減少儲(chǔ)液罐中蒸汽的裝置的專利技術(shù)分析

王菊梅

摘 要：儲(chǔ)液罐是儲(chǔ)備液體化工原料及其它液態(tài)產(chǎn)品的專用設(shè)備，廣泛應(yīng)用于石油、化工、國(guó)防、能源、電力等領(lǐng)域，在安全生產(chǎn)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。通常，在大型的貯液罐中，比如由于通過(guò)接收或釋放出貯液態(tài)而使得氣體空間增大或減小，或者比如由于外界大氣狀況而使得空氣或蒸汽增加或減少，內(nèi)部氣體壓力會(huì)發(fā)生變化，從而會(huì)使得易燃易爆液體，比如石油、汽油、柴油等發(fā)生爆炸、火災(zāi)等危險(xiǎn)，或者使得易揮發(fā)液態(tài)物質(zhì)，比如苯乙烯、丙酮等揮發(fā)而減少或是揮發(fā)空氣中而污染環(huán)境。因此，針對(duì)儲(chǔ)液罐中減少蒸汽的揮發(fā)或是蒸汽的形成的專利技術(shù)的分析研究至關(guān)重要。

關(guān)鍵詞：儲(chǔ)液罐;蒸汽;專利技術(shù)分析

1 減少儲(chǔ)液罐中蒸汽的裝置的概況

儲(chǔ)液罐中的儲(chǔ)存的大部分液態(tài)物質(zhì)在受高溫時(shí)或是易揮發(fā)物質(zhì)在運(yùn)輸過(guò)程中因震蕩而揮發(fā)或飛濺時(shí)都容易產(chǎn)生蒸汽，而一旦罐內(nèi)蒸汽達(dá)到一定程度，就會(huì)使罐內(nèi)壓力過(guò)大而發(fā)生爆炸或火災(zāi)危險(xiǎn)。因此，為防止危險(xiǎn)的發(fā)生，抑制儲(chǔ)液罐內(nèi)蒸汽的形成或是減少儲(chǔ)液罐中的蒸汽的裝置應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

目前減少儲(chǔ)液罐中蒸汽是裝置主要有用多孔材料作充填料的裝置、用特殊材料覆蓋液態(tài)表面的裝置、用惰性氣體充填液態(tài)上面的空間的裝置（圖1-1）。不同的方式各有優(yōu)劣，在實(shí)際應(yīng)用中可以根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。例如：

用多孔材料作充填料的裝置：其是在儲(chǔ)液罐中填充多孔材料，將儲(chǔ)液罐內(nèi)空間分隔成無(wú)數(shù)個(gè)小空間，從而防止蒸汽聚集而使可燃?xì)怏w的濃度達(dá)不到爆炸極限。在大多數(shù)易燃易爆的液態(tài)物質(zhì)中都可使用該種裝置，但是其并沒(méi)有從原始上抑制蒸汽的形成。

用特殊材料覆蓋液態(tài)表面的裝置：其是通過(guò)特殊材料，例如防火塑料制成的浮球類或者膜類或者囊類覆蓋在液態(tài)表面減少液態(tài)蒸發(fā)，從而減小蒸汽的形成。其主要用于易于揮發(fā)的液態(tài)物質(zhì)，使用范圍不夠廣泛。

用惰性氣體充填液態(tài)上面的空間的裝置：通過(guò)在液態(tài)物質(zhì)的上部空間充填惰性氣體，例如氮?dú)狻⒑狻⒍趸嫉葰怏w，從而防止蒸汽形成，減少罐內(nèi)蒸汽。其主要用于不能與空氣接觸或揮發(fā)會(huì)對(duì)大氣環(huán)境造成污染的液態(tài)物質(zhì)。

2 減少儲(chǔ)液罐中蒸汽的裝置的專利技術(shù)分析

為了解減少儲(chǔ)液罐中蒸汽的裝置技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)內(nèi)容，下面主要針對(duì)技術(shù)分解的多孔材料充填裝置、特殊材料覆蓋裝置、惰性氣體充填裝置三個(gè)方面進(jìn)行專利分析。

2.1 多孔材料充填裝置

采用多孔材料充填裝置的專利申請(qǐng)最早是采用普通泡沫材料進(jìn)行充填，例如，1969年GEORGE B HARR的專利申請(qǐng)（公開(kāi)號(hào)US3708330）其公開(kāi)了一種燃料罐，在燃料罐中插入有網(wǎng)狀泡沫，網(wǎng)狀泡沫填滿燃料罐空間，1971年（MINA）UK MINISTER OF AVIATION公司的專利申請(qǐng)（公開(kāi)號(hào)DE2102855），其公開(kāi)了易燃罐，在易燃罐中填充有開(kāi)口單元泡沫，并公開(kāi)了泡沫占罐體容積的10-50%。然而，多孔泡沫材料雖然具有較好的抑制蒸汽形成的作用，但是其極易燃燒，隨后為使充填的多孔材料具有多功能性例如除了抑制蒸汽外，還具有防火、防爆等性能，于是研發(fā)人開(kāi)始了對(duì)多孔材料的材質(zhì)以及形狀的研究，開(kāi)發(fā)出了多種多功能性的多孔材料，例如1977至1978年間由EXPLOSAFE SA和VULCAN IND PACKAGING LTD公司共同提出的專利申請(qǐng)（公開(kāi)號(hào)US4149649）就公開(kāi)了一種由兩片金屬片形成的多孔防爆金屬填充材料;1983年間由CNC-METALLPROD GES與LICHKA H J和TECHNOLIZENZ ESTAB共同提出的專利申請(qǐng)（公開(kāi)號(hào)US4927045），其公開(kāi)了多孔材料存在的多種不同形狀;在1995年由申請(qǐng)人（HIESS-I）HESSABI I提出的一項(xiàng)專利申請(qǐng)（公開(kāi)號(hào)DE4339772），其是采用塑料或橡膠材料形成的多孔單元，由塑料或橡膠材料形成的多孔單元在受壓時(shí)可以壓縮而在壓力釋放或者在孔受到擠壓后又可膨脹，因此能夠有限地減少液體蒸汽的形成，其與之前單純采用泡沫材料制成的多孔材料相比具有更好的減少蒸汽的效果;以及在2007年由申請(qǐng)人黃曉東提出的專利申請(qǐng)（公開(kāi)號(hào)CN101466620A），其提供了一種高孔隙片狀材料，在相同占地面積上具有更多的空隙，并且還形成了多層防爆材料，具有很好的防火防爆性能。

2.2 特殊材料覆蓋裝置

20世紀(jì)60年代（ECKL）ECKERLE O公司、（ALLQ）ALLPLAS AG公司都申請(qǐng)了相關(guān)的易燃液體罐（公開(kāi)號(hào)DE1218358，/），且都是通過(guò)在罐體液面上面覆蓋一層由球形體形成的浮體從而隔絕了易燃液體，防止易燃液體揮發(fā)而形成蒸汽從而較少儲(chǔ)液罐內(nèi)蒸汽的形成;隨后70年代初，許多研究人都發(fā)現(xiàn)球形體形成的浮體不夠密集，球形體之間存在間隙不能很好地起到阻隔液面的作用，（MAIS-I）MAISTER M A J 公司、（CULL-I）CULLEN A P公司、（FISG）FISCHER AG GEORG等先后對(duì)球形體進(jìn)行改進(jìn)將其改進(jìn)為多面體的立體結(jié)構(gòu)，增大每個(gè)多面體的接觸面積，減少每個(gè)多面體之間的間隙，從而增大了浮體的阻隔性能（例如專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)US3842768、US3938338、US3993214）。在20世紀(jì)80年代（WINT）WINTERSHALL AG公司、（NEOU-I）NEOU I M公司又先后申請(qǐng)了一種通過(guò)機(jī)械板覆蓋在液體表面的方式（公開(kāi)號(hào)DE3014166、US4880135），該覆蓋在液體表面的板可以密封性地隨著液面的升降而升降從而具有更佳的阻隔液面揮發(fā)形成蒸汽的作用。在90年代（ENVI-N）ENVIREX INC公司又采用了在罐內(nèi)用一種隔膜形成空間來(lái)儲(chǔ)存液體，然后在隔膜表面施加壓力空氣以減少蒸汽的形成（公開(kāi)號(hào)US5343908）。在進(jìn)入21世紀(jì)后，為防止罐內(nèi)液體特別是有害液體形成蒸汽而蒸發(fā)到空氣中污染環(huán)境，通過(guò)在液體表面覆蓋可以膨脹和收縮的氣囊以取代浮體覆蓋的方式從而使罐體可以形成一個(gè)完整的密封狀態(tài)，從而有效減少蒸汽的形成（例如（SCHU-I）SCHUERRER H公司提出的公開(kāi)號(hào)為DE19829805的專利申請(qǐng)）。另外，為了形成更好的密封和阻隔性，還有采用不同流體，例如水覆蓋在罐內(nèi)液體表面的專利申請(qǐng)（例如SUMITOMO CHEM CO LTD公司提出的公開(kāi)號(hào)為JP2009248999的專利申請(qǐng)）。

2.3 惰性氣體充填裝置

20世紀(jì)70年代HY-WAY HEAT SYSTEMS INC、（SMIJ）SMIJ NIJMEGEN BV等多家公司先后申請(qǐng)了儲(chǔ)液罐（例如專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)US3833014、US4071322），其通過(guò)在儲(chǔ)罐液面的上方充入低壓惰性氣體以防止液體蒸發(fā)形成蒸汽，從而減少蒸汽的形成;隨后在90年代有申請(qǐng)人通過(guò)在儲(chǔ)罐中放入冰塊與充入惰性氣體相結(jié)合的方式來(lái)防止儲(chǔ)罐內(nèi)液體的蒸發(fā)（例如SIEMENS AG的公開(kāi)號(hào)為 US5764716專利申請(qǐng)），其主要是針對(duì)受熱已蒸發(fā)或揮發(fā)的液態(tài)容器。并且惰性氣體充填的方式在后期的應(yīng)用中都主要是用于密封的一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)的罐體，將多個(gè)罐體形成一個(gè)整體密封，通過(guò)在罐體充入惰性氣體來(lái)調(diào)整整體密封的罐體的罐內(nèi)壓力從而防止罐內(nèi)蒸汽形成，例如金子產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社公司提出的公開(kāi)號(hào)為CN1793710A的專利申請(qǐng)、AIR& D SARL提出的公開(kāi)號(hào)為EP1772158的專利申請(qǐng)、LINDE AG公司提出的公開(kāi)號(hào)為EP2596861的專利申請(qǐng)等。

3 小結(jié)

本文對(duì)減少儲(chǔ)液罐中蒸汽的裝置的相關(guān)專利文獻(xiàn)中的每個(gè)技術(shù)分支的發(fā)展路線進(jìn)行了簡(jiǎn)要的概述，通過(guò)對(duì)該領(lǐng)域中的專利文獻(xiàn)的申請(qǐng)及分布情況的技術(shù)綜述，相關(guān)技術(shù)人員能夠了解到該領(lǐng)域中的相關(guān)技術(shù)分支的發(fā)展路線。