Дыхательная система резервуара для легкоиспаряющихся жидкостей

 

Изобретение относится к оборудованию резервуаров для хранения легкоиспаряющихся жидкостей и может быть использовано, например, в нефтехимической промышленности. Дыхательная система резервуара включает сообщенный с резервуаром конденсатор с укрепленным в нем газосборником. Адсорбер с гранулами сорбирующего вещества установлен на конденсаторе. Теплообменник в виде плоской батареи термоэлементов расположен между конденсатором и адсорбером и обращен холодными спаями к конденсатору, а горячими - к адсорберу. Патрубок для сообщения конденсатора с адсорбером и атмосферой установлен в адсорбере. Газосборник выполнен из высокопористого проницаемого ячеистого материала. При этом высокопористый проницаемый ячеистый материал взят с пористостью 85-97% и диаметром пор 0,5-4,5 мм, а адсорбер со стороны горячего спая термоэлемента снабжен пластиной из высокопористого проницаемого ячеистого материала. В газосборнике и пластине могут быть выполнены вертикальные отверстия, имеющие диаметр, превышающий диаметр пор высокопористого проницаемого ячеистого материала. Изобретение позволяет повысить эффективность конденсации паров легкоиспаряющихся жидкостей и снизить их выбросы в атмосферу. 2 з. п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к оборудованию резервуаров для хранения легкоиспаряющихся жидкостей и может быть использовано, например, в нефтехимической промышленности.

Известна дыхательная система топливных цистерн, включающая трубопровод для сброса паров, соединенный с цистерной, и конденсатор, выполненный в виде закрепленной на трубопроводе обечайки с расположенным в ней змеевиковым теплообменником, который снаружи снабжен собранными в пакет изогнутыми перфорированными пластинами (авт. свид-во 709435, МКИ B 65 D 87/32, 1980).

Недостатком известной системы является низкая эффективность утилизации сбросных паров.

Известен дыхательный клапан резервуара для легкоиспаряющейся жидкости, в котором корпуса расположены соосно один в другом, внешний корпус выполнен теплоизолированным и имеет патрубок для сообщения с атмосферой, трубопровод для подвода паров жидкости из резервуара с регулировочным клапаном и трубопровод для слива конденсата, внутренний корпус с оребренной внутренней и внешней поверхностью имеет трубопровод для подвода паров жидкости из резервуара, гибкий трубопровод с перфорированным поплавком на концевом участке для слива в резервуар конденсата и емкость с отверстием для криогенного охладителя (авт. свид-во 1652214, МКИ B 65 D 90/28, 1991).

Недостатком известного устройства является сложность конструкции и эксплуатации, а также низкая экономичность из-за необходимости пополнения емкости криогенным охладителем.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой конструкции является дыхательная система резервуара для легкоиспаряющихся жидкостей, включающая сообщенный с резервуаром конденсатор, адсорбер с гранулами сорбирующего вещества, установленный на конденсаторе, теплообменник в виде плоской батареи термоэлементов, расположенный между кондесатором и адсорбером, и обращенный холодными спаями к конденсатору, конический газосборник, укрепленный в кондесаторе, патрубок с горячими к адсорберу обратными клапанами для сообщения конденсатора с адсорбером (авт. свид-во 1564061, МКИ В 65 В 90/30, 1990).

Недостаток системы заключается в том, что она не обеспечивает высокую степень конденсации паров из-за незначительной площади поверхности холодного слоя термоэлемента и охлаждаемого им конического газосборника, на которых происходит конденсация паров.

Заявляемая система позволяет повысить эффективность конденсации паров легкоиспаряющихся жидкостей и снизить их выбросы в атмосферу.

Предлагаемая дыхательная система резервуара для легкоиспаряющихся жидкостей, включающая сообщенный с резервуаром конденсатор с укрепленным в нем газосборником, адсорбер с гранулами сорбирующего вещества, установленный на кондесаторе, теплообменник в виде плоской батареи термоэлементов, расположенный между кондесатором и адсорбером и обращенный холодными спаями к конденсатору, а горячими к адсорберу, патрубок для сообщения конденсатора с адсорбером и атмосферой, отличается тем, что газосборник выполнен из высокопористого проницаемого ячеистого материала. При этом высокопористый проницаемый ячеистый материала взят с пористостью 85-97% и диаметром пор 0,5-4,5 мм, а адсорбер со стороны горячего спая теплоэлемента снабжен пластиной из высокопористого проницаемого ячеистого материала. В газосборнике и пластине могут быть выполнены вертикальные отверстия, имеющие диаметр, превышающий диаметр пор высокопористого проницаемого ячеистого материала.

На фиг. 1 представлена структура высокопористого проницаемого ячеистого материала (ВПЯМ).

ВПЯМ, получаемый дублированием структуры открытоячеистого пенополиуретана, характеризуется независимостью размера пор, изменяющейся дискретно от 0,5 до 4,5 мм от пористости, которая регулируется в диапазоне 85-97%. Вследствие этого ВПЯМ обладает практически независящими друг от друга структурными и каркасными свойствами. К первой группе свойств относится и проницаемость, которая у ВПЯМ на два порядка выше, чем для традиционных пористых металлов. Это позволяет парам легкоиспаряющихся жидкостей практически беспрепятственно проникать в поровое пространство ВПЯМ, где происходит их контакт с сетчато-ячеистым каркасом. Каркасные свойства ВПЯМ, в том числе и теплопроводность, лишь на 5-20 % ниже, чем у литого аналога, так как микропористость самого каркаса незначительна (высокая пористость ВПЯМ обеспечивается исключительно за счет ячеистых пор). Это в свою очередь обеспечивает эффективное охлаждение сетчато-ячеистого каркаса, установленного на холодном спае термоэлемента, и паров легкоиспаряющейся жидкости, заполняющих поры и контактирующих с каркасом. Следствием этого является высокая производительность конденсатора по конденсации паров.

Установка над адсорбером пластины ВПЯМ, на которой размещены гранулы сорбирующего вещества, интенсифицирует отвод тепла от горячего спая термоэлемента (необходимого для нормальной работы термоэлемента), так как теплопроводность металлического сетчато-ячеистого каркаса существенно выше, чем у засыпки из гранул сорбирующего вещества. Под действием тепла от каркаса гранулы нагреваются и происходит десорбция влаги, что способствует лучшей работе дыхательной системы в целом.

Отверстия в выполненных из ВПЯМ газосборнике и пластине, находящейся в адсорбере, выполняют роль дополнительных каналов с низким гидравлическим сопротивлением. По каналам, если они образованы в газосборнике, движется пар легкоиспаряющейся жидкости и стекает образовавшийся при ее охлаждении конденсат. В отверстиях пластины ВПЯМ, расположенной в адсорбере, помещаются гранулы сорбента, при этом они лучше нагреваются от сетчато-ячеистого каркаса и интенсивнее десорбируют влагу, что благоприятно сказывается на работе дыхательной системы резервуара в целом.

На фиг. 2 схематично изображена предлагаемая дыхательная система резервуара для легкоиспаряющихся жидкостей.

Дыхательная система состоит из установленного на горловину 1 резервуара и сообщенного с ним конденсатора 2, облицованного снаружи слоем теплоизоляционного материала 3. На конденсаторе 2 с помощью фланцев 4 установлен адсорбер 5, наружная часть которого имеет высокоразвитую поверхность 6 для отвода тепла. В верхней части адсорбера 5 установлена пластина из крупноячеистого ВПЯМ 7, являющаяся фильтром грубой очистки. Съемный колпачок 8 предохраняет адсорбер 5 от попадания атмосферных осадков и крупных предметов. Внутри адсорбера 5 находятся гранулы 9 сорбирующего вещества (например, силикагеля) для поглощения паров воды. Над гранулами сорбента 9 укреплен фильтр 10, выполненный, например, из мелкоячеистого ВПЯМ. Фильтр 10 помимо улавливания мелкодисперсных частиц выполняет одновременно функцию пламяпреградителя, защищая хранимую в резервуаре жидкость от открытого огня.

Между адсорбером 5 и конденсатором 2 расположен теплообменник 11, выполненный в виде плоской батареи термоэлементов. На горячих спаях термоэлементов установлена пластина 12 с оребрением 13 из ВПЯМ, на котором находятся гранулы сорбента. Горячие спаи соединены с источником постоянного тока 14. К холодным спаям термоэлементов присоединена пластина 15 с газосборником 16, выполненным из ВПЯМ, причем газосборник находится в конденсаторе 2. Для обеспечения контакта пластин 12 и 15 со спаями термоэлемента 11 и соответственно хорошего отвода тепла и холода от спаев в оребрение 13 и газосборник 16 монтаж указанных составляющих осуществлен на трубе 17 с помощью буртика 18 и колпака 19. Со стороны газосборника 16 труба 17 заглушена колпаком 19. В части трубы 17, расположенной в газосборнике 16, выполнены перфорации 20. Выходной участок трубы 17 для отвода воздуха из конденсатора 2 оснащен обратным клапаном 21, закрыт фильтром 22 из ВПЯМ для предотвращения попадания пылевых частиц и расположен над фильтром 10. Патрубок для сообщения адсорбера 5 с конденсатором 2 установлен в адсорбере ниже фильтра 10, снабжен обратным клапаном 23 и закрыт фильтром 24 из мелкоячеистого ВПЯМ от попадания в него сорбента 9.

Дыхательная система резервуара для хранения легкоиспаряющихся жидкостей работает следующим образом.

При повышении давления паров легкоиспаряющейся жидкости, происходящем при заполнении резервуара жидкостью или повышении ее температуры, газовоздушная смесь через горловину 1 поступает в конденсатор 2. Здесь она легко проникает в поровое пространство газосборника 16 из ВПЯМ, соприкасаясь с холодной поверхностью сетчато-ячеистой матрицы и пластины 15, охлаждаемых за счет эффекта Пельтье от холодного спая термоэлемента 11. При этом газовоздушная смесь охлаждается на высокоразвитой поверхности газосборника 16 и пластины 15. Конденсат в виде капель или пленки жидкости под воздействием собственного веса стекает по сетчато-ячеистому каркасу и падает через горловину 1 или стекает по внутренней стенке конденсатора 2 в резервуар. Очищенный от паров воздух через отверстия 20 попадает в трубу 17 и через клапан 21 удаляется в атмосферу.

При понижении давления паров, например, в процессе слива жидкости из резервуара или понижении ее температуры из-за суточных теплосмен, воздух засасывается через фильтр грубой очистки 7 и фильтр тонкой очистки 10 в адсорбер 5. Гранулы 9 сорбируют влагу воздуха, который далее через фильтр 24 и клапан 23 при закрытом клапане 21 поступает в трубу 17, а из нее через отверстие 20 в газосборник 16 и далее в резервуар. При работе термоэлемента 11 выделяемая на горячем спае теплота через пластину 12 и оребрение из ВПЯМ 13 передается гранулам сорбента 9. В результате нагрева гранулы сорбирующего вещества 9 десорбируют влагу (работают обратимо), при этом парогазовая смесь выбрасывается в атмосферу через фильтры 10 и 7. Избыточная теплота через оребрение 6 на адсорбере 5 конвергирует в атмосферу.

Выполнение газосборника 16 из ВПЯМ, который обладает высокой удельной поверхностью, низким гидравлическим сопротивлением и хорошими теплопроводящими свойствами, позволяет значительно повысить производительность работы конденсатора и снизить тем самым выброс в атмосферу паров легкоиспаряющихся жидкостей, хранимых в резервуаре. Установка в адсорбере элемента из ВПЯМ обеспечивает эффективный отвод тепла от горячего спая термоэлемента и нагрев гранул сорбента, что приводит к постоянному удалению из них поглощенной влаги из воздуха.

Формула изобретения

1. Дыхательная система резервуара для легкоиспаряющихся жидкостей, включающая сообщенный с резервуаром конденсатор с укрепленным в нем газосборником, адсорбер с гранулами сорбирующего вещества, установленный на конденсаторе, теплообменник в виде плоской батареи термоэлементов, расположенный между конденсатором и адсорбером и обращенный холодными спаями к конденсатору, а горячими - к адсорберу, патрубок для сообщения конденсатора с адсорбером и атмосферой, отличающаяся тем, что газосборник выполнен из высокопористого проницаемого ячеистого материала, система снабжена пластинами, одна из которых расположена со стороны горячих спаев термоэлементов, имеет оребрение и выполнена из высокопористого проницаемого ячеистого материала, а другая - со стороны холодных спаев термоэлементов, выполнена из высокопористого проницаемого ячеистого материала и размещена на газосборнике.

2. Дыхательная система резервуара по п.1, отличающаяся тем, что высокопористый проницаемый ячеистый материал взят с пористостью 85-97% и диаметром пор 0,5-4,5 мм.

3. Дыхательная система резервуара по п.1, отличающаяся тем, что в газосборнике и пластине выполнены вертикальные отверстия, имеющие диаметр, превышающий диаметр пор высокопористого проницаемого ячеистого материала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2