СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ И ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ УТЕЧЕК
METHOD FOR DETECTING AND PREVENTING LEAKS

Изобретение относится к способу обнаружения и предотвращения утечек в контейнере с двойной стенкой для хранения ядовитой, едкой, раздражающей и/или легковоспламеняющейся среды, а также к соответствующей контейнерной системе.
Контейнеры с двойной стенкой имеют внутреннюю и внешнюю стенки, и их, в частности, используют для снижения вероятности протекания среды, хранящейся в них. По сравнению с контейнерами, у которых имеется только одна стенка, преимущество заключается в том, что внешняя стенка предотвращает утечку хранящейся в нем среды в случае, если внутренняя стенка даст течь. В этом контексте особенно актуально хранение ядовитой, едкой, раздражающей и/или легковоспламеняющейся среды, которая не должна попасть в окружающую среду. Хранение едкой среды в контейнерах является особенно непростым, потому что этот тип среды атакует стенки контейнера, в котором ее хранят, и, следовательно, может привести к утечке. Устройства для обнаружения утечек показали свою эффективность в предотвращении разрушения внутренней и внешней стенки контейнеров, используемых для хранения едкой среды. Эти устройства детектируют утечку во внутренней стенке и отправляют сигнал оператору системы, содержащей контейнер, чтобы оператор мог отреагировать на утечку во внутренней стенке контейнера и предотвратить выход среды из контейнера.
Контейнер с двойной стенкой такого типа, например, известен из документа EP 1 179 505 A1. В этом документе раскрыто устройство для хранения жидкостей, которое содержит контейнер с двойной стенкой, выпуск в виде трубки с двойной стенкой, расположенный в нижней точке контейнера, а также два запирающих устройства, которые соединены с помощью соединительного элемента. Контейнер с двойной стенкой, трубка с двойной стенкой и два запирающих устройства соответственно имеют зону контроля, причем зоны контроля соединены друг с другом, чтобы предотвратить неконтролируемый выход жидкости, хранящейся в контейнере. Общую зону контроля отслеживают с помощью индикатора утечки на основе давления, который в случае утечки отправляет сигнал на устройство сигнализации. Недостаток этого устройства заключается в том, что такой тип детектирования утечки работает только для жидкостей, но не для газов. Другой недостаток заключается в том, что в случае утечки жидкость собирается в зонах контроля контейнера, трубки и запирающих устройств.
В документе DE 41 35 200 A раскрыт индикатор утечки для контейнеров с двойной стенкой, трубок с двойной стенкой и т.п., которые используют для хранения и транспортировки жидкостей, загрязняющих воду. Индикатор утечки содержит зону контроля под давлением контейнера или трубки, которая образована внутренней оболочкой и внешней оболочкой. Падение давления в зоне контроля, которое во время нормальной работы вызвано естественной негерметичностью индикатора утечки и линии подачи, компенсируют в пределах определенного диапазона регулирования путем добавления сжатого газа из резервуара сжатого газа после открытия электромагнитного клапана с помощью дроссельного устройства в подающей линии с помощью переключателя давления пополнения.
В документе US 2012/136579 A1 раскрыт способ определения и количественной оценки утечки между первой и второй трубой, при этом первая труба по меньшей мере частично окружена второй трубой. Измерительное устройство, содержащее расходомер и манометр, позволяет создавать постоянный перепад давления между трубами в случае утечки в первой трубе.
В документе DE 43 20 986 A1 описан другой тип конвейерной линии и способ контроля конвейерной линии, при этом эта конвейерная линия выполнена с двойными стенками.
Кроме того, в документе US 2007/221673 A1 раскрыт контейнер для хранения загрязняющих воду жидкостей с системой обнаружения и сдерживания утечек, которая содержит канал, окружающий резервуар, непосредственно примыкающий к внешней стенке резервуара и служащий для сбора вытекающей жидкости, сливной канал, емкость для сбора жидкости и систему обнаружения загрязняющих воду жидкостей. Сливной канал подходит для перемещения жидкости, собранной в канале, в емкость для сбора жидкости, которая оборудована системой обнаружения.
В документе US 2005/087258 A1 раскрыта топливная форсунка системы дозаправки, которая имеет покрытие из PFA.
В документе CN 203 259 311 U раскрыто устройство для измерения утечек в системе десульфурационного газового теплообменника, содержащее пробоотборную трубку. Пробы отходящего газа газового теплообменника отбирают с помощью устройства измерения утечек для обнаружения утечек в теплообменнике.
Цель настоящего изобретения заключается в уменьшении или устранении по меньшей мере некоторых недостатков известного уровня техники. В частности, изобретение направлено на раскрытие способа надежного обнаружения и предотвращения утечек в контейнере с двойной стенкой.
Настоящее изобретение делает доступным способ обнаружения и предотвращения утечек в контейнере с двойной стенкой, при этом контейнер с двойной стенкой имеет внутреннюю стенку и внешнюю стенку, при этом между внутренней стенкой и внешней стенкой образована полость, причем в полости создают избыточное давление, и при этом в полость подают газ в случае утечки во внутренней стенке для поддержания избыточного давления в полости.
Таким образом достигается указанная выше цель.
Соответственно, изобретение также делает доступной контейнерную систему для хранения ядовитых, едких, раздражающих и/или легковоспламеняющихся сред. Эта контейнерная система содержит по меньшей мере:
- контейнер с двойной стенкой, имеющий внутреннюю стенку и внешнюю стенку, в котором между внутренней стенкой и внешней стенкой образована полость;
- компрессор, предпочтительно нагнетатель с боковым каналом;
- трубопровод, предназначенный для передачи газа и служащий для соединения внешней стенки с компрессором;
- устройство управления в разомкнутом/замкнутом контуре, предпочтительно регулирующий клапан, в частности, перепускной регулирующий клапан, для управления в разомкнутом/замкнутом контуре потоком газа в трубопроводе; и
- блок измерения давления для измерения давления в полости контейнера с двойной стенкой.
Таким образом, также достигается указанная выше цель.
В предложенном в изобретении способе среда, находящаяся внутри контейнера с двойной стенкой, как ни странно, не выходит из контейнера, если внутренняя стенка дает течь, потому что абсолютное давление в полости между внутренней стенкой и внешней стенкой контейнера, которое превышает абсолютное давление в контейнере, вызывает поток из полости внутрь контейнера через место утечки во внутренней стенке. Внутренняя часть контейнера – это объем, заключенный внутри контейнера, при этом контейнер может быть по меньшей мере частично открыт сверху или полностью закрыт.
Контейнерная система в соответствии с изобретением содержит контейнер с двойной стенкой, у которого имеется внутренняя стенка и внешняя стенка, причем между внутренней стенкой и внешней стенкой образована полость. Кроме того, контейнерная система содержит компрессор, предпочтительно нагнетатель с боковым каналом, для создания избыточного давления, при этом упомянутый компрессор соединен с внешней стенкой контейнера с двойной стенкой через трубопровод, предусмотренный для перемещения газа. Давление в полости контейнера измеряют с помощью блока измерения давления, а управление потоком газа в трубопроводе в разомкнутом или замкнутом контуре осуществляют с помощью устройства управления в разомкнутом/замкнутом контуре. Если избыточное давление в полости контейнера падает из-за утечки, то падение давления измеряет блок измерения давления, и сигнал давления передают на устройство управления в разомкнутом/замкнутом контуре. Устройство управления в разомкнутом/замкнутом контуре, которое предпочтительно представляет собой регулирующий клапан, в частности перепускной регулирующий клапан, впоследствии регулирует поток газа в трубопроводе, чтобы подавать газ в полость контролируемым образом и тем самым поддерживать избыточное давление в полости.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления в контейнер с двойной стенкой подают по меньшей мере один газ, предпочтительно по меньшей мере один газ и по меньшей мере одну жидкость. Если внутренняя стенка контейнера дает течь, то предпочтительно предотвращают утечку газа из контейнера из-за более высокого давления в полости между внутренней стенкой и внешней стенкой по отношению к давлению газа в контейнере.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления избыточное давление в полости измеряют предпочтительно путем измерения давления газа, подаваемого в контейнер с двойной стенкой, и измерения давления газа, подаваемого в полость, а также вычисления разницы между этими двумя давлениями. Из-за определения перепада давления между давлением газа, подаваемого в контейнер с двойной стенкой, и давления газа, подаваемого в полость, избыточное давление относится к давлению в контейнере и, следовательно, обеспечивает более высокое давление в полости, чем в контейнере. Если внутренняя стенка дает течь, то направление потока через место утечки, следовательно, всегда проходит от полости к внутренней части контейнера, так что газ, хранящийся в контейнере, не может выйти из контейнера.
Чтобы контролировать избыточное давление в полости, предпочтительно контролировать давление и/или поток газа, подаваемого в полость, таким образом, чтобы избыточное давление в полости, относящееся к давлению внутри контейнера с двойной стенкой, составляло от 5 до 50 мбар, предпочтительно от 10 до 30 мбар.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления жидкость, хранящаяся в контейнере с двойной стенкой, которая вытекает из этого контейнера из-за утечки во внутренней стенке и накапливается в полости, перемещают в контрольный контейнер через дренажный трубопровод в самой нижней точке полости, причем контрольный контейнер частично заполнен другой жидкостью, предпочтительно водой, в частности, полностью опресненной водой или умягченной технической водой. Следовательно, контрольный контейнер соединен с самой нижней точкой полости контейнера с двойной стенкой через трубопровод, предусмотренный для перемещения жидкости. Таким образом предотвращают накопление жидкости, которую хранят в контейнере и которая вытекает из этого контейнера через место утечки во внутренней стенке, в полости, так что предотвращают утечку жидкости через внешнюю стенку.
Для обнаружения утечек в контейнере с двойной стенкой предпочтительно измеряют уровень заполнения и/или температура и/или проводимость жидкости в контрольном контейнере. С этой целью предпочтительно, чтобы контрольный контейнер имел измерительное устройство, в частности радиолокационное измерительное устройство, для измерения уровня заполнения жидкости в контрольном контейнере. Кроме того, предпочтительно, если контрольный контейнер имеет датчик проводимости и/или датчик температуры, при этом предпочтительно предусмотрен многопараметрический датчик для оценки измерения проводимости и/или температуры жидкости в контрольном контейнере. Преимущество этого заключается в том, что с помощью многопараметрического датчика одновременно можно регистрировать и контролировать несколько параметров, таких как проводимость и температура, чтобы учесть зависимости параметров. Одним из таких примеров является зависимость проводимости от температуры.
Если жидкость, хранящаяся в контейнере, выходит из этого контейнера, то ее перемещают в контрольный контейнер, который частично заполнен другой жидкостью, по дренажному трубопроводу, так что уровень заполнения жидкости в контрольном контейнере повышается. Следовательно, утечка в контейнере с двойной стенкой может быть обнаружена в контрольном контейнере с помощью измерительного устройства, в частности радиолокационного измерительного устройства, для измерения уровня заполнения жидкости в контрольном контейнере. Содержание жидкости в контрольном контейнере имеет то преимущество, что утечка жидкости, хранящейся в контейнере с двойной стенкой и имеющей высокую температуру, приводит к тому, что более холодная жидкость, хранящаяся в контрольном контейнере, смешивается с более теплой жидкостью, вытекающей из контейнера с двойной стенкой в контрольный контейнер, так что смесь жидкостей имеет более низкую температуру, чем жидкость, вытекающая из контейнера с двойной стенкой. Тем самым любые измерительные приборы в контрольном контейнере защищены от перегрева.
Если температуры жидкости, хранящейся в контейнере, и жидкости, хранящейся в контрольном контейнере, различаются, то изменение температуры жидкости в контрольном контейнере можно измерить с помощью датчика температуры, и на основе этого изменения температуры можно обнаружить утечку в контейнере с двойной стенкой. Жидкость, поступающая из полости контейнера с двойной стенкой в контрольный контейнер, смешивается с жидкостью, которая изначально хранилась в контрольном контейнере. Это смешивание двух жидкостей приводит к средней температуре образующейся смеси жидкостей, при этом упомянутая средняя температура отличается от температуры жидкости, которой первоначально был частично заполнен контрольный контейнер. Это изменение температуры позволяет обнаружить утечку в контейнере с двойной стенкой. Если внутренняя стенка дает большую утечку, то температуру в контрольном контейнере можно дополнительно контролировать с помощью измерения температуры и охлаждения контрольного контейнера.
Если значения электропроводности жидкости, хранящейся в контейнере, и жидкости, хранящейся в контрольном контейнере, различаются, то изменение электропроводности жидкости в контрольном контейнере можно измерить с помощью датчика электропроводности, и на основе этого изменения электропроводности также можно обнаружить утечку в контейнере с двойной стенкой. Электропроводность жидкости, хранящейся в контрольном контейнере, изменяется из-за дополнительной подачи жидкости, перемещаемой из полости контейнера с двойной стенкой в контрольный контейнер. Это изменение электропроводности позволяет обнаружить утечку в контейнере с двойной стенкой.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, сигнал тревоги срабатывает при достижении заданного предельного значения уровня заполнения и/или температуры и/или электропроводности жидкости в контрольном контейнере. Когда срабатывает сигнал тревоги, оператора контейнера с двойной стенкой информируют об утечке во внутренней стенке контейнера, так что можно своевременно принять необходимые меры в ответ на утечку во внутренней стенке.
Чтобы предотвратить переполнение контрольного контейнера, целесообразно опорожнить контрольный контейнер в другой контейнер, предпочтительно в крупнообъемный контейнер (IBC), с помощью нижнего дренажного клапана, как только уровень жидкости в контрольном контейнере достигнет предельного значения. Преимущество этого заключается в том, что жидкость, вытекающая из контейнера с двойной стенкой, не контактирует с окружающей средой.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения контейнерная система содержит расходомер для измерения расхода газа, подаваемого в полость контейнера с двойной стенкой. В случае утечки расход газа в трубопроводе от компрессора до полости увеличивается из-за регулирования расхода газа в разомкнутом/замкнутом контуре с помощью устройства управления в разомкнутом/замкнутом контуре, предпочтительно по меньшей мере частично закрывая регулирующий клапан, в частности перепускной регулирующий клапан, так что изменение расхода может быть измерено с помощью расходомера, и на основе этого изменения можно обнаружить утечку в контейнере с двойной стенкой.
Чтобы защитить контейнер с двойной стенкой от хранящейся в нем едкой среды, внутренняя стенка и внешняя стенка облицованы барьерным слоем, который предпочтительно состоит из перфторалкокси сополимера (PFA). Эта облицовка стенок контейнера предотвращает возникновение утечки в контейнере из-за находящейся в контейнере едкой среды, например, сильных кислот или оснований.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления контейнер с двойной стенкой контейнерной системы используют в качестве сосуда кислотного конденсатора в процессе десульфуризации, предпочтительно в процессе мокрой серной кислоты (WSA). Поскольку серную кислоту хранят в сосуде кислотного конденсатора, необходимо предотвратить выход серной кислоты в окружающую среду из-за утечки. Контейнерная система в соответствии с изобретением предотвращает эти типы утечек, вызванные едкими средами, такими как серная кислота, и обнаруживает утечки во внутренней стенке контейнера с двойной стенкой, чтобы предотвратить утечку через внешнюю стенку и, как следствие, выход серной кислоты из контейнера с двойной стенкой.
Ниже изобретение описано более подробно со ссылкой на неограничивающий пример осуществления, проиллюстрированный на единственной фигуре.
На фиг. 1 показана блок-схема, согласно изобретению, контейнерной системы, в которой обнаруживают и предотвращают утечки в контейнере с двойной стенкой.
На фиг. 1 показана блок-схема, согласно изобретению, контейнерной системы 1, содержащей контейнер 2 с двойной стенкой. В соответствии с показанным вариантом осуществления контейнер 2 с двойной стенкой используют в качестве сосуда кислотного конденсатора в процессе мокрой серной кислоты (WSA). Серную кислоту производят в трубах, которые в основном выровнены по вертикали и расположены в сосуде кислотного конденсатора, с помощью процесса WSA, известного, например, из DE 689 12766 T2, в котором конденсируют пары серной кислоты, и капли серной кислоты собирают в специальном фильтре. В этом случае газ, содержащий серную кислоту, подают в трубы снизу при температуре выше точки росы серной кислоты и охлаждают до температуры, при которой конденсируется серная кислота, пока идет вверх по трубам. На верхнем конце трубок крепят аэрозольные фильтры для отделения конденсированной серной кислоты.
В показанном варианте осуществления контейнер 2 с двойной стенкой представляет собой замкнутый контейнер, у которого имеется внутренняя стенка 3 и внешняя стенка 4, причем между внутренней стенкой 3 и внешней стенкой 4 образована полость 5. Внутренняя стенка 3 и внешняя стенка 4 облицованы барьерным слоем из перфторалкокси сополимера (PFA) для увеличения сопротивления жидкости, хранящейся в контейнере 2, которая по меньшей мере частично состоит из серной кислоты.
В показанном варианте осуществления серосодержащие отходящие газы направляют внутрь замкнутого контейнера 2 с двойной стенкой по трубопроводу 6 подачи для конденсации паров серной кислоты в контейнере 2. Блок 7 измерения давления измеряет давление в трубопроводе 6 подачи, при этом это давление соответствует давлению внутри контейнера 2. Газ подают в полость 5 по трубопроводу 8, который соединен с полостью 5 контейнера 2. В этом газе создают избыточное давление с помощью компрессора, который выполнен в виде нагнетателя 9 с боковым каналом и соединен с трубопроводом 8. Кроме того, в трубопроводе 8 расположен расходомер 10 для измерения расхода и блок 11 измерения давления для измерения давления в трубопроводе 8. Перепад давления между внутренней частью замкнутого контейнера 2 и полостью 5 определяют путем измерения давления в трубопроводе 6 подачи с помощью блока 7 измерения давления и измерения давления в трубопроводе 8 с помощью блока 11 измерения давления, при этом полученный сигнал перепада давления передают в устройство управления в разомкнутом/замкнутом контуре, которое в показанном варианте осуществления, реализовано в виде перепускного регулирующего клапана 12. Во время нормальной работы постоянное избыточное давление 20 мбар, относящееся к давлению внутри контейнера 2, создают в полости 5 контейнера 2 с помощью нагнетателя 9 с боковым каналом и управления давлением с помощью перепускного регулирующего клапана 12. Нагнетатель 9 с боковым каналом также отключают, если внутри контейнера 2 отсутствует избыточное давление относительно окружающей среды, например, когда серосодержащие отходящие газы не поступают.
Если внутренняя стенка 3 дает течь, газ течет из полости 5 внутрь контейнера 2, так что избыточное давление в полости 5 падает. Это вызывает увеличение расхода газа в трубопроводе 8, причем это увеличение детектируют с помощью расходомера 10, и срабатывает сигнализация. Давление одновременно падает в трубопроводе 8, при этом перепускной регулирующий клапан 12 компенсирует это падение давления.
В показанном варианте осуществления контейнер 2 с двойной стенкой имеет дренажный трубопровод 13 из политетрафторэтилена (ПТФЭ) в самой нижней точке полости 5. Этот дренажный трубопровод 13 соединен с контрольным контейнером 14, который примерно на 70% заполнен умягченной технической водой. Контрольный контейнер 14 имеет радиолокационное измерительное устройство 15 для измерения уровня заполнения жидкости, хранящейся в контрольном контейнере 14. В дополнение к радарному измерительному устройству 15 контрольный контейнер 14 также имеет индикатор 16 предельного уровня наполнения для срабатывания сигнализации при достижении предельного значения уровня наполнения. Кроме того, контрольный контейнер 14 в показанном варианте осуществления имеет датчик 17 электропроводности и датчик 18 температуры для измерения соответственно электропроводности и температуры жидкости, хранящейся в контрольном контейнере 14. Чтобы гарантировать надежное измерение электропроводности, последняя часть датчика 17 электропроводности, которая в показанном варианте осуществления выполнена в виде зонда, всегда должна быть погружена в жидкость. Оценку измерения электропроводности и измерения температуры осуществляют с помощью многопараметрического датчика, который не показан на фиг. 1.
Если внутренняя стенка 3 дает течь в показанном варианте осуществления, то жидкость, хранящаяся в контейнере 2, которая по меньшей мере частично состоит из серной кислоты, выходит через место течи и собирается в полости 5, где жидкость течет в самую нижнюю точку полости 5 под действием силы тяжести. Жидкость в самой нижней точке перемещают в контрольный контейнер 14 по дренажному трубопроводу 13, где жидкость смешивают с умягченной технической водой, хранящейся в контрольном контейнере 14. Из-за постоянного охлаждения стенок контрольного контейнера 14 температура умягченной технической воды, хранящейся в нем, составляет приблизительно 30°C. Поскольку умягченную техническую воду смешивают с более теплой жидкостью из контейнера 2, передаваемой в контрольный контейнер 14, температура жидкой смеси в контрольном контейнере 14 увеличивается. Это повышение температуры измеряют с помощью датчика 18 температуры, и передают соответствующий сигнал на многопараметрический датчик. Многопараметрический датчик оценивает сигнал о повышении температуры и подает сигнал тревоги, как только температура жидкости в контрольном контейнере 14 достигает 50°C.
Смешивание умягченной технической воды с жидкостью из емкости 2 вызывает изменение не только температуры жидкой смеси, но и ее электропроводности. Это изменение электропроводности измеряют с помощью датчика 17 электропроводности, и подают соответствующий сигнал на многопараметрический датчик. Многопараметрический датчик оценивает сигнал увеличения электропроводности и также подает сигнал тревоги.
Жидкость, перемещаемая в контрольный контейнер 14, вызывает повышение уровня заполнения жидкой смеси, хранящейся в контрольном контейнере 14, при этом повышение уровня заполнения измеряют радарным измерительным устройством 15, и передают соответствующий сигнал на устройство для оценки измерения. Повышение уровня заполнения позволяет обнаруживать утечку во внутренней стенке 3 контейнера 2, так что можно своевременно принять меры, необходимые в ответ на утечку во внутренней стенке 3. Индикатор 16 предельного уровня заполнения подает сигнал тревоги, когда уровень заполнения жидкости составляет приблизительно 90% от высоты внутреннего объема контрольного контейнера 14. Когда срабатывает сигнал тревоги, контрольный контейнер 14 опорожняют в крупнообъемный контейнер (IBC) 19, расположенный под контрольным контейнером 14, через нижний дренажный клапан 20, чтобы предотвратить утечку жидкости из контейнера 2, которую перемещают в контрольный контейнер 14, и контакт ее с окружающей средой.