JPS5868640A - 不均質流体のサンプリング方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、配管（、Ｑイブライン）ｔ−流過する際流体
流（ｆｌｕｉｄ　ｓｔｒｅａｍ）の少量の代表的試料を
分析の目的で抜き取って流体の組成を決定する九めＯ１
不均質流体のサンプリング方法および装置に関するもの
である。

種々の理由から、ｆｉ鉢体中成分の濃度を測定する丸め
、不均質流体０代表的試料を採取する必−がある、一般
に配管による流体の輸送と組合わされて溝体のサンプリ
ングが行なわれる。

配管は大量の流体を取扱う多くの工業において最も重要
な輸送手段の−っである。

流体のサンプリングが近年増々重要となった一例は１石
油工業に見られる。原油の正味量を決定するための原油
のサンプリングは、特にロヤリテイの目的で原油を計量
することに関し、極めて正確に行なわねばならない。入
手しうる原油中の炭化水素の正確な量を知ることは、よ
シ正確な物質パフンス（ｍａ＠ｓ　ｂａｌａｎａ・）を
作成するための精製操作管理を可能にし、したがって各
種の精製操作が最も効率的に行なうことがで色るように
なる。

流体ｔ−サンプリングするには多くの種類の方法が知ら
れているが、これらの方法は全て、不均質流体をサンプ
リングすべ龜場合には大して正確でないという難点を有
する。この不正確さの主たる理由は、配管中の流体流か
ら公知方法で採取される試料が、当＃流体全体を表わす
試料ではなく、試料を採取する瞬間にサンプリング点を
流過するような流体部分のみを表わす試料でるることで
ろる。

原油ｔ−サンプリングしてその中の水分および底部沈降
物（ｂｏｔｔｏｒｎ　ｓ＠ｄｉｍｅｎｔｓ）の含有量を
測定する際め一問題の１つは、水分およびその他の汚染
物が原油中に殆んど均一には分布していないという事実
によシ４に九らされる問題でおる。原油をタンク内に貯
蔵する際、水分と底部沈降物とはタンクの底部へ沈降す
る。たとえば原油をタンカーから荷下ししてこれを配管
によシ輸送する場合、原油中の水分および底部沈降物の
量は人感な変動を示すであろう、タンカー内のタンクか
らの荷下しが或程度進んだ後の段階では、配管中を流過
する原油は、その中に分散し九水分を全くまたは極〈少
量しか含有しない。しかしながら、別のタンクの荷下し
ｔ−開始すると、原油中の水分の量が急激に増加し、水
のスラッグでさえ配管中ｔｉ過するでめろう。したがっ
て、タンカーから荷下しされた原油の最初の部分から採
取される試料は、荷下しの最後の部分で原油から採取さ
れる試料と組成が全く異なることがある。したがって、
これら試料のいずれも、或いは公知方法で採取され九混
合試料も、タンカーから荷下しされ九原油の全体を必ら
ずしも代表するものではない。ざらに、処理量すなわち
荷下し量についても大艶な変動が一般に荷下し過程の際
に生じて、公知サンプリング法による不正確さをざらに
生ぜしめる。

本発明の目的は、公知の方法および装置より一正確な不
均質流体のサンプリング方法および装置を提供すること
でるる。本発明による不均質流体のサンプリング方法は
、 （ａｌ不均質流体を流体流として配管中に通し、（ｂｌ
この流体流を配管中の混合帯域に乱流条件下で通し、 （Ｃ１混合帯域の近くσ混合流体流のＳプを、配管中の
流体流の速度にほぼ郷しい速度で連続的に抜＊＊ｂ。

（ｄｌ抜舞取った流体流の部分を収集容器中に導入し、
（６）収集容器中で、集めた抜取り流体流の部分を攪拌
し、 （ｆｌ攪拌され九抜取抄流体流の部分から試料を分析用
として抜色取る 本発明に係る不均質流体のサンプリング装置は、配管中
に混合帯域を形成する第１混合装置を設けた配管と、１
部部が混合装置の下流端部Ｏ近くの配管中に配置されか
つ他端部が第２混合装置ｔ−設けた収集容器に接続され
ている末端開放製導管と。

収集容器から試料ｔａＸする手段とを有することを特徴
とするものでるる。

本発明の方法においては、配管中を流過する不均質流体
の全体を代表する試料が得られる。何故なら、配管中を
流過する流体の所定部分が均質−化Ｏ＊ｖＣＳ配管中の
流体の速度に等しい速度で抜き取られて、最終試料の調
製用として使用されるからで多る。

以下、添付図面を参照して本発明を実施例につき、より
詳細に説明する０図面に示した同一の部材は同じ参照数
字で示されている。

第１図は、原油もしく紘他ＯＳ体を、たとえば原油タン
カーのような第１のタンク（図示せず）からたとえば地
上の貯蔵タンクのような第２のタンク（図示せず）へ移
送するための移送配管Ｉｔ示している。この第１のタン
クから荷下しされた原油の組成を分析する丸め、原油の
少量の流れを移送配管１における主流から、ポンプ３を
備えた導管２ｔ−介して連続的に抜き堆りこれを収集容
器４に集める。移送配管１を介して原油を移送する際、
水分と底部沈降物とは原油から分離して各種成分の比重
の差によシ移送配管の底部で流動する傾向を有する。そ
の結果、配管断面にわた夛原油における大幹な濃度差が
生ずるでろろう。導管２を通して抜色取られる流体が移
送配管１を流過する原油を代表するようにするには１次
０２つＯ！！件を満たさねばならない。第１に、原油は
、移送導管１中の導管２の入口が配置されている位置に
達する前に均質化されねばならない。この目的で。

固定設置された傾斜羽根（個別的に図示せず）ｔ−内部
に設けた配管部分からなるいわゆる静置ミキサー（すな
わち混合帯域）５ｔ−１導管２０入口に近接して配管ｌ
中に配置する。静置ミキサー５を流過する際、渦巻運動
が原油に付与されて移送配管ｌの断面全体にわたり原油
の均質化をもたらす。

第２に、均質化され九原油の１部は、移送配管ｌにおけ
る流速とほぼ等しい速度で導管２を介して抜き取られね
ばならない。導管２内の速度が移送配管１内におけるよ
りも一層低速度でめる場合（は、抜取シ流体流に１高過
ぎる水分濃度″をもたらすでろろう。何故なら１石油中
の水滴は相対的に慣性力が強いからでめる。導管２内の
速度が移送配管ｌ内におけるよシも一層高速度でるる場
合には、抜堆り流体流に１低過ぎる水分濃度″をもたら
すでめろう。移送配管１内の主流における流れの変動（
流速の変動）の結果生ずるサンプリングの不正確さｔ防
止するため、流速調節器６を配置してポンプ３のポンプ
速度を調節する。流体流の乱れをできるだけ避けるに、
好ましくは単一の導管２のみを使用する。移送配管１の
壁部と静置ミキサー５の羽根とによるサンプリング時の
悪影譬は、導管２の入口の位置を、前記壁部に近接させ
過ぎずかつ前記羽根の軌跡内に置かないよう選択するこ
とによって避けることができる。導管２０入口部分の方
向を移送配管１内の流体流の方向に指向させ、かつ、前
記導管２０入口端部には鋭端部（尖端部）を設けて流体
を導管２中へ、流体流を乱すことなくできるだけ規則的
（導入する。

導管２會介して抜き取られた流体流は収集容器４に集め
られる。配管ｌを介する石油移送操作が完了しかつ抜取
り流体流全部を収集容器４中へ導入した後、各器４内の
流体を、そこから試料を採取する藺に均質化させる。こ
Ｏ流体を均質化させるには、弁８および９と循環ポンプ
１０とを設けた戻しループ（リターンループ）７よりな
る循環系を、収集容器４の下端部に配置する。この戻し
ループ７は、収集容器４の底端部の中央に配置されたノ
ズル状の出口端部１１を備える。弁８およ／ び９を開放すると、収集容器４からの流体は、循３１４
ンプ１０により戻しループ７を介して収集容器４中へノ
ズル状出口端部１１を通し＾速流体噴流として再び流入
する。このωＣ体噴流は収集容器４内で流体の乱流をも
たらし、その結果流体が均質化される。

収集容器４は、この収集容器４内の流体上に”浮遊する
ルーフ（図示せず）″を配置することにより、僅かの蓋
の流体を適切に均質化できることに注目されたい。

流体が充分に混合された後、この混合流体の試料をサン
プリング経路１２を介して収集容器４がら抜きとる。こ
のサンプリング経路１２の入口は。

好ましくは循環ポンプ１ｏの出口に近接配置して。

このポンプ１０に通すことにより得られる乱流がサンプ
リング経路１２を流過する流体の均質化を保持するよう
にする。次いで、戻しループ７の下流における弁９を閉
鎖しかつ戻し配管１４における弁１３を開設することに
より、収集容器４中の流体を導管２の下流に位置する１
移送配管ｌの部分”へ戻す。

たとえば蒸留または遠心分離を包含する分析操作により
、サンプリング経路１２からの試料を分析することによ
り、タンカーから荷下しされかつ移送配管１を流過する
原油全体における汚染物。

すなわち主として水分および底部沈降物の量を測定する
ことができる。

次に１本発明の第２の実施例を示す第２図につき説明す
る。

第２図に示し友流体から試料を採取する装置は２つの収
集容器４を有し、しかしてこれらは、４管２の分岐管１
５を介して移送配管１と連通し。

流体が供給できるようになっている。これら分岐管１５
にはそれぞれ弁１６を設け、この弁を収集容器４のレベ
ル調節器１７に接続する。各収集容器４には複数の回転
自在な羽根１９を備えた混合装置（すなわち攪拌機）１
８を配置するが、これは第１図に示した循環系の代替手
段を構成するものである。弁２１を設けた出口導管２０
を各収集容Ｗｋ４の底部に配電して、流体をポンプ２２
により収集容器４から、弁２４を備え九戻し配管１４の
分岐管２３へ移送できるようにしておく。

第２図に示した装置を操作して、移送配管１を流過する
不均質流体をサンプリングする際は、これら収集容器４
を交互に、＠移送配ｔ１から導管２により抜き取られた
流体”で満九す。流体が１つの収集容器４内の最高レベ
ルに達した時、該当する分岐管１５における弁１６を閉
鎖し、導管２からの流体を、もう１つの弁１６を開くこ
とによ秒他方の収集容器４へ移送する。

その間、すでに満たされた収集容器中の流体を。

この容器中の混合装置１Ｂの羽根１９を回転させること
Ｋより、流体中の汚染物が流体の全体にわたって均等に
分配されるまで攪拌する。次いで試料をサンプリング経
路１２を介して均質化流体から採取し、その後収集容器
４の内容物を、弁２１を開きかつポンプ２２を作動させ
ることにより出口導管２０および戻し配管１４を介して
移送配管１へ戻す、収集容器を満たしかつその内容物を
サンプリングする操作を、サンプリングすべｔｋ流体の
全体が混合帯域〔これ畝静置ンキサ−５と移送配管ｌの
断面（すなわち内面）とによね形成されたものであって
、その近くに導管２０入口が位置する〕を流過してしま
うまで反復する。第２図に示し九装置では、移送配管１
を流過する流体の組成を決定するため別々にま九は全体
として分析しうる複数の試料が得られる。

第２図の装置において使用する収集容器４Ｆｉ。

第１図に示した装置で使用する単一〇収集容器４と比較
して相対的に小型とすることができることが理解されよ
う。図面に示したサンプリング装置において、好まＬ　
＜は導管２は、この導管２の壁部による流体流動妨害を
避けるため、サンプリングすべき流体の最大液滴直径の
５〜１０倍の直径を有するものであるべきである。さら
に、導管２の直径は、流体流速に関し、好ましくはこの
導管中での流体の乱流が可能となって＠１−流パターン
をもたらすような凝集現象１を抑制し得るように選択さ
れる。

移送配−１Ｉｌ中の流体を均質化するため靜１１ミキサ
ーを使用することが好ましいが、他の均質化手段も使用
でき、すなわち、移送配管１中の流体を攪拌して均質流
体を形成させるための、たとえば戻しループのような手
段も本発明の方法に使用することができる。移送配管１
中へ流体を移送するポンプ手段が、流体の充分な乱流を
もたらすものである場合は、別個の攪拌手段を省くこと
もできる。

移送配管ｌから流体を抜き取る単一の導管２を図示した
が、この種の導管２を複数使用することも可能である。

移送配管における流速の変動により、流速が遅過ぎて混
合帯域を流過する際流体の充分な攪拌を起こしえないこ
とがしばしば生ずる。

この場合は、可変断面積を有する混合帯域を使用するの
が有利である。たとえば、これは複数の混合装置、たと
えば静置ミキサーと、移送配管中の流速が低下した時こ
れら混合装置の１部を遮断する手段とからなる混合帯域
が使用できる。また。

図面に示した１個屯しくは２個の収集容器４の代りに、
その他任意の個数の収集容器を上記の不均質流体のサン
プリングに使用することも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の具体例を示す図面であり、第２
図は本発明の第２の具体例を示す図面である。 ｌ・・・移送配管、　　　２・・・導管。 ３・・・ポンプ、　　　　４・・・収集容器、５・・・
靜置ミキサー、　　６・・・流速調節器。 ７・・・戻しループ、　　８．９・・・弁。 １０・・・循環ポンプ、　　１１・・・ノズル状端部、
１３・・・弁、１５・・・分岐管。 １６・・・弁、　　　　　　　１７・・・レベル−筒器
。 １８・・・攪拌装置、　　　２１・・・弁、２２・・・
ポンプ、２４・・・升。 代理人ｔｆＩＩ±今　　村　　　　ル 第１頁の続き （ｌ　　明　者　コルネリス・ブールマンオランダ国ア
ムステルダム・バ ドハアイスウエヒ３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １１１ａ）不均質流体【流体流として配管中に通し。 （ｂｌこの流体ｆｔｔ−配管中の混合帯域に乱流条件下
   て通し、 （Ｃ１混合帯域の近くの混合流体流の一部を、配管中の
   流体流の速度にほぼ等しい速度で連続的に抜き取）、 （ｄｌ抜龜取つ九流体流の部分を収集容器中へ導入し。 ＋６１収集容器中で集められ九抜堆り流体流の部分を攪
   拌し。 （ｆ）攪拌され九抜取り流体流の部分から分析用試料を
   抜き取る ことを特徴とする不均質流体のサンプリング方法。 （２）抜取シ流体流の部分を次いで混合帯域の下流の配
   管へ戻す特許請求の範囲第１項記載の方法。 （３）　　混合流体流の部分を単一の流れとして抜き取
   る特許請求の範囲第１項または第２項記載の方法。 （４）　　収集容器から流体を取や出しそしてこれを該
   収集容器へ噴流として戻すことによシ、既述の抜取り流
   体流の部分を攪拌する特許請求の範囲第１項乃至第３項
   のいずれかに記載の方法。 （５）複数の収集容器を使用し、工程（ｄｌ　、　（６
   １およびｔｆｌのそれぞれを各収集容器につ色少なくと
   も１回行なう特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれ
   かに記載の方法。 （６）配管中に混合帯域を形成する第１混合装置を設け
   た配管と。 １端部が混合装置の下流端部の近くの配管中に配置され
   かつ他端部が第２混合装置を設けた収集容器に接続され
   ている末端開放型導管と、収集容器から試料を採取する
   手段 とを有することを特徴とする不均質流体のテンプリング
   装置。 （７）収集容器と、末端開放型導管の下流に配置された
   配管部分との間に、流体連通部を形成する戻し配管１１
   らに備える特許請求の範囲第６項記載のサンプリング装
   置。 （８）末端開放型導管における流速を再調整するための
   流速調節器をさらに備える特許請求の範囲第６項または
   第７項記載のサンプリング装置。 （９）収集容器から流体を抜龜取りてこれｔ−骸収集器
   へ噴流として再び戻す丸めのポンプを備えた戻しループ
   によシ第２混合装置を形成し九特許請求の範囲第６項乃
   至第８項のいずれかに記載のサンプリング装置。 Ｑｌ　　それぞれが末端開放型導管に接続されると共に
   、それぞれに試料を採取する手Ｒを設は九複数の収集容
   器を備える特許請求の範囲第６項乃至第９項のいずれか
   に記載のサンプリング装置。