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Sichere, repräsentative Gasprobenahme

Best Practices für die Probenahme von Gasen und flüchtigen Flüssigkeiten

Matt Dixon, Senior Principal Design Engineer, Swagelok

Um die Kosten chemischer Verfahren zu optimieren und eine hohe Produktqualität zu gewährleisten, müssen regelmäßig repräsentative Proben der Prozessmedien entnommen und im Labor analysiert werden. Die Entnahme von Proben – auch als Stichprobenahme, Probenahme an der Anlage oder einfach nur Probenahme bezeichnet – hilft bei der Validierung von Prozessbedingungen und stellt sicher, dass die Produkte den internen bzw. Kundenanforderungen entsprechen. Durch die Probenahme können auch die Messergebnisse von Online-Analysegeräten verifiziert werden. Diese werden immer beliebter, da sie in Echtzeit Einblicke in Prozesse liefern.

Bei der Gasprobenahme stellen sich einige Herausforderungen, die es für eine unverfälschte Darstellung der Prozessbedingungen zu überwinden gilt. Im Folgenden gehen wir auf diese Herausforderungen näher ein und erläutern, wie sie sich mit den richtigen Methoden meistern lassen.

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Genaue Analyse der Prozessbedingungen mithilfe von Gasprobenahmezylindern

Bei Gasen und flüchtigen Flüssigkeiten müssen Temperatur und Druck berücksichtigt werden, um etwaige Phasenänderungen mit potenziellen Auswirkungen auf die Zusammensetzung der Proben zu vermeiden.

Grundregeln der Probenahme

Probenahmen dienen dazu, Prozessbedingungen zu überprüfen und ein qualitativ hochwertiges Endprodukt sicherzustellen. Folgende Regeln könnten für Ihren Probenahmeprozess hilfreich sein:

  1. Die Probe muss für den Prozess repräsentativ sein. Verwenden Sie Sonden, mit denen sich Proben aus der Mitte der Prozessrohrleitung ziehen lassen. Vermeiden Sie, dass es während des Transports der Probe zu einem Phasenwechsel kommt.
  2. Die Probe muss zügig entnommen werden. Eine möglichst kurze Transportzeit von der Entnahmestelle zum Labor trägt dazu bei, dass die Probe die Prozessbedingungen korrekt darstellt.
  3. Die Probe muss rein sein. Vermeiden Sie Toträume in dem Teil der Anlage, der dem Probenbehälter vorgelagert ist. Planen Sie eine angemessene Spülung des Probenahmesystems ein, um mögliche Verunreinigungen soweit es geht auszuschließen.

Seien Sie vorsichtig bei Prozessmedien, die ein gelöstes Gas beinhalten. Wenn die Temperatur steigt und der Druck sinkt, kann das gelöste Gas aus der Probe verdampfen. Wenn bei Gasproben hingegen die Temperatur fällt und der Druck steigt, kann das dazu führen, dass Flüssigkeiten kondensieren und aus der Probe heraustropfen. In beiden Fällen hat sich die Zusammensetzung der Probe grundlegend verändert und die Proben sind nicht länger repräsentativ für den Prozess.

Deshalb ist notwendig, Probenahmezylinder anstelle der kostengünstigeren drucklosen Probenflaschen zu verwenden. Durch die Probenahmezylinder wird sichergestellt, dass es im Gas oder der flüchtigen Flüssigkeit nicht zu einer Phasenänderung kommt und die Probe somit repräsentativ bleibt. Die Probenahmezylinder schützen zudem Mitarbeiter und Umwelt vor eventuell giftigen Dämpfen oder Emissionen.

Bei der Probenahme von Gasen und flüchtigen Flüssigkeiten müssen andere Überlegungen angestellt werden als bei der Probenahme nichtflüchtiger Flüssigkeiten. In diesem Artikel wird die Probenahme von Gasen und flüchtigen Flüssigkeiten behandelt. Strategien zur Probenahme bei nichtflüchtigen Flüssigkeiten finden Sie hier.

Die Auswahl des geeigneten Probenahmezylinders

Die meisten Probenahmezylinder sind aus nahtlosen Rohren hergestellt. Dadurch wird eine gleichmäßige Wanddicke, Größe und Kapazität sichergestellt. Je nach Ihren spezifischen Probenanforderungen sind jedoch noch weitere Punkte zu beachten. Erkundigen Sie sich bei Ihrem Zylinderlieferanten nach dem passenden Zylindertyp. Zu den Auswahlkriterien gehören:

  • Einfach zu betätigende Schnellkupplungen, die eine effiziente und sichere Verbindung und Trennung von Zylinder und Entnahmestelle ermöglichen
  • Glatte Übergänge, die Fluidrückstände verhindern und die Reinigung und die damit einhergehende Wiederverwendung der Zylinder erleichtern
  • Gute Zusammensetzung und Verarbeitung des Werkstoffs, denn je nach Gas oder flüchtiger Flüssigkeit ist eine spezielle Legierung notwendig
  • Integrierte Bypass-Leitungen, die für die Spülung giftiger Rückstände von Vorteil sind und die Sicherheit der Mitarbeiter erhöhen. Durch die Bypass-Leitung gelangt das Spülmedium in die Schnellkupplungen. Wenn der Zylinder von der Entnahmestelle getrennt ist und es zu einer Freisetzung kommt, tritt demnach nur das Spülmedium und keiner der giftigen Stoffe aus.
  • Robuste Auslegung und Bauweise, da Probenahmezylinder oftmals weite Strecken bis zur Analyse im Labor zurücklegen

Korrekte Befüllung des Probenahmezylinders

Meist ist es am besten, wenn der Zylinder für die Befüllung aufrecht steht. Dafür gibt es folgende Gründe:

Bei der Probenahme einer flüchtigen Flüssigkeit ist es von Vorteil, den Zylinder von unten nach oben zu befüllen. Dadurch können etwaige Gase bei der Befüllung oben entweichen. Hierfür werden häufig entsprechende Füllrohre verwendet. Durch das Füllrohr wird gleichzeitig gewährleistet, dass im Zylinder genug Raum für Dämpfe ist. Denn wenn der Zylinder vollständig gefüllt ist, kann dieser bei unvorhergesehenen Temperaturschwankungen bersten. Bei Gasen wird hingegen von oben nach unten befüllt. So kann eventuell vorhandenes Kondensat aus den Leitungen nach unten abfließen.

Wie lassen sich Bedienfehler am besten vermeiden?

Bei der Probenahme muss ein Techniker physisch eine Probe aus dem Prozess entnehmen. Daher sind menschliche Fehler im Prozess nahezu unausweichlich. Wenn dieses Fehlerpotenzial verringert wird, wird die Probenahme flüchtiger Flüssigkeiten und Gase sicherer und genauer.

Hierfür eignet sich beispielsweise ein Probenahmepanel, das speziell auf die Gasprobenahme ausgelegt ist. Es stellt die korrekte Zylinderausrichtung sicher und sorgt so dafür, dass die Zylinder stets wie zuvor beschrieben von oben nach unten befüllt werden. So wird verhindert, dass der Techniker den Zylinder möglicherweise falsch einsetzt. Genauso gibt es auch Probenahmepanels speziell für Probenahme von flüchtigen Flüssigkeiten.

Mit entsprechenden Ventilbaugruppen wird gewährleistet, dass die erforderlichen Ventile bei der Probenahme in genau der richtigen Reihenfolge geöffnet werden. Dies stellt eine weitere Absicherung gegen Fehler dar, die beim manuellen Öffnen und Schließen der Ventile auftreten könnten. Zudem lässt sich auch eine Spülfunktion in die Baugruppe integrieren, sodass das Spülmedium nicht durch menschliches Versagen in den Hauptprozess zurück gelangen kann.

In großen Anlagen gibt es viele Stellen, an denen regelmäßig Proben entnommen werden. Um Inkonsistenzen zu vermeiden, kann eine standardisierte Auslegung des Probenahmepanels an jeder Entnahmestelle potenzielle Unsicherheiten aus dem Weg räumen und überall einen einheitlichen Prozess garantieren.

Denn schließlich soll der Probenahmeprozess Sicherheit über die hohe Qualität Ihrer Produkte schaffen, sodass diese den Anforderungen Ihrer Kunden gerecht werden. Der Einsatz eines einfach zu bedienenden, gut ausgelegten Probenahmesystems und bewährte Best Practices tragen dazu bei.

Sie möchten mehr darüber erfahren, wie Sie den Probenahmeprozess in Ihrer Anlage optimieren können? Die Experten von Swagelok unterstützen Sie bei der Analyse Ihrer Anforderungen an die Probenahme sowie bei der Auswahl des richtigen Systems.

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