ПАРОФАЗНЫЙ ПРОБООТБОРНИК ПРОТОЧНОГО ТИПА

Техническое решение относится к аппаратуре аналитической химии для получения пробы равновесной паровой фазы из жидкости с целью дальнейшего анализа паровой фазы на содержание легколетучих компонентов, что может быть использовано для расчета содержания этих компонентов в жидкой фазе. Описанное техническое решение может быть использовано в потоковых анализаторах жидкости.
С необходимостью анализа легколетучих компонентов в жидкости можно столкнуться, например, при определении летучих хлорорганических соединений в воде по ГОСТ 31951-2012 «Вода питьевая. Определение содержания летучих галогенорганических соединений газожидкостной хроматографией.», определении сероводорода, метил- и этилмеркаптана в нефти или нефтепродуктах, определении содержания легких углеводородов в нефти и газовом конденсате, определение хлорорганических соединений в нефти на потоке.
В ряде случаев анализируемую жидкость по тем или иным причинам нельзя непосредственно вводить в анализатор. В этом случае метод парофазного анализа является удобным способом определения анализируемых компонентов (Витенберг А Г, Иоффе Б В Газовая экстракция в хроматографическом анализе Л Химия, 1982, 279 с), он упрощает подготовку пробы и может быть реализован в потоковых анализаторах.
Парофазный анализ - это метод определения состава жидкостей и твердых тел, основанный на анализе контактирующей с ними газовой фазы. Сущность метода парофазного анализа заключается в отдувке легколетучего компонента из жидкости потоком газа с последующим химическим анализом.
Наиболее близким по технической сути является «ПАРОФАЗНЫЙ ПРОБООТБОРНИК ПРОТОЧНОГО ТИПА» по патенту РФ на полезную модель №114533 от 2011.09.30, опубликованному 2012.03.27, МПК G01N 33/22, содержащий корпус, трубопровод подачи анализируемой нефти, трубопровод отвода паровой фазы на анализ, при этом внутри корпуса установлена пробоотборная камера в виде полого цилиндра без дна, к верхней части которой подведен трубопровод отвода паровой фазы, при этом нижний край пробоотборной камеры расположен выше дна корпуса и ниже отверстия стока нефти, а внутри проботборной камеры установлен отражатель, под который вертикально подведен трубопровод подачи анализируемой нефти. В описанном устройстве предварительно подогретая анализируемая нефть непрерывно поступает внутрь пробоотборной камеры по трубопроводу, выходит из него струей и, ударяясь об отражатель, стекает вниз, способствуя ускорению образования равновесной паровой фазы внутри пробоотборной камеры. Нефть, стекающая вниз, образует жидкостной затвор, препятствующий выходу из камеры накопившейся паровой фазы. За счет большой площади соприкосновения потока нефти с газовой фазой в значительной мере уменьшается время достижения равновесия. Паровая фаза в анализатор подается за счет поднятия уровня нефти в пробоотборной камере.
Недостатками данного устройства является низкая надежность работы, вызванная низким избыточным давлением паровой фазы и возможностью попадания жидкости в анализатор. При низком избыточном давлении подачи паровой фазы в анализатор есть вероятность того, что через дозатор не пройдет объем газа, достаточный для обновления его состава. Кроме того, возможна ситуация экстремального поднятия уровня жидкости и затекания жидкости в газовый тракт анализатора в случае засорения контрольно-предохранительного стока. Попадание жидкости возможно и в случае конденсации паров в трубке между пробоотборной камерой и анализатором. Попадание жидкости нежелательно, так как снижает достоверность анализа, а попадание большого количества жидкости в газовый тракт анализатора является аварийной ситуацией и требует вмешательства персонала.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение надежности работы пробоотборника проточного типа.
Поставленная задача решается за счет за счет парофазного пробоотборника, содержащего корпус, установленную внутри корпуса пробоотборную камеру в виде полого цилиндра без дна, к верхней части которой подведен трубопровод отвода паровой фазы, внутри проботборной камеры установлен отражатель, под который вертикально подведен трубопровод подачи анализируемой нефти, при этом трубопровод отвода паровой фазы снабжен насосом отбора газовой фазы и выполнен с возможностью перекрытия поплавковым клапаном, установленным в пробоотборной камере над отражателем.
Парофазный пробоотборник проточного типа изображен на фиг. 1, где изображены: корпус 1, пробоотборная камера 2, трубопровод 3 подачи жидкости, отражатель 4, трубопровод 5 отвода паровой фазы, предохранительный сток 6, оперативный сток 7, электромагнитный клапан 8, нагреватель 9, поплавковый клапан 10, насос 11, анализатор 12.
Парофазный пробоотборник содержит обогреваемый трубопровод 3 для подачи анализируемой жидкости, трубопровод 5 отвода паровой фазы на анализ и корпус 1. Корпус 1 снабжен предохранительным стоком 6, и расположенным ниже него оперативным стоком 7. На оперативном стоке жидкости установлен электромагнитный клапан 8. Внутри корпуса 1 установлена пробоотборная камера 2, выполненная в виде полого цилиндра без дна. Нижний край пробоотборной камеры расположен ниже отверстия оперативного стока 7. Верхняя часть пробоотборной камеры герметично присоединена к внутренней поверхности верхней торцевой части корпуса 1 пробоотборника. Внутри пробоотборной камеры установлен отражатель 4, под который вертикально подведен трубопровод подачи анализируемой жидкости. В верхней части пробоотборной камеры над отражателем 9 установлен поплавковый клапан 10. Поплавковый клапан 10 установлен с возможностью перекрытия трубопровода 5 отвода паровой фазы. Корпус 1 снабжен нагревателями 9 и датчиками для поддержания заданной температуры. На внешней части корпуса опционально установлен насос для прокачки паровой фазы 11 через анализатор 12.
Парофазный пробоотборник проточного типа работает следующим образом.
Предварительно подогретая анализируемая жидкость непрерывно поступает внутрь пробоотборной камеры 2 по трубопроводу 3, выходит из него струей и, ударяясь об отражатель 4, стекает вниз, способствуя ускорению образования равновесной паровой фазы внутри пробоотборной камеры 2. Жидкость, стекающая вниз, образует жидкостной затвор, препятствующий выходу из камеры 2 накопившейся паровой фазы. За счет большой площади соприкосновения потока жидкости с газовой фазой пробоотборника в уменьшается время достижения равновесия паровой газовой фазы. Поступающая в камеру 2 жидкость стекает вниз и сливается через оперативный сток 7. Нижний край пробоотборной камеры 2 расположен ниже отверстия оперативного стока 7, поэтому паровая фаза оказывается запертой снизу жидкостным затвором. После установления фазового равновесия между жидкостью и паровой фазой, электромагнитный клапан 8 перекрывается, уровень жидкости в пробоотборнике начинает повышаться, равновесная паровая фаза вытесняется через трубопровод 5 и поступает в анализатор 12. Для более быстрого отбора паровой фазы может использоваться мембранный насос 11. Контрольно-предохранительный сток 6 в штатном режиме препятствует попаданию жидкой фазы в трубопровод 5 отвода паровой фазы на анализ. В случае засорения контрольно-предохранительного стока 6 отложениями, возможна ситуация экстремального поднятия уровня жидкости. В случае засорения контрольно-предохранительного стока 6 уровень жидкости поднимается выше отражателя 4, поднимает поплавковый клапан 10, который запирает трубопровод, предотвращая тем самым затекание жидкости в тракты анализатора 12. После отбора равновесной паровой фазы электромагнитный клапан 8 открывается, жидкость сливается через оперативный сток 7, и уровень жидкости понижается до первоначального состояния. Применение мембранного насоса 11 сокращает время отбора пробы и одновременно снижает вероятность образования конденсата в тракте парофазного пробоотборника. Применение поплавкового клапана 10 предотвращает затекание жидкости в тракт анализатора в случае засорения контрольно-предохранительного стока.
Техническим результатом заявляемого технического решения является снижение вероятности попадания жидкости в тракт анализатора за счет парофазного пробоотборника проточного типа, содержащего корпус, установленную внутри корпуса пробоотборную камеру в виде полого цилиндра без дна, к верхней части которой подведен трубопровод отвода паровой фазы, внутри проботборной камеры установлен отражатель, под который вертикально подведен трубопровод подачи анализируемой нефти, при этом трубопровод отвода паровой фазы снабжен насосом отбора газовой фазы и выполнен с возможностью перекрытия поплавковым клапаном, установленным в пробоотборной камере над отражателем.