従来の液体および気体サンプリング システムのミスを回避する

典型的な液体およびガスのサンプリング システムのミスを回避する

Karim Mahraz、Swagelok プロダクト マネージャー、分析機器

サンプリング システムの設計はデリケートなプロセスです。小さなミスステップが信頼性の低いシステム操作につながる可能性があります。今日発生する多くのエラーは、過去にも設計者を悩ませました。今こそ、液体および気体のサンプリング システムに関連するエラーを回避する方法を学ぶときです。

より良いガスサンプルを得る

ガスは、圧力と温度の変動によって異なる挙動を示します。どちらもサンプリング システムで発生する可能性があります。これらの変動は、結露や時間遅延を引き起こし、分析結果に影響を与える可能性があります。これらの問題を回避するには、ガスサンプルの圧力をできるだけ早く下げるようにしてください。そうすることで、サンプルの温度が下がり、ガスがサンプリング システムを通過する際の凝縮の可能性を最小限に抑えることができます。圧力を下げることで、その後の加熱の必要性も最小限に抑えられます。ニードル バルブ、オリフィス、キャピラリー チューブなどのレギュレーターやリストリクターでガス サンプルの圧力を下げることができます。これらのコンポーネントの高圧側では、結露が発生する可能性が高くなります。

ガス サンプリング システムを設計するときは、絶対に行わないでください。

• ガスを露点温度で輸送: 露点温度のガスは飽和しており、いつでも凝縮する可能性があります。圧力を下げるか、ラインを加熱します。ラインの加熱に最も成功する可能性があります。ガスがラインのどこかで冷却された場合、圧力低下はそれ以上の凝縮を防げない可能性があります。
• 断熱材がガスラインを暖かく保つと仮定します: 断熱材は役に立ちますが、システム内の圧力が低下すると、ガスの温度が低下します。最終的に、ガスは露点温度に達して凝縮する可能性があります。したがって、必要に応じてヒート トレーシングを使用して、ラインに沿って均一に加熱するようにしてください。
• 下流側を加熱する場合、圧力降下の上流に加熱されていないラインがあります: ガスサンプルの温度は、圧力が低下した時点で低下することに注意してください。結果として生じる温度差は、このシナリオではさらに大きくなり、結露の可能性が高くなります。
• レギュレーターの加熱に失敗して 20 bar を超えた場合: ガスが大幅な圧力損失に遭遇すると、急激な温度損失も発生します。これにより、レギュレーターが氷結する可能性があります。これは、ジュールトムソン効果によるものです。レギュレーター、およびおそらく隣接するチューブやその他のコンポーネントを加熱することで、この影響を軽減できます。
• 外側のラインがヒート トレースされている場合は、エアコン付きのシェルターで加熱されていないチューブを実行します: 高温から低温への急速な温度低下は、望ましくない結露の可能性と圧力の低下をもたらします。シェルター内のラインでヒートトレースを続けます。

より良い液体サンプルを得る

一方、気体サンプルでは圧力を大幅に下げる必要がありますが、液体サンプルでは可能な限り圧力を上げる必要があります。これは、液体が長いチューブまたはフロー リストリクターを移動するときに圧力が低下するためです。フロントエンドの圧力が高いと、液体がより高い圧力でシステム内をさらに移動するのに役立ち、下流のポンプが不要になる可能性があり、時間遅延の短縮に役立ちます。

液体サンプリング システムを設計するときは、絶対に行わないでください。

• バブルポイント温度で液体を輸送: 泡立ち温度は液体の最初の沸点であり、特に液体に溶解ガスが含まれている場合は、予想よりもはるかに低くなる可能性があります。アナライザー全体でできるだけ高い圧力を維持するようにしてください。
• タップで液体圧力を下げる: タップの時点で液体の圧力が低下すると、大幅な時間の遅れが生じたり、下流にポンプを設置する必要が生じたりする可能性があります。タップから中間コンポーネントを経由して分析装置に至るまで、十分な圧力を維持する必要があることを忘れないでください。
• アナライザーまたは流量計の前にニードル バルブを取り付ける: ニードル バルブまたはその他の制限装置によって生じる圧力低下は、蒸気の泡を液体の流れに放出する可能性が高く、分析結果に干渉する可能性があります。泡立ちを避けるために、圧力を高く保ち、温度を低く保ちます (ただし、液体の流動点を下回らないようにします)。
• 気化器の前にニードル バルブを取り付ける: 時間遅延は、液体サンプリング システムの多くの部分でよく見られますが、気化器の入口ラインが最も頻繁に発生する原因です。気化器が関係している場合、5 分間の分析装置の応答を得ることは困難です。気化器の前にニードルバルブを取り付けると、プロセスがさらに遅くなります。

成功への準備

サンプリング システムの設計はデリケートな芸術です。すべてのシステムは次のシステムとは異なります。上記のアドバイスは、サンプリングの成功を改善するのに役立ち、あなたの設計を使用する次のシステム設計者の負担を軽減します。

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