Сосуды для хранения газов

Что мы делаем. Каждая страница проходит через несколько сотен совершенствующих техник. Совершенно та же Википедия. Только лучше.

Из Википедии – свободной энциклопедии

Сосу́д Дью́ара – сосуд, предназначенный для длительного хранения веществ при повышенной или пониженной температуре. Перед помещением в сосуд Дьюара вещество необходимо нагреть или охладить. Постоянная температура поддерживается пассивными методами, за счет хорошей теплоизоляции и/или процессов в хранимом веществе (например, кипение). В этом основное отличие сосуда Дьюара от термостатов, криостатов.

История изобретения

Первый контейнер для хранения сжиженных газов был разработан в 1881 году немецким физиком А. Ф. Вейнхольдом. Он представлял собой стеклянный ящик с двойными стенками с откачанным из межстеночного пространства воздухом и был использован физиками К. Ольшевским и  С. Врублёвским для хранения жидкого кислорода[1][2].

Шотландский физик и химик сэр Джеймс Дьюар в 1892 году усовершенствовал стеклянный ящик Вейнхольда, превратив его в двустенную колбу с узким горлом для уменьшения испарения жидкости. Межстеночное пространство посеребрено и из него откачан воздух. Свой сосуд Дьюар впервые продемонстрировал перед аудиторией на публичной лекции 20 января 1893 года[3]. Всю эту хрупкую конструкцию Дьюар подвесил на пружинах в металлическом кожухе. Благодаря своей разработке Дьюар первым смог получить и сохранить жидкий (1898)[4] и даже твердый (1899) водород[5].

Первые сосуды Дьюара для коммерческого использования были произведены в 1904 году, когда была основана немецкая фирма Thermos GmbH по производству термосов.

Устройство

Оригинальный сосуд Дьюара представлял собой стеклянную колбу с двойными стенками, из пространства между которыми выкачан воздух. Для уменьшения потери на излучение обе внутренние поверхности колбы были покрыты отражающим слоем. Дьюар использовал в качестве отражающего покрытия серебро. Подобная конструкция применяется и в современных дешевых бытовых термосах.

Современные конструкции

Схема сосуда Дьюара

1 – подставка; 2 – вакуумированая полость; 3 – теплоизоляция; 4 – адсорбент; 5 – наружный сосуд; 6 – внутренний сосуд; 7 – горловина; 8 – крышка; 9 – трубка для вакуумирования

Современные сосуды Дьюара конструктивно выполнены несколько иначе. Внутренний и внешний сосуды делают из алюминия или нержавеющей стали. Теплопроводность материала не важна, а прочность и вес играют большую роль. Горловина соединяет внутренний и внешний сосуды. В дьюарах объёмом до 50 л внутренний сосуд крепится только на горловине и она испытывает большие механические нагрузки. Также к ней предъявляются высокие требования по теплопроводности. То есть горловина должна быть прочной, но тонкой. В обычных сосудах горловину делают из нержавеющей стали. В высококачественных сосудах Дьюара горловина изготовляется из прочного армированного пластика. При этом возникает проблема вакуумноплотного крепления металла и пластика. Снаружи внутренний сосуд покрывается адсорбентом, который при охлаждении поглощает остаточные газы из вакуумной полости. Для уменьшения теплопотерь внутренний сосуд покрывают дополнительной теплоизоляцией. К крышке дьюара, для снижения конвекционной теплопередачи прикрепляют пенопластовый цилиндр, который негерметично закрывает горловину. Вакуумную полость откачивают до давления 10−2 Па. От серебрения внутренних поверхностей отказались и заменили его полировкой.

Современные сосуды Дьюара имеют низкие потери от испарения: от 1,5 % в сутки для больших ёмкостей, до 5 % в сутки – для малых объёмов.

Гелиевые сосуды Дьюара

Схема сосуда Дьюара для гелия

1 – горловина для заливки азота; 2 – головка со штуцерами; 3 – горловина гелиевой ёмкости; 4 – ёмкость для жидкого азота; 5 – тепловые экраны; 6 – ёмкость для жидкого гелия; 7 – теплоизоляция; 8 – адсорбент

Гелий имеет очень маленькую теплоту испарения. Поэтому для снижения теплопотерь в гелиевых дьюарах применяются тепловые экраны, охлаждаемые жидким азотом. Экраны изготавливают из материалов, хорошо проводящих тепло (медь). Такой сосуд Дьюара имеет две горловины: для жидких азота и гелия. Гелиевая горловина оборудована специальными штуцерами для газосброса, подсоединения сифона, манометра, клапана. Гелиевый дьюар нельзя наклонять, он всегда должен находиться в вертикальном положении.

С развитием техники многослойной экранно-вакуумной термоизоляции на рынке появились предложения гелиевых сосудов Дьюара, в которых не используется охлаждение жидким азотом. По утверждениям производителей, в таких сосудах Дьюара потери на испарение составляют 1 % в день для ёмкостей на 100 л.

Азот испаряется из сосуда Дьюара

Пара 250-литровых сосудов Дьюара с жидким гелием.

Назначение и применение

• Для сохранения температуры еды и напитков используются бытовые сосуды Дьюара – термосы.
• В лабораториях и в промышленности сосуд Дьюара используется для хранения криожидкостей, чаще всего жидкого азота.
• В медицине и ветеринарии специальные сосуды Дьюара используются для длительного хранения биологических материалов при низких температурах.
• В геофизике в сосуды Дьюара помещают электронные компоненты и кристаллы при работах в горячих скважинах (от 400К).

Источники

• Burger, R., U.S. Patent 872 795, «Double walled vessel with a space for a vacuum between the walls», December 3, 1907.
• Сивухин Д. В. Общий курс физики. – М.: Наука, 1975. – Т. II. Термодинамика и молекулярная физика. – 519 с.

См. также

• Термос
• Криогеника
• Криостат

Примечания

1. ↑ Хранить тепло и холод: Термос, Популярная механика - 2005, № 3.
2. ↑ А. ВАСИЛЬЕВ, Университеты Польши, КВАНТ, 2005, № 4
3. ↑ К. Мендельсон. На пути к абсолютному нулю. – Рипол Классик. – С. 52. – ISBN 9785458327268.
4. ↑ Classic Kit: Dewar’s flask, Chemistry World, August 2008, Vol 5, No 8
5. ↑ Annales de chimie et de physique

Ссылки

• Технические характеристики сосудов Дьюара для хранения азота
• Техника безопасности при работе с жидким азотом и Сосудами Дьюара
• Взрыв сосуда Дьюара при наливании жидкого азота (нарушение ТБ)

Источник

Пропан, бутан и пропан-бутановые смеси широко используются в жилищно-коммунальном хозяйстве для автономного газоснабжения, нефтегазовой промышленности и газозаправочных станциях. Хранение и выдача сжиженных газов осуществляется в сосудах для пропан-бутана.

Саратовский резервуарный завод производит сосуды для хранения сжиженного газа СУГ (пропан-бутановой смеси) объемом от 4,2 м3 до 200 м3. Они производятся как по типовым размерам, так и по индивидуальному заказу. По требованию Заказчика наши специалисты изготовят газгольдеры (второе название) любого размера, имеющими необходимую толщину стенок и с требуемым технологическим оборудованием.

Конструкция сосудов для хранения сжиженных газов

Конструктивно они представляют собой горизонтальные цилиндрические емкости с эллиптическими днищами.

В зависимости от условий эксплуатации емкости для СУГ могут размещаться наземно или подземно.

Наземная установка газгольдеров производится на седловые опоры или площадки, конструкция которых регламентируется ОСТ 26-2091-93 «Опоры горизонтальных сосудов и аппаратов. Конструкция».

Устройство двустенных сосудов для сжиженного углеводородного газа

Возможно также изготовление двустенных сосудов для пропан-бутановых смесей, или, так называемых, «сосудов-в-сосуде». В них пространство между стенками заполняется жидкостью или азотом для дополнительной защиты от аварийных ситуаций и утечек хранимого продукта.

Следует отметить, что в них возможно хранение любых газов, упругость паров которых при определенной температуре (+50°С ) не превышает упругость паров пропан-бутана, а также легких фракций бензина.

Производство газгольдеров для сжиженного газа СУГ

Саратовский резервуарный завод имеет необходимые Сертификаты соответствия для изготовления сосудов для СУГ.

Они изготавливаются из сталей марок 09Г2С-6 (для температуры эксплуатации от -30°С до +50°С) и 09Г2С-8 (для эксплуатации при температуре -60°С до + 50°С).

Эллиптические днища изготавливаются в соответствии с ГОСТ 6533-78 «Днища эллиптические отбортованные стальные для сосудов, аппаратов и котлов. Основные размеры». Они специально предназначены для емкостей, работающих под давлением, и представляют собой эллипс и цилиндрическую отбортованную или неотбортованную часть. В зависимости от диаметра и толщины металла они производятся или методом фланжирования (так называемой, холодной накаткой) или методом штамповки. Для ровного стыка со стенкой края обрабатываются плазменной резкой или шлифованием.

Штуцеры для присоединения технологического оборудования располагают на верхней части емкости. Дополнительно по требованию Заказчика емкости для СУГ могут комплектоваться лестницами, площадками, теплоизоляцией.

При проектировании и производстве емкостей для сжиженных газов, последние должны обеспечивать пожарную безопасность, то есть быть герметичными, которая также достигается за счет установки дополнительной запорно-предохранительной и регулирующей арматуры (клапанов, задвижек, кранов).

Защита поверхностей осуществляется путем нанесения гидроизоляционного слоя из композитных материалов на подземные сосуды СУГ и грунта и эмали серого цвета на наземные.

Производство наземных и подземных газгольдеров регламентируется государственными нормами и правилами:

• Правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением

• ГОСТ Р 34347-2017 “Сосуды и аппараты стальные сварные. Общие технические условия”

• ПБ 03-584-03 “Правила проектирования, изготовления и приемки сосудов и аппаратов стальных сварных”

• ФНиП “Правила безопасности для объектов, использующих сжиженные углеводородные газы” (Приказ № 558 от 21 ноября 2013 года)

Технические характеристики сосудов под давлением для хранения сжиженных углеводородных газов

Сосуды хранят пропан-бутановые смеси под давлением 1,6 МПа. Температура стенок должна быть в диапазоне от -60°С до +50°С. Если температура окружающей среды выходит за рамки требований, то устанавливается дополнительное технологическое оборудование для подогрева продукта.

Газгольдеры для хранения СУГ должны эксплуатироваться в климатических районах УХЛ и Т (умеренно-холодный и тропический) по ГОСТ 15150-69.

Сейсмичность районов эксплуатации не должна превышать 7 баллов (в соответствии с СНиП II-7-81). Их эксплуатация возможна в более сейсмоопасных районах. Соответствующие расчеты должны производиться и соответствовать требованиям вышеуказанных нормативных документов.

Все емкости для хранения пропан-бутана должны проходить государственную экспертизу на соответствие внешнего и внутреннего покрытия, на соответствие других параметров и характеристик соответствующим нормам, правилам и требованиям к объектам эксплуатации сжиженных углеводородных газов.

Как заказать изготовление сосудов для хранения СУГ на Саратовском резервуарном заводе?

Для того, чтобы рассчитать и заказать сосуд для хранения сжиженных газов, Вы можете:

• позвонить нашим специалистам по телефону 8-800-555-9480
• прислать технические требования на электронную почту
• воспользоваться формой “Запрос цены”, указать контактные данные, и наши специалисты свяжутся с Вами

Специалисты Завода предлагают комплексные услуги по строительству объектов нефтегазовой отрасли:

• выполняем инженерные изыскания и проектирование объектов
• изготовление металлоконструкций различного назначения
• доставку и монтаж изделий

Источник