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CN1301193A - 将液体输入容器的供给系统 - Google Patents

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Abstract

将流体输入一设有输入管道(10)的容器(1)的供给系统,具有一装灌流体的贮存腔和一可与之连接的压缩空气贮存器(14),其中贮存腔(13)和压缩空气贮存器(14)相互紧靠在一起,并且在必要情况下贮存腔(13)可通过连接装置(11,12)与输入管道(10)连接。

Description

将液体输入容器的供给系统
将液体输入容器的供给系统特别地用于物质的后续稳定处理，这种物质通常存放在容器或贮存箱内，其特征是，有较明显的非预期化学反应，例如提前聚合或其他物理反应，例如结晶的倾向。
已知一定的固态或溶液状态的物质或物质的化合物适合于使在某一非预期的时刻起反应的可聚合物质重新稳定。这些物质可以用常规的方式方法加入贮存物中，接着用对于贮存箱装置常用的、用来抽出和注入的泵与贮存物混合。这里缺点是，泵本身可能是会引起泵的堵塞的提前聚合的起点。因此在一定情况下不再能完成混合任务。其次缺点是对用来驱动泵的外界能源的依赖性，在紧急情况下或偶然可能无法提供能源，使得不能进行稳定液的加入。
因此为了不依赖于外界能源，也采用通过吹气的混合方法。缺点是，为此必须在贮存箱内或上设置附加的内置零件。通常这种内置零件牢固地固定在贮存箱上，以便在正常运行时不受到损坏或掉下。为了可以发挥作用，也就是说为了达到好的混合效果，用来压入气体的内置零件通常位于贮存箱底部附近。如果这一内置零件未处于使用状态，反应物质可能会进入该内置零件，由于那里物质交换少它缓慢地聚合，使得在必要情况下无法用来供给气体。因此常常要通过这个管道输入小的气流，以使管道保持畅通。但是这种气流同样需要仪表监控，以抑制贮存在贮存箱内的液体回流，保持管道的畅通。这种结构为了使它能够可靠地完成假想的任务被证明是成本高昂的。
EP-B0064628介绍了一种通过在一封闭的反应容器内输入阻聚剂溶液以紧急停止聚合反应的装置。输入在容器下部区域通过一用易裂圆盘封闭的连接法兰进行。在该法兰上装一通向上法兰的折弯的立管(steigleitung)，上法兰上连接一压缩空气管。立管灌注着阻聚剂溶液，在必要情况下通过压缩空气在高压下将阻聚剂溶液压入容器内。这里压缩空气来自于压缩空气瓶，它通过压缩空气管道与立管连接。
由于阻聚剂溶液紧挨着容器，特别是在危险的情况下阻聚剂溶液本身在输入容器之前就已经受到损坏，使它不再能完成其固有的功能。此外存在这样的危险，在已知的易裂圆盘安装时提前破裂，并使装在贮存箱内的单体无法使用。由此引起的贮存装置的污染由于阻聚剂高的有效性需要随后长时间的清理工作。
其次立管内的阻聚剂溶液的控制很费事，因为为此必须排空立管并重新装灌。特别是如果存在多个容器时，这有很大的缺点。最后存在这样的危险，如果温度急剧下降的话，阻聚剂溶液会结冰。
本发明的目的在于：创造一种将液体输入设有输入管道的容器的供给系统，它既可靠又结构简单，并且只需少量投资费用。
这个目的通过一用来将液体输入设有输入管道的容器的供给系统来实现，该系统具有一装灌液体的贮存腔和一可与该贮存腔连接的压缩空气贮存器。按本发明贮存腔和压缩空气贮存器相互紧靠地设置在一起，贮存腔在必要情况下可通过连接件与输入管道连接。
该供给系统可以在任何时间安装在容器上或卸下来。由此可以方便地进行有规律的功能检验。由于供给系统的结构它可以不作结构尺寸的改变地用在具有不同容量的容器上。
在按本发明的供给系统中液态或气态物质加入贮存物中并同时使物质与贮存物混合。处于提高的压力之下的流体可以进入容器内以使位于容器内的物质稳定，并且这种流体可以是气体和液体的混合物。
下面说明优选结构。
为了延长向容器供给流体的持续时间在压缩空气贮存器和液体的贮存腔之间设有一减压装置，借助于该装置作用在贮存腔上的压缩空气压力可以这样地减小，使得流体不超过希望的速度。这里在流体从贮存腔中挤出后跟随流动的压缩空气同样不能超过一定的流动速度，这一点也很重要，使得流出的压缩空气可以在装灌贮存液的容器中用来混合容器中的液体。
贮存腔和压缩空气贮存器做成可行走的单元是有益的。
因为贮存在贮存腔内的流体至少部分留在输入管内，并且不通过压缩空气输送给容器，如果到容器的输入管长度不超过500m并且出于安全的原因至少为10m，那么保持紧凑的供给系统有好处。
为了在流体输入处于容器中的贮存液时得到良好的混合，如果贮存容器内的压力不超过10bar，最好是6bar，是有益的。
在流体或压缩空气输入处于容器内的贮存液时通过形成比较大的气泡进行良好的混合。如果选择太高的压力，那么气泡就很小，上升的气泡的混合效果就差。
在输入管内比较小的压力的另一个优点是，供给系统借助于连接件即使在压缩空气贮存器打开的情况下也可以连接到容器的输入管上，而为此不需要很大的力。
通过使将力传递到连接件上的有效直径相对于液力直径的传递比保持至少为2∶1，还可以使力进一步减小。
在图中表示一按本发明的供给系统。它们表示：
图1连接在容器上的供给系统的示意图，
图2一可用手推动的供给系统的侧视图，
图3图2中的供给系统旋转9°的侧视图，
图4图2中所示供给系统的顶视图。
图1表示一与容器1连接的按本发明的供给系统的示意图。容器1具有一带一垂直的连接法兰3的开口2。用来将流体加入容器1内腔5的装置的管子4通过此开口2伸出。
管子4在其位于内腔5内且在图1中放大画出的末端6上设有一用于破裂圆盘8的支架7。破裂圆盘8至少在操作情况下设置在容器贮存液内容器底部附近，使得通过输入气体由于上升的气泡形成向上的气流，它通过箭头A表示。这一在管子4区域内的上升气流在相邻区域内也感应出相应的气流，它们用箭头B表示。
管子4在其另一端设有一支承法兰9，以使其固定在容器1的法兰3上，其中可以直接固定，也可以在采用一中间法兰的情况下进行。在此管4上连接一用于将流体输入内腔5的输入管10。
按本发明的供给系统通过连接在管道法兰9上的输入管道10装载待加入流体。在供给系统内准备了在一定压力下的一定量的这种流体，并且只有在危险情况下才连接到输入管10上，为此设有连接装置11,12。通常待加入的流体是一种液体，它装在贮存腔13内。该贮存腔13和一作用气体瓶14形式的压缩空气贮存器固定连接。通过打开作用气体瓶14液体首先从贮存腔13中压出，并通过管子4加入贮存箱内的贮存液中。后随流动的多余气体通过由上升的气泡产生的垂直气流使贮存液和注入的流体剧烈混合。这里压力容器在将要打开气瓶时用快速连接器11、12连接在输入管10上就足够了。
快速连接器11,12通过软管15与贮存腔13连接。贮存腔13内有一取出管16，它以其一端几乎伸展到贮存腔13的底部，其中另一端连接在软管15上。贮存腔13装灌着阻聚剂溶液17，但是在其上部区域有一用于与压缩空气贮存器14连接的压缩空气输入管19的接头18。
贮存腔13设有滚轮20,21和一把手22，因此供给系统可以用手推动。
如果开动供给系统，管子4内便建立起压力。如果达到对于使破裂圆盘破碎所需要的压力，流体通过管子4进入容器内腔5。若随后跟随流动的流体是液体和气体的混合物，则随后跟随流入的气体使压入的液体与容器内的贮存液混合。
图2中表示供给系统的侧视图。可以看到滚轮20,21，其中滚轮20主要承担供给系统的重量，滚轮21做成转向轮。在贮存腔13上装有把手22，以便更好地操作。
压缩空气贮存器14同样装在贮存腔13上，压缩空气贮存器通过一连接管道19与贮存腔13的上端连接。在它们中间装有一减压阀22，借助于它在高压下离开压缩空气贮存器14的气体卸荷到约6bar的恒定压力。贮存腔13具有一注入口，其顶盖24设有一安全阀。
关于图3可以看到，供给系统不是在图2中所示的约为9°的倾斜位置，而是表示成垂直位置。图4中表示垂直的供给系统的顶视图。可以看到贮存腔13、固定在它上面的压缩空气贮存器14，滚轮20,21和弓形把手22。软管15绕贮存腔13卷绕，其末端设有一接头12。该接头12做成这样，使得为了建立连接所需要的力可以通过一个直径D施加，它相对于液力直径d至少两倍这么大。因此在规定的约6bar的压力范围内即使在压缩空气贮存器已经打开和因此随之而来的对贮存腔13加压时也可用手工完成软管15与管道10的连接。
这里通过位于外部的管道25进行流体排出，此管道容纳在贮存腔底部的阻聚剂溶液。管道25与软管15相连。
因为容量越来越大的大容器优先采用具有正方形横截面的结构形式，本发明优选的应用范围是容量为20至1000m3的容器，相应地垂直管长为3至11米。总体而言连同合适的用来存放稳定剂液体容器和合适的快速连接器提供了一种费用低廉、工作可靠和无需保养的特别是用于活性物质存放的供给系统。
本供给系统特别适于用来实现立即结束自由基聚合的方法，这种方法通过给自由基聚合系统添加含有吩噻嗪(PTZ)的阻聚剂溶液实现，其中阻聚剂溶液的溶剂至少有45％的重量由N-烷基-吡咯烷酮组成。这里N-烷基吡咯烷酮可以是N-甲基吡咯烷酮和/或N-乙基-吡咯烷酮。
其次如果阻聚剂溶液的吩噻嗪含量相对于阻聚剂溶液的重量至少为10％重量百分比，优先为约45～55％重量百分比，是有利的。特别是如果自由基聚合系统是自由基聚合的(甲基)丙烯酸类单体物质的话，本装置可以特别优良地使用，其中(甲基)丙烯酸类单体可以是(甲基)丙烯酸和特别是(甲基)丙烯酸酯。
用来立即结束自由基聚合所需要的吩噻嗪量取决于参与反应的自由基的数量。试验表明，在大多数情况下，为了使聚合限制在不显得危险的限度内，浓度在200至300ppm之间的吩噻嗪就足够了。
对于50％吩噻嗪的N-烷基吡咯烷酮溶液直到-10℃的温度为止对于实际应用都有足够的流动性。其次确定，在温度直止-20℃时不出现冻结。尽管如此溶液，从而还有供应系统的存放应该在加热的仓库中进行。这里不必采取关于爆炸危险或失火危险方面的特别措施。
在正常的贮存条件下50％的吩噻嗪的N-烷基吡咯烷酮溶液可贮存约五年。在六个月的时间内60℃的温度时在缺氧的条件下只起很小的变化。
由于浓度为250ppm的吩噻嗪足以使自由基聚合立即停止，所有各种大小容量的容器都可以用少量的供给系统加以防护。
下面的表1中表示关于各种容积和高度/直径比(H/D)所需要的量，其中也给出了混合气体量或混合时间。
表1
    贮存容量[m3]高度直径比[H/D]     201   1.5   2     1001    1.5    2     10001   1.5   2
    PTZ数量单位[公斤]250ppm     5    5    5  25    25    25  250  250  250
    贮存腔单位[升]    10   10   10  50    50    50  500  500  500
    气瓶单位[升]200bar   [2]   [2]  [2]   6     6     6   60   60   60
    混合气体体积单位[m3]1bar   0.2   0.2  0.2  1.2   0.8   0.6   12    8    6
    混合时间单位[min]   7.0   5.5  5.0  8.5   7.5   7.0   16    15   14
在表2中列出了50％的PTZ-溶液通过100米长的水平管道用10米长的上升管道在输入压力为6bar时的输入时间。输入持续时间少于总的供给持续时间。
表2中列出的为50升的流体输入100立方米的容器和500升的流体输入1000立方米的容器的输入时间。这里考虑了对于100米长的水平管道和10米长的垂直管道的管道损失。输入时间除了与管道长度和直径有关外还和定量供给的剂量有关，这里从这样的看法出发，由于实际条件尽管提高管道的横截面积大的定量供给剂量导致较长的输入时间。
表2
输入管道 输入持续时间[分]
直径[mm]水平 垂直 100 1000 贮存容量[m3]
-10 +10 -10 +10 温度[℃]
30 15 1.5 0.9 14.6 9.3
40 20 0.5 0.5 4.7 4.5
50 25 0.25 0.25 2.5 2.6
60 30 0.16 0.16 1.6 1.6
通过高的溶液浓度可以采用小的供给系统。为了保存吩噻嗪溶液最好采用由高级合金钢组成的贮存腔，溶液虽然不侵蚀普通钢，但是由于生锈可能会有影响。所采用的供给系统由于其重量小是可行走的。因此它可以存放在有防护的地点，并且在紧急情况下可以开赴现场。这对待保养费用具有有利影响。对于具有多于一个容器的仓库一个或少量的供给系统就足够了，由此与通常采用的每个容器单独连接一个供给系统或者连接在一中央供给系统上相比投资费用少。
对聚合的立即中止重要的是容器贮存物的良好混合。对此，如果气体在比较小的质量流量情况下输入，以形成大的气泡是有利的。在这种气泡向表面上升时产生一种容器贮存液的稳态对流。输入气体的压力考虑限制在10bar以内，最好是6bar。这里压力的减小既可以通过专门的减压阀在一定带宽内调整，也可以通过固定内置的节流盘进行。
本系统的一个优点是，可以供给来自于一个安全地点的流体，并在离容器大的距离处进行，它最好为10至500米。输入管道的直径取决于容器的大小，对于100立方米以下的容器直径在25至40mm之间，对于100至1000立方米的容器直径至少为50mm。这里需要考虑，尺寸过大的输入管道由于在管道内流体仅仅不完全地输送意味着流体和供混合用的气体的损失。
虽然从压缩空气贮存器中流出的压缩空气首先仅仅将位于贮存腔内的流体压入管道，由此处于管道内的气体已经受到压缩，并且在一定情况下使之流入容器1。一旦流体完全从贮存腔13中输入输入管道10，便存在这样的危险，压缩空气并不像一个塞子一样在前面推动流体，而是在输入管道10的内壁和流体之间擦过，不再输送流体，这种情况只有在位于贮存腔13中的流体被挤出直到压缩空气可以流入排出管16，才有可能出现。

Claims (6)

1．将流体输入一带有输入管道(10)的容器(1)的供给系统，具有一灌装流体的贮存腔和一可与此贮存腔(13)连接的压缩空气贮存器(14)，其特征在于：贮存腔(13)和压缩空气贮存器(14)相互紧靠在一起，并且在必要情况下贮存腔(13)可通过连接装置(11,12)与输入管道(10)连接。
2．按权利要求1的供给系统，其特征在于：在压缩空气贮存器(14)和用于流体的贮存腔(13)之间设有一减压装置(22)。
3．按权利要求1或2的供给系统，其特征在于：贮存腔(13)和压缩空气贮存器(14)做成可行走的单元。
4．按权利要求1至3之任一项的供给系统，其特征在于：贮存容器内的压力不超过10bar，最好不超过6bar。
5．按权利要求1至4之任一项的供给系统，其特征在于：连接装置(11,12)即使在压缩空气贮存器(14)打开的情况下可连接到容器(1)的输入管道(10)上。
6．按权利要求5的供给系统,其特征在于：作用在连接装置(11,12)上的用来传递力的直径D与液力直径d之比至少为2∶1。
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