{"id":11847,"date":"2024-05-13T08:00:52","date_gmt":"2024-05-13T06:00:52","guid":{"rendered":"https:\/\/blog.wika.com\/fr\/?p=11847"},"modified":"2024-05-13T18:24:24","modified_gmt":"2024-05-13T16:24:24","slug":"etude-de-cas-calcination-des-catalyseurs-quel-assemblage-pour-les-capteurs-de-temperature","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blog.wika.com\/fr\/general\/etude-de-cas-calcination-des-catalyseurs-quel-assemblage-pour-les-capteurs-de-temperature\/","title":{"rendered":"\u00c9tude de cas : Calcination des catalyseurs, quel assemblage pour les capteurs de temp\u00e9rature ?"},"content":{"rendered":"<p><strong>Un important producteur de catalyseurs n&rsquo;\u00e9tait pas satisfait de la courte dur\u00e9e de vie des capteurs de temp\u00e9rature dans ses calcinateurs rotatifs. WIKA a propos\u00e9 une solution innovante qui prot\u00e8ge les thermocouples des dommages m\u00e9caniques tout en fournissant des mesures pr\u00e9cises et un temps de r\u00e9action rapide.<\/strong><\/p>\n<p>Les catalyseurs sont un \u00e9l\u00e9ment essentiel des <a href=\"https:\/\/www.wika.com\/fr-fr\/downstream%EF%BB%BF.WIKA\" rel=\"external\" target=\"_blank\">activit\u00e9s p\u00e9troli\u00e8res et gazi\u00e8res<\/a>, notamment la production de gaz de synth\u00e8se et lors des process de raffinage tels que l&rsquo;hydrocraquage et le craquage catalytique fluide (CCF). La fabrication de produits alimentaires, pharmaceutiques, chimiques et p\u00e9trochimiques repose \u00e9galement sur les catalyseurs.<\/p>\n<h2>Le r\u00f4le des catalyseurs<\/h2>\n<p>\nDisponibles sous une multitude de formes et de formulations, les catalyseurs sont des substances qui acc\u00e9l\u00e8rent et optimisent les r\u00e9actions chimiques en abaissant leur \u00e9nergie d&rsquo;activation. En utilisant un catalyseur, les temp\u00e9ratures et les pressions ne doivent pas \u00eatre aussi \u00e9lev\u00e9es, ce qui permet aux fabricants d&rsquo;\u00e9conomiser beaucoup de temps et d&rsquo;\u00e9nergie. Ils peuvent \u00eatre remis en service apr\u00e8s avoir \u00e9t\u00e9 trait\u00e9s \u00e0 la chaleur, \u00e0 l&rsquo;hydrog\u00e8ne, dans des solutions acides ou alcalines, ou par un autre process de r\u00e9g\u00e9n\u00e9ration, m\u00eame s&rsquo;ils devront \u00eatre remplac\u00e9s \u00e0 un moment.<\/p>\n<p>La plupart des centaines de catalyseurs utilis\u00e9s dans la fabrication sont des catalyseurs support\u00e9s, dans lesquels le composant actif, tel qu&rsquo;un m\u00e9tal ou un oxyde m\u00e9tallique, est li\u00e9 \u00e0 un substrat porteur. Les mat\u00e9riaux de support comprennent l&rsquo;alumine, le charbon actif, la c\u00e9ramique, divers polym\u00e8res, la silice, la z\u00e9olithe et la zircone. Les supports id\u00e9aux sont :<\/p>\n<ul>\n<li><strong>Poreux<\/strong>, de sorte que le catalyseur dispose d&rsquo;une grande surface sur laquelle il peut se d\u00e9poser, car plus il y a de mat\u00e9riau catalytique, plus il y a de rencontres avec les mol\u00e9cules du r\u00e9actif.<\/li>\n<li><strong>Purs et inertes<\/strong>, afin de ne pas cr\u00e9er de r\u00e9actions chimiques secondaires<\/li>\n<li><strong>M\u00e9caniquement solides<\/strong>, car un mat\u00e9riau dur r\u00e9siste mieux aux process industriels et \u00e0 la r\u00e9g\u00e9n\u00e9ration des catalyseurs.<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nLes catalyseurs sur support sont g\u00e9n\u00e9ralement produits par calcination dans des fours rotatifs, \u00e9galement appel\u00e9s calcinateurs rotatifs.<\/p>\n<h2>Comment les catalyseurs sont fabriqu\u00e9s dans les calcinateurs rotatifs<\/h2>\n<p>\nLa calcination, en particulier dans un calcinateur rotatif, n&rsquo;est que l&rsquo;une des nombreuses \u00e9tapes de la production de catalyseurs en grandes quantit\u00e9s. La m\u00e9thode de fabrication sp\u00e9cifique d\u00e9pend du type de catalyseur fabriqu\u00e9. En g\u00e9n\u00e9ral, ces \u00e9tapes sont les suivantes.<\/p>\n<ol>\n<li><strong>Pr\u00e9paration des mati\u00e8res premi\u00e8res<\/strong> : Des particules de c\u00e9ramiques, de m\u00e9taux et\/ou de polym\u00e8res sont m\u00e9lang\u00e9es \u00e0 une solution pour cr\u00e9er une suspension de catalyseur et de mat\u00e9riaux de support.<\/li>\n<li><strong>Traitement hydrothermique<\/strong> : La suspension est vers\u00e9e dans un r\u00e9acteur, o\u00f9 elle est chauff\u00e9e et agit\u00e9e jusqu&rsquo;\u00e0 ce que le mat\u00e9riau de support soit impr\u00e9gn\u00e9 d&rsquo;atomes de catalyseur. Le r\u00e9acteur s\u00e8che ensuite les cristaux obtenus jusqu&rsquo;\u00e0 ce qu&rsquo;ils atteignent l&rsquo;\u00e9tat de poudre.<\/li>\n<li><strong>Mise en forme<\/strong> : La poudre est m\u00e9lang\u00e9e \u00e0 un agent liant et la p\u00e2te obtenue est g\u00e9n\u00e9ralement introduite dans une extrudeuse. Ce pr\u00e9curseur de catalyseur peut \u00e9galement \u00eatre mis sous forme de pastilles ou de tablettes. La taille et la forme de la p\u00e2te ont un impact sur ses performances et sa r\u00e9sistance structurelle.<\/li>\n<li><strong>Calcination<\/strong> : Les catalyseurs fa\u00e7onn\u00e9s sont introduits dans un calcinateur, un four qui applique une chaleur \u00e9lev\u00e9e pour s\u00e9cher et durcir le mat\u00e9riau et br\u00fbler les impuret\u00e9s. La calcination peut \u00e9galement modifier la phase du catalyseur, augmenter sa surface et\/ou l&rsquo;activer. Un calcinateur rotatif assure une agitation continue au fur et \u00e0 mesure que le catalyseur descend dans la cuve tournante et est expos\u00e9 \u00e0 des temp\u00e9ratures de plus en plus \u00e9lev\u00e9es, ce qui permet d&rsquo;obtenir un produit de meilleure qualit\u00e9 et plus uniforme.<\/li>\n<li><strong>R\u00e9duction<\/strong> : Une fois calcin\u00e9, le catalyseur peut passer dans une atmosph\u00e8re r\u00e9ductrice pour \u00e9liminer l&rsquo;oxyg\u00e8ne de l&rsquo;oxyde m\u00e9tallique. Cela permet de s&rsquo;assurer que le catalyseur est dans un \u00e9tat correct.<\/li>\n<li><strong>Activation<\/strong> : Si la calcination n&rsquo;a pas suffisamment activ\u00e9 le catalyseur, l&rsquo;\u00e9tape suivante consiste \u00e0 le traiter avec un r\u00e9actif.<\/li>\n<li><strong>Conditionnement<\/strong> : maintenant pur et pr\u00eat \u00e0 l&#8217;emploi, le produit final est plac\u00e9 dans des f\u00fbts, scell\u00e9s pour \u00e9viter toute contamination, puis exp\u00e9di\u00e9s au client.<\/li>\n<\/ol>\n<h2>Probl\u00e8me : Mesure de temp\u00e9ratures \u00e9lev\u00e9es dans les conditions difficiles d&rsquo;un four rotatif<\/h2>\n<p>\nLes fours rotatifs industriels permettent de calciner efficacement de grandes quantit\u00e9s de catalyseurs. Les capteurs de temp\u00e9rature sont essentiels \u00e0 cette \u00e9tape, car le traitement thermique appropri\u00e9 des catalyseurs exige une surveillance et un contr\u00f4le pr\u00e9cis de la temp\u00e9rature. Les donn\u00e9es sont transmises \u00e0 un syst\u00e8me de contr\u00f4le informatis\u00e9, qui ajuste le d\u00e9bit d&rsquo;air et l&rsquo;apport de combustible en fonction des besoins, afin de maintenir des conditions de traitement thermique optimales.<\/p>\n<p>Les calcinateurs rotatifs pr\u00e9sentent une combinaison de d\u00e9fis de mesure que l&rsquo;on ne retrouve pas dans beaucoup d&rsquo;autres applications :<\/p>\n<ul>\n<li>Les temp\u00e9ratures peuvent atteindre 1 000\u00b0C, ce qui r\u00e9duit la dur\u00e9e de vie des capteurs qui ne sont pas con\u00e7us pour des conditions aussi extr\u00eames.<\/li>\n<li>Les granul\u00e9s de catalyseur durcis, lorsqu&rsquo;ils sont projet\u00e9s par le tambour en rotation, heurtent de mani\u00e8re r\u00e9p\u00e9t\u00e9e la sonde de temp\u00e9rature et l&rsquo;endommagent au fil du temps.<\/li>\n<li>La plupart des sondes de temp\u00e9rature sont ins\u00e9r\u00e9es individuellement \u00e0 travers la paroi de la cuve par l&rsquo;interm\u00e9diaire de brides. Une cuve rotative pose des probl\u00e8mes en termes d&#8217;emplacement du c\u00e2blage.<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nL&rsquo;usine am\u00e9ricaine d&rsquo;une soci\u00e9t\u00e9 europ\u00e9enne sp\u00e9cialis\u00e9e dans la catalyse et la technologie des process avait du mal \u00e0 trouver une solution de mesure de temp\u00e9rature capable non seulement de fournir un profil de temp\u00e9rature pr\u00e9cis de ses calcinateurs rotatifs \u00e0 combustion indirecte, mais aussi de r\u00e9sister aux d\u00e9fis logistiques et li\u00e9s au fluide de l&rsquo;application. Dans la conception originale du four, les thermocouples ne r\u00e9pondaient pas aux attentes du client en mati\u00e8re de dur\u00e9e de vie, m\u00eame si un doigt de gant prot\u00e9geait chaque capteur.<span style=\"font-size: 1rem\"><\/span><\/p>\n<h2>Solution : Un assemblage innovant de Pipewell pour remplacer les brides individuelles<\/h2>\n<h2>\u00a0<\/h2>\n\n      <div class=\"wp-caption alignright\" style=\"max-width:396px;\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/blog.wika.com\/fr\/files\/2024\/05\/24-20-2-rotary-calcine-pipewell-assembly-388x100-1.png\" \/><p class=\"wp-caption-text\">Assemblage de sondes de temp\u00e9rature con\u00e7u sur mesure par WIKA pour un calcinateur rotatif utilis\u00e9 dans la production de catalyseurs.<\/p><\/div>\n    \n<p>WIKA et nos experts en temp\u00e9rature ont effectu\u00e9 une visite sur site pour examiner l&rsquo;application. Le grand calcinateur rotatif, d&rsquo;une longueur d&rsquo;environ 18 m\u00e8tres, \u00e9tait \u00e9quip\u00e9 de six capteurs de temp\u00e9rature \u00e0 brides ins\u00e9r\u00e9s sur toute la longueur de la cuve. Ils nous ont demand\u00e9 si nous pouvions trouver une meilleure fa\u00e7on de mesurer les temp\u00e9ratures internes de l&rsquo;unit\u00e9 tout en prot\u00e9geant les capteurs des granul\u00e9s de catalyseur durs.<\/p>\n\n      <div class=\"wp-caption alignright\" style=\"max-width:396px;\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/blog.wika.com\/fr\/files\/2024\/05\/24-20-1-semi-open-pipewell-chamber-388x299-1.png\" \/><p class=\"wp-caption-text\">Coupe transversale de la chambre de protection semi-ouverte, montrant un tube d&rsquo;insertion perfor\u00e9<\/p><\/div>\n    \n<p>Pour \u00e9viter les probl\u00e8mes li\u00e9s aux capteurs \u00e0 bride individuelle ins\u00e9r\u00e9s dans la paroi de la cuve, nous avons d\u00e9cid\u00e9 de cr\u00e9er un puits tubulaire sp\u00e9cial qui p\u00e9n\u00e8tre dans le four par une trappe \u00e0 l&rsquo;extr\u00e9mit\u00e9 de l&rsquo;entr\u00e9e. Ce puits a \u00e9t\u00e9 con\u00e7u avec une chambre de protection semi-ouverte. Six petits tubes ont \u00e9t\u00e9 ins\u00e9r\u00e9s r\u00e9guli\u00e8rement le long de ce puits, chacun \u00e9tant perfor\u00e9 \u00e0 l&rsquo;extr\u00e9mit\u00e9 pour permettre au catalyseur chaud d&rsquo;entrer en contact avec le capteur tout en prot\u00e9geant suffisamment les \u00e9l\u00e9ments sensibles fragiles. La partie du tube d&rsquo;insertion qui ne se trouvait pas dans la chambre \u00e9tait prot\u00e9g\u00e9e par une gaine.<\/p>\n<p>Un thermocouple, dont le temps de r\u00e9action est plus rapide et la plage de temp\u00e9rature plus \u00e9tendue que celle des sondes \u00e0 r\u00e9sistance, a \u00e9t\u00e9 ins\u00e9r\u00e9 dans chaque tube perfor\u00e9. L&rsquo;utilisation de thermocouples isol\u00e9s a permis d&rsquo;obtenir un temps de r\u00e9action encore plus rapide aux changements de temp\u00e9rature, et l&rsquo;utilisation du thermocouple connu de type K a permis d&rsquo;obtenir une r\u00e9sistance \u00e0 la corrosion, une sortie stable et une plage de temp\u00e9rature \u00e9lev\u00e9e &#8211; jusqu&rsquo;\u00e0 1 260 \u00b0C &#8211; \u00e0 un prix abordable. Le <a href=\"https:\/\/www.wika.com\/fr-fr\/t32_xs.WIKA?highlightedText=t32\" rel=\"external\" target=\"_blank\">transmetteur de temp\u00e9rature num\u00e9rique T32<\/a> de WIKA transmet les donn\u00e9es de temp\u00e9rature au syst\u00e8me de contr\u00f4le central de l&rsquo;installation.<\/p>\n<h2>R\u00e9sultat : Thermocouples \u00e0 longue dur\u00e9e de vie pour les \u00e9quipements de traitement thermique<\/h2>\n<p>\nApr\u00e8s l&rsquo;installation de cet ensemble dans les calcinateurs rotatifs, les capteurs multipoints sp\u00e9cialement con\u00e7us ont surveill\u00e9 sans faille les temp\u00e9ratures internes des unit\u00e9s. L&rsquo;usine de catalyse a pu augmenter la dur\u00e9e de vie de ses capteurs de temp\u00e9rature de quelques mois \u00e0 trois ans et plus, ce qui a permis de r\u00e9duire consid\u00e9rablement les d\u00e9penses d&rsquo;exploitation et d&rsquo;am\u00e9liorer la s\u00e9curit\u00e9 et l&rsquo;efficacit\u00e9 gr\u00e2ce \u00e0 une surveillance et \u00e0 un contr\u00f4le pr\u00e9cis de la temp\u00e9rature. Depuis l&rsquo;installation de nos ensembles de temp\u00e9rature, le fabricant de catalyseurs a int\u00e9gr\u00e9 cette conception dans les sp\u00e9cifications de son site.<\/p>\n<h2>WIKA, \u00ab\u00a0Smart in Sensing\u00a0\u00bb pour la fabrication de catalyseurs<\/h2>\n<p>\nLes sp\u00e9cialistes produits WIKA ont des d\u00e9cennies d&rsquo;exp\u00e9rience dans la conception de solutions innovantes pour les d\u00e9fis de mesure les plus d\u00e9licats. Nous travaillons en \u00e9troite collaboration avec nos clients pour comprendre leurs probl\u00e8mes, puis nous concevons et installons des ensembles qui maximisent les op\u00e9rations d&rsquo;une usine, augmentent la s\u00e9curit\u00e9 et r\u00e9duisent les d\u00e9penses. De plus, nous assurons un suivi r\u00e9gulier pour peaufiner l&rsquo;assemblage, et nous fournissons des services de remplacement et d&rsquo;installation lorsque les capteurs atteignent la fin de leur dur\u00e9e de vie naturelle.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.wika.com\/fr-fr\/contact.WIKA\" rel=\"external\" target=\"_blank\">Contactez-nous<\/a> pour plus d&rsquo;informations sur les solutions de capteurs pour les calcinateurs rotatifs et autres applications \u00e0 haute temp\u00e9rature.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Un important producteur de catalyseurs n&rsquo;\u00e9tait pas satisfait de la courte dur\u00e9e de vie des capteurs de temp\u00e9rature dans ses calcinateurs rotatifs. 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