Способ отбора проб газа, растворенного в жидкости, и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК G01N1/10 

Изобретение относится к области изучения химических и физических свойств жидкости и предназначено для проведения океанологических и лимнологических исследований и может быть использовано для отбора проб, предназначенных для изучения газов, содержащихся в флюидах гидрогеологических и нефтяных скважин.

Цель изобретения состоит в автоматизации дистанционного отбора проб с разного уровня и обеспечения подготовки пробы для количествественного анализа.

Способ осуществляют следующим образом.

Первоначально емкости-пробоотборники определенного объема продувают неисследуемым газом, который является газом-носителем, при проведении анализа, и опускают на глубину, затем путем включения/выключения насоса прокачивают петлю дозатора исследуемой жидкостью на заданных горизонтах и осуществляют частичное заполнение емкостей-пробоотборников жидкостью равновесной с газом путем дозирования газож идкостной смеси за счет захвата и переноса пробы жидкости потоком неисследуемого газа с мелкодисперсным дроблением струи газа, барботи- рующей пробу, до достижения давления в закрытой системе газ-жидкость, равного давлению, установленному на редукторе баллона с газом При таком вводе, до объемных скоростей газа 250 см3/мин достигается динамическое равновесие между пузырьками газа-носителя и растворенными газами То есть осуществляется равновесное газожидкостное дозирование с установлением статического равновесия между газовой фазой, включающей объем продутого равтнивбсноТо гёза и исходный объем газа, с пробой жидкости. После подъема на поверхность осуществляется паро- фазный статический анализ исследуемой смеси путем дозированного ввода части

СП

С

vj

ON

СО

ю

CJ

оо

равновесной газовой (паровой) смеси в га- зохроматографический тракт и измерения концентрации летучих компонентов с последующим расчетом исходных концентраций летучих растворенных веществ по известным коэффициентам распределения в системе газ-жидкость.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен герметично-разъемный корпус 1 с крышкой 2, содержащий баллон 3 с неисследуемым сжатым газом (например, гелием), снабженный редуктором давления 4, соединенный с электромагнитным клапаном (краном)-дозатором 5 с дозировочной петлей 6, вход которой выведен наружу через входной штуцер 7, а выход через насос 8 соединен с емкостью слива жидкости 9. Дозатор 5 соединен с электромагнитным распределительным клапаном- краном 10, содержащим одну заглушенную линию 11, который соединен параллельно с емкостями-пробоотборниками 12, выполненными в виде цилиндров с герметично установленными эластичными прокладками

13в верхнем торце, и пористым фильтром

14- в нижнем, которые установлены в кассете-термостате 15. Через герметичный разъем 16 к корпусу подведен кабель-трос 17, в корпусе установлен узел электронного управления 18, который содержит электронную плату, датчик давления 19с индикатором глубины, соединенные с шаговыми электродвигателями. Узел электронного управления соединен с насосом 8, дозатором 5 и распределительным краном 10.

Способ реализуется устройством следующим образом: при снятой крышке 2 корпуса 1 путем последовательного переключения клапана 10, при открытом вентиле баллона 3 и расходе газа 100 см /мин установленным с помощью редуктора 4, осуществляется продувка емкостей - пробоотборников 12 до полного удаления примесей, при этом эластичные прокладки 13 прокалываются иглой синхронно с переключением крана 10. Для выбора оптимального режима отдувки воздуха контролировалось содержание примесей с помощью детектора по теплопроводности. При объеме емкостей-пробоотборников 10 см с внутренним диаметром 1 см достаточно пропускания газа-носителя в количестве 200 см3. Затем клапан 10 устанавливается в нейтральное положение 11, соответствующее поступлению газа в заглушенную линию. В узле 18 электронного управления задаются глубины срабатывания реле от датчика давления 19. С помощью редуктора 4 устанавливается рабочее давление газа. Причем величина рабочего давления должна превышать давление газа-носителя в га- зохроматографическом тракте, так как именно разность в этих величинах определяет величину дозы равновесной паровой

фазы, которая исследуется после отбора. Как было установлено опытным путем, при использовании короткой колонки с молекулярными ситами типа СаА, зернением 0,15 мм, для разделения смеси № (02+Аг) достаточно установить разность давления в пределах 0,3 атм, при абсолютных значениях давлений 0,7; 0,5 атм, В этом случае для дозирования использовались емкости объемом 15 см наполовину заполненные исследуемой водой; ввод равновесной паровой фазы осуществляли с помощью парофаз- ной статической приставки разработанной в НИТИХИ ЛГУ или путем заполнения петли кран-дозатора, объемом 1 см , уравновешенной с атмосферным давлением. После закрытия и герметизации крышки 2 система опускается на кабель-тросе на глубину, с притормаживанием, при выходе на заданный горизонт, где от узла 18 электронного

управления включается насос, прокачивающий петлю 6 кран-дозатора 5. При объеме петли 5 см достаточно прокачивания 2- кратного объема, то есть при расходе насоса 180 см3/мин насос включается на 5 сек.

С такой временной задержкой автоматически переключается в режим дозирования клапан (кран) 5, а затем с задержкой в 2 сек. клапан 10, направляющий пробу в одну из емкостей 12. После ввода пробы, исследуемая жидкость барботируется мелкодисперсным потоком газа из баллона 3 до установления в емкости 12 давления равного, установленному на редукторе 4, например, 0,7 атм (для исследования смеси

(N2(02+ Ar). Электрическое питание узла 18, насоса 8 и электромагнитных клапанов (кранов) 5,10 осуществляется с поверхности водоема по кабель-тросу 17 через разъем 16. На других горизонтах последовательность операций повторяется.

Использование способа отбора газов растворенных в жидкости позволяет по сравнению с существующим резко повысить достоверность исследования состава

газов растворенных в жидкости на любых глубинах и в первую очередь предназначено для исследования миграции растворенных газов в Мировом океане.

Одновременно повышается экспресс- ность отбора и подготовки пробы к измерению, что позволяет быстро проводить исследования распределения таких биогенных газов, как 02, С02 с целью выявления и оценки пищевых ресурсов океана.

Исследование СО и летучей органики позволит уточнить закономерности трансформации углерода в водной толще и особенности осадкообразования.

Формула изобретения

1.Способ отбора проб газа, растворенного в жидкости, включающий продувку емкости неисследуемым газом с последующим заполнением исследуемой жидкостью, продувку отобранного объема жидкости мелкодисперсной струей неисследуемого газа, о т- личающийся тем, что, с целью автоматизации дистанционного отбора проб с разного уровня и обеспечения подготовки пробы для количественного парофазного анализа, после частичного заполнения емкости дозой исследуемой жидкости равновесную продувку отобранного объема жидкости производят в замкнутой системе до установления величины давления выше, чем в газоаналитическом тракте, используемом для измерения концентрации газов в жидкости.

2.Устройство для отбора проб газа, растворенного в жидкости, содержащее ем0

5

0

5

кость сбора пробы, узел продувки газа, состоящий из баллона со сжатым газом, редуктор с трубопроводами, заключенный в разъемный корпус, и узел дробления струи продуваемого газа, выполненный в виде пористого фильтра, отличающееся тем, что устройство снабжено насосом, заборным штуцером и электромагнитным клапаном- дозатором, соединенными трубопроводом, распределительным краном и емкостью для слива проб жидкости, при этом дозатор соединен с газовым баллоном, а вход петли дозатора соединен с заборным штуцером, который установлен за пределами корпуса, выход дозатора соединен с насосом и емкостью для слива проб жидкости, распределительный кран соединен через дозатор с емкостями для отбора проб газа,

3. Устройство по п.2, отличающее- с я тем, что, емкости для отбора проб газа выполнены в виде набора цилиндров, закрытых с верхнего торца, а узлы дробления струи газа расположены в нижних торцах цилиндров, причем цилиндры установлены в кассете-термостате.

ИзобреУение относится к области излучения химических и физических свойств жидкости, в первую очередь, к океанологии и лимнологии. Цель изобретения - автоматизация дистанционного отбора проб с разного уровня и обеспечение подготовки пробы для количественного анализа путем частичного заполнения емкости дозой исследуемой жидкости. Производят равновесную продувку отобранного объема жидкости в замкнутой системе до установления величины давления выше, чем в газоаналитическом тракте, используемом для измерения концентрации газов в жидкocf и 1 ил.

73

,75