Способ отбора проб газа, растворенного в жидкости, и устройство для его осуществления

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ (21) 4800374/26 (22) 12.01.90 (46) 23.09.92; Бюл. N 35 (71) Тихоокеанский океанологический институт Дальневосточного отделения АН

СССР (72) И.П.Семилетов (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 777755665555, кл. G 01 N 1/10, 1978.

Авторское свидетельство СССР № 953490, кл. G 01 N 1/10, 1980, (54) СПОСОБ ОТБОРА ПРОБ ГАЗА, РАСТВОРЕННОГО В ЖИДКОСТИ, И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

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 час„„Я2„ц 1763938 А1 (51)5 6 01 N 1/10

2 (57) Изобретение относится -к области излучения химических и физических свойств жидкости, в первую очвредь, 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 жидкости.

1 ил. тичное заполнение емкостей-пробоотборников жидкостью равновесной с газом путем дозирования газожидкостной смеси за счет захвата и переноса -пробы жидкости потоком неисследуемого газа с мелкодисперсным дроблением струи газа, барботирующей 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 см /мин достигаз ется динамическое равновесие между пузырьками газа-носителя и растворенными газами. То есть осуществляется равновесное газожидкостное дозирование с установлением статического равновесия между газовой фазой, включающей обьем продутого равновесного газа и исходный объем газа, с пробой жидкости. После подьема на поверхность осуществляется парофазный статический анализ исследуемой смеси путем дозированного ввода части

1763938 щее 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 долж55 равновесной газовой (паровой) смеси в газохроматографический тракт и измерения концентрации летучих компонентов с последующим расчетом исходных концентраций летучих растворенных веществ по 5 известным коэффициентам распределения в системе газ-жидкость.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен герметично-разъемный корпус 1 с крышкой 2, содержащий 10 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 выве- 15 ден наружу через входной штуцер 7, а выход через насос 8 соединен с емкостью слива жидкости 9. Дозатор 5 соединен с электромагнитным распределительным клапаномкраном 10, содержащим одну заглушенную 20 линию 11, который соединен параллельно с емкостями-пробоотборниками 12, выполненными в виде цилиндров с герметично установленными эластичными прокладками

13 в верхнем торце, и пористым фильтром 25

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 электрон- 30 ную плату, датчик давления 19 с индикатором глубины, соединенные с шаговыми электродвигателями. Узел электронного управления соединен с насосом 8, дозатором

5 и распределительным краном 10. 35

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 40 з 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 пере- 45 ключением крана 10. Для выбора оптимальн ого режима отдувки воздуха контролировалось содержание примесей с помощью детектора по теплопроводности.

При объеме емкостей-пробоотборников 10 50 см с внутренним диаметром 1 см достаточз но пропускания газа-носителя в количестве

200 см . Затем клапан 10 устанавливается в .з нейтральное положение 11, соответствуюна превышать давление газа-носителя в газохроматографическом 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 Nz — (02+Ar) 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 объез мом 15 см наполовину заполненные исследуемой водой; ввод равновесной паровой фазы осуществляли с помощью парофазной статической приставки разработанной в НИТИХИ ЛГУ или путем заполнения петли кран-дозатора, объемом 1 см, уравновез шенной 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 2з кратного объема, то есть при расходе насоса 180 см /мин насос включается на 5 сек. з

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 (Ng — (Ог+ Аг), 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 экспрессность отбора и подготовки пробы к измерению, что позволяет быстро проводить исследования распределения таких "биогенных" газов, как О, COz с целью выявления и оценки пищевых ресурсов океана.

1763938

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 тл и ч а ю шийся 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 емкость сбора пробы, узел продувки газа, состоящий из баллона со сжатым газом, редуктор с трубопроводами, заключенный в разъемный корпус, и узел дробления струи

5 продуваемого газа, выполненный в виде пористого фильтра, отл ич а ю щееся тем, что устройство снабжено насосом, заборным штуцером и электромагнитным клапаномдозатором, соединенными трубопроводом, 10 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, 15 выход дозатора соединен с насосом и емкостью для слива проб жидкости, распределительный кран соединен через дозатор с емкостями для отбора проб газа, 20 З,Устройство по п.2, отл и ча ю щеес 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

25 цилиндров, причем цилиндры установлены в кассете-термостате. Э