FR2660435A1 - Procede et dispositif de prelevement au sein d'une suspension d'echantillons de la phase liquide. - Google Patents

Abstract

La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif de prélèvement au sein d'une suspension de particules solides dans une phase liquide, d'échantillons de la phase liquide seule. Un dispositif de prélèvement au sein d'une suspension, d'échantillons de ladite phase liquide seule, du type comportant une chambre de prélèvement (12) cylindrique, limitée par un tube (5) non poreux, par un tube poreux (3) et par un piston (7), muni d'un dispositif d'étanchéité (20) qui peut se déplacer en translation dans ladite chambre, lequel piston est mû par une tige (8), elle-même entraînée en translation par des moyens d'entraînement (32), comporte des moyens de liaison (6, 10), qui mettent en communication ladite chambre de prélèvement (12) avec un dispositif d'analyse (11) desdits échantillons, par l'intermédiaire d'un orifice d'évacuation (14). Le domaine technique de l'invention est celui de la préparation industrielle de réactifs chimiques.

Description

:1 Procédé et dispositif de prélèvement au sein d'une suspension,

d'échantillons de la phase liquide.

DESCRIPTION

La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif de prélèvement au sein d'une suspension de particules solides dans une

phase liquide, d'échantillons de la phase liquide seule.

De très nombreux procédés industriels concernent une suspension de particules solides dans une phase liquide, par exemple dans le domaine du génie chimique, des produits agro-alimentaires etc

Ces suspensions sont fréquemment le siège de réactions physico-

chimiques qui doivent être contrôlées; ceci est particulièrement vrai dans le cas o ces suspensions sont utilisées dans un procédé de

préparation de catalyseurs.

Le contrôle de l'avancement des réactions se produisant au sein des suspensions, se fait habituellement par la surveillance de paramètres physiques de la suspension tels que température, pression, etc Ces surveillances sont parfois effectuées de façon continue en reliant les capteurs des paramètres physiques à un système

électronique de mesure et d'alarme.

Pour les suspensions dans lesquelles des réactions chimiques sont en cours, on effectue généralement des analyses physico-chimiques

de la suspension, par prélèvement d'échantillons.

Le prélèvement est fait manuellement par soutirage d'un échantillon de la suspension; ce soutirage est effectué par le passage de l'échantillon, de l'intérieur de l'enceinte dans laquelle est contenue la suspension, vers l'extérieur, généralement à l'atmosphère ambiante, par un orifice de soutirage; l'échantillon est recueilli dans un récipient, puis est analysé après séparation éventuelle des

phases liquides et solides.

Le passage de la suspension de l'intérieur à l'extérieur de l'enceinte peut s'effectuer par gravité ou sous l'action de la surpression régnant dans l'enceinte, ou encore par soutirage mécanique par une seringue, une pompe etc Dans de nombreux cas, ces manipulations manuelles sont dangereuses ou pour le moins complexes ou délicates En effet, dans de nombreux cas, la suspension ou une de ses phases réagit avec l'atmosphère ambiante du fait des variations des paramètres physiques auxquelles elle est soumise lors du passage de l'intérieur à l'extérieur de l'enceinte, ou du fait de réactions immédiates de tout ou partie de la suspension avec l'atmosphère ambiante; ces réactions sont par exemple la vaporisation de la phase liquide corrélative à une baisse de pression, l'oxydation ou la combustion des particules

solides en présence d'oxygène contenu dans l'air.

Dans le cas particulier de la préparation de catalyseurs de type ZieglerNatta, utilisés pour la polymérisation d'oléfines comprenant, notamment, un chlorure de magnésium en suspension dans un hydrocarbure liquide, on prélève manuellement la suspension pour effectuer des analyses physicochimiques de la phase liquide, notamment par chromatographie, et ces prélèvements sont très délicats à cause du risque de combustion vive des composés; de plus, ils occasionnent des pertes de la phase liquide à analyser, et des particules solides en suspension. De plus, cette méthode exige la séparation ultérieure des

phases, ce qui rend difficile l'automatisation du prélèvement.

Un des problèmes posés est de prélever un échantillon de la phase liquide au sein d'une suspension le plus petit possible, en vue

de réaliser l'analyse de l'échantillon de ce liquide.

Le volume prélevé est approprié au type d'analyse à effectuer.

En l'occurrence, dans le cas d'une analyse effectuée par chromatographie en phase gazeuse, le prélèvement d'un micro-litre peut

être suffisant.

En effet, un des problèmes posés est d'éviter de prélever le volume trop important de liquide et d'éviter de perturber la réaction qui se développe dans le milieu de suspension, et qui est précisément suivi par les analyses fréquentes réalisées sur les prélèvements de la

phase liquide.

En effet, chaque prélèvement correspond à une certaine quantité de réactifs soustraite du milieu réactionnel qui est perdue si elle

n 'est pas recyclée.

Un objectif de l'invention est de procurer un dispositif et un procédé pour prélever au sein d'une suspension de particules solides dans une phase liquide, des échantillons de la phase liquide seule, qui permettent de délivrer directement les échantillons prélevés à un dispositif d'analyse physico-chimique, sans nécessiter la manutention

par un opérateur.

Un autre objectif de l'invention est de procurer des moyens de filtration pour séparer la phase liquide des particules solides, qui ne nécessitent pas l'intervention fréquente d'un opérateur pour remplacer, nettoyer ou décolmater ces moyens de séparation ou filtration. Un autre objectif de l'invention est d'éviter la mise en contact des échantillons prélevés avec une atmosphère extérieure à l'enceinte contenant la suspension, laquelle mise en contact étant susceptible de créer, modifier ou supprimer des réactions physico-chimiques au sein de la suspension, lesquelles réactions peuvent de surplus être

dangereuses, et peuvent fausser les résultats des analyses.

Un autre objectif est d'éviter les pertes des particules solides

et de la phase liquide de la suspension.

Un dernier objectif de l'invention est d'effectuer les prélèvements, soit à proximité immédiate de la paroi de l'enceinte, soit dans une région éloignée de cette paroi, ou toute zone

intermédiaire préalablement choisie, par un réglage simple.

Les objectifs sont atteints par un procédé selon l'invention de prélèvement au sein d'une suspension de particules solides dans une phase liquide contenue dans une enceinte, d'échantillons de ladite phase liquide seule, caractérisé en ce que dans une phase d'aspiration: on transfère un échantillon dudit liquide dans une chambre de prélèvement en lui faisant traverser un moyen de filtration qui retient lesdites particules solides en suspension, cette opération prenant un temps d'aspiration, puis, dans une phase de refoulement prenant un temps de refoulement on refoule la plus grande partie dudit liquide transféré, de ladite chambre vers ladite enceinte, en lui faisant traverser ledit moyen de filtration, dans le sens inverse à celui de la première opération, de sorte que ledit liquide entraîne lesdites particules solides qui ont été piégées par ledit moyen de filtration durant la première opération, afin de décolmater ledit moyen de filtration, cette opération prenant ledit temps de refoulement et, on évacue une autre partie dudit échantillon dudit liquide transféré de ladite chambre, par un orifice d'évacuation, vers un dispositif d'analyse, cette opération d'évacuation prenant un temps

d'évacuation qui est au plus égal audit temps de refoulement.

Avantageusement, dans un procédé selon l'invention, on effectue successivement des cycles comprenant lesdites phases d'aspiration et de refoulement et, dans des cycles de renouvellement régulièrement espacés, on donne une valeur nulle audit temps d'évacuation, de sorte qu'on renouvelle ainsi ledit liquide susceptible d'être resté dans ladite chambre de prélèvement à la fin du cycle précédant ledit cycle de renouvellement, et de sorte que, dans les cycles consécutifs audit cycle de renouvellement, on obtient un échantillon plus représentatif

de ladite phase liquide.

Dans un mode de réalisation préférentiel du procédé selon l'invention, le rapport entre ledit temps d'aspiration et ledit temps de refoulement est supérieur à deux, et est de préférence supérieur à

trois et inférieur à vingt.

Un dispositif selon l'invention de prélèvement au sein d'une suspension de particules solides dans une phase liquide, contenue dans une enceinte, d'échantillons de ladite phase liquide seule, du type comportant une chambre de prélèvement cylindrique, limitée par un tube non poreux, par un tube poreux et par un piston muni d'un dispositif d'étanchéité, qui peut se déplacer en translation dans ladite chambre cylindrique, lequel piston est mû par une tige elle-même entraînée en translation par des moyens, comporte des moyens de liaison qui mettent en communication ladite chambre de prélèvement avec un dispositif d'analyse desdits échantillons, par l'intermédiaire d'un orifice d'évacuation. Avantageusement, un dispositif selon l'invention est tel que ledit orifice d'évacuation est situé sur la face avant dudit piston et lesdits moyens de liaisons comportent une partie tubulaire droite, qui traverse longitudinalement ledit piston, de sorte que le nombre de

barrières d'étanchéité nécessaire est réduit.

Dans un mode de réalisation préférentiel du dispositif selon l'invention, le diamètre moyen des pores dudit tube poreux est inférieur ou égal au plus grand diamètre desdites particules solides correspondantes à la fraction des 0,5 % en poids, de préférence des

0,2 % en poids des particules les plus fines de ladite suspension.

Un des résultats principaux de l'invention est de fournir un procédé et un dispositif particulièrement adaptés pour suivre l'évolution d'une réaction dans une suspension et tout particulièrement lorsque cette suspension constitue un milieu corrosif, toxique, inflammable, explosif ou stérile, sous une pression

et à une température pouvant varier dans un large domaine.

Les procédés et dispositifs selon l'invention permettent d'éviter de réaliser des opérations dangereuses de prélèvements d'échantillons dont le simple contact avec l'air ou le corps humain

pourrait produire des effets néfastes.

Il permet d'automatiser ces opérations et d'améliorer la

sécurité de l'installation.

Les figures annexées représentent, sans aucun caractère limitatif, des exemples de réalisation d'un dispositif selon l'invention et explicitent les principales opérations d'un procédé

selon l'invention.

La figure 1 représente schématiquement un dispositif de prélèvement selon l'invention, dans une position correspondant à la

phase d'aspiration du procédé selon l'invention.

La figure 2 représente schématiquement le même dispositif dans

une position correspondant à la phase de refoulement du même procédé.

La figure 3 est un histographe montrant les principales

opérations d'un procédé selon l'invention.

La figure 4 est un histographe à une échelle différente montrant les principales opérations d'utilisation préférentielle d'un procédé

selon l'invention.

La figure 5 représente un mode particulier de réalisation d'un

dispositif selon l'invention.

La figure 6 représente, à échelle agrandie, un détail d'un mode

de réalisation d'un dispositif selon l'invention.

Les modes de réalisation d'un dispositif selon l'invention et d'utilisation d'un procédé selon l'invention représentés sur les figures 1 à 6, sont particulièrement adaptés au prélèvement au sein d'une suspension constituée par un catalyseur utilisé pour la

polymérisation d'éthylène.

Ils peuvent être utilisés pour suivre le déroulement de la préparation d'un catalyseur de type Ziegler-Natta à base de titane et

de magnésium, telle que décrite dans les brevets français FR.

2.116 698 et FR 2 099 311.

Cette préparation consiste à faire réagir à 80 'C dans un milieu hydrocarboné liquide tel que le n-hexane, une poudre de magnésium métallique avec un composé halogéné de titane tétravalent et de

chlorure de n-butyle.

Des prélèvements réguliers au cours du temps de la phase liquide permettent de suivre, grâce à un appareil de chromatographie en phase gazeuse, la disparition du chlorure de n-butyle qui réagit notamment

avec le magnésium.

Cet exemple montre que le milieu de suspension est à la fois extrêmement inflammable (hydrocarbure liquide, magnésium métallique) et corrosif (composé halogéné du titane), et que le dispositif et le procédé selon l'invention conviennent bien pour ce type de réaction dangereuse. Sur la figure 1, on a représenté partiellement une enceinte 13 qui peut être un réacteur, un réservoir ou une canalisation, et qui contient une suspension de particules solides 2 dans une phase liquide 1 Dans le cas particulier de la préparation de catalyseur de type Ziegler-Natta, on doit prélever aux fins d'analyse, dans l'enceinte 13, des échantillons de la phase liquide seule, que l'on vaporise dans l'injecteur 30 situé à l'entrée dudit dispositif d'analyse 11 qui est

constitué par un chromatographe en phase gazeuse.

Sur les figures 1 et 2 sont représentés schématiquement les principaux composants d'un dispositif selon l'invention qui comprend une chambre de prélèvement cylindrique 12, limitée par un tube 5 non

poreux et un fond 4, par un tube poreux 3 et par un piston 7.

Lesdits tubes 3, 5 et ledit fond 4 sont liés rigidement à ladite

enceinte 13.

Sur ces figures 1 et 2, on voit que le piston 7 est lié à une tige 8, qui est entraînée dans un mouvement de translation alternatif par des moyens de déplacement 32 Ces moyens de déplacement peuvent être constitués par un vérin électrique ou pneumatique ou hydraulique ou tout autre moyen connu On voit sur ces figures que la chambre de prélèvement 12 est reliée à un dispositif d'analyse 11, par exemple un chromatographe, par l'intermédiaire de moyens de liaison 6, 10 qui

communiquent avec ladite chambre 12 par un orifice d'évacuation 14.

Dans le mode de réalisation préférentiel illustré sur les figures 1 et 2, on voit que ledit orifice d'évacuation 14 est situé sur la face avant 31 dudit piston 7 On voit également que lesdits moyens de liaison sont constitués par un tube 6 et par une vanne 10; ladite vanne 10 peut être manuelle ou pilotée électriquement On voit également que ledit piston 7 est muni à sa périphérie d'un dispositif d'étanchéité 20 Ledit tube 5 délimite une chambre auxiliaire 12 a, qui est située entre lesdits moyens d'étanchéité 20 et une garniture d'étanchéité 21 On voit que ladite chambre auxiliaire 12 a communique par l'intermédiaire de canaux 22 à des conduits d'entrée 26 et de

sortie 27.

On voit sur la figure 1, qui représente le dispositif selon l'invention dans une position correspondant à la phase d'aspiration d'un procédé selon l'invention que le piston 7 est entraîné par la tige 8 qui est soumise à une force de traction F qui tend à éloigner ledit piston 7 dudit fond 4 en augmentant le volume de ladite chambre 12; une dépression est ainsi créée dans ladite chambre de prélèvement 12 par rapport à l'intérieur de l'enceinte 13, de sorte que la suspension est aspirée dans cette chambre 12, comme l'indiquent les

flèches E, et traverse la paroi du tube poreux 3.

La taille des pores de ladite paroi 3 est telle qu'elle empêche le passage des particules solides 2 en suspension dans ladite phase liquide 1, et donc seule ladite phase liquide pénètre dans ladite chambre de prélèvement 12; la paroi dudit tube poreux 3 joue ainsi un

rôle de filtre séparateur de phase.

Durant cette opération d'aspiration, la vanne 10 est maintenue fermée La taille moyenne des pores dudit tube poreux 3 dépend de la taille moyenne des particules de la suspension En particulier, on peut choisir un moyen de filtration dont les pores ont un diamètre moyen égal ou inférieur au plus grand diamètre D des particules correspondant à la fraction des 0,5 % en poids, de préférence des 0,2 %

en poids des particules les plus fines de la suspension.

Ainsi, la taille maximale des pores peut être telle que plus de 99,5 % en poids, de préférence plus de 99,8 % en poids des particules de la suspension ne puissent pas pénétrer à l'intérieur des pores La taille des pores ne peut pas être trop faible, car le moyen de filtration 3 présenterait dans ce cas une perte de charge trop élevée, ce qui rendrait le refoulement plus difficile et produirait un

décolmatage moins efficace.

La taille des pores est choisie de manière à éviter le colmatage de la partie interne du moyen de filtration 3 qui pourrait facilement

provoquer le blocage total du dispositif.

Au moment de la phase d'aspiration de ladite phase liquide dans ladite chambre de prélèvement 12, la majorité des particules en suspension est immédiatement arrêtée à l'entrée des pores de la face externe du moyen de filtration en contact avec la suspension et forme,

sur ladite face externe, une couche elle-même filtrante.

Les particules les plus fines quant à elles, peuvent pénétrer à l'intérieur des pores, mais ne peuvent pas traverser totalement ledit moyen de filtration 3, compte tenu de l'épaisseur de ce dernier et de la vitesse avec laquelle se déplacent les fines particules entraînées

par le liquide à travers ces pores.

Sur la figure 2, on a représenté un dispositif selon l'invention identique à celui représenté sur la figure 1, dans une position

correspondant à la phase de refoulement du procédé selon l'invention.

Sur cette figure, les représentations schématiques des principaux composants d'un dispositif selon l'invention, sont identiques à la figure 1 et portent les mêmes repères Dans cette phase de refoulement, ledit piston 7 est entraîné par ladite tige 8 qui est soumise à une force représentée par la flèche P lequel piston se rapproche dudit fond 4 et diminue le volume de ladite chambre de prélèvement 12, et y crée ainsi une surpression par rapport à l'enceinte 13: en conséquence, une partie du liquide 1 préalablement contenu dans ladite chambre de prélèvement 12 traverse ledit tube poreux 3 et pénètre dans ladite enceinte 13 comme l'indiquent les flèches 52 Durant cette phase de refoulement, on peut ouvrir ladite vanne 10, de sorte qu'une partie de l'échantillon dudit liquide contenu dans ladite chambre de prélèvement 12 est évacué par l'orifice d'évacuation 14, puis entraîné vers ledit dispositif d'analyse 11 en

passant par lesdits moyens de liaison 6, 10 et par ledit injecteur 30.

Durant cette opération d'évacuation correspondant au temps d'ouverture de ladite vanne 10, qui permet le transport dudit échantillon de la phase liquide prélevé dans ladite chambre de prélèvement 12 vers ledit dispositif d'analyse 11, le surplus de l'échantillon prélevé non utilisé par ledit dispositif d'analyse 11 peut être véhiculé par la

tubulure de rejet 25 vers des moyens de rejet ou de recyclage.

Durant cette phase de refoulement, le liquide situé dans ladite chambre de prélèvement 12 repasse à travers les pores dudit tube poreux 3, selon un courant inverse avec une pression et une vitesse telles que les fines particules sont chassées des pores et que la couche de particules formée sur la surface externe dudit moyen de filtration 3 pendant ladite phase d'aspiration est remis en suspension

dans l'enceinte 13.

Avantageusement, la vitesse de déplacement dudit piston 7 dans ledit cylindre 5 durant ladite phase de refoulement est supérieure à la vitesse de déplacement dudit piston dans ledit cylindre durant

ladite phase d'aspiration.

Corrélativement, ledit temps T 2 correspondant à ladite phase de refoulement est inférieur audit temps Tl correspondant à ladite phase d'aspiration. Avantageusement, dans le cas de dispositif selon l'invention destiné au prélèvement d'échantillons dans une solution de catalyseur de type Ziegler-Natta, les pores dudit tube poreux 3 ont un diamètre moyen compris entre 3 et 13 microns environ, de préférence entre 5 et

microns.

Afin que ledit moyen de filtration 3 résiste à ladite surpression de refoulement et à ladite dépression d'aspiration, la matière constituant ledit moyen de filtration 3 est choisi de préférence parmi les métaux ou céramiques frittés connus, par exemple

un acier inoxydable ou en bronze.

Ledit moyen de filtration peut avoir une épaisseur d'environ 1 à mm. Ledit diamètre moyen desdits pores dudit tube poreux ainsi que l'épaisseur dudit moyen de filtration 3 sont choisis de façon à occasionner une perte de charge compatible avec lesdits temps d'aspiration Tl et temps de refoulement T 2 ainsi qu'avec la puissance

disponible pour l'entraînement dudit piston 7.

Avantageusement, le moment d'ouverture de ladite vanne 10 durant ladite phase de refoulement correspondant au début de ladite opération d'évacuation et le moment de fermeture de ladite vanne 10 correspondant à la fin de ladite opération d'évacuation sont choisis afin de permettre le transport d'un échantillon suffisant durant ladite phase d'évacuation depuis ladite chambre de prélèvement 12 jusqu'audit injecteur 30 situé à l'entrée dudit dispositif d'analyse

11.

Sur les figures 1 et 2, o sont représentés schématiquement les principaux composants d'un dispositif selon l'invention, on a représenté ledit orifice d'évacuation 14 sur ladite face avant 31 dudit piston 7; cet orifice pourrait également être situé sur les parois 3 5 ou sur ledit fond 4, sous réserve qu'il reste toujours en communication avec ladite chambre 12 pendant les mouvements dudit piston; néanmoins, en situant ledit orifice 14 sur la face avant dudit

piston, on diminue le nombre de barrières d'étanchéité nécessaire.

Sur les figures 1 et 2, on a également représenté ledit fond 4 comme étant poreux de la même façon que ledit tube 3; néanmoins, ledit

fond 4 peut être constitué par un fond non poreux.

Il est bien sûr souhaitable qu'un jeu axial et un jeu radial existent respectivement entre ledit fond 4 et ladite face avant dudit piston 7 ainsi qu'entre le diamètre extérieur dudit piston 7 et le diamètre intérieur dudit tube poreux 3, de sorte qu'on évite l'érosion de la face interne dudit tube poreux 3 ainsi que les chocs éventuels

de ladite face avant dudit piston 7 contre ledit fond 4.

Sur la figure 3, on a représenté, à titre d'exemple, un histographe de la position ou de la vitesse de déplacement dudit piston 7 dans ledit cylindre 5 en trait fort L'axe des abscisses représente le temps; l'axe des ordonnées représente le déplacement ou la vitesse dudit piston 7 La vitesse de déplacement dudit piston ou ledit déplacement sont comptés positivement lorsque ledit piston s'éloigne dudit fond 4, c'est-à-dire durant ladite phase d'aspiration; on voit sur la figure 3 que ladite phase d'aspiration dure un temps Tl. Dans un procédé selon l'invention, on voit sur la figure 3 que consécutivement à ladite phase d'aspiration prenant ledit temps T 1, on effectue une dite phase de refoulement prenant ledit temps T 2 durant laquelle ladite vitesse de déplacement dudit piston ou ledit

déplacement prennent des valeurs négatives.

Sur la figure 3, on a également représenté en traits pointillés, il

l'histographe correspondant à l'ouverture de ladite vanne 10.

On voit sur la figure 3 que le temps T 3 d'ouverture de ladite vanne 10 correspondant à ladite opération d'évacuation de l'échantillon de ladite chambre de prélèvement 12 vers ledit dispositif d'analyse 11, est situé à l'intérieur de ladite phase de refoulement. Dans le procédé dont l'histographe figure sur la figure 3, le moment correspondant à l'ouverture de ladite vanne 10 est situé après le début de ladite phase de refoulement; on voit de même que le moment correspondant à la fermeture de ladite vanne 10 et correspondant à la fin de ladite opération d'évacuation s'effectue avant la fin de ladite

phase de refoulement.

On voit sur la figure 3 que les cycles comprenant une phase d'aspiration et une phase de refoulement d'un procédé selon l'invention sont effectués régulièrement à des espaces de temps T correspondant à la fréquence souhaitée pour les besoins de l'analyse

desdits échantillons.

Les deux cycles représentés comportent chacun une opération

d'évacuation prenant un temps T 3.

Sur la figure 4, on a représenté, selon un mode préférentiel d'utilisation d'un procédé selon l'invention, un histographe de la position ou de la vitesse de déplacement dudit piston selon les mêmes conventions de représentation que pour la figure 3; néanmoins,

l'échelle de l'axe des abscisses représentant le temps est différente.

Sur la figure 4, on a représenté quatre cycles successifs repérés Cl, C 2, C 3, C 4, chacun des cycles comprenant ladite phase d'aspiration prenant ledit temps Tl suivie d'une dite phase de

refoulement, prenant ledit temps T 2.

On voit que les cycles C 2 et C 4 comportent ladite opération d'évacuation représentée par les traits pointillés située durant ladite phase de refoulement; on voit également que les cycles Cl et C 3

ne comportent pas ladite opération d'évacuation.

En effet, dans un mode préférentiel d'utilisation du procédé selon l'invention, on effectue successivement des cycles comprenant lesdites phases d'aspiration et de refoulement et, dans des cycles de renouvellement régulièrement espacés Cl, C 3, on donne une valeur nulle audit temps d'évacuation T 3, de sorte qu'on renouvelle ainsi ledit liquide susceptible d'être resté dans ladite chambre de prélèvement 12 à la fin du cycle précédent ledit cycle de renouvellement et de sorte que, dans les cycles C 2, C 4, respectivement consécutifs auxdits cycles de renouvellement Cl, C 3, on obtient un échantillon plus représentatif de la phase liquide. On voit sur lesdites figures 3 et 4 que le rapport entre ledit temps d'aspiration Tl et ledit temps de refoulement T 2 est au moins égal à deux; ledit rapport est de préférence, au moins égal à trois et

au plus égal à 20.

La figure 5 représente un mode préférentiel de réalisation d'un dispositif selon l'invention de prélèvement au sein d'une suspension de particules solides 2 dans une phase liquide 1, d'échantillons de la

phase liquide seule.

Ledit dispositif comprend une chambre de prélèvement cylindrique 12 délimitée par des parois cylindriques 3, 33, un fond 4 et la face

avant 31 dudit piston 7.

La paroi 3 est poreuse, contrairement aux autres parois

délimitant ladite chambre.

Lesdites parois 3 et 33 et ledit fond 4 sont liés rigidement entre eux et forment un bloc filtre séparateur qui est monté sur ledit cylindre 5 par vissage; en effet, une collerette 33 est filetée

intérieurement, alors que le tube 5 est fileté extérieurement.

Préalablement au montage sur le tube 5 dudit bloc formé par les parois 3, 33 et le fond 4, on visse avantageusement un écrou 15 sur ledit tube 5, de sorte qu'il forme avec ladite collerette un ensemble écrou/contre- écrou qui permet d'immobiliser ledit bloc à une position préétablie sur ledit tube 5, de sorte qu'on peut ainsi régler préalablement au montage l'éloignement final de ladite chambre de

prélèvement par rapport à la paroi de l'enceinte 13.

Il est précisé que la suspension contenue à l'intérieur de ladite enceinte 13 est située à gauche de la paroi de l'enceinte 13 sur la figure 5 Sur cette paroi de l'enceinte 13 est soudé un tube 17 sur lequel est soudée une bride fixe 18; une bride démontable 19 est montée sur cette bride fixe 18 par l'intermédiaire de vis 9 ou par tout autre moyen équivalent; entre lesdites bride fixe 18 et bride

démontable 19 est inséré et pincé un joint d'étanchéité 24.

Sur la bride démontable 19 est soudé ledit tube 5, de sorte que celui-ci est lié rigidement à la paroi de ladite enceinte 13 par l'intermédiaire des brides 18 et 19 et du tube 17, tout en permettant

son démontage aisé. Ledit tube 5 présente un alésage obtenu de préférence par rectification,

dans lequel peut coulisser ledit piston 7; en effet, ce piston a un diamètre extérieur très peu inférieur au diamètre de l'alésage dudit tube 5, sur une partie au moins de sa longueur: avantageusement, ce piston est également rectifié sur son diamètre extérieur, afin de garantir le coulissement dudit piston 7 dans ledit tube 5, selon leur axe commun X Xi, avec un minimum de frottement, tout

en laissant un faible jeu diamétral entre ledit piston et le tube 5.

La bride démontable 19 est munie d'un alésage qui prolonge l'alésage dudit tube 5 pour permettre le passage et le coulissement de ladite tige 8, située dans le prolongement dudit piston 7 Ledit piston est muni, à proximité de sa face avant 31, située dans ladite chambre de prélèvement 12, d'au moins une rainure dans laquelle on place au moins un joint torique 20 ou tout autre moyen d'étanchéité équivalent. Ledit piston 7 est alésé intérieurement, de sorte qu'on y introduit un tube 6, qui est soudé à une de ses extrémités sur ladite face avant 31 dudit piston 7, de sorte que ledit tube 6 communique

avec ladite chambre 12 par ledit orifice d'évacuation 14.

Avantageusement, ledit tube 6 et ledit orifice d'évacuation 14

sont centrés sur l'axe XX 1 commun audit piston 7 et audit cylindre 5.

Dans un mode de réalisation préférentiel, ledit tube 6 est coudé à son autre extrémité et muni d'un raccord, de sorte qu'on peut le prolonger d'un autre tube qui peut être flexible et qui est lui-même raccordé audit dispositif d'analyse 11 par l'intermédiaire éventuellement d'une vanne 10 et d'un injecteur 30 tel que décrit dans

les figures 1 et 2.

Avantageusement, le diamètre intérieur des parois 3, 33 dudit bloc filtre séparateur démontable est sensiblement supérieur, de quelques dixièmes de millimètres, au diamètre extérieur dudit piston 7, de sorte que ledit piston peut coulisser à l'intérieur du tube formé par ces parois 3, 33, sans risque de contact avec celles-ci et ceci sans précaution particulière pour le centrage desdits tubes 3, 33 par rapport audit tube 5, qui est effectué par le montage vissé entre

ladite collerette 33 et ledit tube 5.

Dans un mode de réalisation préférentiel selon l'invention, le dispositif comporte au moins une garniture d'étanchéité 21 qui isole une chambre auxiliaire 12 a comprise entre ledit piston 7, ledit tube 5, ladite tige 8, de l'ambiance extérieure, cette garniture 21 est logée dans un alésage réalisé dans ladite bride démontable 19 et est maintenue par un presseétoupe 16, lui-même fixé à ladite bride 19 par

des moyens 23 tels que vis ou boulons.

Avantageusement, ladite bride 19 est pourvue de deux canaux radiaux 22, terminés dans leur partie située à la périphérie de ladite bride 19 par une zone filetée, qui permet de raccorder lesdits conduits d'entrée et de sortie 26 et 27 dans lesquels on fait circuler

un gaz de balayage.

Avantageusement, la partie du piston 7 qui forme l'étanchéité avec ledit tube cylindrique 5 comporte un ou plusieurs jeux de joints d'étanchéité 20 Ces derniers sont uniquement en contact avec la face

interne dudit tube 5 et jamais avec celle dudit tube poreux 3.

Lors d'un fonctionnement normal, ladite chambre auxiliaire 12 a située derrière ledit piston 7 est exempte de liquide ou de particules

issues de la suspension.

Toutefois, afin de pouvoir détecter toute fuite du système d'étanchéité 20, on peut avantageusement prévoir l'arrivée dans ladite chambre auxiliaire 12 a d'un gaz inerte de balayage tel que de l'azote, entrant par ledit conduit d'entrée 26 et ledit canal 22, circulant selon un courant continu et ressortant de ladite chambre auxiliaire

12 a par ledit canal 22 et ledit conduit de sortie 27.

Avantageusement les figures 1 et 2 montrent, un détecteur 28 qui peut être installé sur le conduit 27 et provoquer la fermeture d'une

vanne, l'isolement et l'arrêt du dispositif de prélèvement.

L'exemple de réalisation suivant d'un dispositif selon l'invention donne toutes les caractéristiques nécessaires à la bonne

compréhension de l'invention.

Dans une enceinte d'une capacité de 9 m 3 en acier inoxydable, muni d'un système d'agitation tournant à 190 tours par minute et d'un dispositif de chauffage et de refroidissement, on introduit sous atmosphère d'azote, à 201 C, successivement 4500 1 de n-hexane, 5 kg d'iode et 70 kg d'une poudre de magnésium métallique ayant un diamètre moyen en masse de 56 microns Dans la fraction des 0,2 % en poids des particules les plus fines de magnésium, le diamètre de ces particules et au plus égal à 5 microns On chauffe le mélange réactionnel à 801 C et on y introduit sous une pression d'environ 0,2 M Pa tout d'abord rapidement 364 moles de tétrachlorure de titane et 367 moles de titanate de n-propyle, puis lentement en quatre heures, 4200 moles de chlorure de n-butyle Au bout de ce temps, le mélange est maintenu pendant deux heures sous agitation à 80 'C et l'on obtient un

catalyseur solide de type Ziegler-Natta en suspension dans le n-

hexane Sur la paroi latérale de la partie inférieure de l'enceinte, on installe un dispositif, tel que représenté schématiquement à la figure 1, destiné aux prélèvements d'échantillons de la phase liquide

de la suspension contenu dans l'enceinte.

Le dispositif comprend: un tube cylindrique 5 en acier inoxydable de 400 mm de long et de 26,2 mm de diamètre intérieur; un tube poreux 3 dans le prolongement du tube 5, fermé à son extrémité, de 60 mm de long, de 27 mm de diamètre intérieur et de 2 mm d'épaisseur le tube poreux 3 étant en métal fritté PORAL (alliage Z 2 CND 12 17) dont le diamètre moyen des pores est de 5 microns; un piston 7 cylindrique en acier inoxydable, de 105 mm de long et de 26 mm de diamètre extérieur, comprenant une partie avant de 65 mm de long et une partie arrière de 40 mm de long munie de trois jeux de joints, chaque jeu comprenant deux joints toriques 20 a en caoutchouc ou préférentiellement en "KALREZ" (R) (vendu par DU PONT DE NEMOURS U S A) et un joint racleur 20 b en Téflon; une tige 8 de commande du piston 7, de 530 mm de long et de 26

mm de diamètre extérieur.

Le piston 7 et la tige 8 sont percés dans leur axe central d'un trou de 6 mm de diamètre, dans lequel se trouve un tube 6 d'écoulement en acier inoxydable, de 1 mm de diamètre intérieur et de 2 mm de diamètre extérieur, l'une des extrémités de ce tube, constituée par l'orifice 14, étant ajustée à la partie avant du piston 7, de façon à créer une étanchéité entre la chambre 12 et le trou réalisé à l'intérieur du piston et de la tige, l'autre extrémité du tube sortant et débouchant de la tige 8 hors du tube 5, après avoir fait un angle de 900 à l'intérieur de la tige 8, et étant directement relié à un robinet 10 Ce dernier communique avec un injecteur qui délivre sur la quantité totale ( 10 ml) de liquide circulant dans le tube 6 pendant l'opération d'évacuation un volume de 1 microlitre vers un appareil de chromatographie en phase gazeuse (CarloErba), destiné à déterminer la concentration en chlorure de n-butyle du liquide de la suspension, le

surplus de l'échantillon étant rejeté par la canalisation 25.

Avantageusement, on maintient ledit surplus dudit échantillon isolé de tout milieu actif, de sorte que ledit surplus peut être réutilisé. On opère selon le procédé décrit ci-dessus avec une prise d'échantillon réalisée une fois toutes les dix minutes pendant les quatre heures d'introduction du chlorure de n-butyle dans le réacteur

et les deux heures d'agitations à 800 C qui suivent.

Le procédé comporte pour chaque prise d'échantillon une aspiration et un refoulement avec le robinet 10 fermé, puis à nouveau une aspiration avec le robinet 10 fermé et un refoulement au cours duquel le robinet 10 est ouvert Le temps d'aspiration Tl est de six secondes et le temps de refoulement T 2 est de trois secondes, le temps d'évacuation T 3 est d'une seconde La durée totale de la prise d'échantillon est d'environ 24 secondes A chaque manoeuvre du piston, ce dernier se déplace d'une distance de 200 mm Le rapport entre le volume de liquide qui est refoulé à travers le tube poreux 3 et celui

qui est évacué par l'orifice d'évacuation 14 est égal à environ 10.

Sur la figure 6, on a représenté un mode préférentiel de

réalisation dudit dispositif d'étanchéité 20.

En effet, compte tenu que d'éventuelles microfines particules peuvent traverser ledit tube poreux 3 et se retrouver dans la chambre de prélèvement 12 et que ledit liquide aspiré peut être extrêmement corrosif et sous une pression élevée, il est important d'assurer une excellente étanchéité entre ladite chambre de prélèvement 12 et ladite chambre auxiliaire 12 a située derrière le piston o passe ladite tige

8 qui entraîne le mouvement du piston.

L'étanchéité est assurée de manière préférentielle par deux ou

trois jeux de joints d'étanchéité.

Sur la figure 6, on a représenté trois jeux Jl, J 2 et J 3 Chaque jeu comprend: deux joints toriques 20 a choisis dans une matière élastique et un joint racleur 20 b de section carrée ou rectangulaire en une matière de type Téflon Le joint racleur 20 b a pour fonction de guider ledit piston 7 et de racler la face interne dudit tube 5, afin

d'éliminer tout dépôt de liquide et surtout de microfines particules.

Les deux joints toriques 20 a sont situés à proximité de la chambre 12, alors que le joint racleur 20 b en est plus éloigné. Il est recommandé d'avoir au moins deux jeux de joints toriques et racleurs 20 b, car le premier jeu Ji situé à proximité de la chambre 12 est directement en contact avec le liquide aspiré et le second jeux J 2 plus éloigné fonctionne dans une zone non contaminée par le liquide aspiré et assure une longévité accrue au système d'étanchéité du dispositif. Le domaine technique de l'invention est celui de la préparation

industrielle de réactifs chimiques.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1 Procédé de prélèvement au sein d'une suspension de particules solides ( 2) dans une phase liquide ( 1) contenue dans une enceinte ( 13), d'échantillons de ladite phase liquide seule, caractérisé en ce que, dans une phase d'aspiration on transfère un échantillon dudit liquide dans une chambre de prélèvement ( 12) en lui faisant traverser un moyen de filtration ( 3) qui retient lesdites particules solides en suspension, cette opération prenant un temps d'aspiration (Tl), puis, dans une phase de refoulement prenant un temps de refoulement (T 2) on refoule une partie dudit liquide transféré, de ladite chambre vers ladite enceinte, en lui faisant traverser ledit moyen de filtration, dans le sens inverse à celui de la première opération, de sorte que ledit liquide entraîne lesdites particules solides qui ont été piégées par ledit moyen de filtration durant la première opération, afin de décolmater ledit moyen de filtration, cette opération prenant ledit temps de refoulement (T 2) et, on évacue une autre partie dudit échantillon dudit liquide transféré de ladite chambre, par un orifice d'évacuation ( 14) vers un dispositif d'analyse ( 11), cette opération prenant un temps d'évacuation (T 3) qui est au plus égal audit temps de refoulement

(T 2).

2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que on effectue successivement des cycles comprenant lesdites phases d'aspiration et de refoulement et, dans des cycles de renouvellement, on donne une valeur nulle audit temps d'évacuation (T 3), de sorte qu'on renouvelle ainsi ledit liquide susceptible d'être resté dans ladite chambre de prélèvement ( 12) à la fin du cycle précédent ledit cycle de renouvellement et de sorte que, dans les cycles consécutifs audit cycle de renouvellement, on obtient un échantillon plus

représentatif de ladite phase liquide ( 1).

3 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2,

caractérisé en ce que le rapport entre ledit temps d'aspiration (Tl) et ledit temps de refoulement (T 2) est au moins égal à deux et, de

préférence, est et au moins égal à trois et au plus égal à vingt.

4 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,

caractérisé en ce que ladite suspension est une suspension d'un catalyseur dans un hydrocarbure liquide, utilisée pour la

polymérisation d'oléfines.

Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,

caractérisé en ce que ledit dispositif d'analyse ( 11) est un chromatographe en phase gazeuse et en ce que l'on injecte une partie dudit échantillon prélevé au cours de ladite opération d'évacuation à l'entrée dudit chromatographe, et on maintient le surplus dudit échantillon isolé de tout milieu actif, de sorte que ledit surplus

peut être réutilisé.

6 Dispositif de prélèvement au sein d'une suspension de particules solides ( 2) dans une phase liquide ( 1), contenue dans une enceinte ( 13) d'échantillons de ladite phase liquide seule, du type comportant une chambre de prélèvement ( 12) cylindrique, d'axe (XX 1), limitée par un tube ( 5) non poreux, par un tube poreux ( 3) et par un piston ( 7), muni d'un dispositif d'étanchéité ( 20) qui peut se déplacer en translation dans ladite chambre selon ledit axe (XXM) de ladite chambre cylindrique, lequel piston est mû par une tige ( 8), elle-même entraînée en translation selon ledit axe (XX 1) par des moyens d'entraînement ( 32), caractérisé en ce que le dispositif comporte des moyens de liaison ( 6, 10), qui mettent en communication ladite chambre de prélèvement ( 12) avec un dispositif d'analyse ( 11) desdits échantillons, par l'intermédiaire d'un orifice d'évacuation

( 14).

7 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit orifice d'évacuation ( 14) est situé sur la face avant dudit piston et en ce que lesdits moyens de liaison comportent une partie tubulaire droite ( 6), qui traverse longitudinalement ledit piston ( 7) parallèlement audit axe (XX 1), de sorte que le nombre de barrières

d'étanchéité nécessaire est réduit.

8 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 et

7, caractérisé en ce que le diamètre moyen des pores dudit tube poreux ( 3) est inférieur ou égal au plus grand diamètre (D) desdites particules solides ( 2), correspondant à la fraction de 0,5 % en poids, de préférence de 0,2 % en poids des particules les plus fines de ladite suspension.

9 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 8,

caractérisé en ce que ledit tube poreux ( 3) est réalisé en métal

fritté, de préférence en acier inoxydable ou en bronze.

Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 9,

caractérisé en ce qu'il comporte en outre une chambre auxiliaire ( 12 a), située à l'intérieur dudit tube ( 5) entre lesdits dispositifs d'étanchéité ( 20) et une garniture d'étanchéité ( 21), laquelle chambre auxiliaire est reliée par des moyens ( 22) à un conduit d'entrée ( 26) et à un conduit de sortie ( 27) et il comporte, en outre, un détecteur ( 28) situé à la sortie dudit conduit de sortie ( 27), de sorte que, en injectant un gaz inerte par ledit conduit d'entrée ( 26), on provoque un balayage de ladite chambre auxiliaire ( 12 a) par ledit gaz inerte, qui, en cas de défaillance desdits dispositifs d'étanchéité ( 20), entraînera avec lui les traces de ladite suspension qui seraient présentes dans ladite chambre auxiliaire ( 12 a), lesquelles traces

pourront être détectées par ledit détecteur.