利用槽车余热去除高真空多层绝热槽罐夹层内氢气的装置

摘要

本发明提供了一种利用槽车余热去除高真空多层绝热槽罐夹层内氢气的装置。属于低温工程与低温技术领域。本发明装置包括套管吸附器，弹簧支架，弹簧，导热硅胶和尾气管路。其中套管吸附器包括套管吸附器进气口、套管吸附器外管、套管吸附器环形挡板、套管吸附器内管。槽车运营中，槽罐夹层产生氢气，通过金属软管到达套管吸附器内，被尾气管路加热的复合除氢气剂吸附，从而使槽罐夹层长期处于高真空状态。本发明装置无需放在槽罐夹层内部，由金属软管连通槽罐夹层和套管吸附器，不仅能高效地去除夹层中的氢气，维持夹层真空度，还具有成本低、安装维修方便、使用寿命长的特点，而复合除氢气剂更兼有价格便宜，吸气量大的优点。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于去除高真空多层绝热槽罐夹层内氢气的装置，特别是一种利用槽车余热加热复合除氢剂，去除高真空多层绝热槽罐夹层内氢气的装置，属于低温工程与低温技术领域。

背景技术

目前，槽车是低温液体陆地运输的重要交通工具，槽罐主要采用高真空多层绝热。然而，由于夹层材料放气和槽罐漏气造成了夹层真空度的下降，当夹层真空度低于l×l0^-2Pa时，绝热效果明显下降。研究表明，低温压力容器的金属材料及多层绝热材料，在100℃以上环境中，真空放气一段时间，放气组分中氢气(H₂)占放气的70％，并且高真空多层绝热容器夹层内的放气量远大于实际的漏气量，氢气是影响夹层真空度下降的主要原因。

为了维持夹层的高真空状态，普遍采用吸附剂，如分子筛和活性炭等，然而这些吸附剂除了在液氢、液氦温度下有较好的吸氢气效果，其他情况，效果不佳，因此需要寻找新的除氢剂来除去夹层内的氢气，剩余的其他气体仍用分子筛或者活性炭吸附。在已有技术中，曾宇梧在“一氧化钯在高真空多层绝热结构中的吸氢特性研究”一文中详细的研究了氧化钯作为除氢剂，分子筛作为其它气体的吸附剂的情况下的吸附特性，然而氧化钯的价格昂贵，且单位质量吸附量较小；陈树军在“高真空多层绝热低温容器内吸气剂的真空维持特性研究”的博士论文中提出，将吸氢气效果较好的氧化钯和氧化银作为除氢剂，分子筛作为其它气体的吸附剂，放置在低温容器真空夹层内的吸附室中可以长时间维持夹层真空度。虽然加入了氧化银，在一定程度上降低了价格，但单位质量的氧化钯和氧化银的吸氢量增加不大，上述两种除氢气剂虽然工作在常温状态，但单位质量吸氢气量均较小；而国外学者H.Londer等在“New high capacity getter for vacuuminsulated mobile LH2storage tank systems”中提出采用钡作为高真空多层绝热储罐夹层的吸附剂和除氢剂，吸附量很大，是一种很优秀的吸附剂，然而钡很活泼，在自然界中很少存在，得之不易，而且需要有600℃以上的活化温度，这不仅对能源是一种浪费，而且会降低槽罐的绝热性能。

发明内容

为了克服已有技术的不足和缺陷，并利用槽车间歇式工作和槽车尾气温度在70℃左右的特点，本发明提出了一种利用槽车尾气加热复合除氢剂，达到去除高真空多层绝热储罐夹层内氢气的装置。当复合除氢气剂的温度接近槽车尾气温度时，便可吸附占据漏放气量70％的氢气，再利用布置在储罐夹层内的分子筛和活性炭吸附剩余30％其他气体，达到长时间维持储罐夹层高真空的效果。

本发明所采用的技术方案如下：本发明包括套管吸附器，弹簧支架，弹簧，导热硅胶和尾气管路。其中套管吸附器包括套管吸附器进气口、套管吸附器外管、套管吸附器环形挡板、套管吸附器内管，

套管吸附器外管和套管吸附器内管是两个同心的金属圆管，两者通过套管吸附器两端的套管吸附器环形挡板固结；套管吸附器外管，套管吸附器内管和套管吸附器环形挡板共同组成了一个除氢空间；在这个空间里，4根弹簧支架沿套管吸附器的轴心方向布置，均匀焊接在套管吸附器内管的外表面上；弹簧套在弹簧支架上；弹簧支架限制了弹簧的自由度，使弹簧只能沿轴心方向移动；复合除氢气剂置于弹簧间隙中；槽车运行过程中，由于弹簧和弹簧支架的存在，避免了位于弹簧间隙的复合除氢气剂因为震荡造成的堆积；导热硅胶涂抹在尾气管路的外表面上，尾气管路套入套管吸附器内，尾气管路与套管吸附器环形挡板点焊固结；套管吸附器进气口的一端垂直焊接于尾气管路下游的套管吸附器外管上，垂直焊接可以避免在运输过程中震荡造成复合除氢气剂进入槽罐夹层；套管吸附器进气口位于尾气管路下游有利于套管吸附器上游段的加热，使得上游段的复合除氢气剂活性更高，可以避免因离套管吸附器进气口远近而造成吸附的不均匀；套管吸附器进气口的另一端通过金属软管与槽罐夹层连通，采用金属软管连接有利于缓解套管吸附器的安装应力，并可减少对槽罐夹层热量的传递。

槽车在运营中，槽罐夹层因为漏放气产生了氢气和其他气体，其他气体被位于槽罐夹层内的对氢气吸附量较少的分子筛或者活性炭吸附，而氢气通过金属软管到达套管吸附器内，被尾气管路加热的复合除氢气剂吸附，从而使槽罐夹层长期处于高真空状态。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1.本发明中所使用的复合除氢气剂，吸附温度控制在60℃，可以吸附占据漏放气量70％的氢气，并且价格便宜，吸气量大；

2.本发明吸附装置无需放在槽罐夹层内部，只要通过金属软管连通槽罐夹层和套管吸附器，不仅能高效地去除夹层中的氢气，维持夹层真空度，成本低、安装维修方便、使用寿命长；

3.本发明利用槽车尾气余热加热复合除氢气剂，合理利用热源，节约能源；

4.本发明减少了槽车返厂抽真空的频率，节省了时间人力，减少了资源的浪费。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明装置的结构示意图；

图2是本发明装置外形的三维整体示意图；

图中：1是套管吸附器、2是套管吸附器进气口、3是套管吸附器外管、4是套管吸附器环形挡板、5是套管吸附器内管、6是复合除氢气剂、7是弹簧支架、8是弹簧、9是导热硅胶、10是尾气管路。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1、图2所示，本发明包括套管吸附器1，弹簧支架7，弹簧8，导热硅胶9和尾气管路10。其中套管吸附器1包括套管吸附器进气口2、套管吸附器外管3、套管吸附器环形挡板4、套管吸附器内管5。套管吸附器外管3和套管吸附器内管5是两个同心的金属圆管，两者通过套管吸附器1两端的套管吸附器环形挡板4固结，套管吸附器外管3，套管吸附器内管5和套管吸附器环形挡板4共同组成了一个除氢空间；在这个空间里，4根弹簧支架7沿套管吸附器1的轴心方向布置，均匀焊接在套管吸附器内管5的外表面上；弹簧8套在弹簧支架7上；弹簧支架7限制了弹簧8的自由度，使弹簧8只能沿轴心方向移动；复合除氢气剂6置于弹簧8间隙中，复合除氢气剂6是由氧化铜(CuO)、铜(Cu)和活性炭(C)按3:1:10的比例均匀混合而成，吸附温度在60℃左右，便可大量吸附氢气。其中，Cu起到催化剂的作用，降低了CuO吸附氢气的初始温度，C起到了吸附复合除氢气剂周围水蒸气的作用，水蒸气是阻碍CuO吸附氢气的主要原因，促进了吸附的进行。槽车运行过程中，由于弹簧8和弹簧支架7的存在，避免了位于弹簧8间隙的复合除氢气剂6因为震荡造成的堆积；导热硅胶9涂抹在尾气管路10的外表面上，尾气管路10套入套管吸附器1内，尾气管路10与套管吸附器环形挡板4点焊固结；套管吸附器进气口2的一端垂直焊接于尾气管路10下游的套管吸附器外管3上，垂直焊接可以避免在运输过程中震荡造成复合除氢气剂6进入槽罐夹层；套管吸附器进气口2位于尾气管路10下游有利于套管吸附器1上游段的加热，使得上游段的复合除氢气剂6活性更高，可以避免因离套管吸附器进气口2远近而造成吸附的不均匀；套管吸附器进气口2的另一端通过金属软管与槽罐夹层连通，采用金属软管连接有利于缓解套管吸附器1的安装应力，并可减少对槽罐夹层热量的传递。

尾气管路10采用外径为150mm的市售不锈钢管；套管吸附器1的长度为300mm，套管吸附器内管5的内径为150mm，套管吸附器外管3的内径为200mm。在安装时，套管吸附器内管5内壁需要车去3-5mm，以满足套管吸附器1和尾气管路10的安装要求。

槽车在运营中，槽罐夹层因为漏放气产生了氢气和其他气体，其他气体被位于槽罐夹层内的对氢气吸附量较少的分子筛或者活性炭吸附，而氢气通过金属软管到达套管吸附器1内，被尾气管路10加热的复合除氢气剂6吸附，从而使槽罐夹层长期处于高真空状态。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。