專利名稱：低溫壓力容器納米置換法節(jié)電及快速抽真空工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低溫液化氣體存儲(chǔ)裝置的夾層抽真空技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前，工業(yè)領(lǐng)域抽真空的技術(shù)涉及物理方法、化學(xué)方法和物理與化學(xué)結(jié)合的
方法。不論采用那種方法，都將抽真空工藝分為兩步驟第一步驟為預(yù)抽真空，是將過熱氣體或液體介質(zhì)充入真空室中，置換空氣，目前，較為成熟的工藝有二氧化碳?xì)怏w(C02)和氮?dú)?N2)置換法，如已公開的發(fā)明專利03152769. 8;在化工行業(yè)出現(xiàn)了化肥溶液(尿素或碳銨溶液)置換法，如發(fā)明專利200310110980. 2.第二步驟為高度抽真空，是采用常用的真空泵長達(dá)十幾天的連續(xù)運(yùn)行，進(jìn)一步抽取真空。現(xiàn)有的真空泵類型有幾十種之多，如水環(huán)式真空泵、液環(huán)真空泵、羅茨真空泵、往復(fù)真空泵、多級(jí)真空擴(kuò)散泵等;真空泵的功率由幾百瓦到幾十千瓦。 一般真空泵要連續(xù)運(yùn)行10天左右，才能達(dá)到預(yù)定的極限真空值?，F(xiàn)有的抽真空方法，存在如下不足1、置換^h質(zhì)具有腐蝕性和污染性.如化肥溶液，具有很強(qiáng)的氧化性，影響容器的使用壽命,排放的氨氣有異味，污染大氣環(huán)境；2、抽真空時(shí)間長,真空泵要抽到極限真空值(低溫焊接氣瓶的國家標(biāo)準(zhǔn)真空度為2. 0 x i(T2pa以上)，要連續(xù)運(yùn)行10天左右，不僅耗時(shí)，還要按排人員定時(shí)監(jiān)控，加大了生產(chǎn)成本；3、電耗大.在第一步驟的預(yù)抽真空工序中，將氣體介質(zhì)加熱到200C以上，要耗取一定電能;在第二步驟的高度抽真空步驟中，對(duì)于低溫壓力容器而言，封結(jié)后的真空極限值在1. 0 x l(T2pa—1. 6 x io—4Pa之間.真空泵要抽到極限真空度的時(shí)間需連續(xù)運(yùn)行15天左右，要消耗到大量電能.因此，現(xiàn)有的抽真空技術(shù)，不僅有損設(shè)備和環(huán)保，還費(fèi)時(shí)，能耗大。
因此，現(xiàn)行的真空泵抽真空，是一種高能耗的的生產(chǎn)。目前在全國乃至M界，都沒有新技術(shù)破解這一降耗節(jié)能的難題。如青島市瑞豐氣體有限公司，是山東省工業(yè)氣體及低溫儲(chǔ)罐生產(chǎn)的龍頭企業(yè)，現(xiàn)具有年產(chǎn)10000只杜瓦瓶和5000只液化天燃?xì)鈨?chǔ)罐的恥漢能力。就其型號(hào)為DPL450-175-1.4的杜瓦瓶而言，在第一步驟中，采用300W電熱器加熱氣體;在第二步驟中，采用三級(jí)真空擴(kuò)散泵連續(xù)運(yùn)行抽真空，每級(jí)擴(kuò)散泵的功率分別為3KW、 2.2KW、 2.2KW，按負(fù)荷率8(W計(jì)，電動(dòng)機(jī)的平均負(fù)荷功率約為6KW,—次可抽取10只杜瓦瓶.電熱器總功率為3KW，總耗電功率約為9KW，單只杜瓦瓶抽真空耗電功率約0. 9KW。如果按連續(xù)抽真空時(shí)間15天(360h)、年產(chǎn)量1萬只、電費(fèi)每度0. 9元/KWh渡)計(jì)，僅杜瓦瓶產(chǎn)品，年抽真空的電耗支出就高達(dá)(X-O. 9*360*10000*0. 9) 291萬元。該乂〉司即將生產(chǎn)的液化天燃?xì)鈨?chǔ)罐其夾層容積比杜瓦瓶要大5倍以上，如按規(guī)模產(chǎn)量年產(chǎn)5000只計(jì)，年抽真空電費(fèi)將達(dá)700多萬元.該公司如果在近三年內(nèi)實(shí)現(xiàn)恥漢生產(chǎn)，兩大產(chǎn)品年總產(chǎn)值可達(dá)3億元以上，其中僅電費(fèi)一項(xiàng)就達(dá)1000萬元之多，占總產(chǎn)值的3. 3%以上.故抽真空電耗令人驚嘆.
抽真空技術(shù)的創(chuàng)新，是國家科技部、發(fā)改委歷年的節(jié)能與環(huán)保項(xiàng)目重點(diǎn)資助對(duì)象。因此，研究和開發(fā)抽真空的新技術(shù)和新設(shè)備，對(duì)于節(jié)能降耗，具有重
大的經(jīng)濟(jì)意義;s^土?xí)饬x。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種用超細(xì)固體粉末即納米粉體置換空氣的抽真空技術(shù)，克服現(xiàn)有的抽真空技術(shù)的不足，解決現(xiàn)有抽真空工藝中存在的不利環(huán)保、抽空時(shí)間長、耗能高的問題。
本發(fā)明的技術(shù)方案是
采用經(jīng)高溫焙燒、低溫冷磨的納米粉體材料為置換介質(zhì)，利用納米粉體高目度、高密度、不透氣、吸潮能力強(qiáng)、在真空中不溶解不氣化、在壓力作用下可流動(dòng)的特征，將納米粉體視同液體一樣在壓力作用下，經(jīng)管道、閥門輸入低溫儲(chǔ)罐夾層，吸收夾層中的水份和空氣中的潮氣，并以充溢夾層的容積排出夾層
中的全部空氣;再經(jīng)閥門和管道全部排出，以退出在夾層和管道占有的空間一次性形成高度真空；
利用大氣壓強(qiáng)能支撐真空管中液體一定高度h的科學(xué)原理，抬高低溫儲(chǔ)罐的位置，使低溫儲(chǔ)罐底部的透明接頭上口與排料管出口之間的高度H,絕對(duì)大于大氣壓支撐納米粉體的高度h，使真空中的納米粉體不依靠外力，以自身的高位和重力勢能做自由落體運(yùn)動(dòng)(向下垂落).
本發(fā)明不使用真空泵、不使用污染性的置換介質(zhì)、不經(jīng)過預(yù)加熱抽真空程序、不需要連續(xù)十幾天的抽空運(yùn)行，可一次性成功置換出夾層中全部氣體，即抽即完.本發(fā)明具有抽空徹底、真空度高、快速高效、節(jié)省電費(fèi)、無廢氣排放的優(yōu)點(diǎn).


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圖l為本發(fā)明的原理圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的真空擴(kuò)散泵法抽真空原理圖。
圖中，納米粉體l、進(jìn)料容器2、進(jìn)料閥3、排氣閥4、〗氐溫儲(chǔ)罐5、夾層6、
真空計(jì)7、封結(jié)閥8、透明接頭9、排料管10、分界線11、出料容器12、杜瓦
瓶13、電熱器14、 一級(jí)擴(kuò)散泵15、 二級(jí)擴(kuò)散泵16、三級(jí)擴(kuò)散泵17。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明
圖1中，納米粉體1充裝在最高位的進(jìn)料容器2中，打開進(jìn)料閥3和排氣閥4，關(guān)閉封結(jié)閥8，納米粉體1在大氣壓力作用下像液體一樣流入夾層6中，納米粉體1將夾層中6中的空氣排出，也就是以納米粉體1的體積置換空氣的體積。當(dāng)納米粉體1全部充滿夾層6并從排氣閥4溢出時(shí)，關(guān)閉排氣閥4和進(jìn)料閥3,打開出料閥8，納米粉體l依靠自身的高位勢能和重力，以垂直方向下落至出料容器12中。當(dāng)從透明接頭9觀察到納米粉體1退出封結(jié)線11以下時(shí)，在封結(jié)線以上的部分已全部形成真空，真空計(jì)7顯示出真空讀數(shù)。此時(shí)，關(guān)閉封結(jié)閥8，封結(jié)夾層真空，抽空過程結(jié)束。
圖1中，h為大氣壓力支撐納米粉體的高度，指分界線11與排料管10出口之間的高度，按照h-l/納米粉體比重"0(米)的公式求出。H為低溫儲(chǔ)罐5底部的透明接頭9上口與排料管出口 10之間的垂直高度，且H大于h.
圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的真空擴(kuò)散泵法抽真空原理圖。在圖2中，杜瓦瓶13的容積為175L，電熱器14功率為300W，擴(kuò)散真空泵機(jī)組共分三級(jí)， 一級(jí)擴(kuò)散泵15電功率為3KW， 二級(jí)擴(kuò)散泵16電功率為2. 2KW,三級(jí)擴(kuò)散泵17電功率為2. 2〖W。杜瓦瓶13的真空合格要求為(1.0xl(T2Pa)，極限真空壓力為(1. OxlO"Pa)。抽至合格真空度的連續(xù)運(yùn)行時(shí)間級(jí)約為8天，抽至極限真空度的連續(xù)運(yùn)行時(shí)間級(jí)約為15天(360小時(shí))。按負(fù)栽率80%計(jì)，單只杜瓦瓶抽真空電耗功率級(jí)為0.9千瓦，每只杜瓦瓶抽到極P艮真空時(shí)，消耗電能約324KWh (度)，*度電0. 9元計(jì)費(fèi)，電費(fèi)約為291元。
本發(fā)明所述的納米粉體，是指經(jīng)高溫焙燒后再經(jīng)低溫冷磨形成的粉末，選用在真空中不與空氣發(fā)生分解、氣化、不可燃燒的非金屬晶體為原材料,如碳酸釣、膨脹珍珠巖、滑石等。焙燒溫度在500X:以上，冷磨溫度在-20iC以下；納米粉體的粒徑要求在lum (IOOO納米)以下，目度在18000目以上。
本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于各種類型的低溫儲(chǔ)罐的抽真空。
權(quán)利要求
1.低溫壓力容器納米置換法節(jié)電及快速抽真空工藝，其特征在于采用經(jīng)高溫焙燒、低溫冷磨的納米粉體材料為置換介質(zhì)，利用納米粉體高目度、高密度、不透氣、吸潮能力強(qiáng)、在真空中不溶解不氣化、在壓力作用下可流動(dòng)的特征，將納米粉體視同液體一樣在壓力作用下，經(jīng)管道、閥門輸入低溫儲(chǔ)罐夾層，吸收夾層中的水份和空氣中的潮氣，并以充溢夾層的容積排出夾層中的全部空氣；再經(jīng)閥門和管道全部排出，以退出在夾層和管道中占有的空間一次性形成高度真空；利用大氣壓強(qiáng)能支撐真空管中液體一定h高度的科學(xué)原理，抬高低溫儲(chǔ)罐的位置，使低溫儲(chǔ)罐底部的透明接頭上口與排料管出口之間的高度H，絕對(duì)大于大氣壓支撐納米粉體的高度h，使真空中的納米粉體不依靠外力，以自身的高位和重力勢能做自由落體運(yùn)動(dòng)(向下垂落)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫壓力容器納米置換法節(jié)電及快速抽真空工藝， 其特征是h為大氣壓力支撐納米粉體的高度，指分界線11與排料管10出口之 間的高度,按照h-l/納米粉體比重"0(米)的公式求出；H為低溫儲(chǔ)罐5底部的透 明接頭9上口與排料管出口 10之間的垂直高度，且H大于h 。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫壓力容器納米置換法節(jié)電及快速抽真空工藝， 其特征是所述的納米粉體，納米粉體，是指經(jīng)高溫焙燒后再經(jīng)低溫冷磨形成 的粉末，選用在真空中不與空氣發(fā)生分解、氣化、不可燃燒的非金屬晶體為原 材料，如碳酸釣、膨脹珍珠巖、滑石等。焙燒溫度在50(TC以上，冷磨溫度在-20 "C以下；納米粉體的粒徑要求在lum (IOOO納米)以下，目度在18000目以上。
全文摘要
低溫壓力容器納米置換法節(jié)電及快速抽真空工藝，涉及低溫液化氣體存儲(chǔ)裝置的夾層抽真空技術(shù)。本發(fā)明采用經(jīng)高溫焙燒、低溫冷磨的納米粉體材料為置換介質(zhì)，利用納米粉體高目度、高密度、不透氣、吸潮能力強(qiáng)、在真空中不溶解不氣化、在壓力作用下可流動(dòng)的特征，將納米粉體視同液體一樣在壓力作用下，經(jīng)管道、閥門輸入低溫儲(chǔ)罐夾層，吸收夾層中的水份和空氣中的潮氣，并以充溢夾層的容積排出夾層中的全部空氣；再經(jīng)閥門和管道全部排出，以退出在夾層和管道占有的空間一次性形成高度真空。本發(fā)明不使用真空泵、不使用污染性的置換介質(zhì)、不經(jīng)過預(yù)加熱抽真空程序、不需要連續(xù)十幾天的抽空運(yùn)行，可一次性成功置換出夾層中全部氣體，即抽即完。本發(fā)明具有抽空徹底、真空度高、快速高效、節(jié)省電費(fèi)、無廢氣排放的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F04B37/00GK101660514SQ200910176909
公開日2010年3月3日 申請(qǐng)日期2009年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月24日
發(fā)明者周年生 申請(qǐng)人:青島瑞豐氣體有限公司