正しいサンプル前処理モジュールの選択方法
適切なサンプル前処理モジュールの選択方法
ランディ・リーケン
分析サンプリング システムでサンプル分析を実行する場合、オペレーターは、サンプルが分析装置近くのサンプル調整システムに到達する前に、最初にサンプルを事前調整する必要がある場合があります。このステップがサンプル分析に必要な場合、適切なサンプル前処理モジュールを選択することが重要な決定になります。
前処理モジュールの選択は、使用するサンプル輸送システムのタイプと、サンプルの現在の相 (気体または液体) によって異なります。これらの状況に応じて、サンプルの前処理には 2 つの一般的な設計オプションがあります:
<オール>サンプル輸送システム
まず、サンプリング システム内で使用するサンプル トランスポート システムを決定する必要があります。分析機器アプリケーションで使用される一般的なサンプル輸送システムは 2 つあります。
シングル ライン システムは、サンプルを分析装置の場所に輸送し、最終処分ポイントに進みます。シングルライン輸送システムは、一般的にガスサンプルで使用されます。ガスサンプルがサンプル輸送ラインに入る前に前処理される場合は、フィールドステーションモジュールを備えたシングルラインシステムが必要になる可能性が最も高くなります。
一方、高速ループ システムは、サンプルを分析装置の場所に移送します。そこでは、少量の流れのみが分析装置を通過し、残りはプロセス リターン タップに戻ります。液体サンプルには高速ループ システムが一般的ですが、気体サンプルを安全に輸送するために高速ループを使用する必要がある場合もあります。通常、高速ループ システムは高速ループ モジュールを使用して、サンプルが分析装置の場所に到達した後にサンプルを前処理します。
フィールド ステーション モジュールと Fast-Loop モジュールの比較
サンプル輸送システムが決定されたら、適切なサンプル前処理モジュールに関して選択を行う必要があります。フィールド ステーション モジュールまたは高速ループ モジュールを使用するか、どちらも使用しないかを決定できます。 2 つのモジュールの主な違いは、サンプルがサンプル搬送ラインに入る前 (フィールド ステーション モジュール) または分析装置の場所に到着した後 (高速ループ モジュール) のいずれかで、サンプルが前処理される時期です。サンプリング システムが両方のモジュールを使用することはめったにないことに注意することが重要です。
図 1:シングル ライン トランスポート システムに取り付けられたフィールド ステーション モジュール。
フィールド ステーション モジュールは、多くの場合、サンプルのろ過、液体サンプルの気化、または気体サンプルの圧力低下を行うデバイスを含むサブアセンブリとして利用できます。上記の図 1 に示すように、フィールド ステーション モジュールは、サンプル輸送ラインに入る前にサンプルを前処理します。フィールドステーションモジュールには次の機能があります:
- ストリームから不要な固体または液体を取り除きます。
- サンプルの圧力または温度を変更します。
- 気化または凝縮によってサンプルの状態を変化させます。
- 校正ガスの流入を許可します。
図 2:高速ループ システムに取り付けられた高速ループ モジュール。
ほとんどの高速ループ モジュールは液体サンプルに使用されますが、気体サンプルにも高速ループが普及しつつあります。ほとんどの場合、高速ループ モジュールは、流量を制御し、分析されたサンプルをフィルター処理するデバイスを組み込んだサブアセンブリとして利用できます。図 2 は、サンプルが分析装置の場所に到着した後、高速ループ モジュールがサンプルを前処理する方法を示しています。
高速ループが現場でサンプルを前処理することはほとんどないため、フィールド ステーションは必要ありません。少量のフローのみが分析装置に送られ、残りのフローは調整されずにサンプル リターン ラインに戻されます。
液体サンプルの前処理に関する考慮事項
液体サンプルは、多くの場合、廃棄または破壊するのが難しいため、高速ループ モジュールを使用して前処理するのが最も一般的です。サンプルの投棄に関連する環境問題により、高速ループ モジュールは、潜在的に危険な廃棄物を解決するのに役立ちます。液体には体積流量あたりの質量も多く含まれているため、これらのサンプルはほとんどの気体サンプルよりも価値があります。高速ループ モジュールを使用すると、汚染されていない液体がサンプリング システムにループバックされることがよくあります。
ガスサンプルの前処理に関する考慮事項
上記で説明したように、ガスサンプルは、フィールドステーションモジュールまたは高速ループモジュールを使用して前処理できます。従来、フィールド ステーション モジュールは、ガス サンプルを前処理するためだけでなく、分析装置の場所に輸送する前に圧力を下げるためにも使用されていました。ガス圧を下げると応答時間が改善され、ガスの移動速度が 2 倍になります。低圧で移動する気体サンプルはより安全です。
ただし、高圧を維持しなければならない場合もあります。サンプル測定では、最大プロセス圧力が必要になる場合があります。または、アナライザーが気体サンプルの ppm または ppb レベルを測定するために高いサンプル圧力を必要とする場合があります。このような状況では、特にこれらの気体サンプルに炭素や硫黄が含まれている場合は、廃棄の問題を常に頭に入れておく必要があります。そのようなサンプルは、代わりに高速ループを使用して、サンプルの大部分を戻りラインに送り返す必要があります。
サンプリング システムとサンプルの両方の状態を理解することは、システム操作に適したサンプル前処理モジュールを決定するのに役立ちます。お客様のプラントや施設が常に代表的なサンプルと正確な分析結果を確実に入手できるようにするには、スウェージロックのプロセス アナライザー サンプリング システム (PASS) サブシステム トレーニング コースへの登録をご検討ください。経験豊富なサンプリング システム エンジニアと業界の専門家は、サンプルのプレコンディショニング モジュールなどの複雑なシステム サブアセンブリを理解する方法を学びます。
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