encore un organe de mesure de la quantité d’oxygène et de la quantité de dioxyde de carbone dans le flux de gaz circulant dans la ligne d’évacuation 37.

La quantité d’oxygène mesurée est exprimée sous la forme d’un pourcentage en volume de dioxygène par rapport au volume total de gaz dans le flux de gaz. En d’autres termes, cette quantité est égale au volume occupé par le dioxygène dans un volume de gaz donné, divisé par ledit volume donné. La quantité de dioxyde de carbone est exprimée sous la forme d’un pourcentage volumique de dioxyde de carbone dans le gaz. En d’autres termes, la quantité de dioxyde de carbone est égale au volume occupé par le dioxyde de carbone dans un volume de gaz donné, divisé par ledit volume de gaz donné.

En variante, la quantité est exprimée sous la forme d’un pourcentage massique, ou encore d’un pourcentage molaire.

L’organe de mesure 43 comporte typiquement une sonde 45 de mesure de la quantité d’oxygène dans le flux de gaz. Cette sonde 45 est montée sur la ligne d’évacuation 37. Par exemple la sonde 45 est une sonde InPro 6860i, commercialisée par la société Mettler Toledo.

L’organe de mesure 43 comporte encore une sonde 47 de mesure de la quantité de dioxyde de carbone dans le flux de gaz. La sonde 47 est montée sur la ligne d’évacuation 37. La sonde 47 est par exemple une sonde BCP-CO2 commercialisée par la société BlueSens.

De préférence, le dispositif de mesure 15 comporte un capteur 49 de mesure du débit du flux de gaz neutre injecté dans la cellule 21. Le capteur 49 mesure typiquement le débit volumique de gaz neutre circulant dans la ligne d’injection 41 . Le dispositif de mesure 15 comprend avantageusement un ou plusieurs des capteurs de mesure ci-dessous :

- capteur 51 de mesure de la température du flux de gaz ;

- capteur 53 de mesure de la pression du flux de gaz :

- capteur 55 de mesure du débit du flux de liquide injecté dans la cellule 21.

Le capteur 51 de mesure de la température du flux de gaz est monté sur la ligne d’évacuation 37. Ce capteur est de tout type adapté. Par exemple, c’est un thermocouple.

Le capteur 53 de mesure de la pression du flux de gaz est monté sur la ligne d’évacuation 37. Par exemple, ce capteur est par exemple un capteur du type S20 commercialisé par la société WIKA.

Le capteur 55 de mesure du débit du flux de liquide est monté sur la ligne d’injection 17. Par exemple, le capteur 55 est un débitmètre Coriolis vendu sous le nom mini CORI-FLOW™ par la société Bronkhorst. Il mesure un débit volumique.

Avantageusement, la ligne d’injection 17 est équipée d’un organe de circulation 57, refoulant le liquide vers la cellule 21.

L’organe de circulation 57 aspire le liquide dans le réceptacle 3.

Le débit de liquide circulant dans la ligne d’injection est typiquement compris entre 0 et 40 millilitres/minute.

L’organe de circulation est par exemple une pompe du type LS Class, vendu par la société Teledyne SSL

Avantageusement, la ligne 17 est également équipée d’un capteur 59 mesurant la pression de liquide à l’intérieur de la ligne 17, entre l’organe de circulation 57 et la cellule 21.

La ligne d’injection d’un flux de gaz neutre 41 est équipée d’un clapet antiretour 61. Vers l’amont, elle est raccordée à une source de gaz neutre, par exemple une bouteille de gaz neutre sous pression, ou un réseau de distribution de gaz neutre. La source de gaz neutre n’est pas représentée sur les figures.

La ligne d’évacuation 37, vers l’aval c’est-à-dire à l’opposé de la cellule 21 , débouche dans un bullage 63.

Le dispositif de mesure 15 comporte encore une unité de calcul 65 configurée pour déterminer la concentration de peroxyde d’hydrogène dans le liquide en utilisant ladite quantité d’oxygène mesurée et ladite quantité de dioxyde de carbone mesurée.

De préférence, l’unité de calcul 65 utilise également une ou plusieurs des grandeurs ci-dessous : - débit du flux de gaz neutre mesuré par le capteur 49 ;

- température du flux de gaz mesurée par le capteur 51 ;

- pression du flux de gaz mesurée par le capteur 53 ;

- débit du flux de liquide injecté dans la cellule 21 mesuré par le capteur 55.

Le cas échéant, quand l’unité de calcul 65 n’utilise qu’une partie des mesures ci-dessus, ou aucune de ces mesures, les mesures manquantes sont remplacées par des valeurs prédéterminées, ou par des valeurs renseignées manuellement par un opérateur.

Les sondes 45 et 47 renseignent directement l’unité de calcul 65.

De même, les capteurs 49, 51 , 53, 55, 59 renseignent directement l’unité de calcul 65.

L’unité de calcul 65 détermine la concentration de peroxyde d’hydrogène dans le liquide à l’aide de l’équation suivante :

Où :

[H2O2] est la concentration de peroxyde d’hydrogène dans le liquide, exprimée en mg/L ;

[O2] est la quantité d’oxygène mesurée, exprimée en % volumique ;

[CO2] est la quantité de dioxyde de carbone mesurée, exprimée en % volumique ;

Û _Ar est le débit de gaz neutre, exprimé en L/min ;

MH202 est la masse molaire du H2O2, soit 34,01 g/mol ;

Vm est le volume molaire du gaz produit par la cellule 21 , exprimé en L/mol ;

QHPLC est le débit du flux de liquide injecté dans la cellule 21 , exprimé L/min.

Le volume molaire Vm du gaz produit par la cellule 21 est déterminé par l’unité de calcul en utilisant l’équation suivante :

R * T 8314 * T°gaz

Vm = - = - -—

P Pression gaz

OÙ :

R est la constante des gaz parfaits, exprimée en Pa.L/K.mol ; T°gaz est la température du flux de gaz produit par la cellule 21 , exprimé en K ;

Pression gaz est la pression du flux de gaz produit par la cellule 21 , exprimé en Pa.

L’unité de calcul 65 comprend par exemple une unité de traitement d’informations formée d’un processeur et d’une mémoire associée au processeur, non représentée. Un logiciel configuré pour effectuer le calcul ci-dessus est stocké dans la mémoire, ce logiciel étant apte à être exécuté par le processeur.

En variante, l’unité de calcul est réalisée sous forme de composants logiques programmables tels que des FPGA (de l’anglais Field-Programmable Gâte Arraÿ), ou encore sous forme de circuits intégrés dédiés, tels que des ASIC (de l’anglais Application-Specific Integrated Circuit).

De préférence, l’unité de calcul 65 est configurée pour contrôler l’organe de circulation 57 et pour contrôler un organe régulateur du débit de gaz neutre dans la ligne d’injection 41 .

Par exemple, l’organe régulateur du débit de gaz neutre est le même que la sonde 49. L’organe régulateur de débit est par exemple un régulateur de débit vendu sous le nom EL-FLOW ^® Select par la société Bronkhorst.

L’unité de calcul 65 fixe une consigne de débit de liquide.

Il fixe également une consigne de débit de gaz neutre.

L’invention concerne également un procédé de traitement d’un liquide contenant des oxalates, qui va maintenant être décrit.

Le procédé est prévu pour être mis en oeuvre dans l’installation de traitement 1 décrite ci-dessus.

Inversement, l’installation de traitement 1 est conçue pour la mise en oeuvre du procédé de traitement de l’invention.

Le procédé comprend au moins les étapes suivantes :

- injection d’un flux de peroxyde d’hydrogène dans le liquide ;

- mesure de la concentration de peroxyde d’hydrogène dans le liquide ;

- réglage du débit du flux de de peroxyde d’hydrogène en utilisant la concentration de peroxyde d’hydrogène mesurée.

Le liquide à traiter est contenu dans le réceptacle 3.

Il est agité à l’aide du dispositif agitateur 5. Il est chauffé par le circuit de chauffage 6.

Dans l’exemple représenté, le traitement est un traitement par batch. En variante, le traitement est un traitement en continu, un débit de liquide frais étant continuellement ajouté dans le réceptacle 3, un débit de liquide équivalent étant continuellement prélevé dans le réceptacle 3.

Le peroxyde d’hydrogène se présente sous la forme d’une solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène d’une concentration comprise entre 35 et 50% massique.

Dans l’exemple représenté, le peroxyde d’hydrogène est prélevé dans le réservoir 9. L’organe de circulation 13 assure la circulation du peroxyde d’hydrogène depuis le réservoir 9 jusque dans le réceptacle 3.

La mesure de la concentration de peroxyde d’hydrogène dans le liquide est effectuée selon le procédé qui va être décrit ci-dessous.

Cette mesure est effectuée en continu. On entend par là qu’un flux continu de liquide est prélevé dans le réceptacle 3 et dirigé vers le dispositif de mesure 15. Celui-ci fournit de manière continue, c’est-à-dire sensiblement permanente, une valeur de la concentration en peroxyde d’hydrogène dans le liquide.

En variante, l’analyse est effectuée par prélèvement, avec par exemple une ligne d’échantillonnage qui prélève directement dans la cuve et avec un retour dans la cuve, le capteur étant placé sur cette ligne d’échantillonnage.

A l’étape de réglage du débit du flux de peroxyde d’hydrogène, une consigne de débit du flux de peroxyde d’hydrogène est déterminée par le contrôleur 19.

Par exemple, si la concentration de peroxyde d’hydrogène mesurée est supérieure à une concentration de peroxyde d’hydrogène prédéterminée, la consigne de débit du flux de peroxyde d’hydrogène est fixée à zéro. Si la concentration de peroxyde d’hydrogène mesurée est inférieure à ladite concentration prédéterminée, la consigne de débit du flux de peroxyde d’hydrogène est fixée à une valeur prédéterminée le contrôleur 19 envoie ensuite un signal de commande qui est fonction de la consigne ainsi déterminée.

Ce signal de commande est par exemple un point de fonctionnement pour l’organe de circulation 13, ou un degré d’ouverture pour une vanne de réglage.

En variante, l’unité de calcul 19 ne met pas en oeuvre une stratégie de commande de type tout ou rien, mais une autre stratégie de commande, par exemple de type PI, PID, ou de tout autre type.

Le procédé de mesure de la concentration de peroxyde d’hydrogène dans le liquide va maintenant être décrit, en référence à la figure 2.

Ce procédé est particulièrement bien adapté pour être mis en oeuvre par le dispositif de mesure 15. Inversement, le dispositif de mesure 15 est particulièrement adapté pour mettre en oeuvre le procédé de mesure qui va être décrit maintenant.

Le procédé de mesure comprend au moins les étapes suivantes :

- injection d’un flux continu de liquide dans une cellule contenant un catalyseur adapté pour catalyser la décomposition du peroxyde d’hydrogène, la cellule produisant un flux de gaz ;

- mesure de la quantité d’oxygène et de la quantité de dioxyde de carbone en régime stationnaire dans le flux de gaz produit par la cellule ;

- détermination de la concentration de peroxyde d’hydrogène dans le liquide en utilisant ladite quantité d’oxygène mesurée et ladite quantité de dioxyde de carbone mesurée.

La cellule est typiquement la cellule 21 décrite plus haut.

Le catalyseur 23 est du type décrit plus haut.

Le liquide, dans la cellule 21 , est agité. Il est éventuellement chauffé.

La quantité d’oxygène et la quantité de dioxyde de carbone en régime stationnaire dans le flux de gaz sont mesurées comme décrit plus haut, à l’aide des sondes de mesure 45 et 47.

Comme indiqué plus haut, on mesure typiquement le pourcentage volumique de dioxygène dans le flux de gaz, et le pourcentage volumique de CO2 dans le flux de gaz.

Le terme « en régime stationnaire » s’entend ici comme signifiant que la mesure est effectuée dans des conditions stables : débit du flux de liquide injecté dans la cellule sensiblement constante, température de liquide et conditions d’agitation dans la cellule 21 sensiblement constantes.

De préférence, le procédé comprend une étape d’injection d’un flux continu de gaz neutre dans la cellule 21 , concomitante avec l’injection de liquide.

Le débit de liquide est réglé par l’unité de calcul 65. De même, le débit de gaz neutre est réglé par l’unité de calcul 65. En variante, le débit de liquide et/ou le débit de gaz est réglé manuellement.

Le gaz neutre est par exemple de l’argon, et en variante de l’azote.

Le liquide est injecté dans le volume 24 de la cellule 21. Ce volume 24 contient le catalyseur 23.

Le gaz neutre est également injecté dans le volume 24.

En passant sur le catalyseur, le peroxyde d’hydrogène contenu dans le liquide se décompose en dioxygène et en eau. Une fraction du peroxyde d’hydrogène en solution dans le liquide réagit également avec les oxalates en présence du catalyseur, produisant du dioxyde de carbone.

Le gaz neutre injecté dans la cellule 21 entraîne les espèces gazeuses produites par les réactions de décomposition en contact avec le catalyseur. Les gaz s’accumulent dans le ciel 35 de la cellule 21 , et sont évacués par la ligne d’évacuation 37. Les mesures des quantités d’oxygène et de dioxyde de carbone sont effectuées sur le flux de gaz parcourant la ligne d’évacuation 37.

De préférence, le procédé comprend une étape de mesure d’un ou plusieurs des paramètres ci-dessous :

- débit du flux de gaz neutre injecté dans la cellule 21 ;

- température du flux de gaz produit par la cellule 21 ;

- pression du flux de gaz produit par la cellule 21 ;

- débit du flux de liquide injecté dans la cellule 21.

La température et la pression du flux de gaz sont mesurées dans la ligne d’évacuation 37.

Le débit du flux de gaz neutre est mesuré dans la ligne d’injection 41.

Le débit du flux de liquide injecté est mesuré par un capteur placé sur la ligne d’injection 17.

Typiquement tous ces paramètres sont mesurés. En variante, seule une partie de ces paramètres, ou aucun paramètre, n’est mesuré. Dans ce cas, les mesures sont remplacées par des valeurs prédéterminées, ou par des valeurs rentrées manuellement par un utilisateur.

La concentration de peroxyde d’hydrogène dans le liquide est déterminée en utilisant l’équation indiquée ci-dessus.

Comme indiqué ci-dessus, les gaz produits (O2 et CO2) qui permettent de calculer la concentration de H2O2 ne sont mesurés que sous forme gazeuse, dans la ligne d’évacuation ou éventuellement dans le ciel gazeux de la cellule. Néanmoins, une partie des gaz produits peut être solubilisée, notamment si l’effluent liquide dans lequel on mesure la concentration en H2O2 n’est pas saturé en O2 et CO2. Ainsi, une fraction des gaz produits (O2 et CO2) n’est potentiellement pas mesurée. Cette fraction, si elle n’est pas mesurée, conduit à une incertitude de mesure.

Selon une variante de réalisation avantageuse, le procédé comprend une étape de mesure de la quantité de O2 dissout et de la quantité de CO2 dissout, par exemple au moyen d’une sonde de mesure de O2 dissout et d’une sonde de mesure de CO2 dissout. La quantité de O2 dissout et la quantité de CO2 dissout sont utilisées dans le calcul de la concentration H ₂ O ₂ . Ceci permet d’améliorer la précision de la mesure sur un effluent non saturé en O ₂ et CO ₂ .

Il est aussi envisageable de calculer les quantités dissoutes, à partir des limites de solubilité de ces espèces gazeuses (données disponibles dans la littérature).

L’erreur maximale de mesure vis-à-vis des espèces dissoutes est dans tous les cas inférieure à leur limite de solubilité.

Le procédé peut être appliqué à différents types de liquide, notamment à des effluents aqueux comprenant des composés azotés. Dans ce cas, on mesure la quantité d’azote gazeux en régime stationnaire dans le flux de gaz produit par la cellule. La détermination de la concentration de peroxyde d’hydrogène dans le liquide est effectuée en utilisant la quantité d’azote gazeux mesurée, en plus de la quantité d’oxygène mesurée et de la quantité de dioxyde de carbone mesurée.