本發(fā)明涉及石油化工領(lǐng)域，特別是涉及采樣裝置及利用其進(jìn)行采樣的方法。

背景技術(shù)：

苯乙烯（sm）是重要的有機(jī)化工原料。負(fù)壓絕熱乙苯脫氫是生產(chǎn)苯乙烯的主要工藝，其反應(yīng)所需的負(fù)壓環(huán)境由尾氣壓縮機(jī)提供，尾氣壓縮機(jī)入口管線是負(fù)壓絕熱乙苯脫氫反應(yīng)工序的壓力最低點(diǎn)。該工藝的主反應(yīng)是1mol乙苯在催化劑作用下脫除1mol氫氣后生成1mol苯乙烯，副產(chǎn)物主要有苯、甲苯、焦油、氫氣、一氧化碳、二氧化碳、甲烷等。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中需要對(duì)脫氫反應(yīng)工序的樣品氣進(jìn)行采樣分析，以評(píng)價(jià)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和催化劑的性能。

傳統(tǒng)的處理方法是采用外置真空泵抽負(fù)壓采集經(jīng)低溫水冷卻器冷卻后的樣品，采樣完畢后再利用氮?dú)夤芫€對(duì)采樣管線進(jìn)行吹掃，采樣過(guò)程中的廢氣則直接排放到大氣中。例如，cn201476995u公開(kāi)了一種真空取樣系統(tǒng)，該真空取樣系統(tǒng)包括一組取樣口、氣體吹掃入口、冷卻裝置、采樣瓶、取樣口和真空泵，該采樣方法需要真空泵等設(shè)施，操作復(fù)雜，采樣速度慢，樣品難以置換干凈，代表性差，需要較長(zhǎng)的置換時(shí)間并浪費(fèi)較多的物料才能確保置換干凈。cn204575369u公開(kāi)了一種負(fù)壓防爆采樣裝置，包括有冷卻器、鋼瓶、氣動(dòng)真空發(fā)生器和連接管線及閥門(mén)，該采樣方法同樣需要配置氣動(dòng)真空發(fā)生器，且需要引射氣，操作比較復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對(duì)傳統(tǒng)的采樣裝置采樣速度慢、操作復(fù)雜、廢氣對(duì)環(huán)境污染等問(wèn)題，提供一種采樣速度快、操作簡(jiǎn)單、避免廢氣對(duì)環(huán)境污染的采樣裝置。

此外，本發(fā)明還提供一種利用上述采樣裝置進(jìn)行采樣的方法。

一種采樣裝置，包括：

樣品氣進(jìn)氣裝置，用于引出樣品氣；

與所述樣品氣進(jìn)氣裝置連通的冷卻裝置，用于冷卻引出的所述樣品氣，得到氣液混合物；

與所述冷卻裝置連通的氣液分離裝置，用于將所述氣液混合物進(jìn)行氣液分離，得到廢氣和冷凝器；

與所述氣液分離裝置連通的尾氣壓縮裝置，用于壓縮回收所述廢氣；及

與所述氣液分離裝置連通的采樣瓶，用于采集所述冷凝液；

所述尾氣壓縮裝置與所述樣品氣進(jìn)氣裝置之間形成壓力差。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述樣品氣進(jìn)氣裝置包括若干樣品氣進(jìn)氣管線，每根所述樣品氣進(jìn)氣管線上設(shè)有樣品氣進(jìn)氣閥，每根所述樣品氣進(jìn)氣管線通過(guò)各自的樣品氣進(jìn)氣閥與所述冷卻裝置連通。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述冷卻裝置包括低溫水冷卻器以及分別與所述低溫水冷卻器連通的進(jìn)料管線和出料管線，所述進(jìn)料管線上設(shè)有低溫水冷卻器進(jìn)口閥，所述出料管線上設(shè)有低溫水冷卻器出口閥，所述進(jìn)料管線通過(guò)所述低溫水冷卻器進(jìn)口閥與所述樣品氣進(jìn)氣裝置連通，所述出料管線通過(guò)所述低溫水冷卻器出口閥與所述氣液分離裝置連通。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述氣液分離裝置包括氣液分離罐以及分別與所述氣液分離罐連通的氣相管線和液相管線，所述氣相管線上設(shè)有氣液分離罐出口閥，所述液相管線上設(shè)有密閉采樣閥，所述氣相管線通過(guò)所述氣液分離罐出口閥與所述壓縮裝置連通，所述液相管線通過(guò)所述密閉采樣閥與所述采樣瓶連通。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述采樣裝置還包括吹掃裝置，所述吹掃裝置與所述樣品氣進(jìn)氣裝置連通，用于吹掃置換所述樣品氣進(jìn)氣裝置中的樣品氣。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述吹掃裝置包括氮?dú)獯祾吖芫€和設(shè)置在所述氮?dú)獯祾吖芫€上的吹掃氮?dú)馐珠y，所述氮?dú)獯祾吖芫€通過(guò)所述吹掃氮?dú)馐珠y與所述樣品氣進(jìn)氣裝置連通。

一種利用上述采樣裝置進(jìn)行采樣的方法，所述采樣方法利用所述樣品氣進(jìn)氣裝置與所述尾氣壓縮裝置之間的壓力差進(jìn)行采樣，包括以下步驟：

所述樣品氣進(jìn)氣裝置引出樣品氣；

所述冷卻裝置冷卻引出的所述樣品，得到氣液混合物；

所述氣液分離裝置將所述氣液混合物進(jìn)行氣液分離，得到廢氣和冷凝液；

所述尾氣壓縮裝置壓縮回收所述廢氣；

所述采樣瓶采集所述冷凝液。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述樣品氣進(jìn)氣裝置的壓力為36kpa~44kpa、33kpa~40kpa或50kpa~91kpa，所述尾氣壓縮裝置的壓力為26kpa~30kpa。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述冷卻裝置冷卻引出的所述樣品氣的步驟中，所述冷卻的溫度≤10℃。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述采樣方法還包括以下步驟：

吹掃裝置吹掃置換所述樣品氣進(jìn)氣裝置中的樣品氣；

所述吹掃裝置吹掃置換所述樣品氣進(jìn)氣裝置中的樣品氣的步驟中，所述吹掃的壓力≤0.78mpa。

上述采樣裝置及利用其進(jìn)行采樣的方法，通過(guò)樣品氣進(jìn)氣裝置與尾氣壓縮裝置之間的壓力差，將樣品氣送至冷卻裝置冷卻，冷卻后的氣液混合物再進(jìn)入氣液分離裝置分離，分離的冷凝液進(jìn)入采樣瓶采集，分離的廢氣經(jīng)尾氣壓縮裝置壓縮回收，解決了傳統(tǒng)的采集裝置采樣速度慢、操作復(fù)雜、廢氣對(duì)環(huán)境污染等問(wèn)題。

此外，采用吹掃裝置吹掃置換樣品氣進(jìn)氣裝置中的樣品氣，樣品短時(shí)間就能置換干凈，代表性好。

附圖說(shuō)明

圖1為一實(shí)施方式的采樣裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的首選實(shí)施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對(duì)本發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容更加透徹全面。

需要說(shuō)明的是，當(dāng)一個(gè)元件被認(rèn)為是與另一個(gè)元件“連通”時(shí)，它可以是直接連通到另一個(gè)元件，或者可能同時(shí)存在居中元件。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)中所使用的術(shù)語(yǔ)只是為了描述具體實(shí)施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。

請(qǐng)參閱圖1，一種采樣裝置，包括樣品氣進(jìn)氣裝置10、與樣品氣進(jìn)氣裝置10連通的冷卻裝置20、與冷卻裝置20連通的氣液分離裝置30、與氣液分離裝置30連通的尾氣壓縮裝置40、與氣液分離裝置30連通的采樣瓶50和與樣品氣進(jìn)氣裝置10連通的吹掃裝置60，樣品氣進(jìn)氣裝置10與尾氣壓縮裝置40之間形成壓力差。

其中，樣品氣進(jìn)氣裝置10用于引出樣品氣。

具體的，樣品氣進(jìn)氣裝置10包括若干樣品氣進(jìn)氣管線100，每根樣品氣進(jìn)氣管線100上設(shè)有樣品氣進(jìn)氣閥110，每根樣品氣進(jìn)氣管線100通過(guò)各自的樣品氣進(jìn)氣閥110與冷卻裝置20連通。

可以理解，上述若干樣品氣進(jìn)氣管線100的規(guī)格及數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際需要采集的樣品氣進(jìn)行確定。

例如，當(dāng)對(duì)負(fù)壓絕熱乙苯脫氫反應(yīng)工序的樣品氣進(jìn)行采集時(shí)，上述若干樣品氣進(jìn)氣管線分別為第一負(fù)壓絕熱反應(yīng)器入口樣品氣進(jìn)氣管線、第一負(fù)壓絕熱反應(yīng)器出口樣品氣進(jìn)氣管線、第二負(fù)壓絕熱反應(yīng)器入口樣品氣進(jìn)氣管線、第二負(fù)壓絕熱反應(yīng)器出口樣品氣進(jìn)氣管線、三聯(lián)式換熱器出口樣品氣進(jìn)氣管線和乙苯/蒸汽分離器出口樣品氣進(jìn)氣管線。

冷卻裝置20，用于冷卻引出的上述樣品氣，得到氣液混合物。

具體的，冷卻裝置20包括低溫水冷卻器200、分別與低溫水冷卻器200連通的進(jìn)料管線210和出料管線220。

其中，進(jìn)料管線210上設(shè)有低溫水冷卻器進(jìn)口閥212。出料管線220上設(shè)有低溫水冷卻器出口閥222。

上述進(jìn)料管線210通過(guò)低溫水冷卻器進(jìn)口閥212與樣品氣進(jìn)氣裝置10連通。出料管線220通過(guò)低溫水冷卻器出口閥222與氣液分離裝置30連通。

在本實(shí)施方式中，低溫水冷卻器200為列管式換熱器，殼程介質(zhì)為≤10℃的低溫水，管程介質(zhì)為樣品氣，該列管式換熱器的換熱面積可根據(jù)具體工況而定。

氣液分離裝置30，用于將上述氣液混合物進(jìn)行氣液分離，得到廢氣和冷凝液。

具體的，氣液分離裝置30包括氣液分離罐300、分別與氣液分離罐300連通的氣相管線310和液相管線320。

其中，氣相管線310上設(shè)有氣液分離罐出口閥312。液相管線320上設(shè)有密閉采樣閥322。

上述氣相管線310通過(guò)氣液分離罐出口閥312與尾氣壓縮裝置40連通。

液相管線320通過(guò)密閉采樣閥322與采樣瓶50連通。

尾氣壓縮裝置40，用于壓縮回收廢氣。

由于負(fù)壓絕熱乙苯脫氫的負(fù)壓環(huán)境由尾氣壓縮機(jī)提供，因此在對(duì)負(fù)壓絕熱乙苯脫氫反應(yīng)工序的樣品氣進(jìn)行采集時(shí)，上述尾氣壓縮裝置40可以直接使用現(xiàn)有的尾氣壓縮機(jī)，節(jié)省了裝置成本。廢氣經(jīng)過(guò)壓縮回收，實(shí)現(xiàn)零排放，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。

采樣瓶50，用于采集冷凝液。

可以理解，采樣完畢后，需要對(duì)樣品氣進(jìn)氣裝置10中的樣品氣進(jìn)行吹掃置換，吹掃裝置60即用于吹掃置換樣品氣進(jìn)氣裝置10中的樣品氣。

具體的，吹掃裝置60包括氮?dú)獯祾吖芫€600和設(shè)置在氮?dú)獯祾吖芫€600上是吹掃氮?dú)馐珠y610。

其中，氮?dú)獯祾吖芫€600通過(guò)吹掃氮?dú)馐珠y610與樣品氣進(jìn)氣裝置10連通。

需要說(shuō)明的是，上述樣品氣進(jìn)氣裝置10、冷卻裝置20、氣液分離裝置30、尾氣壓縮裝置40和吹掃裝置60不限于以上所描述的具體結(jié)構(gòu)，在其他實(shí)施方式中，上述裝置還可以是現(xiàn)有的具有其他結(jié)構(gòu)的裝置，只要能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的功能即可。

上述采樣裝置進(jìn)行采樣時(shí)，樣品氣進(jìn)氣裝置10中的一根樣品氣進(jìn)氣管線100上的樣品氣進(jìn)氣閥110打開(kāi)，引出樣品氣；樣品氣經(jīng)低溫水冷卻器進(jìn)口閥212流入低溫水冷卻器200冷卻后，形成氣液混合物；該氣液混合物從低溫水冷卻器出口閥222流出，進(jìn)入氣液分離罐300進(jìn)行氣液分離，得到廢氣和冷凝液；廢氣經(jīng)氣液分離罐出口閥312進(jìn)入尾氣壓縮裝置40壓縮回收；冷凝液經(jīng)密閉采樣閥322流入采樣瓶進(jìn)行采集。

采樣完畢后，關(guān)閉低溫水冷卻器進(jìn)口閥212和氣液分離罐出口閥312，打開(kāi)吹掃氮?dú)馐珠y610對(duì)樣品氣進(jìn)氣管線100進(jìn)行氮?dú)獯祾咧脫Q，吹掃完畢后，關(guān)閉吹掃氮?dú)馐珠y610和樣品氣進(jìn)氣閥110。

上述采樣裝置，由于樣品氣進(jìn)氣裝置10和尾氣壓縮裝置40之間存在壓力差，打開(kāi)樣品氣進(jìn)氣閥110、低溫水冷卻器進(jìn)口閥212、低溫水冷卻器出口閥222和密閉采樣閥322，樣品氣可自動(dòng)流出，依次經(jīng)過(guò)冷卻、氣液分離后進(jìn)入采樣瓶50采集，采樣速度快、操作簡(jiǎn)單。

一種利用上述采樣裝置進(jìn)行采樣的方法，即利用樣品氣進(jìn)氣裝置10與尾氣壓縮裝置40之間的壓力差進(jìn)行采樣的方法，包括以下步驟：

s110、樣品氣進(jìn)氣裝置引出樣品氣。

在本實(shí)施方式中，樣品氣進(jìn)氣裝置10包括若干樣品氣進(jìn)氣管線100，每根樣品氣進(jìn)氣管線100上設(shè)有樣品氣進(jìn)氣閥110。

具體的，根據(jù)需要只需打開(kāi)其中一根樣品氣進(jìn)氣管線100上的樣品氣進(jìn)氣閥110即可以引出相應(yīng)的樣品氣。

其中，樣品氣進(jìn)氣裝置10的壓力為36kpa~44kpa、33kpa~40kpa或50kpa~91kpa。

s120、冷卻裝置冷卻引出的上述樣品氣，得到氣液混合物。

具體的，冷卻的溫度≤10℃。

在本實(shí)施方式中，冷卻裝置20包括低溫水冷卻器200、分別與低溫水冷卻器200連通的進(jìn)料管線210和出料管線220。

其中，低溫水冷卻器200為列管式換熱器，殼程介質(zhì)為≤10℃的低溫水，管程介質(zhì)為樣品氣，該列管式換熱器的換熱面積可根據(jù)具體工況而定。

s130、氣液分離裝置將上述氣液混合物進(jìn)行氣液分離，得到廢氣和冷凝液。

在本實(shí)施方式中，氣液分離裝置30包括氣液分離罐300、分別與氣液分離罐300連通的氣相管線310和液相管線320。

分離后的廢氣走氣相管線310，冷凝液走液相管線320。

s140、尾氣壓縮裝置壓縮回收上述廢氣。

具體的，廢氣經(jīng)尾氣壓縮裝置40回收壓縮，實(shí)現(xiàn)零排放，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。

其中，尾氣壓縮裝置40的壓力為26kpa~30kpa。

s150、采樣瓶采集上述冷凝液。

具體的，冷凝液經(jīng)采樣瓶50采集。

由于采樣完畢后，需要對(duì)樣品氣進(jìn)氣裝置10中的樣品氣進(jìn)行吹掃置換，因此，上述采樣方法還包括以下步驟：

s160、吹掃裝置吹掃置換樣品氣進(jìn)氣裝置中的樣品氣。

其中，吹掃的壓力≤0.78mpa。

在本實(shí)施方式中，吹掃裝置60包括氮?dú)獯祾吖芫€600和設(shè)置在氮?dú)獯祾吖芫€600上是吹掃氮?dú)馐珠y610。

具體的，吹掃氮?dú)獾膲毫Α?.78mpa。

上述利用樣品氣進(jìn)氣裝置10與尾氣壓縮裝置40之間的壓力差進(jìn)行采樣的方法，樣品氣經(jīng)過(guò)低溫冷卻、氣液分離、廢氣回收等過(guò)程，解決了傳統(tǒng)的樣品氣采樣速度慢、操作復(fù)雜、廢氣對(duì)環(huán)境污染等問(wèn)題。

以下為具體實(shí)施例（對(duì)負(fù)壓絕熱乙苯脫氫反應(yīng)工序的樣品氣進(jìn)行采集）。

實(shí)施例1

第一負(fù)壓絕熱反應(yīng)器入口樣品氣壓力為44.26kpa，尾氣壓縮機(jī)入口壓力為28.52kpa，采樣時(shí)的壓力差為15.74kpa，采樣時(shí)間約30分鐘，廢氣的排放量為零，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。

實(shí)施例2

第一負(fù)壓絕熱反應(yīng)器出口樣品氣壓力為40.73kpa，尾氣壓縮機(jī)入口壓力為28.52kpa，采樣時(shí)的壓力差為12.21kpa，采樣時(shí)間約37分鐘，廢氣的排放量為零，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。

實(shí)施例3

第二負(fù)壓絕熱反應(yīng)器入口樣品氣壓力為43.40kpa，尾氣壓縮機(jī)入口壓力為28.52kpa，采樣時(shí)的壓力差為14.88kpa，采樣時(shí)間約33分鐘，廢氣的排放量為零，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。

實(shí)施例4

第二負(fù)壓絕熱反應(yīng)器出口樣品氣壓力為35.96kpa，尾氣壓縮機(jī)入口壓力為28.52kpa，采樣時(shí)的壓力差為7.44kpa，采樣時(shí)間約59分鐘，廢氣的排放量為零，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。

實(shí)施例5

乙苯/蒸汽分離器出口樣品氣壓力為74.25kpa，尾氣壓縮機(jī)入口壓力為28.52kpa，采樣時(shí)的壓力差為45.73kpa，采樣時(shí)間約10分鐘，廢氣的排放量為零，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專(zhuān)利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專(zhuān)利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。