CN108463706B - 粒状固体取样装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于至少一种粒状固体在粒状固体堆中的取样和提取的装置，所述装置包括取样探头（1）、连接至所述取样探头（1）的样本收集器（2）和控制机构（3），所述取样探头（1）包括取样管（4）和至少一个输送管（5），所述取样管（4）和所述输送管（5）包括至少一个中央管道和至少两个侧管道，所述取样管（4）的所述中央管道（6a）包括收集空间（10），所述收集空间（10）包括所述粒状固体的保持系统（11），且所述取样管（4）和所述输送管（5）的所述侧管道（7a,7b）连接至气态流体源（12），所述气态流体源（12）能够通过所述取样管（4）和所述输送管（5）的所述侧管道（8a,8b）提取保持在所述收集空间（10）中的所述粒状固体。
Description
技术领域
本发明涉及用于粒状固体的取样和提取的装置，以及用于实施此类提取的方法。
背景技术
允许例如分布在容器中的粒状固体堆（也称作粒状固体床）中的粒状固体的取样和提取的装置在现有技术中是已知的。
文献FR2679655描述了针对松散粒状固体的取样和提取通过所述粒状固体的芯取样和抽吸的采样探头。采样探头包括三个并列管道，一个中央管道和两个侧管道，在其中三股空气流逆流流动。在该装置中，在侧管中流动的气体流用于平衡在粒状固体吸入中央管中时产生的湍流。
文献EP0411932描述了用于提取表示松散材料的样本的气动取样探头。探头壁包括开口以提取通过真空泵吸入的样本。然后，加压空气被注入，以停止提取并且将样本运送至存储区域。探头的圆形端部在其内部中包括样本的中间存储区域。但是，该装置不适合于位于深度大于一或两米处的粒状固体的提取，例如在筒仓中或在包括在反应器中的催化剂或吸附剂床中。
文献US4072059描述了包括取样探头的装置，取样探头包括多个位于探头的不同水平处的样本提取开口，以及连接至所述开口的用于在粒状固体堆中提取样本的吸取设备。这种装置也不允许进行超过两米甚至更近处的提取，因为仅人的力量允许将装置插入粒状固体堆中。因此，如对于在文献EP0411932中所公开的装置，需要在每一米或两米的情况下使筒仓或包括催化剂或吸附剂床的反应器部分地卸载，以用于进行在不同高度处的提取。
根据本发明的装置通过提出位于粒状固体堆中的粒状固体的取样和提取装置允许弥补现有技术的装置的缺点，该装置允许在堆中在可变化的深度处提取样本，而没有进行任何构成该堆的粒状固体的部分卸载的中间操作，并且同时完全保持所述粒状固体的物理化学完整性。
根据本发明的装置允许以良好的准确度进行少量（20至200cm3）并且因此在有限区域中的粒状固体的取样，这允许确定在不同区域中的粒状固体的状态。这允许方便地检查粒状固体的状态，或通过这些局部提取的分析确定粒状固体的可能的劣化的原因。
根据本发明的装置允许检查粒状固体的质量和/或它们的物理化学性质，例如，存储在筒仓中的谷物（小麦、玉米、油菜籽、大米），沙子，煤砾石，水泥或期望检查其质量的其它固体材料。根据本发明的装置允许检测在存储容器中的谷物种子质量的退化。
根据本发明的装置因此对于检测会导致固体催化剂或吸附剂性能退化的毒剂是尤其有用的。这样允许确定催化剂或吸附剂床的由该中毒所涉及的区域范围。
例如，根据本发明的装置也允许通过局部的提取和分析来验证吸附剂的良好机能，这样允许验证待吸附的产品确实由所述吸附剂所保持。
发明内容
本发明的第一目标涉及用于至少一种粒状固体在粒状固体堆中的取样和提取的装置，所述装置包括取样探头、连接至所述取样探头的样本收集器和控制机构，所述取样探头包括能够从所述堆提取所述粒状固体的取样管，所述取样管连接至至少一个输送管，所述输送管能够将经由所述取样管提取的所述粒状固体输送至样本收集器，所述取样管和所述输送管各自包括至少一个中央管道和至少两个侧管道，所述取样管的所述中央管道和所述侧管道分别地连接至所述输送管的中央管道和侧管道，所述取样管的所述中央管道还连接至所述取样管的侧管道；
其特征在于，所述取样管的所述中央管道包括收集空间，所述收集空间包括所述粒状固体的保持系统，并且其特征在于，所述取样管和输送管的所述侧管道连接至气态流体源，所述气态流体源能够通过所述取样管和输送管的侧管道提取保持在收集空间中的所述粒状固体。
优选地，取样管的所述保持系统呈具有两个活门的系统的形式，所述两个活门设置在收集空间两侧。
有利地，两个活门之间的距离包括在100至400mm之间。
优选地，两个活门在它们的下部边缘上是可枢转的。
有利地，所述取样管和输送管的所述中央管道连接至气态流体源。
优选地，用于气态流体的所述控制机构能够在所述取样管和输送管的所述中央管道中产生降压。
优选地，所述输送管具有包括在200至900mm之间的长度。
优选地，所述输送管具有包括在25至70mm之间的直径。
有利地，所述装置包括在1至30个之间的输送管。
优选地，所述取样管和输送管各自包括额外的侧管道。
有利地，所述取样管和输送管的所述额外的侧管道连接至气态流体源。
优选地，收集空间的体积包括在20至200cm3之间。
根据本发明的另一目标涉及通过根据本发明的装置用于至少一种粒状固体的取样和提取的方法，其包括以下步骤：
a) 将所述取样探头插入粒状固体堆中直到预先确定的深度；
b) 从堆提取至少一种粒状固体并借助于保持系统将其保持在所述取样管的收集空间中；
c) 将加压气态流体注入所述取样管和输送管的侧管道中用于提取在步骤b)中提取和保持的所述粒状固体；
d) 将所述粒状固体回收至所述样本收集器中。
根据本发明的另一目标涉及根据本发明的装置的用途，其用于至少一种粒状固体的取样和提取，所述粒状固体选自包括下列粒状固体的组：催化剂颗粒、谷物、沙子、砂砾、煤，水泥。
附图说明
图1是根据本发明的装置的纵向剖面图（在图1上仅示出一个输送管5），包括取样探头1，样本收集器2和控制机构3，所述取样管4包括收集空间10，该收集空间10包括保持系统11，该保持系统呈具有两个活门11a、11b的系统形式。
图2是根据本发明的装置的俯视图，在其中示出了气态流体的入口和出口。
图3a是根据本发明的装置的取样管4沿在图1上所示的轴线AA'的横向剖面图，图3b是根据本发明的装置的输送管5沿在图1上所示的轴线BB'的横向剖面图。
图4示出了放置在反应器20中的根据本发明的装置，该反应器20包括呈催化剂颗粒形式的粒状固体的堆21。根据本发明的装置包括取样探头1，样本收集器2和控制机构3，所述取样探头包括取样管4和多个输送管5（在图4中示出12个输送管）。
具体实施方式
现在参考图1至图4描述本发明，图1至图4表示以非限制性示例的方式提供的根据本发明的装置的实施例。
参考图1，根据本发明的装置包括取样探头1，样本收集器2和控制机构3，所述样本收集器2通过位于控制机构3上的出口管道9被连接至所述取样探头1。取样探头1包括两个不同的部分。取样探头1的下部包括取样管4，取样探头1的上部包括至少一个输送管5。取样管4具有提取处于该堆中的至少一种粒状固体的功能，输送管5具有将经提取的粒状固体经由取样管4输送至样本收集器2的功能。
取样管4和输送管5被分成平行的且在其整个长度上密封的多个管道。在根据本发明的装置的组装操作期间，取样管4和输送管5端对端地通过拧紧渐进地组装在一起，并且被竖直地或倾斜地下降至例如催化剂床中（图4）。
参考图1、图3a和图3b，取样管4包括中央管道6a和两个侧管道7a,8a，并且所述输送管5包括中央管道6b和两个侧管道7b,8b。当根据本发明的装置经组装并且处于运行时，取样管4的中央管道6a连接至输送管5的中央管道6b。同样地，取样管4的侧管道7a,8a分别连接至输送管5的侧管道7b,8b。
取样管4包括位于中央管道6a中的收集空间10（参考图1）。该收集空间10还包括保持系统11，该保持系统11允许保持从堆中所提取的粒状固体。收集空间10的体积包括在20至200cm3之间，优选地在50至150cm3之间。更确切地，保持系统11呈具有两个活门11a,11b的系统的形式，两个活门具有同时开启和同时关闭的功能，例如借助气动致动器或任何其它等效手段。活门在它们的下部边缘上110a,110b是可枢转的。优选地，活门110a,110b的下部边缘直接固定至取样管4的中央管道6a的壁上。活门11a,11b沿图1所示的轴线AA'纵向地设置在取样管4上。优选地，两个活门11a,11b之间的距离包括在100至400mm之间，优选地在150至300mm之间。取样管4具有包括在200至900mm之间的长度，优选地在300至800mm之间，且具有包括在25至70mm之间的直径，优选地在30mm至60mm之间，且更优选地在35mm至55mm之间。
输送管5的数量可根据预期的使用且尤其根据所期望的分析深度是可变化的。优选地，输送管5的数量包括在1至30之间，且优选地在1至20之间。输送管5具有包括在200至900mm之间的长度，优选地在300至800mm之间，且具有包括在25至70mm之间的直径，优选地在30mm至60mm之间，且更优选地在35mm至55mm之间。在根据本发明的具体实施例中，每个输送管5能在其上部和其下部之间具有不同的直径。有利地，输送管5是全部相同的并且彼此独立的。
输送管5是竖直地对准且彼此互相连接的。至少一个输送管5连接至控制机构3，并且至少一个输送管连接至取样管4。在其中仅使用一个输送管道5的具体实施例中，所述输送管同时被连接至取样管4和控制机构3。
随着取样探头1在粒状固体堆中的下降，取样管4和输送管5能通过密封拧紧彼此连接。这样允许根据预先确定的深度达到待取样的点的位置。控制机构3的下部与取样管4的上部优选地具有与输送管5的形状和尺寸兼容的形状和尺寸，以便于它们的连接。
有利地，控制机构3能够在所述取样管4和输送管5的中央管道6a,6b中产生降压。在所述取样管4和输送管5的中央管道6a,6b中的气体压降的形成允许有助于根据本发明的装置在粒状固体堆的深度中的下降。
根据本发明，取样管4的侧管道7a,8a和输送管5的侧管道7b,8b通过控制机构3连接至气态流体源12（参考图2），例如空气或惰性气体，当粒状固体保持在取样管4的收集空间10中时，控制机构3能够通过所述取样管4和输送管5的侧管道8a然后8b来提取该粒状固体。
在根据本发明的具体实施例中，装置还可包括振动气动工具（在图中未示出），其功能是便于取样探头1在粒状固体堆中的下降和/或上升。特别地，当粒状固体是催化剂颗粒时，例如由于所述催化剂的焦化或所述催化剂颗粒的局部结块，取样探头1可能具有穿透的困难。振动气动工具可直接固定在取样管4上，并且由气态流体源16供给，例如空气或惰性气体，穿过控制机构3（参考图2），然后分别经过所述取样管4和输送管5的额外的侧管道15a和15b（参考图3a和3b）。更确切地，振动气动工具可呈两个侧向气动致动器（在图上未示出）的形式。
根据本发明的装置可用于处于粒状固体堆中的至少一种粒状固体的提取或取样。根据本发明，该方法至少包括以下步骤：
a) 将所述取样探头1插入粒状固体堆中直到预先确定的深度；
b) 从堆提取至少一种粒状固体并借助于保持系统11将所述粒状固体保持在所述取样管4的收集空间10中；
c) 将例如空气或惰性气体的加压气态流体12注入所述取样管4和输送管5的侧管道7a,7b中用于提取在步骤b)中所提取和保持的所述粒状固体；
d) 将所述粒状固体回收至所述样本收集器2中。
在下面详细说明根据本发明的方法。
步骤a)
在由操作员逐渐手动推动的同时，根据本发明的装置在粒状固体堆中的逐渐下降是经由控制机构3通过真空抽吸实现的，所述粒状固体穿过取样管4和输送管5的中央管道6a,6b。
当取样探头1在粒状固体床中下降时，取样管4的保持系统11未被激活。当保持系统11呈具有两个活门11a和11b的系统的形式时，两个活门是在开启位置中，即粒状固体可自由地流经取样管4的收集空间10和中央管道6a中。
作为说明，对于具有500mm的长度和50mm的直径的取样管4和输送管5，管4或5每米大约1.5升的粒状固体穿过所述取样管4和输送管5的中央管道6a和6b，然后经由位于控制机构3上的出口14从装置排出。出口14可连接至位于反应器20（参考图4）外部的抽吸器（在图上未示出），经由控制机构3被连接至中央管道6a和6b。
随着取样探头1在粒状固体堆中的下降，取样管4和输送管5组装在一起。可借助于抽吸阀（在图上未示出）调节粒状固体的抽吸流量。取样探头1因此在粒状固体堆中下降直到预先确定的深度。
步骤b)
根据本发明的步骤b)包括从堆提取和保持至少一粒状固体。粒状固体的真空抽吸经由控制机构3被停止，并且取样管4的保持系统11被激活。当保持系统11呈有两个活门11a和11b的系统形式时，所述活门置于闭合位置；包括在收集空间10中的粒状固体被保持在取样管4中。活门11a和11b的固定至取样管4的中央管道6a的壁上的下部边缘110a,110b围绕它们的旋转轴线枢转，使得活门11a和11b由竖直位置切换至水平位置。
活门在水平位置中的保持可通过下降的气流13（例如空气或惰性气体）的注入得到改善，该气流13经由控制机构3（参考图2）被注入取样管4和输送管5的中央管道6a和6b中。
处于闭合位置的两个活门11a和11b封闭粒状固体样本。粒状固体样本具有大致包括在20至300cm3之间的体积，优选在30至250cm3之间。
步骤c)
根据本发明的步骤c)包括将保持在收集空间10中的粒状固体样本输送至样本收集器2。在该步骤期间，将例如空气或惰性气体的加压气态流体12注入所述取样管4和输送管5的侧管道7a,7b中用于提取在步骤b)提取和保持的所述粒状固体。更确切地，通过将下降的加压气态流体12注入取样管4和输送管5的侧管道7a和7b中，保证了使粒状固体样本上升至收集器2，取样管4的侧管道7a在下部活门11a的基部上方处连接至所述管4的中央管道6a。气态流体由此推动粒状固体样本进入取样管4的侧管道8a中，侧管道8a的开口正好位于上部活门11b的下方。粒状固体样本流经取样管4和输送管5的侧管道8a和8b，该侧管道以密封的方式连接至样本收集器2。
根据本发明的方法也可包括额外的步骤，例如用于实现在堆中的粒状固体的第二次提取。在至少一粒状固体样本的提取步骤之后，可通过所述管的中央管道6a和6b加压，以及同时手动迫使取样探头1向上，取样管4和输送管5能够重新上升。
根据本发明的装置，以及如前所述使用这种装置的方法，适于任何类型的粒状固体，例如存储在筒仓中的谷物（小麦、玉米、油菜籽、大米），沙子，煤砾石，水泥或期望检查粒状固体的质量和/或它们的物理化学性质的其它固体材料。更确切地，本发明适于为了实现不同的分析和/或物理化学测试设置在反应器中（例如在化学反应器中）的催化剂颗粒类型的粒状固体的取样和/或提取。
Claims (13)
1.一种用于至少一种粒状固体在粒状固体堆中的取样和提取的装置，所述装置包括取样探头（1）、连接至所述取样探头（1）的样本收集器（2）和控制机构（3），所述取样探头（1）包括能够从所述堆提取所述粒状固体的取样管（4），所述取样管（4）连接至至少一个输送管（5），所述输送管（5）能够将经由所述取样管（4）提取的所述粒状固体输送至样本收集器（2），所述取样管（4）和所述输送管（5）各自包括至少一个中央管道和至少两个侧管道，所述取样管（4）的所述中央管道（6a）和所述侧管道（7a,8a）分别连接至所述输送管（5）的中央管道（6b）和侧管道（7b,8b），所述取样管（4）的所述中央管道（6a）还连接至所述取样管（4）的所述侧管道（7a,8a）；
其特征在于，所述取样管（4）的所述中央管道（6a）包括收集空间（10），所述收集空间（10）包括所述粒状固体的保持系统（11），并且特征在于，所述取样管（4）的侧管道和所述输送管（5）的侧管道连接至气态流体源（12），所述气态流体源（12）能够通过所述取样管（4）的侧管道和所述输送管（5）的侧管道提取保持在所述收集空间（10）中的所述粒状固体，
所述取样管（4）的所述保持系统（11）呈具有两个活门（11a,11b）的系统的形式，所述两个活门设置在所述收集空间（10）两侧。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述两个活门（11a,11b）之间的距离包括在100至400mm之间。
3.根据所述权利要求1所述的装置，其特征在于，所述两个活门（11a,11b）在它们的下部边缘（110a,110b）上是可枢转的。
4.根据所述权利要求1至3中的任一项所述的装置，其特征在于，所述取样管（4）的中央管道（6a）和所述输送管（5）的中央管道（6b）连接至气态流体源（12）。
5.根据所述权利要求1至3中的任一项所述的装置，用于气态流体的所述控制机构（3）能够在所述取样管（4）的中央管道（6a）和所述输送管（5）的中央管道（6b）中产生降压。
6.根据所述权利要求1至3中的任一项所述的装置，其特征在于，所述输送管（5）具有包括在200至900mm之间的长度。
7.根据所述权利要求1至3中的任一项所述的装置，其特征在于，所述输送管（5）具有包括在25至70mm之间的直径。
8.根据所述权利要求1至3中的任一项所述的装置，其特征在于，所述装置包括在1至30个之间的输送管（5）。
9.根据所述权利要求1至3中的任一项所述的装置，其特征在于，所述取样管（4）和所述输送管（5）各自包括额外的侧管道。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述取样管（4）和所述输送管（5）的所述额外的侧管道连接至气态流体源。
11.根据所述权利要求1至3中的任一项所述的装置，其特征在于，所述收集空间（10）的体积包括在20至200cm3之间。
12.一种借助于根据权利要求1至11中的任一项所述的装置用于至少一种粒状固体的取样和提取的方法，其包括以下步骤：
a) 将所述取样探头（1）插入粒状固体堆中直到预先确定的深度；
b) 从堆提取至少一种粒状固体并借助于所述保持系统（11）将其保持在所述取样管（4）的所述收集空间（10）中；
c) 将加压气态流体注入所述取样管（4）的侧管道和所述输送管（5）的侧管道中用于提取在步骤b)中提取和保持的所述粒状固体；
d) 将所述粒状固体回收至所述样本收集器（2）中。
13.一种根据权利要求1至11中的任一项所述的装置的用途，其用于至少一种粒状固体的取样和提取，所述粒状固体选自包括下列粒状固体的组：催化剂颗粒、谷物、沙子、砂砾、煤，水泥。
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