专利名称：低温压力容器纳米置换法节电及快速抽真空工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及低温液化气体存储装置的夹层抽真空技术。
背景技术：
目前，工业领域抽真空的技术涉及物理方法、化学方法和物理与化学结合的
方法。不论采用那种方法，都将抽真空工艺分为两步骤第一步骤为预抽真空，是将过热气体或液体介质充入真空室中，置换空气，目前，较为成熟的工艺有二氧化碳气体(C02)和氮气(N2)置换法，如已公开的发明专利03152769. 8;在化工行业出现了化肥溶液(尿素或碳铵溶液)置换法，如发明专利200310110980. 2.第二步骤为高度抽真空，是采用常用的真空泵长达十几天的连续运行，进一步抽取真空。现有的真空泵类型有几十种之多，如水环式真空泵、液环真空泵、罗茨真空泵、往复真空泵、多级真空扩散泵等;真空泵的功率由几百瓦到几十千瓦。 一般真空泵要连续运行10天左右，才能达到预定的极限真空值。现有的抽真空方法，存在如下不足1、置换^h质具有腐蚀性和污染性.如化肥溶液，具有很强的氧化性，影响容器的使用寿命,排放的氨气有异味，污染大气环境；2、抽真空时间长,真空泵要抽到极限真空值(低温焊接气瓶的国家标准真空度为2. 0 x i(T2pa以上)，要连续运行10天左右，不仅耗时，还要按排人员定时监控，加大了生产成本；3、电耗大.在第一步骤的预抽真空工序中，将气体介质加热到200C以上，要耗取一定电能;在第二步骤的高度抽真空步骤中，对于低温压力容器而言，封结后的真空极限值在1. 0 x l(T2pa—1. 6 x io—4Pa之间.真空泵要抽到极限真空度的时间需连续运行15天左右，要消耗到大量电能.因此，现有的抽真空技术，不仅有损设备和环保，还费时，能耗大。
因此，现行的真空泵抽真空，是一种高能耗的的生产。目前在全国乃至M界，都没有新技术破解这一降耗节能的难题。如青岛市瑞丰气体有限公司，是山东省工业气体及低温储罐生产的龙头企业，现具有年产10000只杜瓦瓶和5000只液化天燃气储罐的恥漢能力。就其型号为DPL450-175-1.4的杜瓦瓶而言，在第一步骤中，采用300W电热器加热气体;在第二步骤中，采用三级真空扩散泵连续运行抽真空，每级扩散泵的功率分别为3KW、 2.2KW、 2.2KW，按负荷率8(W计，电动机的平均负荷功率约为6KW,—次可抽取10只杜瓦瓶.电热器总功率为3KW，总耗电功率约为9KW，单只杜瓦瓶抽真空耗电功率约0. 9KW。如果按连续抽真空时间15天(360h)、年产量1万只、电费每度0. 9元/KWh渡)计，仅杜瓦瓶产品，年抽真空的电耗支出就高达(X-O. 9*360*10000*0. 9) 291万元。该乂〉司即将生产的液化天燃气储罐其夹层容积比杜瓦瓶要大5倍以上，如按规模产量年产5000只计，年抽真空电费将达700多万元.该公司如果在近三年内实现恥漢生产，两大产品年总产值可达3亿元以上，其中仅电费一项就达1000万元之多，占总产值的3. 3%以上.故抽真空电耗令人惊叹.
抽真空技术的创新，是国家科技部、发改委历年的节能与环保项目重点资助对象。因此，研究和开发抽真空的新技术和新设备，对于节能降耗，具有重
大的经济意义;s^土会意义。
发明内容
本发明的目的是，提供一种用超细固体粉末即纳米粉体置换空气的抽真空技术，克服现有的抽真空技术的不足，解决现有抽真空工艺中存在的不利环保、抽空时间长、耗能高的问题。
本发明的技术方案是
采用经高温焙烧、低温冷磨的纳米粉体材料为置换介质，利用纳米粉体高目度、高密度、不透气、吸潮能力强、在真空中不溶解不气化、在压力作用下可流动的特征，将纳米粉体视同液体一样在压力作用下，经管道、阀门输入低温储罐夹层，吸收夹层中的水份和空气中的潮气，并以充溢夹层的容积排出夹层
中的全部空气;再经阀门和管道全部排出，以退出在夹层和管道占有的空间一次性形成高度真空；
利用大气压强能支撑真空管中液体一定高度h的科学原理，抬高低温储罐的位置，使低温储罐底部的透明接头上口与排料管出口之间的高度H,绝对大于大气压支撑纳米粉体的高度h，使真空中的纳米粉体不依靠外力，以自身的高位和重力势能做自由落体运动(向下垂落).
本发明不使用真空泵、不使用污染性的置换介质、不经过预加热抽真空程序、不需要连续十几天的抽空运行，可一次性成功置换出夹层中全部气体，即抽即完.本发明具有抽空彻底、真空度高、快速高效、节省电费、无废气排放的优点.
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图l为本发明的原理图2为现有技术中的真空扩散泵法抽真空原理图。
图中，纳米粉体l、进料容器2、进料阀3、排气阀4、〗氐温储罐5、夹层6、
真空计7、封结阀8、透明接头9、排料管10、分界线11、出料容器12、杜瓦
瓶13、电热器14、 一级扩散泵15、 二级扩散泵16、三级扩散泵17。
具体实施例方式
下面结合附图，对本发明作进一步说明
图1中，纳米粉体1充装在最高位的进料容器2中，打开进料阀3和排气阀4，关闭封结阀8，纳米粉体1在大气压力作用下像液体一样流入夹层6中，纳米粉体1将夹层中6中的空气排出，也就是以纳米粉体1的体积置换空气的体积。当纳米粉体1全部充满夹层6并从排气阀4溢出时，关闭排气阀4和进料阀3,打开出料阀8，納米粉体l依靠自身的高位势能和重力，以垂直方向下落至出料容器12中。当从透明接头9观察到纳米粉体1退出封结线11以下时，在封结线以上的部分已全部形成真空，真空计7显示出真空读数。此时，关闭封结阀8，封结夹层真空，抽空过程结束。
图1中，h为大气压力支撑纳米粉体的高度，指分界线11与排料管10出口之间的高度，按照h-l/纳米粉体比重"0(米)的公式求出。H为低温储罐5底部的透明接头9上口与排料管出口 10之间的垂直高度，且H大于h.
图2为现有技术中的真空扩散泵法抽真空原理图。在图2中，杜瓦瓶13的容积为175L，电热器14功率为300W，扩散真空泵机组共分三级， 一级扩散泵15电功率为3KW， 二级扩散泵16电功率为2. 2KW,三级扩散泵17电功率为2. 2〖W。杜瓦瓶13的真空合格要求为(1.0xl(T2Pa)，极限真空压力为(1. OxlO"Pa)。抽至合格真空度的连续运行时间级约为8天，抽至极限真空度的连续运行时间级约为15天(360小时)。按负栽率80%计，单只杜瓦瓶抽真空电耗功率级为0.9千瓦，每只杜瓦瓶抽到极P艮真空时，消耗电能约324KWh (度)，*度电0. 9元计费，电费约为291元。
本发明所述的纳米粉体，是指经高温焙烧后再经低温冷磨形成的粉末，选用在真空中不与空气发生分解、气化、不可燃烧的非金属晶体为原材料,如碳酸钓、膨胀珍珠岩、滑石等。焙烧温度在500X:以上，冷磨温度在-20iC以下；纳米粉体的粒径要求在lum (IOOO纳米)以下，目度在18000目以上。
本发明可广泛应用于各种类型的低温储罐的抽真空。
权利要求
1.低温压力容器纳米置换法节电及快速抽真空工艺，其特征在于采用经高温焙烧、低温冷磨的纳米粉体材料为置换介质，利用纳米粉体高目度、高密度、不透气、吸潮能力强、在真空中不溶解不气化、在压力作用下可流动的特征，将纳米粉体视同液体一样在压力作用下，经管道、阀门输入低温储罐夹层，吸收夹层中的水份和空气中的潮气，并以充溢夹层的容积排出夹层中的全部空气；再经阀门和管道全部排出，以退出在夹层和管道中占有的空间一次性形成高度真空；利用大气压强能支撑真空管中液体一定h高度的科学原理，抬高低温储罐的位置，使低温储罐底部的透明接头上口与排料管出口之间的高度H，绝对大于大气压支撑纳米粉体的高度h，使真空中的纳米粉体不依靠外力，以自身的高位和重力势能做自由落体运动(向下垂落)。
2. 根据权利要求1所述的低温压力容器纳米置换法节电及快速抽真空工艺， 其特征是h为大气压力支撑纳米粉体的高度，指分界线11与排料管10出口之 间的高度,按照h-l/纳米粉体比重"0(米)的公式求出；H为低温储罐5底部的透 明接头9上口与排料管出口 10之间的垂直高度，且H大于h 。
3. 根据权利要求1所述的低温压力容器纳米置换法节电及快速抽真空工艺， 其特征是所述的纳米粉体，纳米粉体，是指经高温焙烧后再经低温冷磨形成 的粉末，选用在真空中不与空气发生分解、气化、不可燃烧的非金属晶体为原 材料，如碳酸钓、膨胀珍珠岩、滑石等。焙烧温度在50(TC以上，冷磨温度在-20 "C以下；纳米粉体的粒径要求在lum (IOOO纳米)以下，目度在18000目以上。
全文摘要
低温压力容器纳米置换法节电及快速抽真空工艺，涉及低温液化气体存储装置的夹层抽真空技术。本发明采用经高温焙烧、低温冷磨的纳米粉体材料为置换介质，利用纳米粉体高目度、高密度、不透气、吸潮能力强、在真空中不溶解不气化、在压力作用下可流动的特征，将纳米粉体视同液体一样在压力作用下，经管道、阀门输入低温储罐夹层，吸收夹层中的水份和空气中的潮气，并以充溢夹层的容积排出夹层中的全部空气；再经阀门和管道全部排出，以退出在夹层和管道占有的空间一次性形成高度真空。本发明不使用真空泵、不使用污染性的置换介质、不经过预加热抽真空程序、不需要连续十几天的抽空运行，可一次性成功置换出夹层中全部气体，即抽即完。本发明具有抽空彻底、真空度高、快速高效、节省电费、无废气排放的优点。
文档编号F04B37/00GK101660514SQ200910176909
公开日2010年3月3日 申请日期2009年9月24日 优先权日2009年9月24日
发明者周年生 申请人:青岛瑞丰气体有限公司