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Exposé d’analyse de produits pétroliers
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Enseignant:
Prof. ADIMA A.
Augustin
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Introduction
Généralités
Appareillage
Aspects théoriques
Application en raffinerie
Conclusion
Plan
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 La chromatographie en phase gazeuse (CG) est une
méthode de séparation dont les principes généraux
sont les mêmes que ...
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 Nullement concurrente de la chromatographie en
phase liquide à haute performance, ni de la
chromatographie sur couche ...
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 C’est en 1906 que le botaniste russe TSWETT, mit à
profit pour la première fois les essais entrepris dès
1903 concerna...
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 La chromatographie est une technique physique de
séparation d'espèces chimiques. L'échantillon
contenant une ou plusie...
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Chromatographie;
Phase stationnaire;
Phase mobile;
Chromatogramme.
Définitions
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 La chromatographie repose sur l'entraînement d'un
échantillon dissous par une phase mobile à travers
une phase station...
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On peut les classer soit:
 Par la nature de la phase mobile;
 Par les interactions développées par la phase
stationnai...
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 la chromatographie sur couche mince (CCM ou TLC en
anglais);
 la chromatographie en phase gazeuse (CG ou GC en
anglai...
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Phase mobile (gaz);
Phase stationnaire;
Injecteurs;
Colonnes;
Détecteurs;
Fours;
Appareillage
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 Les phases les plus répandues sont les polymères
siliconés dérivés du diméthylpolysiloxane. Si la
phase stationnaire e...
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 Ici c’est le gaz qui doit être inerte.
 La phase mobile est un gaz de faible viscosité, trois
gaz sont exclusivement ...
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 Colonne remplie: Les colonnes les plus répandues
sont en acier inox ou en verre, leur longueur
standard est de 3 m, le...
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Il permet d'introduire un liquide qui doit être vaporisé
instantanément avant d'être transféré dans la colonne.
Types:
...
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Le détecteur est un appareil de mesure physico-
chimique qui doit donner un signal au passage de
chaque constituant, san...
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 C’est un four à bain d’air, pourvu de résistances
chauffantes et d’un système de ventilation et de
brassage pour l’hom...
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Schéma d’un CPG
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On définit:
 α le facteur de sélectivité;
 N le nombre de plateaux théoriques;
 H hauteur équivalente des plateaux th...
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La forme des pics
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 Vers 1950, MARTIN et SYNGE ont tenté de justifier
la forme des pics de chromatographie, en assimilant
une colonne de c...
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 Ce modèle issu de la mécanique des fluides a été mis
au point par J.J. Van Deemter.
Théorie dynamique de
la chromatogr...
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 Kovats, en 1958, a proposé l'indice de rétention I
comme paramètre d'identification des solutés;
 I (n alcane) = 100 ...
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 Exemple d’application de la CG: détermination des
hydrocarbures pétroliers (C10 à C50) : dosage par
chromatographie en...
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 Cette méthode a été rédigée pour remplacer les
différentes méthodes en usage pour le dosage des
huiles et des graisses...
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 Cette méthode s’applique au dosage des hydrocarbures
pétroliers (C10 à C50) dans les matières liquides
aqueuses, les m...
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 La concentration des hydrocarbures présents dans
l’échantillon est déterminée en comparant la surface
totale de l’ense...
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 Tous les composés autres que les hydrocarbures
pétroliers, qui sont solubles dans l’hexane et qui
répondent au détecte...
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 Prélever les quantités requises et préserver selon les
guides d’échantillonnage qui s’appliquent en
fonction de la nat...
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 Chromatographe en phase gazeuse muni d’un
injecteur automatique « on column », couplé à un
détecteur à ionisation de f...
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 Tous les solvants utilisés sont de qualité « pesticide » ou
l’équivalent. Les réactifs commerciaux utilisés sont de
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 Préparation du matériel
 Dosage
 Compensation du détecteur et ajustement des bornes
d’intégration (C10 et C50)
 Étal...
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Exemple de
chromatogramme
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 la chromatographie est une méthode analytique très
prisée. Elle est la dernière-née de la grande famille
des chromatog...
Critiques, questions et suggestions
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Chromatographie en phase gazeuse

  1. 1. 1
  2. 2. Exposé d’analyse de produits pétroliers 2 Enseignant: Prof. ADIMA A. Augustin
  3. 3.  Introduction Généralités Appareillage Aspects théoriques Application en raffinerie Conclusion Plan 3
  4. 4.   La chromatographie en phase gazeuse (CG) est une méthode de séparation dont les principes généraux sont les mêmes que ceux énoncés pour la chromatographie en général, c’est-à-dire fondés sur la migration différentielle des constituants du mélange à analyser au travers d’un substrat choisi.  Prévue en 1941 par Martin et Synge, la CG s’est surtout développée à partir de 1952, sous l’impulsion de James et Martin. Elle a pris un essor considérable, notamment entre 1960 et 1970, pour devenir l’une des méthodes de séparation les plus utilisées. Introduction 4
  5. 5.   Nullement concurrente de la chromatographie en phase liquide à haute performance, ni de la chromatographie sur couche mince elle a son domaine propre.  Objectifs: présenter la GC et donner ses applications dans le monde du raffinage. Introduction 5
  6. 6.   C’est en 1906 que le botaniste russe TSWETT, mit à profit pour la première fois les essais entrepris dès 1903 concernant les possibilités de séparer les constituants d’un mélange par les phénomènes d’adsorption;  C’est en 1952 que MARTIN et JAMES publièrent les premiers travaux proprement dits sur la chromatographie gazeuse (CG) et sur papier et dont l’essor dura jusqu’en 1960. Généralités 6
  7. 7.   La chromatographie est une technique physique de séparation d'espèces chimiques. L'échantillon contenant une ou plusieurs espèces est entraîné par un courant de phase mobile (liquide, gaz ou fluide supercritique) le long d'une phase stationnaire (papier, gélatine, silice, polymère, silice greffée etc) ; chaque espèce se déplace à une vitesse propre dépendant de ses caractéristiques et de celles des deux phases Généralités 7
  8. 8.  Chromatographie; Phase stationnaire; Phase mobile; Chromatogramme. Définitions 8
  9. 9.   La chromatographie repose sur l'entraînement d'un échantillon dissous par une phase mobile à travers une phase stationnaire. Celle-ci retient plus ou moins fortement les substances contenues dans l'échantillon dilué selon l'intensité des forces d'interactions de faible énergie (comme les forces de Van der Waals, les liaisons hydrogène, etc.) réalisées entre les différentes espèces moléculaires et la phase stationnaire. Principe de la chromatographie 9
  10. 10.  On peut les classer soit:  Par la nature de la phase mobile;  Par les interactions développées par la phase stationnaire;  Par le support de la phase stationnaire; Types de chromatographies 10
  11. 11.   la chromatographie sur couche mince (CCM ou TLC en anglais);  la chromatographie en phase gazeuse (CG ou GC en anglais) également appelée CPV (chromatographie en phase vapeur) ;  la chromatographie en phase liquide (CPL ou LC en anglais) ;  la chromatographie en phase liquide à haute performance (CLHP ou HPLC en anglais) ;  la chromatographie en phase supercritique (CPS ou SFC en anglais) Types de chromatographies 11
  12. 12.  Phase mobile (gaz); Phase stationnaire; Injecteurs; Colonnes; Détecteurs; Fours; Appareillage 12
  13. 13.   Les phases les plus répandues sont les polymères siliconés dérivés du diméthylpolysiloxane. Si la phase stationnaire est un liquide non ou peu volatil, possédant des propriétés de solvant vis-à-vis des composés à séparer, on parle de chromatographie gaz-liquide ou chromatographie de partage. Phase stationnaire 13
  14. 14.   Ici c’est le gaz qui doit être inerte.  La phase mobile est un gaz de faible viscosité, trois gaz sont exclusivement employés, l'azote, l'hydrogène et l'hélium. Phase mobile 14
  15. 15.   Colonne remplie: Les colonnes les plus répandues sont en acier inox ou en verre, leur longueur standard est de 3 m, leur diamètre intérieur étant compris entre 10 et 4 mm;  Colonne capillaire: Les colonnes standard sont en quartz fondu (silice très pure) et entourées d'une gaine de polymère souple, ce qui leur confère une grande résistance à la torsion. Elles ont entre 10 et 100 m de long et leur diamètre intérieur est entre 0,10 ou 0,70 mm Colonnes 15
  16. 16.  Il permet d'introduire un liquide qui doit être vaporisé instantanément avant d'être transféré dans la colonne. Types:  Injecteur split/splitless;  Injecteur à programmation de température;  Injecteur « on column ». Injecteur 16
  17. 17.  Le détecteur est un appareil de mesure physico- chimique qui doit donner un signal au passage de chaque constituant, sans interaction avec le gaz vecteur.  Détecteur à ionisation à flamme;  Catharomètre  Détecteur à capture d’électrons  Autres détecteurs: spectrométrie de masse, spectrométrie infrarouge. Détecteur 17
  18. 18.   C’est un four à bain d’air, pourvu de résistances chauffantes et d’un système de ventilation et de brassage pour l’homogénéisation de la température. La régulation est assurée par un thermocouple, grâce auquel la variation n’excède pas ± 0,2°C, pour un intervalle de fonctionnement allant de la température ambiante jusqu’à 400°C. Four 18
  19. 19.  Schéma d’un CPG 19
  20. 20.  On définit:  α le facteur de sélectivité;  N le nombre de plateaux théoriques;  H hauteur équivalente des plateaux théoriques;  Rs la résolution;  tr le temps de retention; Aspect théorique de la CPG 20
  21. 21.  La forme des pics 21
  22. 22.   Vers 1950, MARTIN et SYNGE ont tenté de justifier la forme des pics de chromatographie, en assimilant une colonne de chromatographie à une colonne à distiller. Modèle des plateaux théoriques 22
  23. 23.   Ce modèle issu de la mécanique des fluides a été mis au point par J.J. Van Deemter. Théorie dynamique de la chromatographie 23
  24. 24.   Kovats, en 1958, a proposé l'indice de rétention I comme paramètre d'identification des solutés;  I (n alcane) = 100 x nombre d'atomes de carbone ; indépendamment du remplissage de la colonne, de T et des autres conditions de chromatographie. Indice de rétention 24
  25. 25.   Exemple d’application de la CG: détermination des hydrocarbures pétroliers (C10 à C50) : dosage par chromatographie en phase gazeuse couplée à un détecteur à ionisation de flamme Application au raffinage 25
  26. 26.   Cette méthode a été rédigée pour remplacer les différentes méthodes en usage pour le dosage des huiles et des graisses minérales utilisant le fréon comme solvant d’extraction. Ainsi, la première édition de cette méthode a remplacé la méthode d’analyse portant la codification MENVIQ. 88.03/408 – H.G. 1.4. Détermination des hydrocarbures pétroliers (C10 à C50) 26
  27. 27.   Cette méthode s’applique au dosage des hydrocarbures pétroliers (C10 à C50) dans les matières liquides aqueuses, les matières solides et les matières liquides organiques, incluant les matières dangereuses.  Le domaine d’étalonnage se situe entre 20 et 2 500 μg/ml d’hydrocarbures. Détermination des hydrocarbures pétroliers (C10 à C50) 27
  28. 28.   La concentration des hydrocarbures présents dans l’échantillon est déterminée en comparant la surface totale de l’ensemble des pics de n-C10 à n-C50 avec les surfaces des étalons ayant servi à établir la courbe d’étalonnage dans les mêmes conditions de dosage. Principe de la méthode 28
  29. 29.   Tous les composés autres que les hydrocarbures pétroliers, qui sont solubles dans l’hexane et qui répondent au détecteur à ionisation de flamme, peuvent entraîner une surestimation de la concentration des hydrocarbures pétroliers. Interférence 29
  30. 30.   Prélever les quantités requises et préserver selon les guides d’échantillonnage qui s’appliquent en fonction de la nature de l’échantillon.  À titre d’exemple, les échantillons d’eaux usées (effluents) peuvent être conservés 28 jours à 4 ºC ou 40 jours à 4 ºC si l’échantillon a été extrait à l’intérieur des 28 premiers jours. Conservation 30
  31. 31.   Chromatographe en phase gazeuse muni d’un injecteur automatique « on column », couplé à un détecteur à ionisation de flamme (GC-FID) ;  Colonne chromatographique capillaire de type DB-1 ou l’équivalent dont les dimensions sont de 15 m x 0,53 mm Di x 0,15 μm ;  Logiciel d’acquisition et de traitement des données ;  Seringues à capacité de 500 μl et de 1 000 μl; Appareillage 31
  32. 32.   Tous les solvants utilisés sont de qualité « pesticide » ou l’équivalent. Les réactifs commerciaux utilisés sont de qualité ACS, à moins d’indication contraire.  Solution fenêtre (qualitative) pour déterminer la plage d’intégration (n-C10 à n-C50): cette solution sert à baliser les bornes d’intégration de la plage C10-C50.  Solution étalon de diesel altéré à 50 % à 5 000 μg/ml (« Diesel fuel no. 2 ») de la compagnie Restek ;  Solutions pour courbe d’étalonnage : à partir de la solution étalon de diesel altéré à 50 % à 5 000 μg/ml, préparer une série de solutions étalons dans l’hexane. Les concentrations visées sont de 20, 50, 100, 1 000 et 2 500 μg/ml. Réactifs et étalons 32
  33. 33.  Préparation du matériel  Dosage  Compensation du détecteur et ajustement des bornes d’intégration (C10 et C50)  Étalonnage de départ ou lors de changements majeurs  Vérification des étalons en inconnu et dosage  Calcul et expression des résultats  Expression des résultats Protocole d’analyse 33
  34. 34.  Exemple de chromatogramme 34
  35. 35.   la chromatographie est une méthode analytique très prisée. Elle est la dernière-née de la grande famille des chromatographies et bénéficie à ce titre de toutes les avancées technologiques dans son domaine;  Elle répond à beaucoup de questions et problèmes survenus dans le monde industriel.  Il serait donc judicieux pour tout laboratoire sérieux qui se revendique une certaine notoriété dans le monde de l’analyse, de se procurer ce bijou de la technologie en matière d’analyse chimique. Conclusion 35
  36. 36. Critiques, questions et suggestions 36

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