BR112017018483B1

BR112017018483B1 - ONLINE SAMPLING DEVICE

Info

Publication number: BR112017018483B1
Application number: BR112017018483-4A
Authority: BR
Inventors: Simon McCaskie
Original assignee: Alcoa Of Australia Limited
Priority date: 2015-03-06
Filing date: 2016-03-04
Publication date: 2021-04-13
Also published as: AU2016228931B2; BR112017018483A2; AU2020250295A1; AU2016228931A1; CN107615038A; CN107615038B; WO2016141403A1

Abstract

dispositivo de amostragem online. a presente invenção se refere a um dispositivo de amostragem online compreendendo: um amostrador; um analisador; um elemento de re-tardo; e um equipamento auxiliar, sendo que o elemento de retardo fica a jusante do analisador e é adaptado de modo a impedir a exposição de uma amostra ao equipamento auxiliar, e que o equipamento auxiliar emprega um fluido de remoção de amostra para remover uma amostra do dispositivo.online sampling device. the present invention relates to an online sampling device comprising: a sampler; an analyzer; a back element; and auxiliary equipment, the delay element being downstream of the analyzer and adapted to prevent the exposure of a sample to the auxiliary equipment, and that the auxiliary equipment employs a sample removal fluid to remove a sample from the device .

Description

FIELD OF THE INVENTION

[0001] A presente invenção refere-se a um dispositivo de amostragem online. Mais particularmente, a presente invenção é concebida para a amostragem e abertura online de um fluxo de processo, tal como um fluxo de processo com base no Processo Bayer.[0001] The present invention relates to an online sampling device. More particularly, the present invention is designed for the sampling and online opening of a process flow, such as a process flow based on the Bayer Process.

BACKGROUND OF THE INVENTION

[0002] Em muitas aplicações industriais, métodos de amostragem online são empregados no sentido de monitorar as propriedades de um fluxo de processo em tempo real. Os dispositivos de amostragem online tipicamente compreendem um analisador e um equipamento auxiliar, sendo que o analisador realiza uma análise química em uma amostra, e o equipamento auxiliar, pelo fato de ficar a jusante do analisador, suporta a operação do dispositivo de amostragem online. Vários tipos de analisadores são usados para a amostragem online de um fluxo de processo, e esses incluem medidores de pH, medidores de condutividade e medidores de turbidez. O equipamento auxiliar pode incluir válvulas, sensores e sifões.[0002] In many industrial applications, online sampling methods are employed to monitor the properties of a process flow in real time. Online sampling devices typically comprise an analyzer and auxiliary equipment, with the analyzer performing a chemical analysis on a sample, and the auxiliary equipment, because it is downstream of the analyzer, supports the operation of the online sampling device. Various types of analyzers are used for online sampling of a process flow, and these include pH meters, conductivity meters and turbidity meters. Auxiliary equipment may include valves, sensors and siphons.

[0003] O processo Bayer envolve a digestão de minério de bauxita em uma solução cáustica geralmente em altas temperaturas e elevada pressão. A solução cáustica dissolve a maior parte dos compostos de carga de alumínio (tri-hidróxido de alumínio e oxi hidróxidos de alumínio), formando uma pasta fluida contendo os compostos dissolvidos em um licor de Bayer além de impurezas insolúveis. A pasta fluida é resfriada e as impurezas insolúveis separadas. Os demais compostos dissolvidos são passados para um estágio de precipitação, no qual o alumínio é recuperado do licor de Bayer por meio da precipitação de uma fase de carga de alumina, geralmente um tri hidróxido de alumínio (Al(OH)3). O precipitado é calcinado de modo a recuperar a alumina como um produto.[0003] The Bayer process involves the digestion of bauxite ore in a caustic solution usually at high temperatures and high pressure. The caustic solution dissolves most of the aluminum filler compounds (aluminum trihydroxide and aluminum oxy hydroxides), forming a slurry containing the compounds dissolved in a Bayer liquor in addition to insoluble impurities. The slurry is cooled and the insoluble impurities are separated. The remaining dissolved compounds are passed to a precipitation stage, in which the aluminum is recovered from Bayer's liquor through the precipitation of an alumina loading phase, usually an aluminum tri hydroxide (Al (OH) 3). The precipitate is calcined in order to recover the alumina as a product.

[0004] No processo Bayer, são empregados métodos de amostragem online a fim de controlar os fluxos de processo às especificações desejadas. Além disso, uma análise periódica online do fluxo de processo em vários locais dentro da operação poderá ser usada no sentido de controlar o processo de modo a maximizar a eficiência de produção de alumina ou outros produtos.[0004] In the Bayer process, online sampling methods are employed in order to control the process flows to the desired specifications. In addition, a periodic online analysis of the process flow at various locations within the operation can be used to control the process in order to maximize the production efficiency of alumina or other products.

[0005] Um problema encontrado ao se usar os dispositivos de amostragem online se encontra no risco de exposição do equipamento auxiliar à amostra que está sendo medida. Tal exposição poderá afetar os componentes de trabalho interno do equipamento ao ponto de os mesmos poderem aumentar os custos de operação e/ou de manutenção, afetar de maneira adversa a disponibilidade online, ou provocar falhas no equipamento. Por exemplo, a análise online do licor em uma operação de processo Bayer poderá ser complicada em função da alta alcalinidade, da força iônica, da supersaturação de alumina, da temperatura e do teor total de sólidos que ocorrem em certos fluxos de processo Bayer. Assim sendo, a exposição do equipamento auxiliar, tal como uma tubulação, sensores de pressão, e válvulas, ao fluxo de processo Bayer é indesejável, tendo em vista que a interação com esses fluxos poderá evitar que o equipamento trabalhe de forma eficiente.[0005] A problem encountered when using online sampling devices is the risk of exposure of the auxiliary equipment to the sample being measured. Such exposure may affect the internal work components of the equipment to the point that they can increase operating and / or maintenance costs, adversely affect online availability, or cause equipment failures. For example, online analysis of liquor in a Bayer process operation can be complicated by the high alkalinity, ionic strength, alumina supersaturation, temperature and total solids content that occur in certain Bayer process flows. Therefore, the exposure of auxiliary equipment, such as piping, pressure sensors, and valves, to the Bayer process flow is undesirable, given that the interaction with these flows may prevent the equipment from working efficiently.

[0006] A apresentação acima dos fundamentos da técnica tem somente a intenção de facilitar o entendimento da presente invenção. Essa apresentação não vem a ser um reconhecimento ou admissão que qualquer um dos materiais referidos é ou faz parte do conhecimento geral e comum tal como no data de prioridade do presente pedido.[0006] The presentation above the fundamentals of the technique is only intended to facilitate the understanding of the present invention. This presentation does not come to be an acknowledgment or admission that any of the referred materials is or is part of the general and common knowledge as in the priority date of this application.

[0007] Cada documento, referência, patente ou pedido de patente citado no presente documento é expressamente incorporado ao presente documento em sua totalidade a título de referência, o que significa que o mesmo deverá ser lido e considerado pelo leitor como fazendo parte do presente documento. O fato de esse documento, referência, patente ou pedido de patente citado no presente documento não ser repetido no presente documento é simplesmente por motivo de concisão.[0007] Each document, reference, patent or patent application mentioned in this document is expressly incorporated into this document in its entirety as a reference, which means that it should be read and considered by the reader as part of this document. . The fact that this document, reference, patent or patent application mentioned in this document is not repeated in this document is simply for the sake of brevity.

[0008] Ao longo de todo o relatório descritivo e reivindicações, a menos que o contexto assim o requeira, a palavra "compreender" e suas variações, tais como "compreende" ou "compreendendo", devem ser entendidas no sentido de que as mesmas implicam na inclusão de um número inteiro determinado ou um grupo de inteiros, mas não a exclusão de qualquer outro número inteiro ou grupo de inteiros diferente.[0008] Throughout the specification and claims, unless the context so requires, the word "understand" and its variations, such as "understand" or "understanding", must be understood in the sense that they imply the inclusion of a given integer or group of integers, but not the exclusion of any other different integer or group of integers.

DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0009] De acordo com a presente invenção, é provido um dispositivo de amostragem online compreendendo: um amostrador; um analisador; um elemento de retardo; e um equipamento auxiliar, sendo que o elemento de retardo fica a jusante do analisador e é adaptado de modo a impedir a exposição de uma amostra ao equipamento auxiliar, e que o equipamento auxiliar emprega um fluido de remoção de amostra no sentido de remover uma amostra do dispositivo, e sendo que o equipamento auxiliar compreende uma entrada de fluido de remoção de amostra localizada a jusante do elemento de retardo.[0009] In accordance with the present invention, an online sampling device is provided comprising: a sampler; an analyzer; a delay element; and auxiliary equipment, the delay element being downstream of the analyzer and adapted to prevent the exposure of a sample to the auxiliary equipment, and that the auxiliary equipment employs a sample removal fluid in order to remove a sample of the device, and the auxiliary equipment comprises a sample removal fluid inlet located downstream of the delay element.

[00010] As soluções nas quais o dispositivo da presente invenção pode ser empregado são com frequência soluções altamente corrosivas e saturadas. Esses tipos de soluções muitas vezes demonstram uma propensão a se autoprecipitar. Deve-se apreciar que tais soluções podem se precipitar no interior do dispositivo da presente invenção. Por exemplo, uma precipitação poderá ocorrer no amostrador, no analisador ou no elemento de retardo. De preferência, a velocidade do fluido de remoção de amostra dentro do dispositivo é suficiente para remover quaisquer partículas que possam ter se precipitado no interior do dispositivo.[00010] The solutions in which the device of the present invention can be employed are often highly corrosive and saturated solutions. These types of solutions often demonstrate a propensity to self-precipitate. It should be appreciated that such solutions can precipitate within the device of the present invention. For example, precipitation may occur in the sampler, analyzer or delay element. Preferably, the speed of the sample removal fluid within the device is sufficient to remove any particles that may have precipitated inside the device.

[00011] Deve-se apreciar que o fluido de remoção de amostra faz contato com pelo menos uma parte do equipamento auxiliar e, deste modo, não deverá ter propriedades altamente corrosivas. O fluido de remoção de amostra poderá ser qualquer solução capaz de remover amostra sem causar danos indevidos ao equipamento auxiliar. Em uma modalidade da presente invenção, o fluido de remoção de amostra é uma solução aquosa. De preferência, o fluido de remoção de amostra será água. Deve-se apreciar que processos industriais poderão não dispor de água. Em tais circunstâncias, a água mais limpa disponível deverá ser fornecida. Por exemplo, no contexto do processo Bayer, uma água condensada poderá ser apropriada.[00011] It must be appreciated that the sample removal fluid makes contact with at least a part of the auxiliary equipment and, therefore, it should not have highly corrosive properties. The sample removal fluid can be any solution capable of removing sample without causing undue damage to the auxiliary equipment. In one embodiment of the present invention, the sample removal fluid is an aqueous solution. Preferably, the sample removal fluid will be water. It must be appreciated that industrial processes may not have water. In such circumstances, the cleanest water available should be provided. For example, in the context of the Bayer process, condensed water may be appropriate.

[00012] O dispositivo de amostragem online poderá compreender ainda um meio para limpar o analisador. No contexto do presente relatório descritivo, o termo "limpar o analisador" poderá incluir a remoção de pelo menos uma parte do material que se precipitou sobre o ou dentro do, ou de outra forma sujou o analisador. O dito meio de limpeza de analisador pode ser provido sob a forma de uma entrada de fluido de limpeza. De preferência, a entrada de fluido de limpeza se localiza próximo ao analisador. Dependendo da natureza do precipitado, o fluido de limpeza poderá ser uma solução ácida ou uma solução alcalina. De preferência, o fluido de limpeza será um ácido forte ou uma base forte.[00012] The online sampling device may also comprise a means to clean the analyzer. In the context of this specification, the term "cleaning the analyzer" may include the removal of at least a part of the material that has precipitated on or inside the, or otherwise soiled the analyzer. Said analyzer cleaning means can be provided in the form of a cleaning fluid inlet. Preferably, the cleaning fluid inlet is located close to the analyzer. Depending on the nature of the precipitate, the cleaning fluid may be an acidic solution or an alkaline solution. Preferably, the cleaning fluid will be a strong acid or a strong base.

[00013] Em uma modalidade específica da presente invenção, na qual a amostra é um licor de Bayer, a solução de limpeza será de preferência um ácido forte, tal como o ácido fosfórico ou o ácido sulfúrico.[00013] In a specific embodiment of the present invention, in which the sample is a Bayer liquor, the cleaning solution is preferably a strong acid, such as phosphoric acid or sulfuric acid.

[00014] O elemento de retardo pode ser provido sob a forma de um tubo.[00014] The delay element can be provided in the form of a tube.

[00015] O termo "tubo" deve ser entendido de modo a incluir um cano, uma mangueira ou qualquer outro elemento alongado adequado.[00015] The term "tube" should be understood to include a pipe, a hose or any other suitable elongated element.

[00016] O elemento de retardo pode ser reto, curvado, empilhado ou espiralado.[00016] The delay element can be straight, curved, stacked or spiraled.

[00017] De preferência, o elemento de retardo é em espiral.[00017] Preferably, the delay element is a spiral.

[00018] Deve-se apreciar que a razão de comprimento para diâmetro do elemento de retardo poderá variar dependendo das propriedades da amostra a ser analisada. Por exemplo, propriedades de amostras, tais como viscosidade, temperatura, densidade, pressão e teor total de sólidos poderão influenciar o fluxo da amostra através do elemento de retardo. Por conseguinte, a razão de comprimento para diâmetro do elemento de retardo será diferente para cada aplicação, mas poderá ser facilmente obtida por uma pessoa com conhecimento simples na técnica desde que possa dispor da referência aos parâmetros da presente invenção.[00018] It should be appreciated that the ratio of length to diameter of the retarding element may vary depending on the properties of the sample to be analyzed. For example, sample properties, such as viscosity, temperature, density, pressure and total solids content, can influence the sample flow through the delay element. Therefore, the length-to-diameter ratio of the retarding element will be different for each application, but can easily be obtained by a person with simple knowledge in the art as long as he can refer to the parameters of the present invention.

[00019] De preferência, o elemento de retardo tem um comprimento entre 5 a 15 metros.[00019] Preferably, the delay element has a length between 5 to 15 meters.

[00020] De preferência, o elemento de retardo tem um diâmetro entre 5 a 25 milímetros.[00020] Preferably, the retarding element has a diameter between 5 to 25 millimeters.

[00021] De preferência, o elemento de retardo tem uma razão de comprimento para diâmetro dentre 500 e 2000.[00021] Preferably, the delay element has a length to diameter ratio between 500 and 2000.

[00022] Com vantagem, a alta razão de comprimento para diâmetro reduz a possibilidade da exposição do equipamento auxiliar a uma amostra.[00022] Advantageously, the high ratio of length to diameter reduces the possibility of exposure of the auxiliary equipment to a sample.

[00023] Com vantagem, o elemento de retardo tem um volume fixo. Com vantagem, a calibração de volume fixo do elemento de retardo será feita tal como acima descrito.[00023] Advantageously, the delay element has a fixed volume. Advantageously, the fixed volume calibration of the delay element will be carried out as described above.

[00024] Deve-se apreciar que a composição do elemento de retardo será influenciada pelas propriedades da amostra. O elemento de retardo é de preferência feito de um material adequado para a manipulação de amostras que podem danificar o equipamento auxiliar, tais como amostras com alto teor de acidez, alcalinidade, força iônica, temperatura, propensão a incrustações e teor total de sólidos, por exemplo. Polímeros quimicamente resistentes, tais como os fluoropolímeros, podem ser apropriados para muitas aplicações. Exemplos particulares incluem o etileno propileno fluorado (FEP), o politetrafluoretileno (PTFE) e os alcanos de perfluoroalcóxi (PFA). De maneira alternativa, o elemento de retardo pode ser feito de um material, tal como Nylon®, polietileno, ou de metais, tal como aço inoxidável.[00024] It should be appreciated that the composition of the delay element will be influenced by the properties of the sample. The retarding element is preferably made of a material suitable for handling samples that can damage auxiliary equipment, such as samples with a high content of acidity, alkalinity, ionic strength, temperature, propensity to scale and total solids content, for example example. Chemically resistant polymers, such as fluoropolymers, can be suitable for many applications. Particular examples include fluorinated propylene ethylene (FEP), polytetrafluoroethylene (PTFE) and perfluoroalkoxy alkanes (PFA). Alternatively, the retarding element can be made of a material, such as Nylon®, polyethylene, or of metals, such as stainless steel.

[00025] De preferência, o elemento de retardo é feito de alcanos de perfluoroalcóxi (PFA).[00025] Preferably, the retarding element is made of perfluoroalkoxy alkanes (PFA).

[00026] Em uma modalidade da presente invenção, o elemento de retardo é internamente revestido no sentido de reduzir a formação de incrustações. Tal revestimento poderá ser particularmente vantajoso quando da amostragem de fluidos com propensão a se precipitar, tais como os licores de Bayer. Em uma modalidade da presente invenção, o revestimento é de níquel eletrolítico.[00026] In one embodiment of the present invention, the retarding element is internally coated in order to reduce the formation of scale. Such a coating may be particularly advantageous when sampling fluids with a propensity to precipitate, such as Bayer's liquors. In one embodiment of the present invention, the coating is made of electrolytic nickel.

[00027] Em uma modalidade da presente invenção, o amostrador é provido sob a forma de um tubo de amostra para a liberação da amostra a partir de um fluxo de processo para o analisador.[00027] In one embodiment of the present invention, the sampler is provided in the form of a sample tube for releasing the sample from a process flow to the analyzer.

[00028] Deve-se apreciar que a composição do tubo de amostra será influenciada pelas propriedades da amostra. O tubo de amostra é de preferência feito de um material adequado para a manipulação de amostras que apresentam alto teor de acidez, alcalinidade, força iônica, temperatura, propensão a incrustações e teor total de sólidos, por exemplo. Polímeros quimicamente resistentes, tais como os fluoropolímeros, podem ser apropriados para muitas aplicações. Exemplos particulares incluem o etileno propileno fluorado (FEP), o politetrafluoretileno (PTFE) e os alcanos de perfluoroalcóxi (PFA). De maneira alternativa, o tubo de amostra pode ser feito de um material, tal como Nylon®, polietileno, ou de metais, tal como aço inoxidável.[00028] It should be appreciated that the composition of the sample tube will be influenced by the properties of the sample. The sample tube is preferably made of a material suitable for handling samples that have a high content of acidity, alkalinity, ionic strength, temperature, propensity to scale and total solids content, for example. Chemically resistant polymers, such as fluoropolymers, can be suitable for many applications. Particular examples include fluorinated propylene ethylene (FEP), polytetrafluoroethylene (PTFE) and perfluoroalkoxy alkanes (PFA). Alternatively, the sample tube can be made of a material, such as Nylon®, polyethylene, or of metals, such as stainless steel.

[00029] Em uma forma da presente invenção, o tubo de amostra é internamente revestido no sentido de reduzir a formação de incrustações.[00029] In one form of the present invention, the sample tube is internally coated in order to reduce scale formation.

[00030] De preferência, o dispositivo de amostragem online compreende ainda um elemento de saída em comunicação de fluido com o elemento de retardo e com o analisador.[00030] Preferably, the online sampling device further comprises an output element in fluid communication with the delay element and with the analyzer.

[00031] De preferência, o elemento de saída é da forma de um tubo de saída.[00031] Preferably, the outlet element is in the form of an outlet tube.

[00032] Deve-se apreciar que a composição do tubo de saída será influenciada pelas propriedades da amostra. O tubo de saída é de preferência feito de um material adequado para a manipulação de amostras que apresentam um alto teor de acidez, alcalinidade, força iônica, temperatura, propensão a incrustações e teor total de sólidos, por exemplo. Polímeros quimicamente resistentes, tais como os fluoropolímeros, podem ser apropriados para muitas aplicações. Exemplos particulares incluem o etileno propileno fluorado (FEP), o politetrafluoretileno (PTFE) e os alcanos de perfluoroalcóxi (PFA). De maneira alternativa, o tubo de saída pode ser feito de um material, tal como Nylon®, polietileno, ou de metais, tal como aço inoxidável.[00032] It must be appreciated that the composition of the outlet tube will be influenced by the properties of the sample. The outlet tube is preferably made of a material suitable for handling samples that have a high content of acidity, alkalinity, ionic strength, temperature, propensity to scale and total solids content, for example. Chemically resistant polymers, such as fluoropolymers, can be suitable for many applications. Particular examples include fluorinated propylene ethylene (FEP), polytetrafluoroethylene (PTFE) and perfluoroalkoxy alkanes (PFA). Alternatively, the outlet tube can be made of a material, such as Nylon®, polyethylene, or of metals, such as stainless steel.

[00033] Em uma forma da presente invenção, o elemento de saída é internamente revestido no sentido de reduzir a formação de incrustações.[00033] In one form of the present invention, the outlet element is internally coated in order to reduce the formation of scale.

[00034] O analisador poderá ser um medidor de pH, um medidor de condutividade, um medidor de turbidez, um espectrômetro, um espectrofotômetro, um fluorímetro, um medidor de velocidade do som, um medidor de densidade ou qualquer outro medidor ou instrumento conhecido na técnica de medição das propriedades de uma amostra.[00034] The analyzer may be a pH meter, a conductivity meter, a turbidity meter, a spectrometer, a spectrophotometer, a fluorimeter, a sound velocity meter, a density meter or any other meter or instrument known in the technique for measuring the properties of a sample.

[00035] Em uma forma da presente invenção, a amostra é um licor de processo Bayer.[00035] In one form of the present invention, the sample is a Bayer process liquor.

[00036] O termo licor de processo Bayer deve ser entendido no sentido de incluir qualquer fluido que passa por pelo menos uma parte de um processo Bayer, incluindo, porém não limitado a, um licor gasto, um licor verde, um licor digestivo, um licor precipitado, uma água de lago de processo, um licor de sobrefluxo de lavagem e pastas fluidas de subfluxo.[00036] The term Bayer process liquor should be understood to include any fluid that passes through at least part of a Bayer process, including, but not limited to, spent liquor, green liquor, digestive liquor, precipitated liquor, a process lake water, an overflow washing liquor and underflow slurries.

[00037] De acordo com a presente invenção, é provido um método para a retirada de uma amostra de um fluxo de processo, sendo que o método compreende as etapas de: remover uma amostra de um fluxo de processo de tal modo que a amostra possa entrar no amostrador, no analisador e no elemento de retardo; cessar o fluxo da amostra no dispositivo de amostragem online; e lavar o dispositivo de amostragem online com um fluido, e deste modo, retornar a amostra para o fluxo de processo.[00037] According to the present invention, a method is provided for removing a sample from a process flow, the method comprising the steps of: removing a sample from a process flow in such a way that the sample can enter the sampler, the analyzer and the delay element; stop the flow of the sample in the online sampling device; and flush the sampling device online with a fluid, and thus return the sample to the process flow.

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[00038] A presente invenção será descrita a seguir, apenas a título de exemplo, com referência às seguintes figuras, nas quais:[00038] The present invention will be described below, by way of example only, with reference to the following figures, in which:

[00039] A Figura 1 é um diagrama esquemático de um dispositivo de amostragem online, de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção; e[00039] Figure 1 is a schematic diagram of an online sampling device, according to a first embodiment of the present invention; and

[00040] A Figura 2 é um diagrama esquemático de um dispositivo de amostragem online, de acordo com uma segunda modalidade da presente invenção.[00040] Figure 2 is a schematic diagram of an online sampling device, according to a second embodiment of the present invention.

DESCRIPTION OF THE MODALITIES

[00041] A Figura 1 mostra um diagrama esquemático de um dispositivo de amostragem online 10, de acordo com a primeira modalidade da presente invenção, compreendendo: um amostrador 12 um analisador 14; um elemento de retardo 16; e um equipamento auxiliar 18, sendo que o elemento de retardo 16 fica a jusante do analisador 14 e é adaptado de modo a impedir a exposição de uma amostra ao equipamento auxiliar 18.[00041] Figure 1 shows a schematic diagram of an online sampling device 10, according to the first embodiment of the present invention, comprising: a sampler 12 an analyzer 14; a delay element 16; and auxiliary equipment 18, the delay element 16 being downstream of the analyzer 14 and adapted to prevent the exposure of a sample to the auxiliary equipment 18.

[00042] O amostrador, que é da forma de um tubo de amostra 12, é imerso em um fluxo de processo Bayer 20. O tubo de amostra 12 tem 2 metros de comprimento e é feito de alcanos de perfluoroalcóxi (PFA). O analisador 14 é provido na forma de um medidor de turbidez.[00042] The sampler, which is in the form of a sample tube 12, is immersed in a Bayer 20 process flow. The sample tube 12 is 2 meters long and is made of perfluoroalkoxy alkanes (PFA). The analyzer 14 is provided in the form of a turbidity meter.

[00043] Na Figura 1, o fluxo de processo Bayer 20 fica contido em um recipiente de processo 22. A amostra pode ser removida do fluxo de processo Bayer 20 ou por meio de uma pressão diferencial entre o recipiente de processo e o dispositivo de amostragem online ou através de uma bomba.[00043] In Figure 1, the process flow Bayer 20 is contained in a process container 22. The sample can be removed from the process flow Bayer 20 or by means of a differential pressure between the process container and the sampling device online or through a bomb.

[00044] O dispositivo de amostragem online 10 compreende ainda um elemento de saída sob a forma de um tubo de saída 24, o qual fica em comunicação de fluido com o analisador 14 e com o elemento de retardo 16. O tubo de saída 24 compreende uma armadilha de bolhas 26 que poderá atuar no sentido de remover as bolhas do dispositivo de amostragem online 10. Em termos específicos, as bolhas que podem ficar presas na amostra e que são parcialmente arrastadas para o interior do elemento de retardo 16, tipicamente emergem da amostra e mostram um fluxo de bolhas através do analisador 14. Isso poderá resultar no mau funcionamento do analisador 14 e, por conseguinte, a armadilha de bolhas 26 irá atuar no sentido de remover esse fluxo de bolhas. Deve-se apreciar que a armadilha de bolhas poderá não ser necessária quando o elemento de retardo 16 fica acima do analisador 14.[00044] The online sampling device 10 further comprises an outlet element in the form of an outlet tube 24, which is in fluid communication with the analyzer 14 and with the delay element 16. The outlet tube 24 comprises a bubble trap 26 that can act to remove bubbles from the online sampling device 10. In specific terms, bubbles that can get stuck in the sample and that are partially dragged into the delay element 16, typically emerge from the sample and show a flow of bubbles through the analyzer 14. This may result in the malfunction of the analyzer 14 and, therefore, the bubble trap 26 will act to remove that flow of bubbles. It should be appreciated that the bubble trap may not be necessary when the delay element 16 is above the analyzer 14.

[00045] O elemento de retardo 16, que é da forma de um tubo de PFA 16, é de um formato espiral. O elemento de retardo 16 tem uma razão de comprimento para diâmetro de 1000:1. O comprimento do elemento de retardo 16 é de 10 metros e o diâmetro é de10 milímetros.[00045] The delay element 16, which is in the form of a PFA tube 16, is of a spiral shape. The delay element 16 has a length to diameter ratio of 1000: 1. The length of the delay element 16 is 10 meters and the diameter is 10 millimeters.

[00046] O equipamento auxiliar 18, que se localiza a jusante do analisador 14, atua no sentido de suportar a operação do dispositivo de amostragem online 10. Tal como mostrado na Figura 1, o equipamento auxiliar 18 compreende uma entrada de fluido 28, uma válvula de isolamento 30, um filtro 32, uma válvula de não retorno 34, um restritor 36, uma válvula de purga ociosa 38, uma válvula de sobrepressão antiexplosão 40, um sensor de pressão 42, uma válvula de drenagem 44, um restritor de drenagem 46 e uma saída de descarga 48.[00046] Auxiliary equipment 18, which is located downstream from analyzer 14, acts to support the operation of the online sampling device 10. As shown in Figure 1, auxiliary equipment 18 comprises a fluid inlet 28, a isolation valve 30, a filter 32, a non-return valve 34, a restrictor 36, an idle purge valve 38, an anti-explosion overpressure valve 40, a pressure sensor 42, a drain valve 44, a drain restrictor 46 and a discharge outlet 48.

[00047] A entrada de fluido 28 provê uma abertura para o fluxo de fluido para o dispositivo de amostragem online 10. O fluido poderá ser uma água natural ou reciclada, um licor de processo Bayer, uma solução desincrustante, uma solução cáustica, um ácido ou qualquer outro fluido apropriado para a limpeza do dispositivo de amostragem online. A válvula de isolamento 30, que se localiza a montante da entrada de fluido 28, controla o suprimento de fluido para o dispositivo de amostragem online 10. O filtro 32, localizado a montante da válvula de isolamento 30, minimiza quaisquer objetos maiores não desejados presentes no fluido que escoa para o elemento de retardo 16, para o analisador 14 e para o fluxo de processo Bayer 20. A válvula de não retorno 34, que se localiza a montante da válvula de isolamento 30 com relação ao fluxo de fluido, direciona o fluxo do fluido contido no dispositivo de amostragem online (que poderá ser contaminado com o fluxo de processo Bayer) para fora da válvula de isolamento 30.[00047] Fluid inlet 28 provides an opening for fluid flow to the online sampling device 10. The fluid may be natural or recycled water, a Bayer process liquor, a descaling solution, a caustic solution, an acid or any other fluid suitable for cleaning the online sampling device. The isolation valve 30, which is located upstream of the fluid inlet 28, controls the fluid supply to the online sampling device 10. The filter 32, located upstream of the isolation valve 30, minimizes any larger unwanted objects present in the fluid flowing to the delay element 16, to the analyzer 14 and to the Bayer process flow 20. The non-return valve 34, which is located upstream of the isolation valve 30 with respect to the fluid flow, directs the flow of the fluid contained in the online sampling device (which may be contaminated with the Bayer process flow) out of the isolation valve 30.

[00048] O restritor 36, que se localiza a montante da válvula de não retorno 34, controla o fluxo de fluido de modo que o mesmo apresente um baixo fluxo. A válvula de purga ociosa 38 controla o suprimento de um baixo fluxo de fluido para o elemento de retardo 16, para o analisador 14 e para o fluxo de processo Bayer 20. A válvula de sobrepressão antiexplosão 40, que também se localiza a montante da válvula de não retorno 34, controla e supre um alto fluxo de fluido para o elemento de retardo 16, para o analisador 14 e para o fluxo de processo Bayer 20.[00048] The restrictor 36, which is located upstream of the non-return valve 34, controls the flow of fluid so that it presents a low flow. The idle purge valve 38 controls the supply of a low fluid flow to the delay element 16, to the analyzer 14 and to the Bayer process flow 20. The anti-explosion overpressure valve 40, which is also located upstream of the valve non-return valve 34, controls and supplies a high flow of fluid to the delay element 16, to the analyzer 14 and to the process flow Bayer 20.

[00049] O sensor de pressão 42 monitora a pressão no dispositivo de amostragem online 10, de tal modo que a presença de uma baixa pressão ou de uma alta pressão possa ser detectada no sentido de reduzir o risco de danos ao dispositivo de amostragem online 10. Por exemplo, a construção do material em qualquer um dentre o tubo de amostra 12, o tubo de saída 24 ou o elemento de retardo 16 poderá resultar em uma alteração de pressão, alteração essa que poderá ser detectada pelo sensor de pressão.[00049] The pressure sensor 42 monitors the pressure in the online sampling device 10, in such a way that the presence of a low pressure or a high pressure can be detected in order to reduce the risk of damage to the online sampling device 10 For example, the construction of the material in any one of the sample tube 12, the outlet tube 24 or the delay element 16 may result in a pressure change, which change can be detected by the pressure sensor.

[00050] A válvula de drenagem 44 permite que um fluido dentro do dispositivo de amostragem online seja drenado através da saída de descarga 48, e o restritor de drenagem 46 que fica localizado a montante da válvula de drenagem 44 controla o fluxo de fluido que está sendo drenado para um baixo fluxo.[00050] Drain valve 44 allows fluid within the online sampling device to be drained through discharge outlet 48, and drain restrictor 46 located upstream of drain valve 44 controls the flow of fluid that is being drained to a low flow.

[00051] Na Figura 2, é mostrado um dispositivo de amostragem online 50 de acordo com uma segunda modalidade da presente invenção, o dispositivo de amostragem online 50 sendo, em muitos aspectos, similar ao dispositivo de amostragem online 10, ambos os quais mostrando numerais similares indicando peças similares. O equipamento auxiliar 18 do dispositivo de amostragem online 50 compreende um sistema de sifão 52. O sistema de sifão 52 é empregado nos casos em que o processo Bayer não se encontra sob pressão, de modo que a amostra possa ser removida do fluxo de processo Bayer 53.[00051] In Figure 2, an online sampling device 50 according to a second embodiment of the present invention, the online sampling device 50, is in many respects similar to the online sampling device 10, both of which showing numerals. similar parts indicating similar parts. The auxiliary equipment 18 of the online sampling device 50 comprises a siphon system 52. The siphon system 52 is used in cases where the Bayer process is not under pressure, so that the sample can be removed from the Bayer process flow 53.

[00052] O sistema de sifão 52 compreende uma válvula de sifão 54, uma perna de sifão 56 e uma armadilha de bolhas de sifão 58. A perna de sifão 56 tem uma altura suficiente 60 de modo a fazer com que um sifão seja capaz de remover uma amostra do fluxo de processo Bayer 20. A válvula de sifão 54 atua no sentido de controlar o fluxo de fluido no sentido descendente da perna de sifão 56 e, sendo assim, controla a aquisição de amostra (vide abaixo). A armadilha de bolhas de sifão 58, que se localiza a jusante da perna de sifão 56, minimiza o surgimento de quaisquer bolhas sobre a parte superior do fluido, o que, de outra forma, determinaria a troca do fluido. Assim sendo, a armadilha de bolhas de sifão 58 garante que a parte superior do fluido seja substancialmente mantida.[00052] The siphon system 52 comprises a siphon valve 54, a siphon leg 56 and a siphon bubble trap 58. The siphon leg 56 is of sufficient height 60 to make a siphon capable of removing a sample from the Bayer 20 process flow. The siphon valve 54 acts to control the flow of fluid downwards from the siphon leg 56 and therefore controls the sample acquisition (see below). The siphon bubble trap 58, which is located downstream of the siphon leg 56, minimizes the appearance of any bubbles on the upper part of the fluid, which would otherwise determine the fluid change. Therefore, the siphon bubble trap 58 ensures that the upper part of the fluid is substantially maintained.

[00053] O dispositivo de amostragem online compreende ainda um meio de limpeza 62 adaptado de modo a periodicamente limpar o analisador 14. O meio de limpeza 62 compreende um reservatório 64 de ácido sulfúrico, um filtro 66, uma bomba 68 e uma válvula de não retorno 70.[00053] The online sampling device further comprises a cleaning medium 62 adapted to periodically clean the analyzer 14. The cleaning medium 62 comprises a reservoir 64 of sulfuric acid, a filter 66, a pump 68 and a non-return valve. return 70.

[00054] Os dispositivos de amostragem online 10, 50 são operáveis em quatro estados: em um estado ocioso, em um estado de amostra, em um estado de purga e em um estado de limpeza.[00054] Online sampling devices 10, 50 are operable in four states: in an idle state, in a sample state, in a purge state and in a clean state.

[00055] Quando uma amostra não se faz necessária, o dispositivo de amostragem online 10, 50 opera no estado ocioso. Nesse estado, um fluxo de fluido é suprido para o dispositivo de amostragem online 10, 50 através da entrada de fluido 28 por meio da abertura da válvula de isolamento 30 e da válvula de purga ociosa 38, ao mesmo tempo que a válvula de sobrepressão antiexplosão 40 e válvula de drenagem 44 permanecem fechadas. O restritor 36, que se localiza na frente da válvula de purga ociosa 38, controla o fluxo de fluido de modo que o mesmo apresente um baixo fluxo. O fluido escoa através do elemento de retardo 16, do analisador 14 e, por último, pelo tubo de amostra 12. Um baixo fluxo de fluido entra no fluxo de processo 20. Esse baixo fluxo de fluido impede o ingresso da amostra no interior do dispositivo de amostragem online 10, 50. Deve-se apreciar que o baixo fluxo de fluido se dá em uma quantidade que não afeta o funcionamento do dispositivo de amostragem online 10, 50 ou do Processo Bayer. Por exemplo, um fluxo de fluido de cerca de 20 L por hora não terá nenhum impacto sobre o fluxo total de várias centenas de quilolitros por hora ou mais, tal como poderá ser encontrado nos fluxos de Processo Bayer. Deve-se ainda apreciar que o baixo fluxo de fluido poderá ser de uma alta pressão de reserva de modo a garantir o suprimento de fluido para o fluxo de processo Bayer 20. O dispositivo de amostragem online 10, 50, quando ocioso, é, portanto, preparado com um fluido.[00055] When a sample is not required, the online sampling device 10, 50 operates in an idle state. In this state, a fluid flow is supplied to the online sampling device 10, 50 through the fluid inlet 28 through the opening of the isolation valve 30 and the idle purge valve 38, at the same time as the anti-explosion overpressure valve. 40 and drain valve 44 remain closed. The restrictor 36, which is located in front of the idle purge valve 38, controls the flow of fluid so that it has a low flow. The fluid flows through the delay element 16, from the analyzer 14 and, finally, through the sample tube 12. A low flow of fluid enters the process flow 20. This low flow of fluid prevents the sample from entering the interior of the device online sampling 10, 50. It should be noted that the low fluid flow occurs in an amount that does not affect the functioning of the online sampling device 10, 50 or the Bayer Process. For example, a fluid flow of about 20 L per hour will have no impact on the total flow of several hundred kiloliters per hour or more, as can be found in Bayer Process flows. It should also be appreciated that the low fluid flow may be of a high reserve pressure in order to guarantee the fluid supply for the Bayer 20 process flow. The online sampling device 10, 50, when idle, is therefore , prepared with a fluid.

[00056] No estado de amostra, quando uma amostra se faz necessária, a válvula de purga ociosa 38 fica fechada e a válvula de drenagem 44 fica aberta, fazendo com que a amostra possa entrar no tubo de amostra 12. Quando o sistema de sifão 52 é empregado, nesse caso, a válvula de sifão 54 é aberta de modo a permitir que a amostra entre no tubo de amostra 12. O tempo que leva para a amostra atingir um ponto intermediário aproximado do elemento de retardo 16 poderá ser calibrado anteriormente ao uso, de tal modo que um temporizador automático ou sistema de controle (não mostrado) possa ser usado para posicionar a frente da amostra no ponto intermediário aproximado do elemento de retardo 16. Tal como acima apresentado, a alta razão de comprimento para diâmetro e o volume fixo facilitam a calibração do elemento de retardo. Quando a amostra é um licor de Bayer escuro, poderá ser possível ver a amostra dentro do elemento de retardo 16, desde que o elemento de retardo 16 seja suficientemente transparente. Quando a frente da amostra atinge o ponto intermediário aproximado do elemento de retardo 16, a válvula de drenagem 44 fica fechada no sentido de impedir um outro movimento da amostra 12. Quando o sistema de sifão 52 é empregado, nesse caso a válvula de sifão 54 fica fechada de modo a impedir um outro movimento da amostra 12. Em seguida, uma medição é feita pelo analisador 14.[00056] In the sample state, when a sample is required, the idle purge valve 38 is closed and the drain valve 44 is open, allowing the sample to enter the sample tube 12. When the siphon system 52 is employed, in this case, the siphon valve 54 is opened in order to allow the sample to enter the sample tube 12. The time it takes for the sample to reach an approximate intermediate point of the delay element 16 can be calibrated before the use, such that an automatic timer or control system (not shown) can be used to position the front of the sample at the approximate intermediate point of the delay element 16. As shown above, the high ratio of length to diameter and the fixed volume facilitates the calibration of the delay element. When the sample is a dark Bayer liqueur, it may be possible to see the sample within the delay element 16, as long as the delay element 16 is sufficiently transparent. When the front of the sample reaches the approximate intermediate point of the delay element 16, the drain valve 44 is closed in order to prevent another movement of the sample 12. When the siphon system 52 is used, in this case the siphon valve 54 it is closed to prevent further movement of the sample 12. Then, a measurement is made by the analyzer 14.

[00057] Com vantagem, a alta razão de comprimento para diâmetro permite a determinação exata de taxas de enchimento e de taxas de aquisição de amostras, contribuindo para a capacidade de o elemento de retardo impedir um contato da solução com o equipamento auxiliar.[00057] Advantageously, the high ratio of length to diameter allows the exact determination of filling rates and sample acquisition rates, contributing to the ability of the delay element to prevent contact of the solution with the auxiliary equipment.

[00058] Quando a medição é finalizada, o dispositivo de amostragem online 10, 50 entra em um estado de purga. O dispositivo de amostragem online 10, 50 é lavado com um fluido por meio da abertura da válvula de sobrepressão antiexplosão 40. Isso irá garantir que qualquer amostra no dispositivo de amostragem online 10, 50 seja forçada de volta para o fluxo de processo Bayer e substituída por um fluido, e que o analisador 14 fique limpo. Além disso, a lavagem de fluido através do dispositivo de amostragem online 10, 50 limpa de maneira substancial o elemento de retardo 16, o analisador 14, o tubo de saída 24 e o tubo de amostra 12. O dispositivo de amostragem online 10, 50, em seguida, retorna para o estado ocioso até que uma outra amostra precise ser amostrada e analisada.[00058] When the measurement is completed, the online sampling device 10, 50 enters a purge state. The online sampling device 10, 50 is flushed with fluid by opening the anti-explosion overpressure valve 40. This will ensure that any sample in the online sampling device 10, 50 is forced back into the Bayer process flow and replaced with a fluid, and that the analyzer 14 is clean. In addition, flushing fluid through the online sampling device 10, 50 substantially cleans the delay element 16, the analyzer 14, the outlet tube 24 and the sample tube 12. The online sampling device 10, 50 , then returns to the idle state until another sample needs to be sampled and analyzed.

[00059] Dependendo das condições da amostra, poderá haver a necessidade periódica de se operar o dispositivo no estado de limpeza. Deve-se apreciar que as soluções, tais como os licores de Bayer, têm a tendência de se autoprecipitar. Esses precipitados, também conhecidos como incrustação, podem se depositar no interior do analisador, por exemplo, em um medidor de claridade, e afetar os resultados.[00059] Depending on the conditions of the sample, there may be a periodic need to operate the device in the clean state. It must be appreciated that solutions, such as Bayer's liqueurs, have a tendency to self-precipitate. These precipitates, also known as encrustation, can be deposited inside the analyzer, for example, in a clarity meter, and affect the results.

[00060] O estado de limpeza pode ocorrer depois que cada amostra é tomada e medida ou depois de um número definido de amostras ser tomado e medido ou conforme necessário, dependendo das condições do analisador. No estado de limpeza, as válvulas 38 e 40 ficam fechadas e a válvula 54 fica de preferência aberta. O ácido sulfúrico do reservatório 64 é bombeado para dentro do analisador 14 a fim de remover a incrustação. O sistema permite que o ácido fique embebido por cerca de 10 minutos, após cujo tempo o sistema volta para o estado ocioso. No entanto, o sistema poderá também prosseguir diretamente para o estado de amostra.[00060] The clean state can occur after each sample is taken and measured or after a defined number of samples is taken and measured or as needed, depending on the condition of the analyzer. In the clean state, valves 38 and 40 are closed and valve 54 is preferably open. Sulfuric acid from reservoir 64 is pumped into the analyzer 14 in order to remove the scale. The system allows the acid to soak for about 10 minutes, after which time the system returns to an idle state. However, the system can also proceed directly to the sample state.

[00061] Deve-se apreciar que, quando o sistema de pressão é usado no dispositivo de amostragem online 10, o sistema de pressão será constituído de uma perna de drenagem, a qual é operada por uma válvula de modo a permitir que a pressão no processo Bayer force o fluido para fora da válvula.[00061] It should be appreciated that when the pressure system is used in the online sampling device 10, the pressure system will consist of a drain leg, which is operated by a valve in order to allow pressure in the Bayer process forces the fluid out of the valve.

[00062] Deve-se também apreciar que o restritor de drenagem 46 na Figura 1, que se localiza a montante da válvula de drenagem 44 com relação ao fluxo de fluido, deve ser dimensionado em conjunto com o elemento de retardo 16 de modo que o posicionamento da amostra durante uma medição se torne mais fácil de monitorar e repetir. Deve- se ainda apreciar que um restritor de drenagem pode também se localizar a montante da válvula de sifão 54 com relação ao fluxo de fluido, sendo que o restritor de drenagem poderá ser dimensionado em conjunto com o elemento de retardo 16 de modo que o posicionamento da amostra durante uma medição se torne mais fácil de administrar e repetir.[00062] It should also be appreciated that the drain restrictor 46 in Figure 1, which is located upstream of the drain valve 44 with respect to the fluid flow, must be dimensioned together with the delay element 16 so that the sample placement during a measurement becomes easier to monitor and repeat. It should also be appreciated that a drain restrictor can also be located upstream of the siphon valve 54 with respect to the fluid flow, the drain restrictor being able to be dimensioned together with the delay element 16 so that the positioning of the sample during a measurement becomes easier to administer and repeat.

[00063] A Requerente descobriu que os dispositivos de amostragem online da técnica anterior que não utilizam a presente invenção poderão experimentar uma falha por parte do equipamento auxiliar após 4 a 8 semanas de uso. Esses dispositivos da técnica anterior direcionam a amostra através do equipamento auxiliar 18 de tal maneira que o equipamento auxiliar 18 fique exposto a uma alta temperatura, a pequenas partículas de sólidos e aos efeitos de uma incrustação precipitada. Nessas circunstâncias, os principais modos de falha são a apreensão das válvulas e o bloqueio do trabalho do cano. Em contrapartida, o dispositivo de amostragem online da presente invenção 10, 30 é operado ao longo de um período de pelo menos 9 meses sem ocorrência de falha por parte do equipamento auxiliar 18.[00063] The Applicant has discovered that prior art online sampling devices that do not use the present invention may experience a failure by the auxiliary equipment after 4 to 8 weeks of use. These prior art devices direct the sample through the auxiliary equipment 18 in such a way that the auxiliary equipment 18 is exposed to a high temperature, small particles of solids and the effects of precipitated scale. Under these circumstances, the main failure modes are the seizure of the valves and the blocking of the pipe work. In contrast, the online sampling device of the present invention 10, 30 is operated over a period of at least 9 months without failure by the auxiliary equipment 18.

[00064] Os versados na técnica poderão apreciar que a invenção descrita no presente documento é suscetível a variações e a outras modificações além daquelas especificamente descritas no presente documento. Deve-se entender que a presente invenção inclui todas essas variações e modificações.[00064] Those skilled in the art will appreciate that the invention described in this document is susceptible to variations and other modifications in addition to those specifically described in this document. It is to be understood that the present invention includes all such variations and modifications.

Claims

1. Online sampling device (10), characterized by the fact that it comprises: a sampler (12); an analyzer (14); a delay element (16); and auxiliary equipment (18), the delay element (16) being downstream of the analyzer (14) and adapted to prevent the exposure of a sample to the auxiliary equipment (18), and that the auxiliary equipment ( 18) employs a sample removal fluid in order to remove a sample from the device, and the auxiliary equipment comprises a sample removal fluid inlet located downstream of the delay element (16).

2. Online sampling device according to claim 1, characterized by the fact that the device comprises an analyzer cleaning means (62).

3. Online sampling device according to claim 2, characterized in that the analyzer cleaning means (62) comprises a cleaning fluid inlet (28).

4. Online sampling device according to any one of the preceding claims, characterized by the fact that the delay element (16) is provided in the form of a tube.

5. Online sampling device, according to any of the preceding claims, characterized by the fact that the delay element (16) has a length between 5 to 15 meters.

6. Online sampling device, according to any of the preceding claims, characterized by the fact that the delay element (16) has a diameter between 5 to 25 millimeters.

7. Online sampling device, according to any of the preceding claims, characterized by the fact that the delay element (16) has a length to diameter ratio between 500 and 2000.

8. Online sampling device, according to any of the preceding claims, characterized by the fact that the analyzer (14) is a pH meter, a conductivity meter, a turbidity meter, a spectrometer, a spectrophotometer, a fluorimeter , a speed meter of sound, a density meter or any other meter or instrument known in the art of measuring the properties of a sample.