RU2146027C1

RU2146027C1 - Installation for storing and delivering liquefied gases

Info

Publication number: RU2146027C1
Application number: RU97122131A
Authority: RU
Inventors: А.Н. Труфанов
Original assignee: Труфанов Анатолий Николаевич
Priority date: 1997-12-22
Filing date: 1997-12-22
Publication date: 2000-02-27

Abstract

FIELD: refrigeration and chemical technology equipment, namely machines operating with low temperature liquefied gases, possibly for storing, cleaning and delivering to users low-temperature or high-temperature liquids or gaseous products of chemical production (carbonic acid, ammonia and others). SUBSTANCE: installation includes universal unit for cleaning products, heat insulated pumping apparatus, isothermal vessel with high-efficiency double heat insulation, device for automatically controlling pressure and temperature using stored product as heat transfer agent and environmental air as cooling agent. Strain gauge type metering devices are used at filling and delivering product. System for storing and delivering product is provided with protection unit operating at rapid emptying of vessel according to minimum pressure value. EFFECT: improved design. 9 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для хранения, очистки, перекачивания, а также зарядки баллонов сжиженным газом, например, углекислотой, аммиаком, хладоном и т.п. The invention relates to devices for storing, cleaning, pumping, as well as charging cylinders with liquefied gas, for example, carbon dioxide, ammonia, freon, etc.

Известно устройство для выдачи жидкого, осушенного диоксида углерода, содержащее компрессор, теплообменник, влагомаслоотделитель, емкость для хранения и выдачи готового продукта (SU N 1479802). A device for issuing liquid, dried carbon dioxide, containing a compressor, heat exchanger, desiccant, a container for storing and dispensing the finished product (SU N 1479802).

Недостатком этого устройства является невысокая надежность, эффективность и функциональные возможности работы. The disadvantage of this device is the low reliability, efficiency and functionality.

Известна установка для охлаждения, содержащая компрессор, теплообменник и рабочие емкости для хранения и выдачи готового продукта (SU N709926). A known installation for cooling, comprising a compressor, a heat exchanger and working tanks for storage and delivery of the finished product (SU N709926).

Недостатком этой установки является возможность выброса дорогостоящего рабочего тела. The disadvantage of this installation is the possibility of ejecting an expensive working fluid.

Наиболее близким из известных по технической сущности и достигнутому результату является выбранное в качестве прототипа устройство для заполнения баллонов сжиженным газом, содержащее резервуар, наполнительное устройство с измерительным устройством для заполнения баллонов (RU 2037736). The closest known from the technical essence and the achieved result is a device selected for prototype filling cylinders with liquefied gas, containing a reservoir, a filling device with a measuring device for filling cylinders (RU 2037736).

К недостаткам этого устройства относятся: невозможность бескомпрессорным способом наполнить баллоны высокотемпературным продуктом, невозможность длительного хранения продукта, отсутствие возможности автоматизации процессов и очистки продуктов, низкая надежность работы системы. The disadvantages of this device include: the inability to fill cylinders with a high-temperature product in an unpressurized way, the inability to store the product for a long time, the inability to automate processes and clean products, and low system reliability.

Сжиженные газы выпускаются, транспортируются, хранятся и выдаются потребителям в виде жидкого низкотемпературного, жидкого высокого давления (или высокотемпературного) и газообразного. Liquefied gases are produced, transported, stored and delivered to consumers in the form of liquid low temperature, liquid high pressure (or high temperature) and gaseous.

Такое разделение по видам состояния сжиженных газов обусловлено современным развитием техники. Жидкий низкотемпературный продукт хранится, транспортируется и т.д. в изотермических емкостях среднего давления до 25 кг/см² с температурой такой, чтобы продукт был жидкий.This separation by type of state of liquefied gases is due to the modern development of technology. The liquid low-temperature product is stored, transported, etc. in medium-pressure isothermal tanks up to 25 kg / cm ² with a temperature such that the product is liquid.

Жидкий высокотемпературный продукт хранится, транспортируется и т.д. в баллонах высокого давления до 300 кг/см² с температурой окружающей среды.Liquid high-temperature product is stored, transported, etc. in high-pressure cylinders up to 300 kg / cm ² with ambient temperature.

Газообразный продукт используется потребителями для проведения сварочных работ, газирования напитков, охлаждения и т.п. The gaseous product is used by consumers for welding, carbonating drinks, cooling, etc.

Целью изобретения является повышение безопасности работы и расширение технологических возможностей установки: постоянный контроль и регулирование количества и параметров сжиженных газов в емкости, точность заправки, исключение зависимости наполнения баллонов и сосудов от давления и температуры, очистку продукта, длительное хранение продукта, газификацию жидкого продукта. The aim of the invention is to increase operational safety and expand the technological capabilities of the installation: constant monitoring and regulation of the amount and parameters of liquefied gases in the tank, accuracy of filling, eliminating the dependence of filling cylinders and vessels on pressure and temperature, cleaning the product, long-term storage of the product, gasification of the liquid product.

Поставленная задача достигается тем, что установка хранения и выдачи сжиженных газов содержит изотермическую емкость, установленную на тензовесах, блок очистки, наполнительное и перекачивающее устройства, выполненные раздельно для высокотемпературной и низкотемпературной жидкостей и газообразного продукта, электронный блок контроля, обеспечивающий контроль температуры, массы продукта и поддерживающий заданное давление в изотермической емкости. This object is achieved in that the installation for storing and dispensing liquefied gases contains an isothermal tank mounted on a strain gauge, a cleaning unit, filling and pumping devices, made separately for high-temperature and low-temperature liquids and a gaseous product, an electronic control unit that provides control of temperature, product weight and maintaining a given pressure in an isothermal tank.

Данная установка позволяет одновременно наполнять различными видами продукта как баллоны, так и сосуды независимо от давления и температуры среды. This installation allows you to simultaneously fill with different types of product both cylinders and vessels, regardless of the pressure and temperature of the medium.

Предложенное устройство является промышленно-применимым и обеспечено существующими техническими средствами. На фиг. 1 представлена схема установки, на фиг. 2 - электронный блок контроля, на фиг. 3 - устройство поддержания давления. The proposed device is industrially applicable and provided with existing technical means. In FIG. 1 shows an installation diagram, FIG. 2 - electronic control unit, in FIG. 3 - pressure maintenance device.

Изотермическая емкость 1, покрытая пенополиуретановой теплоизоляцией 2, снаружи покрыта светоотражающим листом 3, который значительно уменьшает теплопритоки, и, соответственно, нагревание продукта, установлена на тензовесы 4, снабжена электронным блоком контроля 5 (ЭБК), устройством поддержания давления 10 (УПД), устройством наполнения баллонов 18 с тензометрическим дозирующим устройством 19, перекачивающим устройством 20, снабженным теплоизоляцией, например, пенополиуретаном, исключающей появление в нем газообразной фазы, снижающей эффективность работы насоса, а значит, и повышение давления, которое может как наполнить сосуд, так и опорожнить его. Установка снабжена блоком очистки перекачиваемой среды от воды, масла, механических примесей и солей 21, при помощи которого продукт очищается от различных примесей в зависимости от его агрегатного состояния, например, от влаги - в низкотемпературном состоянии, от механических примесей - в газообразном состоянии и т.п., и газификатором жидкого продукта 22. Тензометрические устройства 4 и 19 с блоками контроля и датчиками позволяют автоматизировать процессы работы установки, повысить надежность и точность. The insulated tank 1, coated with polyurethane foam insulation 2, is externally covered with a reflective sheet 3, which significantly reduces heat inflows, and, accordingly, the heating of the product is installed on the tensile weights 4, equipped with an electronic control unit 5 (EBK), a pressure maintenance device 10 (UPD), a device filling cylinders 18 with a strain gauge metering device 19, a pumping device 20 provided with thermal insulation, for example, polyurethane foam, eliminating the appearance of a gaseous phase in it, reducing the effect vnost pump operation, and therefore increasing the pressure, which can both fill the vessel and emptied it. The installation is equipped with a unit for cleaning the pumped medium from water, oil, mechanical impurities and salts 21, with which the product is cleaned of various impurities depending on its state of aggregation, for example, from moisture in the low temperature state, from mechanical impurities in the gaseous state and t .p., and a gasifier of a liquid product 22. Strain gauges 4 and 19 with control units and sensors automate the operation of the installation, increase reliability and accuracy.

Наполнительные и перекачивающие устройства выполнены раздельно, поскольку позволяют автоматизировать процесс наполнения резервуаров и выдачу продукта потребителям, одновременно жидкого низкотемпературного продукта - в изотерические резервуары, жидкого высокотемпературного продукта - в баллоны, газообразного продукта - в линии потребителя. Filling and pumping devices are made separately, since they allow you to automate the process of filling tanks and delivering the product to consumers, at the same time a liquid low-temperature product into isothermal tanks, a liquid high-temperature product into cylinders, a gaseous product in the consumer line.

Разделение трактов продукта на жидкий, высокого и низкого давлений и газообразный позволяет проводить гораздо более эффективную очистку. Например, механические примеси гораздо легче удаляются из газообразного продукта, а вода и масло - из жидкого низкотемпературного продукта. The separation of the product paths into liquid, high and low pressure and gaseous allows for a much more efficient cleaning. For example, mechanical impurities are much easier to remove from the gaseous product, and water and oil from the liquid low-temperature product.

Раздельное выполнение трактов перекачивания продуктов позволяет исключить кавитационные эффекты в насосах, снизить термогазодинамические и гидравлические потери от разных температур и давлений перекачиваемого продукта, и, в конечном итоге, повысить эффективность и надежность работы системы. Separate execution of product pumping paths makes it possible to exclude cavitation effects in pumps, reduce thermogasdynamic and hydraulic losses from different temperatures and pressures of the pumped product, and, ultimately, increase the efficiency and reliability of the system.

В ЭБК (фиг. 2) входят устройства для замера давления 6, температуры 7 и контроллер 8, позволяющие контролировать процессы наполнения, хранения, опорожнения емкости и выдачи продукта в жидком и газообразном виде, а также управлять этими процессами. EBC (Fig. 2) includes devices for measuring pressure 6, temperature 7, and controller 8, which allow controlling the processes of filling, storage, emptying of the container, and dispensing of the product in liquid and gaseous form, as well as controlling these processes.

УПД (фиг. 3) представляет собой теплообменник труба-в-трубе 15, компрессор 16, воздушно-спиральный теплообменник 14, клапан давления 17, управляющую арматуру.., коммуникации соединения.. с сосудом. УПД использует в качестве рабочего тела для холодильника саму охлаждаемую среду, что позволяет исключить дополнительный хладагент и упростить холодильник в целом. UPD (Fig. 3) is a pipe-in-pipe heat exchanger 15, compressor 16, air-spiral heat exchanger 14, pressure valve 17, control valves .., communication connections .. with the vessel. UPD uses the medium itself to be cooled as a working fluid for the refrigerator, which eliminates additional refrigerant and simplifies the refrigerator as a whole.

Кроме этого, УПД устроен так, что в контуре высокого давления в качестве охладителя используется воздух окружающей среды. УПД при снижении давления в резервуаре до критического, т.е. до давления образования твердой фазы, автоматически включает компрессор 16, который через теплообменник 14 подает горячий продукт в емкость 1, что предотвращает снижение давления. In addition, the control unit is designed so that the ambient air is used as a cooler in the high-pressure circuit. UPD when the pressure in the tank decreases to critical, i.e. up to the pressure of formation of a solid phase, it automatically turns on the compressor 16, which through the heat exchanger 14 delivers the hot product to the tank 1, which prevents the pressure drop.

Установка работает следующим образом. Installation works as follows.

ЭБК подает сигнал о понижении или повышении давления в УПД. В случае повышения давления ЭБК подает сигнал о включении компрессора (вся ручная арматура в рабочем режиме открыта), забирающего "теплый" газ из сосуда. Перед входом в компрессор газ проходит по наружному контуру теплообменника "труба-в-трубе" 15, а после компрессора, охлаждаясь в воздушном теплообменнике 14, внутреннем контуре теплообменника "труба-в-трубе", дросселируется на КД17, дополнительно охлаждаясь после него в жидкой ("холодной") фазе, и поступает в изотермическую емкость 1. В этом процессе электромагнитный клапан 12 закрыт, трехходовой клапан 11 открыт на проход газа из воздушного теплообменника в сосуд и закрыт на проход в теплообменник "труба-в-трубе". При поступлении сигнала из ЭБК о недостаточном повышении давления, ЭМК 11, 12 открываются и жидкость поступает на вход в компрессор через воздушный теплообменник и трехходовой клапан 11, затем подается в изотермическую емкость. EBC gives a signal of a decrease or increase in pressure in the control unit. In case of increasing pressure, the EBC gives a signal to turn on the compressor (all manual valves are open in operating mode), which draws “warm” gas from the vessel. Before entering the compressor, the gas passes through the external circuit of the pipe-in-pipe heat exchanger 15, and after the compressor, cooling in the air heat exchanger 14, the internal circuit of the pipe-in-pipe heat exchanger is throttled on KD17, additionally cooling after it in the liquid (cold) phase, and enters the isothermal tank 1. In this process, the solenoid valve 12 is closed, the three-way valve 11 is open to the gas passage from the air heat exchanger to the vessel and closed to the passage to the pipe-in-pipe heat exchanger. Upon receipt of a signal from the EBC about insufficient pressure increase, the EMI 11, 12 open and the liquid enters the compressor inlet through the air heat exchanger and the three-way valve 11, then it is supplied to the isothermal tank.

Установка в режиме выдачи продукта работает следующим образом. Installation in the mode of delivery of the product works as follows.

При выдаче потребления жидкой низкотемпературной продукции (в стороний сосуд) открывается арматура и включается перекачивающее устройство 20. When issuing the consumption of liquid low-temperature products (in a side vessel), the valves open and the pumping device 20 is turned on.

При выдаче жидкого высокотемпературного продукта (в баллон) происходит автоматизированный контроль тары и веса наполняемого продукта на тензометрическом дозирующем устройстве 19. После этого выдается сигнал на включение устройства наполнения 18; и после полного наполнения автоматически подается сигнал о прекращении наполнения. When a liquid high-temperature product is dispensed (into a cylinder), the tare and weight of the product to be filled are automatically controlled on the tensometric metering device 19. After that, a signal is issued to turn on the filling device 18; and after full filling, a signal is automatically sent to stop filling.

Выдача газообразного продукта в линию происходит через устройство наполнения баллонов 18, газификатор жидкого продукта 22 в линию потребителя в автоматическом режиме поддержания требуемого давления, по сигналу от которого включается или включается устройство наполнения 18. The gaseous product is dispensed into the line through the cylinder filling device 18, the gasifier of the liquid product 22 is sent to the consumer line in the automatic mode of maintaining the required pressure, upon the signal from which the filling device 18 is turned on or off.

Во всех вариантах видов продуктов происходит замер массы передаваемого продукта и контроль давлений в устройстве 5. In all variants of the types of products, the mass of the transferred product is measured and the pressures in the device 5 are monitored.

Claims

1. Installation for storing and dispensing liquefied gases, for example carbon dioxide, containing an isothermal tank, a pressure maintaining device, filling and pumping devices connected to the tank and forming together with measuring devices a single adjustable closed system, characterized in that the filling and pumping devices are made Separately for high-temperature and low-temperature liquids, as well as for a gaseous product, are connected by an isothermal tank through a purification unit from mechanical impurities, oils, moisture, salts and controlled through a single electronic control unit.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the unit for cleaning from mechanical impurities, oil, moisture and salts is made for a low-temperature, high-temperature liquid and a gaseous product unified and can be switched by type of cleaning.

3. Installation according to claim 1, characterized in that the pumping device for liquids is equipped with thermal insulation, for example, polyurethane foam, eliminating the appearance of a gaseous phase in it, which reduces the efficiency of the pump.

4. The installation according to claim 1, characterized in that the isothermal tank is mounted on the scales of the weighing device, allowing control, including remote control, of the product weight during filling, emptying the storage.

5. Installation according to claim 1, characterized in that the isothermal container is coated with polyurethane foam insulation and reflective metal sheet, for example polished aluminum, which increases the reliability of the product.

6. Installation according to claim 1, characterized in that the pressure maintaining device uses the liquid itself or the gas stored in an isothermal tank as a refrigerant, and the air of the surrounding atmosphere as a cooler.

7. Installation according to claim 1, characterized in that the electronic control unit provides control and maintenance of temperature and pressure in an isothermal tank and a filling device for filling vessels and cylinders.

8. Installation according to claim 1, characterized in that in the device for weighing the container and the filling device for filling the cylinders, strain gauge devices are used to automate the monitoring and control processes of the installation.

9. Installation according to claim 1, characterized in that it is equipped with a device for maintaining minimum pressure during a sharp emptying of the tank.