Méthodes de référence : émissions de chlorure de vinyle rejetées par les usines, chapitre 1

Partie 1 : Échantillonnage

Méthode S-1 : Échantillonnage dans les évents de poste de fabrication et dans les cheminées des usines de chlorure de vinyle et de chlorure de polyvinyle

1. S-1.1 Portée
2. S-1.2 Appareillage
   1. S-1.2.1 Train d'échantilonnage
   2. S-1.2.2 Sonde d'échantillonnage
   3. S-1.2.3 Ligne d'échantillonnage
   4. S-1.2.4 Condenseur
   5. S-1.2.5 Rotamètre
   6. S-1.2.6 Pompe
   7. S-1.2.7 Robinet à pointeau
   8. S-1.2.8 Raccord à branchement rapide
   9. S-1.2.9 Sac d'échantillonnage
   10. S-1.2.10 Tube de Pitot et manomètre
   11. S-1.2.11 Baromètre
3. S-1.3 Méthodes
   1. S-1.3.1 Sélection du point d'échantillonnage et préparation du train d'échantillonnage
   2. S-1.3.2 Définition de l'expression émissions continues et méthode de prélèvement de ces émissions
   3. S-1.3.3 Définition de l'expression émissions intermittentes et méthode de prélèvement de ces émissions
4. S-1.4 Sac d'échantillonnage Purge and Leak Check
5. S-1.5 Conservation et analyse des échantillons
6. S-1.6 Calculs
   1. S-1.6.1 Équations
   2. S-1.6.2 Nomenclature

S-1.1 Portée

La présente méthode s'applique à l'échantillonnage dans des évents de poste de fabrication et dans les cheminées des usines de chlorure de vinyle (VC) et de chlorure de polyvinyle (PVC), qui constituent une source d'émissions de VC dans l'atmosphère.

S-1.2 Appareillage

S-1.2.1 Train d'échantillonnage

(Voir Figure S-1-1)

S-1.2.2 Sonde d'échantillonnage

Utiliser une sonde d'échantillonnage en acier inoxydable, en pyrex, en Téflon^® ou faite d'un autre matériau inerte qui n'absorbe par le VC et ne réagit pas avec ce composé. Inserer un bouchon en laine de verre à l'entrée de la sonde pour éliminer les matières particulaires.

S-1.2.3 Ligne d'échantillonnage

Relier la sonde au train d'échantillonnage par un tube en Téflon^® dont la longueur sera maintenue au minimum. Utiliser un bout de tube en Téflon^® propre dans chaque évent et dans chaque cheminée. Installer le train d'échantillonnage aussi près que possible de l'évent ou de la cheminée.

S-1.2.4 Condenseur

Utiliser un condenseur constitué de deux mini-impacteurs en verre plongés dans un bain de glace s'il y a risque de condensation d'humidité dans le train d'échantillonnage. En cas d'incertitude sur le risque de condensation, utiliser le condenseur illustré à la figure S-1-1.

S-1.2.5 Rotamètre

Utiliser un rotamètre permettant de mesurer des débits dans la plage de 0 à 0,5 litres/min avec une précision de ±5 % de la valeur maximum sur l'échelle de débit.

S-1.2.6 Pompe

Utiliser une pompe d'échantillonnage intrinsèquement sûr pour remplir le sac d'échantillonnage. Cette pompe doit comporter un orifice d'admission et un orifice d'évacuation et présenter capacité d'au moins 200 mL/min.

S-1.2.7 Robinet à pointeau

Utiliser un robinet à pointeau pour régler le taux de prélèvement indiqué sur le rotamètre pendant l'échantillonnage proportionnel.

S-1.2.8 Raccord à branchement rapide

Utiliser un raccord à branchement rapide de type mâle-femelle, en acier inoxydable, muni de clapets anti-retour à bille, pour relier le sac d'échantillonnage au train d'échantillonnage et à la boucle de prélèvement, en vue de l'analyse.

S-1.2.9 Sac d'échantillonnage

Prélever l'échantillon de gaz dans un sac en Tedlar^® ou en Mylar^® aluminé. La capacité du sac doit permettre de prélever le volume total d'échantillon nécessaire; ce volume est égal au produit du taux d'échantillonnage par la durée de prélèvement. Remplir au moins le sac à moitié.

S-1.2.10 Tube de Pitot et manomètre

Afin de maintenir le taux d'échantillonnage proportionnel à la vitesse d'écoulement de l'effluent, relier la sonde à un tube de Pitot étalonné, de type S (Stausscheibe), couplé à un manomètre. Si la vitesse d'écoulement de l'air est inférieure à 3,5 m/s, utiliser un débitmètre sensible aux faibles débits pour mesurer la vitesse d'écoulement.

S-1.2.11 Baromètre

Utiliser un baromètre permettant de mesurer la pression atmosphérique à 2,5 mm de Hg près.

S-1.3 Méthodes

S-1.3.1 Sélection du point d'échantillonnage et préparation du train d'échantillonnage

Cette section s'applique à la fois aux sources d'émissions continues et aux sources d'émissions intermittentes. Sélectionner un point d'échantillonnage dans l'évent de poste de fabrication ou dans la cheminée, à une distance d'au moins deux fois le diamètre de l'évent ou de la cheminée en aval, et d'au moins la moitié du diamètre en amont, de toute perturbation de l'écoulement, comme un coude, un élargissement ou un rétrécissement de diamètre ou une flamme visible. Dans le cas d'un évent ou d'une cheminée de section transversale rectangulaire, prendre comme diamètre équivalent une valeur égale à deux fois le produit de la longueur par la largeur de cette section transversale, divisée par la somme de cette longueur et de cette largeur.

Dans le cas des usines qui procèdent par incinération pour réduire leurs émissions de VC, déterminer aussi la composition des gaz (dioxyde de carbone et oxygène) dans l'évent de poste de fabrication ou dans la cheminée.

Mesurer la température ambiante, la pression barométrique et les conditions qui prévalent dans l'évent de poste de fabrication ou dans la cheminée, avant et après l'échantillonnage. Consigner ces valeurs ainsi que les autres données exigées sur le formulaire S-1.2.

Assembler le train d'échantillonnage de la manière indiquée à la figure S-1-1, mais sans le relier au sac d'échantillonnage. Déterminer s'il y a risque de condensation d'humidité dans le train d'échantillonnage. En cas de doute à cet égard, installer le condenseur de la manière indiquée. Lorsque l'échantillonnage est terminé, jeter l'eau recueillie dans le condenseur. S'assurer que le sac ne présente aucune fuite, puis le purger conformément aux instructions données dans S-1.4, avant de l'utiliser. Examiner tous les raccords et s'assurer qu'ils sont étanches. Placer l'extrémité de la sonde au point d'échantillonnage et mettre la pompe en marche en réglant le robinet à pointeau de manière à obtenir un débit de 200 mL/min. Purger le train d'échantillonnage pendant le temps qu'il faut pour remplacer le volume de son contenu au moins trois fois. Arrêter la pompe et raccorder le sac au train d'échantillonnage.

S-1.3.2 Définition de l'expression émissions continues et méthode de prélèvement de ces émissions

Les émissions continues sont les rejets gazeux évacués continuellement par les évents de poste de fabrication lorsque l'usine est en opération. Il faut procéder à l'échantillonnage de ces sources d'émissions dans des conditions d'opération normales.

Avant de procéder au prélèvement, déterminer le profil des vitesses dans l'évent ou dans la cheminée. Placer la sonde près d'un point dans la section transversale où la vitesse est élevée. De façon absolue, l'endroit où la sonde est placée dans l'évent ou dans la cheminée n'est guère important; cependant, la vitesse d'écoulement à cet endroit doit être comprise dans le quartile supérieur des vitesses mesurées. Pour déterminer le taux massique d'émission de VC, mesurer le débit volumétrique (Q_s) des gaz dans l'évent de poste de fabrication ou dans la cheminée.

Mesurer la vitesse des gaz au point d'échantillonnage, puis calculer la valeur de la constante suivante : rapport du taux d'échantillonnage initial à la vitesse d'écoulement. Utiliser cette valeur calculée de la constante pour déterminer le taux d'échantillonnage proportionnel, car la vitesse des gaz dans l'évent ou dans la cheminée varie. Entreprendre l'échantillonnage à un taux de 200 mL/min, puis régler ce taux à toutes les cinq minutes pour maintenir la constante en fonction de la vitesse dans l'évent ou dans la cheminée.

Réaliser l'échantillonnage d'une source continue sur une période ininterrompue d'au moins une heure. À la fin de la période d'échantillonnage, arrêter la pompe et retirer le sac.

À toutes les cinq minutes pendant la période d'échantillonnage, consigner les données nécessaires indiquées dans le formulaire S-1.2.

Pour être valable, l'échantillonnage doit satisfaire aux critères suivants :

1. la vitesse des gaz dans l'évent de poste de fabrication ou dans la cheminée ne doit en aucun temps s'écarter de plus de ±75 % de la vitesse moyenne pendant la période d'échantillonnage;
2. le taux d'échantillonnage doit, à 10 % près, être proportionnel à la vitesse des gaz; et
3. la composition, la température et la pression des gaz dans l'évent de poste de fabrication ou dans la cheminée ne changent pas de façon notable pendant la période d'échantillonnage.

S-1.3.3 Définition de l'expression émissions intermittentes et méthode de prélèvement de ces émissions

Les émissions intermittentes sont des rejets évacués uniquement lorsque l'opération à l'origine de celles-ci est requise par le procédé; il s'agit donc de rejets gazeux évacués de façon intermittente par un évent de poste de fabrication ou par une cheminée. De telles émissions sont rejetées dans le cadre de processus de traitement par lot, c.-à-d. qui sont réalisés de façon cyclique. Toute émission continue pour laquelle l'écoulement des gaz dans l'évent de poste de fabrication ou dans la cheminée ne respecte pas le critère » a » de la section S-1.3.2 sur une période d'une heure est réputées être une émission intermittente.

Avant de procéder au prélèvement, déterminer la vitesse d'écoulement des gaz dans l'évent de poste de fabrication ou dans la cheminée pendant au moins deux cycles de traitement. Noter la vitesse maximale d'écoulement des gaz observée pendant toute période de cinq minutes dans l'évent de poste de fabrication ou dans la cheminée. Déterminer la constante d'échantillonnage proportionnel en calculant le rapport pour la vitesse d'écoulement maximale observée des gaz dans l'évent ou dans la cheminée à un taux d'échantillonnage de 200 mL/min.

Une fois l'échantillonnage en cours, régler le taux d'échantillonnage pour que le rapport demeure proportionnel à la vitesse d'écoulement des gaz dans l'évent de poste de fabrication ou dans la cheminée, en utilisant la constante d'échantillonnage proportionnel déterminée plus haut. Ne pas prélever d'échantillons si la vitesse d'écoulement dans l'évent ou dans la cheminée est nulle. Mesurer la vitesse d'écoulement des gaz dans l'évent de poste de fabrication ou dans la cheminée à toutes les 2,5 minutes, et régler le taux d'échantillonnage de façon à maintenir constant le rapport du taux d'échantillonnage à la vitesse d'écoulement des gaz. Les données à consigner sont indiquées dans le formulaire S-1.2. Consigner ces données sur ce formulaire ou dans le format de votre choix.

Poursuivre l'échantillonnage pendant au moins une heure, jusqu'à l'obtention, selon le rotamètre, d'un échantillon d'au moins six litres.

S-1.4 Purge et vérification de l'étanchéité du sac d'échantillonnage

Avant chaque utilisation, suivre les deux étapes ci-après pour s'assurer que le sac a été purgé et qu'il ne présente aucune fuite :

1. Pour purger le sac, le remplir puis le vider trois fois en alternance avec de l'air zéro. De l'air zéro est de l'air certifié comme étant totalement exempt de quantités décelables de la substance faisant l'objet de l'analyse. En outre, l'air zéro ne doit contenir aucun contaminant qui provoque une réponse décelable de l'analyseur ou qui diminue ou augmente une telle réponse.
2. Pour vérifier l'étanchéité du sac, le raccorder à un manomètre à eau, puis le mettre sous une pression de 5 à 10 cm d'H₂O. Attendre 10 minutes. Toute variation de pression indique qu'il y a une fuite.

Ne pas utiliser un sac d'échantillonnage qui fuit.

S-1.5 Conservation et analyse des échantillons

Conserver les sacs d'échantillonnage à l'abri de la lumière directe du soleil. Pour le suivi des échantillons, attribuer un code d'identification à chaque sac présenté en vue d'être analysé. L'échantillon doit être analysé par la Méthode A-1 figurant dans la Partie 2 de la présente Méthode de référence.

S-1.6 Calculs

Consigner les données d'analyse en utilisant les unités pour lesquelles l'équipement d'échantillonnage a été conçu. Toutefois, si ces unités sont différentes de celles utilisées dans la présente méthode, les convertir dans les unités apparaissant dans les équations.

S-1.6.1 Équations

(Voir S-1.6.2 pour la nomenclature).

Concentration de chlorure de vinyle corrigée pour tenir compte de la vapeur d'eau

Calculer les concentrations de VC à l'état sec et non dilué. Corriger la concentration de VC mesurée et consignée comme C_b dans la Méthode A-1 pour tenir compte de la vapeur d'eau, puis consigner la concentration finale ainsi obtenue (C_f). Calculer la valeur C_f en utilisant l'équation S-1.1 :

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Concentration de chlorure de vinyle corrigée pour tenir compte des produits de combustion

Si les émissions de VC sont réduites par incinération, déterminer la composition du gaz dans l'évent de poste de fabrication ou dans la cheminée. Corriger la concentration de VC pour qu'elle corresponde à une teneur en oxygène de 10 %, en utilisant l'équation S-1.2 :

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Taux d'émission massique

Pour calculer le taux d'émission massique, mesurer le débit volumétrique des gaz (Q_s) dans l'évent de poste de fabrication ou dans la cheminée. Calculer le taux d'émission massique de VC dans les gaz évacués, en utilisant l'équation S-1.3 :

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Taux d'émission par unité de production

Pour déterminer le taux d'émission massique par unité de production, établir, à partir des registres, la production de l'usine pendant le poste de travail au cours duquel l'échantillonnage a été réalisé. Calculer ensuite la production au prorata pour la période d'échantillonnage, en utilisant l'équation S-1.4 :

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S-1.6.2 Nomenclature

B _wo

fraction volumique de vapeur d'eau contenue dans les gaz prélevés dans le sac d'échantillonnage, calculée en supposant que, au moment de l'échantillonnage, les gaz dans le sac sont saturés dans des conditions ambiantes. Si un condenseur a été utilisé avec de la glace dans le train d'échantillonnage, supposer alors que la température des gaz dans le sac d'échantillonnage est de 0 °C.

C _b

concentration de VC dans l'échantillon, en ppm (v/v) (déterminée à l'aide de l'équation A-1.3 dans la section A-1.6.3 de la Partie 2 de la présente Méthode de référence

C _f

concentration de VC (à l'état sec) corrigée pour tenir compte de la vapeur d'eau, en ppm

C _f'

concentration de VC (à l'état sec) corrigée pour correspondre à une teneur en d'oxygène de 10 %, en ppm

ER _VC

taux d'émission massique de VC, en kg

ER _VC/PVC

taux d'émission massique de VC par unité de production de PVC, en kg de VC par 100 kg de PVC

P _PVC

taux de production de résine de PVC, en tranches de 100 kg de PVC par jour

% O ₂

concentration d'oxygène dans les gaz évacués (à l'état sec), en % en volume

Q _s

débit volumétrique des gaz évacués, à l'état sec, à 25 °C et 101,3 kPa, en m ³/s

20,9

concentration d'oxygène dans l'air ambiant, en % en volume

10,9

concentration d'oxygène dans l'air ambiant, moins le 10 % auquel la concentration a été ramenée lors de la correction, en % en volume

2,56 × 10 ^-6

facteur permettant de convertir le nombre de ppm de VC en kg/m3, à 25 °C et 101,3 kPa

8,64 × 10 ⁴

facteur permettant de convertir les m ³/s en m ³/jour

Figure S-1-1 : Train d'échantillonnage permettant de déterminer les émissions de chlorure de vinyle

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Formulaire S-1.2 : Registre d'échantillonnnage dans les évents de poste de fabrication et dans les cheminées

* Numéro d'identification ou emplacement de l'évent ou de la cheminée