低溫壓力容器納米置換法節電及快速抽真空工藝的製作方法
2023-10-28 07:02:57 2
專利名稱：低溫壓力容器納米置換法節電及快速抽真空工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及低溫液化氣體存儲裝置的夾層抽真空技術。
背景技術：
目前，工業領域抽真空的技術涉及物理方法、化學方法和物理與化學結合的
方法。不論採用那種方法，都將抽真空工藝分為兩步驟第一步驟為預抽真空，是將過熱氣體或液體介質充入真空室中，置換空氣，目前，較為成熟的工藝有二氧化碳氣體(C02)和氮氣(N2)置換法，如已公開的發明專利03152769. 8;在化工行業出現了化肥溶液(尿素或碳銨溶液)置換法，如發明專利200310110980. 2.第二步驟為高度抽真空，是採用常用的真空泵長達十幾天的連續運行，進一步抽取真空。現有的真空泵類型有幾十種之多，如水環式真空泵、液環真空泵、羅茨真空泵、往復真空泵、多級真空擴散泵等;真空泵的功率由幾百瓦到幾十千瓦。 一般真空泵要連續運行10天左右，才能達到預定的極限真空值。現有的抽真空方法，存在如下不足1、置換^h質具有腐蝕性和汙染性.如化肥溶液，具有很強的氧化性，影響容器的使用壽命,排放的氨氣有異味，汙染大氣環境；2、抽真空時間長,真空泵要抽到極限真空值(低溫焊接氣瓶的國家標準真空度為2. 0 x i(T2pa以上)，要連續運行10天左右，不僅耗時，還要按排人員定時監控，加大了生產成本；3、電耗大.在第一步驟的預抽真空工序中，將氣體介質加熱到200C以上，要耗取一定電能;在第二步驟的高度抽真空步驟中，對於低溫壓力容器而言，封結後的真空極限值在1. 0 x l(T2pa—1. 6 x io—4Pa之間.真空泵要抽到極限真空度的時間需連續運行15天左右，要消耗到大量電能.因此，現有的抽真空技術，不僅有損設備和環保，還費時，能耗大。
因此，現行的真空泵抽真空，是一種高能耗的的生產。目前在全國乃至M界，都沒有新技術破解這一降耗節能的難題。如青島市瑞豐氣體有限公司，是山東省工業氣體及低溫儲罐生產的龍頭企業，現具有年產10000隻杜瓦瓶和5000隻液化天燃氣儲罐的恥漢能力。就其型號為DPL450-175-1.4的杜瓦瓶而言，在第一步驟中，採用300W電熱器加熱氣體;在第二步驟中，採用三級真空擴散泵連續運行抽真空，每級擴散泵的功率分別為3KW、 2.2KW、 2.2KW，按負荷率8(W計，電動機的平均負荷功率約為6KW,—次可抽取10隻杜瓦瓶.電熱器總功率為3KW，總耗電功率約為9KW，單只杜瓦瓶抽真空耗電功率約0. 9KW。如果按連續抽真空時間15天(360h)、年產量1萬隻、電費每度0. 9元/KWh渡)計，僅杜瓦瓶產品，年抽真空的電耗支出就高達(X-O. 9*360*10000*0. 9) 291萬元。該乂〉司即將生產的液化天燃氣儲罐其夾層容積比杜瓦瓶要大5倍以上，如按規模產量年產5000隻計，年抽真空電費將達700多萬元.該公司如果在近三年內實現恥漢生產，兩大產品年總產值可達3億元以上，其中僅電費一項就達1000萬元之多，佔總產值的3. 3%以上.故抽真空電耗令人驚嘆.
抽真空技術的創新，是國家科技部、發改委歷年的節能與環保項目重點資助對象。因此，研究和開發抽真空的新技術和新設備，對於節能降耗，具有重
大的經濟意義;s^土會意義。
發明內容
本發明的目的是，提供一種用超細固體粉末即納米粉體置換空氣的抽真空技術，克服現有的抽真空技術的不足，解決現有抽真空工藝中存在的不利環保、抽空時間長、耗能高的問題。
本發明的技術方案是
採用經高溫焙燒、低溫冷磨的納米粉體材料為置換介質，利用納米粉體高目度、高密度、不透氣、吸潮能力強、在真空中不溶解不氣化、在壓力作用下可流動的特徵，將納米粉體視同液體一樣在壓力作用下，經管道、閥門輸入低溫儲罐夾層，吸收夾層中的水份和空氣中的潮氣，並以充溢夾層的容積排出夾層
中的全部空氣;再經閥門和管道全部排出，以退出在夾層和管道佔有的空間一次性形成高度真空；
利用大氣壓強能支撐真空管中液體一定高度h的科學原理，抬高低溫儲罐的位置，使低溫儲罐底部的透明接頭上口與排料管出口之間的高度H,絕對大於大氣壓支撐納米粉體的高度h，使真空中的納米粉體不依靠外力，以自身的高位和重力勢能做自由落體運動(向下垂落).
本發明不使用真空泵、不使用汙染性的置換介質、不經過預加熱抽真空程序、不需要連續十幾天的抽空運行，可一次性成功置換出夾層中全部氣體，即抽即完.本發明具有抽空徹底、真空度高、快速高效、節省電費、無廢氣排放的優點.
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圖l為本發明的原理圖2為現有技術中的真空擴散泵法抽真空原理圖。
圖中，納米粉體l、進料容器2、進料閥3、排氣閥4、〗氐溫儲罐5、夾層6、
真空計7、封結閥8、透明接頭9、排料管10、分界線11、出料容器12、杜瓦
瓶13、電熱器14、 一級擴散泵15、 二級擴散泵16、三級擴散泵17。
具體實施例方式
下面結合附圖，對本發明作進一步說明
圖1中，納米粉體1充裝在最高位的進料容器2中，打開進料閥3和排氣閥4，關閉封結閥8，納米粉體1在大氣壓力作用下像液體一樣流入夾層6中，納米粉體1將夾層中6中的空氣排出，也就是以納米粉體1的體積置換空氣的體積。當納米粉體1全部充滿夾層6並從排氣閥4溢出時，關閉排氣閥4和進料閥3,打開出料閥8，納米粉體l依靠自身的高位勢能和重力，以垂直方向下落至出料容器12中。當從透明接頭9觀察到納米粉體1退出封結線11以下時，在封結線以上的部分已全部形成真空，真空計7顯示出真空讀數。此時，關閉封結閥8，封結夾層真空，抽空過程結束。
圖1中，h為大氣壓力支撐納米粉體的高度，指分界線11與排料管10出口之間的高度，按照h-l/納米粉體比重"0(米)的公式求出。H為低溫儲罐5底部的透明接頭9上口與排料管出口 10之間的垂直高度，且H大於h.
圖2為現有技術中的真空擴散泵法抽真空原理圖。在圖2中，杜瓦瓶13的容積為175L，電熱器14功率為300W，擴散真空泵機組共分三級， 一級擴散泵15電功率為3KW， 二級擴散泵16電功率為2. 2KW,三級擴散泵17電功率為2. 2〖W。杜瓦瓶13的真空合格要求為(1.0xl(T2Pa)，極限真空壓力為(1. OxlO"Pa)。抽至合格真空度的連續運行時間級約為8天，抽至極限真空度的連續運行時間級約為15天(360小時)。按負栽率80%計，單只杜瓦瓶抽真空電耗功率級為0.9千瓦，每隻杜瓦瓶抽到極P艮真空時，消耗電能約324KWh (度)，*度電0. 9元計費，電費約為291元。
本發明所述的納米粉體，是指經高溫焙燒後再經低溫冷磨形成的粉末，選用在真空中不與空氣發生分解、氣化、不可燃燒的非金屬晶體為原材料,如碳酸釣、膨脹珍珠巖、滑石等。焙燒溫度在500X:以上，冷磨溫度在-20iC以下；納米粉體的粒徑要求在lum (IOOO納米)以下，目度在18000目以上。
本發明可廣泛應用於各種類型的低溫儲罐的抽真空。
權利要求
1.低溫壓力容器納米置換法節電及快速抽真空工藝，其特徵在於採用經高溫焙燒、低溫冷磨的納米粉體材料為置換介質，利用納米粉體高目度、高密度、不透氣、吸潮能力強、在真空中不溶解不氣化、在壓力作用下可流動的特徵，將納米粉體視同液體一樣在壓力作用下，經管道、閥門輸入低溫儲罐夾層，吸收夾層中的水份和空氣中的潮氣，並以充溢夾層的容積排出夾層中的全部空氣；再經閥門和管道全部排出，以退出在夾層和管道中佔有的空間一次性形成高度真空；利用大氣壓強能支撐真空管中液體一定h高度的科學原理，抬高低溫儲罐的位置，使低溫儲罐底部的透明接頭上口與排料管出口之間的高度H，絕對大於大氣壓支撐納米粉體的高度h，使真空中的納米粉體不依靠外力，以自身的高位和重力勢能做自由落體運動(向下垂落)。
2. 根據權利要求1所述的低溫壓力容器納米置換法節電及快速抽真空工藝， 其特徵是h為大氣壓力支撐納米粉體的高度，指分界線11與排料管10出口之 間的高度,按照h-l/納米粉體比重"0(米)的公式求出；H為低溫儲罐5底部的透 明接頭9上口與排料管出口 10之間的垂直高度，且H大於h 。
3. 根據權利要求1所述的低溫壓力容器納米置換法節電及快速抽真空工藝， 其特徵是所述的納米粉體，納米粉體，是指經高溫焙燒後再經低溫冷磨形成 的粉末，選用在真空中不與空氣發生分解、氣化、不可燃燒的非金屬晶體為原 材料，如碳酸釣、膨脹珍珠巖、滑石等。焙燒溫度在50(TC以上，冷磨溫度在-20 "C以下；納米粉體的粒徑要求在lum (IOOO納米)以下，目度在18000目以上。
全文摘要
低溫壓力容器納米置換法節電及快速抽真空工藝，涉及低溫液化氣體存儲裝置的夾層抽真空技術。本發明採用經高溫焙燒、低溫冷磨的納米粉體材料為置換介質，利用納米粉體高目度、高密度、不透氣、吸潮能力強、在真空中不溶解不氣化、在壓力作用下可流動的特徵，將納米粉體視同液體一樣在壓力作用下，經管道、閥門輸入低溫儲罐夾層，吸收夾層中的水份和空氣中的潮氣，並以充溢夾層的容積排出夾層中的全部空氣；再經閥門和管道全部排出，以退出在夾層和管道佔有的空間一次性形成高度真空。本發明不使用真空泵、不使用汙染性的置換介質、不經過預加熱抽真空程序、不需要連續十幾天的抽空運行，可一次性成功置換出夾層中全部氣體，即抽即完。本發明具有抽空徹底、真空度高、快速高效、節省電費、無廢氣排放的優點。
文檔編號F04B37/00GK101660514SQ200910176909
公開日2010年3月3日 申請日期2009年9月24日 優先權日2009年9月24日
發明者周年生 申請人:青島瑞豐氣體有限公司