安全で代表的なガスグラブサンプリング

ガスおよび揮発性液体のサンプリングのベストプラクティス

Matt Dixon、Swagelok シニアプリンシパルデザインエンジニア

化学処理コストを最適化し、高品質の製品出力を維持するには、ラボ分析用の代表的なプロセス流体を定期的に取得する必要があります。グラブサンプリング (スポットサンプリング、フィールドサンプリング、または単にサンプリングとも呼ばれる) は、プロセス条件を検証し、製造している製品が社内または顧客ベースの仕様を満たしていることを確認するのに役立ちます。グラブサンプリングは、オンラインアナライザーの測定値を検証するのにも役立ちます。これは、プロセスに関するリアルタイムの洞察を得る方法としてますます一般的になっています。

ガスグラブサンプリングは、オペレーターが実際のプロセス条件の正確な状況を把握するために克服しなければならない一連の固有の課題を提示します。これらの課題と、適切なテクニックでそれらを克服する方法を探りながら読み進めてください。

サンプリングの基本ルール

ガスと揮発性液体は、サンプルの組成を変える可能性のある相変化を抑制する温度と圧力で収集および維持する必要があります。これらの基本的なルールを覚えておいてください:

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サンプルはプロセスを表す必要があります。プローブを使用してプロセスパイプの中央からサンプルを吸引し、サンプル輸送中の相変化を回避します。

サンプルはタイムリーでなければなりません。ドローポイントから実験室までの輸送時間を最小限に抑えて、プロセス条件が正確に表現されるようにします。

サンプルは純粋でなければなりません。汚染の可能性を最小限に抑えるために、サンプルコンテナーの上流でデッドレグを回避し、サンプリングシステムの適切なパージとフラッシングを可能にします。

サンプリングは安全でなければなりません。グラブサンプリングは、本質的に人間のオペレーターがプロセス流体と相互作用することを伴います。これは、直接接触が発生すると、多くの場合、有害になる可能性があります。このため、ベストプラクティスに従い、適切に設計されたサンプリングシステムを使用することは、サンプルの精度だけでなく、オペレーターの安全にも不可欠です。

気体および揮発性液体のサンプリングには、不揮発性液体のサンプリングとは異なる考慮事項が必要です。この記事は、ガスおよび揮発性液体のサンプリングに焦点を当てています。不揮発性液体サンプリング戦略については、Liquid Sampling Strategies to Control Costs に関するブログをお読みください。

適切なシリンダーの選び方

ガスや揮発性液体は相変化の影響を受けやすく、正確な分析を行うには圧力を維持する必要があるため、収集とサンプルの代表性を維持するために、(安価な加圧されていないサンプルボトルとは対照的に) サンプルシリンダーを使用する必要があります。ガスサンプルボンベは、サンプルの保護にも非常に効果的ですガスが有毒である場合、煙や排気による技術者と環境。

気体や揮発性液体は相変化の影響を受けやすいため、サンプルシリンダーを使用する必要があります。

ほとんどのサンプルシリンダーは、一貫した壁の厚さ、サイズ、および容量のためにシームレスチューブで作られていますが、いくつかの変数があります。特定のサンプリングニーズに基づいて検討してください。シリンダーサプライヤーと協力して、適切なタイプを選択できます。

シリンダーを選択する際に考慮すべきいくつかの機能は次のとおりです。

簡単に操作できるクイック接続により、サンプリングポイントから効率的かつ安全に接続および切断できます
スムーズな内部ネック移行により、閉じ込められた液体を排除し、シリンダーの洗浄と再利用を容易にします
より高いレベルのオペレータの安全性を提供できる過圧保護。ラプチャーバルブとリリーフバルブは T 型で入手できるか、シリンダーのメインバルブに組み込まれている場合があります。
サンプリングするガスまたは揮発性液体によっては、特殊な合金または材料が必要になる場合があるため、適切な材料構成と仕上げ
組み込まれたバイパスラインは、有毒なサンプルの残留物をパージするのに役立ち、技術者の安全性を高めます。バイパスラインにより、パージ液がクイックコネクトを流れることができるため、シリンダーが切断されたときにこぼれが発生した場合、こぼれた液体は有毒なサンプルではなくパージ液で構成されます。
耐久性のある設計と構造。サンプルシリンダーは、実験室での分析のためにかなりの距離を移動する必要があります。

シリンダーを適切に充填する方法

ほとんどの場合、サンプルシリンダーを垂直方向に充填するのが最も適切です。理由はいくつかあります。

揮発性の液体をサンプリングする場合は、シリンダーを下から上に満たすのが最善です。これにより、シリンダー内に閉じ込められている可能性のあるガスを、通常は停止チューブを通して、充填時に上部から洗い流すことができます。アウテージチューブはまた、シリンダーがある程度の蒸気スペースを維持できるようにします。完全に満たされたシリンダーは、予期しない温度変化が発生した場合に破裂する可能性があります。逆に、ガスをサンプリングする場合は、シリンダーを上から下に満たす必要があります。これにより、ライン内で形成された可能性のある結露を底から洗い流すことができます。

サンプルシリンダーのメンテナンス方法

他の産業用機器と同様に、サンプルシリンダーは定期的な運用上の摩耗や損傷を受けやすいものです。ボンベの損傷または誤動作は、スタッフの安全上の問題を引き起こす可能性があり、サンプリング作業の正確性と完全性を損なう可能性があります。これらすべてにより、定期的で積極的なサンプルシリンダーのメンテナンスは、サンプリング中心の操作に不可欠です。少なくとも、サンプルシリンダーは年 1 回の検査と圧力テストを受ける必要があります。 5 年ごとに再認定を受ける必要があります。

ただし、これらの検査の間に損傷が発生する可能性があります。注意すべき最も一般的な問題には次のようなものがあります:

バルブやクイックコネクトなどの主要コンポーネント全体の漏れ
サンプルとの適合性の問題による腐食
内部表面状態、吸収
不適切にインストールされたコンポーネント

ヒューマンエラーの可能性を最小限に抑える方法

必要に応じて、グラブサンプリングでは、技術者がプロセスからサンプルを物理的に抜き取る必要があります。これは本質的に、プロセスに人為的エラーの可能性をもたらします。幸いなことに、これらのエラーを制限するための戦略がいくつかあります。

ドキュメンテーション。グラブサンプリングパネルには、パネルの操作方法や必要に応じて交換部品を注文する方法に関する役立つ詳細が記載されたプラカードが刻印されたパネルが用意されている場合があります。パネルを操作したことがない技術者でも、手順に従って簡単にサンプルを採取できます。部品の文書化により、当て推量を必要とせずに、必要なものを正確にサプライヤーに通知することが容易になります。

簡素化。シンプルで直感的に操作できるグラブサンプリングシステムは、人為的ミスの可能性をさらに抑えることができます。たとえば、ガスサンプリング用に特別に設計されたグラブサンプリングパネルは、使用するたびに適切なシリンダーの向きとトップダウンのサンプル収集を保証できます。前述のように、これにより、個々の技術者がサンプルを不適切に挿入または吸引する可能性がなくなります。揮発性液体サンプリング用に特別に設計されたパネルについても同じことが言えます。

ギア付きバルブアセンブリにより、サンプルの収集に必要なすべてのバルブが正しい順序で作動することが保証されます。

他の場所では、利用可能なギア付きバルブアセンブリにより、サンプルの収集に必要なすべてのバルブが正しい順序で作動することが保証されます。これらは、オペレーターが同じバルブを手動で開閉する必要がなくなるため、安全なサンプル収集に貢献します。パージ機能をギア付きバルブアセンブリに組み込むこともできるため、人的ミスによってパージ流体がメインプロセスに再導入されることはありません。

自動化。サンプル収集を自動化すると、初期費用が高くなりますが、人的エラーをさらに減らすことができます。自動化されたパネルは、エンクロージャーのドアが適切に閉じられていること、バルブが正しく順番に開かれていること、および製品とパージの流れと圧力が正確に維持されていることを確認できます。これは通常、グラブサンプリングパネルをプログラマブルロジックコントローラ (PLC) またはプラント制御システムに配線することで実現できます。配線を追加する場合は、必ず危険区域の要件を確認してください。