Hoe u mondstukken in uw vloeistof- en aardgasmonsternamesysteem plaatst

Hoe u mondstukken in uw vloeistof- en aardgasmonsternamesysteem plaatst

Karim Mahraz

In een vloeistof- of gasbemonsteringssysteem wordt een mondstuk op de kraanlocatie gebruikt om het monster naar de analysator te voeren. De juiste plaatsing, positie en oriëntatie van dit mondstuk is cruciaal om te zorgen voor tijdige, nauwkeurige analytische metingen, dus u moet het goed doen. Een slechte plaatsing van de nozzles kan leiden tot vertragingen in de analyse, verontreiniging van het monster en onnauwkeurige resultaten.

Idealiter dicteert een ingenieur van het bemonsteringssysteem de lay-out van de leidingen en zelfs het ontwerp van het procesvat om er zeker van te zijn dat het mondstuk goed is geplaatst. Vaak moet een ingenieur echter met bestaande schema's werken, zelfs als de spuitmond niet goed is geplaatst of georiënteerd. Hieronder bespreken we belangrijke overwegingen voor technici die zijn belast met het lokaliseren en bouwen van mondstukken voor zowel vloeistof- als gasbemonsteringssystemen. Daarnaast raden we aan om gekwalificeerde analysatoringenieurs, procesingenieurs en chemici en leveranciers van componenten in verschillende ontwerpstadia te betrekken om ervoor te zorgen dat elke variabele in overweging wordt genomen.

Spuitmondlocatie kiezen

Spuitmonden zijn doorgaans kort, met een kleinere diameter dan de hoofdproceslijn van waaruit ze vertakken. Ze bevatten vaak een sonde, die in zijn eenvoudigste vorm een ​​metalen, glazen of keramische slurf is die uitsteekt in de procesvloeistof en een continue stroom vloeistof of gas onttrekt voor analyse.

Wanneer u bepaalt waar de spuitmond in een pijpleiding of vat moet worden geplaatst, selecteert u een locatie waar de procesvloeistof grondig is gemengd, zodat uw monster de procesomstandigheden nauwkeurig weerspiegelt. Installeer indien mogelijk een inline statische mixer in de proceslijn. Als dat geen optie is, plaats de kraan dan stroomafwaarts van een punt van geïnduceerde turbulentie, zoals een pompafvoer, stroomopening of leidingelleboog. De turbulentie helpt om de procesvloeistof te mengen voordat er monsters worden genomen.

Het plaatsen van een monsterkraan direct na een bron van turbulentie is geen goede gewoonte. De turbulentie veroorzaakt drukschommelingen en wervelstromen, die beide de analytische metingen kunnen beïnvloeden.

Gasmonstername

U bent beter gediend door de kraan minimaal twee leidingdiameters stroomafwaarts van de laatste stroomstoring te plaatsen. Het Amerikaanse Environmental Protection Agency (EPA) beveelt deze praktijk aan. Het laat twee locaties toe voor handmatige monstername van schoorsteengas:

1. Ten minste acht schoorsteen- of kanaaldiameters stroomafwaarts en twee diameters stroomopwaarts van elke stroomstoring; of
2. Ten minste twee schoorsteen- of kanaaldiameters stroomafwaarts en een halve diameter stroomopwaarts van elke stroomstoring.

De EPA vindt de eerste locatie ideaal. Als niet aan de eerste regel kan worden voldaan, vereisen de EPA-richtlijnen extra bemonsteringspunten om te waken tegen de mogelijkheid van stratificatie.

Vloeistofmonstername

Plaats voor pijpleidingbemonstering uw kraan ten minste twee pijpdiameters stroomafwaarts van de laatste stroomstoring - overal waar het een stroommeetelement niet verstoort. Als de procesvloeistof echter een vloeistof is die zich dicht bij het bubbelpunt bevindt, is het verstandig om conservatiever te zijn. Om te voorkomen dat er luchtbellen in uw monster komen, dient u de kraan te lokaliseren met ten minste vijf pijpdiameters van heldere rechte pijp stroomopwaarts en twee diameters stroomafwaarts.

Dampbemonstering

Wanneer de stroom die wordt bemonsterd een damp is op of nabij de dauwpunttemperatuur, wordt de locatie van de kraan kritischer. Enige condensatie kan optreden op drukpunten in de buurt van stroomstoringen; u wilt niet dat uw gasmonster vloeibaar condensaat bevat. Om dit potentieel tot een minimum te beperken, vereist één Europese norm (ISO 10715 1997, 13) voor het meten van aardgas dat de bemonsteringskraan ten minste 20 leidingdiameters stroomafwaarts van de laatste stroomstoring moet hebben; de relevante Amerikaanse norm (API MPMS 14.1 2006, 15) vereist minimaal vijf leidingdiameters. Als de leiding een andere sonde bevat, zoals een thermowell, moet de bemonsteringssonde zich op ten minste vijf thermowelldiameters van de thermowell bevinden.

Een nog grotere scheiding is nodig voor isokinetische bemonstering, wat vraagt ​​dat de snelheid in de sonde overeenkomt met die in de proceslijn. Voor verzadigde stoom beveelt de relevante Amerikaanse norm (ASTM D1066) bijvoorbeeld aan dat de monsternamekraan ten minste 35 pijpdiameters stroomafwaarts en vier pijpdiameters stroomopwaarts van een stroomstoring heeft. Omdat deze scheiding moeilijk te bereiken kan zijn, stelt ASTM voor dat niet-conforme locaties een 9:1 verhouding van stroomopwaartse tot stroomafwaartse afstanden aanhouden.

Een mondstuk maken

Naarmate u de ontwerpfase ingaat, zult u merken dat het ontwerp van de spuitmond, inclusief de oriëntatie, sterk afhangt van de behoeften van de sonde. Het mondstuk, en dus de sonde, de locatie en oriëntatie kunnen van invloed zijn op de manier waarop deeltjes in een processtroom de analyse beïnvloeden. De juiste plaatsing van het mondstuk en de sonde kan de kans dat deeltjes de sonde binnendringen tot een minimum beperken, waar ze het monster kunnen verontreinigen of de sonde kunnen verzamelen en uiteindelijk kunnen blokkeren.

De eenvoudigste manier om een ​​mondstuk te construeren, is door een naaf met binnendraad aan een pijpleiding te lassen en deze door te boren. Las eerst een versterkende plaat aan de pijpleiding, tenzij de wand voldoende dik is. Selecteer vervolgens een naafmaat die past bij de gebruikte schroefdraadsonde of klep. Een andere benadering is om een ​​pijpnippel met mannelijke schroefdraad op de lijn te lassen.

Natuurlijk zal geen van deze eenvoudige methoden voldoen aan een procesleidingspecificatie die schroefdraadverbindingen bij de procesomhulling verbiedt. Geconfronteerd met deze beperkingen, kunt u een klep op de nippel lassen of in plaats daarvan een flenspijpmondstuk gebruiken.

Tik op een gasstroom

Kies waar mogelijk een horizontale leiding voor het bemonsteren van procesgas. Door de horizontale oriëntatie kan het mondstuk verticaal zijn. Het is ook gemakkelijker om een ​​lange, rechte run te vinden. Plaats het mondstuk bovenop de lijn zodat vuil of vloeistof terug in de procesleiding valt. Als het procesgas schoon en droog is, kunt u een gasmondstuk aan de zijkant van een horizontale pijp plaatsen. Vermijd echter een dergelijke horizontale sondeoriëntatie voor vuile monsters, omdat de gasstroom in de sonde mogelijk niet turbulent is; vaste deeltjes kunnen eruit vallen en de sonde blokkeren.

Dezelfde zorg voor verstopping geldt voor een horizontaal mondstuk op een verticale gasleiding. Door schuine sproeiers kunnen eventueel meegesleepte vloeistoffen of vaste stoffen terugvallen in het proces. Deze functie werkt goed voor het verwijderen van vloeistoffen, maar mogelijk niet voor vaste stoffen, die in de sonde kunnen blijven steken.

Voor verticale stapels moet het mondstuk horizontaal of licht hellend zijn en veel groter - bemeten voor speciale sondes. De locatie van de sproeiers is hier gebaseerd op de gastemperatuur:niet te heet (dus materiaalkosten zijn redelijk) maar boven de zure dauwpunttemperatuur (zodat zwavelzuur niet condenseert in de sonde). Voor het bewaken van schoorsteengas is de optimale gastemperatuur bij het mondstuk iets meer dan 600°C (1.112°F) om een ​​volledige verbranding te garanderen.

Bij bemonstering uit een procesdampstroom die condensaatdruppels kan bevatten, zoals een verzadigd stoomsysteem, is de voorkeurslocatie voor de kraan een lange, naar beneden stromende procesleiding. Controleer echter altijd de leidingdruk. Een neerwaartse leiding is vaak aangesloten op de zuigzijde van een procespomp en kan op lage druk werken. Een lagedrukbron is goed voor een gasmonster dat wordt afgeblazen om af te fakkelen, maar niet voor een gas dat u via een snelle lus naar het proces wilt terugkeren. Bij een snelle lus wilt u waarschijnlijk monsters nemen van de afvoer van de procespomp en het gas terugvoeren naar de zuigzijde.

Op een vloeistofstroom tikken

Een verticale pijpleiding die naar boven stroomt, is vaak de beste locatie voor een vloeistofbemonsteringsmondstuk, omdat u er zeker van kunt zijn dat de leiding vol is. Kies voor deze opstelling voor een horizontaal mondstuk, omdat hierdoor een kortere sonde mogelijk is die minder snel trilt. Een horizontaal mondstuk is prima voor een vloeibaar monster omdat de stroming in de sonde zeker turbulent is, waardoor sedimentatie van vaste stoffen in de sonde wordt uitgesloten.

De vloeistofkop in de leidingen boven de kraan zorgt voor wat extra druk, waardoor de procesvloeistof bij de kraan boven het borrelpunt komt. De extra druk helpt ook bij het transporteren van het monster. Vermijd bemonstering van een vloeistof uit een verticale procesleiding die naar beneden stroomt - er is geen garantie dat de leiding vol is.

Het bemonsteren van een vloeistofstroom vanaf een horizontale lijn is riskant omdat de procesleiding mogelijk niet vol is, wat resulteert in een tweefasenmonster. Als de procesleiding na de horizontale run omhoog draait, weet u zeker dat de leiding vol is; als het naar beneden draait, kan het horizontale gedeelte een statische laag gas bevatten die is opgesloten boven de stromende laag vloeistof.

Conventionele wijsheid zegt dat vloeistofkranen altijd aan de zijkant van een horizontale proceslijn moeten zijn; dit is een goed advies bij bemonstering zonder sonde. Bemonstering uit een mondstuk aan de zijkant van de leiding vermindert het risico op het afzuigen van meegesleepte damp aan de bovenkant van de pijp of slib aan de onderkant.

In de praktijk is het meestal beter om een ​​sonde te gebruiken om in het midden van de lijn te reiken. Bij gebruik van een sonde is oriëntatie minder belangrijk. Meestal wordt de voorkeur gegeven aan een verticaal mondstuk bovenop de lijn, omdat hierdoor zware vaste stoffen terug kunnen vallen in de procesleiding. Over het algemeen mag het mondstuk zich niet in de bodem van een horizontale pijp bevinden, omdat er vaste stoffen in zullen vallen en de moeilijkheid van het conditioneren van het monster vergroten. Als u een bestaand bodemmondstuk moet gebruiken, installeer dan een sonde die tot in het midden van een derde van de buisdiameter reikt.

Vóór het finaliseren van de tiklocatie

Voordat u uw definitieve kraanlocatie kiest, moet u er rekening mee houden dat uw keuze van de sonde de oriëntatie en diameter van het mondstuk en de eindfittingen bepaalt. Nadat u een sonde hebt geselecteerd, gaat u opnieuw naar de door u gekozen locatie om de beschikbare fysieke ruimte voor installatie- en onderhoudswerkzaamheden te controleren. Controleer of er voldoende ruimte is voor het vervaardigen van de spuitmond, het onderhouden van de procesisolatieklep en het terugtrekken van de sonde. Denk ook aan toegankelijkheid en verlichting. Een eenvoudige tap- en pijpsonde vereist misschien slechts een klein platform en ladder, maar een veldstation heeft een volledig platform en verlichting nodig.

Neem voor meer diepgaande, persoonlijke trainingshulp over de plaatsing van de spuitmonden en het ontwerp van het bemonsteringssysteem contact op met uw plaatselijke Swagelok-verkoop- en servicecentrum.