La mesure du débit en temps réel s’est avérée cruciale dans le cadre d’un projet durable sur le co2 et l’hydrogène.

L’organisme de recherche néerlandais TNO se concentre sur les innovations dans une dizaine de domaines. Les projets destinés aux grandes industries sont également examinés régulièrement. Dans cet article, nous examinons le projet STEPWISE, un processus qui vise les gaz de haut fourneau dans le but de rendre la production d’acier plus neutre en CO2. Le projet s’est résumé à une cascade de défis, dans lesquels la mesure précise et en temps réel des flux de gaz sortants était le point d’orgue décisif. Pour cela, le projet a pu compter sur la technologie des débitmètres à ultrasons de KROHNE.

Le principe de base du processus consiste à extraire le CO2 des gaz de haut fourneau avant qu’ils ne soient brûlés dans une centrale électrique. La technologie sous-jacente est appelée « Sorption Enhanced Water Gas Shift », ou SEWGS en abrégé. Le processus STEPWISE traite trois mélanges gazeux différents : le gaz de haut fourneau, le gaz de four à coke et le gaz de four à oxygène basique.

Dans une première phase, l’installation convertit le monoxyde de carbone et la vapeur en CO2 et en hydrogène gazeux, puis sépare les deux gaz en fixant le CO2 à un matériau d’absorption sélective dans une colonne sous haute pression. 

Le CO2 est ainsi immobilisé dans ce matériau, tandis que l’on produit en même temps de la vapeur riche en H2, qui est demandée pour de nombreux autres processus. La récupération du H2 et du CO2 de la colonne se fait toutefois à basse pression, après quoi les flux gazeux sont transportés vers l’étape suivante du processus dans des conduites séparées.

Dans ces conduites de sortie, les débitmètres KROHNE surveillent les flux de gaz, dont on peut déduire la qualité de la phase de séparation.

Cependant, la mesure en temps réel du débit de gaz sortant est tout sauf simple, car les gaz peuvent atteindre des températures allant jusqu’à 500°C. De plus, les gaz quittent la colonne à basse pression, ce qui signifie que la chute de pression sur la mesure proprement dite devait rester minime. 

La composition des gaz sortant de la colonne pose un autre problème, parce que le mélange gazeux peut déjà être différent à la base et de plus, continuera à varier pendant toute la durée du processus. 

Cela a ajouté un critère supplémentaire aux exigences du débitmètre : il devait pouvoir gérer différentes compositions et continuer à mesurer le débit de gaz à tout moment sans interruption.    

Le choix s’est finalement porté sur l’OPTISONIC 8300 de KROHNE, un débitmètre à ultrasons qui s’est avéré être une excellente solution pour ce type de problèmes. Les propriétés intrinsèques du débitmètre n’y sont pas étrangères : 

L’OPTISONIC 8300 crée une chute de pression négligeable sur la mesure elle-même, ne nécessite aucun étalonnage et n’est pas non plus sujet à l’usure ou à la contamination. Ce dernier point est un atout important dans les processus qui, comme STEPWISE, s’arrêtent de temps en temps. En outre, le débitmètre peut être entièrement intégré à l’installation.  

Les facteur décisifs sont les caractéristiques techniques qui correspondent presque parfaitement aux caractéristiques du processus STEPWISE : en effet, le débitmètre a été spécifiquement développé pour les gaz à haute température comme la vapeur, avec une efficacité prouvée pour le CO2 et le H2. L’OPTISONIC 8300 mesure selon le principe du temps de transit des ultrasons et peut donc être utilisé pour différents gaz ainsi que pour des compositions de gaz. Son fonctionnement est indépendant de la composition du gaz. Les phases de transit du rapport de mélange gazeux sont également surveillées en temps réel. De cette manière, les lots peuvent être mesurés complètement, sans perte des valeurs mesurées.