CN101495388A - 多产品罐 - Google Patents

Abstract

一种多产品罐以及将多种散装液体存储在一个储罐内的方法，该方法涉及柔性内罐和/或内部囊(15)的安装，此处此内罐包括至少局部刚性的端盖(12)和柔性隔膜侧壁(14)。这些内罐和/或囊与潜在能够存储数千吨的大容积储罐的物理条件相兼容。在存储许多不相容液体的物流操作中，多产品罐的开发为罐区操作员提供了极大的灵活性，并避免了当将大罐从一种产品转换成另一种产品时通常所需的，特别是不相容规格不允许交叉污染的情况下通常所需的彻底的罐清洗程序。

Description

多产品罐

本申请要求2006年7月26日提交的临时申请系列号No.60/820415和临时申请系列号No.60/820425的权益，所述申请的每一个通过参引方式整体合并于此。

技术领域

本发明涉及将多种散装液体存储在一个储罐内的装置，更具体地，涉及包括至少一个液体密封的柔性隔膜或囊的内罐的使用。

背景技术

许多加工工业需要使用多罐(multi-tank)存储设施来存储原料、中间产品和产品。具体地，将原油加工成广泛的石油产品和副产品需要使用被称为“罐区(tank farm)”的庞大的多罐存储设施。取决于所执行的加工，这些罐区的范围可从几十个罐到几百个罐，很多罐具有超过50000立方米的存储容量。

部分地由于要努力生产具有非常低等级的环境敏感组分(诸如硫磺)的环境友好产品，所以炼油厂必须非常小心地使得产品流不通过管道工程中的残余物而发生交叉污染或者使得产品流不在当一个罐被改变用于不同产品时而发生交叉污染。尽管将一个罐的用途从一种液体转换为性质和规格大体不相容的另一种液体是可行的，但是它不是一个能在没有相当长的延迟(诸如几周)和相当大的清洗费用的情况下实施的过程。此转换产生大量被污染的石油，这些被污染的石油需要再加工并需要员工进入有潜在危险的环境并在该环境内工作。

此外，罐区的操作物流是复杂的。这些设施可接受来自不同来源的超大型油槽车容积的原油，这些原油需要仔细混合或被完全地分离加工。传输量也是固定的，这能够产生部分填充的罐，例如，短期地使用50000立方米罐的仅仅10％。使用另一罐(例如已充满70％不同液体的罐)中10％备用容量的能力是实际的优点。

此外，炼油厂的罐区还必须处理由于改变季节性需求而导致的产品存储的大范围的波动。例如，取暖用油的需求随着冬天的到来而能够迅速改变，而某些运输燃料的规划经常被调节以在季节之间改变。因此，需要在一个罐中存储两种或更多种液体，以便完全利用所有的罐容积同时防止任何交叉污染。在同一罐中同时存储两种或更多种产品的能力能大大简化存储物流并减少所需的罐的总量。此最后一点是重要的，因为大多数炼油厂需要扩展容量，并且由于具有近邻以及附加容器设备的批准和构造的高成本的组合，还面临某种程度的土地封锁。

具有很多将一个容器放置在另一容器内的示例，石油工业中最明显的示例是双体超大型油槽车的使用以及柔性囊在刚性汽车油箱内的使用(US专利No.3968896(Giacoletti等人)；3949720(Zipprichet等人)；以及6360729(Ellsworth))。在这些参考文献中，双安全壳(doublecontainment)的目的不是为了在同一容器中存储多种产品，而更多的是为了人员和环境安全的目的。

US专利No.4818151(Moreland)公开了一种安全壳系统，此处的目的是通过提供附加屏障以容纳泄漏来提高安全性。在此示例中，刚性地下储罐被柔性囊包住。类似地，US专利No.4763805(Strock)描述了柔性囊在地下储罐内的使用，该柔性囊设计为遵照防止主罐泄漏的二级安全壳规程。

US专利No.3943873(Hering等人)是在船体中使用的多重柔性囊的示例。这里，两个独立的囊用于形成三个独立的隔室，两个隔室用于在船体的任一侧容纳油，第三中心隔室用于容纳压载水，从而将船体中油的局部载荷的液压不稳定性减到最小。

US专利No.6152059(Del Raso)是用于在船体中容纳油的柔性囊的另一示例。这里，目的是提供一种紧急安全壳，如果危及船体的完整性，那么能使用泵送系统将油转移到柔性囊中以限制泄漏。

存在对多产品的罐系统的需求，该多产品的罐系统允许将多种液体存储在一个罐中，从而允许最大限度地使用罐容积并将存储不相容液体之间的清洗需求减到最小。

发明内容

本发明涉及独立容器(一个或多个)在储罐内的布置，其中内部容器(一个或多个)用于将至少一种液体与容纳在罐中的另一种液体隔离。为此，本发明提供一种多产品储罐，该多产品储罐包括罐壳体、诸如多孔壁或网的支撑装置，该支撑装置能环绕布置在支撑装置内的囊，其中此支撑装置附接到罐壳体的内部。此结构允许将第二液体存储在囊内，而将第一液体存储在罐壳体的内侧与囊的外侧之间的空间内。

在一方面中，本发明提供一种多产品储罐，该储罐包括：(a)第一罐壳体，其包括底部和从底部向上延伸的侧壁，从而使该壳体适于容纳液体；(b)第二罐，其布置在第一罐内，其中该第二罐包括至少一个局部刚性的端盖以及附接到该端盖的柔性且流体密封的隔膜侧壁，从而在第一罐壳体与第二罐之间限定第一空间，其中第一液体能与第二罐的内容物隔离地存储。

在另一方面中，本发明提供一种多产品储罐，该储罐包括：(a)第一罐壳体，其包括底部和从底部向上延伸的侧壁，从而使该壳体适于容纳第一液体；(b)支撑装置，其布置在罐壳体内并固定到罐壳体；以及(c)柔性且流体密封的囊，其中该柔性囊适于存储第二液体，该囊布置在支撑装置内，从而在第一罐壳体与柔性囊之间限定第一空间，其中第一液体能与囊的内容物隔离地存储。

在另一方面中，本发明提供一种具有新颖构造的多产品储罐，其中提供第一刚性罐，该第一刚性罐包括第二内罐，其中第二罐包括至少一个端盖，其中此端盖(一个或多个)的一部分是刚性或半刚性的，并且其中第二罐的侧壁由柔性隔膜材料制造。此结构允许将第二液体存储在第二罐内，而将第一液体存储在刚性罐的内侧与第二罐的外侧之间的空间中。

在特定方面中，本发明允许将多种石油产品存储在一个大储罐中，从而为石油提炼机构的存储选择增加了灵活性；然而本发明在其它需要液体存储的工业中具有更加广泛的工业应用。

本发明通过使多种潜在不相容的液体能存储在一个罐中来提供一种用于罐区的柔性存储系统。这产生了多产品罐，所述多产品罐能具有同时或者依序存储不同液体的能力，其具有的附加优点是消除或减少了使用之间的清洗。

另外，本发明提供能从囊中独立地填充或排放第二液体以及能从布置在罐壳体与囊之间的空间中的罐中独立地填充或排放第一液体的装置。

当使用柔性囊时，本发明能包括具有充足抗拉强度和化学相容性的隔膜以确保可应用的液体的长期分离。囊能连接到独立的供给、取样和排放管线并基本上充当独立罐。限制之处在于：内部囊(一个或多个)和主罐的组合容积不准超过单独主罐的容积。

附图说明

图1显示了布置在罐3内的内部浮罐配置，此处端盖12是刚性的，而圆筒形侧壁14包括柔性且流体密封隔膜材料。

图2显示了布置在罐3内的内部浮罐配置，此处端盖由刚性环15和柔性且液体密封隔膜13构成，再次地，圆筒形侧壁14包括柔性材料。

图3显示了与图2相似的内部浮罐配置，其中端盖由刚性环15和柔性隔膜13构成；然而在此情形中，存储隔离液体的浮罐部分地被多孔壁70限制。此限制壁的尺寸可相当大地改变，并且能环绕整个第二罐，或者它可是相对小的屏障以保护内部第二罐免受在第一或第二罐的填充期间的高紊乱(turbulence)。多孔壁能由穿孔金属或其它适当聚合物或复合材料的刚性壁构成，或者由诸如链接的栅栏或等同的网状材料的柔性壁构成，对该柔性壁进行适当限制以将与外罐内壁的接触减到最少。这种限制可包括具有很低刚性等级的材料，诸如类似用于赛车油箱安全的开孔泡沫。

图4显示了第一罐3，其中所存储的液体被端盖18和附接到第一罐内壁的柔性圆锥侧壁16隔离。柔性圆锥侧壁16的较小端连接到该端盖。第一罐3具有与位于端盖之下的液体处于流动连通的排放和填充装置20。

图5显示了与图4中所示非常相似的配置，并详细示出了导管17，该导管适合用于位于端盖之上的液体的填充和排放。

图6显示了如何对图5中的配置进行构造以加入浮顶48。柔性圆锥侧壁16的较大端附接到该浮顶。

图7详细示出了内部第二罐，该第二罐具有附接到刚性第一罐3的底部以及附接到顶63的柔性圆筒形侧壁61。第二罐将所容纳的液体7与第一罐内的另一种液体5隔离。第二罐具有与液体7处于流动连通的排放和填充装置49。第一罐3具有与液体5处于流动连通的排放和填充装置21。顶62能由刚性和柔性材料的组合构成。

图8详细示出了与图7中所示相似的配置，该配置包括两个可选的隔膜80、81，该隔膜80、81布置为能够完全排放第一液体5同时保持存储一定量的第二液体7。在此情形中，任一或两个可选隔膜应通过填充和排放装置82和83来填充诸如工艺用水的液体，从而为柔性圆筒形侧壁61提供液压支撑，并有助于周围液体5的排放，否则液体5将收集在外罐壁与内柔性罐壁之间。此外，此配置不仅当外部液体5被排出到内罐顶之下时减缓了柔性圆筒形侧壁61上的膨胀应力，而且为内柔性侧壁提供平滑润滑的表面80和81，从而在对其填充或排放时竖直滑动。

图9示出了通过本发明的多产品罐的另一方面的透视图的横截面。外罐3具有排放和填充装置2，该排放和填充装置2设置在外部的液体密封的圆筒形罐壁3与内部的圆筒形多孔壁70之间。该多孔壁图示为固定到罐3底部的穿孔金属板的圆筒。二级液体容纳在由多孔壁70限制的囊15内。囊15被示出其主要连接件中的两个，填充和排放口4以及排气导管1，以控制可能存在的气体浮力效果。

图10显示了与图9相似的罐的平面图；此处囊的柔性圆筒形侧壁部分地由多孔壁70限制。此限制壁的尺寸可相当大地改变，并且能环绕整个囊，或者它可是相对小的屏障以保护囊免受罐或罐内囊的填充期间的高紊乱。

具体实施方式

本发明通过使两种或更多种潜在不相容的液体能存储在一个罐中来提供用于罐区操作的一组更灵活的存储物流。为此，提供一种新颖的刚性罐的构造，在一个方面中，该刚性罐包括具有柔性表面的二级内部容器，诸如囊，该柔性表面能允许二级容器的大部分与主外刚性罐的内容物被分开地排出。在本发明的另一方面中，这可在单用途罐到多产品罐的转换或改进中采用，所述多产品罐具有同时或者依序存储不同液体的能力，优点是消除使用间的清洗(这种清洗可能消耗若干周的罐停用时间)，同时提供罐容积的有效使用。

在本发明的一个方面中，解决了油罐区操作员的需求，其中大多数罐的直径为30到60米或更大，此处在多产品存储任务之间清洗这些大罐所需的时间和努力是无关紧要的。然而，本发明可在宽的工业和罐尺寸范围上应用。

与第一罐一起布置的第二罐可由与柔性元件结合的特定刚性元件构成。例如，图1显示了本发明的实施例，在该实施例中，刚性端盖附接到柔性隔膜的圆筒形部分。另外，在图2中显示了由具有内柔性隔膜的刚性环组成的刚性圆盘端盖。在本发明的优选实施例中，柔性隔膜是诸如聚氨脂的纤维加强聚合物，其可以包括或不包括金属或其它不透水的内层。明显地，在不减损本发明的新颖性或益处的情况下，本领域的技术人员能开发本发明的很多结构组合。

本发明的另一变形是附接到刚性或半刚性圆盘端盖的柔性壁的使用，如图4、5、6和7中所示。图4和图5显示了在一端处附接到外罐的刚性壁而在另一端处附接到圆盘端盖的内部容器的柔性圆筒或圆锥壁。圆盘和壁具有保持两种液体分离的能力，并且圆盘能从罐的底部移动到顶部。柔性部能附接到罐壁的上部或下部，然而在使用此构造中，优选使附接点居中设置以将结构的材料减到最少，这得以实现的原因在于仅需要安装一半高度的柔性罐壁即能够从罐顶横跨到罐底。此外优选对圆盘和壁进行适当压载以显著地抑制(neutralize)预期存储液体之间的任何密度差。通过添加流体或从附接到内罐(一个或多个)的小囊中移除流体能够动态调节此压载。其中，所用流体的密度比它所代替的液体的密度明显更高或更低。可替代地，通过调节连接在内罐顶部与外罐顶部之间的线缆的长度能够实施此压载。此动态压载还可与自持式液面感测发射机和/或倾斜计整合在一起，从而能使圆盘水平，并且这些控制或等同控制可应用于本发明的所有应用。这些传感器可被封装或以其它方式密封并且可包括小的、两轴或三轴倾斜计芯片和微型化发射机应答器，所述发射机应答器被编程以当被请求时或偶尔地或如果超过预设界限时发送数据。使用当前技术，这些装置可使用小型锂电池被连续供电超过十五年。罐外部的发射机应答器和数据处理单元可用于根据需要而分析传感器数据和启动阀门、泵或绞盘，以适当地调节内罐的浮力或倾角。实现相同目标的另一方法可包括类似密封和供电的电子设备，所述电子设备响应从罐内的某一基准点发射的信号。来自每一个传感器的响应延迟允许检测器单元对它们的位置作三角测量，而结果如前所述地用于影响浮力或仅仅用于监控内罐的容积。

图4和图5中所示的发明的方面还能使用不同的附接点，诸如罐顶或底部。很多油罐构造有内部浮顶，图6显示了这样的配置，其中端盖圆盘附接到柔性的圆形壁，该圆形壁在另一端处附接到浮顶18。此示例还显示了一种通过使用关节臂排水管来测量(plumbing)二级安全壳容积的方法，这是石油工业中用于排空浮顶的常用技术。此概念的进一步发展还可包括将柔性壁附接到可与任何顶结构分开的浮环。

图7显示了与图4中相似的概念，当附接到罐底部时其大大简化了外部管道物流(plumbing logistics)。这里柔性壁显示为连接到柔性圆盘，但是圆盘和壁可由柔性部件和刚性部件的任意组合组成。此外，如图8中所示，该配置能分别包括位于刚性罐壁与内第二罐之间的附加柔性壁80和81。利用单独流体能使第三和/或第四壁膨胀，从而能将主储罐的量排空到二级安全壳的液面之下，同时将二级安全壳壁上的应力减到最小并避免与刚性罐壁的接触或剪切。

在本发明特别有益的方面中，内部的二级容器能由自由形式的囊形状构成，该囊能从附接到罐壁、底部的管道工程填充和排空或从上面被填充和排空。此囊可由具有充足抗拉强度和化学相容性的隔膜构成以确保液体的长期分离。通过各种方法，诸如通过多孔壁70，可将此囊限制在外罐3内(如图2所示)，从而罐的填充(或排空)期间产生的液压和紊乱不会过度挤压具有液体13内容物的囊15或其连接件。

在本发明的此实施例中，将利用柔性隔膜制造囊，该柔性隔膜能包括诸如聚氨脂的纤维加强聚合物，其可以包括或不包括金属或其它不透水的内层。应理解的是囊不需要是完全柔性的，而是可包含非柔性材料或部件的部分。支撑件通常是多孔壁，但也能包括穿孔金属或其它适当聚合物或复合材料的刚性壁，或者由诸如链接的栅栏或等同的网状材料的柔性壁构成，对该柔性壁进行适当限制以将与外罐内壁的接触减到最少。这种限制可包括具有很低刚性等级的材料，诸如类似用于赛车油箱安全的开孔泡沫。明显地，在不减损本发明的新颖性或益处的情况下，本领域的技术人员能开发本发明的很多结构组合。

应理解的是本发明还包括使用能够监控囊的位置或定向的无线传感器。另外，也能使用附接到囊或相关管路的浮力调节装置。例如，对囊的上和下表面进行适当地压载以显著地抑制预期存储液体之间的任何难以解决的密度差以及调节囊的姿态(attitude)。通过添加流体或从附接到囊表面的小囊隔室中移除流体能够动态调节此压载。其中，所用流体的密度明显比它代替的液体的密度更高或更低。可替代地，通过调节连接在主囊顶部与外罐顶部之间的线缆的长度能够实施此压载。此动态压载还可与自持式液面感测发射机和/或倾斜计整合在一起，从而能使圆盘水平，并且这些控制或等同控制可应用于本发明的所有应用。这些传感器可被封装或以其它方式密封并且可包括小的、两轴或三轴倾斜计芯片和微型化发射机应答器，所述发射机应答器被编程以当被请求时或偶尔地或如果超过预设界限时发送数据。使用当前技术，这些装置可使用小型锂电池被连续供电超过十五年。罐外部的发射机应答器和数据处理单元可用于根据需要而分析传感器数据和启动阀门、泵或绞盘，以适当地调节囊的浮力或倾角。实现相同目标的另一方法可包括类似密封和供电的电子设备，所述电子设备响应从罐内的某一基准点发射的信号。来自每一个传感器的响应延迟允许检测器单元对它们的位置作三角测量，而结果如前所述地用于影响浮力或仅仅用于监控内罐的容积。

Claims (10)

1.一种多产品储罐，包括：

(a)第一罐壳体，该第一罐壳体包括底部和从所述底部向上延伸的侧壁，从而使所述壳体适于容纳液体；

(b)第二罐，该第二罐布置在所述第一罐内，其中所述第二罐包括至少一个局部刚性的端盖以及附接到所述端盖的柔性且流体密封的隔膜侧壁，从而在所述第一罐壳体与所述第二罐之间限定第一空间，其中第一液体能够与所述第二罐的内容物相隔离地存储。

2.根据权利要求1所述的多产品储罐，其中所述第二罐包括两个端盖，所述端盖中的一个或两个包括刚性外环。

3.根据权利要求1所述的多产品储罐，其中限制所述第二罐与所述第一罐壳体的侧壁的直接接触。

4.根据权利要求1所述的多产品储罐，其中所述第二罐布置在多孔和/或柔性的支撑装置内，所述支撑装置设置在第二内罐与所述第一罐壳体的侧壁之间，其中所述支撑装置适于限制所述第二罐与所述第一罐壳体的侧壁的直接接触。

5.根据权利要求1所述的多产品储罐，其中对所述第二罐的姿态进行监控和调节以确保稳定的浮动动态。

6.一种多产品储罐，包括：

(a)第一罐壳体，该第一罐壳体包括底部和从所述底部向上延伸的侧壁，从而使所述壳体适于容纳第一液体；

(b)支撑装置，该支撑装置布置在所述罐壳体内并固定到所述罐壳体；以及

(c)柔性且流体密封的囊，其中该柔性囊适于存储第二液体，该囊布置在所述支撑装置内，从而在所述第一罐壳体与所述柔性囊之间限定第一空间，其中第一液体能够与所述囊的内容物相隔离地存储。

7.根据权利要求6所述的多产品储罐，其中所述罐进一步包括能够监控所述囊的位置或定向的无线传感器。

8.根据权利要求6所述的多产品储罐，其中所述罐进一步包括附接到囊或与所述囊相关联的任何管路的浮力调节装置。

9.根据权利要求6所述的多产品储罐，其中所述支撑装置包括带脊的多孔壁。

10.根据权利要求6所述的多产品储罐，其中所述支撑装置包括柔性壁。

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