气体取样系统与方法的优秀实践
气体取样方法实用指南
世伟洛克高级首席设计工程师 Matt Dixon
要优化化工生产工艺成本并保持高品质的产品产量，您需要取得具有代表性的工艺流体以供实验室分析之用。取样（也称为定点取样、现场取样或合理取样）可帮助验证工艺条件并检验所生产的产品是否符合内部或基于客户的规格。取样还可帮助校验在线分析仪的读数，该方法是获取工艺实时运行数据的主流手段。
气体取样带来了一系列独特的挑战，操作员必须克服这些挑战才能获取真实工艺条件的精确描述。在我们探索这些挑战以及如何借助合适的技术克服挑战时，请继续阅读以下内容。
气体取样基本准则
遵循几项基本准则，可确保气体及挥发性液体在适宜的温度和压力下采集与保存，避免发生相变（相变会改变样品成分）。请牢记以下准则：
- 样品必须代表工艺状态使用取样探头从工艺管道中部抽取气体样品，避免样品输送过程中发生相变。
- 取样需要保证及时性尽量缩短从取样点到实验室的运输时间，有助于确保工艺条件得到准确的体现。样品必须纯净。避免气体样品容器上游存在滞流段，确保对气体取样系统进行充分吹扫与冲洗，尽可能降低污染风险。
- 取样必须做到安全。气体取样操作必然涉及操作人员与工艺流体接触，而此类流体若发生直接接触，通常会对人体造成危害。因此，遵循优秀实践规范、选用设计完善的气体取样系统，不仅对样品精准度至关重要，更是保障操作人员安全的关键。
- 气体及挥发性液体取样，与非挥发性液体取样的考量因素存在差异。
如何选用取样钢瓶
因为气体和挥发性液体更容易发生相变，且必须保持压力以实现准确的分析，有必要使用取样钢瓶（而非价格低廉的非加压样品瓶）来进行采集并保持样品的代表性。如果气体有毒，则取样钢瓶在保护样品技术人员和环境免受烟气或废气排放方面也卓有成效。
为确保一致的壁厚、尺寸和容量，大多数样品瓶都是采用无缝管制成的，但根据您的特定取样需求，还需要考虑其他某些变量。您可以与钢瓶供应商合作选择合适的类型。
选择钢瓶时，需要考虑的一些特性包括：
- 易于操作的快速接头，可安全高效地与取样点连接和断开连接
- 颈部内部平滑过渡，有助于消除残留的液体，并使钢瓶易于清洁和复用
- 过压保护，可以提供更高级别的操作员安全性。防爆阀和卸荷阀可采用三通式配置，也可集成于取样钢瓶的主阀内部。
- 合适的材料成分和表面处理，这是因为可能需要采用特种合金或材料，具体取决于所取样的气体或液化气
- 设计旁通管路，这对清除有毒样品残留物和提高技术人员的安全性非常有益。借助旁通管路，可以吹扫流经快速接头的流体，从而确保在断开钢瓶连接时如果发生溢出，则溢出物由吹扫液体而非有毒样品组成。
- 耐用的设计和构造。为进行实验室分析，通常必须将取样钢瓶运输相当长的距离。
如何正确充装取样钢瓶
正确充装取样钢瓶时，通常适宜将钢瓶保持垂直放置。原因如下。
如果采集液化气样品，应当自下而上填充钢瓶。如果采用这种方式，在填充钢瓶时，可能残留在钢瓶中的气体会从钢瓶顶部被排出，通常是通过体积预留管。体积预留管允许钢瓶保持一定的气体空间——被填充满瓶的钢瓶当发生意外的温度变化时，会发生破裂风险。相反，在采集气体样品时，应自上而下填充气瓶。如果采用这种方式，则可以将管路中可能形成的所有冷凝物自底部冲出。
如何维护取样钢瓶
对于任何以取样为核心的作业而言，定期主动维护取样钢瓶是必不可少的环节。与任何工业设备一样，取样钢瓶在日常使用中易产生损耗；钢瓶损坏或故障不仅会给操作人员带来安全隐患，还可能影响取样操作的准确性与完整性。为降低此类影响，取样钢瓶至少应每年进行一次检验与压力测试。它们每五年都应接受一次重新认证。
然而，在这些检查之间可能会发生损坏。应予以关注的部分常见问题包括：
- 关键元件发生泄漏，包括阀门和快速接头
- 与样品的兼容性问题导致的腐蚀
- 内表面条件，吸收
- 安装不当的元件
了解更多气体取样容器相关信息。
尽可能减少气体取样误差
气体取样作业需由技术人员从工艺系统中手动抽取样品，这一操作本身就会在流程中引入人为误差风险。幸运的是，有一些不同的策略可用以限制这些错误。
气体取样系统文档
气体取样面板可配备蚀刻标识牌，牌面可标注面板操作方法，以及必要时的备件订购方式等实用信息。说明使任何技术员能够更容易提取样品，即使他们以前没有操作过面板也是如此。零件文件使您能够更容易通知您的供应商，您到底需要什么，不需要猜测。
取样钢瓶的正确放置方式
齿轮阀组件
此类组件可确保取样所需的全部阀门按正确顺序动作。这可以消除操作员手动打开和关闭相同阀门的需求，从而有助于实现安全的样品采集。可以将吹扫功能整合到齿轮传动阀总成中，从而确保由于人为失误而无法将吹扫流体重新引入主工艺中。
自动取样
样品采集自动化，虽然前期成本较高，但可以进一步减少人为失误。自动化的面板可以确保外壳舱门妥善关闭，阀门被正确且依次打开，产品和吹扫流量及压力被精确保持。一般来说，这可以通过将您的取样面板连接到可编程逻辑控制器 (PLC) 或工厂控制系统中来实现。请确保在任何您添加接线的地方检查您的危险区域要求。
归根结底，完善的气体取样流程能让您更有把握为客户提供高品质、符合规格要求的产品。选用操作便捷、设计精良的气体取样系统，并在全厂范围内遵循既定的优秀实践，有助于实现这一目标。
希望了解更多提升厂区气体取样作业水平的方法？世伟洛克取样技术专家可帮您评估取样需求 ，并协助您选用适配的系统。
