混合氣體采樣系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】混合氣體采樣系統(tǒng)
[0001 ] 本PCT國(guó)際申請(qǐng)要求2014年3月12日提出的美國(guó)申請(qǐng)14/205，526和2013年3月15日提出的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)61/794，240為優(yōu)先權(quán)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及收集混合氣體樣本用于分析，尤其涉及在低溫氣體已經(jīng)被湯普森(Thompson)的US 7,484,404中描述的那種系統(tǒng)調(diào)節(jié)后的混合樣本收集，該系統(tǒng)歸申請(qǐng)人所有并且已作為瑪氏唐(Mustang)采樣系統(tǒng)出售。更具體地，這種混合采樣系統(tǒng)是對(duì)氣體樣本調(diào)節(jié)氣化器的補(bǔ)充，用來(lái)收集液化天然氣和/或天然氣液體的經(jīng)調(diào)節(jié)的氣化樣本。
【背景技術(shù)】
[0003]液化天然氣采樣由標(biāo)準(zhǔn)IS08943和GIIGNLLNG監(jiān)管轉(zhuǎn)移手冊(cè)管理。歐洲和世界的其他區(qū)域存在額外需求，例如對(duì)轉(zhuǎn)移的LNG成分，尤其來(lái)自油輪卸下的LNG成分進(jìn)行混合采樣。該標(biāo)準(zhǔn)要求混合采樣在船卸貨期間被收集。采樣的氣體流被轉(zhuǎn)移到用于存儲(chǔ)和比較的小圓筒樣本容器，以進(jìn)行連續(xù)在線均值分析。
[0004]在液化天然氣船運(yùn)車(chē)輛的運(yùn)轉(zhuǎn)移過(guò)程期間，期望獲得精確的采樣來(lái)審計(jì)卸下的LNG的能量成分。這可通過(guò)使用已知技術(shù)實(shí)現(xiàn)，例如對(duì)脫離的汽化流的周期性直接采樣和/或混合采樣。直接采樣可通過(guò)例如氣體色譜儀等合適的分析器立即進(jìn)行分析，僅通過(guò)推斷已選擇的堆積數(shù)據(jù)精確描繪整個(gè)轉(zhuǎn)移過(guò)程期間從該車(chē)輛卸下的LNG成分。另外，人工直接采樣可以在例如1/4、1/2和3/4的船貨物轉(zhuǎn)移時(shí)立即進(jìn)行。自動(dòng)的混合采樣被用來(lái)在轉(zhuǎn)移過(guò)程期間以選定的周期性間隔獲取特定的汽化LNG體積。但是，典型的混合樣本成分的分析僅可以在轉(zhuǎn)移過(guò)程完成后使用。
[0005]用于LNG的傳統(tǒng)混合采樣技術(shù)典型地采用圓頂或浮動(dòng)式活塞系統(tǒng)的形式。圓頂系統(tǒng)是基于囊狀物的并需要液體(典型地，水)將采集圓頂與周?chē)h(huán)境隔離并維持所采集的樣本上的壓力。由此提取的混合樣本隨后從圓頂被轉(zhuǎn)移到樣本筒，用于分析和/或存儲(chǔ)用于隨后的定性分析。由于圓頂系統(tǒng)依靠液體/水，因此水密封的失效將污染混合樣本。
[0006]浮動(dòng)式活塞采樣器比圓頂采樣器結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，且避免引入水/液體作為密封方法，而依靠機(jī)械密封。相應(yīng)地，浮動(dòng)式活塞系統(tǒng)使其他的周?chē)鷼怏w(例如，氧氣)引入混合天然氣樣本最小化。但是，浮動(dòng)式活塞系統(tǒng)包括若干可移動(dòng)部件和密封件，并且需要?jiǎng)恿υ磳?duì)活塞施壓。不僅這些可移動(dòng)部件由于泄漏等而引入樣本污染源，而且眾所周知這種系統(tǒng)施加較高的壓力以在循環(huán)期間排空樣本腔室。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種在轉(zhuǎn)移過(guò)程期間用于調(diào)節(jié)氣化氣體的新型樣本系統(tǒng)和方法。
[0008]本發(fā)明的另一目的是克服上文提及的與現(xiàn)有技術(shù)的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相關(guān)的問(wèn)題。
[0009]本發(fā)明的另一目的是提供一種克服現(xiàn)由的樣本收集技術(shù)的公認(rèn)問(wèn)題的手段。
[0010]本發(fā)明的進(jìn)一步目的是在為任意特定轉(zhuǎn)移操作的采樣技術(shù)選擇和執(zhí)行的定制中提供更大靈活性。
[0011]本發(fā)明的另一目的是選擇性地提供一致的新鮮氣體和混合氣體采樣封存(sequestrat1n)，用于分析。
[0012]本發(fā)明的另一目的是提供一種具有最小移動(dòng)部件的方便的、整體的混合氣體采樣系統(tǒng)。
[0013]這些和其他的目的通過(guò)一種設(shè)備實(shí)現(xiàn)，該設(shè)備在轉(zhuǎn)移過(guò)程期間在低溫液態(tài)碳?xì)浠衔镌礆饣⒄{(diào)節(jié)成氣態(tài)后捕獲周期性氣體樣本，該設(shè)備的特征在于至少具有第一氣化樣本輸入線和第二氣化樣本輸入線，第一氣化樣本輸入線和第二氣化樣本輸入線中的每個(gè)至少包含第一直接饋送線、第二高速環(huán)線和第三積聚器饋送線；第一氣化樣本輸入線和第二氣化樣本輸入線中的每個(gè)的第一直接饋送線直接連接到氣體分析器，用于在線、實(shí)時(shí)、周期性地分析非混合氣體樣本;每個(gè)高速環(huán)線連接到高速回路，高速回路具有壓力調(diào)整器、高壓栗、多個(gè)電磁控制閥和通向高溫廢氣系統(tǒng)的旁路出口，多個(gè)電磁控制閥用于以特定處理間隔控制存儲(chǔ)新鮮氣體樣本的多個(gè)非混合樣本筒的填充;每個(gè)積聚器線路包括至少一個(gè)電磁控制閥，積聚器線路用于在選定時(shí)間間隔將選定體積的氣體樣本傳遞到壓力調(diào)整器、電磁控制閥和用于接收多個(gè)選定體積的周期性氣體樣本以生成混合氣體樣本的氣體積聚器、以及用于維持氣體積聚器中足夠的壓力以防止氣體樣本的露滴掉落的高壓栗、氣體積聚器的閥控制出口；和多個(gè)樣本獲取筒，當(dāng)源處理完成后，多個(gè)樣本獲取筒用于從氣體積聚器接收混合樣本。
[0014]其他目的通過(guò)一種系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，用于選定采樣低溫液化碳?xì)浠衔镌?，其中液化碳?xì)浠衔镆呀?jīng)在轉(zhuǎn)移過(guò)程期間通過(guò)氣化器被氣化和調(diào)節(jié)，其特征在于具有:殼體;控制器，控制器用于控制容納在殼體內(nèi)的氣體采樣操作;氣化氣體口，氣化氣體口提供:第一氣體流饋送線、第二氣體流饋送線和第三氣體流饋送線，適于在選定的時(shí)間接收選定體積的氣化氣體樣本;氣體分析器，氣體分析器連接到第一氣體流饋送線;和高速環(huán)路，高速環(huán)路連接到第二饋送線;多個(gè)可移除的樣本筒，樣本筒連接到高速環(huán)路，用于在選定時(shí)間直接從氣化器收集非混合新鮮樣本;積聚器，積聚器連接到第三氣體流，用于接收選定體積的氣體，以生成氣化氣體的混合樣本;栗，栗與積聚器關(guān)聯(lián)，以維持一定水平的積聚器壓力，從而防止氣化氣體的露滴掉落；多個(gè)可移除的樣本獲取筒，樣本獲取筒用于從積聚器接收混合氣化氣體樣本;殘留氣體移除陣列配置，用于在低溫液化碳?xì)浠衔锏霓D(zhuǎn)移處理后從系統(tǒng)移除殘留氣體。
[0015]還有另外的目的通過(guò)一種方法實(shí)現(xiàn)，該方法使用氣體樣本系統(tǒng)從低溫液化碳?xì)浠衔镆后w采集氣化氣體，其特征在于具有以下步驟:從連接到低溫液化碳?xì)浠衔镌吹臍饣髦?，在第一選定間隔，獲得選定體積的第一氣化氣體樣本;將選定體積的第一氣化氣體樣本傳遞到第一樣本獲取筒;在足夠防止露滴掉落的壓力下，將第二選定體積的第一氣化氣體樣本利用栗抽送到混合樣本積聚器罐;在與第一選定間隔不同的選定間隔，獲得選定體積的第二氣體樣本;將第一選擇體積的氣化的第二氣體樣本傳遞到第二樣本獲取筒;在足夠防止露滴掉落的壓力下，將第二選定體積的氣化的第二氣體樣本利用栗抽送到混合樣本積聚器罐，以獲得混合氣體樣本;將混合氣體樣本傳遞到用于從積聚器罐接收混合氣化樣本的多個(gè)可移除的混合樣本收集筒中選定的一個(gè);移除混合樣本筒中選定的一個(gè);和移除至少第一樣本獲取筒。
[0016]本發(fā)明的采樣系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成在樣本調(diào)節(jié)系統(tǒng)已經(jīng)將液體樣本轉(zhuǎn)變成氣體后從一個(gè)以上的輸入氣體流獲取定時(shí)樣本，并向相關(guān)的氣體色譜儀或其他的分析器提供用于即刻分析的直接饋送、用于處理期間以選定時(shí)間間隔提供用于隨后分析的新鮮樣本和在整個(gè)樣本聚集過(guò)程中提供代表整個(gè)氣體成分的用于隨后分析的混合樣本。也就是說(shuō)，例如，在船或集裝箱的裝載或卸載完成后，混合樣本在積聚器中，采樣裝置被關(guān)閉。大致具有500cc體積的相關(guān)的樣本筒然后從積聚器被填充。在樣本筒被填充后，積聚器中的殘余氣體被排除，且系統(tǒng)通過(guò)使用氣體凈化、抽真空等被清潔。
[0017]為了控制由本發(fā)明執(zhí)行的各種處理，使用常駐的可編程邏輯控制器(PLC)是優(yōu)選的。PLC控制混合樣本栗和氣體線路閥的順序操作和定時(shí)，以執(zhí)行所期望的增值采樣。此外，當(dāng)多余的或多個(gè)氣體流和栗被使用時(shí)，本發(fā)明考慮它們?nèi)勘火佀瓦M(jìn)入系統(tǒng)的普通積聚器。
[0018]本發(fā)明的系統(tǒng)沒(méi)有僅依靠體積測(cè)量，還有助于基于樣本積聚的離散的、已知的時(shí)間間隔控制周期性采樣。也就是說(shuō)，通過(guò)依靠樣本積聚而不是單獨(dú)的樣本氣體流，填充樣本筒的連續(xù)采樣處理基于其對(duì)樣本收集的技術(shù)方法而提供更精確的結(jié)果。本發(fā)明考慮采樣系統(tǒng)，其功能是獲得樣本，同時(shí)使用靜態(tài)結(jié)構(gòu)(沒(méi)有移動(dòng)部件)維持相對(duì)低壓，從而使泄漏和污染的風(fēng)險(xiǎn)最小化。此外，本發(fā)明的使用實(shí)質(zhì)上減少焦耳湯普森(Joule-Thompson)冷卻和伴隨的碳?xì)浠衔锫兜蔚袈涞娘L(fēng)險(xiǎn)，該碳?xì)浠衔锫兜蔚袈淇赡軙?huì)逆向影響分析樣本的精確度。
[0019]為了明確的目的，本文使用的“連接”包括物理的，無(wú)論是直接的或間接的固定或可調(diào)節(jié)安裝，例如，混合采樣系統(tǒng)被連接到氣化器，高速環(huán)線被連接到樣本獲取筒和旁路。因此，除非另有規(guī)定，“連接”是包括任意的可操作功能性連接。
[0020]本文使用的“轉(zhuǎn)移處理”意思是傳統(tǒng)意識(shí)中包含將低溫液體從一個(gè)地方移動(dòng)到另一個(gè)地方的處理，也包含從或到任何大型低溫液化天然氣容器，例如船、軌道車(chē)或貨車(chē)。[0021 ]本文使用的“實(shí)質(zhì)上”，“一般地”以及其他的程度用詞是相關(guān)修飾語(yǔ)，目的是表明由此修飾的特征可允許的變化。其并不是局限于被修飾的絕對(duì)值或特征中，相反，其擁有比其對(duì)立方更多的物理或功能性特性，并且優(yōu)選地，接近或近似這樣的物理或功能性特征。
[0022]在接下來(lái)的描述中，參照附圖進(jìn)行介紹，其通過(guò)對(duì)本發(fā)明可被實(shí)行的特定實(shí)施例進(jìn)行圖示的方式被展示。接下來(lái)顯示的實(shí)施例將被足夠詳細(xì)地描述，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明。應(yīng)該理解的是，可以使用其他的實(shí)施例，以及基于目前已知的結(jié)構(gòu)和/或功能的等同物進(jìn)行的結(jié)構(gòu)變化都不脫離本發(fā)明的范圍。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的混合樣本系統(tǒng)的攝影圖；
[0024]圖2是圖1的實(shí)施例的示意圖；
[0025]圖3是本發(fā)明的實(shí)施例的多重流，多樣本收集的示意圖；
[0026]圖4是本發(fā)明的實(shí)施例的示意圖，其具有當(dāng)轉(zhuǎn)移過(guò)程完成時(shí)用于從系統(tǒng)移除殘留氣體的無(wú)囊(bladderless)積聚器和真空元件。
【具體實(shí)施方式】
[0027]圖1所示的實(shí)施例包括混合采樣系統(tǒng)10，其容納在殼體11中。系統(tǒng)10通過(guò)在一段時(shí)間內(nèi)獲取小尺寸樣本以提供代表性氣體成分樣本。系統(tǒng)10包括可編程邏輯控制器(PLC)12，其連接到遠(yuǎn)程通信設(shè)備，用于控制閥、螺線管和用于系統(tǒng)操作以及監(jiān)聽(tīng)系統(tǒng)狀態(tài)的指示燈。除了控制器12之外，采樣系統(tǒng)10的殼體11容納樣本栗14、多個(gè)可移除的積聚器獲取樣本筒16(圖示系統(tǒng)中使用四個(gè)筒)、多個(gè)新鮮樣本筒18，每