KR102234053B1 - 단일 파이프라인 프로브에 의한 샘플 추출 및 회수용 속도 루프 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 과잉 추출된 샘플을 가압하기 위한 속도 루프를 지닌 소형 펌프를 포함하는 샘플 추출 시스템에 관한 것으로, 유체 샘플의 추출 및 과잉 추출된 샘플의 회수를 위한 단일의 다중채널식 프로브를 사용함으로써 공정 스트림으로 회수시키도록 구성된다.
Description
본 발명은 파이프라인 정제 스트림에 대한 샘플 추출 및 과잉 추출된 샘플의 고속-루프 회수를 위한 단일 파이프라인 프로브를 사용하는 속도 루프(speed loop)를 확립하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 특히 저압 가스 소스의 경우에 유용하다. 본 발명의 다른 양태는 속도 루프를 펌프와 결합시켜 저진공 샘플 가스의 압력을 상승시켜서 추출 진공 안력(즉, 흡입 압력)을 오프셋시키고, 과잉의 샘플을 파이프 라인으로 재주입하는 것을 허용하는 것이다. 본 발명의 사용은 미사용 추출 유체를 다시 파이프라인 소스로 재순환시킴으로써 방출을 방지한다.
본 PCT 국제 출원은 2016년 8월 31일자로 출원된 미국 출원 번호 15/252,686호와, 2015년 9월 30일자로 출원된 미국 가출원 번호 62/235,107호의 우선권을 주장하는 바이다.
가스 처리 산업에서, 종종 "끓는 가스(boil off gas)" 또는 "BOG"라고 하는 과잉 샘플 유체는, 연소 또는 기타 처리 수단으로 처리된다. 과잉 샘플 유체를 추출 소스나 파이프라인으로 재순환시키는 것과 같은 플레어링(flaring)을 방지하기 위한 조치가 취해지면, 샘플 추출 및 미사용 추출 유체들의 회수는, 일반적으로 제1 추출용 프로브 및 제2 회수용 프로브를 사용하여 수행된다. 특히 천연 가스와 같이 팽창성이 크고 폭발성이 있는 유체의 경우에는, 재주입을 위한 제2 회수용 프로브와 추가 경로가 부가됨으로써 시스템 장비, 설치 및 유지 보수에 대한 추가의 요구 사항을 필요로 한다. 이러한 추가 장비의 사용은 또한 누수 및 시스템 고장의 기회를 더 제공하게 된다. 게다가, 액체 천연 가스(LNG)와 같은 극저온(cryogenic) 유체 샘플링의 경우에는, 종래의 설계에서는 사전 기화 및 데드헤딩(deadheading)으로 인한 문제점을 피하기 위해 샘플 추출 프로브가 샘플 기화기 및 컨디셔너에 근접하게 위치되어야 한다.
파이프라인 소스 내에 미사용된 추출 유체들을 재주입하기 위한 시스템은, 제2 회수용 프로브를 통과하는 별도의 유체 경로(유로, fluid pathway)를 갖는 것과 관련된 요구사항과 같은 시스템에 추가 장비, 설치 및 유지 보수 요구사항의 필요 없이, 예컨대, 불필요한 시스템 구성 요소의 사용으로 인해 누출 및 시스템 고장을 피하는 것과 같은 가스 처리 산업에서의 종래의 시스템 설계와 관련된 종래의 문제점을 극복하는데 유용할 것이다.
본 발명의 목적은 기존 기술의 결점을 극복하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 샘플 추출 및 과잉 추출된 샘플의 고속-루프 회수를 위해 단일 파이프 라인 프로브를 사용하는 속도 루프 재주입 시스템을 제공하는 것이다.
특정 실시 예에서 본 발명의 또 다른 목적은 과잉 추출된 샘플을 파이프 라인으로 재주입할 수 있도록 저압 샘플 가스의 압력을 상승시키는 것이다.
특정 실시 예에서 본 발명의 또 다른 목적은 미사용 샘플 추출 유체를 파이프라인 소스로 재순환시켜서 샘플 프로세싱 중에 발생되는 폐기물 및 방출을 최소화하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 시스템으로부터 불필요한 구성 요소의 사용을 배제함으로써 시스템에 대한 장비, 설치 또는 유지 보수 요구를 최소화하는 것이다.
이들 및 다른 목적은, 유체 샘플 소스로부터 유체 샘플 추출 및 재주입을 위한 샘플 프로브 시스템에 의해 충족되는바, 상기 시스템은 프로브; 샘플 추출 라인; 샘플 회수 라인; 및 펌프;를 포함하고, 프로브는 단일의 세장형 스테인리스강 바디로 구성되는 한편, 추출 유체 샘플 투입구; 추출 유체 샘플 배출구; 및 추출 유체 샘플 투입구와 추출 유체 샘플 배출구 사이에 연장되기 충분한 제1 선택 길이에 걸쳐 프로브의 신장 방향의 축방향으로 연장되는 제1 유체 연통 채널을 구비하며, 프로브는 단일의 세장형 스테인리스강 바디에 일체화된 별개의 회수 유체 샘플 투입구; 회수 유체 샘플 배출구; 및 제1 유체 연통 채널의 적어도 일부에 대해 평행하고 제1 유체 연통 채널에서 오프셋된 제2 선택 길이에 걸쳐 축방향으로 연장되는 제2 유체 연통 채널을 구비하고, 제1 유체 연통 채널은 유체 샘플 소스와 추출 유체 샘플 배출구 사이에서 제1 선택 길이의 유체 연통을 형성하고, 제2 유체 연통 채널은 프로브를 따라 선택된 축 길이를 연장하는 제2 선택 길이를 가지며, 샘플 추출 라인은 추출 유체 샘플 배출구와 유체 연통하고, 샘플 회수 라인은 샘플 추출 라인에 연결되는 한편 회수 유체 샘플 배출구와 유체 연통하며, 펌프는 샘플 조절 장비의 다운스트림과 회수 유체 샘플 배출구의 업스트림에서 샘플 회수 라인을 따라 배치되고, 샘플 회수 라인에 있는 회수 유체 샘플의 압력을 증가시켜 이를 통과하는 유체 샘플을 가압함으로써 속도 루프 재주입 시스템을 제공하도록 구성된다.
본 발명은 전술한 실시예 중 임의의 것에 대한 추가 실시예로 제공되는바, 프로브는 단일의 구조를 가지며, 제1 선택 길이는 프로브의 전체 신장 길이에 대응하고, 제2 선택 길이는 제1 선택 길이보다 작은 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전술한 실시예 중 임의의 것에 대한 다른 실시예로 제공되는바, 회수 유체 샘플 배출구는 추출 유체 샘플 투입구로부터 축방향으로 변위되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전술한 실시예 중 임의의 것에 대한 다른 실시예로 제공되는바, 샘플 추출 라인 및 샘플 회수 라인 모두에 연결된 샘플 조절 유체 이송 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
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본 발명은 전술한 실시예 중 임의의 것에 대한 다른 실시예로 제공되는바, 펌프는 제1 유체 연통 채널 및 샘플 조절 장비의 샘플 회수 라인 다운스트림과 인-라인으로 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전술한 실시예 중 임의의 것에 대한 다른 실시예로 제공되는바, 펌프는 샘플 회수 라인에 인-라인으로 배치된 계량 펌프인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전술한 실시예 중 임의의 것에 대한 다른 실시예로 제공되는바, 프로브는 원통형이고, 회수 유체 샘플 배출구는 프로브의 신장 방향에 대하여 수직하게 측방향으로 향하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전술한 실시예 중 임의의 것에 대한 다른 실시예로 제공되는바, 펌프는 극저온 펌프인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 전술한 목적 및 또 다른 목적은, 관련 챔버로부터 팽창성이 크고 폭발성이 있는 유체 샘플을 단일의 프로브 속도 루프로 재주입시키기 위한 다중채널식 샘플 추출 및 회수용 프로브에 의해 충족되는바, 프로브는 세장형 스테인리스강 바디로 구성되는 한편, 관련 유체 챔버 안으로 연장하기에 충분한 축 방향 길이를 갖고 스테인리스강 바디에 형성된 제1 유체 연통 채널 및 제2 유체 연통 채널을 구비하며, 제1 유체 연통 채널은 프로브를 통해 유체 챔버로부터 유체를 통과시키기 위한 제1 선택 길이를 가지며, 제2 유체 연통 채널은 프로브를 따라 축 방향 길이로 연장하는 제2 선택 길이를 갖고, 샘플 추출 라인은 제1 유체 연통 채널과 유체 연통하고, 샘플 회수 라인은 샘플 추출 라인에 연결되어 제2 유체 연통 채널과 유체 연통하며, 제2 유체 연통 채널은 재주입된 유체로부터 유체 챔버의 유체 흐름 방해를 최소화하기 위해 추출 유체 샘플 투입구로부터 변위된 회수 유체 샘플 배출구를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전술한 실시예에 대한 추가 실시예로 제공되는바, 제2 유체 연통 채널은 적어도 한 측 방향으로 배치되는 회수 유체 샘플 배출구를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전술한 실시예 중 임의의 것에 대한 다른 실시예로 제공되는바, 제2 유체 연통 채널은 적어도 한 측 방향으로 배치되는 회수 유체 샘플 투입구를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전술한 실시예에 대한 다른 실시예로 제공되는바, 회수 유체 샘플 투입구는 프로브에 샘플 회수 라인을 제거 가능하게 고정하기 위해서 나사 결합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전술한 실시예 중 임의의 것에 대한 다른 실시예로 제공되는바, 제2 유체 연통 채널은 용접 플러그에 의해 회수 유체 샘플 투입구 위로 밀봉되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전술한 실시예 중 임의의 것에 대한 다른 실시예로 제공되는바, 프로브에 샘플 추출 라인을 제거 탈착 가능하게 고정하기 위한 추출 유체 샘플 투입구를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전술한 실시예 중 임의의 것에 대한 다른 실시예로 제공되는바, 제1 유체 연통 채널을 따라 배치된 적어도 하나의 추출 유체 샘플 배출구를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전술한 실시예 중 임의의 것에 대한 다른 실시예로 제공되는바, 유체 챔버에 다중채널식 샘플 추출 및 회수용 프로브를 탈착 가능하게 설치하기 위해 일체화된 반경 방향 연장 플랜지를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전술한 실시예에 대한 다른 실시예로 제공되는바, 프로브는 협동적으로 위치된 볼트 구멍들을 통해 플랜지를 볼팅 고정함으로써 유체 챔버에 장착되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은, 팽창성이 크고 폭발성이 있는 미사용 추출 유체 샘플을 단일의 프로브 속도 루프로 재주입시키기 위한 다중채널식 프로브 시스템을 사용하는 방법을 제공하는 것으로, 이때 상기 시스템은 유체 샘플 소스의 안으로 재주입을 위해 미사용 추출 유체 샘플을 가압하기 위한 펌프를 포함하고, 프로브는 단일의 일체형 세장형 스테인리스강 바디로 구성되는 한편 제1 유체 연통 채널 및 제2 유체 연통 채널을 포함하며, a) 유체 샘플 소스로부터 팽창성이 크고 폭발성이 있는 유체를 추출하는 단계; b) 제1 유체 연통 채널을 통해 유체를 연통시키는 단계; c) 미사용 추출 유체 샘플을 제2 유체 연통 채널을 통해 회수하는 단계; d) 제2 유체 연통 채널에서 미사용 추출 유체 샘플의 압력을 증가시키는 단계; 및 e) 유체 샘플 소스로 유체를 재주입하는 단계를 포함한다.
본 발명은 전술한 실시예에 대한 다른 실시예로 제공되는바, 유체 샘플 소스에서 유체 흐름 방해를 최소화하기 위해 미사용된 추출 샘플을 변위시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전술한 실시예들 중 임의의 것에 대한 다른 실시예로 제공되는바, 유체를 다운스트림 샘플 컨디셔너 및 분석기에 연통시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전술한 실시예에 대한 다른 실시예로 제공되는바, 프로브의 다운스트림에 배치되지만 샘플 컨디셔너의 업스트림에 배치되는 펌프에 의해 유체를 가압하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전술한 실시예에 대한 추가 실시예로 제공되는바, 유체의 압력은 유체 샘플 소스의 흡입 압력보다 더 높은 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전술한 두 개의 실시예들 중 임의의 것에 대한 다른 실시예로 제공되는바, 펌프는 인-라인 펌프인 것을 특징으로 한다.
요약하면, 본 발명은 예컨대, 파이프라인을 통해 유체 흐름에 의해 발생된 흡입 압력을 극복함으로써, 추출된 유체 샘플 소스 안으로 재주입을 위한 속도 루프 리턴 라인의 임의의 과잉 추출된 유체의 압력을 증가시키기 위해 펌프를 사용하는 단일 파이프라인 프로브로 샘플 추출 및 회수를 위한 속도 루프를 고려한다.
본 발명은 또한 파이프라인 프로세스 스트림의 유체 흐름 방해를 최소화하기 위해 진입구로부터 축 방향으로 변위된 배출구를 구비한, 다중채널식 샘플 추출 및 회수용 프로브를 제공하는 요소들의 조합을 고려한다.
본 발명은 속도 루프를 프로브와 결합함으로써 샘플 추출 및 회수의 모두를 위한 단일 파이프라인 프로브의 사용을 제공한다. 속도 루프는 펌프와 관련되는 것이 바람직하며, 이러한 펌프는 바람직하게는 속도 루프 회수 라인의 유체의 압력을 증가시키기 위해, 좀 더 구체적으로는, 프로브로부터 관련된 유체 방출 압력을 증가시키기 위해 프로브의 다운스트림에 위치되지만 샘플 조절 장비의 업스트림에 위치되는 작은 볼륨의 극저온 펌프인 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 프로브는 하단의 플랜지 노즐에 구조물을 볼트로 고정하기 위한 나사 구멍이 형성되는 용접된 반경방향 연장 플랜지를 갖는 단일의 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다. 프로브는 두 개의 별도의 유체 연통 채널을 포함하는데, 여기서 제1 유체 연통 채널은 프로브의 전체 길이에 걸쳐 축 방향으로 연장되고, 제2 유체 연통 채널은 제1 유체 연통 채널의 바닥 위에서부터 프로브의 상단 부근의 선택 길이만큼 축 방향으로 연장된다.
제2 유체 연통 채널은 회수 유체 샘플 투입구 및 회수 유체 샘플 배출구를 포함한다. 바람직하게는, 회수 유체 샘플 투입구는 프로브의 상부 아래 및 플랜지 위에 선택 길이로 제2 유체 연통 채널에 대해 측 방향으로 배치된다. 회수 유체 샘플 투입구는 바람직하게는 연결된 속도 루프 리턴 라인에 탈착 가능하게 견고하게 부착되도록 나사 결합된다. 회수 유체 샘플 배출구는 바람직하게는 제2 유체 연통 채널에 대해 측 방향으로 배치되지만, 과잉 추출된 샘플을 파이프라인으로 회수하도록 선택된 프로브의 길이를 따르는 위치에 배치된다. 회수 유체 샘플 배출구는 샘플 추출 유체의 흐름 또는 조성을 방해하지 않도록 제1 유체 연통 채널로부터 충분히 분리된다.
전술한 연통 채널들은 단일 스테인리스 스틸 실린더를 사용하여 가공될 수 있다. 제1 유체 연통 채널은 실린더의 전체 축 방향 길이로 드릴링되는데, 예컨대, 내셔널 파이프 나사(National Pipe Thread, NPT)와 같은 적절한 사양에 따라 제작된 상단부에 나사산 테이퍼가 형성된다. 제2 유체 연통 채널은 바람직하게는 실린더의 상단부로부터 실린더의 축 방향 길이보다 작은 선택 깊이까지 제1 유체 연통 채널과 평행하게 드릴링된다. 회수 유체 샘플 투입구 및 회수 유체 샘플 배출구는 제2 유체 연통 채널을 충족시키기 위해 측 방향으로 드릴링된다. 회수 유체 샘플 투입구는 나사식으로 되어 있고, 제2 유체 연통 채널의 상단은 용접으로 밀봉된다.플랜지는 그후 회수 유체 샘플 투입구와 회수 유체 샘플 배출구 사이에서 프로브 본체를 따라 축 방향 위치에서 실린더에 용접된다.
본 발명은 또한 대상 유체의 특정 조성에 기반한 압력 변동성을 고려한다. 당업자는 임의의 주어진 적용이 샘플링된 유체의 특정 구성, 예컨대, 극저온 LNG 또는 비-극저온 NGL과 같이 변화한다는 것을 인식한다. 유체의 조성 및 위상 특성을 기반으로 특정 유체에 대한 요구 사항을 조정할 수 있는데, 즉 개별 위상 분석을 통해 관례에 따라 쉽게 결정할 수 있고, 유체 동질성을 증가시키고, 샘플 위상 분리가 최소화되며, 속도 루프와 관련하여 데드헤드를 피함으로써 샘플의 회수를 촉진하는 것이 가능하다.
초과 추출된 샘플의 압력을 높이기 위해 사용되는 펌프는 LNG 또는 NGL 사용에 적합한 선반형 원심 분리기, 임펠러 또는 자기식 또는 공압식 소용량 펌프일 수 있다.
이와 같은 상세한 설명에서, "일 실시예", "실시예"또는 "실시예들"에 대한 언급은 참조되는 특징이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함됨을 의미한다. 또한, "일 실시예", "실시예"또는 "실시예들"에 대한 별도의 참조는 반드시 동일한 실시예를 지칭하지 않는다. 그러나, 그렇게 기술되지 않는한, 그리고 당업자에게 쉽게 명백한 것을 제외하고는, 그러한 실시 양태는 상호 배타적이지 않다. 따라서, 본 발명은 여기에 설명 된 실시 예들의 임의의 다양한 조합 및/또는 통합을 포함 할 수있다.
본 명세서에 사용 된 용어는 특정 실시 양태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본원에서 사용된 단수 형태 "a", "an"및 "the"는 문맥 상 다르게 지시하지 않는 한 복수 형태를 포함하고자 한다. 용어 "포함하다" 및/또는 "구비하다(갖다)"는 용어는 본 명세서에서 사용되는 경우 명시된 특징, 단계, 동작, 요소 및 구성 요소의 존재를 기술하는 것으로 이해되지만, 적어도 하나의 다른 특징, 단계, 동작, 요소, 구성 요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 명세서에 사용 된 바와 같이, 용어 "구성하다(comprises)", "구성하는(comprising)", "포함하다(includes)", "포함하는(including)", "가지다(has)", "갖는(having)", "특징 지워지다(characterized)"또는 임의의 다른 변형은 비 독점적인 포함(inclusion)을 포함시키는 것으로 의도된다. 예를 들어, 특징들의 리스트에 특징되는 프로세스, 방법, 물품 또는 장치는 반드시 그러한 특징들에만 한정되는 것은 아니지만 명시적으로 나열되지 않거나 그러한 프로세스, 방법, 물품 또는 장치에 고유한 다른 특징들을 포함할 수 있다.
정의의 목적을 위해 그리고 본원에서 사용되는 "연결되는"은 직접 또는 간접적으로 부착되거나 조정 가능하게 장착된 물리적인 것을 포함하며, 예를 들어 샘플 프로브는 샘플 추출 라인에 연결된 추출 유체 샘플 투입구를 포함한다. 따라서 명시되지 않는한, "연결됨"은 작동 상 기능적으로 연결된 모든 연결을 의미한다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "과잉 추출 샘플(excess extracted sample)"은 샘플 분석을 위한 최소 흡기 요구량을 초과하는 추출 유체의 양을 의미한다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 달리 명시되지 않는 한, "또는"은 배타적 인 또는 포괄적인 것이 아니고 배타적인 또는 배타적인 것을 말하지 않는다. 예를 들어 조건 A 또는 B는 다음 중 하나에 의해 충족되는데, 즉 A는 참(또는 존재)이고 B는 거짓이거나 존재하지 않으며 A는 거짓이거나 존재하지 않으며 B는 참이다, 그리고 A와 B는 모두 참(또는 존재)이다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "속도 루프(speed loop)"라는 용어는 샘플 추출에서 시작하여 공정 스트림으로의 유체 복귀 지점에서 종결되는 유체 전달 경로(transmission path)를 지칭한다.
본 명세서에서 "실질적으로", "일반적으로"및 기타 용어의 단어는 이와 같이 수정된 특성으로부터의 허용 가능한 변동을 나타내기 위한 상대적 수식어이다. 절대값 또는 특성을 수정하는 것이 아니라 오히려 그 반대의 것보다 더 많은 물리적 또는 기능적 특성을 갖는 것으로 제한되도록 의도되지는 않으며 그러한 물리적 또는 기능적 특성에 접근하거나 근사하는 것이 바람직하다.
본 명세서에서 사용되는 "흡입 압력"은 연관된 파이프 라인에서의 유체의 압력을 의미하며, 예를 들어 주변 대기압만큼 낮을 수 있다.
이하의 설명에서, 본 발명이 실시될 수있는 특정 실시 예를 설명하기 위해 도시된 첨부 도면을 참조한다. 다음의 예시된 실시 예들은 당업자가 본 발명을 실시할 수 있도록 충분히 상세하게 설명된다. 다른 실시예가 이용될 수 있고, 현재 공지된 구조적 및/또는 기능적 등가물에 기초한 구조적 변경이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있음을 이해해야 한다.
본 발명에 따르면 전술한 목적을 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 단일 프로브 속도 루프 추출 및 회수 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 샘플 프로브를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 샘플 프로브를 도시한다.
도 1은 프로브(10)가 설치된 파이프라인(P)을 도시한다. 프로브(10)는 샘플 추출 라인(13)에 연결된 추출 유체 샘플 투입구(12)를 포함한다. 샘플 추출 라인(13)과 샘플 조절 또는 분석 장비(sample conditioning/analyzer equipment)의 다운스트림(downstream)을 따라 한 지점에는 속도 루프 샘플 회수 라인(14)을 형성하는 이음부(junction)가 배치된다. 샘플 회수 라인(14)은 프로브(10)의 회수 유체 샘플 투입구(18) 안으로 유체를 주입하기에 앞서 과잉 추출된 샘플 유체 회수의 압력을 증가시키기 위한 인-라인의(in-line) 소형 펌프(16)를 제공한다.
도 2는 본 발명에 따른 일체화된, 단일의(unitary) 프로브(10)의 일 실시예를 상세하게 도시한다. 프로브(10)는 하단의 파이프라인(P)에 위치된 마운팅 플랜지(미도시) 위로 돌출되도록 선택된 길이를 지닌 스테인리스강 원통형 바디(22)를 제공한다. 프로브(10)는 협동적으로(cooperatively) 위치된 볼트 구멍(26)을 통해 프로브 플랜지(24)의 직접적인 체결로 인해 파이프라인 마운팅 플랜지에 탈착 가능하게 고정된다. 원통형 바디(22)는, 밑에 있는 파이프라인(P)의 축선 주위로 돌출되는 길이를 가지고, 프로브(10)의 전체 축선 길이를 연장하여(elongate) 가급적이면 나사산이 형성된 추출 유체 샘플 투입구(12)로 프로브(10)의 상부에서 끝나는 제1 유체 연통 채널(28)을 포함한다. 축 정렬된 제2 유체 연통 채널(32)은 부분적으로는 제1 유체 연통 채널(28)과 평행하게 배치된다.
제2 유체 연통 채널(32)은, 프로브(10)의 상부 및 프로브 플랜지(24)의 사이에 배치되어 샘플 추출 시스템으로부터 샘플 회수 라인(14)에 연결하기 위한 나사식 암 커넥터를 포함하는 회수 유체 샘플 투입구(18)를 포함한다. 제2 유체 연통 채널(32)은 파이프라인(P) 내로 과잉 추출된 샘플 추출의 방출을 위해 프로브 플랜지 아래의 선택 거리로 배치된 회수 유체 샘플 배출구(36)에서 종결된다. 회수 유체 샘플 투입구 및 회수 유체 샘플 배출구들(18, 36)은 바람직하게는 제2 유체 연통 채널(32)에 대해 축방향으로 평행하여 배치된다.
특히, 제2 유체 연통 채널(32)은 프로브(10)의 상부로부터 프로브 플랜지(24) 아래의 선택 거리까지 보어를 드릴링함으로써 형성된다. 이때, 보어의 상측부는 용접 플러그(38)에 의해 회수 유체 샘플 투입구(18) 위에 밀봉된다.
상대적인 파라미터에 대해 제한하려는 것은 아니지만, 본 발명의 일 실시예에서, 제1 유체 연통 채널(28)은 0.125 in.(0.3175 cm)의 직경을 가지고, 제2 유체 연통 채널(32)은 0.23 in.(0.5842 cm)의 직경을 갖는다. 마찬가지로, 본 발명의 일 실시예에서, 회수 유체 샘플 투입구(18)는, 자체적으로 프로브 플랜지(24)보다 4.54 in.(11.5316 cm) 위에 연장되는 원통형 바디(22)에서, 프로브 플랜지(24)보다 3 in.(7.62 cm) 위에 배치되고, 회수 유체 샘플 배출구(36)는 원통형 바디(22)에서, 프로브 플랜지(24)보다 1.125 in.(2.8578 cm) 아래에 배치된다.
본 발명은 전술한 명세서에 나타나 있다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 본 명세서에 개시된 특정 실시 예에 한정되지 않고, 본 발명의 많은 수정 및 다른 실시 예가 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다. 또한, 본 명세서에서 특정 용어가 사용되었지만, 이들은 본 발명의 설명을 제한하기 위한 목적이 아니라 일반적이고 기술적인 의미로만 사용된다.
[산업상 이용 가능성]
본 발명은 속도 루프 리턴과 연관된 유체 펌프와 함께 유체 소스 내에 미사용된 추출 샘플 유체의 속도 루프 재주입을 위해 유체 샘플 소스로부터 유체 샘플 추출 및 유체 샘플 소스로의 재주입을 위한 단일 샘플 프로브를 제공함으로써 저압 가스 샘플링 시스템에 유용하다.
Claims (19)
- 유체 샘플 소스로부터 팽창성이 크고 폭발성이 있는 유체 샘플을 추출하는 한편 이러한 유체 샘플을 유체 샘플 소스에 재주입하기 위한 샘플 프로브 시스템에 있어서,
상기 시스템은 프로브; 샘플 추출 라인; 샘플 회수 라인; 및 펌프;를 포함하고,
프로브는 단일의 세장형 스테인리스강 바디로 구성되는 한편, 추출 유체 샘플 투입구; 추출 유체 샘플 배출구; 및 추출 유체 샘플 투입구와 추출 유체 샘플 배출구 사이에 연장되기 충분한 제1 선택 길이에 걸쳐 프로브의 신장 방향의 축방향으로 연장되는 제1 유체 연통 채널을 구비하며, 프로브는 단일의 세장형 스테인리스강 바디에 일체화된 별개의 회수 유체 샘플 투입구; 회수 유체 샘플 배출구; 및 제1 유체 연통 채널의 적어도 일부에 대해 평행하고 제1 유체 연통 채널에서 오프셋된 제2 선택 길이에 걸쳐 축방향으로 연장되는 제2 유체 연통 채널을 구비하고, 제1 유체 연통 채널은 유체 샘플 소스와 추출 유체 샘플 배출구 사이에서 제1 선택 길이의 유체 연통을 형성하고, 제2 유체 연통 채널은 프로브를 따라 선택된 축 길이를 연장하는 제2 선택 길이를 가지며,
샘플 추출 라인은 추출 유체 샘플 배출구와 유체 연통하고,
샘플 회수 라인은 샘플 추출 라인에 연결되는 한편 회수 유체 샘플 배출구와 유체 연통하며,
펌프는 샘플 조절 장비의 다운스트림과 회수 유체 샘플 배출구의 업스트림에서 샘플 회수 라인을 따라 배치되고, 샘플 회수 라인에 있는 회수 유체 샘플의 압력을 증가시켜 이를 통과하는 유체 샘플을 가압함으로써 속도 루프 재주입 시스템을 제공하도록 구성되는
샘플 프로브 시스템. - 청구항 1에 있어서,
프로브는 단일의 원통형 구조를 가지며, 제1 선택 길이는 프로브의 전체 신장 길이에 대응하고, 제2 선택 길이는 제1 선택 길이보다 작은 것을 특징으로 하는
샘플 프로브 시스템. - 청구항 2에 있어서,
회수 유체 샘플 배출구는 추출 유체 샘플 투입구로부터 축방향으로 변위되는 것을 특징으로 하는
샘플 프로브 시스템. - 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
샘플 조절 장비 및 샘플 회수 라인 모두에 연결된 샘플 조절용 유체 이송 라인을 더 포함하는
샘플 프로브 시스템. - 삭제
- 청구항 4에 있어서,
펌프는 샘플 회수 라인에 인-라인으로 배치된 계량 펌프인 것을 특징으로 하는
샘플 프로브 시스템. - 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
회수 유체 샘플 배출구는 프로브의 신장 방향에 대하여 수직하게 측방향으로 향하는 것을 특징으로 하는
샘플 프로브 시스템. - 청구항 6에 있어서,
펌프는 극저온 펌프인 것을 특징으로 하는
샘플 프로브 시스템. - 관련 챔버로부터 팽창성이 크고 폭발성이 있는 유체 샘플을 단일의 프로브 속도 루프로 재주입시키기 위한 다중채널식 샘플 추출 및 회수용 프로브에 있어서,
프로브는 세장형 스테인리스강 바디로 구성되는 한편, 관련 유체 챔버 안으로 연장하기에 충분한 축 방향 길이를 갖고 스테인리스강 바디에 형성된 제1 유체 연통 채널 및 제2 유체 연통 채널을 구비하며, 제1 유체 연통 채널은 프로브를 통해 유체 챔버로부터 유체를 통과시키기 위한 제1 선택 길이를 가지며, 제2 유체 연통 채널은 프로브를 따라 축 방향 길이로 연장하는 제2 선택 길이를 갖고,
샘플 추출 라인은 제1 유체 연통 채널과 유체 연통하고,
샘플 회수 라인은 샘플 추출 라인에 연결되어 제2 유체 연통 채널과 유체 연통하며, 제2 유체 연통 채널은 재주입된 유체로부터 유체 챔버의 유체 흐름 방해를 최소화하기 위해 추출 유체 샘플 투입구로부터 변위된 회수 유체 샘플 배출구를 구비하는 것을 특징으로 하는
다중채널식 샘플 추출 및 회수용 프로브. - 청구항 9에 있어서,
제2 유체 연통 채널은 적어도 일 측방향으로 배치되는 회수 유체 샘플 배출구를 구비하는 것을 특징으로 하는
다중채널식 샘플 추출 및 회수용 프로브. - 청구항 9에 있어서,
제2 유체 연통 채널은 적어도 일 측방향으로 배치되는 회수 유체 샘플 투입구를 구비하는 것을 특징으로 하는
다중채널식 샘플 추출 및 회수용 프로브. - 청구항 11에 있어서,
회수 유체 샘플 투입구는 프로브에 샘플 회수 라인을 제거 가능하게 고정하기 위해서 나사 결합되는 것을 특징으로 하는
다중채널식 샘플 추출 및 회수용 프로브. - 청구항 12에 있어서,
유체 챔버에 다중채널식 샘플 추출 및 회수용 프로브를 탈착 가능하게 설치하기 위해 일체화된 반경 방향 연장 플랜지를 더 포함하는
다중채널식 샘플 추출 및 회수용 프로브. - 팽창성이 크고 폭발성이 있는 미사용 추출 유체 샘플을 단일의 프로브 속도 루프로 재주입시키기 위한 다중채널식 프로브 시스템을 사용하는 방법에 있어서,
상기 시스템은 유체 샘플 소스의 안으로 재주입을 위해 미사용 추출 유체 샘플을 가압하기 위한 펌프를 포함하고, 프로브는 단일의 일체형 세장형 스테인리스강 바디로 구성되는 한편 제1 유체 연통 채널 및 제2 유체 연통 채널을 포함하며,
a) 유체 샘플 소스로부터 팽창성이 크고 폭발성이 있는 유체를 추출하는 단계;
b) 제1 유체 연통 채널을 통해 유체를 연통시키는 단계;
c) 미사용 추출 유체 샘플을 제2 유체 연통 채널을 통해 회수하는 단계;
d) 제2 유체 연통 채널에서 미사용 추출 유체 샘플의 압력을 증가시키는 단계; 및
e) 유체 샘플 소스로 유체를 재주입하는 단계를 포함하는 방법. - 청구항 14에 있어서,
유체 샘플 소스에서 유체 흐름 방해를 최소화하기 위해 미사용 추출 유체 샘플을 변위시키는 단계를 더 포함하는 방법. - 청구항 14에 있어서,
유체를 다운스트림 샘플 컨디셔너 및 분석기에 연통시키는 단계를 더 포함하는 방법. - 청구항 16에 있어서,
프로브의 다운스트림에 배치되지만 샘플 컨디셔너의 업스트림에 배치된 펌프에 의해 유체를 가압하는 단계를 더 포함하는 방법. - 청구항 14 내지 17 중 어느 한 항에 있어서,
팽창성이 크고 폭발성이 있는 유체의 압력을 유체 샘플 소스의 흡입 압력보다 높게 증가시키는 단계를 더 포함하는 방법. - 청구항 14 내지 17 중 어느 한 항에 있어서,
재주입 경로에 펌프를 위치시키는 단계를 더 포함하는 방법.
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