FR2837925A1 - Procede et dispositif de mesure des temperatures de cristallisation et de fusion d'un produit, utilisation pour le pilotage de procedes - Google Patents

Abstract

La présente invention conceme un dispositif (1) de mesure semi-continue des températures de cristallisation et de fusion d'un produit liquide à caractériser, comprenant un conduit (B) dans lequel passe ledit produit, des moyens de refroidissement dudit produit en contact avec la paroi dudit conduit (B), des moyens de réchauffement dudit produit, des moyens de commande (5) du passage du chauffage au refroidissement dudit produit, caractérisé en ce qu'il s'insère dans une tuyauterie et en ce qu'il comporte un capteur (10) pour mesurer l'évolution de la température en sortie (Ts) dudit premier conduit et une unité d'acquisition/ exploitation (3) des mesures du capteur (10) pour déterminer les températures caractéristiques de cristallisation (Tc) et de fusion (TF) dudit produit, ladite unité d'acquisition/ exploitation (3) activant lesdits moyens de commande (5) pour forcer alternativement la cristallisation et la fusion dudit produit.

Description

effectuer deux étapes de détente successives du gaz.

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Procédé et dispositif de mesure des températures de cristallisation et de fusion d'un produit, utilisation pour le pilotane de orocédés La présente invention concerne un procédé et un dispositif de s caractérisation d'une substance par mesure des températures de cristallisation et de fusion. L'invention concerne plus particulièrement un dispositif permettant la mesure en semi-continu des températures de cristallisation et de fusion d'un

composé chimique partiellement ou totalement purifié.

Les températures de cristallisation et de fusion sont des paramètres o couramment employés pour la caractérisation de produits. Elles sont en outre notablement modifiées par les impuretés contenues dans un corps et donnent

dès lors une indication pertinente sur son dogré de pureté.

Les dispositifs de mesure existant dans l'art antérieur sont des appareils de laboratoire statiques nécessitant une prise d'échantillon et un travail de manipulation pour effectuer une mesure en dehors de ia ligne de production. Ils présentent de nombreux inconvénients tels que les problèmes de conditionnement, la destruction de l'échantillon, la discontinuité de la

mesure, la réactivité tardive sur le procédé de fabrication.

Il est connu par le brevet US 4 024 753 une méthode et un équipement o pour l'analyse continue et automatisée du point de cristallisation de substances liquides. Cette méthode complexe nécessite des mesures de pression, I'utilisation d'un corps cristallin isomorphe et concerne surtout des produits pétroliers relativement volatils. Elle est applicable pour des substances dont la

température de cristallisation varie entre -30 C et la température ambiante.

Cette méthode ne peut donc pas être élargie à d'autres domaines.

Il est connu aussi par le brevet US 4 383 770 un instrument pour déterminer le point de congélation d'un liquide sur une route. Cet instrument comporte des moyens de refroidissement du liquide recuoilli ainsi que des moyens de réchauffement de ce liquide. L'instrument permet de refroidir o l'échantillon liquide jusqu'à ce que se forme un solide puis de réchauffer

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I'échantillon. Durant cette opération, une sonde de température donne les variations de température à partir desquelles le point de congélation du liquide recueilli peut être déterminé. Un tel instrument peut se révéler précis mais nacessite une prise d'échantillon et est principalement destiné à la mesure de la température de congélation de 1'eau salée ou de 1'eau de pluie, dans le but de savoir s'il faut saler une route lorsque la température amblante risque d'atteindre moins de 0 C. Les moyens de chauffage et de refroidissement ne sont pas adaptés pour d'autres utilisations, notamment pour une gamme de température plus large o La présente invention a donc pour objet de pallier les inconvénients de l'art antérieur en proposant un procédé de mesure des températures de cristallisation et de fusion de façon automatique, directement sur la ligne de

production, sans prise d'échantillon et de manière semi-continue.

Ce but est atteint par un procédé de caractérisation d'une substance par mesure semi-continue des températures de cristallisation et de fusion, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: - passage dans un conduit de la substance à caractériser, sous forme liquide, - mesure en continu de la température de la substance à caractériser à o l'aide d'un capteur thermique placé en sortie dudit conduit, ledit capteur étant relié à un système d'acquisition reportant l'évolution de la température mesurce en fonction du temps, - actionnement de moyens de refroidissement pour refroidir la substance à caractériser, la température dudit fluide réfrigérant étant inférieure à la température de cristallisation de ladite substance, lesdits moyens de refroidissement n'étant séparés de ladite substance que par une paroi, - détection de la température de cristallisation de ladite substance par détermination d'un point singulier de la courbe d'évolution de la température mesurce en fonction du temps et arrét des moyens de

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refroidissement, suivi du déclenchement de moyens de chauffage de ladite substance, - détection de la température de fusion après le déclenchement des moyens de chauffage par détermination d'un autre point singulier de la courbe d'évolution de la température mesurée en fonction du temps. Selon une autre particularité, le procédé selon l'invention comporte une analyse du profil de la courbe de température en fonction du temps qui est effectuée sur un ordinateur ou un microprocesseur comprenant une mémoire

pour l'acquisition numérique des mesures fournies par le capteur thermique.

o Selon une autre particularité, la substance à caractériser passe dans le conduit entourant la partie intérieure d'un tube à au moins double enveloppe, I'actionnement des moyens de refroidissement comprenant l'ouverture d'au moins une vanne pour faire circuler un fluide réfrigérant dans ledit tube à au moins double enveloppe, I'arrêt de ces moyens de refroidissement comprenant la fermeture d'au moins une vanne pour stopper la circulation du fluide réfrigérant, lesdits moyens de chauffage étant placés du côté de la paroi opposée à celle en contact avec le fluide réfrigérant Selon une autre particularité, les dits points singuliers à déterminer sont situés à l'avant d'un palier de la courbe d'évolution de la température mesurée

o en fonction du temps.

Un autre but de l'invention est de proposer un appareil mesurant de façon automatique en semi-continu ies températures de cristallisation et de

fusion et qui s'installe facilement sur une ligne de production.

Ce deuxième but est atteint par un dispositif de mesure semi-continue des températures de cristallisation et de fusion d'un produit liquide à caractériser, comprenant un conduit, des moyens de refroidissement dudit produit en contact avec la paroi dudit conduit, des moyens de réchauffement dudit produit, des moyens de commande du passage du chauffage au refroidissement dudit produit, caractérisé en ce qu'il s'insère dans une so tuyauterie et en ce qu'il comporte un capteur thermique en sortie dudit premier

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conduit, une liaison entre ledit capteur et une mémoire d'une unité centrale, ladite mémoire stockant sous forme de données les mesures dudit capteur, un log iciel d 'exploitatio n de ces don nées mettant en _uvre des m oyens de calcu l de l'unité centrale pour évaluer de manière répétée dans un même intervalle de s temps la différence de température, ladite unité centrale étant reliée audits moyens de commande pour mettre en marche les moyens de chauffage et arréter la circulation du fluide réfrigérant après la détection d'une première température caractéristique, dite température de cristallisation, par lesdits moyens de calcul et inversement après la détection d'une deuxième o température caractéristique, dite température de fusion, par lesdits moyens de calcul. Selon une autre particularité, le dispositif selon l'invention comporte un second conduit ayant une paroi dite paroi échangeuse en contact avec ledit produit, les moyens de refroidissement comprennent un fluide réfrigérant circulant dans ledit second conduit pour forcer la cristallisation du produit à caractériser, et les moyens de chauffage, destinés à forcer la fusion du produit à caractériser, sont placés le long d'une paroi du premier conduit qui est

distincte de ladite paroi échangeuse du second conduit.

Selon une autre particularité, le dispositif selon l'invention est muni d'un o échangeur double enveloppe au centre duquel circule le fluide réfrigérant dont la température est maintenue en dessous de la température de cristallisation d u prod uit à caractériser, ledit prod uit circulant dans la partie extérieure de la

double enveloppe.

Selon une autre particularité, la double enveloppe est située sur une ligne de dérivation du dispositif et le capteur thermique est placé du côté de la paroi séparant le produit à caractériser du fluide réfrigérant, à une distance non

nulle de cette paroi.

Selon une autre particularité, les moyens de chauffage sont constitués

d'une résistance chauffante ou d'au moins un élément à effet Peltier.

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Selon une autre particularité, le dispositif selon l'invention comprend trois tubes concentriques, le tube intermédiaire véhiculant le produit à caractériser, le tube intérieur et extérieur comportant des vannes à leur entrée et sortie et étant traversé chacun par un fluide caloporteur, un des fluides caloporteurs ayant une température inférieure à la température de cristallisation

du produit à caractériser et l'autre une température supérieure.

Selon une autre particularité, les moyens de refroidissement

comportent des éléments à effet Peltier.

Selon une autre particularité, I'unité centrale comprend au moins une o sortie vers un convertisseur numérique/analogique suivi d'un conditionneur pour produire un signal de sortie image d'une des températures

caractéristiques mesurées.

Selon une autre particularité, les moyens de commande sont constitués

d'un actionneur d'électrovannes.

L'invention concerne également une utilisation du dispositif à des fins de réglage d'une opération unitaire de séparation/purification ou d'un procédé aboutissant à la formation d'u n prod u it relativement pu r, par l'intermédiaire de l'exploitation des températu res de cristallisation/fusion déterminées par led it dispositif. Cet objectif est atteint par une utilisation du dispositif selon l'invention, caractérisée en ce que le dispositif, installé directement sur une ligne de production, sert à piloter et optimiser une unité de synthèse ou de séparation/purification du produit à caractériser telle qu'une colonne de distillation. s L'invention, avec ses caractéristiques et avantages, ressortira plus

clairement à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés

dans lesquels: - les figures 1, 2 et 3 représentent schématiquement différents modes de réalisation de l'échangeur de chaleur du dispositif selon l'invention qui

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force successivement la cristallisation et la fusion du produit à caractériser, - la figure 4 est un graphique représentant l'évolution dans le temps de la température mesurée par le capteur thermique du dispositif selon s l'invention lorsque le produit à caractériser est refroidi en dessous de sa température de cristallisation puis chauffé au- dessus de sa température de fusion, - les figures 5a, 5b et 5c représentent le phénomène de changement d'état du produit à caractériser, o - la figure 6 représente un schéma synoptique de la chane de traitement du signal, - la figure 7 représente un exemple d'application industrielle du dispositif

selon l'invention.

L'invention va être à présent décrite en référence aux figures 1, 2, 3 et 6. A titre d'exemple, les vannes utilisées pour réguler la circulation des fluides

caloporteurs peuvent être des électrovannes.

Le dispositif (1) selon l'invention est doté de tuyauteries, d'un capteur (10) effectuant des mesures de température, et d'un échangeur de chaleur dit échangeur (11). Le capteur thermique (10) est par exemple une sonde de o température (101) avec transmetteur (102). Le signal analogique délivré par le transmetteur est amené vers une unité d'acquisition/d'exploitation (3) des mesures. Le dispositif (1) peut s'insérer directement dans la tuyauterie o circu le le fluide de procédé contenant le prod uit à caractériser. L'échangeur (11) est installé en dérivation sur une tuyauterie dans un mode de réalisation

s préféré mais nullement limitatif de l'invention, comme représenté à la figure 3.

Dans le mode de réalisation représenté à la figure 1, I'échangeur (11) est constitué d'une triple enveloppe. Le produit à caractériser circule dans le tube intermédiaire (B) à un débit volumique déterminé par le procédé en amont et la géométrie du dispositif (1). Initialement, avant tout échange de chaleur, la température à l'entrée du tube intermédiaire (B) est la même que la température de sortie (Ts), mesurée par le capteur thermique (10). Le produit à caractériser, liquide à son entrée dans l'échangeur (11), est alors refroidi par un fluide caloporteur dit fluide réfrigérant circulant par exemple à contre-courant dans le tube central (A). Pour cela, un système de vannes (1 10, 1 11) à l'entrée et à la sortie du tube central (A) est actionné par les moyens de commande (5) du dispositif (1), par exemple un actionneur. Dans un autre mode de réalisation, non représenté, la circulation du fluide réfrigérant est effectuée dans le même sens de circulation, à co-courant. Le fluide réfrigérant peut être o de l'eau à 20 C si la température de fusion du produit est plus élevée, par exemple de l'ordre de 50 C. Il est possible également d'utiliser comme fluide réfrigérant des solutions aqueuses, du méthanol, des liquides organiques ou un gaz. L'échangeur est dimensionné pour que le débit volumique du produit à caractériser ne soit pas excessivement élevé, afin de permettre un échange de s chaleur efficace. Le débit volumique du fluide réfrigérant est de préférence supérieur à celui du produit à caractériser dans le cas d'un débit volumique important dans le tube intermédiaire (B). Le fluide réfrigérant abaisse ainsi la températu re en sortie (Ts) de man ière à provoquer la cristallisation du produ it à caractériser dans la zone de sensibilité du capteur thermique (10). Un tel o changement d'état est détecté par l'unité d'acquisition/exploitation (3) des

mesures de températures réalisées par le capteur thermique (10).

Quelques instants après la détection de la cristallisation, I'unité d'acquisition/d'exploitation (3) active automatiquement des moyens de commande (5), un actionneur logique par exemple, pour fermer et ouvrir les s vannes (110, 111, 112, 113) de l'échangeur (11), de sorte que la circulation du fluide réfrigérant soit coupée et qu'un fluide chaud circule dans le tube extérieur (C) de la triple enveloppe de l'échangeur (11). Le système de vannes (112, 113) pour le fluide chaud est analogue au système employé pour le fluide réfrigérant. Le fluide chaud peut être par exemple de la vapeur d'eau à 1 00 C si o la température de fusion du produit est de l'ordre de 50 C. il est possible également d'utiliser comme fluide chaud des solutions aqueuses, du méthanol,

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des liquides organiques ou des composés gazeux. Le fluide chaud augmente ainsi la température en sortie (Ts) de manière à provoquer la fusion du produit à caractériser se trouvant à l'état solide dans la zone de sensibilité du capteur thermique (10). Ce changement d'état est détecté par l'unité s d'acquisition/exploitation (3) sur la base des mesures de températures réalisées par le capteur thermique (10). Cette unité (3) active alors automatiquement, quelques instants après, des moyens de commande (5) pour effectuer l'opération inverse de celle décrite cidessus et réalisée lors de la détection de la cristallisation. Ainsi le fluide réfrigérant circulant dans le tube central (A) va o refroidir le produit à caractériser. Il s'agit dès lors, à partir de l'instant o la température dudit produit baisse, d'un deuxième cycle d'échange de chaleur pour provoquer successivement la cristallisation et la fusion du produit à caractériser. Dans le mode de réalisation de l'invention présenté à la figure 2, I'échangeur est constitué d'une double enveloppe au centre de laquelle peut circuler le fluide réfrigérant. Les moyens de chauffage sont formés d'une résistance thermique (114). D'autres variantes utilisant des éléments à effet Peltier ou tout autre élément permettant de réchauffer le produit à caractériser sont évidemment envisageables. L'échangeur (11), dans un mode de o réalisation préféré de l'invention, est calorifugé. Les tubes dans lesquels circulent les fluides peuvent être en acier ordinaire, en acier inoxydable ou tout autre matériau faiblement isolant. Dans une variante de l'invention, un élément à effet Peltier peut permettre aussi de refroidir le produit, ce qui permet de

supprimer le tube central (A).

Dans le mode de réalisation de l'invention présenté à la figure 3, le fluide réfrigérant circule dans un serpentin (S). Quels que soient les moyens de refroidissement et de chauffage choisis, la surface à travers laquelle le produit à caractériser est refroidi ou chauffé doit être importante pour optimiser le transfert de chaleur. Par ailleurs d'autres variantes d'échangeur (11), avec une so géométrie différente ou à triple enveloppe dans lesquels le fluide réfrigérant

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circule du côté extérieur et le fluide chaud circule à l'intérieur sont également réalisables. L'invention va être à présent décrite en référence aux figures 4, 5a, 5b, cet6. Des moyens d'acquisition des mesures du capteur thermique (10), constitués notam ment d'u n e n reg istreu r par exemple, en reg istrent l'évol ution au cours du temps de la température à la sortie (Ts) de l'échangeur (11). Ces moyens d'acquisition peuvent être également une mémoire (32) d'une unité centrale (3) qui fait partie de l'unité d'acquisition/exploitation (3). Ces moyens o d'acquisition mémorisent les mesures du capteur (10) sous la forme de données représentatives de points d'une courbe de température en fonction du temps. Dans un mode de réalisation de l'invention, des moyens d'affichage de ladite unité d'acquisition/exploitation (3) peuvent présenter sur un graphique cette courbe d'évolution. La figure 4 illustre la variation de la température (Ts) s mesurée par le capteur (10) au cours d'un cycle d'échange de chaleur comportant une phase de refroidissement (20) puis de réchauffement (40) du produit à caractériser. A l'arrêt, le produit à caractériser est maintenu liquide grâce à la circulation du fluide chaud, qui circule par exemple dans le tube extérieur (C). Le cycle débute à l'instant t=O, alors que la température de sortie o (Ts) du produit à caractériser, sous forme liquide dans la zone de sensibilité du capteur thermique, commence à baisser. Dans un premier temps le transfert de chaleur se fait essentiellement par convection, selon un régime dit convectif (21), la part du transfert liée à la conduction étant faible et celle liée au rayonnement pouvant être négligée pour le type d'échangeur(11) utilisé dans le dispositif (1) selon l'invention. En régime convectif (21), la température de sortie (Ts) baisse rapidement. Ce refroidissement (20) provoque la cristallisation du produit le long des parois froides (115), comme représenté à la figure 5a et le

transfert de chaleur devient moins efficace.

Le mode de transfert de chaleur évolue assez rapidement vers un so régime de conduction (22) à cause de l'encroûtement du produit le long des parois froides (115). Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, illustré

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dans les figures 1, 2, 3 et 5a, 5b, 5c, le capteur thermique (10), placé en sortie du conduit (B) traversé par le produit à caractériser, est de préférence proche des parois froides (115). Ainsi la cristallisation du produit sur le capteur (10) est plus rapidement observée. Toutefois, le capteur (10) ne doit pas non plus être placé au contact ou trop près d'une paroi froide (115) car il faut éviter que ledit capteur (10) soit recouvert d'une croûte en permanence. Lorsque le produit cristallise sur le capteur thermique (10), la courbe de température de sortie (Ts) obtenue par les moyens d'affichage présente un point singulier, dit point de cristallisation (Tc), en raison de la chute quasi instantanée de la contribution de o la convection au transfert de chaleur dans la zone de sensibilité du capteur (10). Cette chute se manifeste, à partir du point de cristallisation, par un palier su r la cou rbe. Led it point sing ulier est caractéristique d u phénomène de cristallisation. La phase de refroidissement (20) se poursuivant, la température en sortie (Ts) recommence à baisser, de manière lente, suivant un régime de conduction (22). Le point de cristallisation est déterminé avec précision par des moyens de calcul de l'unité centrale (30) qui effectuent, par exemple par l'intermédiaire d'un logiciel d'exploitation des données de ladite mémoire (32), un suivi continu de la différence de température mesurée (Ts) à des intervalles de temps réguliers et courts. Dès que la différence, en valeur absolue, entre o deux températures successives passe en dessous d'un seuil déterminé, pendant la phase de refroidissement (20), une moyenne calculée entre les deux températures par lesdits moyens de calcul est enregistrée par une mémoire supplémentaire (33) de l'unité centrale (30). Des moyens d'affichage peuvent renseigner la valeur obtenue dans une fenêtre d'affichage, cette valeur étant désignée comme celle du point de cristallisation (Tc). D'autres variantes de l'invention peuvent bien entendu être réalisées pour la détection de cette température caractéristique, par exemple en prenant en compte plusieurs intervalles de temps pour lesquels la variation de température de sortie (Ts) est inférieure à un seuil, en effectuant des calcuis à intervalles de temps réquliers

o de dérivées secondes de la température de sortie (Ts).

Une fois la température de cristallisation (Tc) déterminée et après un laps de temps assez court, les moyens de commande (5) permettent automatiquement d'arrêter les moyens de refroidissement et de mettre en marche (2) les moyens de réchauffement, par exemple par l'actionnement d'un OU plusieurs interrupteurs. Dans un mode de réalisation de l'invention, ces moyens de commande (5) du dispositif (1) sont activés par l'unité d'acquisition/d'exploitation (3) pour fermer les vannes du fluide réfrigérant (110, 111) et ouvrir celles du fluide chaud (112, 113). Le laps de temps entre la détermination de la température de cristallisation (Tc) et le commencement (2) o de la phase de chauffage (40) est assez court mais suffisamment long pour observer la baisse de la température de sortie (Ts) selon le régime de

conduction (22).

Lors de la phase de chauffage (40) du produit à caractériser, la température de sortie (Ts) évolue dans le sens inverse de la phase de refroidissement (20), tout d'abord en remontant lentement selon le régime de conduction (41). Concrètement, le produit solide fond petit à petit autour du capteur thermique (10), comme illustré par les figures 5b et 5c, et la fusion du produit dans la zone de sensibilité du capteur (10) provoque l'apparition d'un palier sensiblement horizontal sur la courbe de température de sortie (Ts) en o fonction du temps. De la même manière que pour le point de cristallisation (Tc) lors de la phase de refroidissement (20), un point singulier est détecté. La température correspondante, au début dudit palier, est donc déterminée, enregistrée, affichée dans une fenêtre d'affichage et désignée comme le point de fusion (TF) lors de la phase de réchauffement (40). La fin de la phase de réchauffement après la fusion provoque, après le palier dit de fusion, une remonté rapide de la température mesurée en sortie: c'est un réchauffement en régime convectif (41). Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les parois chaudes (1 16) sont différentes des parois froides (115). Un réchauffement (40) effectué avec des parois chaudes (116) différentes des so parois froides (115) permet en effet d'éviter que la croûte de produit cristallisé se détache par blocs dans la zone de sensibilité du capteur thermique (10), ce qui fausserait la mesure du point de fusion (TF) Dans une forme de réalisation de l'invention, le capteur thermique (10) est muni d'une sonde de température classique telle qu'une sonde Pt 100 ou Pt s 1000. Le transmetteur (102) peut être monté directement dans le capteur (10) et délivre un signal de sortie normalisé suivant le standard 4-20 mA, I'échelle allant par exemple de 40 à 60 C pour un produit à caractériser qui fond vers C. Dans un mode de réalisation, représenté à la figure 6, I'unité d'acquisition/exploitation (3) comprend notamment un convertisseur o analogique/numérique (31) à l'entrée de l'unité de centrale (30) et au moins un convertisseur numérique/analogique (34) à une sortie. Un conditionneur (52) est placé à une sortie de l'unité centrale (30), avant les moyens de commande (5), pour permettre ie pilotage de ces moyens de commande (5) depuis l'unité centrale (30). Les moyens de commande (5) peuvent être logiques. Dans une variante de l'invention, le logiciel d'exploitation permet la programmation des modes de mesures. Dans une variante de l'invention, l'acquisition des données de température de sortie (Ts) est effectuée de manière numérique par l'intermédiaire d'un bus de terrain. Dans un mode de réalisation de l'invention, I'unité d'acquisition/exploitation (3) est un simple automate, disposant d'au o moins un microprocesseur dont les moyens de calcul permettent d'obtenir notamment les températures caractéristiques (Tc, TF) Dans un mode de réalisation de l'invention, le dispositif (1) délivre un signal de sortie (51) image de la température de fusion (TF) OU de cristallisation (Tc) mesurée, par exemple en 4-20 mA ou 0-10 V. L'unité centrale (30) s comprend pour cela au moins une sortie vers un convertisseur numérique/analogique (34) suivi d'un conditionneur (50). Il est possible aussi

d'envisager pour le dispositif (1) une sortie avec communication numérique.

Avec un tel signal de sortie (51), le dispositif (1) peut étre couplé à un outil de

commande de procédé tel qu'un régulateur.

so Selon que le produit à caractériser est pur ou non, le palier observé est horizontal ou légèrement incliné. Des paramètres de l'unité d'acquisition/exploitation (3) peuvent être ajustés, notamment la valeur du seuil auquel est comparée la valeur absolue de la différence entre deux températures successives. La comparaison avec ledit seuil peut être effectuée par exemple par un module de comparaison associé aux moyens de calcul de I'unité centrale (30). L'ajustement dudit seuil permet d'adapter le dispositif (1) pour un procédé qui aboutit à un produit avec des impuretés en plus ou moins grande quantité. Ainsi il ne faut pas que le seuil soit trop faible, en particulier si la pureté du produit varie très sensiblement au cours du procédé. Même si la composition du produit à caractériser évolue au cours d'une opération, la o variation de la vitesse d'évolution de la température mesurée (Ts) est suffisamment brusque pour que les températures caractéristiques (Tc, TF)

soient déterminées de manière précise par le dispositif selon l'invention (1).

Le dispositif selon l'invention permet la détermination des températures caractéristiques (TC, TF) même en l'absence de palier de température, par exemple dans le cas d'une alternance rapide de cristallisation/fusion dans la zone de sensibilité du capteur (10). Le simple fait qu'il y ait un point singulier, avec changement de pente sur la courbe, entre un régime de convection (21, 42) et de conduction (22, 41), suffit à la détection des températures de cristallisation (Tc) et de fusion (TF) o Dans une variante de l'invention, une corrélation peut être établie entre la température de fusion (TF) et la pureté par la mise en mémoire d'au moins

une table de correspondance dans une mémoire (35) de l'unité centrale (30) . La valeur de la pureté du produit est. par exemple, affichée par

l'intermédiaire de moyens d'affichage contrôlés, par exemple par l'unité centrale (30). Ces moyens d'affichage peuvent comprendre au moins un afficheur de type électroluminescent ou à écran à cristaux liquides ou tout autre type équivalent d'afficheur. Dans ce mode de réalisation, le signal électrique de sortie (51) peut

être l'image du résultat de la pureté du produit.

L' invention va être à présent décrite en référence à la fig ure 7.

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Un exemple d'application industrielle de l'invention est une utilisation pour un procédé de distillation avec une alimentation (F) continue. Dans un mode de réalisation de l'invention, I'unité d'acquisition/exploitation (3), par l'intermédiaire du microprocesseur de l'unité centrale (30), délivre par exemple s un signal normalisé vers un actionneur pour permettre d'effectuer la conduite du procédé. Il est possible d'ajouter au dispositif selon l'invention (1) un régulateur pour conduire le procédé de distillation. Dans le cas d'une colonne (6) de distillation, I'obtention des températures caractéristiques de cristallisation (Tc) et de fusion (TF) permet, en plus du contrôle du produit, une régulation du o taux de reflux (R) de la colonne (6). La qualité du distillat (D) contenant le produit à caractériser est déterminée avec précision à l'aide du dispositif selon l'invention (1). L'exploitation de la différence entre les températures caractéristiques (Tc, TF) obtenues avec le dispositif (1) par rapport aux températures attendues pour le produit pur permet de conna^tre, par exemple par l'intermédiaire d'une méthode graphique utilisant des abaques ou de tables de correspondance, le taux d'impuretés dans le distillat (D). Ainsi; lorsque par exemple la température de cristallisation (Tc) déterminée par le dispositif (1) selon l'invention devient trop faible, traduisant la hausse du taux d'impuretés dans le distillat (D), le débit du distillat (D) peut être diminué à l'aide d'un o réqulateur (7) relié au dispositif (1) et d'une vanne de répulation (70), de

manière à réajuster le taux de reflux (R).

L'un des avantages du dispositif (1) selon l'invention est de répondre de manière simple au besoin de contrôler de manière réqulière la pureté d'un produit issu d'un procédé. Il n'existe pas d'appareils sur le marché forçant le

s changement d'état solide/liquide et permettant de contrôler en ligne et en semi-

continu un procédé par suivi de températures. Un instrument d'analyse classique comme un chromatographe industriel coûte par exemple bien plus cher qu'un tel dispositif (1) facile à installer. De plus, dans le cas d'un procédé bien ma^'trisé, pour lequel on conna^'t la nature du ou des produits secondaires, o le dispositif (1) est parfaitement adapté pour détecter rapidement une baisse de qualité du produit, et dès lors pour réguler en conséquence le procédé, de m an ière automatique par exemp le. L' i nvention fou rn it d on c u n s u ivi de la qualité d'un produit à caractériser, sans prélèvement d'échantillon, qui permet

d'assurer un contrôle continu de procédés de fabrication.

Il doit être évident pour les personnes versées dans l'art que la s présente invention permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans l'éloigner du domaine d'application de l' invention comme revendiqué. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration, mais peuvent être

modifiés dans le domaine défini par la portée des revendications jointes, et

o l'invention ne doit pas être limitée aux détails donnés ci-dessus.

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Claims (14)

REVENDICATIONS

1. Procédé de caractérisation d'une substance par mesure semi continue des températures de cristallisation et de fusion, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: - passage dans un conduit (B) de la substance à caractériser, sous forme liquide, - mesure en continu de la température de la substance à caractériser à l'aide d'un capteur thermique (10) placé en sortie dudit conduit (B), ledit o capteur (10) étant relié à un système d'acquisition reportant l'évolution de la température mesurée en fonction du temps, - actionnement de moyens de refroidissement pour refroidir la substance à caractériser, la température dudit fluide réfrigérant étant inférieure à la température de cristallisation (Tc) de ladite substance, lesdits moyens de s refroidissement n'étant séparés de ladite substance que par une paroi

(115),

- détection de la température de cristallisation (Tc) de ladite substance par détermination d'un point singulier de la courbe d'évolution de la température mesurée en fonction du temps et arrêt des moyens de o refroidissement, suivi du déclenchement de moyens de chauffage de ladite substance, détection de la température de fusion (TF) après le déclenchement des moyens de chauffage par détermination d'un autre point singulier de la

courbe d'évolution de la température mesurée en fonction du temps.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une analyse du profil de la courbe de température en fonction du temps qui est effectuée sur un ordinateur ou un microprocesseur comprenant une mémoire pour l'acquisition numérique des mesures fournies par le capteur thermique (10).

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3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce

que la substance à caractériser passe dans le conduit entourant la partie intérieure d'un tube à au moins double enveloppe, I'actionnement des moyens de refroidissement comprenant l'ouverture d'au moins une vanne pour faire circu ler un fluide réfrigérant dans led it tube à au moins double enveloppe, I'arrêt de ces moyens de refroidissement comprenant la fermeture d'au moins une vanne pour stopper la circulation du fluide réfrigérant, lesdits moyens de chauffage étant placés du côté de la paroi (116) opposée à celle en contact

avec le fluide réfrigérant.

o

4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que

les dits points singuliers à déterminer sont situés à l'avant d'un palier de la

courbe d'évolution de la température mesurée en fonction du temps.

5. Dispositif (1) de mesure semi-continue des températures de cristallisation et de fusion d'un produit liquide à caractériser, comprenant un conduit (B) dans lequel passe ledit produit, des moyens de refroidissement dudit produit en contact avec la paroi dudit conduit (B), des moyens de réchauffement dudit produit, des moyens de commande (5) du passage du chauffage au refroidissement dudit produit, caractérisé en ce qu'il s'insère dans une tuyauterie et en ce qu'il comporte un capteur thermique (10) en sortie dudit o premier conduit, une liaison entre ledit capteur (10) et une mémoire (32) d'une unité centrale, ladite mémoire (32) stockant sous forme de données les mesures dudit capteur (10), un logiciel d'exploitation de ces donnces mettant en _uvre des moyens de calcul de l'unité centrale (30) pour évaluer de manière répétée dans un même intervalle de temps la différence de température, ladite unité centrale (30) étant reliée audits moyens de commande (5) pour mettre en marche les moyens de chauffage et arrêter la circulation du fluide réfrigérant après la détection d'une première température caractéristique, dite température de cristallisation (Tc), par lesdits moyens de calcul et inversement après la détection d'une deuxième température caractéristique,

o dite température de fusion (TF), par lesdits moyens de calcul.

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6. Dispositif (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte un second conduit (A) ayant une paroi dite paroi échangeuse (115) en contact avec ledit produit, les moyens de refroidissement comprennent un fluide réfrigérant circulant dans ledit second conduit (A) pour forcer la s cristallisation du produit à caractériser, et les moyens de chauffage, destinés à forcer la fusion du produit à caractériser, sont placés le long d'une paroi (116) du premier conduit (B) qui est distincte de ladite paroi échangeuse (115) du

second conduit (A).

7. Dispositif (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il est muni o d'un échangeur (11) double enveloppe au centre duquel circule le fluide réfrigérant dont la température est maintenue en dessous de la température de cristallisation (Tc) du produit à caractériser, le produit à caractériser circulant

dans la partie extérieure (B) de la double enveloppe.

8. Dispositif (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que la double enveloppe est située sur une ligne de dérivation du dispositif (1) et le capteurthermique (10) est placé du côté de la paroi (115) séparant le produit à

caractériser du fluide réfrigérant, à une distance non nulle de cette paroi (115).

9. Dispositif (1) selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce

que les moyens de chauffage sont constitués d'une résistance chauffante (114)

OU d'au moins un élément à effet Peltier.

10. Dispositif (1) selon les revendications 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il

comprend trois tubes concentriques, le tube intermédiaire (B) véhiculant le produit à caractériser, le tube intérieur (A) et extérieur (C) comportant des vannes (1 10, 11 1, 1 12, 113) à leur entrée et sortie et étant traversé chacun par s un fluide caloporteur, un des fluides caloporteurs ayant une température inférieure à la température de cristallisation (Tc) d u prod u it à caractériser et

l'autre une température supérieure.

11. Dispositif (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que les

moyens de refroidissement comportent des éléments à effet Peltier.

12. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 5 à 11,

caractérisé en ce que l'unité centrale (30) comprend au moins une sortie vers un convertisseur numérique/analogique (34) suivi d'un conditionneur (50) pour produire un signal de sortie (51) image d'une des températures caractéristiques mesurées.

13. Dispositif (1) selon l'une des revendications 5 à 12, caractérisé en

ce que les moyens de commande (5) sont constitués d'un actionneur d'électrovannes.

14. Utilisation du dispositif (1) selon l'une quelconque des

o revendications 5 à 13, caractérisée en ce que le dispositif (1), installé

directement sur une ligne de production, sert à piloter et optimiser une unité de synthèse ou de séparation/purification du produit à caractériser telle qu'une