RU2210069C1 - Sampler for drawing samples of liquid and gas at increased temperatures and pressures - Google Patents

Sampler for drawing samples of liquid and gas at increased temperatures and pressures Download PDF

Info

Publication number
RU2210069C1
RU2210069C1 RU2002103639/12A RU2002103639A RU2210069C1 RU 2210069 C1 RU2210069 C1 RU 2210069C1 RU 2002103639/12 A RU2002103639/12 A RU 2002103639/12A RU 2002103639 A RU2002103639 A RU 2002103639A RU 2210069 C1 RU2210069 C1 RU 2210069C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
inserts
sampler
valve
stem
covers
Prior art date
Application number
RU2002103639/12A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Н.С. Жатнуев
Original Assignee
Геологический институт СО РАН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Геологический институт СО РАН filed Critical Геологический институт СО РАН
Priority to RU2002103639/12A priority Critical patent/RU2210069C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2210069C1 publication Critical patent/RU2210069C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

FIELD: study of physico-chemical properties of multi-component solutions containing one or several gaseous components in liquid-gas equilibrium state or in vertically stratified state. SUBSTANCE: proposed device includes autoclave, valve with stem coaxially running through obturator and sampler. Stem is revolving. Sampler is made in form of inserts calibrated in volume and turned over with bottom upwards. Said inserts are provided with screw covers and perforated neck and are mounted in perforated holder which is coaxially secured on obturator by means of bayonet lock. Several inserts with partially screwed covers are engageable with each other, with revolving stem of valve and with bottom of perforated holder by means of splined joints, thus making it possible to screw down all covers simultaneously during rotation of valve stem; covers are sealed up by means of knife seal over gasket ring made from inert metal. Proposed device makes it possible to draw sample duplicates without disturbance of thermodynamic and chemical equilibrium and to determined pH and chemical composition. EFFECT: enhanced efficiency. 7 dwg

Description

Изобретение относится к технике физико-химического исследования свойств веществ и может быть использовано для одновременного отбора проб жидкости и газа с растворенными в них нелетучими и газообразными компонентами, находящихся в равновесии при повышенных температурах и давлениях, для изучения их плотности, рН, химического состава, а также для отбора проб из расслоенных газовых и жидких растворов при повышенных температурах и давлениях для изучения их химических и физических свойств. The invention relates to techniques for physico-chemical studies of the properties of substances and can be used for simultaneous sampling of liquid and gas with dissolved non-volatile and gaseous components in equilibrium at elevated temperatures and pressures, to study their density, pH, chemical composition, and also for sampling from stratified gas and liquid solutions at elevated temperatures and pressures to study their chemical and physical properties.

Известен пробоотборник для отбора жидких проб при изучении растворимости твердых веществ в гидротермальных растворах (Гелетий В.Ф. Равновесия сульфидов свинца, кадмия, марганца, цинка в гидротермальных условиях. Диссертация на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук. Иркутск, 1982). A known sampler for sampling liquid samples in the study of solubility of solids in hydrothermal solutions (Geletiy VF Equilibrium sulfides of lead, cadmium, manganese, zinc in hydrothermal conditions. The dissertation for the degree of candidate of geological and mineralogical sciences. Irkutsk, 1982).

Отбор проб производится в цилиндрический пробоотборник, герметично и соосно зафиксированный на обтюраторе и занимающий верхнюю треть автоклава. Дно пробоотборника имеет сквозное отверстие с притертым седлом, через которое во время опыта емкость пробоотборника сообщается с емкостью автоклава. В опыте после установления равновесия в растворе отверстие запирается штоком вентиля, коаксиально проходящим через обтюратор и сам пробоотборник, после чего опыт прекращается. Закрытый таким образом пробоотборник с пробой извлекается из автоклава после его остывания. Извлеченная из пробоотборника проба поступает на анализы. Sampling is carried out in a cylindrical sampler, hermetically and coaxially fixed to the obturator and occupying the upper third of the autoclave. The bottom of the sampler has a through hole with a ground saddle, through which during the experiment the capacity of the sampler communicates with the capacity of the autoclave. In the experiment, after equilibrium in the solution is established, the hole is closed by a valve stem coaxially passing through the obturator and the sampler itself, after which the experiment is terminated. The sampler thus closed with the sample is removed from the autoclave after it has cooled. The sample extracted from the sampler is sent for analysis.

Недостатком данного устройства при исследовании систем жидкость - газ, во-первых, является невозможность отбора пробы жидкости, находящейся в нижней части автоклава, поскольку при остывании она смешивается с конденсатом пара, оставшегося вне пробоотборника. Во-вторых, конструкция пробоотборника не позволяет отбирать дублирующие пробы в одном опыте. В-третьих, пробоотборник не позволяет получать данные по плотности парогазовой фазы, а также отсутствие отвода на манометр не позволяет измерять давление в автоклаве. The disadvantage of this device in the study of liquid-gas systems, firstly, is the inability to take a sample of the liquid located in the lower part of the autoclave, because when it cools, it is mixed with condensate from the steam remaining outside the sampler. Secondly, the design of the sampler does not allow duplicate samples to be taken in one experiment. Thirdly, the sampler does not allow to obtain data on the density of the vapor-gas phase, and the lack of tap to the manometer does not allow to measure the pressure in the autoclave.

Известно также устройство для отбора проб жидкости и пара (Патент 2004904 на изобретение "Устройство для отбора проб жидкости и пара", Жатнуев Н. С.), в котором отбор проб производится в ряд соосно установленных и перевернутых вверх дном стаканов, часть которых находится в зоне жидкости, а другая - в зоне пара и запирающихся путем сдавливания выгнутых прокладок. There is also known a device for sampling liquid and steam (Patent 2004904 for the invention of a "Device for sampling liquid and steam", Zhatnuev N. S.), in which sampling is carried out in a row of coaxially mounted and turned upside down glasses, some of which are in liquid zone, and the other in the vapor zone and locked by squeezing the curved gaskets.

Недостатком этого устройства является то, что оно предназначено для систем, не содержащих газовые компоненты, поскольку запирание стаканов путем сдавливания прокладок штоком не позволяет сохранить газ, находящийся под давлением в стаканах и прорывающийся сразу после снятия нагрузки от штока вентиля. The disadvantage of this device is that it is designed for systems that do not contain gas components, since locking the glasses by squeezing the gaskets with the rod does not allow the gas to be kept under pressure in the glasses and bursting immediately after removing the load from the valve stem.

Технический результат изобретения - одновременный отбор дублированных проб известного объема жидкости и газа (пара), находящихся в равновесии, а также расслоенных растворов в многокомпонентных системах при повышенных температурах и давлениях, в отличие от прототипа позволяющий исследовать системы, содержащие газообразные компоненты. The technical result of the invention is the simultaneous selection of duplicate samples of a known volume of liquid and gas (vapor) in equilibrium, as well as layered solutions in multicomponent systems at elevated temperatures and pressures, in contrast to the prototype, which allows to study systems containing gaseous components.

Технический результат изобретения достигается тем, что в устройстве, состоящем из автоклава, вентиля со штоком, коаксиально проходящим через обтюратор, и пробоотборника, согласно изобретению шток выпрлнен вращающимся, а пробоотборник выполнен в виде перевернутых вверх дном тарированных по объему вкладышей, снабженных винтовыми крышками с перфорированной шейкой, последовательно установленных в перфорированной обойме, которая соосно закреплена байонетным затвором на обтюраторе, а ряд вкладышей с полузавинченными крышками сопрягаются между собой вращающимся штоком вентиля и дном перфорированной обоймы посредством шлицевых соединений, что позволяет при вращении штока вентиля одновременно заворачивать все крышки, уплотняющиеся ножевым уплотнением по прокладочному кольцу из инертного металла и герметизировать все вкладыши. The technical result of the invention is achieved by the fact that in a device consisting of an autoclave, a valve with a stem coaxially passing through the obturator, and a sampler, according to the invention, the rod is rotated and the sampler is made in the form of inserts turned upside down with volume perforated, equipped with perforated screw caps a neck, sequentially installed in a perforated holder, which is coaxially fixed with a bayonet lock on the shutter, and a number of inserts with half-screwed caps mate between each other by the rotating valve stem and the bottom of the perforated holder by means of splined joints, which allows for rotation of the valve stem to simultaneously wrap all covers sealed with a knife seal on an inert metal gasket ring and seal all inserts.

На фиг. 1 изображена общая схема установки для отбора проб жидкости и газа; на фиг.2 - положение вакуумного трехходового крана 7а и 7б в процессе эвакуации автоклава и крана 7а при сбросе избытков газа из системы после ее заполнения; на фиг.3 - положение вакуумного трехходового крана 7а в процессе заполнения автоклава исследуемым раствором и крана 7б при сбросе избытков газа в атмосферу после заполнения системы; на фиг.4 - положение вакуумного трехходового крана 7б при напуске атмосферы в форбаллон и напуске раствора в систему; на фиг.3 - автоклав с вентилем и системой пробоотбора, зафиксированной на обтюраторе; на фиг.6 - перфорированная обойма с вкладышами, имеющими винтовые крышки, и схема сопряжения штока с головкой и вкладышами; на фиг.7 - вкладыш-пробоотборник с крышкой. In FIG. 1 shows a general diagram of an apparatus for sampling liquid and gas; figure 2 - the position of the vacuum three-way valve 7a and 7b in the process of evacuation of the autoclave and valve 7a when discharging excess gas from the system after it is filled; figure 3 - the position of the vacuum three-way valve 7A in the process of filling the autoclave with the test solution and valve 7b when discharging excess gas into the atmosphere after filling the system; figure 4 - the position of the vacuum three-way valve 7b during the inlet of the atmosphere into the forballon and the inlet of the solution into the system; figure 3 - autoclave with a valve and a sampling system, fixed on the shutter; figure 6 - perforated holder with inserts having screw caps, and a circuit for connecting the rod with the head and inserts; Fig.7 - sampler insert with a lid.

Устройство содержит сосуд высокого давления (автоклав) 1 (фиг.1) со стандартными запорными деталями 1.11-1.14 (фиг.5), помещаемый в безградиентную печь, который посредством капиллярного трубопровода высокого давления 1.10 (фиг. 3) соединяется с разделителем сред 2 и манометром 3 (фиг.1). Далее с помощью трубопровода система автоклав-манометр соединяется с системой эвакуации и заполнения автоклава. Эти системы отсекаются друг от друга вентилем высокого давления 4а (фиг.1). Система эвакуации и заполнения автоклава состоит из вентилей высокого давления 4б-4г; газовых баллонов с редукторами 5, 6; бюретки с исследуемым раствором 9; вакуумных трехходовых кранов 7а и 7б, а также форбаллона 10; вакуумметра 11 и вакуумного насоса 12 (фиг.1). Сосуд высокого давления представляет собой стандартный лабораторный автоклав 1 (фиг. 1), состоящий из корпуса 1.15 и затвора 1.11-1.14, на котором установлен разработанный автором вентиль, состоящий из штока 1.1, опорной гайки 1.2, опорного подшипника 1.3, водоохлаждаемой гайки 1.4 с воротком для ее удержания при вращении вентиля 1.5-1.6, водяной рубашкой охлаждения 1.9, а также удлиненного обтюратора 1.16 (фиг.5). На обтюратор с помощью байонетного замка установлено пробоотборное устройство, состоящее из перфорированной обоймы 1.17, головки для передачи вращения от штока к вкладышу 1.18 и ряда пробоотборных вкладышей, число которых может быть различным (от 3-х и более) в зависимости от размеров автоклава, размеров самого вкладыша и решаемой задачи. Вкладыш состоит из корпуса, имеющего шлицевые прорези 1.19, винтовой крышки с перфорированной шейкой и шлицевым выступом 1.20 и уплотнительного одноразового кольца из инертного металла 1.21 (фиг.5). Все детали выполняются из жаростойкой нержавеющей стали и могут быть футерованы тем же инертным металлом, из которого изготовлены уплотнительные кольца 1.21. The device contains a pressure vessel (autoclave) 1 (Fig. 1) with standard locking parts 1.11-1.14 (Fig. 5), placed in a gradientless furnace, which is connected to the medium separator 2 by means of the high-pressure capillary pipe 1.10 (Fig. 3) and manometer 3 (figure 1). Then, using a pipeline, the autoclave-manometer system is connected to the autoclave evacuation and filling system. These systems are cut off from each other by a high pressure valve 4a (Fig. 1). The autoclave evacuation and filling system consists of 4b-4g high-pressure valves; gas cylinders with gears 5, 6; burettes with test solution 9; vacuum three-way cranes 7a and 7b, as well as a pre-ballon 10; a vacuum gauge 11 and a vacuum pump 12 (figure 1). The pressure vessel is a standard laboratory autoclave 1 (Fig. 1), consisting of a housing 1.15 and a shutter 1.11-1.14, on which a valve developed by the author is installed, consisting of a stem 1.1, a support nut 1.2, a support bearing 1.3, a water-cooled nut 1.4 with a valve for its retention during rotation of the valve 1.5-1.6, a water jacket cooling 1.9, as well as an elongated obturator 1.16 (figure 5). A sampling device is installed on the obturator using a bayonet lock, consisting of a perforated holder 1.17, a head for transmitting rotation from the stem to the insert 1.18 and a number of sampling inserts, the number of which can be different (from 3 or more) depending on the size of the autoclave, sizes the insert itself and the problem to be solved. The insert consists of a housing having slotted slots 1.19, a screw cap with a perforated neck and a slotted protrusion 1.20 and a disposable inert metal ring 1.21 (Fig. 5). All parts are made of heat-resistant stainless steel and can be lined with the same inert metal from which O-rings 1.21 are made.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Вначале производится заполнение закрытого обтюратором автоклава исследуемым раствором до необходимого объема. Количество раствора подбирается экспериментально таким образом, чтобы при параметрах опыта поверхность раздела жидкости и газа находилась на уровне среднего вкладыша. В этом случае в верхних стаканах при отборе проб будет находиться газ, в нижних - жидкость, а в среднем - смесь этих двух фаз. Перед заполнением автоклава производится эвакуация воздуха из него вакуумным насосом 12 при открытых вентилях 4а, 4г, закрытых вентилях 4б, 4в и положении вакуумных кранов 7а и 7б, показанных на фиг.2. First, the autoclave closed with an obturator is filled with the test solution to the required volume. The amount of solution is selected experimentally in such a way that, under the experimental parameters, the interface between the liquid and gas is at the level of the middle liner. In this case, gas will be in the upper glasses during sampling, liquid in the lower glasses, and, on average, a mixture of these two phases. Before filling the autoclave, air is evacuated from it with a vacuum pump 12 with open valves 4a, 4g, closed valves 4b, 4c and the position of the vacuum valves 7a and 7b shown in Fig.2.

После эвакуации воздуха кран 7а переключается в положение, показанное на фиг. 3, кран 7б - в положение, показанное на фиг.4. При этом в автоклав из бюретки 9 засасывается раствор, количество которого контролируется по делениям на бюретке. После заполнения автоклава раствором перекрывается вентиль 4г, отсекающий бюретку и вакуумную систему от системы "автоклав-манометр". Для заполнения исследуемой системы смесью газов открываются и для исключения перетоков газов между баллонами закрываются поочередно вентили 4б и 4в. Количество газов рассчитывается по показаниям манометра 3. После заполнения системы газами закрывается вентиль 4а. Для сброса газов из системы заполнения кран 7а ставится в положение, показанное на фиг.2, а кран 7б - показанное на фиг.3, затем медленно открывается вентиль 4г. После этого автоклав помещается в вертикальном положении в безградиентную печь и выводится на требуемый температурный режим. После выведения на режим и достижения равновесия полузавинченные вкладыши-пробоотборники перекрываются путем вращения штока 1.1, который передает движение свободно скользящей на штоке головке 1.18, имеющей шлицевой выступ и которая, в свою очередь, вращает последовательно все вкладыши и их крышки. При этом крышки полностью заворачиваются во вкладыши, перекрывая перфорацию на их шейках, обеспечивавшую свободный доступ раствора и газов. Крышка последнего нижнего вкладыша своим шлицевым выступом, сидящим в прорези обоймы, обеспечивает неподвижность последнего звена цепи, что необходимо для надежной герметизации вкладышей. После перекрытия вкладышей опыт прекращается путем отключения печи. При этом верхние вкладыши содержат газ (пар), нижние - жидкость. После остывания автоклава трубопровод 1.10 отсоединяется, с помощью гаек 1.11 и 1.13 автоклав открывается и обтюратор вытаскивается вместе с обоймой 1.17 и перекрытыми вкладышами, после чего обойма снимается с обтюратора. Из нее сначала вынимается головка 1.18, а затем поочередно выталкиваются вкладыши вначале с газом (конденсатом пара), смесью конденсата и жидкости и пробой жидкости. After evacuating the air, the valve 7a switches to the position shown in FIG. 3, the crane 7b is in the position shown in figure 4. At the same time, a solution is sucked into the autoclave from the burette 9, the amount of which is controlled by the divisions on the burette. After filling the autoclave with a solution, the 4g valve is shut off, cutting off the burette and the vacuum system from the autoclave-manometer system. To fill the test system with a mixture of gases, they open and, to prevent gas flows between the cylinders, valves 4b and 4c are closed alternately. The amount of gas is calculated according to the pressure gauge 3. After filling the system with gases, valve 4a closes. To discharge gases from the filling system, the valve 7a is placed in the position shown in figure 2, and the valve 7b is shown in figure 3, then the valve 4g slowly opens. After that, the autoclave is placed in a vertical position in a gradientless furnace and displayed on the desired temperature. After putting into operation and reaching equilibrium, the semi-screwed sample inserts are closed by rotation of the rod 1.1, which transfers the movement of the 1.18 head freely sliding on the rod, which has a spline protrusion and which, in turn, rotates all the inserts and their covers in turn. In this case, the lids are completely wrapped in the liners, blocking the perforation on their necks, providing free access to the solution and gases. The cover of the last lower liner with its spline protrusion, sitting in the slot of the cage, provides immobility of the last link of the chain, which is necessary for reliable sealing of the liners. After closing the liners, the experiment is terminated by turning off the furnace. In this case, the upper liners contain gas (steam), the lower - liquid. After the autoclave has cooled, pipeline 1.10 is disconnected, with the help of nuts 1.11 and 1.13, the autoclave is opened and the obturator is pulled out together with the yoke 1.17 and the overlapped liners, after which the yoke is removed from the obturator. First, the head 1.18 is removed from it, and then the liners are first pushed out first with gas (steam condensate), a mixture of condensate and liquid, and a breakdown of the liquid.

Предлагаемое устройство позволяет без нарушения термодинамического и химического равновесия отбирать по несколько дублей проб жидкости и газа при повышенных температурах и давлениях в тарированные по объему вкладыши для определения плотностей исследуемых фаз путем взвешивания отобранных проб, а также для определения рН и химического состава. The proposed device allows, without disturbing the thermodynamic and chemical equilibrium, to take several duplicate samples of liquid and gas at elevated temperatures and pressures in volume-calibrated inserts to determine the densities of the phases under study by weighing the selected samples, as well as to determine the pH and chemical composition.

Claims (1)

Устройство для отбора проб жидкости и газа при повышенных температурах и давлениях, состоящее из автоклава, вентиля со штоком, коаксиально проходящим через обтюратор, и пробоотборника, отличающееся тем, что шток выполнен вращающимся, а пробоотборник - в виде перевернутых вверх дном тарированных по объему вкладышей, снабженных винтовыми крышками с перфорированной шейкой, последовательно установленных в перфорированной обойме, которая соосно закреплена байонетным затвором на обтюраторе, а ряд вкладышей с полузавинченными крышками сопрягаются между собой, вращающимся штоком вентиля и дном перфорированной обоймы посредством шлицевых соединений, что позволяет при вращении штока вентиля одновременно заворачивать все крышки, уплотняющиеся ножевым уплотнением по прокладочному кольцу из инертного металла, и герметизировать все вкладыши. A device for sampling liquid and gas at elevated temperatures and pressures, consisting of an autoclave, a valve with a stem coaxially passing through the obturator, and a sampler, characterized in that the rod is made rotating, and the sampler is in the form of inserts turned upside down, calibrated over the volume of inserts, equipped with screw caps with a perforated neck, sequentially installed in a perforated holder, which is coaxially fixed with a bayonet lock on the shutter, and a number of inserts with half-screwed caps mate They are interconnected by the rotating valve stem and the bottom of the perforated holder by means of splined joints, which allows rotation of the valve stem to simultaneously wrap all the covers sealed with a knife seal on an inert metal spacer ring and seal all the inserts.
RU2002103639/12A 2002-02-08 2002-02-08 Sampler for drawing samples of liquid and gas at increased temperatures and pressures RU2210069C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002103639/12A RU2210069C1 (en) 2002-02-08 2002-02-08 Sampler for drawing samples of liquid and gas at increased temperatures and pressures

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002103639/12A RU2210069C1 (en) 2002-02-08 2002-02-08 Sampler for drawing samples of liquid and gas at increased temperatures and pressures

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2210069C1 true RU2210069C1 (en) 2003-08-10

Family

ID=29246375

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002103639/12A RU2210069C1 (en) 2002-02-08 2002-02-08 Sampler for drawing samples of liquid and gas at increased temperatures and pressures

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2210069C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117969181A (en) * 2024-04-02 2024-05-03 中国地质大学(北京) Sampling detection equipment for petroleum engineering

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117969181A (en) * 2024-04-02 2024-05-03 中国地质大学(北京) Sampling detection equipment for petroleum engineering
CN117969181B (en) * 2024-04-02 2024-05-28 中国地质大学(北京) Sampling detection equipment for petroleum engineering

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101806695B (en) Adsorbed gas content measuring instrument and experimental method thereof
US6148914A (en) Sampling hydrocarbons in a well using a flexible bag
CN109000751B (en) Volume measuring equipment and method for natural gas hydrate
Barnes Ore solution chemistry;[Part] 1, Experimental determination of mineral solubilities
JP3011726B2 (en) Frozen liquid sampling method and apparatus therefor
US4873876A (en) Chemical process sampler
RU2210069C1 (en) Sampler for drawing samples of liquid and gas at increased temperatures and pressures
NO154142B (en) DEVICE FOR TESTING A HYDOCARBON FLUID THROUGH A FLOW.
CN106908287B (en) Pressure-balancing gas collection device and method
US8210058B2 (en) LNG sampling cylinder and method
EP0269670B1 (en) Transportation bottle for fluid/gas samples
US3938391A (en) Sampling device for liquefied gases
US8904886B1 (en) Devices for obtaining cylinder samples of natural gas or process gas and methods therefore
CN109785724A (en) Hot-pressing simulation system and method based on bag type reaction kettle
US4262534A (en) Liquid sampling system
US3824858A (en) Fluid sampling apparatus
CN102478467A (en) Physical absorption gas degassing cylinder, degasser and degassing method
CN108896474A (en) A kind of corrosion evaluating device and method of high temperature real-time monitoring dissolved oxygen concentration
US5473950A (en) Process plant sample collection method
RU2004904C1 (en) Device to take samples of liquids and vapors
SU1762153A1 (en) Method and apparatus for determining content of gases in solid material
SU1763938A1 (en) Method and device for water-dissolved gas sampling
EP3973145A1 (en) Device for determining a volume of liquid in a fluid sample
US10704994B2 (en) Apparatus for automatic separation and collection of fluid
US3274835A (en) Sample chamber system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20040209