Pour obtenir des mesures de concentration, les installations industrielles utilisent des analyseurs ou des capteurs chimiques. Une mesure automatisée essentielle dans les installations pétrochimiques garantit que l'oxygène ne pénètre pas dans la canalisation de torchère entre le séparateur et le joint liquide, ce qui permet d'éviter les mélanges explosifs.

De nombreuses méthodes d'analyse traditionnelles ont été adaptées pour mesurer des gaz tels que l'oxygène, soit par extraction, soit directement dans le flux de processus, cette dernière méthode évitant le recours à des analyses en laboratoire. Cela inclut des technologies telles que les méthodes paramagnétiques (pour la mesure de l'oxygène), infrarouge non dispersif (NDIR), ultraviolet-visible (UV-vis) et électrochimiques. La spectroscopie d'absorption laser à diode accordable (TDLAS ou TDL) gagne notamment en popularité dans ces applications.

Bien que la TDL ait d'abord été une méthode extractive, elle a évolué. Aujourd'hui, divers fabricants proposent des conceptions de mesure in situ, notamment des configurations à pile croisée et à sonde. METTLER TOLEDO a également introduit une adaptation au processus de plaquette qui fonctionne dans des pipelines de diamètre étroit, de seulement 5 à 10 cm (2 à 4 pouces).

Examinons les techniques de spectroscopie d'absorption et comparons la TDL à d'autres techniques telles que l'UV-vis. L'un des avantages significatifs de la TDL réside dans ses raies d'absorption étroites, qui sont souvent propres à un analyte spécifique et s'alignent parfaitement avec la gamme spectrale étroite de la lumière laser. En revanche, les technologies telles que les analyseurs paramagnétiques peuvent être sujettes à des interférences et ne mesurent pas directement au sein du processus lui-même.

La loi de Beer-Lambert suggère que l'un des principaux obstacles à la réalisation de mesures TDL à faible niveau (ppm et ppb) est la limitation de l'OPL global. L'un des défis liés à l'obtention d'une mesure TDL concerne la disponibilité commerciale des lasers aux longueurs d'onde requises. L'oxygène, par exemple, est une espèce faiblement absorbante dans la gamme NIR des lasers disponibles, ce qui rend essentiel de trouver des moyens d'augmenter l'OPL pour obtenir des mesures précises.

Dans les industries de transformation, la taille physique des conduites qui transportent l'échantillon de gaz constitue souvent une limitation importante. Pour les conduites plus larges (1 à 3 m), l'OPL ne représente pas un obstacle significatif, même pour les absorbeurs faibles comme l'oxygène. Cependant, lorsque le diamètre de la conduite est inférieur à 38 cm (15 pouces), la mesure de l'oxygène en dessous de 5000 ppm (0,5 %) devient beaucoup plus difficile.

Il existe actuellement plusieurs modèles permettant d'améliorer l'OPL pour les mesures TDL extractives, mais une seule adaptation notable existe pour les mesures in situ dans des tuyaux de petit diamètre. De plus, si le cross-stack est installé longitudinalement, le gaz de purge destiné à protéger les optiques de la contamination peut diluer le flux d'échantillon, ce qui complique la mesure précise de la limite inférieure d'explosivité (LIE) de l'oxygène.

Les méthodes courantes pour augmenter l'OPL se répartissent généralement en trois catégories :

• Cellule de White
• Cellule de Herriott
• Système de prismes optiques (dispositif multi-réflexion)

Cette approche est unique car elle ne nécessite pas de miroirs pour fonctionner dans un flux d'échantillons bien conditionné ; elle double ou triple plutôt le trajet du laser à l'aide de prismes optiques. Le deuxième prisme reste isolé du gaz de traitement, ce qui le rend idéal pour les environnements difficiles sujets à l'encrassement optique. De plus, cette méthode est plus compacte, ce qui la rend plus facile à intégrer dans des installations où l'espace est limité.

Le même prisme optique secondaire fonctionne à la fois pour les adaptations OPL à double réflexion (MR2) et à triple réflexion (MR3). Pour la triple réflexion, une lentille « œil de chat » en saphir non revêtue, résistante et chimiquement compatible, est utilisée, ce qui minimise les problèmes liés aux surfaces réfléchissantes planes qui pourraient affecter la précision des mesures.