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EP1556647A1 - Method and device for the removal of liquid samples from pressurised containers - Google Patents

Method and device for the removal of liquid samples from pressurised containers

Info

Publication number
EP1556647A1
EP1556647A1 EP03772253A EP03772253A EP1556647A1 EP 1556647 A1 EP1556647 A1 EP 1556647A1 EP 03772253 A EP03772253 A EP 03772253A EP 03772253 A EP03772253 A EP 03772253A EP 1556647 A1 EP1556647 A1 EP 1556647A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sample
pressure
container
valve
liquid
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03772253A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Marcel G. F. Kroll
Nicolaas Augustinus Van Hoof
Uwe Bier
Enrico Dietzsch
Michael Krusche
Thomas Richter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Amtec Anwendungszentrum fur Mikrotechnologien Chemnitz GmbH
Original Assignee
Amtec Anwendungszentrum fur Mikrotechnologien Chemnitz GmbH
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 Amtec Anwendungszentrum fur Mikrotechnologien Chemnitz GmbH filed Critical Amtec Anwendungszentrum fur Mikrotechnologien Chemnitz GmbH
Publication of EP1556647A1 publication Critical patent/EP1556647A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17DPIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D3/00Arrangements for supervising or controlling working operations
    • F17D3/10Arrangements for supervising or controlling working operations for taking out the product in the line
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02Devices for withdrawing samples
    • G01N1/10Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state
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    • G01N1/2035Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state for flowing or falling materials by deviating part of a fluid stream, e.g. by drawing-off or tapping
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/03Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
    • F17C2205/0302Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
    • F17C2205/0323Valves
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    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
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    • F17C2205/0388Arrangement of valves, regulators, filters
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    • G01N2001/1031Sampling from special places
    • G01N2001/105Sampling from special places from high-pressure reactors or lines

Definitions

  • the technical solution according to the invention is suitable for various applications in which an automatic sampling of liquids from pressure vessels is advantageous.
  • Such sampling is now largely independent of subjective influences, such as the care and experience of the staff.
  • the test conditions and results achieved are thus reproducible.
  • the preferred field of application is multiple reactors, which are used in chemical research for the development of new chemical compounds and materials as well as for process optimization.
  • the main advantage over previously known technical solutions is that the pressure in the outlet container is maintained largely unchanged and consequently there is no impairment of the reactions in the pressure container.
  • only the amount of sample actually required is taken from the pressure vessel, which is very important for microreactors and multiple sampling. According to the invention, this amount of sample is very small due to the special procedure and essentially only corresponds to the volume of the sample loop. It is also possible to take samples directly into sample vessels, which are listed below Normal pressure and where the sample liquid can be analyzed under these conditions.
  • the arrangement has a sample loop 3.
  • the sample loop 3 is preferably interchangeable, so that it can be adapted to different operating conditions with different shapes and volumes (for example 100, 200 or 500 ⁇ l) with little effort.
  • the sample loop 3 is operatively connected to the pressure container 1 and the sample container 2 via a first valve V and a second valve V 2 .
  • the connection of sample loop 3, valve V, to the pressure container 1 and valve V 2 to the sample container 2 can be designed in various ways. As a preferred variant, which is also shown in the drawing, this connection is designed as a T-branch.
  • a third valve V 3 preferably with a variable opening cross section, is arranged downstream of the sample loop 3.
  • An inert gas or a process gas is present at this valve V 3 .
  • the gas has a pressure p 3 which is at least somewhat greater than the pressure p 1 in the pressure vessel 1.
  • the pressure at the opposite end of the sample loop 3 is identified as p 4 in the drawing.
  • the following procedure is implemented with this arrangement
  • sampling is carried out, which is characterized by a specific pressure control variant, a sequence of steps, a rinsing process and a push-back procedure, as shown below:

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Abstract

The invention relates to a method and device for the removal of liquid samples from one or more pressurised containers and a device for carrying out said method. The aim of the invention is to achieve an automatic extraction of samples from containers under pressure, whereby the pressure in the original container remains essentially unchanged and only the actual required sample amount is extracted from the container. Said aim is achieved, whereby the sample is introduced from the pressurised container into a sample loop as a buffer store, which is firstly sealed relative to the sample container, said seal only being released after the connection between the pressurised container and the buffer store is broken. A device is disclosed for the above with a sample loop (3) provided in the line system, connected to the pressurised container (1) and the sample container (2) by means of two valves and a further valve (V3) is provided on the sample loop (3) supplied with an inert gas or a process gas.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Entnahme von flüssigen Proben aus DruckbehälternMethod and device for taking liquid samples from pressure vessels
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entnahme von flüssigen Proben aus einem oder mehreren Druckbehältern sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for taking liquid samples from one or more pressure vessels and a device for carrying out this method.
Für verschiedenartige technische Anwendungen ist es notwendig, aus unter Druck stehenden Behältern flüssige Proben zu entnehmen, die überwiegend in Probengefäße oder in Analysesysteme geleitet werden. Ein typisches Beispiel hierfür sind Reaktoren, die in der chemischen Forschung für die Entwicklung neuer chemischer Verbindungen und Materialien (z.B. Katalysatoren) sowie für die Prozeßoptimierung eingesetzt werden.For various types of technical applications, it is necessary to take liquid samples from pressurized containers, which are mainly conducted into sample vessels or into analysis systems. A typical example of this are reactors, which are used in chemical research for the development of new chemical compounds and materials (e.g. catalysts) and for process optimization.
Diese Geräte bestehen (z.B. gemäß US 6 306 658 B 1 ) zumeist aus mehreren geschlossenen Reaktionsbehältern zur gleichzeitigen Durchführung einer entsprechenden Anzahl von Reaktionen. Dafür können z.B. die Temperatur, der Druck und die Gaszuführung in den einzelnen Reaktionsbehältern programmgesteuert eingestellt und verändert werden. Der Inhalt der Behälter kann über Rührsysteme mit einstellbaren Drehzahlen gerührt werden. Die Reaktionsbehälter weisen (z.B. gemäß WO 98 / 56 506 A 1 ) häufig fluidische Anschlüsse in den Deckeln auf, die zur automatisierten Gaszuführung und zum Druckaufbau in den Reaktionsbehältern genutzt werden. Hierbei wird überwiegend eine Gruppe von Reaktionsbehältern über eine gemeinsame Gaszuführung mit dem gleichen Druck beaufschlagt.These devices usually (e.g. according to US 6,306,658 B1) consist of several closed reaction containers for simultaneously carrying out a corresponding number of reactions. For this, e.g. the temperature, the pressure and the gas supply in the individual reaction vessels can be set and changed in a program-controlled manner. The contents of the container can be stirred using stirring systems with adjustable speeds. The reaction vessels (e.g. according to WO 98/56 506 A1) often have fluidic connections in the lids, which are used for automated gas supply and for building up pressure in the reaction vessels. In this case, the same pressure is predominantly applied to a group of reaction vessels via a common gas supply.
Allerdings haben die bisher bekannten Einzel- und Mehrfachreaktoren den Nachteil, dass während der Durchführung der Reaktion unter Druck keine automatische Probenahme von Flüssigkeit aus dem Behälter möglich ist. Hierfür muss der Druck im Behälter wesent-lich vermindert werden, wodurch jedoch die Reaktion beeinflußt wird. Eine solche Druckreduzierung ist deshalb überwiegend nicht erwünscht.However, the previously known single and multiple reactors have the disadvantage that automatic sampling of liquid from the container is not possible while the reaction is carried out under pressure. For this, the pressure in the container has to be reduced significantly, but this affects the reaction. Such a reduction in pressure is therefore largely undesirable.
Sofern der Druck im Behälter weitgehend unverändert aufrechterhalten werden soll, kann eine manuelle Probennahme aus. dem Behälter vorgenommen werden. Allerdings ist auch diese alternative Variante problematisch. Zur manuellen Probennahme ragt ein, mit einem Filter gesichertes Rohr in die Flüssigkeit im jeweiligen Reaktionsbehälter. Dieses Rohr ist über ein Ventil (vorzugsweise mit veränderbarem Öffnungsquerschnitt) mit einem Probenbehalter verbunden. Für die Entnahme einer Probe wird das Ventil - abhängig vom aktuellen Druck- im Reaktionsbehälter - vorsichtig geöffnet, um eine bestimmte Menge an Flüssigkeit in den Probenbehalter abzulassen. Aufgrund des Druckunterschiedes zwischen Reaktions- und Probenbehalter muss dabei sehr feinfühlig vorgegangen werden, wobei die entnommene Probenmenge und die dadurch bewirkte Verringerung des Druckes im - Behälter wesentlich von den Erfahrungen der durchführenden Person abhängig ist. Diese manuellen Probennahmen unterliegen somit erheblichen subjektiven Einflüssen und sind folglich schlecht reproduzier- bzw. automatisierbar.If the pressure in the container is to be maintained largely unchanged, manual sampling can be carried out. the container. However, this alternative variant is also problematic. For manual sampling protrudes with one Filter-secured tube into the liquid in the respective reaction container. This tube is connected to a sample container via a valve (preferably with a variable opening cross section). For taking a sample, the valve - depending on the current pressure in the reaction container - is carefully opened to drain a certain amount of liquid into the sample container. Due to the pressure difference between the reaction and sample container, the procedure must be very sensitive, the amount of sample taken and the resulting reduction in pressure in the - container largely dependent on the experience of the person performing it. These manual sampling are therefore subject to considerable subjective influences and are therefore difficult to reproduce or automate.
Ein weiterer Nachteil einer solchen . manuellen Probennahme mittels direkt angeschlossenem Ventil besteht darin, dass in der Rohrleitung zwischen dem Reaktionsbehälter und dem Ablassventil Flüssigkeit verbleibt, die dem Reaktionssystem nicht mehr zur Verfügung steht. Bei weiteren Probennahmen zu späteren Zeitpunkten muss diese Flüssigkeit zunächst in ein Abfallgefäß entsorgt werden, bis am Ausgang die „aktuelle" Flüssigkeit aus dem Reaktionsbehälter verfügbar ist. Demzufolge wird ab der zweiten Probennahme neben der eigentlich notwendigen Probenmenge eine zusätzliche Flüssigkeitsmenge entfernt, wodurch das Reaktionssystem nachteilig beeinflußt wird.Another disadvantage of such. manual sampling by means of a directly connected valve consists in the fact that liquid remains in the pipeline between the reaction container and the drain valve which is no longer available to the reaction system. For further sampling at later times, this liquid must first be disposed of in a waste container until the "current" liquid is available at the outlet from the reaction container. As a result, an additional quantity of liquid is removed from the second sampling in addition to the actually necessary sample quantity, which disadvantageously affects the reaction system being affected.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren für eine automatische Probennahme von Flüssigkeiten aus unter Druck stehenden Behältern zu schaffen, wobei der Druck im Ausgangsbehälter weitgehend unverändert aufrechterhalten werden soll und nur die tatsächlich benötigte Probenmenge dem Druckbehälter entnommen wird. Weiterhin soll eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens geschaffen werden.The object of the invention is to provide a method for automatic sampling of liquids from pressurized containers, the pressure in the outlet container being to be maintained largely unchanged and only the amount of sample actually required being taken from the pressure container. Furthermore, an apparatus for performing this method is to be created.
Die Aufgabe wird gelöst, indem die Probe aus dem Druckbehälter einem Zwischenspeicher zugeführt wird, der zunächst gegenüber dem Probenbehalter abgesperrt ist und wobei diese Absperrung erst aufgehoben wird, nachdem die Verbindung zwischen dem Druckbehälter und dem Zwischenspeicher unterbrochen worden ist. Hierfür wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, bei der dem Leitungssystem eine Probenschleife zugeordnet ist, die über zwei Ventile mit dem Druckbehälter und dem Probenbehalter in Wirkverbindung steht. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweiligen abhängigen Unteransprüchen beschrieben. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass in einem System , umfassend einen oder mehrere unter Behälter(oder Arbeits)druck stehende Druckbehälter, einen oder mehrere unter Normaldruck stehende Probenbehalter, mehrere Ventile und eine Probenschleife, in einer ersten Stufe zur Probennahme ein erstes Ventil V, geöffnet wird, das zwischen einem Druckbehälter 1 , einem Verbindungspunkt 19 und der Probenschleife 3 angeordnet ist, und in einer zweiten Stufe eine flüssige Probenmenge durch den Behälterdruck p., des Druckbehälters 1 in die Probenschleife 3 gedrückt wird, und das Ventil V, geschlossen wird, und durch ein drittes Ventil V3, das stromab vom Druckbehälter 1 hinter der Probenschleife 3 angeordnet ist, Inert- oder Prozeßgas mit einem Druck p3, der höher ist als der Normaldruck, zugeführt wird und dabei die in der Probenschleife 3 befindliche Probenmenge nach Öffnen eines zweiten Ventils V2, das zwischen der Probenschleife 3 und dem Probenbehalter 2 angeordnet ist, in den Probenbehalter 2 gedrückt wird, und in einer dritten Stufe nach Schließen des zweiten Ventils V2 und Öffnen des ersten Ventils V1 die in den Leitungen oder in der Probenschleife 3 verbliebenen Restflüssigkeitsmengen durch den höheren Druck p3 in den Druckbehälter 1 zurückgeführt werden.The object is achieved in that the sample is fed from the pressure vessel to a buffer store which is initially blocked off from the sample container and this barrier is only lifted after the connection between the pressure vessel and the buffer store has been interrupted. For this purpose, a device is proposed in which a sample loop is assigned to the line system and is operatively connected to the pressure container and the sample container via two valves. Advantageous refinements are described in the respective dependent subclaims. The method according to the invention is characterized in that in a system comprising one or more pressure containers under pressure (or working), one or more sample containers under normal pressure, several valves and a sample loop, a first valve V , is opened, which is arranged between a pressure vessel 1, a connection point 19 and the sample loop 3, and in a second stage a liquid sample quantity is pressed into the sample loop 3 by the container pressure p. of the pressure vessel 1, and the valve V, is closed is, and through a third valve V 3 , which is arranged downstream of the pressure vessel 1 behind the sample loop 3, inert or process gas with a pressure p 3 , which is higher than the normal pressure, and thereby the sample amount in the sample loop 3 is supplied after opening a second valve V 2 , which between the sample loop 3 and the sample container age 2 is arranged, is pressed into the sample container 2, and in a third stage after closing the second valve V 2 and opening the first valve V 1, the residual liquid quantities remaining in the lines or in the sample loop 3 due to the higher pressure p 3 in the Pressure vessel 1 are returned.
Die erfindungsgemäße technische Lösung ist für verschiedenartige Anwendungen geeignet, bei denen eine automatische Probennahme von Flüssigkeiten aus Druckbehältern vorteilhaft ist. Eine solche Probennahme ist nunmehr weitgehend unabhängig von subjektiven Einflüssen, wie beispielsweise Sorgfalt und Erfahrung des. Personals. Somit sind die erzielten Prüfbedingungen und -ergebnisse gut reproduzierbar. Das bevorzugte Anwendungsgebiet sind Mehrfachreaktoren, die in der chemischen Forschung zur Entwicklung neuer chemischer Verbindungen und Materialien sowie für die Prozeßoptimierung eingesetzt werden. Der wesentliche Vorteil gegenüber bisher bekannten technischen Lösungen besteht darin, dass der Druck im Ausgangsbehälter weitgehend unverändert aufrechterhalten wird und folglich keine Beeinträchtigung der Reaktionen im Druckbehälter auftritt. Weiterhin wird nur die tatsächlich benötigte Probenmenge dem Druckbehälter entnommen , was bei Mikroreaktoren und Mehrfachprobennahmen durchaus bedeutsam ist. Diese Probenmenge ist erfindungsgemäß durch die besondere Verfahrensführung sehr gering und entspricht im wesentlichen nur dem Volumen der Probenschleife. Ferner ist die Probennahme in Probengefäße direkt möglich, die unter Normaldruck stehen, und wo unter diesen Bedingungen die Probenflüssigkeit analysierbar ist.The technical solution according to the invention is suitable for various applications in which an automatic sampling of liquids from pressure vessels is advantageous. Such sampling is now largely independent of subjective influences, such as the care and experience of the staff. The test conditions and results achieved are thus reproducible. The preferred field of application is multiple reactors, which are used in chemical research for the development of new chemical compounds and materials as well as for process optimization. The main advantage over previously known technical solutions is that the pressure in the outlet container is maintained largely unchanged and consequently there is no impairment of the reactions in the pressure container. Furthermore, only the amount of sample actually required is taken from the pressure vessel, which is very important for microreactors and multiple sampling. According to the invention, this amount of sample is very small due to the special procedure and essentially only corresponds to the volume of the sample loop. It is also possible to take samples directly into sample vessels, which are listed below Normal pressure and where the sample liquid can be analyzed under these conditions.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Entnahme von flüssigen Proben aus Druckbehältern, wobei die Vorrichtung ausThe invention also relates to a device for carrying out the method for taking liquid samples from pressure vessels, the device comprising
- einem oder mehreren Druckbehältern,- one or more pressure vessels,
- einem oder mehreren Probenbehältern, die mit dem/den Druckbehälter(n) über ein erstes Ventil V, in Verbindung stehen,one or more sample containers which are connected to the pressure container (s) via a first valve V,
- einer Probenschleife, die mit dem/den Druckbehälter(n) über einen Abzweigpunkt und ein zweites Ventil V2 in Verbindung steht, und- A sample loop which is connected to the pressure vessel (s) via a branch point and a second valve V 2 , and
- einem nach der Probenschleife stromab vom Druckbehälter und dem Abzweigpunkt 19 angeordnetes drittes Ventil V3, das mit einer Druckgaszuführung in Verbindung steht.- After the sample loop downstream of the pressure vessel and the branch point 19 arranged third valve V 3 , which is connected to a compressed gas supply.
Das Prinzip der erfindungsgemäßen Lösung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Es zeigen:The principle of the solution according to the invention is explained below with reference to the drawing. Show it:
Fig. 1 den grundsätzlichen Aufbau einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Fig. 2 eine Ausgestaltung der Vorrichtung zur Verwendung bei mehreren DruckbehälternFig. 1 shows the basic structure of a device for performing the method. Fig. 2 shows an embodiment of the device for use with several pressure vessels
Mit der in Fig. 1 gezeigten Anordnung wird aus einem unter Druck p., stehenden Behälter 1 eine definierte Menge an Flüssigkeit als Probe entnommen. Diese Probe wird über ein Leitungssystem in einen Probenbehalter 2 gefüllt, der unter Normaldruck p2 steht. Im Bereich des Druckbehälters 1 ist dem Leitungssystem vorzugsweise ein Filter 4 zugeordnet. Es soll erreicht werden, dass der Druck p-, im Druckbehälter 1 trotz Entnähme der Probe weitgehend unverändert bleibt und nur die tatsächlich benötigte Probenmenge dem Druckbeh lter entnommen wird.With the arrangement shown in FIG. 1, a defined amount of liquid is taken as a sample from a container 1 under pressure p. This sample is filled via a line system into a sample container 2, which is under normal pressure p 2 . A filter 4 is preferably assigned to the line system in the area of the pressure vessel 1. It should be achieved that the pressure p- remains largely unchanged in the pressure vessel 1 despite taking the sample and only the actually required amount of sample is taken from the pressure vessel.
Hierfür weist die Anordnung eine Probenschleife 3 auf. Die Probenschleife 3 ist vorzugsweise austauschbar, so dass mit geringem Aufwand eine Anpassung an unterschiedliche Einsatzbedingungen durch unterschiedliche Formen und Volumina (z.B. 100, 200 oder 500 μl) möglich ist. Die Probenschleife 3 steht über ein erstes Ventil V, und ein zweites Ventil V2 mit dem Druckbehälter 1 und dem Probenbehalter 2 in Wirkverbindung. Die Verbindung von Probenschleife 3, Ventil V, zum Druckbehälter 1 und Ventil V2 zum Probenbehalter 2 kann verschiedenartig ausgestaltet werden. Als Vorzugsvariante, die auch in der Zeichnung dargestellt ist, wird diese Verbindung als T-Abzweigung ausgestaltet. Im weiteren Strömungsweg ist hinter der Probenschleife 3 ein drittes Ventil V3, vorzugsweise mit veränderbarem Öffnungsquerschnitt angeordnet. An diesem Ventil V3 liegt ein Inertgas oder ein Prozeßgas an. Das Gas weist einen Druck p3 auf, der zumindest etwas größer ist als der Druck p-, im Druckbehälter 1. Der Druck am entgegengesetzten Ende der Probenschleife 3 ist in der Zeichnung als p4 gekennzeichnet. Mit dieser Anordnung nach Fig. 1 wird folgender Verfahrensablauf realisiert:For this purpose, the arrangement has a sample loop 3. The sample loop 3 is preferably interchangeable, so that it can be adapted to different operating conditions with different shapes and volumes (for example 100, 200 or 500 μl) with little effort. The sample loop 3 is operatively connected to the pressure container 1 and the sample container 2 via a first valve V and a second valve V 2 . The connection of sample loop 3, valve V, to the pressure container 1 and valve V 2 to the sample container 2 can be designed in various ways. As a preferred variant, which is also shown in the drawing, this connection is designed as a T-branch. In the further A third valve V 3 , preferably with a variable opening cross section, is arranged downstream of the sample loop 3. An inert gas or a process gas is present at this valve V 3 . The gas has a pressure p 3 which is at least somewhat greater than the pressure p 1 in the pressure vessel 1. The pressure at the opposite end of the sample loop 3 is identified as p 4 in the drawing. The following procedure is implemented with this arrangement according to FIG. 1:
Im Ausgangszustand sind die Ventile V, und V3 geschlossen, das Ventil V2 ist geöffnet. Das gesamte Leitungssystem ist frei von Flüssigkeit. Der Druck im Strömungsweg zwischen den Ventilen V.,, V2 und V3 ist durch die Verbindung zum Probenbehalter 2 geringer als im Druckbehälter 1 und in der Leitung zwischen Druckbehälter 1 und Ventil V, In diesem Zustand wird das Ventil V2 geschlossen.In the initial state, valves V and V 3 are closed, valve V 2 is open. The entire pipe system is free of liquid. The pressure in the flow path between the valves V. ,, V 2 and V 3 is lower due to the connection to the sample container 2 than in the pressure container 1 and in the line between the pressure container 1 and valve V, in this state the valve V 2 is closed.
Wird nun das Ventil V1 geöffnet, strömt aufgrund des Druckunterschiedes p., > p4 Flüssigkeit durch den Filter 4 und das Ventil V, in die Probenschleife 3. Dieser Strömungsvorgang dauert solange, bis in der Probenschleife 3 der gleiche Druck wie im Druckbehälter 1 herrscht. Aufgrund des im Vergleich zum Druckbehälter 1 geringen Volumens von Probenschleife 3 und Leitungssystem ist dieser sich einstellende Druck nur geringfügig kleiner als der Ausgangswert von p-. Beim Füllen der Probenschleife wird das im Leitungssystem befindliche Gas in der Leitung zwischen der Probenschleife 3 und dem Ventil V3 komprimiert.If the valve V 1 is now opened, liquid flows through the filter 4 and the valve V into the sample loop 3 due to the pressure difference p.> P 4. This flow process lasts until the same pressure in the sample loop 3 as in the pressure vessel 1 prevails. Due to the small volume of sample loop 3 and line system compared to the pressure vessel 1, this pressure is only slightly smaller than the initial value of p-. When filling the sample loop, the gas in the line system is compressed in the line between the sample loop 3 and the valve V 3 .
Nun wird das Ventil V., geschlossen und danach das Ventil V2 geöffnet. Durch den Druck- unterschied p4 > p2 strömt ein großer Teil der in der Probenschleife 3 befindlichen Flüssigkeit in den Probenbehalter 2. Nun wird zusätzlich das Ventil V3 um einen kleinen Wert geöffnet und das einströmende Inert- oder Prozeßgas drückt den Rest der Probenflüssigkeit ebenfalls in den Probenbehalter 2. Die Probenschleife 3 und das Leitungssystem zwischen dem Ventil V3 und dem Probenbehalter 2 werden von Flüssigkeit frei gedrückt. Nachfolgend wird das Ventil V2 geschlossen, das Ventil V3 vollständig geöffnet und nachdem p4 = p3 wieder erreicht ist, das Ventil V., geöffnet. Durch den Überdruck des Inertbzw. Prozeßgases gegenüber dem Druck p1 im Druckbehälter 1 wird die im Leitungssystem zwischen dem Abzweig Ventil V1 / Ventil V2 / Probenschleife 3 (T-Verbindung) und dem Druckbeh lter 1 befindliche Flüssigkeit in den Druckbehälter 1 zurückgedrückt. Dabei wird erneut ein Ausgangsdruck pn hergestellt. Als letzter Schritt wird zuerst das Ventil Vn geschlossen, dann das Ventil V3 ebenfalls geschlossen und schließlich das Ventil V2 geöffnet. Dabei entweicht der Druck' in der Probenschleife 3 durch deren Ausgang zum Probenbehalter 2. In diesem Betriebszustand kann durch Integration weiterer Ventile die Probenschleife 3 und das zugehörige Leitungssystem mit Reinigungsflüssigkeit gespült werden, wobei der Ausgang am Ventil V2 zuvor vom Probenbehalter 2 weg und über einen Abfallbehälter bewegt werden muss: Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in Fig. 1 derartige zusätzliche Ventile und ein diesbezüglicher Abfallbehälter allerdings nicht näher dargestellt.Now valve V. is closed and then valve V 2 is opened. Due to the pressure difference p 4 > p 2 , a large part of the liquid in the sample loop 3 flows into the sample container 2. Now the valve V 3 is additionally opened by a small value and the inflowing inert or process gas presses the rest of the sample liquid likewise in the sample container 2. The sample loop 3 and the line system between the valve V 3 and the sample container 2 are pressed free of liquid. Subsequently, valve V 2 is closed, valve V 3 is completely opened and, after p 4 = p 3 is reached again, valve V. is opened. Due to the overpressure of the inert or Process gas compared to the pressure p 1 in the pressure vessel 1, the liquid located in the line system between the branch valve V 1 / valve V 2 / sample loop 3 (T-connection) and the pressure vessel 1 is pressed back into the pressure vessel 1. An outlet pressure p n is produced again. As a last step, valve V n is first closed, then valve V 3 is also closed and finally valve V 2 is opened. Here, the pressure escapes' in the sample loop 3 by the output of the sample container 2. In this operating state, further by integrating valves, the sample loop 3 and the associated piping system are rinsed with cleaning fluid, wherein the output of the valve V 2 previously away from the sample container 2 and a waste container must be moved: For reasons of clarity, such additional valves and a related waste container are not shown in detail in FIG. 1.
Der dem Leitungssystem zugeordnete Filter 4 ist der jeweiligen Arbeitssituation angepasst und kann z.B. ein Sinterkörper mit definierter Porengröße sein.The filter 4 assigned to the line system is adapted to the respective work situation and can e.g. be a sintered body with a defined pore size.
Die eingesetzten Probenbehalter können vorzugsweise automatisch gewechselt werden.The sample containers used can preferably be changed automatically.
Häufiger als die anhand von Fig. 1 beschriebene Verwendung für einzelne Druckbehälter ist eine Anwendung für mehrere Druckbehälter zu erwarten. Ein diesbezügliches Ausführungsbeispiel ist in Fig. 2 als Blockschaltbild dargestellt und wird nachfolgend ebenfalls näher erläutert.An application for several pressure vessels is to be expected more frequently than the use for individual pressure vessels described with reference to FIG. 1. A related embodiment is shown in Fig. 2 as a block diagram and is also explained in more detail below.
Die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung besteht aus mehreren Druckbehältern 1. Die Druckbehälter 1 sind separat durch mit Filter 5 gesicherte Verbindungsleitungen mit je einem als Behälterauswahl Probe 6 und einem als Behälterauswahl Gas 7 bezeichneten Ventilsystem verbunden. Die Ventilsysteme sind vorzugsweise aus Multiportventilen aufgebaut. Im vorliegenden Fall ist in Behälterauswahl Probe 6 ein dem Ventil V., entsprechendes Ventil integriert. In der Behälterauswahl Probe 6 erfolgt eine programmgesteuerte fluidische Verbindung zwischen einem ausgewählten. Druckbehälter 1 und einer Probenleitung 8, in der Behälterauswahl Gas 7 zwischen einem ausgewählten Druckbehälter 1 und einer Pumpenleitung 9. Dabei sind die Verbindungsmöglichkeiten zur Probenleitung 8 und zur Pumpenleitung 9 voneinander, unabhängig. Durch die Probenleitung 8 wird die Verbindung zum Probennahmesystem 10 hergestellt, durch die Pumpenleitung 9 die Verbindung zur Flüssigkeitsversorgung 11. Das Probennahmesystem 10 , in dem auch ein oder mehrere Ventile als Multiportventil ausgeführt sein können, besteht hier aus einem 6-Port-Ventil V4 mit zwei Schaltstellungen und einem weiteren Ventil V5. In dem Ventil V4 sind der Abzweigpunkt 19 und das Ventil V2 integriert. Die beiden Schaltstellungen des Ventils V4 sind: Verbindung zwischen Port 1 und 2, Port 3 und 4, Port 5 und 6 (in Fig 2 gestrichelt) oder Verbindung zwischen Port 2 und 3, Port 4 und 5 und Port 6 und 1 (in Fig. 2 voll durchgezogen).The device shown in FIG. 2 consists of several pressure vessels 1. The pressure vessels 1 are separately connected by connecting lines secured with filter 5, each with a sample system 6 as a container selection and a valve system called a gas 7 selection. The valve systems are preferably constructed from multi-port valves. In the present case, a valve corresponding to valve V is integrated in sample 6 container selection. In the container selection sample 6 there is a program-controlled fluidic connection between a selected one. Pressure vessel 1 and a sample line 8, in the container selection gas 7 between a selected pressure vessel 1 and a pump line 9. The connection options to the sample line 8 and to the pump line 9 are independent of one another. The connection to the sampling system 10 is established by the sample line 8, the connection to the liquid supply 11 by the pump line 9. The sampling system 10, in which one or more valves can also be designed as a multiport valve, consists here of a 6-port valve V 4 with two switching positions and a further valve V 5 . The branch point 19 and the valve V 2 are integrated in the valve V 4 . The two switching positions of the valve V 4 are: connection between port 1 and 2, port 3 and 4, port 5 and 6 (dashed in Fig. 2) or connection between port 2 and 3, port 4 and 5 and port 6 and 1 (in Fig. 2 fully drawn).
Die Ventile V5 und V6 entsprechen dem Ventil V3 von Fig. 1. Das Probennahmesystem 10 ist mit einem Füllroboter 12 zum Befüllen von Probenbehältern 2 bzw. alternativ mit einem Online-Analysesystem 13 verbunden. Wahlweise kann das Probennahmesystem 10 mit einem Abfallgefäß 14 in Wirkverbindung gebracht werden. Weitere Verbindungen bestehen zu einer Pumpe 15 für die Zuführung von Reinigungsflüssigkeit und über ein weiteres Ventil V6zur Gasversorgung 16 für das Inert- oder Prozeßgas. Somit stellt die folgende Verfahrensvariante eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar, wenn nämlich das Ventil V, in einer Behälterauswahl Probe 6 integriert ist; das Ventil V2 und der Abzweigpunkt 19 durch ein Multiportventil V4 ersetzt sind,;und das Ventil V3 durch die Ventile V5 und V6 ersetzt ist, die sowohl über eine gemeinsame Leitung mit der Gasversorgung 16 verbunden sind als auch mit den unterschiedlichen Ports 3 und 6 des Multiportventils V4; und in der zweiten Stufe des Verfahrens in dem Multiportventil V4 beim Eindrücken der Probenmenge in die Probenschleife 3 eine Verbindung zwischen Port 1 und Port 2 hergestellt wird und beim Ausdrücken der Probenmenge in die Probenbehalter 2 eine Verbindung zwischen Port 4 und Port 5 hergestellt wird.The valves V 5 and V 6 correspond to the valve V 3 of FIG. 1. The sampling system 10 is connected to a filling robot 12 for filling sample containers 2 or alternatively to an online analysis system 13. Optionally, the sampling system 10 can be operatively connected to a waste container 14. Further connections exist to a pump 15 for the supply of cleaning liquid and via a further valve V 6 to the gas supply 16 for the inert or process gas. The following method variant thus represents a preferred embodiment of the invention, namely if the valve V is integrated in a container selection sample 6; the valve V 2 and the branch point 19 are replaced by a multi-port valve V 4 ; and the valve V 3 is replaced by the valves V 5 and V 6 , which are connected to the gas supply 16 as well as to the different ones via a common line Ports 3 and 6 of the multiport valve V 4 ; and in the second stage of the method in the multiport valve V 4 a connection between port 1 and port 2 is established when the sample amount is pressed into the sample loop 3 and a connection is established between port 4 and port 5 when the sample amount is pressed into the sample container 2.
Durch das Probennahmesystem 10 wird über die Behälterauswahl Probe 6 sowohl die Durchleitung von Gasen von der Gasversorgung 16 zu den einzelnen Druckbehältern 1, als auch die Durchleitung von Flüssigkeitsproben aus den einzelnen Druckbehältern 1 zum Füllroboter 12 bzw. zum Online-Analysesystem 13 ermöglicht. Dabei erfolgt durch das Probennahmesystem 10 die Druckreduzierung zwischen den einzelnen. Druckbehäl-tem 1 und dem Probenbehalter 2 bzw. dem Online-Analysesystem 13 sowie die Bestim-mung der Probenmenge.The sampling system 10 enables the passage of gases from the gas supply 16 to the individual pressure vessels 1 as well as the passage of liquid samples from the individual pressure vessels 1 to the filling robot 12 or to the online analysis system 13 via the container selection sample 6. The sampling system 10 reduces the pressure between the individual. Pressure vessel 1 and the sample container 2 or the online analysis system 13 and the determination of the sample amount.
Die Flüssigkeitsversorgung 11 weist zumindest eine Flüssigkeitszufuhr auf. In Fig. 2 sind beispielsweise drei derartige Zuführungen für unterschiedliche Flüssigkeiten dargestellt, die jeweils als einfacher Strich stilisiert sind. Weiterhin ist die Flüssigkeitsversorgung 11 mit der Gasversorgung 16 verbunden. Die Flüssigkeitsversorgung 11 dient zur Bereitstellung ausgewählter Flüssigkeiten an der Pumpenleitung 9 mit vorgegebener Menge, zur Durchleitung von Gasen für die Entleerung der Leitungen sowie für die Nachregelung des Druckes in den Behältern nach der Flüssigkeitszuführung.The liquid supply 11 has at least one liquid supply. 2, for example, three such feeds for different liquids are shown, each of which is stylized as a simple line. Furthermore, the liquid supply 11 connected to the gas supply 16. The liquid supply 11 is used to provide selected liquids on the pump line 9 with a predetermined amount, to pass gases for emptying the lines and to readjust the pressure in the containers after the liquid has been supplied.
Die Gasversorgung 16 ist mit einem oder mehreren Gaseinlässen verbunden. In Fig. 2 sind beispielsweise drei derartige Zuführungen dargestellt, die jeweils als einfacher Strich stilisiert sind. Weiterhin ist die Gasversorgung 16 mit einem Auslaß 17 für gasförmige Abfallprodukte verbunden. Durch eine Ventilschaltung wird eine fluidische Verbindung zwischen einem oder mehreren ausgewählten Gaseinlässen mit den Anschlüssen zur Flüssigkeitsversorgung 1 t und zum Probennahmesystem 10 realisiert. In Verbindung mit einem Massendurchflussregler, einer Druckmesseinrichtung und der zugehörigen Regelungstechnik wird ein Druckaufbau bis zu einem vorgegebenen Sollwert ermöglicht. Desweiteren kann durch die Gasversorgung 16 der Druck in den Druckbehältern 1 auf vorgegebene Sollwerte verringert werden. Derartige Sollwerte werden als „Behälternenndruck" bezeichnet.The gas supply 16 is connected to one or more gas inlets. 2, for example, three such feeds are shown, each of which is stylized as a simple line. Furthermore, the gas supply 16 is connected to an outlet 17 for gaseous waste products. A valve circuit realizes a fluidic connection between one or more selected gas inlets with the connections to the liquid supply 1 t and to the sampling system 10. In conjunction with a mass flow controller, a pressure measuring device and the associated control technology, pressure build-up up to a predetermined setpoint is made possible. Furthermore, the pressure in the pressure vessels 1 can be reduced to predetermined target values by the gas supply 16. Such setpoints are referred to as "nominal tank pressure".
Mit dieser Anordnung nach Fig. 2 wird eine Probennahme, welche durch eine bestimmte Druckführungsvariante, eine Schrittfolge, einen Spülvorgang sowie eine Zurückdrückprozedur gekennzeichnet ist, wie nachfolgend dargestellt durchgeführt:With this arrangement according to FIG. 2, sampling is carried out, which is characterized by a specific pressure control variant, a sequence of steps, a rinsing process and a push-back procedure, as shown below:
Zunächst sind die Ventile V5 und V6 geschlossen, das Ventil V4 befindet sich in der Stellung, in der Port 1 mit Port 6 verbunden ist! Die Probenschleife 3 befindet sich dabei in fluidischer Wirkverbindung zum Füllroboter 12 bzw. zum Online-Analysesystem 13, wodurch gewährleistet ist, dass der in der Probenschleife 3 herrschende Druck deutlich niedriger ist als der Behälternenndruck.First the valves V 5 and V 6 are closed, the valve V 4 is in the position in which port 1 is connected to port 6! The sample loop 3 is in fluidic operative connection to the filling robot 12 or to the online analysis system 13, which ensures that the pressure prevailing in the sample loop 3 is significantly lower than the nominal container pressure.
Ein ausgewählter Druckbehälter 1 wird mit der Pumpenleitung 9 und der Gasversorgung 16 über die Behälterauswahl Gas 7 verbunden. Es erfolgt eine Messung des Behälterdruckes (Arbeitsdruck) im ausgewählten Druckbehälter 1 und dem freigeschalteten Leitungssystem durch die Druckmesseinrichtung der Gasversorgung 16. Alternativ kann die Ermittlung des Behälterdruckes auch durch individuelle Druckmesseinrichtungen in den einzelnen Druckbehältern kontinuierlich durchgeführt werden. Dieser Behälterdruck bildet gemeinsam mit einem Behälternenndruck die Grundlage für die Druckführung innerhalb des Verfahrens, welche in drei verschiedenen Druckführungsvarianten erfolgen kann.A selected pressure container 1 is connected to the pump line 9 and the gas supply 16 via the container selection gas 7. The tank pressure (working pressure) in the selected pressure tank 1 and the activated line system is measured by the pressure measuring device of the gas supply 16. Alternatively, the tank pressure can also be determined continuously by individual pressure measuring devices in the individual pressure tanks. This tank pressure forms together with a nominal tank pressure, the basis for the pressure control within the process, which can be done in three different pressure control variants.
Eine erste Druckführungsvariante ist dadurch gekennzeichnet, dass der Behälterdruck zunächst nur gemessen wird und eine nach der Entnahme der Probe durchzuführende Zu- rückdrückprozedur mit Hilfe des Behälternenndruckes durchgeführt wird. Eine zweite Druckführungsvariante ist dadurch gekennzeichnet, dass der Behälterdruck gegenüber dem Behälternenndruck mit Hilfe von Bestandteilen der Gasversorgung 16 um einen bestimmten Betrag abgesenkt wird und die oben erwähnte Zurückdrückprozedur wiederum mit Hilfe des Behälternenndruckes erfolgt. Eine dritte Druckführungsvariante ist schließlich dadurch gekennzeichnet, dass der Behälterdruck zunächst nur gemessen wird und die spätere Zurückdrückprozedur mit einem Druck größer als dem Behälternenndruck durchgeführt wird. Bei dieser Variante ist jedoch zusätzlich eine nachfolgende Absenkung des Behälterdruckes auf den Behälternenndruck erforderlich.A first pressure control variant is characterized in that the container pressure is initially only measured and a backpressure procedure to be carried out after the sample has been taken is carried out with the aid of the nominal container pressure. A second pressure control variant is characterized in that the container pressure is reduced by a certain amount compared to the nominal container pressure with the aid of components of the gas supply 16 and the above-mentioned push-back procedure is carried out again using the nominal container pressure. Finally, a third pressure control variant is characterized in that the container pressure is initially only measured and the subsequent push-back procedure is carried out with a pressure greater than the nominal container pressure. In this variant, however, a subsequent lowering of the container pressure to the nominal container pressure is required.
Unterschreitet der gemessene Behälterdruck einen bestimmten, für eine erfolgreiche Durchführung des Verfahrens erforderlichen unteren Schwellenwert, so wird in allen drei Druckführungsvarianten der ausgewählte Druckbehälter 1 über die Gasversorgung 16 und die Pumpenleitung 9 mit Gas beaufschlagt, solange bis der Behälterdruck den unteren Schwellenwert überschreitet. Nach der Absolvierung dieser Phase der Behälterdruckmessung bzw. -einstellung entsprechend der gewählten Druckführungsvariante wird die Verbindung zwischen dem ausgewählten Druckbehälter 1 , der Pumpenleitung 9 und der Gasversorgung 16 in der Behälterauswahl Gas 7 getrennt.If the measured tank pressure falls below a certain lower threshold value required for the method to be carried out successfully, then in all three pressure control variants, the selected pressure tank 1 is pressurized with gas via the gas supply 16 and the pump line 9 until the tank pressure exceeds the lower threshold value. After completion of this phase of the container pressure measurement or setting in accordance with the selected pressure control variant, the connection between the selected pressure container 1, the pump line 9 and the gas supply 16 in the container selection gas 7 is disconnected.
Der ausgewählte Druckbehälter 1 wird anschließend über die Behälterauswahl Probe 6 mit der Probenleitung 8 verbunden. Danach beginnt eine Schrittfolge derart, dass durch Schalten des Ventiles V4 in Stellung 2 (in Fig. 2 mit unterbrochenen Linien dargestellt) eine fluidische Verbindung zwischen dem Druckbehälter 1 , der Probenleitung 8, der Probenschleife 3 bis zum Ventil V5 hergestellt wird. Durch den Druckunterschied im Druckbehälter 1 und dem Leitungssystem bestehend aus Probenleitung 8 und Probenschleife 3 wird das im Leitungssystem befindliche Gas durch einströmende Probenflüssigkeit in Richtung des geschlossenen Ventils V5 komprimiert, bis ein Druckausgleich zwischen dem Druckbehälter 1 und dem Leitungssystem erfolgt ist. Durch Schalten des Ventiles V4 in Stellung 1 (in Fig. 2 mit durchgehenden Linien dargestellt) wird anschließend die Verbin- dung zwischen der Probenschleife 3 und der Probenleitung 8 unterbrochen. Nunmehr befindet sich die Probenschleife 3 in fluidischer Wirkverbindung zum Füllroboter 12 bzw. dem Online-Analysesystem 13. Aufgrund des in der Probenschleife 3 herrschenden Überdruckes wird der Inhalt der Probenschleife 3 in Richtung des Füllroboters 12 bzw. des Online-Analysesystems 13 abgeleitet und einem Probengefäß oder direkt einer Analyse zugeführt.The selected pressure vessel 1 is then connected to the sample line 8 via the vessel selection sample 6. A sequence of steps then begins such that a fluidic connection between the pressure vessel 1, the sample line 8, the sample loop 3 and the valve V 5 is established by switching the valve V 4 to position 2 (shown in broken lines in FIG. 2). Due to the pressure difference in the pressure vessel 1 and the line system consisting of sample line 8 and sample loop 3, the gas in the line system is compressed by inflowing sample liquid in the direction of the closed valve V 5 until pressure equalization between pressure vessel 1 and the line system has taken place. The valve V 4 is then switched to position 1 (shown in solid lines in FIG. 2). tion between the sample loop 3 and the sample line 8 interrupted. Now the sample loop 3 is in fluidic connection to the filling robot 12 or the online analysis system 13. Due to the overpressure prevailing in the sample loop 3, the content of the sample loop 3 is derived in the direction of the filling robot 12 or the online analysis system 13 and a sample vessel or sent directly to an analysis.
Erfindungsgemäß wird diese Schrittfolge mindestens einmal durchgeführt. In einer weiteren Verfahrensvariante kann dies auch mehrfach erfolgen. Zur Verminderung von Verunreinigungen der Probe ist auch eine mehrfache Durchführung der Schrittfolge ein Bestandteil des erfindungsgemäßen Verfahrens. Bei n-facher Durchführung der Schrittfolge, wobei n>1 ist, wird der Inhalt der Probenschleife 3 bis zur (n-1)-ten Durchführung durch spezielle Schaltvorrichtungen im Füllroboter 12 bzw. dem Online- Analysesystem 13 einem Abfallgefäß 14 zugeführt, bei der jeweils n-ten Durchführung gelangt die Probenflüssigkeit in den Probenbehalter 2 bzw. zum Online-Analysesystem 13. Zusätzlich wird bei n-facher Durchführung der Schrittfolge (wobei n>1 ist) der Inhalt der Probenschleife 3 bis zur (n-1)-ten Durchführung in das Abfallgefäß 14 mit Hilfe von Gas, welches von der Gasversorgung 16 über das geöffnete Ventil V6 in die Probenschleife 3 einströmen kann, restlos entleert.According to the invention, this sequence of steps is carried out at least once. In a further method variant, this can also be done several times. To reduce impurities in the sample, a repeated execution of the sequence of steps is a component of the method according to the invention. If the sequence of steps is carried out n times, where n> 1, the content of the sample loop 3 is fed to a waste container 14 until the (n-1) test is carried out by special switching devices in the filling robot 12 or the online analysis system 13 In each case, the nth execution of the sample liquid reaches the sample container 2 or the online analysis system 13. In addition, if the sequence of steps is carried out n times (where n> 1), the content of the sample loop 3 becomes the (n-1) th Execution in the waste container 14 with the help of gas, which can flow from the gas supply 16 via the open valve V 6 into the sample loop 3, completely emptied.
Wenn eine Verdünnung der Probe notwendig ist, um zum Beispiel auch mit kleinsten Probenmengen eine für nachfolgende Analysen ausreichende Flüssigkeitsmenge bereitzustellen, wird in einem Spülvorgang durch die Pumpe 15 am Anschluß Nr. 6 des Ventiles V4, welches sich in Stellung 1 befindet, eine definierte Menge Verdünnungsflüssigkeit durch die Probenschleife 3 in Richtung des Füllroboters' 12 bzw. des Online-Analysesys-tems 13 gepumpt, so dass dadurch die Probenflüssigkeit restlos aus der Probenschleife 3 ausgespült wird. Nach Beendigung der Zufuhr von Verdünnungsflüssigkeit wird durch Öffnen des Ventiles V6 mit Hilfe von Gas aus der Gasversorgung 16 die verbliebene Menge Verdünnungsflüssigkeit aus der Probenschleife 3 gedrückt, so dass die Probenschleife 3 restlos von Flüssigkeit entleert wird. Abschließend wird die Verbindung zur Gasversorgung 16 durch Schließen des Ventiles V6 wieder unterbrochen.If a dilution of the sample is necessary, for example to provide a sufficient amount of liquid for subsequent analyzes, even with the smallest sample amounts, a pump 15 at port no. 6 of valve V 4 , which is in position 1, defines one in a rinsing process amount of dilution liquid pumped through the sample loop 3 in the direction of the Füllroboters' 12 or the online Analysesys-tems 13 so that thereby the sample liquid is completely purged from the sample loop. 3 After the supply of dilution liquid has ended, the remaining amount of dilution liquid is pressed out of the sample loop 3 by opening the valve V 6 with the aid of gas from the gas supply 16, so that the sample loop 3 is completely emptied of liquid. Finally, the connection to the gas supply 16 is interrupted again by closing the valve V 6 .
In der Zwischenzeit wurde für die Zurückdrückprozedur durch die Gasversorgung 16 vor dem geschlossenenen Ventil V5 ein Druck aufgebaut, welcher je nach der gewählten Druckführungsvariante größer oder gleich dem Behälternenndruck ist. Durch Öffnen des Ventiles V5 wird durch in die Probenleitung 8 einströmendes Gas ein Zurückdrücken der Flüssigkeit in der Probenleitung 8 in den Druckbehälter 1 bewirkt. Während dieser Zurückdrückprozedur wird der Behälterdruck dabei durch das einströmende Gas je nach der gewählten Druckführungsvariante auf Behälternenndruck (erste oder zweite Druckführungsvariante) bzw. einen Wert oberhalb des Behälternenndruckes (dritte Druckführungsvariante) eingestellt. Nach dem Druckaufbau wird das Ventil V5 geschlossen und die Verbindung der Probenleitung 8 zum ausgewählten Druckbehälter 1 in der Behälterauswahl Probe 6 getrennt. Wurde die dritte Druckführungsvariante gewählt, so wird der ausgewählte Druckbehälter 1 danach mittels der Behälterauswahl Pumpe 7 mit der Gasversorgung 16 verbunden und der Behälterdruck auf den Behälternenndruck abgesenkt. Abschließend wird die Verbindung der Gasversorgung 16 zum ausgewählten Druckbehälter 1 in der Behälterauswahl Gas 7 getrennt.In the meantime, a pressure was built up for the push-back procedure by the gas supply 16 in front of the closed valve V 5 , which pressure depends on the selected one Pressure control variant is greater than or equal to the nominal tank pressure. By opening the valve V 5 , gas flowing into the sample line 8 causes the liquid in the sample line 8 to be pushed back into the pressure vessel 1. During this push-back procedure, the tank pressure is set to nominal tank pressure (first or second pressure channel variant) or a value above the nominal tank pressure (third pressure channel variant) by the inflowing gas, depending on the selected pressure control variant. After the pressure build-up, the valve V 5 is closed and the connection of the sample line 8 to the selected pressure vessel 1 in the container selection sample 6 is disconnected. If the third pressure control variant was selected, the selected pressure container 1 is then connected to the gas supply 16 by means of the container selection pump 7 and the container pressure is reduced to the nominal container pressure. Finally, the connection of the gas supply 16 to the selected pressure container 1 in the container selection gas 7 is disconnected.
Für die Reinigung der Probenschleife 3 wird bei Stellung 1 des Ventiles V4 (in Fig. 2 mit durchgehenden Linien dargestellt) und geschlossenem Ventil V6 mittels der Pumpe 15 Reinigungsflüssigkeit durch die Probenschleife 3 gepumpt, wobei diese in fluidische Wirkverbindung mit dem Abfallgefäß 14 gebracht wurde. Durch nachfolgendes Öffnen des Ventiles V6 wird durch einströmendes Gas die Reinigungsflüssigkeit restlos aus der Probenschleife 3 in das Abfallgefäß 14 entleert. Danach wird das Ventil V6 geschlossen.For cleaning the sample loop 3, with position 1 of the valve V 4 (shown in solid lines in FIG. 2) and the closed valve V 6, cleaning liquid is pumped through the sample loop 3 by means of the pump 15, this being brought into fluidic connection with the waste container 14 has been. By subsequently opening the valve V 6 , the cleaning liquid is completely emptied from the sample loop 3 into the waste container 14 by inflowing gas. The valve V 6 is then closed.
Zur Verminderung von Verunreinigungen in den einzelnen Proben aus den Druckbehältern 1 kann eine Reinigung der Probenleitung 8 vor der Durchführung der nächsten Probennahme erfindungsgemäß in zwei Varianten durchgeführt werden. In einer ersten Variante wird eine. Probennahme wie eben beschrieben aus einem Reinigungsbehälter 18, welcher parallel zu den Druckbehältern 1 angeordnet, mit einer Reinigungsflüssigkeit gefüllt ist und unter Druck steht, durchgeführt. Dabei wird die erhaltene Probenflüssigkeit, welche aus Reinigungsflüssigkeit und gegebenenfalls Verunreinigungen besteht, in jedem Falle dem Abfallgefäß 14 zugeführt.In order to reduce contamination in the individual samples from the pressure vessels 1, the sample line 8 can be cleaned in two variants according to the invention before the next sampling is carried out. In a first variant, a. Sampling as just described is carried out from a cleaning container 18 which is arranged parallel to the pressure containers 1, is filled with a cleaning liquid and is under pressure. In this case, the sample liquid obtained, which consists of cleaning liquid and possibly impurities, is fed to the waste container 14 in any case.
In einer zweiten Variante wird die Probenleitung 8 mit Hilfe der Behälterauswahl Probe 6 mit dem Reinigungsdruckbehälter 18 in Wirkverbindung gebracht, der für diese Variante jedoch leer ist und geöffnet unter Normaldruck steht. Dann wird nach Öffnen von Ventil V5 mit Hilfe der Flüssigkeitsversorgung 11 eine bestimmte Menge Reinigungsflüssigkeit durch die Probenleitung 8 zum Reinigungsbehälter 18 gepumpt. Nach Beendigung des Pumpvorganges wird mit Hilfe der Gasversorgung 16 die im Leitungssystem verbliebene Menge Reinigungsflüssigkeit durch einströmendes Gas restlos in den Reinigungsbehälter 18 entleert. In a second variant, the sample line 8 is brought into operative connection with the container selection sample 6 with the cleaning pressure container 18, which is empty for this variant and is open under normal pressure. Then, after opening valve V 5, a certain amount of cleaning liquid is passed through with the aid of liquid supply 11 the sample line 8 is pumped to the cleaning container 18. After the pumping process has ended, the amount of cleaning liquid remaining in the line system is completely emptied into the cleaning container 18 by inflowing gas with the aid of the gas supply 16.
Aufstellung der BezugszeichenList of reference numbers
1 Druckbehälter1 pressure vessel
2 Probenbehalter2 sample containers
3 Probenschleife3 sample loop
4 Filter (Fig. 1 )4 filters (Fig. 1)
5 Filter (Fig. 2)5 filters (Fig. 2)
6 Behälterauswahl Probe6 Sample container selection
7 Behälterauswahl Gas7 Gas tank selection
8 Probenleitung8 sample line
9 Pumpenleitung9 pump line
10 Probennahmesystem10 sampling system
11 Flüssigkeitversorgung11 Liquid supply
12 Füllroboter12 filling robots
13 Online-Analysesystem13 Online analysis system
14 Abfallgefäß14 waste container
15 Pumpe15 pump
16 Gasversorgung16 gas supply
17 Auslaß für gasförmige Abfallprodukte17 Gaseous waste outlet
18 Reinigungsdruckbehälter18 cleaning pressure vessels
19 Abzweigpunkt19 branch point
Pi Druck im Druckbehälter p2 Normaldruck im ProbenbehalterPi pressure in the pressure vessel p 2 normal pressure in the sample vessel
Ps Druck nach Ventil V3 p4 Druck in ProbenschleifePs pressure after valve V 3 p 4 pressure in sample loop
V1; V2; V3 Ventile (Fig. 1) V4. V5. V6 Ventile (Fig. 2) V 1; V 2; V 3 valves (Fig. 1) V 4 . V 5 . V 6 valves (Fig. 2)

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Entnahme von flüssigen Proben aus Druckbehältern, dadurch gekennzeichnet, dass in einem System, umfassend einen oder mehrere unter Behälter(Arbeits)druck stehende Druckbehälter, einen oder mehrere unter Normaldruck stehende Probenbehalter, mehrere Ventile und eine1. A method for taking liquid samples from pressure vessels, characterized in that in a system comprising one or more pressure vessels under container (working) pressure, one or more sample containers under normal pressure, several valves and one
Probenschleife, in einer ersten Stufe zur Probennahme ein erstes Ventil (V,) geöffnet wird, das zwischen einem Druckbehälter (1), einem Verbindungspunkt (19) und der Probenschleife (3) angeordnet ist, und in einer zweiten Stufe eine flüssige Probenmenge durch den Behälterdruck (p.,) des Druckbehälters (1) in die Probenschleife (3) gedrückt wird, und das Ventil (V,) geschlossen wird, durch ein drittes Ventil (V3), das stromab vom Druckbehälter (1) hinter der Probenschleife (3) angeordnet ist, Inert- oder Prozeßgas mit einem Druck (p3), der höher ist als der Normaldruck, zugeführt wird und dabei die in der Probenschleife (3) befindliche Prόbenmenge nach Öffnen eines zweiten Ventils (V2), das zwischen der Probenschleife (3) und dem Probenbehalter (2) angeordnet ist, in den Probenbehalter (2) gedrückt wird, und in einer dritten Stufe nach Schließen des zweiten Ventils (V2) und Öffnen des ersten Ventils (V,) die in den Leitungen oder in der Probenschleife (3) verbliebenen Restflüssigkeitsmengen durch den höheren Druck (p3) in den Druckbehälter (1) zurückgeführt werden.Sample loop, in a first stage for sampling a first valve (V,) is opened, which is arranged between a pressure vessel (1), a connection point (19) and the sample loop (3), and in a second stage a liquid sample quantity through the Container pressure (p.,) Of the pressure vessel (1) is pressed into the sample loop (3), and the valve (V,) is closed by a third valve (V 3 ), which is downstream of the pressure vessel (1) behind the sample loop ( 3) is arranged, inert or process gas with a pressure (p 3 ), which is higher than the normal pressure, is supplied and the amount of samples in the sample loop (3) after opening a second valve (V 2 ) which between the Sample loop (3) and the sample container (2) is arranged, is pressed into the sample container (2), and in a third stage after closing the second valve (V 2 ) and opening the first valve (V,) in the lines or remained in the sample loop (3) Any residual liquid quantities are returned to the pressure vessel (1) by the higher pressure (p 3 ).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung des Ausgangszustandes nach Schließen der Ventile (V,) und (V3) das zweite Ventil (V2) geöffnet wird und nach erfolgtem Druckausgleich wieder geschlossen wird.2. The method according to claim 1, characterized in that to produce the initial state after closing the valves (V,) and (V 3 ), the second valve (V 2 ) is opened and is closed again after pressure equalization.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man zusätzliche Flüssigkeitsmengen in die Leitungen zwischen Probenbehalter (2) und Druckbehälter (1) und Probenschleife (3) über eine Pumpe (15) und eine Flüssigkeitsversorgung (11), die mit der Versorgung von Inert- oder Prozeßgas verbunden ist, zur Spülung des Systems einbringt. 3. The method according to claim 1, characterized in that additional amounts of liquid in the lines between the sample container (2) and pressure vessel (1) and sample loop (3) via a pump (15) and a liquid supply (11) with the supply of Inert or process gas is connected, for purging the system.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälterdruck zunächst nur gemessen wird und die nach der Entnahme der Probe durchzuführende dritte Stufe (Zurückdrückprozedur) mit Hilfe des Behälternenndruckes durchgeführt wird.4. The method according to claim 1, characterized in that the container pressure is initially only measured and the third stage to be carried out after the sample is taken (push-back procedure) is carried out with the aid of the nominal container pressure.
5. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Behälterdruck gegenüber dem Behälternenndruck mit Hilfe von Bestandteilen der Gasversorgung um einen bestimmten Betrag abgesenkt wird und eine nach der Entnahme der Probe durchzuführende Zurückdrückprozedur mit Hilfe des Behälternenndruckes durchgeführt wird.5. The method according to claim 1, characterized in that the container pressure is reduced by a certain amount compared to the nominal container pressure with the aid of components of the gas supply and a push-back procedure to be carried out after the sample is taken is carried out using the nominal container pressure.
6. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Behälterdrück zunächst nur gemessen wird und die spätere Zurückdrückprozedur mit einem Druck größer als dem Behälternenndruck durchgeführt wird, wobei zusätzlich eine nachfolgende Absenkung des Behälterdruckes auf den Behälternenndruck erfolgt.6. The method according to claim 1, characterized in that the container pressure is initially only measured and the subsequent push-back procedure is carried out with a pressure greater than the nominal container pressure, with a subsequent reduction in the container pressure to the nominal container pressure.
7. Verfahren nach den Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Stufen zur Verminderung von Verunreinigungen zwei- oder mehrfach durchgeführt werden.7. The method according to claim 1, characterized in that the steps for reducing impurities are carried out two or more times.
8. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (V,) in einer Behälterauswahl Probe (6) integriert ist; das Ventil (V2) und der Abzweigpunkt 19 durch ein Multiportventil (V4) ersetzt sind, und das Ventil (V3) durch die Ventile (V5 und V6) ersetzt ist, die sowohl über eine gemeinsame Leitung mit der Gasversorgung (16) verbunden sind als auch mit den unterschiedlichen Ports 3 und 6 des Multiportventils (V4), und in der zweiten Stufe des Verfahrens in dem Multiportventil (V4) beim Eindrücken der Probenmenge in die Probenschleife (3) eine Verbindung zwischen Port 1 und Port 2 hergestellt wird und beim Ausdrücken der Probenmenge in die Probenbehalter (2) eine Verbindung zwischen Port 4 und Port 5 hergestellt wird.8. The method according to claim 1, characterized in that the valve (V,) is integrated in a container selection sample (6); the valve (V 2 ) and the branch point 19 are replaced by a multiport valve (V 4 ), and the valve (V 3 ) is replaced by the valves (V 5 and V 6 ), which are connected to the gas supply (via a common line) 16) are also connected to the different ports 3 and 6 of the multiport valve (V 4 ), and in the second stage of the method in the multiport valve (V 4 ) when the sample quantity is pressed into the sample loop (3) a connection between port 1 and Port 2 is established and a connection between port 4 and port 5 is established when the sample quantity is squeezed into the sample holder (2).
9. Verfahren nach den Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Probenflüssigkeit mit dem Gas oder der Spülflüssigkeit aus der Probenschleife (3) in ein Abfallgefäß (14) oder in ein Probenbehalter (2) oder in ein Online-Analysesystem (13 ) entleert wird. 9. The method according to claim 1, characterized in that the sample liquid with the gas or the flushing liquid from the sample loop (3) in a waste container (14) or in a sample container (2) or in an online analysis system (13) is emptied ,
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Reinigung der Probenleitung (8) zwischen den Probennahmen erfolgt, indem die Probenleitung mit einem, parallel zu den Druckbehältern (1) angeordneten und mit einer Reinigungsflüssigkeit gefüllten, unter Druck stehenden Reinigungsbehälter (18) in Wirkverbindung gebracht wird, eine oder mehrere Probennahmen aus dem Reinigungsbehälter (18) vorgenommen werden und die erhaltene Probenflüssigkeit, welche aus Reinigungsflüssigkeit und gegebenenfalls Verunreinigungen besteht, einem Abfallgefäß (14) zugeführt wird.10. The method according to claim 1, characterized in that the sample line (8) is cleaned between the sample taking, in that the sample line is arranged with a pressurized cleaning container (18) arranged parallel to the pressure vessels (1) and filled with a cleaning fluid. is brought into operative connection, one or more samples are taken from the cleaning container (18) and the sample liquid obtained, which consists of cleaning liquid and possibly impurities, is fed to a waste container (14).
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Reinigung der Probenleitung (8) zwischen den Probennahmen erfolgt, indem die Probenleitung (8) mit einem leeren Reinigungsbehälter (18) in Wirkverbindung gebracht wird, wobei zunächst eine bestimmte Menge Reinigungsflüssigkeit durch die Probenleitung (8) zum Reinigungsbehälter (18) gepumpt und nach Beendigung des Pumpvorganges die im Leitungssystem verbliebene Menge Reinigungsflüssigkeit durch einströmendes Gas restlos in den Reinigungsbehälter (18) entleert wird.11. The method according to claim 1, characterized in that a cleaning of the sample line (8) between the sampling takes place in that the sample line (8) is brought into active connection with an empty cleaning container (18), wherein first a certain amount of cleaning liquid through the sample line (8) pumped to the cleaning container (18) and, after the pumping process has ended, the amount of cleaning liquid remaining in the line system is completely emptied into the cleaning container (18) by inflowing gas.
12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Entnahme von flüssigen Proben aus Druckbehältern nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sie besteht aus12. The device for performing the method for taking liquid samples from pressure vessels according to claim 1, characterized in that it consists of
- einem oder mehreren Druckbehältern (1),- one or more pressure vessels (1),
- einem oder mehreren Probenbehältern (2), die mit dem/den Druckbehälter(n) (1) über ein erstes Ventil (V,) in Verbindung stehen,one or more sample containers (2) which are connected to the pressure container (s) (1) via a first valve (V,),
- einer Probenschleife (3), die mit dem/den Druckbehälter(n) (1) über einen Abzweigpunkt (19) und ein zweites Ventil (V2) in Verbindung steht, und- A sample loop (3), which is connected to the pressure vessel (s) (1) via a branch point (19) and a second valve (V 2 ), and
- einem nach der Probenschleife stromab vom Druckbehälter (1) und dem Abzweigpunkt (19) angeordnetes drittes Ventil (V3), das mit einer Druckgaszuführung (16) in Verbindung steht.- A downstream of the sample loop downstream of the pressure vessel (1) and the branch point (19) arranged third valve (V 3 ) which is connected to a compressed gas supply (16).
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Probenschleife (3) austauschbar ausgestaltet ist und unterschiedliche Volumina aufweist.13. The apparatus according to claim 12, characterized in that the sample loop (3) is designed to be interchangeable and has different volumes.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (V,) in einer Behälterauswahl Probe (6) integriert ist; das Ventil (V2) und der Abzweigpunkt 19 durch ein Multiportventil (V4) ersetzt sind, und das Ventil (V3) durch die Ventile (V5 und V6) ersetzt ist, die sowohl über eine gemeinsame Leitung mit der Gasversorgung (16) verbunden sind als auch mit den unterschiedlichen Ports 3 und 6 des Multiportventils (V4), wobei das Multiportventil (V4) derart schaltbar ist, dass jeweils Port 1 und 2, Port 3 und 4, Port 5 und 6 oder Port 2 und 3, Port 4 und 5 und Port 6 und 1 verbunden sind.14. The device according to claim 12, characterized in that the valve (V,) is integrated in a container selection sample (6); the valve (V 2 ) and the branch point 19 are replaced by a multiport valve (V 4 ), and the valve (V 3 ) is replaced by the valves (V 5 and V 6 ), which are both connected via a common line to the gas supply (16) and to the different ports 3 and 6 of the multiport valve (V 4 ), whereby the multiport valve (V 4 ) can be switched such that port 1 and 2, port 3 and 4, port 5 and 6 or port 2 and 3, port 4 and 5 and port 6 and 1 are connected.
15. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Druckbehälter15. The apparatus according to claim 12, characterized in that a plurality of pressure vessels
(I) vorgesehen sind, wobei jeder Druckbehälter (1) über jeweils eine programmgesteuerte fluidische Verbindung mit einer Pumpenleitung (9) und mit einer Probenleitung (8) verbindbar ist und wobei die Pumpenleitung (9) mit einer zentralen Flüssigkeitsversorgung(I) are provided, each pressure vessel (1) being connectable to a pump line (9) and a sample line (8) via a program-controlled fluidic connection, and the pump line (9) being connected to a central liquid supply
(I I) und die Probenleitung (8) mit einem die Probenschleife (3), das Multiportventil (V4) und die Pumpe (15) mit den entsprechenden Zu- und Ableitungen enthaltenden Probennahmesystem (10) in Wirkverbindung steht.(II) and the sample line (8) is in operative connection with a sample system (10) containing the sample loop (3), the multiport valve (V 4 ) and the pump (15) with the corresponding supply and discharge lines.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Probennahmesystem (10) mit einem Füllroboter (12) zum Befüllen der Probenbehalter (2) oder mit einem Online-Analysesystem (13) sowie mit einer Pumpe (15) zur Zuführung von Reinigungs- und/oder Verdünnungsflüssigkeit und über ein weiteres Ventil (V6) mit einer zentralen Gasversorgung (16) verbunden ist. 16. The apparatus according to claim 15, characterized in that the sampling system (10) with a filling robot (12) for filling the sample container (2) or with an online analysis system (13) and with a pump (15) for supplying cleaning and / or dilution liquid and via a further valve (V 6 ) to a central gas supply (16).
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