БАЛЛОН ДЛЯ РАСТВОРЕННОГО АЦЕТИЛЕНА

Полезная модель относится к газовой промышленности, а именно к сосудам для помещения или хранения газов в сжатом состоянии. Баллоны, заполненные пористой массой и растворителем ацетилена - ацетоном, предназначены для хранения и транспортирования растворенного ацетилена, получаемого из карбида кальция и пиролизного ацетилена.
Известны различные конструкции баллонов, предназначенных для хранения и транспортирования газов, в том числе и горючих. К ним относятся металлические сосуды различной емкости, рассчитанные на высокое давление. Они состоят из цилиндрической обечайки, верхнего и нижнего днищ и патрубка с вентилем. Для газов, склонных к взрывному распаду, баллоны наполнены пористой насадкой. Баллоны с пористыми насадками применяются для следующих газов: ацетилена, метилацетилена, пропадиена и пропилена (Долин П.А. «Справочник по технике безопасности». М. Энергоиздат, 1982).
Известен баллон для растворенного ацетилена. Баллон состоит из цилиндрического корпуса, двух днищ, опорного башмака и вентиля. Внутри баллона в качестве пористой пламягасящей насадки размещен активированный уголь. Для растворения ацетилена в баллон закачан ацетон (Стрижевский И.И. «Техника безопасности при производстве ацетилена». М. Химия, 1978).
Недостатком такого баллона является недостаточная газовбираемость баллона по ацетилену, а также возможность полного выгорания ацетилена с одновременным разрушением пористой структуры активированного угля при так называемом обратном ударе пламени, то есть при вхождении пламени в баллон со стороны потребителя ацетилена или при его наполнении на ацетиленовой станции.
Известен баллон для растворенного горючего газа, содержащий цилиндрический корпус с горловиной, заполненный пропитанной ацетоном пористой массой, при этом баллон имеет в верхнем примыкающем к горловине объеме предохранительную насадку, отличающийся тем, что предохранительная насадка выполнена в виде размещенного между двумя сетками гидрофильного плавкого вещества. В качестве гидрофильного плавкого вещества использована пятиокись фосфора (RU 2082913)
Недостатком данного баллона является высокая стоимость, большие потери ацетилена и недостаточная газовбираемость, недостаточное количество циклов зарядки/разрядки баллона.
Известен баллон для растворенного ацетилена, содержащий стальной цилиндрический корпус, сужающийся к горловине, стальной запорный вентиль на горловине, а также набитую в корпусе до горловины пористую массу, представляющую собой высушенный активный древесный дробленый уголь плотностью 240 грамм на литр, в который введен пропитывающий пористую массу технический ацетон (http://electrowelder.ru/index.php/19-2/gazosvarschik/105-manometers.html, прототип).
Недостатком данного баллона является недостаточная газовбираемость а также возможность повышения давления в корпусе и высыпания дробленого угля, недостаточное количество циклов зарядки/разрядки баллона.
Технической задачей полезной модели является создание эффективного баллона для растворенного ацетилена и расширение арсенала баллонов для растворенного ацетилена.
3
Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи, состоит в повышении газовбираемости (до не менее 125 грамм ацетилена на 1 литр вместимости корпуса баллона), обеспеченной в связи с повышенной плотностью пористой массы, снижении потерь (унос ацетона при разрядке баллона не превышает 50 мл/м ацетилена), и исключении возможности чрезмерного повышения давления в корпусе баллона благодаря тому, что часть объема корпуса баллона (16-20%) не заполнена ацетоном. Повышенная плотность пористой массы позволяет увеличить количество допустимых циклов зарядки/разрядки баллона.
Сущность полезной модели заключается в том, что баллон для растворенного ацетилена содержит стальной цилиндрический корпус, сужающийся к горловине, стальной запорный вентиль на горловине, а также набитую в корпусе с образованием над ней объема для газовой подушки пористую массу, представляющую собой высушенный активный древесный дробленый уголь, уплотненный до плотности 300÷370 грамм на литр вместимости корпуса, в который введен пропитывающий пористую массу ацетон из расчета 275±10 грамм на 1 литр вместимости корпуса баллона с образованием газовой подушки, объем которой составляет 16-20% объема корпуса баллона.
Предпочтительно остаточная доля влаги в угле, набитом в корпусе баллона, не превышает 1%, пористость угля, набитого в корпусе баллона, составляет 76÷80%, прочность угля, набитого в корпусе баллона, составляет не менее 60%, массовая доля золы в угле, набитом в корпусе баллона, составляет не более 7%, размер частиц угля, набитого в корпусе баллона, составляет 1,0-3,6 мм.
2
При этом баллон выполнен с газовбираемостью не менее 125 грамм ацетилена на 1 литр вместимости корпуса баллона, и снабжен выполненными из углеродистой стали съемными предохранительным колпаком и кольцом горловины, выполненным с внутренней и наружной резьбой, соответственно, для установки в сборе на горловину, корпус снабжен выполненным из углеродистой стали съемным опорным башмаком и выполнен из углеродистой стали с прочностью, рассчитанной на рабочее давление 9,8 МПа(100 кгс/см).
На чертеже фиг.1 изображен баллон для растворенного ацетилена с местным разрезом, на фиг.2 - опорный башмак, на фиг.3 - вид сверху по фиг.2, на фиг.4 - предохранительный колпак, на фиг.5 - вид сверху по фиг.4, на фиг.6 - кольцо горловины.
На чертежах обозначены корпус 1 баллона, запорный вентиль 2, кольцо 3 горловины, предохранительный колпак 4, газовая подушка 5, пористая масса 6 с ацетоном, опорный башмак 7.
Баллон для растворенного ацетилена содержит стальной цилиндрический корпус 1, сужающийся в верхней сферической части к горловине (не обозначена), стальной запорный вентиль 2 на горловине, а также набитую в корпусе 1 с образованием над ней объема для газовой подушки 5 пористую массу 6, представляющую собой высушенный активный древесный дробленый уголь, принудительно уплотненный до плотности 300÷370 грамм на литр вместимости корпуса 1, в который введен пропитывающий пористую массу технический ацетон из расчета 275±10 грамм на 1 литр вместимости корпуса 1 баллона с образованием в верхней части корпуса 1 под горловиной газовой подушки, объем которой составляет 16-20% объема корпуса 1 баллона.
При этом остаточная доля влаги в угле, набитом в корпусе 1 баллона, не превышает 1%, что положительно влияет на газовбираемость баллона особенно при указанной повышенной плотности угля.
Пористость угля, набитого в корпусе 1 баллона, составляет 76÷80%.
Прочность угля, набитого в корпусе 1 баллона, составляет не менее 60%.
Массовая доля золы в угле, набитом в корпусе 1 баллона, составляет не более 7%, адсорбционная активность по йоду - не менее 60%.
Размер частиц угля, набитого в корпусе 1 баллона, составляет 1,0-3,6 мм.
Активный древесный дробленый уголь - горючее вещество, с температурой тления в слое не ниже 240°С.
Баллон имеет газовбираемость не менее 125 грамм ацетилена на 1 литр вместимости корпуса 1 баллона.
Баллон снабжен выполненными из углеродистой стали съемными предохранительным колпаком 4 и кольцом 3 горловины, выполненным с внутренней и наружной резьбой, соответственно, для установки в сборе на горловину корпуса 1.
Корпус 1 снабжен выполненным из углеродистой стали съемным опорным башмаком 7.
2
Корпус 1 выполнен из углеродистой стали с прочностью, рассчитанной на рабочее давление 9,8 МПа (100 кгс/см) и окрашен белой эмалью.
Кольцо 3 горловины из углеродистой стали обыкновенного качества установлено на корпус 1 баллона методом опрессовки. На кольцо 3 навинчен предохранительный колпак 4. Газовая подушка 5 - пространство в верхней сферической части корпуса 1 баллона (между пористой массой 6 с ацетоном и вентилем 2), заполненное ацетиленом. Опорный башмак 7 из углеродистой стали обыкновенного качества может быть установлен на корпус 1 баллона методом опрессовки либо навинчивается по резьбе (в зависимости от конструкции баллона).
2
Изготовление и эксплуатация баллонов должны производиться в соответствии с требованиями «Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением» (ПБ 03-576-03). Баллон с ввернутым вентилем должен быть герметичен при давлении 3,5 МПа (35 кгс/см. Баллон, изготовленный в экспортном исполнении для поставки в страны с умеренным или тропическим климатом, должен соответствовать «Условиям поставки товаров на экспорт» и требованиям ГОСТ 15151-69.
Основные параметры и размеры корпуса баллона, его конструкция, механические свойства материала, а также окраска и маркировка должны соответствовать ГОСТ 949-73, для баллонов из углеродистой стали обычной точности
Баллон для растворенного ацетилена эксплуатируется следующим образом.
В корпус 1 баллона заливается ацетон, пропитывающий пористую массу 6. Количество ацетона берется с учетом возможности увеличения его объема при растворении ацетилена. Пористая масса 6 выполняет следующие функции:
- повышает безопасность при работе с баллоном - за счет пористой массы общий объем ацетилена разделен на отдельные ячейки; таким образом, вероятность распространения общего фронта горения и взрыва значительно уменьшается, причем повышение плотности угля до плотности 300÷370 грамм на литр вместимости значительно увеличивает количество этих ячеек;
- позволяет повысить количество ацетилена в баллоне, ускорить процесс его растворения при заполнении баллона и выделении при отборе газа - поскольку при использовании пористой массы, пропитанной ацетоном, обеспечивается большая площадь поверхности взаимного контакта между газом и ацетоном, причем повышение плотности угля до плотности 300÷370 грамм на литр вместимости существенно увеличивает такую площадь.
Газовая подушка 5 - незаполненный углем и ацетоном объем (16-20%) в верхней части корпуса баллона, заполненный сжатым газообразным ацетиленом, насыщенным парами ацетона.
3
Для зарядки (наполнения) в баллон нагнетается ацетилен и растворяется в ацетоне под давлением 15-18 атм. Наполнение баллонов производится на особых наполнительных станциях специальными ацетиленовыми поршневыми компрессорами. Подача ацетилена в баллоны и его растворение происходят в течение нескольких часов, пока давление в баллоне не достигнет 15-18 атм при 15°С нормальный 40-литровый ацетиленовый баллон вмещает около 6 м ацетилена.
Перед наполнением баллонов ацетилен подвергается тщательной очистке и осушке, проходя осушители с химическими поглотителями влаги. Осушка необходима, так как вода, попадающая в ацетон, сильно снижает растворимость ацетилена.
2
3
Ацетилен - газ, получаемый из карбида кальция. Ацетилен (CH) - химическое газообразное соединение углерода с водородом, без цвета, со слабым эфирным запахом и сладковатым вкусом. Ацетилен - единственный широко используемый в промышленности газ, относящийся к числу немногих соединений, горение и взрыв которых возможны в отсутствии кислорода или других окислителей. Ацетиленом нельзя наполнять баллоны под большим давлением, как это практикуется для других газов, ввиду возможности взрывчатого самораспада.
Ацетилен хорошо растворяется в ацетоне: при нормальной температуре и давлении. Растворение ацетилена в ацетоне позволяет поместить большое количество ацетилена в малом объеме, и в этом отношении эквивалентно сжатию газа до очень высоких давлений. Раствор ацетилена в ацетоне значительно менее взрывоопасен, чем газообразный ацетилен. Безопасность растворенного ацетилена еще более увеличивается, если раствор пропитывает твердую пористую массу с микроскопическими размерами пор. В этом виде растворенный ацетилен практически безопасен в отношении взрыва.
Предохранительный колпак 4 служит для защиты вентиля 2 от механических повреждений и загрязнений. Башмак 7 обеспечивает устойчивость баллона при эксплуатации и транспортировки.
Раздача ацетилена из баллона потребителям осуществляется открытием вентиля 2. Открытие и закрытие вентиля 2 производится торцовым ключом, надеваемым на квадратную головку. Вентиль 2 не имеет штуцера. Газ, находящийся в газовой подушке, попадает к потребителю через вентиль и редуктор (не изображен).
Редуктор присоединяется с помощью специального хомута с прижимным болтом. При открывании вентиля 2 ацетиленового баллона давление в нем падает, растворенный в ацетоне ацетилен начинает выделяться в газообразном виде и через вентиль 2 и редуктор направляется к месту потребления. С ацетиленом уносится некоторое количество ацетона; чтобы избежать чрезмерного уноса, не следует отбирать из баллона больше 2 м3/час ацетилена и прекращать отбор газа при падении давления в баллоне до 2 ати. Перед каждым наполнением баллона ацетиленом в баллон добавляется ацетон.
Выделение тепла при сгорании ацетилена обусловлено следующими процессами:
2
2
2
распад ацетилена: СН=2С+Н
2
2
2
сгорание углерода: 2С+О=2СО, 2СО+О=2СO
2
2
2
сгорание водорода: H+1/2O=НО
3
3
Наибольшая допустимая потеря ацетилена в баллоне при наполнении - 0,00061 м/ч, при разрядке - 0,00061 м/ч.
3
Повышенная газовбираемость баллона (не менее 125 грамм ацетилена на 1 литр вместимости корпуса баллона) обеспечивается в связи с повышенной плотностью пористой массы, составляющей 300÷370 грамм на литр вместимости и введения ацетона из расчета 275±10 грамм на 1 литр вместимости корпуса баллона, снижение потерь (унос ацетона при разрядке баллона не превышает 50 мл/м ацетилена), и исключение возможности чрезмерного повышения давления в корпусе баллона благодаря тому, что часть объема корпуса баллона (16-20%) не заполнена ацетоном. Повышенная плотность пористой массы позволяет увеличить количество допустимых циклов зарядки/разрядки баллона, т.е. срок его эксплуатации.