УСТРОЙСТВО ДЛЯ ХРАНЕНИЯ, ТРАНСПОРТИРОВКИ И ВЫГРУЗКИ СЖИЖЕННЫХ ГАЗОВ

Полезная модель относится к химической и нефтехимической промышленности, может быть использована для хранения, транспортировки и выдачи потребителю сжиженного газа, как в жидком (жидкая фаза), так и в газообразном (газовая фаза) состоянии, в частности для подачи пропилена на установки алкилирования бензола пропиленом для получения кумола, который в свою очередь, используют для совместного получения фенола и ацетона.
Реакция алкилирования ароматических углеводородов пропиленом представляет большой практический интерес, так как позволяет получить алкилароматические углеводороды, в частности изопропилбензол (кумол), который используется для совместного получения фенола и ацетона.
Фенол применяется в производстве пластических масс и синтетических волокон, неионогенных моющих средств, присадок к маслам и топливам и т.д. Ацетон и фенол служат сырьем при получении дифенилолпропана (бисфенола А), идущего на получение поликарбонатов и эпоксидных полимеров. Ацетон является широко используемым растворителем. Его используют также в производстве химических волокон, в экстракционных процессах.
Процесс алкилирования бензола пропиленом можно проводить при использовании как жидкого, так и газообразного пропилена, подающегося из баллона или иной емкости дозированно на установку алкилирования бензола.
Известны баллоны для сжиженных углеводородных газов под давлением до 1,6 МПа (см., ГОСТ 15860-84 «Баллоны стальные сварные для сжиженных углеводородных газов на давление до 1,6 МПа. Технические условия») объемом 5, 12, 27 и 50 л, предназначенные для транспортировки и хранения сжиженных углеводородных газов (пропана, бутана и их смеси). В состав баллона входит корпус, состоящий из сварной обечайки, верхнего и нижнего днища, опорный башмак - стальная кольцевая опора - для поддержания устойчивости в вертикальном положении, кольцо горловины - металлическая деталь с резьбой, на которую навинчивается колпак - и вентиль.
Известны баллоны для сжиженных углеводородных газов (см., ГОСТ Р 55559-2013 «Баллоны композитные для сжиженных углеводородных газов на рабочее давление 2,0 МПа»), предназначенные для рабочего давления 2,0 Мпа. В состав баллона входит корпус, состоящий из сварной обечайки, верхнего и нижнего днища, вентиль.
2
Известны баллоны из углеродистой и легированной стали малого объема до 12 л и среднего объема от 20 до 50 л с рабочим давлением 19,6 МПа (см., ГОСТ 949-73 «Баллоны стальные малого и среднего объема для газов на Рр ≤ 19,6 МПа (200 кгс/см)»), изготовленные из бесшовных труб и перевозки сжатых, сжиженных и растворенных газов при температурах от минут 50 до плюс 60°С. В состав баллона входит корпус, состоящий из сварной обечайки, верхнего и нижнего днища, опорный башмак - стальная кольцевая опора - для поддержания устойчивости в вертикальном положении, кольцо горловины -металлическая деталь с резьбой, на которую навинчивается колпак - и вентиль.
Однако перечисленные выше баллоны являются неудобными в обслуживании, в частности, не приспособленными для возможности выгрузки жидкой фазы сжиженного газа.
Известен баллон для сжиженных газов (см., патент РФ 2102651 С1, кл. МПК F17C 9/02, опубл. 20.01.1998 г.), содержащий корпус с вентильной муфтой, запорную арматуру, башмак и предохранительный клапан, причем в корпус разделен на две части: жидкостная полость, в которой установлен теплообменник, и газовая полость. Указанный баллон можно использовать для увеличения заполнения баллона при его заправке сжиженным газом, так как он оборудован конструктивными элементами, обеспечивающими раздельную подачу или отбор газовой и жидкой фаз.
Однако данный баллон рассчитан на использование только одного и того же сжиженного газа, так как смена содержимого влечет за собой ряд работ по промывке баллона, что затрудняет широкую эксплуатацию баллона описанной конструкции. Кроме того, описанная конструкция является сложной в изготовлении.
Известна система баллонного блока для сжиженных газов (см., патент РФ 152766 U1, кл. МПК B65D 85/00, F17C 1/00, А62С 35/02, опубл. 20.06.2015 г.), которая обеспечивает раздельную подачу жидкой и газовой фазы, что обеспечивается за счет использования последовательно соединенных перевернутых баллонов, на которых установлен фитинг-тройник с двумя патрубками, внешним и вложенным, последний доходит до дна баллона.
Однако данная система не является мобильной - конструкция является тяжелой, громоздкой, ее части жестко закреплены между собой, что усложняет возможность ее использования для транспортировки.
Известен баллон для сжиженного нефтяного газа, керосина, бензина (см., патент CN 1065715 А, кл. МПК F17C 13/04, опубл. 28.10.1992 г.). В баллоне выполнены воздуховыпускное отверстие, предназначенное для вывода воздуха и сброса давления при заполнении баллона, и нижнее выпускное отверстие с патрубком, который опущен до дна баллона. На всех отверстиях установлена запорная арматура.
Известный баллон предназначен для выгрузки жидкой фазы и не приспособлен для выгрузки газовой фазы, в том числе не оборудован датчиками для измерения давления, создаваемого в баллоне при его заполнении, что отрицательно сказывается на безопасности устройства при его эксплуатации.
Наиболее близким к заявленному по совокупности существенных признаков и техническому результату является универсальный баллон для отбора и исследования сепараторных проб газа и жидких углеводородов (см., патент РФ 92143 U1, кл. МПК F17C 5/00, опубл. 10.03.2010 г.), который представляет собой стандартный баллон на 20 литров "тупикового" типа с конструкторской доработкой, обеспечивающей отбор газовой и жидкой фазы в отдельности. В верхней части баллона размещен металлический массив, выполняющей в т.ч. функцию крышки, на котором установлены два вентиля тонкой регулировки, манометр и предохранительный клапан. К одному из вентилей подведена сифонная трубка, низ которой срезан под углом 30° и касается днища баллона. Для удобства эксплуатации и транспортировки на универсальном баллоне установлена металлическая круговая корзина.
К недостаткам указанного универсального баллона можно отнести значительную металлоемкость, трудность изготовления металлического массива, в который неразъемно вмонтированы вентили, манометры и патрубки для загрузки и выгрузки газовой и жидкой фаз. При выходе из строя любой детали баллона для ремонта потребуется демонтировать баллон, сняв тяжелую цельнометаллическую крышку, ставшую непригодной, и изготовить новую, что приводит к затруднениям при его обслуживании. Также при частом вакуумировании баллона, как того требуют условия загрузки газовой и жидких фаз, велика возможность выхода из строя манометра. Кроме того, при работе с данным баллоном требуется его дополнительная фиксация, как и в ходе его транспортировки
Технической проблемой является разработка конструкции баллона, обеспечивающей возможность загрузки и выгрузки жидкой и газовой фазы сжиженного газа, простого в изготовлении, обслуживании и эксплуатации.
Технический результат полезной модели заключается в повышении удобства изготовления, обслуживания и эксплуатации устройства, предназначенного для хранения, транспортировки и выгрузки сжиженного газа, как в жидком, так и в газообразном состоянии, при повышении его безопасности при эксплуатации.
Технический результат достигается за счет разработки конструкции устройства для хранения, транспортировки и выгрузки сжиженных газов, включающего баллон "тупикового" типа, снабженный патрубками, обеспечивающими загрузку или выгрузку газовой и жидкой фаз по отдельности; сифонную трубку, соединенную с патрубком загрузки/выгрузки жидкой фазы; регулирующие вентили; манометр для измерения рабочего давления в баллоне; переходники для подключения к внешним устройствам, где
баллон снабжен металлическим хомутом, и помещен в металлическую обвязку, размещенную на опорах, и выполненную в форме прямоугольного параллелепипеда, образованного основанием, четырьмя металлическими стойками и крышкой, с возможностью плотного размещения баллона на основании между стойками,
патрубки выполнены протяженными, при этом патрубок для загрузки/выгрузки газовой фазы состоит из трех частей, соединенных посредством тройника, один конец которого соединен с баллоном, а два других через регулирующие вентили закреплены в крышке; патрубок для загрузки/выгрузки жидкой фазы также через регулирующий вентиль закреплен в крышке,
переходники для подключения к потребителю выполнены в виде фитингов,
крышка снабжена ручками, установленными вдоль ее противоположных сторон, и вертикально ориентированной пластиной для крепления двух переходников для загрузки и выгрузки жидкой и газовой фаз, соответственно, которые соединены с соответствующими вентилями посредством дополнительных патрубков;
манометр закреплен в крышке с возможностью визуализации его показаний, и подключен к одному из вентилей патрубка для загрузки/выгрузки газовой фазы;
патрубки, манометры, вентили, переходники и тройник выполнены с возможностью замены без демонтажа всего устройства.
Основание выполнено с пазами для размещения стоек, нижняя часть которых выполняет функцию опор. В предлагаемом устройстве нижний конец сифонной трубки срезан под углом 30÷45° и установлен так, что касается днища баллона.
В качестве регулирующих вентилей для загрузки и выгрузки газовой и жидкой фаз и для соединения линии газовой фазы с манометром установлены запорные вентили и/или вентили тонкой регулировки.
Крышка и основание металлической обвязки могут быть выполнены из листа дюралюминия толщиной 3÷8 мм, а остальные ее элементы из нержавеющей стали. Стойки выполнены в виде металлического стержня диаметром 1÷1,2 см. В устройстве хомут может быть выполнен из нержавеющей стали шириной от 3 до 5 см и толщиной 2 мм.
Предлагаемое изобретение поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 и 2 представлено заявляемое устройство, вид слева и прямо, соответственно.
На фиг. 3 изображен вид устройства сверху, который фактически представляет собой крышку, входящую в состав металлической обвязки.
Устройство включает:
1. баллон;
2. металлическую обвязку;
3. крышку;
4. патрубок для загрузки и выгрузки газовой фазы;
5. патрубок для загрузки и выгрузки жидкой фазы;
6. вентиль для загрузки и выгрузки газовой фазы;
7. регулирующий вентиль;
8. вентиль для загрузки и выгрузки жидкой фазы;
9. манометр;
10. ручки в количестве 2 шт.;
11. сифонную трубку;
12. основание;
13. стойки в количестве 4 шт.;
14. хомут;
15. опоры в количестве 4 шт.;
16. переходник для загрузки и выгрузки газовой фазы;
17. переходник для загрузки и выгрузки жидкой фазы,
причем в металлическую обвязку входят элементы 3-17.
Баллон «тупикового» типа для сжиженных газов (1), рассчитанный на рабочее давление 1,6÷2,0 МПа, и закреплен в металлической обвязке (2), выполненной в форме прямоугольного параллелепипеда, с возможностью плотного размещения баллона.
Верхнюю сторону металлической обвязки (2) представляет собой крышка (3), на которой установлены: патрубок для загрузки и выгрузки газовой фазы (4), патрубок для загрузки и выгрузки жидкой фазы (5), вентиль для загрузки и выгрузки газовой фазы (6), регулирующий вентиль (7), вентиль для загрузки и выгрузки жидкой фазы (8), манометр (9), ручки (10).
Патрубок для загрузки и выгрузки газовой фазы (4) состоит из трех частей, соединенных по средством тройника, один конец которого соединен с баллоном (1), а два других заканчиваются вентилями: вентиль для загрузки и выгрузки газовой фазы (6) и регулирующий вентиль (7) для прекращения подачи газовой фазы на манометр (9) при вакуумировании баллона (1).
Патрубок для загрузки и выгрузки жидкой фазы (5) с одной стороны соединен с прямой сифонной трубкой (11), причем конец сифонной трубки (11) срезан под углом 30-45° и установлен так, что касается днища баллона (1). С противоположной стороны патрубок (5) заканчивается вентилем для загрузки и выгрузки жидкой фазы (8).
На крышке (3) располагаются ручки (10) в количестве двух штук, установленные вдоль сторон крышки (3). Ручки (10) упрощают транспортировку устройства.
Нижняя сторона металлической обвязки (2) представляет собой основание (12), на которое установлен баллон (1).
Крышка (3) и основание (12) выполнены из листа дюралюминия толщиной от 3 до 8 мм.
Стойки (13), представляющие собой ребра боковых граней металлической обвязки (2) снизу, образуют опоры (15) в количестве 4 шт., выполненные из металлического стержня диаметром 1÷1,2 см. На стойках (13) закреплен хомут (14) для фиксации баллона (1) в металлической обвязке (2). Хомут (16) выполнен из нержавеющей стали шириной от 3 до 5 см и толщиной 2 мм.
Крышка (3) снабжена вертикально ориентированной пластиной для крепления двух переходников для загрузки и выгрузки газовой (16) и жидкой (17) фаз. Переходники (16, 17) служат для удобства и защиты вентилей для загрузки и выгрузки газовой (6) и жидкой (8) фаз от поломки, которая может произойти при частом подсоединении и отсоединении устройства для выгрузки сжиженного газа из баллона, для заполнения устройства сжиженным газом и т.д.
В качестве вентилей для загрузки и выгрузки газовой (6) и жидкой (8) фаз, а также регулирующего вентиля (7) могут быть использованы запорные вентили и/или вентили тонкой регулировки.
Предложенное устройство работает следующим образом.
Перед заправкой баллона (1) сжиженным газом проводят его вакуумирование. Для этого опустошают баллон (1) через вентиль загрузки и выгрузки газовой фазы (6) через переходник (16). Затем подсоединяют вакуумный насос к переходнику (16). Закрывают регулирующий вентиль (7), включают вакуумный насос и открывают вентиль для загрузки и выгрузки газовой фазы (6). По окончанию вакуумирования баллона (1) закрывают вентиль для загрузки и выгрузки газовой фазы (6) и отсоединяют вакуумный насос от переходника (16).
Для заправки баллона (1) присоединяют линию загрузки сжиженного газа к фитинг-соединению (17), подключенному к вентилю для загрузки и выгрузки жидкой фазы (8), расположенному на патрубке (5), заканчивающегося сифонной трубкой (11). Подают сжиженный газ. Открывают вентиль (8) и начинают заполнение баллона (1). По окончанию заполнения баллона (1) закрывают вентиль для загрузки и выгрузки жидкой фазы (8) и отсоединяют линию загрузки сжиженного газа.
Для отбора газовой фазы из баллона (1) присоединяют линию загрузки к переходнику (16), подключенному к вентилю для загрузки и выгрузки газовой фазы (6), расположенному на патрубке (4). Открывают вентиль для загрузки и выгрузки газовой фазы (6) и выгружают газовую фазу из баллона (1).
Для отбора жидкой фазы из баллона (1) присоединяют линию загрузки к переходнику (17), подключенному к вентилю для загрузки и выгрузки жидкой фазы (8), расположенному на патрубке (5), заканчивающийся сифонной трубкой (11). Открывают вентиль для загрузки и выгрузки жидкой фазы (8) и подают жидкую фазу.
Пример 1.
Было изготовлено устройство для хранения, транспортировки и выгрузки сжиженных газов, как показано на фиг. 1-3, в котором был использован пропановый баллон объемом 5 л. Устройство было использовано в т.ч. для подачи пропилена на установку алкилирования бензола пропиленом. Полученное устройство имело вес - 7,8 кг, габаритные размеры конструкции 25,0×26,6×50.
Полученное устройство отвакуумировали и заполнили пропиленом. Вакуумирование и заполнение проводили в специально подготовленном для этого помещении. Устройство удобно в эксплуатации и позволило без лишних усилий осуществлять его транспортировку.
При использовании данного устройства через переходник для загрузки/выгрузки жидкой фазы на установку подавался пропилен в жидком состоянии.
Длительные испытания заявленного устройства подтвердили эффективность и надежность при использовании в процессе алкилирования бензола пропиленом, как в жидкой, так и в газовой фазах, при давлении газов до 2,0 МПа.
Эксплуатация предлагаемого устройства показала его мобильность, простоту в изготовлении и использовании, возможность быстрой замены любой детали обвязки баллона.