專利名稱:減少裝有揮發(fā)性物質(zhì)之貯油罐的蒸發(fā)損失且從氣體和蒸氣之混合氣中回收蒸氣的方法和 ...的制作方法
本發(fā)明涉及的是存在于貯油罐氣體空間(空氣空間)的氣體-蒸氣混合氣的利用問題，所謂罐，是指用于公路、鐵路、駁船和海上運輸?shù)鹊挠凸藿M、油罐車和牽引油槽車，而氣體-蒸氣混氣則是在向罐中貯藏揮發(fā)性物質(zhì)過程中或因外界溫度升高而在罐中形成的。
按照本申請的發(fā)明，可以防止貯油罐中的氣體-蒸氣之混合氣向外界大氣層排出，同時回收可冷凝的蒸氣相，并使其從氣體-蒸氣混合氣中分離出來，從而有可能進一步利用之。其結(jié)果就是所謂的蒸發(fā)損失減少，同時可以避免嚴重的環(huán)境污染。
眾所周知，裝有烴類物質(zhì)的油罐之空氣空間在炎熱的夏天溫度可達50℃，甚至更高，這就引起了烴類的劇烈蒸發(fā)作用，如貯藏在+23℃下，典型的高級汽油的蒸氣壓力達到0.5巴。存在于油罐氣體空間的并與汽油相接觸的空氣-汽油蒸氣之混合氣在達到平衡狀態(tài)后含有大約50%(以體積計)，即70%重量計的汽油。貯藏溫度愈高，則存在于氣體空間的空氣-汽油混合氣中的汽油含量就越高。
當把烴裝入油罐車和牽引油槽車時，它們與經(jīng)太陽輻射而發(fā)熱的金屬壁相接觸，然而，由于裝車速度快，尚不能立即達到熱力學平衡。存在于油罐空間的空氣汽油混合氣中的汽油濃度小于23%(以體積計)，即如果高級汽油的溫度為+23℃，其值達50%(以質(zhì)量計)。
當用帶有固定蓋的油罐貯藏礦物油或具有較高蒸汽壓力的礦物油產(chǎn)品(汽油、芳香烴、烴類、石油化工基本原料等)時，在所謂的“大呼吸”過程中，也就是把已卸料到幾乎見底的油罐再重新裝料時，上述濃度的空氣-汽油蒸氣混合氣常常幾乎從整個油罐體內(nèi)排出。
美國石油協(xié)會，為了檢測到影響固定蓋的蒸發(fā)作用的決定性因素，已進行數(shù)十年的研究活動。有關(guān)資料已在“簡報”2518上公布，例如用容積30，000米3、即直徑45.7米和高18.2米，並帶有固定蓋的油罐，平均一年內(nèi)裝料8次，測得的蒸發(fā)損失總計達674噸。
在帶有固定蓋並裝有液體的油罐中，液體上方有氣體空間。在完全相同的油罐中，氣體空間的氣體總是取決于裝料的程度。而處于周圍溫度發(fā)生變化之環(huán)境中的油罐內(nèi)的氣體空間的溫度是隨著外界溫度而變化的，這是人所公知的事實。事實上，這些有規(guī)律的變化已經(jīng)反映出來了，即在夜晚氣體空間是冷的而在白天被加熱。按照大氣壓設計制造的油罐是不能經(jīng)受大的壓力變化，因此，這些類型的油罐常常借助于呼吸閥來防止可能導致油罐損壞的壓力時高時低的變化。
由于呼吸閥的使用，如果環(huán)境溫度降低-一般在夜晚，空氣有規(guī)律地吸入液體貯罐的氣體空間，而如果環(huán)境溫度上升-一般在白天，空氣汽油蒸氣混合氣(貯藏物質(zhì)的蒸氣)有規(guī)律地排出。這種現(xiàn)象被稱為“小呼吸”，由此而導致的損失被稱為呼吸損失。
很明顯，油罐的裝料和呼吸損失同時導致環(huán)境污染，因為流出的蒸氣被排入到大氣層了。
在現(xiàn)代化的高產(chǎn)量煉油廠，為了貯藏汽油和具有高蒸汽壓的石化產(chǎn)品，在環(huán)境溫度下，建造了數(shù)十萬立方米的貯藏空間。每年由煉油廠生產(chǎn)出廠的數(shù)百萬噸具有高蒸汽壓的產(chǎn)品在成為最終產(chǎn)品之前常常要經(jīng)過幾個工藝步驟，在每個工藝步驟之間的中間階段的半成品常貯藏在緩沖罐中。
這實質(zhì)上意味著由“大呼吸”而引起的損失增多，而同時呼吸損失總是與煉油廠的油罐容積成正比例。(為了達到減少裝料和呼吸損失的目的，人們引用了帶有所謂浮蓋的油罐，但是除了這些外，也采用帶有固定蓋的油罐。甚至在今天，人們更多地建造這種類型的油罐，因為它們比較便宜，而且操作更容易些。)裝料和呼吸損失不僅發(fā)生在運輸和分配烴以及石化產(chǎn)品的系統(tǒng)中，而且在其生產(chǎn)系統(tǒng)中也會發(fā)生。
煉油廠或生產(chǎn)石化產(chǎn)品工廠的大多數(shù)產(chǎn)品是用油罐車進行公路運輸、用牽引油槽車進行鐵路運輸或用船運輸?shù)?。按照貯藏和分配的各自的工藝，將產(chǎn)品一如發(fā)動機用汽油、專用汽油、航空用汽油、煤油、正己烷、異己烷、苯、tuluol、BTX分餾物、鄰二甲苯等多次裝入不同的油罐。在煉油廠，用相同或幾乎相同的裝料裝置-如端點裝料器-尤其是用軌道電子計算機控制的端點裝料器(當物質(zhì)種類常發(fā)生變化時)把物質(zhì)裝入運輸裝置。
因此本發(fā)明的目的是減少貯藏空間的蒸發(fā)損失，其中特別重要的是從空氣或任何其它氣體中回收礦物油產(chǎn)品的，尤其是汽油的或其它有機物質(zhì)的，一般是具有高蒸汽壓的液體物質(zhì)的蒸氣的過程。
用已知的方法可以完成同樣的任務。
在已知的試驗過程中，用鼓風機抽吸油罐的空氣空間，並把空氣和烴混合氣壓縮到壓力為3～6巴，冷卻后，部分烴液化被分離出來。
該方法需要昂貴的設備及壓縮能量，除此而外，回收效率低，而且壓縮易爆炸的空氣/汽油混合氣是十分危險。
另一試驗表明，可以通過對烴類的吸收過程。即用石油吸收從油罐的空氣空間中抽吸出來的空氣/汽油混合氣，該方法的缺點是需要用大量的石油才能達到有效的回收的目的，同時只有消耗大量的能量，回收才有可能進行。
取消呼吸閥也不代表問題得到了滿意的解決，因為當抽吸貯藏空間時可以導致皺曲變形，也就是說，當又裝載貯藏空間時，氣體空間壓力的增加可導致事故發(fā)生。
本發(fā)明在一定程度上基于這種認識，就是說，如果在本方案中至少有兩個貯油罐的氣體空間形成聯(lián)通的空間，蒸發(fā)損失就可以減少到最少。按這種方法，處于卸料時的貯油罐(或多個)可以從互相連接的氣體空間壓力較高的貯油罐中抽吸顯示表壓的氣體-蒸氣混合氣。而從處于裝料的貯油罐(或多個)中，已經(jīng)裝入的液體就象活塞一樣把氣體和蒸氣之混合氣壓入互相連接著的氣體壓力較低的氣體空間(或多個)，這樣就大量減少了所謂的呼吸和/或貯藏損失。
可以把形成表壓的氣體-蒸氣之混合氣，排出聯(lián)通的貯藏空間以便進一步利用。
按照本發(fā)明的聯(lián)通方式自然而然地、無需外界能量輸入(如冷卻)就可以保證使在貯藏和/或呼吸作用下形成的氣體-蒸氣混合氣流入氣體空間壓力較低的-例如正處卸料的貯藏空間的氣體空間中，而不會通過呼吸閥直接流入大氣層。
本發(fā)明的構(gòu)思最好可以用這種方式實現(xiàn)，即只有一個貯藏空間，而貯油罐(或多個)連接到具有彈性壁的一個或多個油罐上。
如果油罐中所裝的揮發(fā)性物質(zhì)允許使各氣體空間混通，那么單個貯藏空間之間的聯(lián)通就可以靠直接連通各個氣體空間而實現(xiàn)，從安全角度考慮，這種連接可以通過火焰消除器實現(xiàn)。
按本發(fā)明的另外較佳實施方案，由貯藏空間形成多個互相聯(lián)通的貯藏空間組(揮發(fā)性物質(zhì)可以貯藏在其中，允許各物質(zhì)的蒸氣互相混合)，在安裝單向流動裝置以后，把輸通各組貯藏空間的蒸氣-氣體混合氣的各個公用管道匯集起來，然后使貯藏空間組與卸料管相連接，並且將混合氣送入冷凝器以回收蒸氣。
最常見的回收空氣中所含的有機物蒸氣的方法是部分冷凝，這是眾所周知的。在部分冷凝過程中，利用在-45℃下氟利昂蒸發(fā)的二步氟利昂循環(huán)冷卻器使混合氣冷卻至-30℃。
在此溫度下，空氣混合混中70%的汽油被冷凝，然而這個方法的的效率是相當?shù)偷模摲椒ǜ蟮娜秉c是，需要消耗巨大的動態(tài)變化的冷卻。
部分冷凝的一種形式是逆流冷凝，在此過程中，冷凝物與氣體一起被冷卻到最終溫度。采用逆流冷凝可以達到較高的效率，在其中待冷卻的氣體/蒸氣混合氣與形成的冷凝物反向流動，而冷凝物被加熱。這種逆流冷凝器是膜狀冷凝器，為豎式殼-管型熱交換器，含有欲冷凝組分(或多種組分)的蒸氣氣體混合氣在熱交換器的管中向上流動，而冷凝的液體沿管壁向下流動。在管際空間中揮發(fā)性的氟利昂或氨受熱氣化，然后把這冷卻劑的蒸汽在常規(guī)的制冷機中壓縮。這種設備和方法已分別在K.M.波爾出版物上作了描述“Die Belastungder Umwelt durch Von Lagerbehaeltern Verursachte Kohlenwasserstoff-emissionen.”Erdoel-und Kohle，Erdgas，Ed.27，Heft 5/1974(從固定蓋貯油罐泄露的汽油造成的環(huán)境污染，石油和煤，天然氣雜志27卷5號1974年)。
該方法最大缺點是沉積在細管道中的冰在短時間內(nèi)就把管子堵塞了，增大管道直徑並不是滿意的解決辦法，因為這樣一來冷卻表面將減小，同時流過管道內(nèi)壁的液體薄膜的表面也減小。
為了避免所說的缺點，已經(jīng)研制出了一種冷凝-吸收器，使用這種冷凝-吸收器，部分冷凝物在泵的作用下經(jīng)過蒸發(fā)冷卻器，再循環(huán)進入到吸收器。這種方法分成冷卻和質(zhì)量傳遞(冷凝/吸收)裝置。該方法和設備已在M.米徹出版物上作了描述“Benzinrückgewinnung beim Umschlag Von Vergaserkraftstoffen.Erdoel-Kohle，Erdgas，37/Heft 9.1984.9月”(在裝料時回收汽油，石油-煤-天然氣雜志37卷.9號 1984)。
另一方面，本發(fā)明是基于這種認識，就是說如果把質(zhì)量傳遞與熱量傳遞結(jié)合起來，也就是說實現(xiàn)內(nèi)冷式冷凝器，在該冷凝器中，含有可冷凝組分的氣體-蒸氣混合氣與其本身冷凝物相逆而流，保持接觸而冷凝，除此外，在每個高度上，它都與設置在其流程上的冷卻表面相接觸。這樣從氣體和蒸氣之混合氣中回收蒸氣就可能順利地實現(xiàn)，這是本發(fā)明的方法和設備的實質(zhì)性新特征。
用這個方法我們找到同時進行熱量和質(zhì)量傳遞的解決方法，即在冷凝和吸收的相變過程中所釋放的熱是迅速就地被帶走。在理想狀態(tài)下傳遞過程的原理對此有所描述(參見Szocs′anyi，P.傳遞過程，教育出版社，布達佩斯，1972年)。
基于上述認識，一定程度上說，本發(fā)明的目的是提供通過回收氣體-蒸氣混合氣中的可冷凝蒸氣並使其分離出來，從而使裝有揮發(fā)性物質(zhì)之貯油罐減少蒸氣損失的方法，在此過程中，當表壓周期性地呈現(xiàn)時，氣體-蒸氣混合氣從貯油罐輸入冷凝器，在其中，利用揮發(fā)性和/或升華的冷卻介質(zhì)將混合氣冷凝。在冷凝器中，氣體-蒸氣混合氣與其本身的冷凝物逆向而流從而被冷凝，即熱量在氣體-蒸氣氣流的每個高度上被設置在氣體-蒸氣流程上的內(nèi)冷吸收。
在本發(fā)明的工藝過程中，所需要的能量可以減少到最低，因為參與冷凝過程的及在其過程中形成的物質(zhì)，即揮發(fā)性和/或升華的冷卻介質(zhì)的蒸氣和/或凈化的氣體和/或從氣體-蒸氣混合氣中分離出的冷凝物被引回與氣體-蒸氣混合氣逆向而流，這樣使氣體-蒸氣混合氣予冷，並實現(xiàn)部分冷凝。
在本發(fā)明方法的過程中，冷凝只是周期性地進行，如果在裝有揮發(fā)性物質(zhì)的貯油罐的公用氣體空間呈現(xiàn)表壓，按本發(fā)明方法的優(yōu)先實施方式，就使冷凝器與貯油罐的氣體空間之間緊密地聯(lián)通。在兩次冷凝的間隔，停止聯(lián)通，定期加熱冷凝器，使冷凝過程中形成的冰晶體和石蠟、苯等其他晶體融化，融化的熱流體能與欲在冷凝過程中凈化的氣體-蒸氣混合氣同向流動。
按本發(fā)明方法的進一步優(yōu)先方式，按照不同的揮發(fā)性物質(zhì)及其數(shù)量，通過調(diào)節(jié)冷卻介質(zhì)壓力和/或冷卻表面的溢流水平，可使冷凝效率在較大的范圍內(nèi)變化。
此外，本發(fā)明還涉及適用于實施本發(fā)明方法的冷凝器，一種內(nèi)冷式冷凝器，利用它可以保證氣體-蒸氣混合氣與其本身的冷凝物逆向而流從而被冷凝，同時，利用設置在氣體一蒸氣流程上的熱傳遞方式，使熱量從氣體一蒸氣流體的各點部位上散失掉。
本發(fā)明的內(nèi)冷式冷凝器包括被間壁分開的兩個空間。上部空間-在貯藏和蒸發(fā)空間中冷卻介質(zhì)蒸發(fā)和/或升華。在用一些管束所組成的間壁與上部空間分開的下部空間中，所引入的氣體-蒸氣混合氣被冷卻，其中在冷卻作用下發(fā)生部分冷凝作用。裝有適當填充物的加熱管從上部空間穿過管壁板延伸到下部空間從而保證了上部空間與下部空間之間的劇烈熱傳遞。在本發(fā)明的冷凝器中，加熱管或一部分加熱管象毛細管一樣，例如帶有內(nèi)芯。加熱管四周環(huán)繞著進行質(zhì)量和熱量傳遞作用的構(gòu)件，如帶閥帽的盤、帶傾斜元件的盤。冷凝器的上部空間為欲貯藏的介質(zhì)(多種介質(zhì))和冷卻及加熱介質(zhì)提供有進出孔。
在下部空間的底部，裝有貯液槽以便聚集冷凝物。
在下部空間的上部區(qū)域的空氣空間中有一孔，該孔連接一管子用于排出凈化氣體。另外，下部空間有兩個孔，用于引進氣體-蒸氣混合氣和排出冷凝物。
按發(fā)明的優(yōu)選實施方案，在冷凝器中，下部的加熱管數(shù)量在由底向上升高時增加。
按發(fā)明進一步優(yōu)選的實施方案，冷凝器的有效截面(其下部空間)由底向上漸窄。
在上部空間和下部空間安裝有液面指示器，並且優(yōu)先在上部空間安裝壓力計。
本發(fā)明的冷凝器適用于冷凝氣體-蒸氣混合氣，在這種情況中，冷卻介質(zhì)被輸入到上部空間，而氣體-蒸氣混合氣被輸入到下部空間，用連接到下部空間之上部出口孔的風機，可以保證使混合氣向上流動。
另外，本發(fā)明的冷凝器可以用作融化在冷凝過程中已經(jīng)結(jié)晶的物質(zhì)，這種情況時，加熱介質(zhì)被輸入到冷凝器的上部空間，利用加熱管劇烈的熱傳遞特性，使結(jié)晶物質(zhì)經(jīng)內(nèi)部加熱而融化。
用優(yōu)選的實施方案作為實施例詳細說明本發(fā)明，參見附圖，其中圖1 表示本發(fā)明的設備，包括裝有不可混合的揮發(fā)性物質(zhì)的貯油罐，圖2 給出了在固定罐的情況下，利用本發(fā)明的冷凝器實施本發(fā)明方法的一個實施例，圖3 給出了本發(fā)明的冷凝方法和裝有用于裝載烴類的端點裝料器的冷凝器的應用實施例，通常用于鐵路運輸。
圖1給出了包括油罐40的貯油罐組，為了工藝安全，所有的油罐40上都裝有呼吸閥42，各油罐40的聯(lián)通是依管6便利地通過火焰消除器24而實現(xiàn)的。在圖1所示的實施例情況下，設置在上面一排的貯油罐40貯藏同一種產(chǎn)品，而下面一排的油罐貯藏的產(chǎn)品不同于上面一排油罐40中的產(chǎn)品。
假如互相連接的油罐40中任何一個進行卸料，其空氣空間壓力下降，因此對正在裝料的其他油罐40的氣體空間就起抽吸作用，所以后者的裝料損失減少，因為其中所含有蒸氣轉(zhuǎn)移到了正在卸料的油罐40中。在連接油罐40的管道6上安裝有低阻力的單向閥51，使得貯藏不同物質(zhì)的油罐40(兩排罐的氣體空間)不會相互聯(lián)通，因為它們僅允許單向流動，在本實施例中，從油罐40流到作為公用出口管的集氣管45中。兩組油罐的集氣管45經(jīng)球形閥50連接到氣體-蒸氣混合氣輸出管道上，氣體-蒸氣混合氣是在合成表壓作用下輸出的。在該輸出管道上裝有真空操縱開關(guān)49和壓力操縱開關(guān)48，該管道是連接到本發(fā)明的冷凝器7上，這點以后再作描述。
這種解決方法可以運用到，如用在裝有芳香族產(chǎn)品的油罐。帶有固定蓋的油罐(例如維持在更多數(shù)量上-6～10個)之同時裝料和卸料的幾率是相當高的，如，在煉油廠由于取料容量與裝料容量的比例，是達到相當?shù)某潭?，以致于采用其氣體空間相互聯(lián)通的貯油罐，把蒸發(fā)的貯藏物質(zhì)用如此形成的“半聯(lián)通容器”抽吸並回收(而不外泄到空氣空間)是很有意義的。
圖2給出了據(jù)本發(fā)明的方法和設備的一個實施例的流程圖。
該圖中，可見兩個油罐40，此例中，所裝的物質(zhì)可以混合，在貯油罐40上裝有呼吸閥42，它是負壓/正壓閥。負壓閥可以防止油罐40抽癟(一般定的值相對于大氣壓是-500帕)，同時給壓力閥確定適當?shù)闹?例如+500帕)，可以防止因罐內(nèi)表壓過高而引起的油罐鼓破。
裝料泵43連接到油罐40上，而油罐40上裝配有管道6，管道6經(jīng)火焰消除器24連接到集氣管45上，壓力操縱開關(guān)48和真空操縱開關(guān)69插置在集氣管45中。當一個油罐40在卸料過程中，抽吸作用使另一個油罐40中氧化(Combustion)空間的氣體-蒸氣混合氣經(jīng)過管道6和火焰消除器24進入第一個油罐的氣體空間，並且只有由于合成表壓使得氣體一蒸氣混合氣才能通過集氣管45到達冷凝器。
如果其中任何一個罐40裝好料，所裝入的液體起活塞作用將其上方的氣體-蒸氣混合氣排出，如此排出的混合氣也到達集氣管45。當加熱油罐40時，在熱的作用下，油罐40之氣體空間的壓力增大，也可以發(fā)現(xiàn)類似現(xiàn)象。用這種方式，借助于本發(fā)明的方案，可以保證在公用貯藏空間，只有由于合成表壓所形成的氣體-蒸氣混合氣代表蒸發(fā)損失，然后利用據(jù)本發(fā)明方法的冷凝器，使其中的蒸氣相被冷凝，並回收生成冷凝物。
按照圖2的工藝方案，將集氣管45連接到予冷卻器44、52和47上，予冷卻器47是一種氣-液熱交換器。在予冷卻器44、52和47中，將氣體-蒸氣混合氣予冷並且冷凝到一定程度，經(jīng)管形空間44a、52a和47a予冷的氣體-蒸氣混合氣被送到內(nèi)冷式冷凝器7的空氣空間7a，該冷凝器是依本發(fā)明而制造的。予冷卻器44、52、47的貯液槽44c、52c和47c連接到內(nèi)冷式冷凝器7的貯液槽7c上，並且它們的位置高于貯液槽7c，因此，蓄積在那兒的冷凝物可傾斜流到貯液槽7c。
予冷卻器44的管形空間經(jīng)空氣導管12連接到內(nèi)冷式冷凝器之空氣空間7a，從而在予冷卻器44中，依靠凈化的氣體-蒸氣混合氣完成予冷卻，凈化的氣體-蒸氣混合氣從予冷卻器44的管形空間44a出來經(jīng)火焰消除器24和風機25進入空氣空間。
予冷卻器52的管形空間52a經(jīng)管道28連接到內(nèi)冷式冷凝器7的蒸發(fā)空間7b上，因此，在予冷卻器52中，靠冷凝器7中冷卻介質(zhì)的蒸氣完成氣體-蒸氣混合氣的予冷卻。
予冷卻器47的管形空間47a經(jīng)循環(huán)泵3和管道14連接到冷卻器7的貯液槽7f上，在其中集蓄了冷凝的蒸氣，並由此排出冷凝物以便進一步利用，在管道14中安裝了液面控制閥8、球形閥22和針形閥31。
按照實施例的工藝方案，將冷卻介質(zhì)單獨地貯藏在冷卻劑貯箱46中，並且通過裝料管11連接到冷凝器7的貯藏空間7c上。
在裝料管11上安插有調(diào)節(jié)閥30，調(diào)節(jié)閥的功能靠安裝在冷凝器7之貯藏空間7c上的液面指示器76來調(diào)節(jié)。利用安插在管道28上的安全閥78可以分別地保護貯藏空間7c和蒸發(fā)空間7b以防止表壓過高。
加熱器34的空氣導管定期地連接到冷凝器7的貯液槽7f上，加熱器34包括蒸氣導管35，靠流入其中的蒸氣加熱，加熱器34，廢水經(jīng)排水管36和冷凝器37而排出。加熱器34的空氣導管經(jīng)裝有蝶形閥33的旁路導管32連接到風機25的壓出管中。
按照圖2的工藝方案，運行如下如前所述，當集合管45中表壓一增大，安插的壓力操縱開關(guān)48-即接觸式壓力計或接觸式風壓表就開啟風機25(壓力操縱開關(guān)48的開啟值低于確定的呼吸閥42的壓力閥的極限值，如+400帕)，同時，隨著風機25啟動，壓力操縱開關(guān)48啟開調(diào)節(jié)閥30，由此，冷卻介質(zhì)從冷卻劑貯箱46經(jīng)裝料導管11至內(nèi)冷式冷凝器7的上部冷卻空間，流入貯藏空間7c，並在此開始蒸發(fā)。調(diào)節(jié)閥30允許冷卻介質(zhì)流入貯藏空間7c直至達到調(diào)節(jié)值，而后，冷卻介質(zhì)在使內(nèi)冷式冷凝器7的上部空間的蒸發(fā)空間7b與下部空間的空氣空間7a相連接的加熱管中蒸發(fā)，並且在密度差的作用下，在管內(nèi)上升(靠自然對流)一些管束形成的間壁7e將冷凝器7分成下部和上部空間。
在本發(fā)明的工藝過程中，使用貯藏于冷卻劑貯箱46的，在低溫下汽化的冷卻介質(zhì)作為冷卻劑，如液體或固體二氧化碳，將其或者蒸發(fā)或者升華。因此液體丙烷、丙烯、乙烷、乙烯、氟利昂或任何其它的冷卻介質(zhì)可以用作冷卻劑，借助于冷卻劑，氣體-蒸氣混合氣的最終冷卻溫度可以保證在相當寬的溫度范圍內(nèi)，即在0～-60℃之間。
用下述兩種方法可以達到此目的-靠蒸氣空間上方形成的壓力來控制蒸發(fā)或升華的冷卻介質(zhì)的溫度。
-靠溢流程度來調(diào)節(jié)冷卻能力(提高蒸發(fā)或升華冷卻介質(zhì)的水平，以此提高冷卻能力)。
在本實施例的情況中，利用調(diào)節(jié)閥9適當調(diào)節(jié)蒸發(fā)空間7b的壓力，而加熱管7d的溢流程度是靠安裝的液面控制閥30，並借助于液面指示器7j進行控制的(通過恒定值控制)。
利用這些解決方案，就有可能使氣體-蒸氣量與欲冷凝的介質(zhì)量保持在一個寬的范圍內(nèi)，同時也可以控制冷凝器7的產(chǎn)率。
在此所描述的實施例情況中，有許多加熱管7d延伸到空氣空間7a中，在這些管內(nèi)部，冷卻介質(zhì)蒸發(fā)。借助有效的盤式構(gòu)件可以加速質(zhì)量和熱量傳遞，如帶有閥帽的盤、裝有傾斜元件的盤或由膨脹片制成的盤，所說的盤被安裝在冷凝器7的空氣空間7a中，加熱管7d與所說的盤相交叉。
按照內(nèi)冷式冷凝器7的優(yōu)選實施方案，不同長度的加熱管7d以圖2可見的方式延伸至空氣空間7a中-單排加熱管7d愈來愈遠地伸入到安裝在較低位置的盤中。結(jié)果使加熱管靠緊，即從底部向上推算，發(fā)現(xiàn)加熱管數(shù)量增多了。
在開啟狀態(tài)，風機25使冷凝器7之盤上的氣體-蒸氣混合氣從底部向上循環(huán)。
在蒸發(fā)的冷卻劑作用下，氣體-蒸氣混合氣在加熱管7d中冷凝所形成的，在盤上流動的冷凝液從頂部向下流動並匯集在貯液槽7f中。把分餾器管安裝在空氣空間7a之最上邊盤的上方以保證最終冷卻?？諝鈱Ч?2也連接在這部分空間上，在風機25的抽吸作用下，可使凈化的氣體-蒸氣混合氣通過空氣導管12到達預冷卻器44的管形空間44a，并且預冷和部分冷凝氣體-蒸氣混合氣。
集氣管45上的表壓一超過預定值，風機25就開始運行，它抽吸通過冷凝器7的空氣空間7a的預冷卻的氣體-蒸氣混合氣，這種混合氣當與其本身的逆向流動(從頂向下)的冷凝物相接觸時，即靠這介質(zhì)在加熱管7d的內(nèi)壁連續(xù)向下流動，使經(jīng)過加熱管7d管壁傳遞的冷卻作用得以保證，從而得到冷凝。
因此所說的方案使本發(fā)明方法的主要基本特征的實施得以保證。也就是借助于安置在氣體-蒸氣混合氣流程上的熱傳遞元件，在全過程中，能連續(xù)地以節(jié)約能量的方式實現(xiàn)氣體-蒸氣混合氣的冷卻和冷凝。
當開動泵3時，把積蓄在貯液槽7中的冷凝物被全部或部分地通過預冷卻器47的管形空間47a，使氣體-蒸氣混合氣預冷，然后又把它們收集起來以便進一步利用。冷凝過程要持續(xù)到集氣管45中的氣體-蒸氣混合氣到達預定的最低壓力值，此后，真空操縱開關(guān)49，通過操縱，關(guān)掉風機25，同時關(guān)掉冷卻劑貯箱46的控制閥30，從而停止上述冷凝過程。
(所定的真空操縱開關(guān)49的壓力極限值高于呼吸閥42的極限值，如-400帕)。
氣體-蒸氣混合氣可以含有水蒸氣或任何其它的冷卻時有結(jié)晶趨勢的物質(zhì)，如石蠟。分別產(chǎn)生的冰、結(jié)晶在一定程度會減慢熱傳遞，(在極端條件下甚至可以停止熱傳遞)，一定程度上說，本發(fā)明的任務之一就是要利用融解和排除等措施分離出這種冷凝物。
按照本發(fā)明的方法，冷凝器7適合于回收結(jié)晶產(chǎn)物，為了達到此目的，將具有內(nèi)熱空間的加熱器34連接在冷凝器7上。
在單個貯油罐40裝料之間的間隔內(nèi)，冷凝器也能產(chǎn)生作用，如在夜晚。在這種情況下，與關(guān)閉控制閥30的同時，液面控制閥8和球形閥22打開，冷凝物全部從貯液槽7f中排卸出來。
打開風機25的壓出管的旁通導管32上的蝶形閥33，空氣被送入加熱器34，加熱后的空氣從此處送入貯液槽7f，當它通過加熱管7時，分別使聚積在管壁上的冰及形成的結(jié)晶融化。打開針形閥31可以使積蓄在貯液槽7f中的融化了的物質(zhì)(如污水)排出。
圖3所示的方法和設備是進一步應用的實施例。其中帶有用于鐵路運輸?shù)臒N類端點裝料器。
油罐4的裝料是由油罐1，利用裝料泵2，通過套管6而完成的。管道6包括測量液體產(chǎn)品體積流量的流量表23。套管6被連接到裝料管5上，裝料管5通過蓋26的彈性構(gòu)件26a連接到油罐4，該蓋26安裝在油罐4的人孔4b的法藍上。在裝料管5上有可膨脹的墊圈5b，緊壓住人孔4b的法藍，這樣與油罐4合攏。在裝料管5的上方裝有網(wǎng)屏5a，網(wǎng)屏5a導引氣體-蒸氣混合氣從油罐4上通過構(gòu)件26a上升，而排出管10連接在網(wǎng)屏5a上，排氣管10經(jīng)球形閥至予冷卻器44和47，再連接到本發(fā)明的冷凝器上。予冷卻器47與圖2設計相似，具有一個氣-液熱交換器，而冷卻介質(zhì)是由積蓄在內(nèi)冷式冷凝器7之貯液槽7c的冷凝物形成的，利用泵3把它壓入管形空間47b，此處所述的實施方案中，該冷凝物通過管14和安插在管14上的球形閥20，一部分返回裝料罐1，一部分通過球形閥19至泵2的抽吸管17以便進一步利用。
予冷器44的管形空間44a通過管道和一些閉合、調(diào)節(jié)、安全工藝元件與內(nèi)冷式冷凝器7的蒸發(fā)空間7b和空氣空間7a聯(lián)通。
予冷卻器44和47的各自貯液槽44c和47c以適當?shù)膬A斜度連接到冷凝7的貯液槽7c上。其結(jié)果是積蓄在這兩處的冷凝物可以傾斜流入貯液槽7c，已予冷的氣體-蒸氣混合氣從予冷卻器44和47各自的殼形空間44b和47b到達冷凝器7的空氣空間7a。其主要結(jié)構(gòu)的設計與圖2一致，但在冷卻劑的貯藏方面有所區(qū)別。
冷凝器7的貯藏空間7c設置在冷凝器7的頂部，並且經(jīng)管道與其下方的蒸發(fā)空間7b聯(lián)通，通過撓性管道11可從裝有冷卻介質(zhì)的油罐車或冷卻裝置向7c送料。
蒸發(fā)空間7b與冷凝器的空氣空間7a分隔，許多加熱管7d從蒸發(fā)空間7b伸進空氣空間7a中，冷卻劑在其內(nèi)蒸發(fā)，在密度差作用下(自然對流)，在加熱管7d內(nèi)上升。加熱管7d被一些管束形成的間壁分隔。
排列在一些管束形成的間壁中的加熱管7d確保了高的熱流密度，其中的熱能傳遞重要的是通過相變化和對流進行的而不是通過傳導。在蒸發(fā)空間7b冷卻介質(zhì)的蒸發(fā)、升華使通過加熱管7d內(nèi)上升的物質(zhì)的蒸氣冷凝，在重力作用下，其冷凝物沿著加熱管7d的內(nèi)壁向下流動。
在貯藏空間7c安裝有液位指示器13，從而可以避免貯藏空間7c裝料過滿。因此在達到所要求的液位高度后，管道11的球形閥30關(guān)閉。利用安全閥7h可以保護貯藏空間7c防止表壓過高，而安全閥7I則可通過把噴出的蒸氣導入吹風機38來保護蒸發(fā)空間7b，冷凝器7的空氣空間7a經(jīng)空氣導管12和火焰消除器24連接到風機25上，通過風機25的鼓風可迫使空氣空間7a中引入的氣體-蒸氣混合氣向上流動。另外它能使凈化的氣體通過予冷卻器44的管形空間44b后進入煙筒39中。
在此所述的實施例情況中，在冷卻介質(zhì)蒸發(fā)過程中蒸發(fā)空間7b內(nèi)形成的蒸氣被送至管形空間44b，為了除掉冰及融化結(jié)晶物，把加熱器34連接到內(nèi)冷式冷凝器7上，用通過蒸氣管道35的蒸汽加熱加熱器34，用循環(huán)風機25，通過旁通管32把如此加熱的空氣或其它熱介質(zhì)送入冷凝器7的蒸發(fā)空間7b或空氣空間7a中。熱介質(zhì)分別流過加熱管7d及其所連接的空間，通過熱傳遞，使凝結(jié)在加熱管7d和予冷卻器44和47的管形空間44a和47a的外壁的冰，以及從氣體-蒸氣混合氣中沉積的結(jié)晶體融化掉。
設備的運行，氣體-蒸氣混合氣的冷凝，兩次冷凝間隔中冰和/或結(jié)晶物的融化，已在有關(guān)圖2中描述。
如果油罐4裝的是不可混合物的物質(zhì)或換裝其它產(chǎn)品，關(guān)閉球形閥19和20，打開針形閥31使冷凝器7之貯液槽7f內(nèi)積蓄的冷凝物導向管62中，例如，如已裝了發(fā)動機汽油后，又要把苯裝入貯油罐。(相反，如果我們要把裝苯的換成裝汽油，那么可以使它排出貯液槽7f通過管14返回裝料罐1)。
本發(fā)明的方法和設備並不是說只能用于上述實施例所描述的情況，而是適用于所有的情況。即當貯藏揮發(fā)性物質(zhì)時，由蒸發(fā)而導致的物質(zhì)損失以及不允許的環(huán)境污染，可以通過較經(jīng)濟的氣體-蒸氣混合氣的利用和回收，從而減少蒸發(fā)損失，予以解決。
權(quán)利要求
1.用于減少裝有揮發(fā)性物質(zhì)貯油罐之蒸發(fā)損失的設備裝置，其中貯油罐上裝有貯藏物質(zhì)的進、出口孔，並且裝有呼吸閥，其特征在于它至少有兩個貯油罐(40)，貯油罐(40)的氣體空間相互聯(lián)通，且具有公用卸料裝置(45)。
2.據(jù)權(quán)利要求
1的設備裝置，其特征在于單個貯油罐(40)的氣體空間經(jīng)火焰消除器(24)而連接。
3.據(jù)權(quán)利要求
1或2的設備裝置，其特征在于其中的貯油罐(40)之一是其有彈性壁的空罐。
4.據(jù)權(quán)利要求
1-3之一的設備裝置，其特征在于從貯油罐(40)形成一系列具有公用氣體空間的貯油罐組(40)，該油罐組的公用氣體空間通過流向控制元件，例如只允許單向流動的單向閥，再連接到公用卸料裝置(45)上。
5.據(jù)權(quán)利要求
1-4之一的設備裝置，其特征在于公用卸料裝置(45)連接到冷凝器。
6.從氣體-蒸汽混合氣中回收可冷凝氣及使之分離的方法，在此過程中，利用冷卻介質(zhì)的汽化和/或升華產(chǎn)生冷凝，其特征在于將氣體-蒸汽混合氣從裝有揮發(fā)性物質(zhì)之貯油罐的聯(lián)通氣體空間送入冷凝器，在該過程中間歇地進行冷凝，當公用氣體空間產(chǎn)生表壓時，則氣體-混合氣借助于置于氣體-蒸汽混合氣流程上的內(nèi)冷式熱傳遞元件，例如加熱管，被逆向流動的其本身的冷凝物所冷凝，在管中連續(xù)地吸收冷凝熱，從而使氣體-蒸汽混合氣被冷凝。
7.據(jù)權(quán)利要求
6的方法，其特征在于以逆流形式把欲進行冷凝的氣體-蒸汽混合氣用冷凝過程中已分離出來的物質(zhì)和/或加入的物質(zhì)，例如汽化和/或升華的冷卻劑的蒸汽和/或凈化氣和/或已分離出的其本身的冷凝物進行預冷。
8.據(jù)權(quán)利要求
6-8之一的方法，其特征在于最終冷卻溫度，冷凝效率由蒸發(fā)空間中的冷卻介質(zhì)的壓力和/或熱傳遞元件的溢流水平所控制。
9.據(jù)權(quán)利要求
6的方法，其特征在于在兩次冷凝的間歇，向熱傳遞元件輸送熱量，這樣使冷凝過程中沉積在其中的固體物質(zhì)融化，其結(jié)果使冰被除掉，同時使原來已形成的結(jié)晶也融化了，然后把融化物質(zhì)排除掉。
10.據(jù)權(quán)利要求
9的方法，其特征在于在融化過程中確立了與重力場方向相同的熱流。
11.據(jù)權(quán)利要求
9的方法，其特征在于在融化過程中，用象毛細管一樣的加熱管從而確立了與重力場方向相反的熱流。
12.實施權(quán)利要求
6-11的方法的冷凝器，其中有兩個互相分開的空間，所說的空間上至少裝有兩個聯(lián)通孔口，其特征在于有被一些束管所組成的間壁(7e)分隔的下部空間(7a)和上部空間(分別為7b，7c)，裝有內(nèi)部填充物的加熱管(7d)以與間壁密封的形式穿過由一些束管所組成的間壁(7e)，並在下部空間(7a)的上部區(qū)域開有另外一個聯(lián)通孔口。
13.據(jù)權(quán)利要求
12的冷凝器，其特征在于裝有內(nèi)部填充物的一部分加熱管(7d)，象毛細管一樣帶有內(nèi)芯。
14.據(jù)權(quán)利要求
12或13的冷凝器，其特征在于在下部空間(7a)裝有圍繞加熱管(7d)的質(zhì)量與熱量傳遞元件(74)，如帶閥帽的和帶斜置元件的園盤。
15.據(jù)權(quán)利要求
12-14之一的冷凝器，其特征在于加熱管(7d)是不同長度的。
16.據(jù)權(quán)利要求
12-15之一的冷凝器，其特征在于下部空間(7a)的有效截面由底部向上漸窄。
17.按照權(quán)利要求
12-16之一的冷凝器，其特征在于上部空間安裝有液位指示器(13)。
18.據(jù)權(quán)利要求
12-17之一的冷凝器，其特征在于下部空間(7a)安裝有液位指示器(7j)。
19.據(jù)權(quán)利要求
12-18之一的冷凝器，其特征在于內(nèi)部空間(7b)安裝有壓力控制器(9)。
20.據(jù)權(quán)利要求
12-19之一的冷凝器，其特征在于在下部空間(7a)的底部裝有貯液槽(7f)以便收集液體。
專利摘要
在減少裝有揮發(fā)性物質(zhì)之貯油罐的蒸發(fā)損失的設備裝置中，貯油罐上裝有欲貯藏物質(zhì)的進、出孔及呼吸閥，其特征在于它至少有兩個貯油罐(40)。貯油罐(40)的氣體空間是互相聯(lián)通的，且具有公用卸料裝置[45)。
文檔編號B01D5/00GK86105955SQ86105955
公開日1987年7月1日 申請日期1986年7月29日
發(fā)明者弗倫克·科斯特亞爾, 吉奧吉·貝拉·米卡, 米克洛斯·彼特魯斯卡, 伊斯特萬·索科拉 申請人:奧拉吉帕里·弗瓦拉科佐·特維佐·瓦拉拉特導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan