Comment échantillonner en toute sécurité des liquides à forte viscosité dans une raffinerie

Comment échantillonner en toute sécurité des liquides à forte viscosité dans une raffinerie

Matt Dixon

Les ingénieurs d’une raffinerie moderne ont pour mission de maximiser la valeur issue de l’ensemble des processus de production. Cela nécessite d’optimiser tous les produits et sous-produits résultant du processus de raffinage.

Le bitume fait partie de ces sous-produits. Il s’agit d’un liquide dense constitué de grosses molécules, issu du processus traditionnel de distillation sous vide du pétrole brut. Le bitume – qui peut être mélangé avec des granulats pour être vendu sous forme d’asphalte – est généralement utilisé dans le secteur de la construction pour réaliser notamment des routes, des pistes d’atterrissage, des parkings ou des toitures. Dans de nombreux cas, il est possible pour une raffinerie de maximiser la valeur du bitume. Selon McKinsey, produire du bitume ou de l’asphalte, en plus de la production principale d’une raffinerie, peut être rentable. « L’intérêt pour une raffinerie de fabriquer de l’asphalte ne réside pas dans la valeur du produit lui-même, qui n’est pas très élevée, mais du faible coût des matières premières », explique un consultant de McKinsey. « Comme le marché final de l’asphalte est relativement limité, quelques raffineries seulement en produisent, de sorte qu’on le considère généralement comme l’un des produits spéciaux issus des raffineries. »

Comme tout produit pétrolier raffiné, s’assurer de la valeur du produit nécessite de prélever régulièrement des échantillons pour en contrôler la qualité et la régularité. Or, le bitume est un fluide à forte viscosité et la méthode utilisée pour prélever des échantillons d’un tel fluide – l’échantillonnage instantané le plus souvent – présente certaines différences qui compliquent le processus par rapport aux méthodes traditionnelles. Examinons certains des aspects à prendre en compte pour prélever des échantillons de bitume ou d’autres fluides à forte viscosité.

En savoir plus sur l’échantillonnage instantané

Éviter les coûts engendrés par des lignes obstruées

Les liquides à forte viscosité ont tendance à se solidifier s’ils ne sont pas maintenus à une température supérieure d’au moins 20°°C/68°°F à leur température d’écoulement. Cela signifie qu’il faut intégrer des éléments chauffants appropriés dans la conception des systèmes d’échantillonnage pour faire en sorte que le fluide visqueux puisse s’écouler et ne vienne pas boucher le système en se solidifiant. Déboucher une ligne obstruée pourra nécessiter l’intervention de techniciens pour curer les lignes – une tâche salissante et potentiellement dangereuse qui peut entraîner des temps d’arrêt.

Il est important de maintenir une température adéquate dans l’ensemble de votre système d’échantillonnage, des lignes de prélèvement jusqu’au récipient qui va recueillir l’échantillon. Simplifier la conception de votre système peut vous aider à maintenir plus facilement le fluide à la bonne température. Il convient, par exemple, de limiter le nombre de coudes et de composants superflus. Par ailleurs, vous pouvez incorporer au système une buse en pointe, un dispositif utilisant une enveloppe de vapeur pour que le fluide reste chaud à sa sortie.

Remarques issues du terrain

« Les lignes obstruées sont l’un des plus gros problèmes que nous rencontrons avec les systèmes d’échantillonnage de bitume de nos clients. Une fois que le fluide s’est solidifié, il est très difficile de le faire circuler à nouveau correctement. Le fluide du système doit être intégralement fondu à nouveau, et il y aura inévitablement des points froids qui vont poser des difficultés. Souvent, une ligne dans laquelle du bitume s’est solidifié va nécessiter une intervention mécanique qui peut coûter cher. Tout d’abord, il y a le temps d’arrêt nécessaire pour effectuer le travail. Ensuite, l’asphalte circule généralement dans des tubes de 25 mm de diamètre et les pièces de rechange coûtent plus cher que des lignes de diamètre plus petit. Il est important de prendre des mesures préventives appropriées pour éviter d’en arriver là. »

Bernhard Montenari,
ingénieur terrain régional
Swagelok Düsseldorf

Prélever des échantillons en toute sécurité

La chaleur nécessaire pour échantillonner des fluides à forte viscosité implique de prendre des mesures particulières pour assurer la sécurité de l’opérateur tout au long du processus. Le bitume circule généralement à des températures comprises entre 204°C/400°F et 260°C/500°F, d’où un risque de graves brûlures en cas de contact avec le fluide.

Quelques mesures peuvent être prises pour atténuer ce risque. La première consiste à intégrer dans votre système d’échantillonnage un dispositif de type « pas de bouteille, pas d’écoulement ». Avec cette technologie, aucun fluide ne s’écoule tant que le système n’a pas détecté la présence d’un récipient approprié pour prélever l’échantillon. Cela peut aider à éviter un écoulement accidentel désastreux qui est non seulement dangereux pour l’opérateur, mais qu’il faudra également nettoyer. Il est également important ici d’utiliser un récipient approprié, généralement en métal, qui pourra supporter les températures élevées du fluide.

Une autre mesure de sécurité à prendre est la mise en place d’une enceinte autour du point de prélèvement pour protéger les opérateurs de possibles éclaboussures pendant l’écoulement de l’échantillon. Une telle enceinte pourra également être chauffée à la vapeur pour maintenir le fluide à une température optimale et éviter ainsi la formation d’un bouchon.

Enfin, il est essentiel de s’assurer que tous les composants qui constituent votre système d’échantillonnage de bitume – raccords pour tubes, vannes et autres – sont adaptés aux températures élevées du fluide du système. En collaboration avec votre fournisseur, veillez à choisir des composants aux caractéristiques nominales adéquates.

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