Безопасные и репрезентативные методы пробы газа для точного анализа

Лучшие практики пробы газов и летучих жидкостей

Мэтт Диксон, старший главный инженер-проектировщик, Swagelok

Оптимизация затрат на химическую переработку и поддержание высококачественного выпуска продукции требуют регулярного захвата репрезентативных процессных жидкостей для лабораторного анализа. Пробоотбор точечный (grab sampling) — также называемый спот-пробы, полевым пробоотбором или просто пробоотбором — помогает подтвердить процессные условия и проверить, что производимый продукт соответствует внутренним или клиентским спецификациям. Точечный пробоотбор также может помочь верифицировать показания онлайн-анализаторов, все более популярного способа получения информации о процессе в реальном времени.

Пробоотбор газа представляет уникальный набор вызовов, которые операторы должны преодолеть, чтобы получить точную картину истинных процессных условий. Читайте дальше, чтобы изучить эти вызовы и способы их преодоления с помощью правильных техник.

Основные правила пробоотбора

Газы и летучие жидкости должны собираться и храниться при температурах и давлениях, препятствующих фазовым переходам, которые могут изменить состав пробы. Помните эти основные правила:

1. Проба должна представлять процесс. Используйте пробонбиратели для забора проб из середины процессной трубы и избегайте фазовых переходов при транспортировке пробы.
2. Проба должна быть своевременной. Минимизируйте время транспортировки от точки забора до лаборатории, чтобы обеспечить точное представление процессных условий.
3. Проба должна быть чистой. Избегайте мертвых участков вверх по течению от емкости для пробы и обеспечивайте адекватное продувку и промывку пробоотборной системы для минимизации потенциального загрязнения.
4. Пробоотбор должен быть безопасным. Точечный пробоотбор по своей сути предполагает взаимодействие оператора с процессными жидкостями, которые могут быть вредны при прямом контакте. По этой причине следование лучшим практикам и использование хорошо спроектированных систем пробоотбора необходимы не только для точности пробы, но и для безопасности оператора.

Пробоотбор газов и летучих жидкостей требует других соображений, чем пробоотбор нелетучих жидкостей. Эта статья фокусируется на пробоотборе газов и летучих жидкостей. Для стратегий пробоотбора нелетучих жидкостей прочитайте блог о стратегиях пробоотбора жидкостей для контроля затрат.

Как выбрать подходящий баллон

Поскольку газы и летучие жидкости более восприимчивы к фазовым переходам и должны храниться под давлением для точного анализа, необходимо использовать пробные баллоны (в отличие от более дешевых негерметичных пробных бутылок) для сбора и сохранения репрезентативности пробы. Пробные баллоны для газа также высокоэффективно защищают техников по пробам и окружающую среду от паров или выбросов, если газ токсичен.

Поскольку газы и летучие жидкости более восприимчивы к фазовым переходам, необходимо использовать пробные баллоны.

Большинство пробных баллонов изготавливаются из бесшовной трубки для обеспечения согласованной толщины стенки, размера и объема, но есть некоторые переменные, которые стоит учитывать в зависимости от ваших конкретных потребностей пробоотбора. Вы можете работать со своим поставщиком баллонов, чтобы выбрать подходящий тип.

Несколько характеристик, которые стоит искать при выборе баллонов:

• Легко управляемые быстрые соединения (quick connects), позволяющие эффективно и безопасно подключаться и отключаться от точки пробоотбора
• Гладкий внутренний переход шейки, который помогает устранить застревание жидкости и делает баллоны легкими для очистки и повторного использования
• Защита от перегрузки по давлению, обеспечивающая более высокий уровень безопасности оператора. Клапаны разрыва и предохранительные клапаны доступны в виде тройника или могут быть интегрированы в основной клапан баллона.
• Правильный материал и покрытие, так как специальные сплавы или материалы могут потребоваться в зависимости от отбираемого газа или летучей жидкости
• Встроенные байпас-линии, которые могут быть полезны для продувки токсичных остатков пробы и повышения безопасности техника. Байпас-линия позволяет продувочной жидкости течь через быстрые соединения, обеспечивая, чтобы при отключении баллона любопытная утечка составляла продувочную жидкость, а не токсичную пробу.
• Прочный дизайн и конструкция. Пробные баллоны часто должны транспортироваться на значительные расстояния для лабораторного анализа.

Как правильно заполнить баллон

В большинстве случаев наиболее уместно заполнять пробный баллон в вертикальной ориентации. Есть несколько причин для этого.

Если отбирается летучая жидкость, лучше заполнять баллон снизу вверх. Это позволяет любому застрявшему в баллоне газу вытесниться через верхнюю часть по мере заполнения, обычно через вытяжную трубку. Вытяжная трубка также позволяет баллону сохранять некоторое количество парового пространства — полностью заполненный баллон потенциально может разорваться при неожиданном изменении температуры. И наоборот, при отборе газов баллоны должны заполняться сверху вниз. Это позволяет любому конденсату, который мог сформироваться в линии, вытесниться через дно.

Как обслуживать ваши пробные баллоны

Как и любая часть промышленного оборудования, пробные баллоны подвержены регулярному износу. Поврежденные или неисправные баллоны могут представлять проблему безопасности для персонала и могут компрометировать точность и целостность ваших практик пробоотбора. Все это делает регулярное, проактивное обслуживание пробных баллонов обязательным для любой операции, ориентированной на пробоотбор. Минимум, пробные баллоны должны подвергаться ежегодному осмотру и гидроиспытанию. Каждые пять лет они должны переаттестовываться.

Повреждение может произойти и между этими осмотрами. Некоторые из самых распространенных проблем, за которыми нужно следить, включают:

• Утечки через ключевые компоненты, включая клапаны и быстрые соединения
• Коррозия, возникающая из-за проблем совместимости с пробой
• Внутреннее состояние поверхности, адсорбция
• Неправильно установленные компоненты

Как минимизировать потенциальную человеческую ошибку

По необходимости точечный пробоотбор предполагает, что техник физически забирает пробу из процесса — это по своей природе вводит потенциальную человеческую ошибку в ваш процесс. К счастью, есть несколько разных стратегий ограничения этих ошибок.

Документация. Панели точечного пробоотбора могут быть доступны с выгравированной табличкой на панели, которая может содержать полезные сведения о том, как управлять панелью, а также как заказывать запасные части при необходимости. Инструкции облегчают любому технику забор пробы, даже если он ранее не управлял панелью. Документация по частям облегчает уведомление поставщика о том, что именно вам нужно, без угадываний.

Упрощение. Системы точечного пробоотбора, которые просты и интуитивно понятны в эксплуатации, могут дополнительно ограничить потенциальную человеческую ошибку. Например, панель точечного пробоотбора, специально разработанная для пробоотбора газа, может обеспечить правильную ориентацию баллона и забор пробы сверху вниз при каждом использовании. Как отмечалось ранее, это исключает возможность неправильной вставки или забора пробы индивидуальным техником. То же самое можно сказать о панели, разработанной специально для пробоотбора летучих жидкостей.

Зубчатые клапанные сборки гарантируют, что все клапаны, необходимые для сбора пробы, активируются в правильной последовательности.

В других местах доступные зубчатые клапанные сборки гарантируют, что все клапаны, необходимые для сбора пробы, активируются в правильной последовательности. Они могут способствовать безопасному сбору пробы, устраняя необходимость для оператора вручную открывать и закрывать эти же клапаны. Функция продувки также может быть включена в зубчатую клапанную сборку, обеспечивая, чтобы продувочные жидкости не могли быть повторно введены в основной процесс из-за человеческой ошибки.

Автоматизация. Автоматизация сбора пробы, хотя и требующая более высоких первоначальных затрат, может еще больше снизить человеческую ошибку. Автоматизированная панель может обеспечить правильное закрытие двери каabineта, правильное открытие клапанов в последовательности и точное поддержание потока и давления продукта и продувки. Обычно это достигается путем подключения ваших панелей точечного пробоотбора к программируемому логическому контроллеру (ПЛК) или системе управления заводом. Обязательно проверяйте требования к опасным зонам везде, где вы добавляете проводку.

В конечном счете, точечный пробоотбор должен быть процессом, дающим вам большую уверенность в том, что вы предоставляете высококачественный, соответствующий спецификациям продукт для ваших клиентов. Выбор простых в использовании, хорошо спроектированных систем точечного пробоотбора и следование установленным лучшим практикам во всем вашем объекте могут способствовать этой цели.

Заинтересованы в получении дополнительной информации о том, как улучшить практики точечного пробоотбора на вашем объекте? Специалисты Swagelok могут помочь вам оценить ваши потребности в точечном пробоотборе и помочь вам выбрать систему, подходящую для вас.