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张家港中集圣达因低温装备有限公司低温储运装备发展概况及公司产品介绍罗晓钟2010年3月公司培训讲义一、低温储运装备发展概况公司培训讲义（一）低温贮运装备的发展历史1、1883年，波兰的克拉克大学第一个完成了空气的液化，从此以后，开始了低温液体贮罐的研制。2、1887年，法国的物理学家达尔逊巴尔发明了双层结构的玻璃容器，并抽真空，由于没有解决辐射传热的问题，所以没有得到实用。3、1898年，英国物理学家杜瓦最早成功完成了氢气的液化，其贮罐就是在达尔逊巴尔发明的保温瓶基础上，为克服其辐射热传入而在内筒的外表面镀银，将辐射热减少至最小，制成了高真空的杜瓦瓶。4、1918年法国的克劳特发明了金属杜瓦瓶，作为安全贮藏输送的工具代替了玻璃杜瓦瓶。当时的金属杜瓦瓶是由铜或铜合金加于研磨或镀金或镀银的内外球形构成，为保持真空，在夹层内装一个活性碳的吸收器。公司培训讲义5、在1931年左右，日本试制金属杜瓦瓶，1933年正式生产。6、1928年，西德林德公司制造了运送液氧的牢固的移动式贮槽，贮槽的容积为3m3，内槽用黄铜板制成，绝热材料为炉渣绒，外槽用钢板作保护，这也是当今低温液体贮槽的最早结构。7、1940年以后，欧美国家不断改进这种低温液体贮槽的结构，到1950年，确立了液化气体安全贮槽、输送、气化与供给系统。这也就为现代低温液运设备奠定了良好的基础。8、在我国，从五十年代起，就开始了低温绝热技术和低温液体设备的研制工作，最早生产的15L液氧容器，是采用高真空绝热，球形双层壁结构，内外筒体均采用紫铜板制成，颈管采用德银管制成。这种形式现已被高真空多层绝热结构所取代。公司培训讲义9、随着低温绝热技术的不断发展和完善，新型绝热材料如珠光砂、硅胶、气凝胶等相继试制成功，一种性能优良的真空粉末绝热技术在生产中被广泛采用。最先应用这种绝热形式的是容积为18.5立方米的卧式液氮贮槽。该贮槽的内筒体采用不锈钢板制成，外筒体采用普通碳素钢板制成。绝热材料为80~120目的硅胶粉末，夹层真空度为1×10-2托（1.33Pa）。10、特别是近三十年随低温技术的发展，我国现已能自行设计制造容量从200L到350m3的各种类型真空粉末绝热和高真空多层缠绕贮槽。包括液氧、液氮、液氩、液态乙烯和液体二氧化碳在内的多品种，多规格的液体贮运设备系列。随着我们工业的发展，空分等液化装置的大型化，带动低温常压贮罐的发展。目前我公司能设计和建造容积从200~10000m3的低温常压贮罐，低温贮罐装备容积的大型化是现在的发展趋势。公司培训讲义（二）低温容器贮存低温液体是为了适应下列几方面的需要1、集中生产的低温液体产品供分散的用户使用。如气体液化工厂生产的LO2、LN2、LAr、LNG、LPG等介质的贮存。设在消费中心的低温液体（或气化后供气的）供应站也属这种情况；2、短时间生产的或一次购进的低温液体供较长时间使用。如医院及一般的实验室购进的LO2、LN2等；3、较长时间生产的低温液体供短时间集中使用。如进行大型低温试验及进行火箭发射所需要的大量液氮、液氧、液氦、液氢；4、协调不同运输工具间的不和谐性。如设在海陆运输交接点的LNG转运站。公司培训讲义二、公司产品介绍1.主要低温介质的基本物-化数据与特性2.介质的主要应用领域3.公司产品介绍4.深冷液体储运设备的优越性公司培训讲义公司培训讲义1.主要低温介质的基本物-化数据与特性1.1介质来源：1）、GO2、GN2、GAr及LO2、LN2、LAr均从空分装置（制氧机）以空气为原料经过低温精馏分离而获得的，但气体与液体的贮存、运输方式则迥然不同。2）、CO2：化工装置中产生的二氧化碳，发酵石灰烧结，以及天然气分离中的附属产品，地下贮存的CO2开采气等。3）、NG：主要为油田。4）、C2H4：主要从炼油厂和石化厂所生产的气体分离出来氧、氮、氩、LNG、LCO2、LC2H4等介质物-化数据详见”压力容器介质手册”公司培训讲义1.2特性：1)、氧的基本特性氧为无色无味气体，空气中氧含量约为20.95％，为强氧化剂。氧不能燃烧，但是助燃物，空气中氧含量＞21称为富氧，在有可燃物时，应特别注意防火防爆。液体为微兰色。2)、氮的基本特性氮为无色无味气体，空气中氮含量约为78.09％，氮一般情况下为表现为惰性，氮气对人有窒息和麻醉作用，液氮为无色。3)、氩的基本特性氩为无色无味气体，空气中氩含量约为0.93％，氩为一种典型的惰性气体，氩气对人有窒息和麻醉作用，液氩为无色。公司培训讲义4)、二氧化碳的基本特性二氧化碳为无色、无臭、无毒而稍有酸味的气体；在临界压力后，可在31℃以上温度下液化为无色液体。5)、天然气的基本特性LNG为一种混合气体：主要成份为甲烷（85-95％），化学名称为CH4,还有少量的乙烷C2H6、H2S丙烷C3H8以及氮N2等其他成份组成。由于天然气主要有甲烷组成故其物理性质类似甲烷，但随天然气成分不同而会有所变化。对于液化的天然气，可作为甲烷来考虑。甲烷是一种无色无臭、易燃易爆气体。6)、乙烯的基本特性乙烯是一种无色无臭、稍有甜香为的、易燃易爆气体。乙烯属于低毒性物质，具有较强的麻醉作用，对眼和呼吸系统粘膜有轻微的刺激作用。公司培训讲义名称化学式分子量密度（标况）临界温度（℃）临界压力（MPa）沸点（0.1MPa）0.1MPa，1m3液体可汽化为0.1MPa，0℃气体体积温度（℃）液体密度kg/m3气体密度（kg/m3）氧O2321.4289-118.375.079-182.9811404.5800氮N2281.2506-147.053.394-195.88104.69643氩Ar401.7840-122.454.862-185.8614106.95780二氧化碳CO2441.97731.047.387-56.51.01692.74513.4甲烷CH4160.7167-82.604.6395-82.34261.8591乙烯C2H4281.26109.215.038-103.71567.40.983450公司培训讲义1.2介质的毒性程度及爆炸危险程度•介质的毒性程度及爆炸危险程度，是指生产过程中因事故致使介质与人体大量接触、发生爆炸，或因泄露引起职业性危害的程度。•HG20660《压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类》给出了具体化学介质的分类，若无规定时，根据《容规》，按下列原则确定介质的毒性危害程度：•极度危害（I级）最高容许浓度∠0.1mg/m3;•高度危害（II级）最高容许浓度0.1mg/m3～∠1.0mg/m3;•中度危害（III级）最高容许浓度1.0mg/m3～∠10.0mg/m3;•轻度危害（IV级）最高容许浓度大于10.0mg/m3易燃介质是指其气体或液体蒸气、薄雾与空气混合形成爆炸混合物，且其爆炸下限小于10%，或爆炸上限与爆炸下限的差值大于或等于20%的介质公司培训讲义2.介质的主要应用领域•氮气（惰性）：深冷、食品冷冻、化工、焊接等•氩气（惰性）：焊接、炼钢、照明等•二氧化碳：碳酸饮料、焊接、钢铁、化工、食品冷冻、干冰等•液化天然气（能源）：许多城市管道供气、汽车燃料、城市高峰负荷和事故调峰等公司培训讲义3、公司产品介绍(氧、氮、氩低温罐流程及结构简介）公司培训讲义3.1低温液体贮罐系列（真空粉末绝热、高真空多层缠绕绝热）：容积2~350m3工作压力大于0.2MPa介质LO2、LN2、LAr、LNG、LCO2、LC2H4、LH2型式立式、卧式应变强化低温贮罐：内容器在加工完毕后承受计算并加以控制的内压（强化压力），在强化操作过程中由于其屈服点升高，容器发生受控的塑性变形，得到更高的新的允许强度。因此根据公式计算可以减薄钢板厚度，降低制造成本。3.2低温液体运输车系列（真空粉末绝热、高真空多层缠绕绝热）3.2.1LNG低温液体运输车（高真空多层缠绕绝热）容积15~52.6m3工作压力0.2~0.8MPa公司培训讲义3.2.2其它低温液体运输车(真空粉末绝热、高真空多层缠绕绝热)介质：LO2、LN2、LAr、LC2H4容积：6~34m3工作压力：0.2~1.6MPa3.2.3二氧化碳低温液体运输车(真空粉末绝热、聚氨脂发泡绝热)容积：10~27m3工作压力：2.2MPa3.3低温液体罐式集装箱系列（高真空多层缠绕绝热）3.3.1LNG低温液体罐式集装箱规格：20英尺、40英尺、43英尺容积：14.5~44m3工作压力：0.7MPa3.3.2其它低温液体罐式集装箱规格：20英尺、40英尺、43英尺公司培训讲义介质：LO2、LN2、LAr、LCO2容积：5~20m3工作压力：0.2~2.2MPa3.4工程系列产品3.4.1大型低温常压液体储罐（粉末堆积绝热）介质：LO2、LN2、LAr、LC2H4、LNG容积：200~10000m3工作压力：10~50KPa3.4.2大型低温液体子母罐（粉末堆积绝热）介质：LO2、LN2、LAr、LCO2、LNG容积：600~2500m3工作压力：0.2~1.6MPa公司培训讲义3.5成套装备系列产品3.5.1汽车用液化天然气瓶（高真空多层缠绕绝热）介质：LNG规格：275L、300L、335L、375L、450L工作压力：≤1.6MPa3.5.2工业气体焊接绝热气瓶（高真空多层缠绕绝热）介质：LO2、LN2、LAr、LCO2规格：175L、210L、410L、450L、495L工作压力：≤2.88MPa公司培训讲义3.6LNG气化站3.7LNG汽车加气站3.8L-CNG汽车加气站公司培训讲义4.低温液体储运技术的优越性为区别于普通低温，液氧、液氮等应该叫“深冷液体”更恰当。前面我们已经提到“气体液化成液体，其体积可减少至原来的1/400～1/800。这对气体的有效储存、运输等都会带来极大的方便性和经济性。”，同时安全性也大大提高。氧、氮、氩等工业气体广泛应用在国民经济的各行各业。不可能也没有必要在使用上述工业气体的所有场所建立空气分离设备。因此，在使用上就存在工业气体的储存和运输问题。••气体与液体的储存、运输差别：•气体储运•空分装置（O2等）--气柜--压缩机压缩--钢瓶--钢瓶运输—使用点•钢瓶压力12～15MPa,以常规40L/15MPa钢瓶为例:•钢瓶自重56.3kg/只装氧量(40L)5m3x1.4289=7.1445kg•气体/总重比：7.1445/(56.3+7.1445)=11.26%•液体运输•空分装置（LO2等）--低温液体储罐--槽车--低温液体储罐—汽化器—使用点•槽车压力≤1.6MPa,以公司24.46m3/0.3MPa液氧半挂车为例:•罐体总量:7600kg,•装运介质重量:24.46X0.92X1140=25654kg•介质/总重比:25654/(7600+25654)=77.14%公司培训讲义•从上面的气体与液体的储存和运输的差异分析,可以看出低温储运设备方面的以下优越性:•1.）安全性好•低温液体的储存、运输压力比气体的储存、运输压力低很多。•钢瓶的充装和运输是在高压情况下进行的。而低温液体的储存、运输是在比较低的压力下进行的。•高压气体本身所储存的内能很大。储存高压气体的设备爆炸所释放的能量以及爆炸所带来的冲击波的破坏与液体储罐爆炸所释放的能量和产生的破坏完全是两回事；•气体储罐一般是单层结构，储罐材料是碳素钢或低合金钢，材料韧性一般比奥氏体不锈钢差。低温液体储罐/槽车一般是双层结构，内罐材料是奥氏体不锈钢，外罐材料是碳素钢或低合金钢。公司培训讲义•气体储罐发生爆炸的事故已有不少报道。气体储罐发生爆炸后，碳钢壳体因材料韧性相对较差，可能会分裂成大小不等的众多碎块。而低温液体储罐，到目前为止，除所了解到的平底拱顶的大型常压液氧储罐，因炭氢化合物聚积发生过爆炸外，还没有听到有发生爆炸的报道。•2.）经济性好•由于低温液体的气液体积比大。储存相同质量的气体的储罐与低温液体储罐相比较，低温液体储罐的储存气体量大，设备占地面积小。如立式5m3/0.8MPa的液氧储罐的储氧量相当于120m3/3.0MPa的气体储罐储氧量，而占地面