CN107314918A - 采样装置及利用其进行采样的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种采样装置及利用其进行采样的方法，该采样装置包括样品气进气装置、与样品气进气装置连通的冷却装置、与冷却装置连通的气液分离装置、与气液分离装置连通的尾气压缩装置、与气液分离装置连通的采样瓶和与样品气进气装置连通的吹扫装置，通过样品气进气装置与尾气压缩装置之间的压力差，将样品气送至冷却装置冷却，冷却后的气液混合物再进入气液分离装置分离，分离的冷凝液进入采样瓶采集，分离的废气经尾气压缩装置压缩回收，解决了传统的采集装置采样速度慢、操作复杂、废气对环境污染等问题。

Description

采样装置及利用其进行采样的方法

技术领域

本发明涉及石油化工领域，特别是涉及采样装置及利用其进行采样的方法。

背景技术

苯乙烯（SM）是重要的有机化工原料。负压绝热乙苯脱氢是生产苯乙烯的主要工艺，其反应所需的负压环境由尾气压缩机提供，尾气压缩机入口管线是负压绝热乙苯脱氢反应工序的压力最低点。该工艺的主反应是1mol乙苯在催化剂作用下脱除1mol氢气后生成1mol苯乙烯，副产物主要有苯、甲苯、焦油、氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷等。在实际生产过程中需要对脱氢反应工序的样品气进行采样分析，以评价反应的转化率和催化剂的性能。

传统的处理方法是采用外置真空泵抽负压采集经低温水冷却器冷却后的样品，采样完毕后再利用氮气管线对采样管线进行吹扫，采样过程中的废气则直接排放到大气中。例如，CN201476995U公开了一种真空取样系统，该真空取样系统包括一组取样口、气体吹扫入口、冷却装置、采样瓶、取样口和真空泵，该采样方法需要真空泵等设施，操作复杂，采样速度慢，样品难以置换干净，代表性差，需要较长的置换时间并浪费较多的物料才能确保置换干净。CN204575369U公开了一种负压防爆采样装置，包括有冷却器、钢瓶、气动真空发生器和连接管线及阀门，该采样方法同样需要配置气动真空发生器，且需要引射气，操作比较复杂。

发明内容

基于此，有必要针对传统的采样装置采样速度慢、操作复杂、废气对环境污染等问题，提供一种采样速度快、操作简单、避免废气对环境污染的采样装置。

此外，本发明还提供一种利用上述采样装置进行采样的方法。

一种采样装置，包括：

样品气进气装置，用于引出样品气；

与所述样品气进气装置连通的冷却装置，用于冷却引出的所述样品气，得到气液混合物；

与所述冷却装置连通的气液分离装置，用于将所述气液混合物进行气液分离，得到废气和冷凝器；

与所述气液分离装置连通的尾气压缩装置，用于压缩回收所述废气；及

与所述气液分离装置连通的采样瓶，用于采集所述冷凝液；

所述尾气压缩装置与所述样品气进气装置之间形成压力差。

在其中一个实施例中，所述样品气进气装置包括若干样品气进气管线，每根所述样品气进气管线上设有样品气进气阀，每根所述样品气进气管线通过各自的样品气进气阀与所述冷却装置连通。

在其中一个实施例中，所述冷却装置包括低温水冷却器以及分别与所述低温水冷却器连通的进料管线和出料管线，所述进料管线上设有低温水冷却器进口阀，所述出料管线上设有低温水冷却器出口阀，所述进料管线通过所述低温水冷却器进口阀与所述样品气进气装置连通，所述出料管线通过所述低温水冷却器出口阀与所述气液分离装置连通。

在其中一个实施例中，所述气液分离装置包括气液分离罐以及分别与所述气液分离罐连通 的气相管线和液相管线，所述气相管线上设有气液分离罐出口阀，所述液相管线上设有密闭采样阀，所述气相管线通过所述气液分离罐出口阀与所述压缩装置连通，所述液相管线通过所述密闭采样阀与所述采样瓶连通。

在其中一个实施例中，所述采样装置还包括吹扫装置，所述吹扫装置与所述样品气进气装置连通，用于吹扫置换所述样品气进气装置中的样品气。

在其中一个实施例中，所述吹扫装置包括氮气吹扫管线和设置在所述氮气吹扫管线上的吹扫氮气手阀，所述氮气吹扫管线通过所述吹扫氮气手阀与所述样品气进气装置连通。

一种利用上述采样装置进行采样的方法，所述采样方法利用所述样品气进气装置与所述尾气压缩装置之间的压力差进行采样，包括以下步骤：

所述样品气进气装置引出样品气；

所述冷却装置冷却引出的所述样品，得到气液混合物；

所述气液分离装置将所述气液混合物进行气液分离，得到废气和冷凝液；

所述尾气压缩装置压缩回收所述废气；

所述采样瓶采集所述冷凝液。

在其中一个实施例中，所述样品气进气装置的压力为36kPa~44kPa、33kPa~40kPa或50kPa ~91kPa，所述尾气压缩装置的压力为26kPa ~30kPa。

在其中一个实施例中，所述冷却装置冷却引出的所述样品气的步骤中，所述冷却的温度≤10℃。

在其中一个实施例中，所述采样方法还包括以下步骤：

吹扫装置吹扫置换所述样品气进气装置中的样品气；

所述吹扫装置吹扫置换所述样品气进气装置中的样品气的步骤中，所述吹扫的压力≤0.78MPa。

上述采样装置及利用其进行采样的方法，通过样品气进气装置与尾气压缩装置之间的压力差，将样品气送至冷却装置冷却，冷却后的气液混合物再进入气液分离装置分离，分离的冷凝液进入采样瓶采集，分离的废气经尾气压缩装置压缩回收，解决了传统的采集装置采样速度慢、操作复杂、废气对环境污染等问题。

此外，采用吹扫装置吹扫置换样品气进气装置中的样品气，样品短时间就能置换干净，代表性好。

附图说明

图1为一实施方式的采样装置的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是与另一个元件“连通”时，它可以是直接连通到另一个元件，或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

请参阅图1，一种采样装置，包括样品气进气装置10、与样品气进气装置10连通的冷却装置20、与冷却装置20连通的气液分离装置30、与气液分离装置30连通的尾气压缩装置40、与气液分离装置30连通的采样瓶50和与样品气进气装置10连通的吹扫装置60，样品气进气装置10与尾气压缩装置40之间形成压力差。

其中，样品气进气装置10用于引出样品气。

具体的，样品气进气装置10包括若干样品气进气管线100，每根样品气进气管线100上设有样品气进气阀110，每根样品气进气管线100通过各自的样品气进气阀110与冷却装置20连通。

可以理解，上述若干样品气进气管线100的规格及数量可以根据实际需要采集的样品气进行确定。

例如，当对负压绝热乙苯脱氢反应工序的样品气进行采集时，上述若干样品气进气管线分别为第一负压绝热反应器入口样品气进气管线、第一负压绝热反应器出口样品气进气管线、第二负压绝热反应器入口样品气进气管线、第二负压绝热反应器出口样品气进气管线、三联式换热器出口样品气进气管线和乙苯/蒸汽分离器出口样品气进气管线。

冷却装置20，用于冷却引出的上述样品气，得到气液混合物。

具体的，冷却装置20包括低温水冷却器200、分别与低温水冷却器200连通的进料管线210和出料管线220。

其中，进料管线210上设有低温水冷却器进口阀212。出料管线220上设有低温水冷却器出口阀222。

上述进料管线210通过低温水冷却器进口阀212与样品气进气装置10连通。出料管线220通过低温水冷却器出口阀222与气液分离装置30连通。

在本实施方式中，低温水冷却器200为列管式换热器，壳程介质为≤10℃的低温水，管程介质为样品气，该列管式换热器的换热面积可根据具体工况而定。

气液分离装置30，用于将上述气液混合物进行气液分离，得到废气和冷凝液。

具体的，气液分离装置30包括气液分离罐300、分别与气液分离罐300连通的气相管线310和液相管线320。

其中，气相管线310上设有气液分离罐出口阀312。液相管线320上设有密闭采样阀322。

上述气相管线310通过气液分离罐出口阀312与尾气压缩装置40连通。

液相管线320通过密闭采样阀322与采样瓶50连通。

尾气压缩装置40，用于压缩回收废气。

由于负压绝热乙苯脱氢的负压环境由尾气压缩机提供，因此在对负压绝热乙苯脱氢反应工序的样品气进行采集时，上述尾气压缩装置40可以直接使用现有的尾气压缩机，节省了装置成本。废气经过压缩回收，实现零排放，对环境无污染。

采样瓶50，用于采集冷凝液。

可以理解，采样完毕后，需要对样品气进气装置10中的样品气进行吹扫置换，吹扫装置60即用于吹扫置换样品气进气装置10中的样品气。

具体的，吹扫装置60包括氮气吹扫管线600和设置在氮气吹扫管线600上是吹扫氮气手阀610。

其中，氮气吹扫管线600通过吹扫氮气手阀610与样品气进气装置10连通。

需要说明的是，上述样品气进气装置10、冷却装置20、气液分离装置30、尾气压缩装置40和吹扫装置60不限于以上所描述的具体结构，在其他实施方式中，上述装置还可以是现有的具有其他结构的装置，只要能够实现相应的功能即可。

上述采样装置进行采样时，样品气进气装置10中的一根样品气进气管线100上的样品气进气阀110打开，引出样品气；样品气经低温水冷却器进口阀212流入低温水冷却器200冷却后，形成气液混合物；该气液混合物从低温水冷却器出口阀222流出，进入气液分离罐300进行气液分离，得到废气和冷凝液；废气经气液分离罐出口阀312进入尾气压缩装置40压缩回收；冷凝液经密闭采样阀322流入采样瓶进行采集。

采样完毕后，关闭低温水冷却器进口阀212和气液分离罐出口阀312，打开吹扫氮气手阀610对样品气进气管线100进行氮气吹扫置换，吹扫完毕后，关闭吹扫氮气手阀610和样品气进气阀110。

上述采样装置，由于样品气进气装置10和尾气压缩装置40之间存在压力差，打开样品气进气阀110、低温水冷却器进口阀212、低温水冷却器出口阀222和密闭采样阀322，样品气可自动流出，依次经过冷却、气液分离后进入采样瓶50采集，采样速度快、操作简单。

一种利用上述采样装置进行采样的方法，即利用样品气进气装置10与尾气压缩装置40之间的压力差进行采样的方法，包括以下步骤：

S110、样品气进气装置引出样品气。

在本实施方式中，样品气进气装置10包括若干样品气进气管线100，每根样品气进气管线100上设有样品气进气阀110。

具体的，根据需要只需打开其中一根样品气进气管线100上的样品气进气阀110即可以引出相应的样品气。

其中，样品气进气装置10的压力为36kPa~44kPa、33kPa~40kPa或50kPa ~91kPa。

S120、冷却装置冷却引出的上述样品气，得到气液混合物。

具体的，冷却的温度≤10℃。

在本实施方式中，冷却装置20包括低温水冷却器200、分别与低温水冷却器200连通的进料管线210和出料管线220。

其中，低温水冷却器200为列管式换热器，壳程介质为≤10℃的低温水，管程介质为样品气，该列管式换热器的换热面积可根据具体工况而定。

S130、气液分离装置将上述气液混合物进行气液分离，得到废气和冷凝液。

在本实施方式中，气液分离装置30包括气液分离罐300、分别与气液分离罐300连通的气相管线310和液相管线320。

分离后的废气走气相管线310，冷凝液走液相管线320。

S140、尾气压缩装置压缩回收上述废气。

具体的，废气经尾气压缩装置40回收压缩，实现零排放，对环境无污染。

其中，尾气压缩装置40的压力为26kPa ~30kPa。

S150、采样瓶采集上述冷凝液。

具体的，冷凝液经采样瓶50采集。

由于采样完毕后，需要对样品气进气装置10中的样品气进行吹扫置换，因此，上述采样方法还包括以下步骤：

S160、吹扫装置吹扫置换样品气进气装置中的样品气。

其中，吹扫的压力≤0.78MPa。

在本实施方式中，吹扫装置60包括氮气吹扫管线600和设置在氮气吹扫管线600上是吹扫氮气手阀610。

具体的，吹扫氮气的压力≤0.78MPa。

上述利用样品气进气装置10与尾气压缩装置40之间的压力差进行采样的方法，样品气经过低温冷却、气液分离、废气回收等过程，解决了传统的样品气采样速度慢、操作复杂、废气对环境污染等问题。

以下为具体实施例（对负压绝热乙苯脱氢反应工序的样品气进行采集）。

实施例1

第一负压绝热反应器入口样品气压力为44.26kPa，尾气压缩机入口压力为28.52kPa，采样时的压力差为15.74kPa，采样时间约30分钟，废气的排放量为零，对环境无污染。

实施例2

第一负压绝热反应器出口样品气压力为40.73kPa，尾气压缩机入口压力为28.52kPa，采样时的压力差为12.21kPa，采样时间约37分钟，废气的排放量为零，对环境无污染。

实施例3

第二负压绝热反应器入口样品气压力为43.40kPa，尾气压缩机入口压力为28.52kPa，采样时的压力差为14.88kPa，采样时间约33分钟，废气的排放量为零，对环境无污染。

实施例4

第二负压绝热反应器出口样品气压力为35.96kPa，尾气压缩机入口压力为28.52kPa，采样时的压力差为7.44kPa，采样时间约59分钟，废气的排放量为零，对环境无污染。

实施例5

乙苯/蒸汽分离器出口样品气压力为74.25kPa，尾气压缩机入口压力为28.52kPa，采样时的压力差为45.73kPa，采样时间约10分钟，废气的排放量为零，对环境无污染。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种采样装置，其特征在于，包括：

样品气进气装置，用于引出样品气；

与所述样品气进气装置连通的冷却装置，用于冷却引出的所述样品气，得到气液混合物；

与所述冷却装置连通的气液分离装置，用于将所述气液混合物进行气液分离，得到废气和冷凝液；

与所述气液分离装置连通的尾气压缩装置，用于压缩回收所述废气；及

与所述气液分离装置连通的采样瓶，用于采集所述冷凝液；

所述尾气压缩装置与所述样品气进气装置之间形成压力差。

2.根据权利要求1所述的采样装置，其特征在于，所述样品气进气装置包括若干样品气进气管线，每根所述样品气进气管线上设有样品气进气阀，每根所述样品气进气管线通过各自的样品气进气阀与所述冷却装置连通。

3.根据权利要求1所述的采样装置，其特征在于，所述冷却装置包括低温水冷却器以及分别与所述低温水冷却器连通的进料管线和出料管线，所述进料管线上设有低温水冷却器进口阀，所述出料管线上设有低温水冷却器出口阀，所述进料管线通过所述低温水冷却器进口阀与所述样品气进气装置连通，所述出料管线通过所述低温水冷却器出口阀与所述气液分离装置连通。

4.根据权利要求1所述的采样装置，其特征在于，所述气液分离装置包括气液分离罐以及分别与所述气液分离罐连通的气相管线和液相管线，所述气相管线上设有气液分离罐出口阀，所述液相管线上设有密闭采样阀，所述气相管线通过所述气液分离罐出口阀与所述尾气压缩装置连通，所述液相管线通过所述密闭采样阀与所述采样瓶连通。

5.根据权利要求1所述的采样装置，其特征在于，所述采样装置还包括吹扫装置，所述吹扫装置与所述样品气进气装置连通，用于吹扫置换所述样品气进气装置中的样品气。

6.根据权利要求5所述的采样装置，其特征在于，所述吹扫装置包括氮气吹扫管线和设置在所述氮气吹扫管线上的吹扫氮气手阀，所述氮气吹扫管线通过所述吹扫氮气手阀与所述样品气进气装置连通。

7.一种利用权利要求1所述的采样装置进行采样的方法，所述采样方法利用所述样品气进气装置与所述尾气压缩装置之间的压力差进行采样，包括以下步骤：

所述样品气进气装置引出样品气；

所述冷却装置冷却引出的所述样品气，得到气液混合物；

所述气液分离装置将所述气液混合物进行气液分离，得到废气和冷凝液；

所述尾气压缩装置压缩回收所述废气；

所述采样瓶采集所述冷凝液。

8.根据权利要求7所述的采样方法，其特征在于，所述样品气进气装置的压力为36kPa~44kPa、33kPa~40kPa或50kPa~91kPa，所述尾气压缩装置的压力为26kPa~30kPa。

9.根据权利要求7所述的采样方法，其特征在于，所述冷却装置冷却引出的所述样品气的步骤中，所述冷却的温度≤10℃。

10.根据权利要求7所述的采样方法，其特征在于，所述采样方法还包括以下步骤：

吹扫装置吹扫置换所述样品气进气装置中的样品气；

所述吹扫装置吹扫置换所述样品气进气装置中的样品气的步骤中，所述吹扫的压力≤0.78MPa。