Резервуар из углеродистой стали для хранения жидких азотных удобрений

 

Использование: при устройстве складов для хранения жидких азотных удобрений. Сущность изобретения: резервуар из углеродистой стали предназначен для хранения жидких азотных удобрений с использованием более легкой и не смешивающейся с удобрением покровной жидкости, что обеспечивает уменьшение язвенной коррозии стенок резервуара на границе раздела "удобрения - воздух". Предлагаемая конструкция резервуара позволяет многократно уменьшить количество используемой покровной жидкости, стоимость которой значительно превосходит стоимость самого жидкого азотного удобрения. У внутренних боковых стенок резервуара размещен с зазором экран, отгораживающий от внутреннего объема резервуара пристенную полость, открытую сверху и снизу для сообщения с внутренним объемом резервуара. Резервуар снабжен средствами для подвода покровной жидкости в пристенную полость. Плавающий слой покровной жидкости создается только в пристенной области, примыкающей к внутренним боковым стенкам резервуара. Согласно одному из вариантов конструкции в качестве экрана используют стенки понтона, обращенные к стенкам резервуара. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к производству минеральных удобрений и может быть использовано на складах для хранения жидких азотных удобрений.

Жидкие азотные удобрения представляют собой водные растворы или суспензии азотсодержащих веществ. К ним относятся, например, аммиачная вода, аммиакаты, растворы карбамида и аммиачной селитры, стабилизированные суспензии на основе карбамида и аммиачной селитры.

Для хранения жидких азотных удобрений применяют резервуары из обычной углеродистой стали [пат. ГДР N 208143, кл.C 05 C 1/00, 9/00, 1984] При этом к удобрениям добавляют ингибитор коррозии (фосфаты, алкилфосфаты), благодаря которому увеличивается срок службы резервуаров. Однако ингибитор коррозии действует только в жидкой фазе, защищая стенки резервуара, затопленные жидкостью, в то время как стенки резервуара, расположенные над зеркалом раствора, подвергаются интенсивной язвенной коррозии вследствие отложения на их поверхности азотсодержащих веществ, переходящих из раствора. На этих участках резервуара действие ингибитора коррозии утрачивает свою эффективность.

Известен резервуар из углеродистой стали для хранения химических продуктов под защитным покрытием, устойчивым к воздействию хранимых продуктов [Бережковский М. И. Хранение и транспортирование химических продуктов. Л. "Химия", 1982, с. 106 108] Защитное покрытие представляет собой помещенный внутрь резервуара поплавок, образующий со стенками резервуара кольцевой зазор величиной 100 200 мм, который герметизируется посредством уплотняющего затвора из материалов, устойчивых к воздействию хранимых жидких продуктов и обладающих достаточной упругостью и гибкостью для обеспечения требуемой герметичности зазора.

Недостатком известного резервуара является то, что уплотняющий затвор не предотвращает отложения азотсодержащих веществ в виде твердой фазы на стенках резервуара, примыкающих сверху к зеркалу жидкого продукта в том случае, когда жидким продуктом является жидкое азотное удобрение. Поэтому при хранении жидких азотных удобрений в таком резервуаре наибольшая коррозия углеродистой стали будет иметь место на поверхности раздела жидкость воздух также, как и в обычных резервуарах, не имеющих защитного покрытия.

Известен резервуар из углеродистой стали для хранения жидкого продукта под защитным покрытием, устойчивым к воздействию продукта и состоящим из более легкой и не смешивающейся с продуктом покровной жидкости. Хранимым жидким продуктом является балластная вода, резервуаром с углеродистыми стенками является балластный танк, а в качестве покровной жидкости используется смесь тяжелых фракций нефтяного масла и металлсульфоната /Дж. Брегман. Ингибиторы коррозии, "Химия", М, Л. 1966, с. 305] либо минеральное масло (типа смазочного), в котором содержится 2% бария себациновокислого, 0,7% Zn₃(PO₂S₂)₂, 0,6% алкилфенилфосфата, 0,001% силикона (Пат. США N 3007811, кл. 71-29, 7.11.61). Присутствие ингибиторов коррозии в составе покровной жидкости на 70 90% уменьшает коррозию углеродистой стали на участках резервуара, примыкающих к поверхности раздела вода-воздух.

Более близким по своему назначению к предлагаемой конструкции является резервуар из углеродистой стали для хранения жидких азотных удобрений под защитным покрытием, устойчивым к воздействию удобрений и состоящим из более легкой и не смешивающейся с удобрением покровной жидкости (В.И. Кучерявый, В.В. Лебедев. Синтез и применение карбамида. "Химия", 1970, с. 206-207). Под слоем парафинового масла в резервуаре находится 80%-ный водный раствор карбамида. Благодаря защитному действию масляной пленки уменьшается коррозия металлических поверхностей.

Недостатком этой конструкции резервуара для хранения водных растворов азотсодержащих веществ является необходимость применения большого количества покровной жидкости, стоимость которой значительно превосходит стоимость самого жидкого азотного удобрения. Для того, чтобы исключить "всползание" азотсодержащих веществ (например, аммиачной селитры) из раствора на стенки резервуара, примыкающие сверху к поверхности раздела раствор воздух, необходимо применять достаточно толстый слой покровной жидкости, а это приводит к большому расходу покровной жидкости.

Задачей настоящего изобретения является создание конструкции резервуара из углеродистой стали для хранения жидких азотных удобрений, в которой предусмотрено резкое сокращение количества используемой покровной жидкости при полном сохранении ее благоприятного воздействия на состояние поверхности раздела между удобрениями и газовой фазой, где коррозия проявляется сильнее.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в известном резервуаре из углеродистой стали для хранения жидких азотных удобрений под защитным покрытием, устойчивым к воздействию удобрений и состоящим из более легкой и не смешивающейся с удобрением покровной жидкости, согласно изобретению, у боковых внутренних стенок резервуара размещен с зазором экран, отгораживающий от внутреннего объема резервуара пристенную полость, открытую сверху и снизу для сообщения с внутренним объемом резервуара, при этом резервуар снабжен средствами для подвода покровной жидкости в пристенную полость.

Благодаря тому, что при хранении жидких азотных удобрений в резервуаре, согласно изобретению, плавающий слой покровной жидкости создается только в пристенной полости, примыкающей к внутренним боковым стенкам резервуара, а на остальной поверхности удобрений покровная жидкость отсутствует, значительно уменьшается количество покровной жидкости, используемой в резервуаре. Несмотря на это обеспечивается эффективная защита внутренних стенок резервуара, расположенных над уровнем жидких азотных удобрений, от язвенной коррозии. Сам же экран не несет больших механических нагрузок, и его можно изготовить из тонкого листа нержавеющей стали или синтетического материала, не подверженных коррозии при контакте с жидкими азотными удобрениями.

Дальнейшее усовершенствование конструкции резервуара, согласно изобретению, заключается в том, что экран выполнен в виде боковой стенки понтона, размещенного в резервуаре. Благодаря этому уменьшается расход материала на изготовление экране, поскольку в этом случае экран перемещается вместе с уровнем жидких азотных удобрений, и высота экрана может быть существенно уменьшена до величины, сопоставимой с толщиной слоя покровной жидкости.

Если, согласно изобретению, понтон выполнить в форме кольца, состоящего из дугообразных элементов, связанных между собой и герметично уплотненных на стыках, то понтон можно монтировать в уже существующих резервуарах, используя при этом любые имеющиеся люки, обеспечивающие доступ внутрь резервуара.

При исполнении понтона в форме диска с выпуклыми торцовыми стенками, согласно изобретению, упрощается подвод покровной жидкости в пристенную полость резервуара, т. е. в данном случае в кольцевой зазор между понтоном и стенкой резервуара. При этом покровную жидкость можно вводить в любое место резервуара. При подаче покровной жидкости на понтон сверху она стекает по уклону в кольцевой зазор между понтоном и стенкой резервуара. При вводе покровной жидкости под понтон даже в общем потоке с жидкими азотными удобрениями она всплывает вверх и затем вдоль нижней торцовой стенки понтона сдвигается в кольцевой зазор между понтоном и стенкой резервуара. Понтон в этом случае может быть выполнен целиком из легких синтетических материалов без внутренних пустот.

Согласно изобретению, понтон может быть выполнен полым. При этом его внутренняя полость соединена гибким трубопроводом с внешним источником газообразного азота, а верхняя торцовая стенка понтона на его периферии снабжена отверстиями или патрубками, сообщающимися внутреннюю полость понтона с внутренним пространством резервуара. В этом случае обеспечивается подача азота в резервуар, которая может осуществляться автоматически при опускании уровня жидкости в резервуаре за счет создаваемого при этом некоторого разрежения в газовом пространстве резервуара. Азотная подушка, создаваемая внутри резервуара, способствует уменьшению коррозии стенок резервуара.

Во время осуществления операций по загрузке и выгрузке жидких азотных удобрений из резервуара их уровень то поднимается, то опускается. При этом толщина слоя покровной жидкости, плавающей на поверхности удобрений, может заметно уменьшаться из-за "размазывания" части покровной жидкости по стенкам резервуара. Чтобы предупредить уменьшение толщины слоя покровной жидкости ниже его минимально допустимого значения, когда "запирающая" способность покровной жидкости резко ухудшается, экран устанавливают, согласно изобретению, на таком расстоянии от внутренних боковых стенок резервуара, что величина образующегося при этом зазора не превышает минимально допустимого значения толщины слоя покровной жидкости. Благодаря этому, используя небольшое количество покровной жидкости, можно создать ее слой на поверхности жидких азотных удобрений, толщина которого в несколько раз превышает ее минимально допустимую величину. Таким образом первоначальная толщина покровной жидкости имеет большой запас по сравнению с минимально допустимой толщиной, что необходимо, учитывая возможность "размазывания" покровной жидкости по стенкам резервуара при колебании в нем уровня жидких азотных удобрений.

Различные варианты конструктивного исполнения резервуара согласно изобретению проиллюстрированы с помощью фиг. 1 6.

На фиг. 1 представлен вариант исполнения резервуара с установленным внутри неподвижным экраном (поперечный разрез); на фиг. 2 разрез А-А; на фиг. 3 резервуар с вертикальным цилиндрическим корпусом и экраном, совмещенным с понтоном, в продольном разрезе общего вида; на фиг. 4 - резервуар с понтоном кольцеобразной формы, в продольном разрезе общего вида; на фиг. 5 разрез В-В общего вида на фиг. 4; на фиг. 6 резервуар с полым понтоном в форме диска с выпуклыми торцовыми стенками, в продольном разрезе общего вида.

Вариант исполнения резервуара с неподвижным экраном применяется при небольшой высоте резервуара или при изменяющихся по высоте поперечных размерах резервуара, например, когда он имеет форму сферы или горизонтальной цистерны (фиг. 1 и 2).

Резервуар из углеродистой стали для хранения жидких азотных удобрений под слоем 1 покровной жидкости имеет горизонтальный цилиндрический корпус 2, в котором на некотором расстоянии от его внутренних боковых стенок неподвижно установлен экран 3, отгораживающий от остального внутреннего объема 4 резервуара пристенную полость 5. Последняя открыта сверху и снизу для сообщения с внутренним объемом 4 резервуара. Резервуар снабжен средствами для подвода покровной жидкости в пристенную полость 5, выполненными в виде патрубка 6, укрепленного в верхней части корпуса 2 с выходом в пристенную полость 5. Резервуар снабжен также патрубком 7 для ввода жидких азотных удобрений и патрубком 8 для выгрузки удобрений и имеет люк 9.

Особенностью данного варианта исполнения резервуара является то, что экран 3 жестко связан с корпусом 2 перемычками 10. В этом случае экран 3 предпочтительно изготавливать из тонколистового материала, коррозионно устойчивого в жидких азотных удобрениях, например, нержавеющей стали, пластмассы. Если экран 3, как и корпус 2, выполнен из углеродистой стали, то для его коррозионной защиты с внутренней стороны, не защищенной покровной жидкостью, рекомендуется применять лакокрасочные покрытия. Величина зазора между экраном 3 и корпусом 2 принимается минимально возможной, например, порядка 1 2 см, что позволит с помощью небольшого количества покровной жидкости создать достаточно толстый ее первоначальный слой 1 на поверхности жидких азотных удобрений, например порядка 5 20 см.

После загрузки жидких азотных удобрений в резервуар на хранение в пристенную полость 5 резервуара через патрубок 6 подают соответствующее количество покровной жидкости, достаточное для того, чтобы после ее растекания вдоль поверхности удобрений внутри пристенной полости 5 образовался плавающий слой толщиной 5 20 см. При перемещении уровня жидких азотных удобрений вверх и вниз в резервуаре при его заполнении и опорожнении слой 1 покровной жидкости движется вместе с уровнем, смазывая стенки корпуса 2 резервуара. За счет этого толщина слоя 1 покровной жидкости может уменьшиться, но в любом случае она будет превышать 1 см, при котором "запирающая" способность покровной жидкости еще сохраняется. Наличие масляного слоя 1 на поверхности удобрений в пристенной полости 5 препятствует образованию налета из кристаллов аммиачной селитры и карбамида на внутренних боковых стенках корпуса 2 резервуара. Тем самым предотвращается язвенная коррозия стенок корпуса 2 на участках, примыкающих к поверхности удобрений.

На фиг. 3 представлен другой конструктивный вариант резервуара из углеродистой стали. Резервуар имеет вертикальный цилиндрический корпус 2. Особенностью резервуара является то, что внутри него размещен понтон 11 (из углеродистой стали), при этом в качестве экрана 3 используют стенки понтона, обращенные к внутренним боковым стенкам корпуса 2 резервуара, а пристенная полость 5, отгороженная экраном 3 от внутреннего объема 4 резервуара, имеет вид кольцевого зазора небольшой высоты, открытого сверху и снизу для сообщения с внутренним объемом резервуара. В боковой стенке корпуса 2 над пристенной полостью 5 установлен патрубок 6 для подачи покровной жидкости. Слой 1 покровной жидкости заполняет большую часть пристенной полости 5, т.е. в этом случае экран 3 имеет высоту, сопоставимую с толщиной слоя 1, поскольку экран 3 имеет возможность свободного перемещения по высоте резервуара вместе со слоем 1 покровной жидкости, как составная часть понтона 11. Патрубки 7 и 8 для загрузки и выгрузки жидких азотных удобрений из резервуара укреплены в нижней части корпуса 2 резервуара.

Согласно еще одному варианту конструкции резервуара, изображенному на фиг. 4 и 5, понтон 11 выполнен в форме кольца, состоящего из дугообразных элементов 12, связанных между собой посредством фланцев 13, между которыми зажаты герметизирующие прокладки 14. Благодаря такому исполнению понтона его можно монтировать в уже эксплуатируемых резервуарах, так как дугообразные элементы 12 могут быть заведены внутрь резервуара через люк 9 по отдельности и затем собраны в единое целое в виде понтона 11. В качестве экрана 3 используется боковая стенка понтона 11, обращенная к внутренним боковым стенкам корпуса 2 резервуара. Патрубок 7 для загрузки жидких азотных удобрений в резервуар в этом случае располагается в верхней части резервуара. В рабочем состоянии резервуара покровная жидкость образует слой 1, плавающий в пристенной полости 5, т.е. в кольцевом зазоре между понтоном 11 и корпусом 2 резервуара. Дугообразные элементы 12 понтона 11 могут быть изготовлены из нержавеющих труб (как показано на фиг. 4) или из пластмассы.

На фиг. 6 показан резервуар, в котором понтон 11 выполнен в форме диска с выпуклыми верхней и нижней торцовыми стенками 15 и 16. Боковая поверхность понтона 11 выполняет функцию экрана 3, отгораживающего пристенную полость 5 от внутреннего объема 4 резервуара. Понтон 11 в этом случае может быть выполнен сплошным из пластмассы, хотя на фиг. 6 представлен вариант исполнения понтона полым из листовой углеродистой стали. Внутренняя полость понтона 11 сообщается посредством гибкого трубопровода 17 с внешним источником газообразного азота. Верхняя торцовая стенка 15 понтона 11 на его периферии снабжена патрубками 18, сообщающими внутреннюю полость понтона с внутренним объемом 4 резервуара.

В рабочем состоянии резервуара в кольцевой пристенной полости 5 между корпусом 2 и понтоном 11 образуется слой 1 покровной жидкости. При этом не имеет значения, каким образом покровная жидкость подается в резервуар. Если через патрубок 6 покровная жидкость попадает на верхнюю торцовую стенку 15 понтона 11, она все равно стекает под уклон по этой стенке в кольцевую пристенную полость 5. Если покровную жидкость загружать в резервуар через патрубок 7 вместе с жидкими азотными удобрениями, то она, как более легкое вещество, всплывет и сместится вдоль нижней торцовой стенки 16 понтона 11 в направлении к пристенной полости 5.

Формула изобретения

1. Резервуар из углеродистой стали для хранения жидких азотных удобрений под защитным покрытием, устойчивым к воздействию удобрений и состоящим из более легкой и не смешивающейся с удобрением покровной жидкости, отличающийся тем, что у внутренних боковых стенок резервуара размещен с зазором экран, отгораживающий от внутреннего объема резервуара пристенную полость, открытую сверху и снизу для сообщения с внутренним объемом резервуара, при этом резервуар снабжен средствами для подвода покровной жидкости в пристенную полость.

2. Резервуар по п.1, отличающийся тем, что экран выполнен в виде боковой стенки понтона, размещенного в резервуаре.

3. Резервуар по пп.1 и 2, отличающийся тем, что понтон выполнен в форме кольца, состоящего из дугообразных элементов, связанных между собой и герметично уплотненных на стыках.

4. Резервуар по пп.1 и 2, отличающийся тем, что понтон выполнен в форме диска с выпуклыми торцовыми стенками.

5. Резервуар по пп.1, 2 и 4, отличающийся тем, что понтон выполнен полым и его внутренняя полость соединена гибким трубопроводом с внешним источником газообразного азота, а верхняя торцовая стенка понтона на его периферии снабжена отверстиями или патрубками, сообщающими внутреннюю полость понтона с внутренним объемом резервуара.

6. Резервуар по п.1, отличающийся тем, что экран устанавливают на таком расстоянии от внутренних боковых стенок резервуара, что величина образующегося при этом зазора не превышает минимально допустимого значения толщины слоя покровной жидкости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6