CN115552165A - 多式联运液化气储罐 - Google Patents

Abstract

用于储存和分配液化气的液化气罐，设计成使得外罐1和内罐2仅通过固定接头5和滑动轴承6接触，其中外罐1和内罐2之间的空间3充满一种由硼硅酸钠和合成硅的中空微球颗粒组成的材料。

Description

多式联运液化气储罐

本发明涉及一种保持时间明显更长的液化气罐以及一种抽取外罐1和内罐2之间的空间3的真空的方法。液化气罐用于储存液化气体，主要是LNG。该解决方案基于以下一种创新设计，其中液化气罐与用作外罐1和内罐2之间的空间3中的作为绝缘体的材料相结合。根据国际专利分类，本发明属于子组F17C3/08-装有或储存压缩、液化或固化气体的集装箱，带有非加压容器并使用真空作为隔热体，以及属于子组F16L59/08-通常通过防止非接触辐射传热来实现隔热。

也可以使用多层(MLI)对液化气罐进行隔热，MLI是一种由多层铝箔和玻璃纤维组成的材料。通常，仅内罐的扁平管状部分是隔热的，而圆顶状球体的部分受圆顶状球体的特定形状的影响保持不隔热。这增加了如此设计的液化气罐的“热泄漏”，从而缩短了液化气罐的保温时间。根据本发明的解决方案意味着包括圆顶状球体的整个表面的内部容器的均匀隔热。

液化气罐的真空空间仅部分填充有MLI且位于内罐的壁上，所有这些设置都是为了使内罐的网进入外罐。在这个过程中，ML及其厚度仅占内外罐之间的总空间的10％，而外罐和内罐之间的剩下的空间则是空的。这种将MLI放置在内罐上的过程需要非常小心精细，耗时且操作成本高。相比之下，在本专利中，内外罐之间的整个真空空间距离完全均匀地充满了微球，与MLI相比，这增加了微球的相对热性能。在外罐和内罐之间的空间出现真空损失的情况下，与MLI相比，微球作为隔热材料发挥的性能要好得多。

专利文件EP 0 012 038公开了一种液化气罐，其使用真空作为隔热体，使用由塑料树脂和玻璃组成的复合球体或直径为80至160微米的塑料球体，塑料树脂与微球的体积比大于1：1，其中所述复合球体的直径为0.125至1.5英寸。

专利文件GB 705 217公开了一种低温容器，除了真空之外还使用珍珠岩作为隔热体。

然而，由于具有较大活性表面的球体将气体和蒸汽相互结合，因此由于气体和蒸汽的释放以及用作隔热体的颗粒中存在水分，压力会增加，从而导致保持时间缩短。在专利文件EP 0 012 038中，塑料树脂用于防止或延迟水分的释放。

在低于沸点的温度下，液化气以低温流体的形式储存在罐中进行运输。每种液化气以及LNG都会在高于沸点的温度下蒸发以及产生一个蒸发汽化过程(BOG)。出现这种蒸发的原因是周围热量对储存在罐中的液化气的影响，即，其热泄露的影响，同时蒸发直接取决于罐隔热的质量。产生的蒸汽必须排出，以避免罐内压力增加，从而损坏其机械结构。这种排气表示对储存在灌中作为贵重货物的液化气的量直接产生商业影响，同时还有可能完全都不会排气或者排气尽可能延迟。

专利文件GB980 188公开了用于防止热泄漏的折叠容器。

专利文件US 5 702 655公开了在内部和外部液化气储存容器之间装入粉末隔热体。连同水一起灌入粉末材料，然后利用装入内容器中的高温气体对粉末材料进行干燥。该过程本身就很昂贵，且耗时，同时最后结果如何还不得而知。

因此，本专利申请公开的解决方案的客观技术问题是相对于已知的解决方案，最小化热泄漏和最大化保持时间。本发明的解决方案实现了82天的保持时间，与现有解决方案相比，这个结果明显更优。图3表明，在相同的测量条件下，即环境温度均为30℃，罐中的安全阀设置为最大压力为6.0bar，根据本发明的容器的保持时间要明显长于已知的技术方案的保持时间。测量具有多层的低温容器的保持时间，具有珍珠岩的低温容器的保持时间，具有复合球体的低温容器的保持时间和根据本发明的低温容器的保持时间。按如下方式进行测量，以测量从填充液化气罐到液化气压力在平衡条件下达到最低控制阀或泄压阀的水平所需要的时间，其中，罐暴露在30℃的环境温度下，且用液化气将罐填充至其允许的最大填充密度为止。

该解决方案基于以下一种创新型设计，其中用于储存和分布液化气的罐与用作隔热体和位于外罐1和内罐2之间的空间3中的中空微球颗粒4形式的材料相结合。上述罐的设计方式是，外部容器1和内部容器2仅通过固定连接件5和由两根管子制成的滑动轴承6接触，其中管子7焊接在内部容器2的圆顶状球体11的外侧上，且进入焊接在外部容器1的圆顶状球体12的内侧上的管子8。因此，与已知的解决方案相比，根据本发明的解决方案不包含额外的支撑件13，热量通过该支撑件13进行导热。这降低了两个储罐之间的温度变化均衡率，从而减缓了液化气的蒸发(蒸发汽化)，最终导致液化气在罐中的停留时间更长。此外，由于上述微球颗粒的构造和使用，可以增加外罐1和内罐2之间的空间3，从而可在真空条件下将隔热厚度最大化以及实现隔热效果的最大化。令人惊讶的是，根据本发明的液化气罐在没有额外支撑件的情况下符合与消防安全标准以及碰撞和应力标准相关的多式联运的所有规定规范。

具体地，根据本发明的液化气罐符合以下标准：

·IMDG-UN TANK T75，国际海事组织，《国际海运危险货物规则》，36/12,2012修改版

·RMF/DIVISION 411：F/BV/13/082-T75，《法国海事法规》，411分部

·RID/ADR：F/7219/BV/13，关于危险货物国际铁路运输的规定-第6.7章，2013年版，《危险货物国际道路运输欧洲公约》-第6.7章，2013年版。

此外，液化气罐由法国巴黎检验局颁发的以下证书涵盖：

·报告BVCT 1370282/V修订版0，

·RID/ADR便携式罐原型协议证书，F/7219，

·技术数据，便携式罐(6.7)。

此外，由于上述微球颗粒的构造和使用，可以增加外部容器1和内部容器2之间的空间3。具体地，外部容器1和内部容器2之间的距离从60-70mm增大到150mm。

目标是相对于多式联运标准调整罐体尺寸的最佳比率，以及相对于每次运输的总气体损失调整可运输的货物(介质)的最大量。

图1示出了根据现有技术的液化气罐；

图2示出了根据本发明的液化气罐；

图3示出了根据本发明的解决方案的保持持续时间与来自现有技术的保持时间的比较测试的结果；

图4示出了根据本发明的保持时间解决方案与硼硅酸钠玻璃和合成硅的保持时间相关的结果。

呼号具有以下含义：

1-外罐

2-内罐

3-外罐和内罐之间的空间

4-中空微球颗粒

5-固定连接件

6-滑动轴承

7-焊接在内罐圆顶状球体的外侧上的管道

8-焊接在外罐圆顶状球体的内侧上的管道

9-内罐的滑动轴承的滑动部分

10-低传热系数的非金属滑动材料

11-内罐的圆顶状球体

12-外部容器的圆顶状球体

13-支撑件

14-填充/辐照开口

15-填充/辐照开口

16-真空阀

17-防止液体飞溅的障碍物。

令人惊讶的是，尽管专利文件EP 0 012 038有教导，但本发明用到的是没有塑料树脂的中空微球颗粒4，这种中空微球颗粒防止，即延迟水分的释放，并且出乎意料地在延长保持时间长度和减少热泄漏方面获得了更好的结果，如图3所示。

在外罐1和内罐2之间的空间3中仅使用中空微球颗粒4形式的硼硅酸钠作为隔热体的情况下，也测量了保持时间，且保持时间为30天。如果使用合成硅作为隔热体，则保持时间甚至更短。硼硅酸钠或合成玻璃的保持时间的结果与根据本发明的保持时间的结果如图4所示。

液化气储配罐设计成使得外罐1和内罐2仅通过固定接头5和滑动轴承6接触，其中外罐1和内罐2之间的空间3充满一种由硼硅酸钠和合成硅的中空微球颗粒组成的材料。固定接头5由不超过3mm厚的细长锥体形式的金属板制成，而滑动轴承6由两根管子制成，其中焊接在内罐2的圆顶外侧的管子7进入焊接在外罐8的内圆顶上的管子。内罐2的轴承9的滑动部分靠在传热系数很小的非金属滑动材料上，并固定在外罐1的管子8的内侧。所述非金属滑动材料选自但不限于市售聚碳酸酯材料。

另一方面，根据本发明的硼硅酸钠和合成硅的中空微球颗粒4的平均粒径小于105微米，最大粒径小于190微米，热导率等于或小于0.0489W/mK，密度等于或小于0.08g/cm³。硼硅酸钠和合成硅的中空微球颗粒4的热导率等于或小于0.0489W/mK。硼硅酸钠与合成硅的体积比等于或大于80:20，并且在本发明的优选实施例中体积比为90:10。

上述技术方案允许内罐2和外罐1之间的距离从60-70mm增加到150mm以上。在本发明的特定实施例中，距离增加到152mm。

在本发明的一个特别有利的实施例中，低热导率涂层施加到外罐的外壳上，其代表热障，从而减少通过对流将周围温度传递到液化气罐。

通过两个开口14和15来倾倒微球隔热材料。开口之一用于填充，而另一个开口是辐照开口。开口的功能随着每加载1立方米的微球量而变化，所有这些都是为了让微球更均匀地分布在隔热空间中。当开口具有通风口的功能时，则在其上安装过滤系统，既可以节省通风过程中可能出现的隔热材料，又可以防止通过通风空间离开的微球受到环境的污染。

在存在干燥氮气的情况下，使用低压和高容量注射器从基本包装(在该基本包装内输送微球)内运输微球，所有这些都是为了减少罐之间的空间3中的水分摄入。注射器从输送罐中吸入微球，并在压力下通过氮气将它们输送到罐之间的空间。最终，由于微球的流体特性和装载过程，隔热微球完全并以80kg/m³的均匀密度填充外罐和内罐之间的所有自由空间。装载完微球后，装载和排气口被密封关闭。

通过安装在外罐模板上的真空阀16对空间3抽真空。抽真空分三到四步进行，严格控制抽真空的动力的容量和速度，以避免在真空空间中产生湿气，从而避免结霜。具体来说，从第一步到最后一步，抽真空是指在第一步使用最大容量的真空泵，接着在接下来的步骤中逐渐用到越来越小的泵，在最后一步(第三或第四步)使用最低容量的泵。

Claims (10)

1.一种液化气储配罐，其特征在于，外罐(1)与内罐(2)仅通过固定连接件(5)和滑动轴承(6)相接触，所述外罐(1)与所述内罐(2)之间的空间(3)填充有由硼硅酸钠和合成硅的中空微球颗粒组成的材料。

2.根据权利要求1所述的液化气储配罐，其特征在于，所述固定连接件(5)由厚度不超过3mm的呈细长椎体的金属薄板制成，所述滑动轴承(6)由两根管子制成，其中焊接在所述内罐(2)的底部的外侧上的管子(7)进入焊接在所述外罐(8)的底部的内侧上的管子。

3.根据权利要求2所述的液化气储配罐，其特征在于，所述内罐(2)的轴承(9)的滑动部分靠在非金属滑动材料上，所述非金属滑动材料选自但不限于以下材料：市售的聚碳酸酯材料，且固定到所述外部容器(1)的管子(8)的内侧。

4.根据前述所有权利要求所述的液化气储配罐，其特征在于，硼硅酸钠和合成硅的中空微球颗粒(4)的平均粒径小于105微米，最大粒径小于190微米。热导率为0.0489(W/mK)，且密度等于或小于0.08g/cm³。

5.根据权利要求4所述的液化气储配罐，其特征在于，所述硼硅酸钠和合成硅中空微球颗粒(4)的热导率等于或小于0.0489W/mK。

6.根据权利要求5所述的液化气储配罐，其特征在于，硼硅酸钠与合成硅的体积比等于或大于80:20，在本发明的一个优选实施例中体积比为90:10。

7.根据前述所有权利要求所述的液化气储配罐，其特征在于，所述内罐(2)和所述外罐(1)之间的距离至少为150mm。

8.根据权利要求7所述的液化气储配罐，其特征在于，所述外罐的外壳上涂有选自下组的低热导率涂层。

9.一种液化气储罐保温方法，其特征在于，通过大容量注射器在低压下将微球注入所述外罐(1)和所述内罐(2)之间的空间(3)，然后通过真空阀(16)通过三到四个步骤对空间(3)抽真空，这样从第一步到最后一步使用的真空泵的容量都会降低，然后对所述外罐(1)的外侧进行隔热操作。

10.通过如权利要求9所述的方法对所述液化气储配罐进行隔热操作。

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