Переносные герметичные пробоотборники для жидкостей

Автор: А.А. Дунаев (ЗАО «НПП «Герда»).

Опубликовано в журнале Химическая техника №6/2014

Регулярное взятие проб жидкости из резервуара для проведения химического анализа является обычной практикой всех предприятий нефтехимической и химической промышленности. На первый взгляд, эта операция не представляет большой сложности: подобрать колбу необходимого объема и опустить ее в резервуар на тросе через световой или замерный люк. Однако на практике эта задача оказывается гораздо более сложной.

Прежде всего, проба должна быть представительной, т.е. достаточно точно выражать состав жидкости во всем резервуаре. Поэтому обычно требуется брать образцы жидкости на разной глубине или одну усредненную пробу. Следовательно, желательно обеспечить индикацию уровня, на котором выполняется пробоотбор, а конструкция пробоотборной колбы должна предусматривать возможность заполнения на выбранной глубине или иметь механизм постепенного заполнения в процессе подъема с целью смешивания равных количеств жидкости, поступивших с разных уровней.

Кроме того, часто требуется обеспечить герметичность резервуара во время пробоотбора либо для сохранения чистоты продукта, либо по соображениям экологической безопасности и безопасности персонала. Это особенно важно при работе на резервуарах, содержащих нефть с высоким содержанием сероводорода, химически агрессивные или ядовитые вещества. И, наконец, сам отобранный образец жидкости может получить нежелательные загрязнения в процессе его перелива из колбы в лабораторный сосуд, что может быть исключено, только если эту операцию проводить в закрытом контуре, для чего также требуется применение специальных конструктивных решений.

Техническая характеристика пробоотборников HERMetic Sampler GT

Герметичные пробоотборники серии HERMetic Sampler GT компании Honeywell Enraf Tanksystem (Швейцария) представляют собой компактные переносные устройства, которые позволяют оптимально решить все перечисленные задачи (рис. 1, таблица). Данная серия включает несколько моделей, отличающихся материалом, объемом отбираемой пробы, способом перелива ее в лабораторный сосуд и т.п. Все они используются для герметичного отбора проб жидкостей, представляющих угрозу для здоровья человека, пожарной или экологической безопасности, и могут быть рекомендованы для работы с разнообразными жидкостями, включая вязкие. В любом случае будут гарантированы требуемые представительность и чистота пробы, а также сохранение герметичности резервуара. Модели с индексом Chem имеют уплотнения из FFKM и предназначены для работы с наиболее химически агрессивными жидкостями.

Пробоотборная колба такого устройства опускается в резервуар на градуированной ленте, при этом катушка ленты и сама колба в парковочном положении находятся в герметичном корпусе, который имеет окошко считывания глубины погружения с механизмом очистки стекла и узел слива пробы. В комплекте с пробоотборником поставляются специальные адаптеры Dу = 50 мм, позволяющие зафиксировать устройство на крыше резервуара.

Продуманный модельный ряд и конструкция присоединительной арматуры обеспечивают возможность использовать один и тот же адаптер для установки, как пробоотборника, так и уровнемеров серии HERMetic, о которых шла речь в предыдущем номере журнала. Фиксация устройства осуществляется с помощью быстроразъемной муфты (байонетное соединение). Для обеспечения полной герметичности резервуара на всех этапах работы адаптер оснащен шаровым краном.

В зависимости от требований заказчика любая модель может быть укомплектована колбой для отбора точечной, зонной, донной или усредняющей пробы (см. рис. 1, б).

Зонная колба открыта сверху и имеет в нижней части шариковый клапан, открываемый выталкивающей силой при погружении в жидкость, что обеспечивает проток продукта через колбу при ее перемещении от поверхности до заданного уровня. Такая колба используется, главным образом, для взятия усредненной пробы из верхних слоев жидкости (имеет ограниченную зону заполнения).

Точечная колба открывается на выбранной глубине путем ее резкого перемещения вверх-вниз (встряхивания) и автоматически закрывается после заполнения.

Донная колба открывается при контакте ее нижней части с дном резервуара.

Усредняющая колба заполняется на всем протяжении ее перемещения в продукте. Для этого в верхней части колбы имеется ряд впускных отверстий различного диаметра, из которых открытым остается только одно, по выбору оператора. Выбор осуществляется поворотом калибровочной крышки с сегментным вырезом до совмещения выреза с отверстием требуемого размера, соответствующего вязкости жидкости и высоте резервуара.

В международной практике (стандарт API MPMS, часть 8.1) проба считается успешной, если после прохождения усредняющей колбы до дна резервуара и обратно она будет заполнена на 70–85%. Очевидно, что, обеспечивая возможность получения наиболее представительной пробы всего за одно погружение, данная модель требует от оператора определенного опыта, позволяющего правильно выбрать впускное отверстие и скорость погружения/подъема колбы.

После перемещения колбы из резервуара в корпус пробоотборника осуществляется слив пробы (рис. 2).

Для этого узел слива приводят в рабочее положение, перекрывая выход из корпуса пробоотборника, а колбу опускают на это перекрытие, что открывает ее сливной клапан и приводит к перемещению пробы в корпус пробоотборника. Затем через сливной кран пробу перемещают в лабораторный сосуд. Перемещение выполняется либо самотеком, либо с использованием встроенного или дополнительного ручного насоса.

Конструкция узла слива на разных моделях разная.

Пробоотборник HERMetic Sampler GT имеет отдельный поворотный блок, который в одном из положений обеспечивает свободное прохождение колбы в резервуар, а в другом – перекрывает проход и обеспечивает возможность слива пробы. Другие модели данной серии используют в качестве такого перекрытия шар закрытого шарового крана, которым оснащены оригинальные адаптеры данных устройств. Таким образом, HERMetic Sampler GT можно устанавливать на двухдюймовый адаптер практически любого типа, в то время как для других моделей оригинальный адаптер с шаровым краном является частью механизма слива пробы, поэтому замена на адаптер другого типа не допускается.

Главное отличие моделей HERMetic Sampler GTX Chem и HERMetic Sampler GTN Chem (рис. 3) состоит в том, что второе устройство обеспечивает закрытый контур пробоотбора с отводом паров обратно в резервуар, т.е. полностью исключает как контакт пробы с атмосферой, так и загрязнение атмосферы испарениями из резер-вуара. Для этого HERMetic Sampler GTN Chem оснащен встроенным насосом и линией возврата испарений, а кроме того, комплектуется специальным лабораторным сосудом с крышкой патентованной конструкции (рис. 4), обеспечивающей абсолютную герметичность слива. Имеется возможность продуть данный пробоотборник инертным газом до и/или после работы.

Все описанные устройства имеют пробоотборную колбу объемом 0,5 л. В случаях, когда требуется отобрать пробу большего объема, может быть использован пробоотборник HERMetic Sampler GT4 (рис. 3, в) с колбой объемом 2 л и специальным адаптером диаметром 100 мм (4 дюйма).