FLUX GAZEUX

L'invention concerne un système de mesure de la température de rosée d'un flux gazeux, un réacteur et une unité de production de soufre liquide comprenant un tel système de mesure, et un procédé de contrôle utilisant ce système de contrôle.

La présente invention concerne les industries pétrolières et gazières, et plus particulièrement les unités de production de soufre liquide appelées unités CLAUS.

Lors de la désulfuration du pétrole, le soufre contenu dans les composés organiques du pétrole se combine avec de l'hydrogène pour former de l'hydrogène sulfuré H2S, dont la toxicité et les dangers d'inflammation sont bien connus. ¾S est aussi un des constituants du gaz naturel, et il agit comme un poison qui désactive les catalyseurs industriels mis en œuvre dans les procédés de valorisation du gaz naturel. Il est donc indispensable de convertir l'hydrogène sulfuré en soufre élémentaire non toxique et aussi matière première utile. En effet, le soufre produit est généralement de bonne pureté, et peut être vendu en tant que tel ou sous forme d'acide sulfurique H2SO4.

Industriellement, cette conversion est réalisée en raffinerie en utilisant un procédé basé sur la réaction de CLAUS. Les taux de récupération généralement atteints étant d'environ 95% et pouvant atteindre 98% avec trois étages catalytiques, les fumées émises par ces installations renferment le plus souvent des quantités non négligeables de gaz acides, en particulier H2S et SO2, qu'il est nécessaire de traiter.

C'est à cette dernière application que l'on se référera plus particulièrement dans la suite de la présente description, mais le système de mesure objet de la présente invention s'applique à tout type de mesures de la température du point de rosée d'un gaz, seul ou en mélange, à l'état turbulent ou laminaire comme il peut l'être, par exemple, dans une canalisation.

Dans un souci de clarté, l'expression « point de rosée » ou

« température de rosée », désigne la température au-dessous de laquelle, à la pression considérée, la vapeur d'un élément gazeux, se condense. En ce qui concerne le soufre, la température de son point de rosée est la température à partir de laquelle la première goutte de soufre liquide apparaît sur un support considéré.

Le procédé CLAUS est généralement un procédé en deux étapes. Une première étape thermique de combustion est réalisée en brûlant un tiers de l'IHbS dans un four, les gaz étant ensuite refroidis dans une chaudière ayant une fonction d'échangeur thermique. Au cours de cette étape thermique, un tiers de l'IHbS est oxydé en SO2 par de l'air et/ ou de l'oxygène (I). Cette réaction (I) est totale et s'arrête lorsque tout l'oxygène est consommé. Dans un deuxième temps, le dioxyde de soufre SO2 ainsi formé réagit avec H2S restant pour former du soufre gazeux et de l'eau selon la réaction dite de CLAUS (II). Cette réaction est équilibrée et la constante d'équilibre dépend essentiellement de la température. Les réactions chimiques globales mises en jeu sont les suivantes :

H ₂ S + 3/2 O ₂ -> SO ₂ + H ₂ O (I)

2 H ₂ S + SO ₂ <-> 3/n S _n + 2 H ₂ O (II)

A ce stade, la réaction s'arrête et la majeure partie du soufre gazeux est produite (environ 70%). Les produits de réaction sont généralement refroidis dans un condenseur pour récupérer, sous forme liquide, les vapeurs de soufre élémentaire qui se sont formées dans la chambre de combustion et dans la chaudière.

Le mélange gazeux qui contient Y 2S et le SO2 résiduels, dans un rapport molaire H2S/ SO2 égal à deux, subit alors une deuxième étape de réaction cataly tique (II). En pratique, l'unité comporte généralement une suite de réacteurs catalytiques en série, chacun d'eux étant associé à un système de réchauffage du gaz et à un condenseur de soufre.

La réaction de CLAUS étant exothermique, la conversion en soufre est favorisée par des températures basses. Il faut, néanmoins, maintenir la température du réacteur catalytique à un niveau suffisant, non seulement pour favoriser la cinétique de la réaction de CLAUS, mais surtout pour éviter l'apparition de rosée de soufre liquide à la surface des catalyseurs, ce qui causerait leur désactivation.

Ainsi, il est nécessaire que la température de consigne (Te) imposée à l'entrée du réacteur catalytique soit réglée de telle sorte que la température de sortie (Ts) du même réacteur catalytique soit supérieure à la température de rosée du soufre (Tr) à la sortie dudit réacteur. Ceci s'applique à chacun des réacteurs catalytiques que peut compter l'unité CLAUS. Toutefois, plus la différence entre la température de sortie (Ts) et la température de rosée de soufre (Tr) est élevée, plus le rendement de l'unité CLAUS est dégradé.

La Demanderesse a proposé un procédé d'optimisation de la marche des unités CLAUS (WO2007/096512) à partir de la connaissance précise du point de rosée du soufre, permettant ainsi d'opérer au plus près de cette valeur, grâce à sa mesure en continu, afin d'optimiser les températures des réacteurs et d'augmenter le rendement de l'unité CLAUS.

La Demanderesse a également récemment proposé (WO2010/ 1 19220) un dispositif pour la mesure du point de rosée en circulation dans une canalisation, pouvant être utilisé pour le suivi de la température de rosée du soufre dans les unités CLAUS. Ce dispositif comprend un bloc calorimétrique destiné à réguler et homogénéiser la température du dispositif, deux moyens thermométriques en contact thermique direct avec le bloc calorimétrique et une surface de mesure en contact thermique direct avec les moyens thermométriques et l'élément gazeux. Chaque moyen thermométrique génère un signal représentatif de l'effet thermique associé à la condensation et/ou à l'évaporation de l'élément gazeux sur la surface de mesure. Ce dispositif est placé dans le flux gazeux, par exemple de manière à ce que la surface de mesure forme une partie de la paroi d'un conduit dans lequel circule le flux gazeux. Des problèmes de mesure ont toutefois été observés en raison de la vitesse élevée des gaz circulant dans la conduite (de l'ordre de 10 à 15 m/s). Les gouttes formées sur la surface de mesure par condensation peuvent en effet être soufflées par le gaz circulant, avant que la mesure de la condensation ou de l'évaporation soit effective. La mesure calorimétrique est également rendue difficile dans un environnement très turbulent qui dégrade considérablement le rapport signal sur bruit. En outre, du fait du positionnement de la surface de mesure du dispositif à proximité de la paroi du conduit, la mesure peut ne pas être représentative de la composition du flux gazeux circulant au centre de la conduite. De plus, le positionnement de cette sonde à l'intérieur de la canalisation ne facilite pas les opérations de maintenance de la sonde (pas d'isolement possible de la sonde lorsque l'unité est en marche). Enfin, un tel dispositif ne permet pas une mesure différentielle totale utilisant un flux gazeux de référence, car ses deux moyens thermométriques sont au contact avec l'élément gazeux à mesurer.

II existe également des capteurs de mesure thermique destinés à la calorimétrie différentielle à flux thermique, tels que le capteur décrit dans le document FR 2 929 012 Al . Le capteur décrit dans ce document n'utilise cependant pas de mesure d'un échantillon de référence. De plus, l'échantillon est placé dans un récipient cylindrique fermé par un couvercle et ne permet donc pas la mesure directe d'un fluide circulant dans une canalisation.

Il existe donc un besoin pour un système de mesure amélioré du point de rosée d'un flux gazeux circulant dans une canalisation.

A cet effet, un premier objet de l'invention concerne un système de mesure de la température de rosée d'un flux gazeux circulant dans une canalisation, comprenant :

- un circuit de mesure comportant au moins un moyen de raccordement apte à être raccordé à ladite canalisation, au moins un moyen d'activation de la circulation du gaz dans ledit circuit, et un moyen de prélèvement,

- un circuit de référence relié à une source de gaz de référence dans lequel circule un gaz de référence,

- un détecteur de mesure de la température de rosée par calorimétrie différentielle à balayage, ledit détecteur comprenant deux conduites de mesure, dont l'une est reliée au circuit de mesure et l'autre est reliée au circuit de référence.

De cette manière, dans le détecteur de mesure du système selon l'invention, la surface de mesure n'est pas formée par une plaque plane mais par une conduite à l'intérieur de laquelle circule le gaz à analyser.

Le système de mesure selon l'invention présente l'avantage de pouvoir prélever, grâce au moyen de prélèvement, le gaz à analyser au centre de la canalisation dans laquelle il circule. La composition du gaz prélevé est ainsi plus homogène et représentative de la composition réelle du gaz circulant dans la canalisation par rapport à une mesure effectuée au niveau ou à proximité de la paroi de la canalisation.

En outre, la mise en œuvre du système de mesure selon la présente invention est simple, en raison du branchement/ débranchement aisé du système de mesure sur la canalisation grâce au moyen de raccordement, permettant d'isoler le système de mesure de la canalisation dans lequel circule le gaz à mesurer lorsque l'unité est en marche.

Ce moyen de raccordement est par exemple une bride de piquage installée sur la canalisation ou sur une conduite de piquage débouchant dans la canalisation.

De plus, la mesure étant réalisée dans une conduite alimentée par un circuit dédié (le circuit de mesure) dans lequel circule le gaz à analyser, le risque qu'une gouttelette de soufre condensée soit soufflée par le flux gazeux est considérablement réduit, voire supprimé.

En particulier, il est possible de contrôler la vitesse du gaz circulant dans ce circuit de mesure (de l'ordre de lm/s) à une vitesse très inférieure à la vitesse du gaz circulant à l'intérieur de la canalisation (de l'ordre de 10 à 15 m/ s) du fait du prélèvement du gaz depuis la canalisation. Le moyen d'activation de la circulation du gaz sera par exemple choisi pour permettre de maintenir un débit constant de circulation du gaz à analyser dans le détecteur de mesure, ce débit pouvant être choisi pour une mesure optimale. Ce moyen d'activation peut être une pompe ou un dispositif de type venturi, par exemple un éjecteur.

En outre, la mesure calorimétrique différentielle entre la conduite de mesure dans laquelle circule le gaz à analyser et la conduite de mesure dans laquelle circule le gaz de référence permet d'améliorer la sensibilité (par un meilleur rapport signal sur bruit) et la précision de la mesure.

Par exemple, le détecteur de mesure comporte un capteur calorimétrique différentiel 3D.

Avantageusement et de manière non limitative, le moyen de prélèvement est constitué par une tubulure de prélèvement. La tubulure pourra par exemple être conformée de manière à ce que son extrémité soit située dans une zone centrale de la canalisation dans laquelle circule le gaz à prélever, cette zone centrale représentant un tiers du volume interne de la canalisation, radialement depuis le centre de la canalisation. La composition du gaz prélevé dans cette zone centrale est relativement homogène et représentative de la composition réelle du gaz circulant dans la canalisation. Cette tubulure de prélèvement sera avantageusement escamotable, ce qui permet de faciliter l'installation et la maintenance du système selon l'invention, sans perturber le fonctionnement de l'installation. Il s'agit par exemple d'une canne d'extraction.

Avantageusement et de manière non limitative, en position d'utilisation du système de mesure, le moyen de prélèvement est incliné d'un angle inférieur ou égal à 45° par rapport à l'horizontale. La position d'utilisation du système de mesure correspond à une position dans laquelle il est raccordé à la canalisation dans laquelle circule le fluide à mesurer.

Avantageusement et de manière non limitative, le circuit de mesure est équipé de moyens de chauffage conçus pour maintenir la température à l'intérieur du circuit de mesure à une température supérieure à la température de rosée du gaz à analyser, afin d'éviter une condensation du gaz à analyser dans ce circuit de mesure, condensation qui pourrait aboutir à un bouchage du circuit.

Avantageusement et de manière non limitative, en position d'utilisation du système de mesure, le détecteur de mesure est positionné de sorte que les conduites de mesure soient sensiblement verticales. Ceci permet d'éviter que des dépôts ou condensais ne perturbent la mesure. De préférence, le détecteur de mesure pourra être positionné de manière à ce que le gaz à analyser circule de haut en bas dans la conduite de mesure, ce qui peut permettre d'éviter le bouchage de la conduite de mesure.

Avantageusement et de manière non limitative, le moyen de prélèvement du circuit de mesure comprend une tubulure de prélèvement et une tubulure de retour.

Le moyen de raccordement peut en outre comprendre un moyen d'isolement, par exemple une vanne, une électro vanne, ou une vanne quart de tour.

Avantageusement et de manière non limitative, le circuit de mesure comprend un circuit primaire équipé dudit moyen de raccordement à la canalisation et dudit moyen de prélèvement, et un circuit secondaire raccordé sur le circuit primaire, l'une des conduites du détecteur de mesure étant reliée au circuit secondaire. Un tel agencement permet de faire circuler le gaz à analyser dans le circuit primaire de mesure avec un débit et/ ou une vitesse plus élevés que dans le circuit secondaire de mesure.

Avantageusement et de manière non limitative, le gaz à analyser peut être aspiré dans le circuit de mesure au moyen d'un moyen d'activation de la circulation du gaz, par exemple une pompe ou, plus simplement, un dispositif de type venturi, par exemple un éjecteur.

Avantageusement et de manière non limitative, le système de mesure peut comprendre des moyens d'isolement permettant de l'isoler de la canalisation dans lequel circule le gaz à mesurer, notamment lorsque l'unité est en marche. Ces moyens d'isolement sont par exemple des vannes, ou des électrovannes, qui peuvent notamment être commandées à distance. Il peut s'agir d'électrovannes à membrane. Il peut encore s'agir de vannes quart de tour.

En variante ou en combinaison, le détecteur de mesure peut être équipé de moyens d'isolement, ce qui peut permettre son nettoyage, sa maintenance ou son remplacement lorsque l'unité est en marche. Ces moyens d'isolement peuvent être du même type que ceux déjà décrits.

Avantageusement et de manière non limitative, le système de mesure selon l'invention comprend un circuit de purge relié à une source de fluide de purge et raccordé au circuit de mesure afin de permettre la purge de ce dernier, par exemple en vue de son nettoyage ou entre des séries de mesures. Le fluide de purge pourra être de la vapeur d'eau, de l'azote ou tout autre fluide liquide ou gazeux adapté. Ce circuit de purge est équipé d'un moyen d'activation de la circulation d'un gaz, par exemple une pompe ou similaire, pour la circulation du fluide dans le circuit de purge et le circuit de mesure. Le circuit de purge sera par exemple relié au circuit de mesure par des vannes, par exemple des électrovannes.

Avantageusement et de manière non limitative, le système de mesure selon l'invention comprend un dispositif de contrôle et de commande pour le contrôle et la commande du détecteur de mesure, des moyens d'activation de la circulation d'un gaz et des moyens de chauffage et éventuellement des moyens d'isolement. Ce dispositif de contrôle et de commande peut être associé, ou peut comprendre, des moyens d'acquisition des données mesurées par le détecteur. Le dispositif de contrôle et de commande peut par exemple comprendre ou être intégré dans un ou plusieurs processeurs, par exemple un microcontrôleur, un micro processeur, un DSP (de l'anglais « Digital Signal Processor »), ou autre.

Un autre objet de l'invention concerne un réacteur cataly tique pour le traitement catalytique d'un gaz, formé d'une enceinte comprenant au moins un lit catalytique, une entrée pour le gaz à traiter et une canalisation de sortie sensiblement verticale raccordée au fond de l'enceinte pour la sortie des effluents, ce réacteur comprenant un système de mesure de température de rosée selon l'invention dont le circuit de mesure est raccordé à ladite canalisation de sortie par au moins un moyen de raccordement. Ce moyen de raccordement fait partie du système de mesure selon l'invention.

Avantageusement et de manière non limitative, le moyen de prélèvement du système de mesure est positionné de manière à ce que l'une de ses extrémités soit située à l'intérieur de la canalisation, dans une zone centrale de la canalisation correspondant au premier tiers du volume interne de la canalisation à compter du centre de celle-ci. Ceci permet de prélever du gaz dans une zone centrale de la canalisation.

Avantageusement et de manière non limitative, la canalisation de sortie du réacteur catalytique comprend au moins une conduite de piquage raccordée audit moyen de raccordement du système de mesure. Cette conduite de piquage pourra être équipée d'un moyen d'isolement, par exemple une vanne, de préférence une vanne quart de tour tracée et sécurisée pour éviter d'être manœuvrée lorsque le moyen de prélèvement est dans la conduite de piquage, permettant de fermer la conduite de piquage lorsque le système de mesure n'est pas utilisé ou est en maintenance. Une vanne tracée (traçage électrique) est une vanne régulée thermiquement, cette régulation thermique permettant d'éviter la formation de points froids au niveau desquels le soufre peut condenser.

La conduite de piquage peut éventuellement être inclinée d'un angle inférieur ou égal à 45° par rapport à l'horizontale. Autrement dit, la conduite de piquage peut être inclinée d'un angle supérieur ou égal à 45° par rapport à la canalisation de sortie.

Avantageusement et de manière non limitative, un capteur de température peut être positionné dans la canalisation de sortie de manière à pouvoir mesurer la température du fluide sortant du réacteur circulant au niveau du point de raccordement du système de mesure à la canalisation. Ce capteur de température peut par exemple être situé en regard du moyen de raccordement ou de la conduite de piquage à l'intérieur de la canalisation de sortie du réacteur.

Un autre objet de l'invention concerne une installation de conversion d'hydrogène sulfuré (H2S) en soufre liquide, notamment une installation de type CLAUS, comprenant au moins :

(i) un four alimenté en H2S et produisant des gaz de combustion partielle d'hydrogène sulfuré contenant du SO2,

(ii) un étage catalytique comprenant un réacteur catalytique alimenté par les gaz de combustion du four et un condenseur des gaz de sortie dudit réacteur catalytique ;

cette installation comprenant en outre un système de mesure selon l'invention pour la mesure de la température du point de rosée d'un élément gazeux, seul ou en mélange, ledit système de mesure étant placé entre le réacteur catalytique et le condenseur dudit étage catalytique.

Le système de mesure selon l'invention est ainsi disposé en aval du réacteur catalytique mais en amont du condenseur par rapport à la circulation des gaz, et est par exemple raccordé à une canalisation de sortie du réacteur catalytique, par exemple une canalisation s'étendant sensiblement verticalement lorsque l'installation de conversion fonctionne.

Avantageusement et de manière non limitative, une telle installation peut comprendre en outre au moins un étage catalytique supplémentaire formé d'un réacteur catalytique et d'un condenseur des gaz de sortie du réacteur, chaque étage catalytique supplémentaire recevant en traitement des gaz issus du condenseur de l'étage catalytique précédent, un système de mesure étant placé entre le réacteur catalytique et le condenseur du dernier étage catalytique. De préférence, l'unité comprendra un unique système de mesure selon l'invention placé entre le réacteur catalytique et le condenseur du dernier étage catalytique. On peut toutefois envisager de prévoir un système de mesure selon l'invention à chaque étage catalytique d'une installation de conversion, ou aux deux derniers étages catalytiques d'une installation comprenant au moins trois étages catalytiques.

Chaque étage catalytique pourra comprendre un réchauffeur pour chauffer les gaz entrant dans le réacteur catalytique. En outre, un condenseur pourra être placé en sortie du four, afin de récupérer du soufre liquide.

Le réacteur de chaque étage catalytique comprenant un système de mesure selon l'invention pourra être un réacteur selon l'invention, tel que décrit plus haut.

Avantageusement et de manière non limitative, l'installation de conversion peut comprendre un système (ou unité) de gestion et de commande relié au système de mesure et à un capteur de température des gaz prélevés par le système de mesure, et à des moyens de régulation des paramètres de fonctionnement du réacteur de chaque étage catalytique, ladite unité de gestion et de commande étant programmée pour déterminer les paramètres de fonctionnement de chaque réacteur permettant de maintenir la température de sortie des gaz à une température supérieure à la température de rosée mesurée par le système de mesure.

Une telle unité de gestion et de commande peut par exemple comprendre, ou être intégré dans, un ou plusieurs processeurs, par exemple un microcontrôleur, un micro processeur, un DSP (de l'anglais « Digital Signal Processor »), ou autre. Une telle unité peut également être reliée à un dispositif de contrôle et de commande du système de mesure selon l'invention.

L'invention peut également concerner un produit de programme d'ordinateur, notamment utilisé et exécuté par une unité de gestion et de commande ou par un dispositif de contrôle et de commande du système de mesure selon l'invention tels que décrits ci-dessus, ce produit de programme d'ordinateur comprenant :

un support d'enregistrement lisible par un ordinateur ; et un programme d'ordinateur enregistré sur le support d'enregistrement lisible par un ordinateur, dans lequel le programme d'ordinateur amène un ordinateur à exécuter les étapes d'un procédé de de pilotage, par exemple d'un procédé de pilotage d'une installation de conversion de l'hydrogène sulfuré en soufre liquide tel que décrit ci- dessous.

Selon un autre aspect, l'invention concerne un procédé de pilotage d'une installation de conversion de l'hydrogène sulfuré en soufre liquide selon l'invention, ce procédé de pilotage comprenant les étapes itératives suivantes : (a) la mesure de la température du point de rosée d'un élément gazeux, notamment le soufre, seul ou en mélange au moyen dudit un système de mesure, et éventuellement la mesure de la température du flux gazeux contenant ledit élément gazeux, (b) la détermination des paramètres de fonctionnement des réacteurs de chaque étage catalytique nécessaires pour le maintien d'une température de sortie des gaz à une température supérieure à la température de rosée desdits gaz mesurée par le système de mesure,

(c) la commande de moyens de régulation de chaque réacteur pour l'application des paramètres déterminés à l'étape précédente. Les étapes (a) à (c) peuvent être mises en œuvre 2 à 5 fois par heure.

Le paramètre de fonctionnement essentiel à déterminer est généralement la température d'entrée d'un réacteur catalytique, des paramètres supplémentaires pouvant toutefois être utilisés.

Bien qu'il soit envisageable de piloter l'installation en prévoyant un système de mesure selon l'invention à chaque étage catalytique, de préférence, le premier étage catalytique ne comprend pas de système de mesure selon l'invention. En particulier, un système de mesure selon l'invention équipe de préférence le dernier étage catalytique, ou, lorsque l'installation comprend trois étages catalytiques ou plus, les deux derniers étages catalytiques sont équipés d'un système de mesure selon l'invention. Les réacteurs catalytiques des étages équipés d'un système de mesure peuvent alors régulés de manière optimale et fonctionner à une température au plus près de la température de rosée du soufre contenu dans le mélange sortant du réacteur catalytique.

En particulier, chaque étage catalytique de l'installation de conversion comprenant un réchauffeur des gaz entrant dans le réacteur catalytique, les étapes (a) à (c) pourront être conduites selon le procédé décrit dans le document WO2007/096512.

Par exemple, mesure de la température Ts du flux gazeux sortant du réacteur et mesure de la température Tr de rosée du soufre gazeux contenu dans ledit mélange sortant du même réacteur via le système de mesure, et ajustement de la température Te de chauffage des gaz entrant dans ce même réacteur catalytique de façon à ce que la température Ts soit supérieure à celle de rosée Tr de 5°C à 30 °C, de préférence de 5°C à 20°C, voire de 5°C à 10°C.

L'invention est maintenant décrite en référence aux dessins annexés, non limitatifs, dans lesquels :

- la figure 1 est une représentation schématique d'une installation de conversion d'hydrogène sulfuré (H2S) en soufre liquide de type

CLAUS;

- la figure 2 représente schématiquement un réacteur selon l'invention comprenant un système de mesure selon l'invention. Par sensiblement horizontal, longitudinal ou vertical, on entend une direction/un plan formant un angle d'au plus ±10°, voire d'au plus 5°, avec une direction/un plan horizontal, longitudinal ou vertical.

Les directions verticale et horizontale sont à considérer par rapport à des positions d'utilisation des éléments décrits.

Les termes amont et aval sont utilisés en référence au sens de circulation des fluides.

La figure 1 représente schématiquement une unité CLAUS, comprenant un étage thermique (Eo) et trois étages catalytiques (Ei, E2, E3) en série.

La première étape de combustion de l'IHbS se déroule dans une première chambre équipée d'un four 1.

Ce four 1 est alimenté d'une part en gaz de procédés acides à traiter, ces gaz contenant entre autres de l'L S, et d'autre part en air ou oxygène. Au cours de cette étape thermique (Eo), un tiers de Y 2S est oxydé en SO2 par de l'air et/ ou de l'oxygène. Le dioxyde de soufre

SO2 ainsi formé réagit avec de Y 2S restant pour former du soufre gazeux et de l'eau selon la réaction dite de CLAUS (II).

Les produits de combustion sont refroidis dans une chaudière 10 puis dans un condenseur 2 pour récupérer par la ligne 9, sous forme liquide, des vapeurs de soufre élémentaire qui se sont formées dans la chambre de combustion et dans la chaudière.

Le mélange gazeux résiduaire (appelé gaz CLAUS) issu du condenseur 2, contenant Y 2S et le SO2 n'ayant pas réagi, subit plusieurs étapes de réaction catalytique (II). Une section de premier étage catalytique (Ei) comprend le réchauffage du gaz CLAUS par un réchauffeur 3, la conversion catalytique proprement dite dans un réacteur 4, le refroidissement et la condensation du soufre dans un condenseur 5. Cette étape participe le plus souvent également à l'hydrolyse de COS et CS2, composés indésirables formés en amont. Ceci est rendu possible en opérant le réacteur à une température suffisamment élevée pour favoriser l'hydrolyse au détriment d'une moins bonne conversion du soufre à ce stade. Cette étape est ainsi généralement réalisée à une température bien supérieure à la température de rosée du soufre contenu dans le mélange sortant du réacteur, de sorte qu'il n'est pas utile de disposer un système de mesure selon l'invention au niveau du premier étage catalytique.

Deux autres étages catalytiques supplémentaires (E2, E3) comprenant respectivement un réchauffage par des réchauffeurs 3' et 3", une conversion sur catalyseur dans des réacteurs 4' et 4", et une condensation de soufre par des condenseurs 5' et 5", complètent le dispositif, permettant ainsi de poursuivre la réaction de CLAUS.

Après chaque étape de réaction catalytique réalisée dans les réacteurs 4, 4' et 4", le soufre est récupéré à l'état liquide par condensation dans les condenseurs 5, 5' et 5" via les lignes 8, 8' et 8".

Le soufre récupéré peut être stocké sous forme liquide dans un bac 6 maintenu à environ 140°C. Dans certaines installations, le soufre récupéré peut être stocké sous forme solide dans un bac. Quant à l'ensemble des composants soufrés résiduels sortant par une ligne 7 après passage dans le condenseur 5", ceux-ci sont soit dirigés vers une unité de traitement des gaz résiduaires, soit convertis en SO2 dans un incinérateur avant leur rejet à l'atmosphère.

Dans le cas représenté sur la figure 1 , un système de mesure selon l'invention peut être positionné entre l'un des réacteurs 4, 4' ou 4" et le condenseur associé 5, 5', 5". Le système de mesure sera toutefois le plus utile au niveau des deux derniers étages catalytiques E2 et E3. De préférence, le système de mesure est positionné au niveau du dernier étage catalytique E3, entre le réacteur 4" et son condenseur associé 5".

La figure 2 représente schématiquement un réacteur 4 équipé d'un système de mesure 20 selon l'invention.

Ce réacteur 4 est équipé d'une canalisation 41 de sortie sensiblement verticale raccordée d'une part au fond du réacteur 4 et d'autre part au condenseur 5. Une conduite de piquage 42 est disposée sur la canalisation 41 entre le réacteur 4 et le condenseur 5.

Dans l'exemple représenté, cette conduite de piquage 42 forme un angle alpha d'environ 45° par rapport à l'horizontale. L'extrémité de la conduite de piquage 42 distale de la canalisation 41 est donc plus haute que son extrémité raccordée à la canalisation 41 , tel que visible sur la figure.

Un moyen d'isolement 43 permet de fermer cette conduite de piquage 42. Il s'agit par exemple d'une vanne quart de tour tracée et sécurisée pour éviter d'être manœuvrée lorsque le moyen de prélèvement du système de mesure selon l'invention est dans la conduite de piquage 42.

Un système de mesure 20 selon l'invention est également représenté sur la figure 2.

Ce système de mesure 20 comprend :

- un circuit de mesure 21 comportant au moins un moyen de raccordement 22 apte à être raccordé à ladite canalisation 41 du réacteur (via la conduite de piquage 42 dans l'exemple représenté), au moins un moyen de prélèvement 23 et au moins un moyen d'activation de la circulation du gaz 24,

- un circuit de référence 25 relié à une source 26 de gaz de référence et dans lequel circule ledit gaz de référence,

- un détecteur de mesure 27 de la température de rosée par calorimétrie différentielle à balayage, ledit détecteur comprenant deux conduites de mesure 27a, 27b, dont l'une 27a est reliée au circuit de mesure 21 du gaz de procédé et l'autre 27b est reliée au circuit de référence 25,

- des moyens d'isolement 28, 29 du détecteur.

Le moyen de raccordement 22 du circuit de mesure 21 peut permettre un raccordement directement au moyen d'isolement 43 de la conduite de piquage 42 décrite plus haut ou directement sur la conduite de piquage 42 elle-même. Ce moyen de raccordement 22 peut être une bride.

Le moyen de prélèvement est par exemple constitué d'une tubulure 23. Il peut s'agir par exemple d'une canne d'extraction.

Dans l'exemple représenté, le fluide gazeux circulant dans la canalisation 41 est prélevé via la conduite de piquage 42 et le moyen de prélèvement 23, circule dans le circuit de mesure 21 puis est renvoyé dans la canalisation 41 via le moyen de prélèvement 23. A cet effet, le moyen de prélèvement 23 comprend une autre tubulure pour le rejet du gaz, cette tubulure de rejet étant distincte de la tubulure de prélèvement, concentrique ou juxtaposée à cette dernière.

Le circuit de référence 25 est distinct du circuit de mesure 21. Il peut s'agir d'un circuit fermé, tel que représenté, relié à une source 26 de gaz de référence et comprenant des moyens d'activation de la circulation du gaz (non représenté) dans ce circuit, par exemple une pompe ou un débitmètre.

Il peut également s'agir d'un circuit ouvert (non représenté), par exemple formé d'une enceinte étanche dans laquelle est disposé le détecteur 27, cette enceinte étant reliée à une source de gaz de référence (externe à l'enceinte) et remplie de ce gaz sous pression. La surpression dans cette enceinte étanche sera évacuée par le circuit de référence qui comprend alors une entrée communiquant avec l'enceinte étanche et reliée à la conduite de mesure 27b en amont du détecteur et une sortie communiquant avec l'extérieur de l'enceinte et reliée à la conduite de mesure 27b en aval du détecteur. Un moyen de contrôle du débit situé à la sortie du circuit de référence permet d'évacuer la surpression vers l'extérieur de l'enceinte et d'induire une circulation du gaz de référence à l'intérieur du circuit de référence 25, et donc à l'intérieur de la conduite de mesure 37b du détecteur. Ce moyen de contrôle peut être une vanne, par exemple une électro vanne. Une telle enceinte étanche peut inclure le détecteur 27, ses moyens d'isolement 28, 29, ainsi que le moyen d'activation de la circulation du gaz 24.

Le détecteur de mesure 27 est du type à calorimétrie différentielle à balayage. Il permet ainsi de réaliser des cycles de température (chauffe-refroidissement-autour de la température de rosée) permettant la détection de la température de rosée correspondant à la condensation ou à l'évaporation d'un élément contenu dans le gaz circulant dans la conduite de mesure 27a (mesure du flux thermique associé). Simultanément, un gaz de référence circule dans l'autre conduite de mesure 27b du détecteur. Les flux thermiques issus des deux conduites de mesure 27a, 27b sont mesurés et soustraits, ce qui permet de réduire le bruit de la mesure de la température de rosée. Plus précisément, chaque conduite de mesure 27a et 27b est équipée de moyens thermométriques aptes à générer un signal représentatif de l'effet thermique associé à la condensation et/ ou à l'évaporation de l'élément gazeux sur ladite conduite, le détecteur comprenant des moyens thermiques pour appliquer aux conduites de mesure des cycles de température pour l'évaporation/ la condensation d'un élément gazeux circulant dans la conduite.

Le détecteur de mesure 27 est positionné de sorte que ses conduites de mesure soient sensiblement verticales afin d'éviter des perturbations de la mesure par la formation de dépôts ou condensais.

Les moyens d'isolement 28 et 29 sont par exemple des électrovannes situées en entrée et en sortie du circuit de mesure 21 par rapport au sens de circulation du fluide dans ce circuit.

Le circuit de mesure est équipé de moyens de chauffage conçus pour maintenir la température à l'intérieur du circuit de mesure à une température supérieure à la température de rosée.

Il s'agit par exemple d'une résistance électrique 30 disposée sur le circuit sur toute la longueur de ce dernier ainsi que le long des moyens de prélèvement 22. Ces moyens de chauffage sont symbolisés par une ligne en zigzag sur la figure 2.

Dans l'exemple, des moyens de chauffage similaires 44 sont prévus le long de la conduite de piquage 42 afin d'éviter une condensation à ce niveau.

Le système de mesure 20 représenté comprend un circuit de purge 31 relié à une source 32 de fluide de purge raccordé au circuit de mesure 21 afin de permettre la purge de ce dernier, par exemple en vue de son nettoyage ou entre des séries de mesure. Le fluide de purge pourra être de la vapeur d'eau ou de l'azote sous pression ou tout autre fluide liquide ou gazeux adapté. Ce circuit de purge pourra être équipé d'un moyen d'activation de la circulation d'un gaz 33, par exemple une pompe ou similaire, pour la circulation du fluide dans le circuit de purge et le circuit de mesure. Le circuit de purge sera par exemple relié au circuit de mesure 21 par des vannes, par exemple des électrovannes, ou comporter des moyens d'isolement 34, 35, par exemple des électrovannes pour l'isoler du circuit de mesure 21. Dans une variante non représentée, le circuit de purge 31 peut être raccordé au circuit de mesure 21 via les moyens d'isolement 28, 29 de ce dernier.

Dans un mode de réalisation non représenté, le circuit de mesure 21 peut comprendre un circuit primaire équipé dudit moyen de raccordement à la canalisation et du moyen de prélèvement, et un circuit secondaire raccordé sur le circuit primaire, l'une des conduites du détecteur de mesure étant reliée au circuit secondaire. Un dispositif de type venturi placé sur le circuit secondaire, par exemple en aval du détecteur par rapport à la circulation de ce flux, permet d'aspirer le flux gazeux circulant dans le circuit primaire.

Le système de mesure 20 représenté comprend également un dispositif de contrôle et de commande 36 pour le contrôle et la commande du détecteur, des moyens d'isolement, des moyens d'activation de la circulation du gaz et des moyens de chauffage, permettant ainsi l'automatisation du fonctionnement du système de mesure 20. Le système de contrôle et de commande 36, comprenant, par exemple, ou étant intégré dans, un ou plusieurs processeurs, par exemple un microcontrôleur, un micro processeur, un DSP (de l'anglais « Digital Signal Processor »), ou autre, peut ainsi être programmé pour permettre une commande du système de mesure 20 suivant plusieurs modes de fonctionnement :

- Un mode arrêt dans lequel le système de mesure 20 est isolé de la canalisation de sortie 41. Les moyens d'isolement 28 et 29 sont fermés, de même éventuellement que le moyen d'isolement 43. Les moyens de chauffage 30 sont éteints de même que le détecteur 27 et le moyen d'activation 24 est à l'arrêt.

- Un mode d'attente, dans lequel les moyens de chauffage 30 sont actifs et le détecteur de mesure prêt à réaliser un cycle d'évaporation/ condensation, les moyens d'isolement 28 et 29 sont maintenus fermés, et le moyen d'activation 24 est à l'arrêt.

- Un mode de mesure, dans lequel les moyens d'isolement 28 et 29 et le moyen d'isolement 43 sont ouverts et le système de mesure 20 prélève du gaz dans la canalisation 41 grâce à la mise en fonctionnement du moyen d'activation 24. Le gaz traverse le détecteur qui peut ainsi analyser le gaz prélevé, le gaz prélevé retournant ensuite dans la canalisation 41. Du gaz de référence circule pendant le même temps au travers du détecteur. Ce gaz de référence peut être un gaz inerte, par exemple de l'azote. Pendant ce mode de mesure, le système de mesure est régulé en température au moyen des moyens de chauffage 30, de même que le moyen de chauffage 44 de la conduite de piquage 42. Ces moyens de chauffage pourront maintenir une température de l'ordre de 250°C.

En mode arrêt, le système de mesure est isolé de la canalisation 41 et n'est plus régulé en température.

Des modes de purge et de blanc peuvent être également prévus. Le mode de purge correspond au nettoyage du circuit de mesure 21 via le circuit de purge 31 , le circuit de mesure 21 étant isolé de la canalisation 41. Le mode « blanc » est une mesure en utilisant le gaz de référence, le circuit de mesure 21 étant également isolé de la canalisation 41.

Les différents modes de fonctionnement pourront être pilotés par le dispositif de contrôle et de commande 36 du système de mesure, éventuellement relié à une unité de gestion et de commande (non représentée) de l'installation de conversion.

Le système de mesure a été testé pour la mesure du point de rosée de vapeur d'eau, le gaz de référence étant de l'azote.

Les essais ont montré, par rapport à un système utilisant un dispositif de mesure du type de celui décrit dans le document WO2010/ 1 19220 [essais réalisés dans les mêmes conditions : 100%RH (humidité résiduelle), point de rosée à 30°C, débit de 50ml/ min, pression atmosphérique] :

- un gain d'un facteur 7 sur le rapport signal sur bruit, permettant ainsi de mieux détecter la température de rosée,

- une meilleure répétabilité : écart maximum de 0, 1 °C sur la mesure de la température de rosée, contre un écart maximum de 1 ,5°C pour le dispositif de mesure décrit dans WO2010/ 1 19220.