Резервуар для криогенной жидкости Советский патент 1992 года по МПК F17C3/00 

ел

С

Область применения: в резервуарах для криогенной жидкости, в особенности для хранения и перевозки сжиженного метана для повышения экономичности резервуара при хранении и перевозке сжиженного метана путем увеличения длительности поддержания высокого вакуума в теплоизоляционной полости. Сущность изобретения; размещают в этой полости дополнительный сосуд, соединенный с основным трубопроводом с клапаном, при этом на обечайке дополнительного сосуда помещен адсорбент, а сам сосуд окружен радиационным экраном, контактирующим с основным сосудом. Другой трубопровод с клапаном служат для отвода паров метана при заполнении дополнительного сосуда жидкостью и его последующей откачке для понижения его температуры и повышения адсорбционной способности адсорбента. 1 ил

Изобретение относится к криогенной технике, в частности- к технологии хранения и транспортирования сжиженных газов.

Наиболее близким по техническому решению к изобретению является резервуар для хранения и транспортирования сжиженных газов, в особенности жидкого метана, состоящий из наружного кожуха, внутреннего сосуда, снабженного трубопроводами для заправки резервуара и отвода газа, и окружающей сосуд вакуумной теплоизоляционной полости.

Указанный резервуар эксплуатируется при давлениях от 0,2 до 1,6 МПа, обеспечивающих возможность выдачи метана в двигатель транспортного средства, например, грузового автомобиля.

Основным недостатком этого резервуара является низкая экономичность, обусловленная ухудшением со временем вакуума в теплоизоляционной полости из-за газовыделения из теплоизоляции сосуда и со стенок кожуха и внутреннего сосуда и повышения испаряемости жидкого метана, что приводит к ремонту или замене резервуара. Этот недостаток определяется тем, что при температурах 120-160 К, отвечающих рабочим давлениям, допускаемым при эксплуатации резервуара с жидким метаном (т.е. давлениям паров метана 0,2-1,6 МПа), адсорбционная емкость лучших из известных сорбентов (например, цеолита СэА) чрезмерно мала (менее 1 см3/г при давлении

4 vj

Ю

сл

ю

остаточных газов, преимущественно азота, в изоляционной полости Па).

Вследствие этого эффективное поглощение остаточных газов для сохранения высокого вакуума в изоляционной полости потребовало бы размещения на стенке внутреннего сосуда чрезмерно больших количеств адсорбента (несколько десятков килограммов).

Цель изобретения - повышение экономичности за счет увеличения длительности поддержания высокого вакуума в теплоизоляционной полости.

Поставленная цель достигается тем, что внутри кожуха резервуара размещен дополнительный сосуд, подключенный в верхней части посредством клапана к средству откачки, в нижней части - посредством клапана к основному сосуду, при этом объем дополнительного сосуда составляет 5-10% от объема основного сосуда, он имеет слой адсорбента, размещенный на его наружной поверхности, и радиационный экран, установленный с тепловым контактом на основном сосуде.

На чертеже показан резервуар.

Резервуар состоит из основного 1 и дополнительного 2 сосудов, соединенных тру- бопроводом 3, наружного кожуха 4, трубопроводов 5, 6, 7, изоляции 8 (например, вакуумно-многослойной) и клапанов 9, 10,11,12. Адсорбент 13 размещен с обеспечением теплового контакта на обечайке сосуда 2, окруженного радиационным экраном 14, контактирующим с сосудом 1. Трубопровод 7 и клапан 10 служат для подачи жидкого метана в сосуд 1, трубопровод

6с клапаном 12 - для отвода паров метана из сосуда 1; трубопровод 3 с клапаном 9 - для заполнения сосуда 2 жидким метаном (из сосуда 1), а трубопровод 5 с клапаном 11 -для отвода паров метана при заполнении сосуда 2 и его последующей откачки.

В исходном состоянии (до эксплуатации) сосуды 1 и 2 последовательно продувают сухим газообразным азотом при открытых клапанах 12,9,11,10 подачей газа через клапан 12. Затем через трубопроЕод

7сосуд заполняют жидким метаном, отводя образующиеся пары через клапан 12 в ресивер. При этом одновременно заполняется и сосуд 2, а пары метана отводятся в ресивер через клапан 11. По заполнении сосудов 1 и

2 клапаны 10, 9 и 12 закрывают, а клапан 11 переключают на механический вакуумный насос, откачивая с помощью которого пары жидкого метана, охлаждают жидкость в сосуде 2 до температур ниже 90 К. Затем кла- пан 11 закрывают. Следовательно, в конечном состоянии, готовом к эксплуатации, в сосуде 1 жидкий метан имеет температуру, равную или выше, нормальной

температуры кипения (112 К), а в сосуде 2 - ниже 90 К. Ту же температуру (ниже 90 К) будет иметь адсорбент 13, размещенный на обечайке сосуда 2, что обеспечивает его высокую адсорбционную емкость ( 100 см3/г

адсорбента) в течение длительного времени.

Объем дополнительного сосуда выбран из условия большего или одинакового времени хранения жидкости в нем и в сосуде 1

между заправками. Выполненные расчеты показали, что объем дополнительного сосуда должен составлять 5-10% от объема сосуда 1.

Таким образом, эффект, достигаемый

при реализации предлагаемого изобретения, состоит в повышении в 100 раз адсорбционн ой емкости сорбента и соответствующем увеличении длительности поддержания высокого вакуума в изоляционной полости резервуара, и повышении срока службы и экономичности изделия. Формула изобретения Резервуар для криогенной жидкости, преимущественно жидкого метана, содержащий наружный кожух, внутренний сосуд с трубопроводами заправки жидкостью и отвода ее паров, вакуумное теплоизоляционное пространство между кожухом и сосудом, и средство откачки, отличающийс я тем, что, с целью повышения экономичности за счет увеличения длительности поддержания высокого вакуума в теплоизоляционном пространстве, он снабжен дополнительным сосудом, размещенным в

теплоизоляционном пространстве и подключенным в верхней части посредством клапана к средству откачки, в нижней части - посредством клапана к основному сосуду, при этом объем дополнительного

сосуда составляет 5-10% от объема основного сосуда, он имеет слой адсорбента, размещенный на его наружной поверхности, и радиационный экран, установленный с тепловым контактом на основном сосуде.

2

9/ /

Л ,5

11

Usr