安全かつ効率的で正確なアンモニア・サンプリング

無水アンモニアは、肥料、プラスチック、繊維、石油などを製造している化学プラントや精油所でよく使用されています。このようなアプリケーションでは、深刻な腐食や製品品質へ悪影響を防止するため、アンモニア中の水分の含有量を通常0.2～0.5%にすることが求められます。適切な水分の含有量を確保するには、定期的に測定を実施する必要があります。

アンモニア・サンプリング の仕事に携わった専門家なら、通常のプロセスについてご存じかと思います。まずは、アンモニア蒸気の曝露を防止するべく、ゴーグル、手袋、呼吸マスク、ケミカル・スーツといった防護具（PPE）を着用する必要があります。次に、サンプリング・プロセスの手順そのものを、慎重かつ厳密に行います。わずかなミスであっても、結果が不正確になるおそれがあります。最後に、このプロセス全体に何時間も要することがあります。

しかし、もっと効果的なアンモニア・サンプリングの方法が存在します。今回のコラム記事では、アンモニア・サンプリングの困難なプロセスが効率的な運用の妨げとなる理由と、アンモニア測定専用のサンプリング・システムによって工場の安全性、正確性、効率を向上させる方法を紹介します。

従来のアンモニア・サンプリング方法

従来のアンモニア・サンプリングは、CGA G-2.2法を使用して実施するのが一般的です。この方法では、液体アンモニアのサンプルを100mL採取した後、蒸発させます。そして蒸発したサンプルの残留水から、信頼性のあるアンモニアの水分含有量を測定することができます。許容範囲は0.2～0.5％です。水分含有量がこの範囲内に収まらなかった場合、直ちに水分含有量を調節する措置を講じる必要があります。

水分濃度が0.2%を下回るとアンモニア応力腐食割れが発生
しやすくなり、0.5%を上回ると水分含有量が過剰です。

無水アンモニア中の水分含有量を正確に測定することが重要です。水分濃度が0.2%を下回ると、貯蔵タンクや、アンモニアを定期的に取り扱う流体システムのその他の部分で、アンモニアによる応力腐食割れが生じる可能性が高まります。応力腐食割れは、合金の降伏強さを下回る応力であっても部品が破壊するおそれがある特に危険な現象といえます。この現象は、進行中は発見することが難しく、最終的に突然破損が生じる可能性があります。一方、0.5％の許容範囲を超える水分含有量は過剰です。

CGA G-2.2法による測定は、常に正確とは限りません。以下の工程で精度が損なわれる可能性があります：

• 低温のアンモニアを温かいガラス容器に充填すると、すぐに沸騰して蒸発し始めるため、残留チューブにアンモニアを目盛り線まで満たすことが困難になります。
• 一定の傾きで加熱しなかった場合、測定結果にばらつきが生じることがあります。
• 移送ラインからの残留水や古いサンプルの除去が不十分だった場合、サンプルの代表性を維持できない可能性があります。

このような手動によるアンモニア・サンプリングは、効率的に行うのが難しい場合もあります。アンモニアが沸騰するのと同時に温かい残留チューブにアンモニアを充填する作業を正確に行う必要があります。さらに、アンモニアのサンプリングを手動で行う場合、測定前の準備に最大で8時間かかることも珍しくありません。

アンモニアのサンプリングを手動で行う場合、測定前の
準備に最大で8時間かかることも珍しくありません。

無水アンモニアは、強い毒性があることから、安全性が重要です。無水アンモニアによって重度の皮膚やけどや目の炎症が生じるおそれがあるほか、大気中に漏れ出すと環境に悪影響を及ぼすことがあります。このため、アンモニアのサンプルを安全に採取して測定するには、相当な重装備のPPEを着用する必要があります。また、流出させないように細心の注意を払うことも求められます。

このプロセスは全体的に手間も時間もかかる上、ミスが生じがちです。しかし、アンモニア・サンプリング専用の適切なサンプリング・システムであれば、サンプリングを適切に行うことが可能になります。

新しいアンモニア・サンプリング方法

標準化された グラブ・サンプリング・システム を使用することで、幅広い工業用流体やプロセスの信頼性の高いサンプリングを安全に行うことができます。アンモニア・サンプリング専用のシステムであれば、液体や気化したアンモニアの曝露を最小限に抑えることができるため、安全性が向上します。また、オペレーションの一貫性が高まるほか、サンプリング・プロセスを大幅に時間短縮することもできます。以下の特徴があります：

クローズド・サンプル構造

クローズド・サンプル構造を使用してオペレーターの曝露や環境への影響を制限することで、安全性が向上します。クローズド・サンプル設計によって、重装備のPPEの着用が不要になります。また、ガラス製のクローズド構造により、システム内の状態を目視で確認することができます。

効果的な冷却機構 

アンモニアは非常に沸騰しやすいため、充填量の精度が低下するおそれがあります。効果的な冷却機構を搭載したサンプリング・システムを使用することで、沸騰の可能性を最小限に抑えることができます。 

半自動サンプル採取 

充填工程では、残留チューブに取り付けたキャップ・アセンブリーが機能します。サンプルを採取する際、アンモニアを残留チューブ内のオーバーフロー・チューブに達するまで充填します。この機構により毎回の採取時に一定のサンプル量を確保することができます。   

ユーザーフレンドリーなオペレーション

明確かつシンプルなオペレーションが可能なサンプリング・システムにより、エラーを防止し、ユーザー・エクスペリエンスを向上させることができます。例えば、ギア付き機構により、機能を容易に選択することができます。また、タッチスクリーン・インターフェースで容易にヒーター操作を行うことができます。  

アンモニア・サンプリング・プロセスの機能を向上させたい場合は、上記の機能について信頼できるサンプリング・システム装置サプライヤーに相談することをお勧めします。適切に設計されたシステムを採用することで、アンモニアの曝露を減らすことができ、プラントの安全性が向上します。サンプリング・プロセスを半自動化し、人為的なミスを減らすことで、一貫して正確な結果を得ることが可能です。また、サンプリング時間を短縮し、操作性を向上させることで、全体的な効率を改善することができます。

標準化されたアンモニア・サンプリング・システムによって、どのようなオペレーション上のメリットがあるか興味がございますか？スウェージロックのサンプリング専門スタッフが、この種のソリューションがお客さまのプラントに適しているかどうかをお調べします。どのような利点が得られるかにつきましては、スウェージロック指定販売会社までお問い合わせください。

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