JPS63134932A - 分析用試料の採取方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は分析用試料の採取方法に関し、さらに詳しくは
、採取時に組成変化しやすい試料を均一・な分析用試料
溶液とする分析用試料の採取方法に関する。

〈従来技術とその問題点〉 本来、有機合成化学の製造プラントや、テストプラント
の操業管理、あるいは実験データ収集に際して、高温に
おける気体あるいは液体状の反応生成物の組成分析を連
続的に行なう場合は、前記反応生成物の組成変化を防止
するために系内温度雰囲気で試料採取計量管を用いてプ
ロセス用ガスクロマトグラフ等で連続分析することが望
ましい。しかし現在安定して稼動しているプロセス用ガ
スクロマトグラフの計量管の耐熱温度は１３０〜１５０
℃である。この時、耐熱温度は計ｈｌ管あるいは計量管
に使用するバルブやコックのシール材の耐、！８温度に
制約される。−・方、ガスクロマトグラフによる分析可
能成分の沸点は、４００℃あるいは条件により４５０℃
まで可能といわれている。

例えばナフタリンなり２０５系触媒の存在丁で空気酸化
して無水フタル酸を製造する際、酸化反応１程の管理に
は酸化反応塔の出口で生成物をガス状の試料として採取
し、プロセス用ガスクロマトグラフで連続分析できるシ
ステムが最も望ましい。しかし、生成物をガス状で採取
しようとすると、ガス温度は２５０℃以上となり、既存
のプロセス用ガスクロマトグラフを採用した場合、試料
採取部の耐熱温度が低いため試料採取温度を１３０〜１
５０℃に設定しなければならず、計量管内に生成物の一
部が結晶析出し、前記計量管を閉塞して試料を採取でき
ないという問題点があった。

〈発明の目的〉 本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、有機
合成化学の製造プラントやテストプラントの操業管理あ
るいは実験データ収集において、試料の採取から分析ま
での間に温度変化等により、不均一になりやすい気体試
料および結晶が析出しやすい液体試料などの試料を均一
かつ安定な分析用試料溶液として試料を採取する分析用
試料の採取方法を提供することにある。

〈発明の構成〉 本発明者らは、金属シールされた金属製計量管に試料を
採取し、強制冷却後、該試料中の結晶化したあるいは液
状の高温生成物を吸収溶媒に溶解して溶液として捕捉し
、分析機器に導入して分析する方法を見いｕ１シ、本発
明に至ったものである。

すなわち、本発明によれば、溶媒で循環および洗浄でき
るシリンダー型計量管と、溶媒容器と、溶媒循環ポンプ
と、これらを循環洗浄できるよう接続連通する連結配管
とで構成した装置を用い、 −・定量の試料を＋ｆｉ前記シリンダー型計量管に採取
し、該試料をあらかじめ前記溶媒を入れた前記溶媒容器
に送り、該試料と前記溶媒とを混合または該試料中の分
析成分を前記溶媒に吸収させ、混合または吸収後、前記
溶媒を前記シリンダー型計量管内を循環させることによ
り、前記シリンダー型計［ｄ管内に残留した試料を回収
して均一な分析用試料溶液とすることを特徴とする分析
用試料の採取方法が提供される。

以下に、本発明に係る分析用試料の採取方法を添付図面
に基づいて詳細に説明する。

第１図は、本発明に係る分析用試料の採取方法を実施す
る分析用試料の採取装置１を示す概略図である。

第１図に示すように、分析用試料の採取装置１は人別し
て計量部２と溶媒容器部３との２つのブロックを含み、
前記２つのブロック間を循環ポンプ４およびコック類４
０．４２．４４を介して、連絡配管類１５ｂ−１５ｈ等
により接続連通している。

計量部２には、金属製のシリンダー型計量管１０が生成
物本管１２とサンプリングコック１４を介して、連絡配
管１５ａにより接続連通されており、サンプリングコッ
ク１４の開閉により、生成物本管１２から分析用試料を
検体として一定量吸引計量採取する。ここで、生成物本
管１２は気体状あるいは液体状の生成物が流通する本管
であるが、首記生成物の分析用試料を好適に吸引採取で
きるものであれば、蒔記本管から分岐したバイパス管で
あってもよい。

シリンダー型計量管１０は金属製の計量管シリンダー１
６とピストン１８から構成され、ピストン１８を吸引し
て前記分析用試料を吸引採取し、ピストン１８を押戻し
て、前記分析用試料番溶媒容器部３へ導出する。また、
計量管１０の側面には計量管ジャケット部２０が配設さ
れ、計量管ジャケット冷却水２１を流して、計量管１０
内に計理採取された分析用試料の大部分が微細に結晶化
し、あるいは計量管１０の内壁に薄膜状に付着し、かつ
、前記試料を吸収する吸収溶媒の沸点以下で、吸収溶媒
が凝固しない温度、例えば、望ましくは８０℃以ドに計
量管ジャケット部２０を強制的に冷却するよう構成され
る。

計量管！０の、Ｆ部には分析用試料、吸収溶媒または分
析用試料溶液を溶媒容器部３に導出するための［１部お
よび計量管ｌＯの下部には吸収溶媒または分析用試料溶
液を導入あるいは導出するための［１部が設けられてい
る。計量管１０内と溶媒容器部３との間を循環ポンプ４
によって、吸収溶媒が、結晶化し、あるいは／＃脱膜状
計量管シリンダー１６の内壁などに付着した分析用試料
を完全に吸収洗浄するように循環できるように構成され
ている。

また計量管シリンダー１６の内壁とピストン１８の外壁
とは０．５〜５ｍ＋ｓより好ましくは１〜２Ｉ！１ｆｆ
ｉの間隙を形成し、吸収溶媒による洗浄に際してリング
状の間隙を溶媒が流れ、付着した分析用試料の一部を溶
解する。

一方、生成物本管１２と計量管１０の人［１すなわち計
量管シール部２２までの間の連絡配管１５ａおよびサン
プリングコック１４は生成物本管１２の雰囲気温ｔＸあ
るいは分析用試料である生成物が固化しない温度あるい
は分析用試料が連結配管ＩＳａ内およびサンプリングコ
ック１４内で閉塞しない温度例えば１３０℃〜４５０℃
、望ましくは１５０℃〜３５０℃に保温されている。こ
のため、第１ａ図に拡大して示すように、ピストン１８
の頂部による連絡配管１５ａと計量管１０との間のサン
プリング［１２３のシールは、メタルシールとして、高
温生成物を採取できるように構成されている。これは、
有機質バッキング材等のように現在安定的に使用できる
ガス計量管シールバッキング材の耐用温度は１３０〜１
５０℃であり、ガス雰囲気温度が前記耐用温度を越える
と、計量管シール部のシールバッキング材の耐熱性が長
期間維持できず、硬化あるいは劣化破損によって漏れを
生じ、正常な計計採取ができなくなるからである。

分析用試料には温度変化等により不均一になりやすい気
体試料や結晶が析出しやすい液体試料などのように、組
成変化を起こしやすい試料が用いられるが、うまく吸収
溶媒に吸収でき、均〜な分析用試料溶液とすることがで
きるものならば何でもよい。例えば、１３０〜４５０℃
、より好ましくは１５０℃〜３５０℃の気体状あるいは
液体状の高温生成物が好ましい。以上に述べた分析用試
料としては例えば無水フタル酸、無水マレイン酸、ナフ
トキノンなどを挙げることができる。

第１ａ図に示すように、分析用試料を採取後、計量管シ
ール部２２にあるサンプリング口２３、サンプリングコ
ック１４および連絡配管１５ａを洗浄パージし、中に残
留する生成物を生成物本管１２に戻すために、連絡配管
１５ａのサンプリング口２３近傍にはパージ用不活性ガ
スライン２４ａが配管されており、サンプリング口パー
ジ用不活性ガスを流すためにサンプリング口のパージ用
不活性ガスコック２５ａが配設されている。

この時、パージ用不活性ガスは洗浄効果を増すため、生
成物本管１２の雰囲気温度より数１０℃以上加熱してお
くことが好ましい。これにより、試料採取時の閉塞を防
止することができる。

溶媒容器部３には、溶媒容器３０が設置されており、分
析用試料を完全に吸収溶解するのに必要な一定量の溶媒
を計量するための溶媒計量管３３が溶媒コック３４を介
して、連絡配管により溶媒容器３０と接続連通され、溶
媒コック３４の開閉により計量された一定量の吸収溶媒
を溶媒容器３０に流出するように配設されている。溶媒
タンク３１は溶媒ポンプ３２を介して、連絡配管により
溶媒計量管３３と接続連通され、溶媒ポンプ３２により
溶媒計量管３３に吸収溶媒を導入するように配設されて
いる。溶媒計量管３３内の過剰な吸収溶媒を溶媒タンク
に戻すために、溶媒計量管３３と溶媒タンク３１との間
には連絡配管が接続連通されている。

溶媒容器３０の外側面には溶媒容器ジャケット部３５が
配設され、溶媒容器ジャケット部冷媒ポンプ３６により
、冷媒を循環させ、溶媒容器３０内の吸収溶媒を該溶媒
の凝固点より数℃程度高い温度まで冷却して、該温度で
保持するよう構成されている。

溶媒容器３０の底部には溶媒容器内の吸収溶媒が所定の
量だけ流口１したことを検知するための液面検出センサ
ー３７が設置されている。また、溶媒容器３０の上部に
は排気［１部、底部には吸収溶媒、分析用試料、分析用
試料溶液などの導入口と導出１１が設けられている。

この時、前記吸収溶媒の温度を低くシ、凝固点より数℃
程度高い温度で保持することにより、分析用試料の吸収
率の向上および溶媒の温度ト昇による系外への揮散を防
止することができる。

本発明に用いられる吸収溶媒は分析用試料中の分析成分
を完全に吸収することができるものであればイ４でもよ
く１例えば検体である分析用試料中の分析成分が無機物
の場合には、水、酸、アルカリなどの水溶液でよいし、
有機物の場合には、アルコール、エーテル、アセトン、
ジオキサン、テトラヒドロフランなどがよい。

第１図に示すように計量管１０と溶媒容器３゜との間に
は、溶媒循環ポンプ４と３つの流路切換コック４０．４
２．４４が配設され、連絡配管１５ｂが計量管ｌＯの上
部と流路切換コック４２との間、連絡配管１５ｃが流路
切換コック４０と４２との間、連絡配管１５ｄが流路切
換コック４０と溶媒容器３０の底部との間、連絡配管１
５ｅが溶媒容器３０の底部と溶媒循環ポンプ４との間、
連絡配管１５ｆが溶媒循環ポンプ４と流路切換コック４
０との間、連絡配管１５ｇが流路切換コック４０と４４
との間、連絡配管１５ｈが流路切換コック４４と計量管
！０のド部との間を接続連通ずるように配設されている
。流路切換コック４２には訃發管ｉｏ、溶媒容器３ｏ、
各柿コック類、各連絡配管類などに残留する溶媒などを
洗浄パージするためのパージ用不活性ガスライン２４ｂ
が接続されおり、パーシネ活性ガスコック２５ｂとも接
続されている。

連絡配管１５ｉが流路切換コック４４と分析計吸収溶媒
切換コック５０との間を接続連通している。このため、
分析用試料が吸収溶媒に完全に吸収溶解してできた分析
用試料溶液は連絡配管１５１、分析計吸収溶媒切換コッ
ク５ｏを通り、分析計試料計ｆｆｉ管部５に入り、所定
量計量されて、分析計キャリアー５２に保持されて、ガ
スクロマトグラフあるいは液体クロマトグラフなどの分
析部５４へ送られる。不要な分析用試料溶液あるいは洗
浄用溶媒は排液５６として排出される。

本発明において用いられるパージ用の不活性ガスは何で
もよいが、代表的にはＮ２ガスなどが挙げられる。

本発明に係る分析用試料の採取方法を実施する分析用試
料の採取装置は以上のように構成されるが、本発明はこ
れに限定されるわけではなく、本発明の要旨を逸説しな
い限りにおいて、改良並びに設計の変更が可能なことは
勿論である。

〈発明の作用〉 溶媒計量管ポンプ３２を作動させ、溶媒タンク３１から
吸収溶媒を溶媒計量管３３に導入し、分析用試料中の分
析成分を完全に吸収溶解するのに必要な一定量の前記吸
収溶媒を計量する。溶媒コック３４を開き、溶媒容器３
０に航記吸収溶媒を前記一定量導入する。このとき、溶
媒容器３０内の吸収溶媒は溶媒容器ジャケット部冷媒ポ
ンプ３６により冷媒が溶媒容器ジャケット部３５に送ら
れるため、前記吸収溶媒の凝固点より数℃高い温度まで
冷却されている。

次に、流路切換コック４２および４４を共に計量管ｌＯ
に対して閉とする。サンプリングコック１４を開き、シ
リンダー型計量管１０内に、ピストン１８を下方に駆動
して、分析用試料を吸引計り採取する。採取後、サンプ
リングコック１４を閉じる。この時計量管ｌＯ内の前記
分析用試料は計量管ジャケット部２０を流れる計量管ジ
ャケット部冷却水２１により面記吸収溶媒の沸点以下で
凝固しない温度にまで強制的に冷却されるため、１１ｆ
記分析用試料中の分析成分の大部分は計量管シリンダー
１６の内壁などに微細な結晶となってまたは、薄１模状
の液体となって付着する。

次に、流路切換コック４０および４２を連絡配管１５ｂ
、１５ｃおよび１５ｄが連通するように接続し、ピスト
ン１６を−Ｖ方に駆動させ、計量管ｌＯ内の残留分析用
試料を溶媒容器３０に吸収させ、計量管シール部２２を
閉とする。

サンプリングコック１４を開き、パージ用不活性ガスコ
ック２５ａを開けて、パージ用不活性ガスをパージ用不
活性ガスライン２４ａを通して吹き出させ、サンプリン
グ［１２３、連絡配管１５ａ、サンプリングコック１４
を通して、生成物本管１２へ洗浄パージする。十分パー
ジした後、すノブリングコック１４次いでパージ用不活
性ガスコック２５ａを閉じる。

次に、流路切換コック４４により連結流路！５ｅ、１５
ｆ、１５ｇおよび１５ｈが接続され、循環ポンプ４によ
り溶媒容器３０内の吸収溶媒を連結流路１５ｅ、１５ｆ
、１５ｇおよび１５ｈを通して、計ζ１管１０内に導入
し、計量管１０内に付着している結晶あるいは薄膜状の
液体すなわち、分析用試料中の分析成分を吸収溶媒に溶
解吸収しながら、計量管１０内の計量管シリンダ１６と
ピストン１８のすき間を通って、連絡配管１５ｂ、１５
ｃおよび１５ｄを通って溶媒容８３θ内に戻る。こうし
て、前記吸収溶媒は計量管１０と溶媒容品３０との間を
一定時間循環し、分析用試料中の分析成分を溶解吸収し
て、均一化され、分析用試料溶液となる。

次いで、流路切替コック４４が切替えられ、連絡配管１
５ｇと１５１とが接続され、分析計吸収溶媒切替コック
５０に接続され、循環ポンプ４の作動により前記分析用
試料溶液が分析計試料計量管部５へ送られる。分析計試
料計量管部５では、＋ｔｆ記分析用試料溶液が一定量計
量され分析計キャリアー５２に保持され、分析部５４へ
送られ、残りの前記分析用試料溶液は溶媒容器３０の底
部に設置された液面センサー３７が液面を検出するまで
、排液５６として排出され、その後、循環ポンプ４が停
止される。

こうして、生成物本管１２から計量された分析用試料の
成分組成が分析されるが、次の分析のため、計量管１０
、溶媒容器３０、コック類および連絡配管類などがパー
ジ用不活性ガスコック２５ｂが開かれ、パージ用不活性
ガスライン２４ｂから吹き出される不活性ガスにより、
洗浄パージされる。

さらに、計量管シリンダー１６の内壁および連絡配管類
などに付着している分析用試料の成分などを完全に溶解
除去するため、溶媒タンク３１から新しい吸収溶媒が溶
媒容器３０に所定量計り取られ、＋ｉｆ述の流路を循環
しつつ、溶解洗浄パージし、排液５６として排出される
。この後、不活性ガスによる前述の流路な洗浄パージし
て、次の分析用試料の採取、分析に備える。洗浄が不十
分である場合には吸収溶媒および不活性ガスによる前述
の流路の洗浄パージをくり返す。

以−し、１回の分析用試料の採取操作は３０分以内で行
うことが好ましく、こうすれば、ガスクロマトグラフや
液体クロマトグラフに自動的に導入することにより、自
動分析化あるいはプロセス分析化をはかることができる
。

〈発明の効果〉 本発明によれば、有機合成化学の製造プラントやテスト
プラントの操業管理あるいは実験データなどの収集にお
いて、試料の採取から分析までの間に、温度変化等によ
り、不均一になりやすい気体試料および結晶が析出しや
すい液体試料などの試料を正確に一定量採取し、均一か
つ安定な分析用試料溶液として得ることができるため、
正確な組成分析結果を得ることができる。

また１本発明によれば、分析用試料の採取の間隔を一定
にでき、かつ安定にできるため、ガスクロマトグラフや
液体クロマトグラフ等の分析機器を使用することにより
、連続分析することができ、自動分析化あるいはプロセ
ス分析化をはかることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る分析用試料の採取方法を実施する
ρを折用試料の採取装置を示す概略図である。 第１ａ図は第１図のＡ部拡大図である。 符号の説明 １・・・分析用試料の採取装置、 ２・・・計量部、　　　　３・・・溶媒容器部、４・・
・循環ポンプ、 ５・・・分析計試料計量管部、 １０−・・シリンダー型計量管、 １２−・・生成物本管、 １４・・・サンプリングコック、 １５ａ〜１５　ｉ一連絡配管、 １６・・・計量管シリンダ、 １８・・・ピストン、 ２０・・・計量管ジャケット部、 ２１−・・計量管ジャケット冷却水、 ２２−・・計量管シール部、 ２３−・・サンプリング口、 ２４ａ、２４　ｂ−・パージ用不活性ガスライン、２５
ａ、２５ｂ・・・パージ用不活性ガスコック、３０−・
・溶媒容器、　　３１−・・溶媒タンク、３２−・・溶
媒計量管ポンプ、 ３３・・・溶媒計量管、 ３４−・・溶媒コック、 ３５−・・溶媒容器ジャケット部、 ３６−・・溶媒容器ジャケット冷媒ポンプ、３７・・・
溶媒液面センサ−， ４０，４２，４４−・・流路切換コック、５０−・・分
析計吸収溶媒切替コック、５２−・・分析計キャリアー
、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 溶媒で循環および洗浄できるシリンダー型計量管と、溶
   媒容器と、溶媒循環ポンプと、これらを循環洗浄できる
   よう接続連通する連絡配管とで構成した装置を用い、 一定量の試料を前記シリンダー型計量管に採取し、該試
   料をあらかじめ前記溶媒を入れた前記溶媒容器に送り、
   該試料と前記溶媒とを混合または該試料中の分析成分を
   前記溶媒に吸収させ、混合または吸収後、前記溶媒を前
   記シリンダー型計量管内を循環させることにより、前記
   シリンダー型計量管内に残留した試料を回収して均一な
   分析用試料溶液とすることを特徴とする分析用試料の採
   取方法。