气体分析-气体采样导则 第一部分 中文

发布时间:2017年08月17日 04:05:56 信息来源:本站 浏览次数:

ISO TC 158

Date:   2012-12-01

ISO XXXX:XXXX

Secretariat:  NEN  

Gas analysis —Sampling

Part1  General

Document type: International Standard

Document subtype: Work draft

Document stage:

Document language: E



Contents

Foreword

Introduction.. 6

1       范围  Scope.... 7

2       规范性引用文件Normative references.... 7

3       术语及定义  Terms and definitions.... 7

4       采样方案  Sampling scheme.... 9

5       采样系统.... 10

5.1      概述... 10

5.2        采样设备及要求... 10

5.3        采样容器... 10

5.3.1         概述... 10

5.3.2         非金属容器... 10

5.3.3         金属容器... 11

5.3.4         杜瓦瓶... 12

5.4        压力、流量调节器... 12

5.5        采样导管(Sampling tube... 12

5.6        采样装置(Sampling device... 13

6       采样前的准备 Before sampling get ready.... 13

6.1        采样导管和容器的处理... 13

6.2        采样装置与检漏... 13

6.2.1         采样装置的构建... 13

6.2.2         检漏... 13

7       试样预处理.... 13

7.1        概述... 13

7.2        过滤... 14

7.3        脱水干燥... 14

7.4        冷却或升温... 14

7.5        采样压力和采样量... 14

8       采样方法.... 15

8.1        概述... 15

8.2        封闭液置换采样法... 15

8.3        移动活塞排空置换采样法... 15

8.4        /降压置换采样法... 15

8.5        抽空置换采样法... 16

8.6        流动吹扫置换采样法... 16

9       采样程序.... 17

9.1        压缩气体采样按照ISO ××××——××××Part 2... 17

10         采样误差分析 error analysis for sampling.... 17

10.1      概述... 17

10.2      气体分层... 17

10.3      采样系统问题... 17

10.4      流速变化... 17

10.5      采样导管... 17

10.6      采样系统置换... 17

10.7      封闭液。... 18

11         采样安全 Safety in sampling.... 18

11.1      概述... 18

11.2      一般要求... 18

11.3      压缩气体采样... 19

11.4      低温液化气体采样... 19

11.5      有毒气体采样... 19

11.6      可燃、易爆气体采样... 20

Annex A.. 21

(informative). 21

部分常用气体与气体包装及管道材料间的适应性... 21

Annex B.. 23

(informative). 23

部分气体在水中的溶解度... 23

Annex C. 24

(informative) 24

常见可燃性气体的爆炸极限... 24

Bibliography. 25


Foreword

ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.

International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.

The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.

ISOXXXX  was prepared by Technical Committee ISO/TC 158, Analysis of gases.


Introduction


气体的组成、杂质含量以及物性的测定,在很大程度上取决于采样技术。通常,采样被视为气体分析的第一步,是气体分析非常重要的步骤。采样系统的设计、采样装置的构建及其组件的选择、采样方案设计、采样方法即程序、采样误差规避以及采样安全等,都是至关重要的,任何一小点点的疏忽、不严密或失误,都将对气体分析测定的结果与安全产生严重影响。

气体产品通常在容器中以压缩气体、液化气体的方式储存、运输,或通过管道输送。不同的包装储运、输送方式,不同的成分分析,其采样方法亦不尽相同。

气体具有较强的扩散性和渗透性,通常情况下其组成是均匀的,气体采样在理论上问题比较少些,然而,由于气体试样极易被污染,在实践中存在的问题往往比较多。

本国际标准将致力于对压缩气体、液化气体、管道气体产品分析以及特殊气体分析的采样提供技术指南。ISO××××: ××××《气体分析——采样》预期分为以下几个部分:

—— part 1 总则;

—— Part 2 压缩气体采样;

—— Part 3 液化气体采样;

—— Part 4 管道气体采样;

—— Part 5 特殊分析采样。

警告——使用本国际标准可能涉及多种危险。本国际标准并非指明了伴随标准的使用所带来的所有安全问题。本国际标准的使用者有责任制定确保气体采样安全和健康的措施,所有的采样活动均应遵守国家和当地的安全法规。


Gas analysis — Sampling

Part1  General

1       范围  Scope

ISO××××: ××××的本部分给出了气体分析采样技术有关的基本术语定义和一般性规定,包括采样装置及设备、采样方法及程序、采样代表性讨论以及采样安全等。

本国际标准适用于压缩气体、液化气体和管道输送气体产品的采样。

本国际标准不适用于环境空气采样和排放气采样。

2    规范性引用文件Normative references

The following references document are indispensable for the application of this document. For dated references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced document(including any amendments)applies.

ISO 6206:1979  Chemical products for industrial use; Sampling; Vocabulary

ISO 7504:2001 Gas Analysis – Vocabulary.

ISO ××××:×××× Part 2 压缩气体采样

ISO ××××:×××× Part 3 液化气体采样

ISO ××××:×××× Part 4 管道气体采样

ISO ××××:×××× Part 5 特殊分析采样

3       术语及定义  Terms and definitions

ISO 7504、ISO 6206界定的以及下列术语和定义适用于本国际标准。

3.1    

气体(Gas

在101.3Kpa下,沸点介于-273.15℃20℃之间的物质

3.2    

液化气体Liquefied gas

    以液体状态贮存、输送的气体,是高(低)压液化气体和低温液化气体的统称。

3.3   

高压液化气体  High pressure liquefied gas

    临界温度高于或等于-50且小于或等于70℃,由于压缩而部分呈液态的气体。

3.4   

低压液化气体

临界温度大于70℃,由于压缩而部分呈液态的气体。

3.5   

低温液化气体  Low temperature liquefied gas

    临界温度低于-50℃,由于低温而部分呈液态的气体。

3.6    

压缩气体  Compressed gas

临界温度等于/低于-50℃,加压时完全呈气态的气体。

3.7   

有毒气体  Toxic gas

    半致死量LC50不大于5000×10-6(体积分数)的气体。

3.8 

部位样品  Spot  sample

从特定部位(或特定时段)采集的一定数量的样品,代表局部部位或某一时段的积累试样。

3.9 

试样转移  Sample transfer

    用采样容器将试样转移至分析仪器(装置)现场的操作。

3.10  

采样设备  sampling equipment

构建采样装置的各部件,包括采样管道、气体压力调节器、气体流量调节器、采样容器、连接接头等。

3.11  

采样装置  Sampling device

体储存容器或输送管线输出接口、采样管道、压力调节器、流量调节器、采样容器或分析仪器等组件构建的气体传输与控制装置。

3.12  

    采样代表性

采集的子样与母样之间的一致性。

3.13  

直接采样

    将试样与分析单元直接连接时的采样。

3.14  

转移采样

    使用采样容器的采样。

4       采样方案  Sampling scheme

4.1   概述

采样的宗旨是采集足够量的代表样。由于气体具有渗透性、扩散性、极易被污染等特点,在气体采样实践中的关键是确保采样系统的气密性、避免污染、防吸附以及充分的吹扫置换等。但随着气体产品的物态(气态或液态、压力和温度)、性质、纯度、待测组分含量以及包装、储运、输送方式的不同,采样方案应不尽相同。因此,在进行气体试样采样之前,必须制定一套切实可行的、完整的采样方案。

4.2   采样方案设计

采样方案的设计流程如图1所示。

气体分析采样

是否需要预处理

是否直接采样

构建采样装置(5.6)

制定安全措施(11)

制定预处理方案(7)

Y

N

转移采样

Y

N

选择采样容器(5.3)

压缩气体采样

(Part 2)

液化气体采样

(Part 3)

管道气体采样

(Part 4)

特殊分析采样

(Part 5)

选择采样方法(8)


图2 采样流程图

采样方案的设计包括:

——采样预处理方案,详见第7章要求;

——采样容器。转移采样按照5.3条要求选择采样容器;

——采样装置构建(包含采样设备的选择)方案详见5.6条规定;

——采样方法选择,详见第8章;

——采样安全防护措施,按照第11章要求制定。

5       采样系统

5.1 概述

采样系统通常由试样输出接口、输送管道、压力和流量调节器、截止阀、样品容器、排空或抽空系统、必要的预处理系统和必要的排放气体处理系统等组成。

采样系统应根据产品的不同性质、产品不同的储存、运输或输送方式、产品的物理状态(气态或液态)、压力和温度、采样设备材质与气体的兼容性、气体分析任务等因素而设计。因此,采样系统不是通用的,而是一种特定设计的、能够确保采集代表样的特定应用系统。

采用系统必须是:清洁、干燥、无泄漏、无渗透、无反应、无吸附。

5.2   采样设备及要求

构建气体采样装置的主要设备通常包括采样管道、接头、采样容器、(压力、流量)调节器、气体排放和安全设施等。

采样设备的材质应与所采取的试样相适应,对试样气体不渗透、不吸收、不吸附、不发生化学反应、不起催化作用,机械性能良好。

采样设备采用何种材料需要由气体产品的储运或输送方式、气体的组成、纯度及待测组分含量、性质以及试样的温度、压力等因素确定。气体纯度越高、测定组分含量越低、吸附性越强,对采样设备的要求越高。

气体采样管道、采样容器常用材料与气体的适应性参见附录A

5.3  采样容器

5.3.1    概述

采样容器用作气体试样的采集、储存和转移,适用于转移采样。

采样容器可以是非金属容器或金属容器,其材质应符合本国际标准5.2条的要求。

非金属材质容器通常适用于采集常压、低压气体试样以及常量组分分析的采样,不适用于采集高压气体和液化气体试样的采样,通常也不适用于微量组分、吸附性组分分析的采样。

金属材质容器通常适用于采集压缩气体试样和液化气体试样的采样。

采集低温液化气体样品采用隔热良好的杜瓦瓶采样容器采样。

微量水、微量硫化物等较强吸附性组分的测定不宜采用采样容器转移采样。

5.3.2    非金属容器

5.3.2.1       玻璃容器

玻璃容器具有化学惰性,吸附性较小(取决于活塞油)。通常用于采集压力不高的气体试样。

玻璃注射用针筒通常是常见的玻璃采样容器。

两头带有玻璃活塞(涂活塞油)的玻璃容器,如图1所示。



1 玻璃采样器

5.3.2.2       橡胶气袋

橡胶气袋作为采样容器,价廉易得,使用方便,但易吸附烃类等气体,易渗透氢气、氦气等小分子气体,放置后试样的组成可能会发生变化,采样后应尽快进行分析,通常用于要求不高的常量气体分析采样,不宜用于氢、氦、烃类气体的采样,不宜用于测定水分、硫化物、微量氧、微量氮、微量含碳化合物等组分的采样。

5.3.2.3       复合膜气袋

复合膜气袋用于采集略高于大气压的气体试样。复合膜气袋对气体的吸附性、渗透性优于橡胶气袋。复合膜气袋品种较多,应按照不同的气体性质选择适合的复合膜气袋。

复合膜气袋通常适用于常压、低压气体采样,一般不宜用于微量氧、微量氮的分析采样。

5.3.3    金属容器

5.3.3.1       小容积

小容积气瓶用于压缩气体和高压液化气体的采样。

常用小容积气瓶如不锈钢瓶、碳钢瓶和铝合金瓶等,有单阀型、双阀型,如图2所示。常用容积为0.1L10L,额定压力:0.1 Mpa ~15Mpa

气瓶材质与气体的相容性见附录A

当采集具有较强吸附性、反应性和微量组分气体试样时,通常要求使用内壁处理(抛光、钝化、镀膜)的气瓶采样。

采样气瓶容器的管理、储存、运输等应符合国家和地方的规定,定期进行水压试验和气密性试验。


(a)                    b               c


2 气体采样小钢瓶

5.3.4    杜瓦瓶

从贮罐中采集低温液化气体(例如液氮、液氧、液氩、液氢、液氦等)的液体样品通常采用隔热良好的杜瓦瓶采样容器采样。

不带阀的敞开式杜瓦瓶,通常用于要求不高的常量分析的采样。

带阀杜瓦瓶如图3所示,用于气体纯度较高的场合。



3 金属杜瓦瓶

5.4    压力、流量调节

气体采样通常需要通过压力调节器、流量控制器调节试样输出的压力和流量。有时还需要使用稳压、稳流阀。

减压阀、压力调节器的压力指标应与试样源的压力相适应。

流量调节阀应与采样要求的输出流量相适应。

对于在线分析的连续采样,推荐使用稳压阀和稳流阀,以保持稳定的试样流量。

高压液化气体采样,为了防止由于绝热膨胀可能出现气体温度降低而引起冷凝,应尽量减少流量控制器的压降。

压力、流量调节器应无死体积或死体积很小,材质应与试样相适应。

5.5    采样导管Sampling tube

采样导管可以采用不锈钢管、碳钢管、铜或紫铜管、铝管、金属软管、玻璃管、石英管、聚四氯乙烯管、聚乙烯等塑料管、橡胶管等。

采样导管的材质应与试样的性质、温度、压力、物态相适应。采样导管的材质与试样性质的适应性见附录A

采样导管的长度应尽可能短,管径应尽可能小。当不得已而采用长导管时,应考虑延长用试样吹扫、平衡时间。在线分析中采用长导管时应考虑试样的滞后性。

非金属材质采样导管通常不适用于高温气体、液化气体以及中高压气体的采样。橡胶管、塑料管通常仅适用常量分析的采样,不适用于水分、硫化物等强吸附性气体以及易渗透氢气、氦气等小分子气体的分析采样。

高纯度气体的采样、腐蚀性气体采样以及测定微量氧、氮、水等组分时的采样,宜采用金属导管,如不锈钢管。

5.6  采样装置(Sampling device

用合适的接头,将气体产品输出口、采样导管、减压阀、流量调节阀、采样容器或分析装置、排空管等组件紧密连接起来构成采样装置。

采样装置对不同的产品是特定的,它可以长期反复使用,也可以是临时构建,但通常不可以共用。

采样装置可以分为两类:指向分析仪器的直接采样和指向采样容器的间接采样。

构建采样装置的各种组件的材质应符合本国际标准5.2的要求,除此以外,采样装置的关键应是无泄漏、无渗透、无反应和无吸附。

6       采样前的准备 Before sampling get ready

6.1   采样导管和容器的处理

采样导管、采样容器内可能有润滑剂、油脂、渣粒和其他污染物,使用前应预先对其进行彻底地清洗。视污染的具体情况,可以选择使用机械方法进行内壁表面处理,或选择使用化学方法,如酸洗、碱洗、钝化或用其他化学表面剂处理,或进行电化学抛光。

对采样容器、采样导管应进行干燥处理。

对于可能有物理吸附或化学反应的试样,特别对于极低含量的试样,应对采样金属容器、金属导管内壁应进行抛光、钝化处理。玻璃容器内壁可用硅烷化试剂处理以减小吸附性。

6.2   采样装置与检漏

6.2.1    采样装置的构建

使用合适的接头连接件,将采样点与导管、减压阀、流量调节阀、采样容器或分析仪器(装置)等组件连接起来构建一个特定的采样装置,实现向分析仪器直接采样或向采样容器的间接采样。

根据气体试样的包装储运以及输送情况,气体采样装置可以按照以下3种类型构建:

a.       压缩气体采样装置;

b.       液化气体采样装置;

c.       管道输送气体采样装置。

6.2.2    检漏

在使用前,必须对采样装置进行仔细的检漏。应对各连接接头、焊接处,经过重装的部件都应仔细进行分段检漏。

可以选择以下方法进行检漏:

a.关闭出口,将系统加压后关闭气源,在一定时间内,观察压力计的变化;

b.将系统加压、保压,用表面活性剂检漏液(如中性十二烷基磺酸钠溶液、肥皂水、洗涤剂溶液)涂抹所有连接点;

c.用高频火花放电或氦质谱探漏仪检漏。

7        试样预处理

7.1  概述

当欲采集的试样气体可能处于常温、高温或低温,可能含有粉尘、油污、游离水时在向采样容器或分析仪器采样前,必须对试样进行预处理,以确保采集的试样气体是清洁、干燥的。在向分析仪器直接采样时,试样必须完全呈气态,气体的温度应高于其沸点温度,通常应为常温或接近常温。

预处理通常包括:过滤、油水分离、干燥、调节试样气体温度等。

预处理的原则是必须确保不改变试样的组成、不改变待测组分的含量。

7.2  过滤

采样过滤器分离颗粒物。为防止过滤器堵塞,通常采用滤面向下的过滤器装置。

颗粒的分离装置包括:

a.栅网、筛子或粗滤器,可用金属织物、多孔板、烧结块或熔渣物、层片物质制成,能机械地截留较大的颗粒(粒径大于2.5µm)。

b.过滤器由金属、陶瓷或天然与合成纤维的多孔板制成。

c.各种专用的装置:磁的或电的装置、冲击器、鼓泡器、洗涤器、冷凝器、旋风器等。

7.3  脱水干燥

脱水方法的选择一般随给定样品而定。

常用脱水干燥方法如下:

a.        气水分离器、膜渗透;

b.         冷阱脱水:将难凝气体样品在接近0℃的冷凝器中缓慢通过以脱去水分。过程的效率依赖于冷凝器的几何形状和工作状态即气流速度和温度。须注意:可能有某一或某些成分溶解于形成的冷凝水中;

c.         化学干燥:常用的干燥剂有氯化钙、硫酸、五氧化二磷、过氯酸镁、无水碳酸钾和无水硫酸钙;

d.物理吸附:常用的吸附剂有硅胶、活性氧化铝、分子筛等。吸附剂的吸附能力取决于使用前的干燥度、气体进入的状态、使用的压力和温度。须注意:吸附剂可能吸附或解析某一或某些成分从而改变气体样品的组成。

7.4  冷却或升温

对于高温气体试样应进行冷却,但冷却时不应出现待测组分冷凝而改变试样的组成。当有冷凝水析出时还应当进行气水分离,必要时进行干燥,但选择的干燥方法不得改变气体试样的组成或改变待测组分的含量。

对于低温或液态试样,应对试样升温或汽化,特别注意应使某些易凝聚成分完全被气化。

7.5   采样压力和采样量

    采样前,应明确所采集试样应有的压力和试样量。

采集的试样压力与产品的压力相关,应与所需采集的试样量、采样容器标称压力相适应,确保试样压力是安全的。

采集的气体试样量,应大于分析仪器和分析方法所要求的量,满足重复分析或再现分析的要求。

8       采样方法

8.1  概述

在采样前,采样系统通常充满空气。采样操作的关键是用样品气体将采样系统中的空气完全彻底地置换。

根据试样源不同的性状、储存和输送方式,选择不同的采样方法。值得注意的是,无论采取何种采样操作,都需要对采样系统进行多次反复的置换操作或经过较长时间的吹扫方可。尤其是在初次采集具有较长采样管道的气体试样时,在采集管道输送的气体试样时,必须对采样系统进行较长时间的吹扫。

特别是在采集含有微量吸附性组分的试样时,要采集具有真正意义上的代表样品,除了置换操作以外,必须进行较长时间的充分吹扫以令采样系统达到吸附平衡,这可以说是取得代表性试样的第二个关键性操作。

8.2   封闭液置换采样

封闭液置换采样法,是先用一种称之为封闭液的液体充满采样容器,然后用样品气将封闭液置换出去,从而在样品容器中充满了样品气,完成采样操作。

通常可以采用水、稀酸、盐的饱和水溶液作为封闭液。选择封闭液的原则是要避免微分溶解效应。

水是最方便、最常用的封闭液。部分气体在水中的溶解度参见附录B

气体在稀酸或盐水中的溶解度比在水中小,但在稀酸或盐水中的溶解将可能影响某些微量杂质的检测。

可以预先采用样品气将封闭液饱和的方法,但由于气体温度的改变和气流搅动的影响,原来饱和的封闭液可能变成不饱和或过饱和,从而导致一部分气体的再溶解或一部分气体的释放以致使试样组成的改变。

通常,封闭液置换法仅适用于采集常压气体试样和用于常量分析的采样

8.3   移动活塞排空置换采样

移动活塞采样器如图4所示。

1——入口、排出口;2——容器;3——移动活塞图4   移动活塞采样器

推动活塞,将采样器中的空气完全排出。微开试样源或拉动活塞,令试样充满采样器。如此反复操作置换数次后采集试样。

此法通常适用于采集常压气体试样,不适用于测定微量氧、氮、水等组分的采样。

8.4  /降压置换采样

升降压置换采样法流程参见图5(a)。

开启试样气体,关闭采样系统出口阀,令采样系统升压至某一给定值(小于采样系统承受压力),然后关闭试样气体,开启采样系统出口阀,泄压放空。如此反复操作数次,实现对采样系统的置换,完成采样。

重复升降压操作的次数取决于被测物的含量,含量较低时重复次数较多,重复的次数应由试验确定,通常不少于3次。

本法操作简单、容易,速度快,因而常被采用,尤其适用于有死角的采样系统的置换采样。

本方法容易受到回气污染,为此,在降压排空时,不宜将压力降为零。


1——储存容器;2——储存容器输出阀;3——可抽空减压阀;4——压力真空表;

5——流量调节阀;6——三通阀;7——采样容器或分析仪器(a);8——截止阀;

9——排空或链接真空泵;10——放空。

图5 采样流程示意图

8.5  抽空置换采样

抽空置换法流程参见图5(b)。

在采样系统的出口接入一真空泵,先将采样系统抽空,而后切换至通气状态,通入试样气体加压、吹扫采样系统。再次切换至抽空状态抽空采样系统。如此重复操作数次,通常重复三次即可实现采样系统的完全置换。

目前,抽空置换法被认为是最为有效的方法。

8.6  流动吹扫置换采样

此法通常用于在线分析的连续采样和管道输送气体的采样。

直接用试样气体连续地吹扫采样系统。此法吹扫置换系统依赖于吹扫气的用量和吹扫时间。通常,当待测组分含量低、吸附性较强、采样管道较长时,吹扫时间越长,吹扫用试样量越大。

管道输送气体采样采用流动吹扫法时,可能招致滞后效应。加大吹扫气流量或采用旁通可以减小滞后。

采用此法的采样系统不应带有死角。带有死角的采样系统通常需要将流动吹扫法与升降压法结合使用。

当试样气体含有吸附性较强的待测组分,特别是当其含量较低(微量)时,连续流动吹扫法是非常实用的,此时它的意义不仅仅在于置换采样系统中的空气,还在于经较长时间的吹扫可以使采样系统达到吸附平衡以便可以能采集到代表样,这是其它任何置换方法不可替代的。所以,对于较强吸附的试样,即便在经过升降压置换、抽空置换之后,还应继续连续吹扫适当时间直至系统达到吸附平衡。

9        采样程序

9.1  压缩气体采样按照ISO ××××——××××Part 2

8.2 液化气体采样按照ISO ××××——××××Part 3

8.3 管道气体采样按照ISO ××××——××××Part 4

8.4 特殊气体分析采样,按照ISO ××××——××××Part 5

10    采样误差分析 error analysis for sampling

10.1    概述

气体具有扩散性、渗透性以及极易被污染等特性,有的还具有吸附性、发生化学反应,在采样过程中稍有不慎即可影响试样的代表性。所谓采样误差即指由于采样而导致的试样(样本)与其母体(总体)之间的差异,也即表征试样代表性的好坏。

采样绝对没有误差几乎是不可能的。在采样前应预先分析产生误差的因素,以便采取措施使采样误差减少到最低程度。

10.2    气体分层

静置于容器中的气体,可能发生气体分层,从而破坏了气体试样的均匀性。

管道输送气体,当流速较低、管径较大时,可能发生层流。

气体的分层或层流都将导致采样误差。

对于静置分层的情况,采样前应进行均匀化处理。对于管道层流的情况,应选择在接近管道湍流的下游采样,避免在层流处采样。

10.3    采样系统问题

采用系统的泄漏以及对试样气体的渗透、吸附、反应都将招致采集的试样失去代表性。因此,采样前,首先应严格查漏,确认采样系统在正压和真空状态均无泄漏,同时确认采样系统各组件材质无渗透、无反应,以确保在采用过程中试样不被污染、不会导致组成的改变或者某些成分含量的改变。

对于较强吸附性的待测组分的采样,采样系统的任何微小吸附都将破坏试样的代表性。然而,这种微小的吸附有时是难以克服的,为此,需要用较长时间对采用系统进行连续吹扫并在达到吸附平衡之后方可进行采样。

10.4    流速变化

在连续在线分析中,连续采样流速的微小变化会引起测定的误差。按照分析仪器要求,应控制、保持连续采样流量的稳定。

10.5    采样导管

导管过长将引起滞后。采样导管应尽可能短。选用较小管径的导管是合适的。加大流速可以减少导管吹扫时间。

10.6    采样系统置换

采样系统置换不彻底。特别是在微量分析采样时,采样系统置换不彻底可以导致不可饶恕的后果,再就是系统的吹扫一定要达到平衡,需要引起特别的警惕。

10.7    封闭液。

采用封闭液置换法采样时,应避免微量组分溶解效应。通常使用水、稀酸或盐的水溶液作封闭液。气体在水中的溶解度参见附录B

通常的操作是应先用样品气将封闭液饱和,以封闭液充满样品容器,然后用样品气将封闭液置换出去,从而令容器中充满样品气,完成采样操作。但由于温度和振荡等的影响,被饱和的封闭液可能变成不饱和或过饱和,这就会再溶解一部分气体或释放一部分气体,从而导致样品气组成的改变。

11    采样安全 Safety in sampling

11.1    概述

在一定意义上说,几乎所有气体都可以视为对人体是有害的。即便是空气,当它被压缩或者被液化时,即具有高压、爆炸、冻伤或引起火灾的严重危险性。

气体采样的危险性包括:

——氧化性、易燃性、爆炸性;

——毒性;

——腐蚀性、刺激性;

——窒息性;

——高压或低温等。

以上危险性往往不是孤立事件,而往往是多种危险并存。

在进行气体采样时,采样者有可能受到人身伤害或危及他人的安全。本国际标准仅旨在为气体采样的操作人员和负责人提出安全警示,使用者应注意所有安全事项方可确保采样安全。

除了采集试样时需要特别注意外,同时在采样容器的储存、运输、使用中也应遵守危险品运输的法律、法规以及承运者提出的安全要求。

11.2     一般要求

气体分析采样应规避各种可能的人身危害,详细考虑采样过程中可能发生的任何细小事故的后果,例如:溢出、阀门失灵等,以确保采样安全。

通常气体采样应遵循以下规定:

a.       采样前,采样者应熟知欲采集试样的物理、化学性质以及可能存在的危险性,熟知规避各种危险性的预防措施,接受过安全知识合格培训和使用安全设施的合格训练,包括灭火器、防护眼镜、防毒面具、防护手套和防护服等;

b.       采样地点应有必要的安全设施、出入安全通道、符合要求的照明以及通风条件等;

c.       采样装置应具有必要的切断、减压和控制流速的装置,必要的排空装置;

d.       应确保采样系统无泄漏。不应随意排放吹扫、置换以及采样过程中的排放气体,特别是对于毒性气体,应有正确的排空处理措施。采样结束后,采样者应确保所有被打开的部件和采样口重新关闭;

e.       所用采样容器及其储存、运输应符合国家和当地的法律法规规定,密闭并附有减压装置。在采样容器上应有物料名称、性质及其危险性标记;

f.        为确保安全,采样时应有第二人在场。二者都应受过专门训练,熟知在紧急情况时应采取的行动和防护措施。采样操作时,陪伴者应清楚地观察整个采样操作过程,一旦发现情况应首先立即报警,特别是在毒性气体进行采样时,采样者一旦感到不适,应立即停止采样、采取措施并向主管人报告。除非在极特殊的情况下,不得单独一人进行营救;

g.       采样中发现的任何异常均应提交报告并记录在案。

11.3     压缩气体采样

高、中压气体和高压液化气体采样的主要危险在于压力和高速气流伤害。采样时必须配备减压器和控制气体流速的设施。

使用采样容器采样时,采样前应对采样容器进行检查,确认其承受压力与试样相适应;容器的使用压力与容器的压力标记相符合。采样之前还应检查容器与采样点的接头连接的可靠性。

高压液化气体采样时,采样容器应留有适当的空间,在任何情况下,该空间必须不小于在可能遇到的最高温度时的总体积的5%。

11.4     低温液化气体采样

低温液化气体温度极低,常压沸点都在-90℃(-130℉)以下。低温液体及其低温蒸气有迅速冻伤人体组织、使普通材料(例如碳钢)的容器变脆、易碎,在受压时有破裂的危险。

所有的低温液体汽化的体积膨胀率都相当高。如果这些低温液体在密闭容器中迅速汽化将产生巨大的压力而发生爆炸。采样时应严格按照充装系数充灌,不可将采样容器全充满。

当低温液体汽化扩散到周围的空气中时,因其低温冷却效果将会产生可见的雾气或可见蒸汽云,扩散范围较大。对于易燃、窒息和有毒气体,应当对可见蒸汽云以外的空气进行检测。

采样时,采样者应特别注意正确佩戴防护用品(防护眼镜、防护面具、防护手套、防护服等)。警惕低温液体对人体的溅伤,例如对眼睛、手的溅伤

11.5     有毒气体采样

在一定意义上,几乎所有的气体都可以看作是有害于健康的。毒性气体可直接危及生命。无毒的惰性气体当其浓度增高时将使空气中氧含量降低而造成窒息,有潜在的致命性。

有毒气体对人身的毒害主要是呼吸中毒。

首先,不管气体是否有毒,进行采样时,采样的场所都应通风良好。

有毒气体采样时,应使用适当的防毒面具,必要时,采样者应穿着合适的罩衣,以备万一玷污可以更换。玷污的衣服不要直接送洗衣房或清洁工,应先由了解其危险性的内行人采取适当步骤清除玷污后,再行洗涤。

有毒气体采样不应有泄漏,在采样点应装有切断关闭的阀门,一旦发现泄漏可立即切断气源。

有毒气体采样容器上应有明显的有毒标志。

在离开采样现场之前,应对采样点进行仔细清理、检查,确认无泄漏。发现任何泄漏必须立即报告。

特别提醒:某些有毒气体(例如一氧化碳)是无味的,不能被发觉;某些气体(例如氰化氢)虽有气味,但实际上有人不能辨别;而人(例如对硫化氢)的嗅觉可能在连续接触臭味后会变得迟钝;任何气体(除氧以外)若充斥在空气中因无法觉察将会导致窒息。

11.6     易爆气体采样

可燃、易爆气体采样有发生火灾和爆炸的危险。部分气体的爆炸限参见附录C

氢气、天然气(LNGCNG)、液化石油气、工业乙烯等都是典型的易燃易爆气体。

易燃、易爆气体采样应遵守易燃易爆物品、场所及运输管理规定、消防安全管理及防火防爆管理规定。采样容器应有明显的易燃易爆气体标志。

可燃、易爆气体采样首先要注意的是防火。在采样区域20m内必须严禁烟火、明火,严防静电、火花。采样区域需宽广而不狭窄,备有合适灭火器材。

采样结束后确保所有阀门关闭并清理现场。




Annex A

(informative)

部分常用气体与气体包装及管道材料间的适应性

A.1  不同材质与各类气体间的适应性见表A1

表1  材料的适应性

气体

材     料

不锈钢

普通钢

/黄铜

铝/

铝合金

/镍合金

玻璃

/石英

聚四氟乙烯

硅衬垫不锈钢

天然橡胶

丁基橡胶

硅橡胶

氟橡胶

氯丁橡胶

稀有气体

A

B

A

A

A

A

B

A

C

A

A

A

H2

A

A

A

A

B

A

C

A

O2

A

B

A

A

A

A

B

A

C

B

A

A

N2

A

B

A

A

A

A

A

A

C

A

A

CO2

A

A

A

A

A

A

B

A

C

B

A

A

CO

B

C

A

A

A

B

A

C

B

A

A

A

烷类

A

A

A

A

A

A

B

A

C

C

A

烯烃

A

B

A

A

A

B

A

C

C

芳烃

A

C

A

A

A

B

A

C

C

NO

A

A

A

A

A

B

A

C

C

A

A

NO2

A

C

A

A

B

A

C

C

A

A

Cl2

B

A

A

A

A

A

C

B

A

HCl

B

B

C

A

A

B

A

C

A

NH3

A

A

C

A

A

C

A

C

A

H2S

B

C

A

A

A

B

A

C

C

A

SO2

A

B

A

A

A

B

A

C

C

A

氟化物

A

A

C

A

SF6

A

A

A

A

A

C

A

A

AIR

A

A

A

A

A

A

光气

A

A

A

A

注:

(1) 标注说明:  A.相适应;    B.有限适应或有保留;    C.不相适应;  

(2) 无标注即无相关资料。





A.2  与铝合金钢瓶不相容的气体见表A.4

A.2 不能贮装于铝合金钢瓶的气体

序号

分子式

气体名称

序号

分子式

气体名称

1

C2H2

乙炔

8

CH3Br

溴甲烷

2

Cl2

9

CH3Cl

氯甲烷

3

F2

10

BF3

三氟化硼

4

HCl

氯化氢

11

ClF3

三氟化氯

5

HF

氟化氢

12

COCl2

碳酰氯

6

HBr

溴化氢

13

NOCl

亚硝酰氯

7

CNCl

氯化氰

14

CF2CFBr

三氟溴乙烯


Annex B

(informative)

部分气体在水中的溶解度

B.1 部分气体在水中的溶解度见表B.1

B.1  25 1个标准大气压时部分气体在水中的溶解度

气体

溶解度

氮气

氧气

氢气

一氧化碳

二氧化碳

硫化氢

甲烷

乙烷

乙烯

乙炔

0.0140

0.0277

0.0172

0.0209

0.739

2.225

0.0294

0.0415

0.1064

0.811



Annex C

(informative)

常见可燃性气体的爆炸极限

A.1  常见可燃性气体的爆炸极限见表C.1

表C.1 部分可燃气体在空气中的爆炸极限

序号

名称

分子式

爆炸极限(体积%)

1

甲烷

CH4

5.015.0

2

乙炔

C2H2

2.581

3

乙烯

C2H4

3.132

4

乙烷

C2H6

3.012.5

5

丙烷

C3H8

2.29.5

6

丙烯

C3H6

2.410.3

7

正丁烷

n-C4H10

1.98.5

8

异丁烷

i-C4H10

1.88.4

9

丁烯-1

C4H8

1.69.3

10

丁烯-2

C4H8

1.79.0

11

异丁烯

C4H8

1.88.8

12

戊烷

C5H12

1.48.0

13

              氯甲烷

CH3Cl

8.117.4

14

氯乙烷

C2H5Cl

3.815.4

15

H2

4.075

16

氨(无水)

NH3

1625

17

一氧化碳

CO

12.574

18

硫化氢

H2S

4.345


Bibliography

(1)   ISO 3165:1976 sampling of chemical products for industrial use; Safety in sampling.

(2)   ISO 6206:1979 sampling of chemical products for industrial use; Sampling; Vocabulary.

(3)   ISO 7504:2001 Gas Analysis – Vocabulary.

(4)   ISO 16664:2004  Gas Analysis – Handling of calibration gases and gas mixtures – Guidelines.

(5)     ISO 3274:1876  Gaseous  halogenated hydrocarbons (liquefied gases) – Taking of a sample.

(6)     ISO 8943:2007  Refrigerated light hydrocarbon fluids – sampling of liquefied natural – continuous and intermittent methods.

(7)     ISO 10298: 1995  Determination of toxicity of a gas or gas mixture.

(8)   ISO 10715  Natural Gas – Sampling Guidelines

(9)     ISO 7382  Ethylene for industrial use – Sampling in the liquid and the gaseous phase.

(10)   BS 2069:1954  Gas sampling tubes.

(11)   NF X 20 251  Gas Analysis - Devices for the sampling of gases and their transfer to an analytical unit.

(12)   ASTM F 307 :2007  Standard Practice for Sampling Pressurized Gas for Gas Analysis.

(13)   ASTM D 1265- 11  Standaed practice for sampling liquefied petroleum(LP) gases,manual method.

(14)   Handbook of compressed gases(Fourth edition).

(15)   MATHESON GAS DATA BOOKSeventh Edition  2001Carl L. Yaws

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