Un additif gaz peut-il créer des problèmes aux organes de détente

Sommaire

Un problème d'obturation

Il arrive que des chauffagistes ou de techniciens gaz soient sollicités en raison d'un dysfonctionnement dû à la présence d'impuretés qui colmatent les organes de détente. Le retour d’expérience montre que le gaz est en cause. Souvent les plombiers accusent les gaziers d'injecter du butane qui créerait les désordres, mais la présence d'autres substances en est la cause la plus fréquente. Les gaziers sont peu diserts sur le sujet.​

Quels produits dans le GPL

Le gaz propane provient :

1. soit du cracking du pétrole brut, après ce processus, il contient davantage de composants (oléfines et composés soufrés) dont le pourcentage respectif varie en fonction du type d'or noir issu du pays d’origine du pétrole et du type de raffinage utilisé.
2. soit de gaz de champ pétrolifère d'où l'on extrait également le méthane dont l'appellation commerciale est le gaz naturel.

Des paraffines, huiles et autres composés d’hydrocarbures (également appelés aérosols) sont présents dans le gaz propane et butane lors du process de fabrication du carburant et du gaz. La paraffine est responsable du colmatage des conduits de gaz et des dysfonctionnements autour des vannes, circuits et électrovannes de gaz. Elle est ajoutée seulement au GPLc pour répartir les pics d’octane du GPLc véhicule automobile, mais ne convient pas pour les équipements à gaz autres que carburation. Les filtres à gaz ordinaires filtrent la plupart des contaminants de l’alimentation en gaz, à l’exception de l’huile de paraffine.

Quels additifs dans le gaz ?

Présence de dépôts étrangers

• ​Résidus de corrosion des canalisations en acier.
• ​Dépôts de suie issus d’une combustion incomplète.
• ​Poussières et impuretés présentes dans le gaz lui-même.
• ​Dégradation des joints et tuyauteries internes.​

Solutions préconisées

Elles sont au nombre de 2 : l'interposition d'un filtre gaz domestique ou professionnel suivant l'installation et autre solution pour préserver l'intégrité des matériaux, la passivation des tuyauteries gaz.

1) L'installation d'un filtre à gaz

• Recommandés en amont des détendeurs et régulateurs.
• Utilisés pour le gaz naturel (GN) et le propane/butane (GPL).
• Capture les particules solides présentes dans le réseau.
  

• Filtration entre 5 et 50 microns, selon le modèle.
• Doivent être nettoyés ou remplacés périodiquement.

• Utilisation :Élimine les impuretés fines, l’huile, et les hydrocarbures présents dans le gaz.
• Très utile pour les installations industrielles ou les gaz contenant des contaminants.
  Caractéristiques :
• Retient les micro-particules et impuretés chimiques.
• Requiert un changement régulier du charbon actif.

• Utilisation : Utilisés pour séparer les particules solides et liquides dans les réseaux de gaz.
• Protection efficace contre les goudrons et condensats.
• Caractéristiques : Capable de retenir des particules inférieures à 1 micron.
• Souvent utilisés en complément des filtres mécaniques.
  

Mode installation des filtres

Où installer ces filtres ?

• Avant les détendeurs et régulateurs → afin de protéger les équipements sensibles.
• À l’entrée des chaudières, brûleurs et appareils de cuisson → afin d'éviter l’obstruction des injecteurs.
• Sur les canalisations principales (en amont du réseau intérieur) → afin de bloquer les impuretés dès la source.

Conseils d’entretien

1. Vérification régulière : Un filtre encrassé réduit le débit et peut causer des dysfonctionnements.
2. Remplacement des cartouches filtrantes selon la fréquence recommandée par le fabricant.
3. Purge des condensats si votre installation est équipée d’un séparateur d’humidité.

2 Passivation des tuyauteries

Dans certains cas, le traitement des tuyauteries est préconisé

La passivation des tuyauteries de gaz est un processus chimique visant à protéger les canalisations métalliques, notamment celles en acier, contre la corrosion. Ce procédé consiste à créer une couche protectrice sur la surface interne ou externe des tuyaux pour éviter leur dégradation due à des réactions avec l'environnement ou le gaz transporté.

• La passivation réduit les risques de corrosion, particulièrement dans les installations enterrées ou exposées à des conditions humides.
• En limitant la corrosion, on diminue les risques de fuites de gaz ou de défaillances structurelles des tuyauteries.
• Elle prolonge la durée de vie des installations en maintenant l'intégrité des matériaux.
• Application d'agents chimiques, comme des solutions acides ou alcalines suivies d'un neutralisant, pour former une couche d'oxyde protectrice.
• Utilisation de matériaux comme le zinc (galvanisation) ou des revêtements bitumineux pour protéger les tuyaux en acier enterrés ou exposés.
  

​Ce procédé est encadré par des normes techniques comme la norme NF DTU 61.1, qui régit les installations de gaz naturel et propane dans les habitations.​

Modification des propriétés du gaz

La composition du gaz propane est complexe, l'analyse chimique ce ce gaz C3 H8 montre la présence de nombreux composants. Le butène et l’éthylène [1] sont des hydrocarbures insaturés (oléfines), ce qui signifie qu’ils peuvent avoir un comportement chimique différent du propane pur.
Ils peuvent influencer la tension de vapeur du mélange, ce qui pourrait modifier le fonctionnement des détendeurs, conçus pour un certain régime de pression et de détente.

1. Effets sur les matériaux

Les élastomères et joints des détendeurs et des vannes de détente sont souvent choisis en fonction du gaz utilisé. Or, les oléfines comme le butène et l'éthylène peuvent être plus réactives avec certains matériaux, entraînant un durcissement, un gonflement ou une dégradation prématurée des joints et membranes.

2. Comportement à basse température

Les additifs comme le butène peuvent modifier le point de vaporisation et la formation de gel dans les détendeurs, surtout en hiver.
Cela peut poser des problèmes d’alimentation en gaz instable si le mélange n’est pas homogène ou si une séparation de phases se produit.

3. Impact sur la combustion

Une modification du PCI (Pouvoir Calorifique Inférieur) et de la stœchiométrie du mélange air/gaz peut perturber la régulation de combustion de la chaudière.
Une combustion incomplète pourrait favoriser la formation de suies ou de dépôts dans les échangeurs et brûleurs.

Conclusion

L'ajout de butène et d'éthylène au propane peut donc potentiellement causer des problèmes aux organes de détente et aux détendeurs des chaudières à gaz, notamment en raison d’une modification des caractéristiques physico-chimiques du gaz et d’un impact sur les matériaux d'étanchéité.
Si ces additifs sont utilisés, il est important de vérifier la compatibilité des équipements auprès du fabricant de la chaudière et des détendeurs.

Définitions

[1] L'éthylène (C₂H₄) est un hydrocarbure insaturé (oléfine) très utilisé dans l'industrie chimique.

Utilisation et présence dans le gaz propane
​L’éthylène peut être présent en traces dans certains mélanges de gaz issus du raffinage ou du craquage, notamment dans le GPL (propane et butane), bien que ce ne soit pas un composant dominant. Il provient principalement des sources suivantes :

1. Production industrielle (pétrochimie)
L’éthylène est principalement obtenu par craquage thermique des hydrocarbures dans les raffineries et les usines pétrochimiques :

• Craquage de naphta (fraction du pétrole brut) : processus majoritaire
• Craquage de l’éthane et du propane : surtout utilisé aux États-Unis et au Moyen-Orient où ces gaz sont abondants
• Craquage du GPL (Gaz de Pétrole Liquéfié)
• Ce procédé consiste à chauffer les hydrocarbures à haute température (750-900°C), provoquant leur décomposition en plus petites molécules, dont l’éthylène.

2. Production naturelle
L’éthylène est aussi un composé naturel :

• Dans les plantes : il est une hormone végétale qui régule la maturation des fruits (ex. : banane, tomate).
• Dans la combustion incomplète de la biomasse (feux de forêt, fumées industrielles).

3. Sources alternatives (biotechnologie)
Des recherches visent à produire de l’éthylène par :

• Fermentation de la biomasse (sucres, algues, déchets agricoles).
• Électrolyse du CO₂ pour convertir le dioxyde de carbone en éthylène, méthode prometteuse pour réduire l'empreinte carbone.
  

Normes et Réglementations Techniques

Ces normes définissent les exigences en matière de qualité du gaz, de compatibilité des équipements et de sécurité des installations.

Normes applicables au GPL et à ses équipements :

NF EN 589 → Spécifications du GPL utilisé comme carburant (inclut les additifs et impuretés acceptables).
NF EN 437 → Pressions et caractéristiques des gaz combustibles pour les essais d’appareils à gaz.
NF DTU 61.1 → Règles de conception et d’installation des installations gaz dans les bâtiments.
ISO 9162 → Spécifications sur la qualité du GPL, y compris les contaminants et additifs tolérés.
NF EN 16129 → Réglementation sur les détendeurs basse pression et leur compatibilité avec le gaz.

Accès : Ces normes peuvent être consultées via AFNOR (www.afnor.org) ou ISO (www.iso.org).

Études et Publications Scientifiques

Ces études permettent d'évaluer l'effet des additifs (butène, éthylène, paraffines) sur la qualité du gaz et les équipements.

Recherches académiques et industrielles :

• Impact des hydrocarbures insaturés (oléfines) sur les systèmes de détente et la combustion (ex. butène et éthylène).
• Études de vieillissement des élastomères et joints en contact avec différents mélanges de GPL.
• Analyse des dépôts solides dans les conduites de gaz et impact sur les détendeurs.
• Effets du méthanol et autres additifs anti-givre sur les équipements.

Où chercher ?

• Google Scholar (scholar.google.com)
• ScienceDirect (www.sciencedirect.com)
• HAL Archives ouvertes (hal.archives-ouvertes.fr)
• Publications des laboratoires d’essais gaziers (ex. CEA, IFPEN, INERIS).

Fiches Techniques de Fabricants

Les fabricants de gaz, de détendeurs et d’équipements de chauffage publient souvent des données précises sur la compatibilité des matériaux avec certains composants du gaz.

Fabricants et fournisseurs pertinents :

• Fabricants de détendeurs et équipements gaz :
• Clesse (régulateurs et filtres pour GPL) → www.clesse.eu
• GOK (détendeurs et accessoires GPL) → www.gok.de
• Cavagna Group (régulateurs de pression) → www.cavagnagroup.com
• Fournisseurs d'équipements de chauffage au gaz (Viessmann, Saunier Duval, De Dietrich) → Compatibilité avec le GPL additivé.

Où trouver ces fiches ?

Sur les sites officiels des fabricants.
En demandant directement au service technique des fournisseurs.

Rapports et Avis d’Organismes de Sécurité

Organismes spécialisés :

INERIS (Institut National de l’Environnement Industriel et des Risques)
Études sur les risques des additifs et contaminants dans les combustibles gazeux.
www.ineris.fr
CETIAT (Centre Technique des Industries Aérauliques et Thermiques)
Études sur la qualité des gaz et leurs impacts sur les appareils de combustion.
www.cetiat.fr
UFC-Que Choisir & Médiateur de l'Énergie
Retours d’expérience sur les problèmes liés à la qualité du gaz.

Conclusion :

Si vous cherchez des données techniques précises, vous devriez consulter :

• Les normes NF, ISO et DTU sur le GPL et les détendeurs.
• Les publications scientifiques sur les effets des hydrocarbures insaturés dans le gaz.
• Les fiches techniques des fabricants de gaz, de détendeurs et d’équipements de chauffage.
• Les rapports des organismes comme l’INERIS ou le CETIAT.

Si vous avez une problématique spécifique (colmatage des détendeurs, compatibilité des matériaux), le mieux est de contacter directement le fabricant de votre détendeur ou de votre chaudière pour connaître les recommandations adaptées.