CN106470745A - 用于操作液化气体蒸发器的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于操作液化气体蒸发器(3)的系统(1)，包括‑一个蒸发器(3)，用于使液化气体蒸发成它的气态团聚体；‑一个槽(5)，其承载该蒸发器(3)；‑一个壳体(7)，其在三个侧面上围绕该蒸发器(3)并且其终止于与该槽(5)齐平；‑至少一个检测器(9)，其对该液化气体和它的气态团聚体敏感并且其被布置在该槽(5)内；‑一个线路(11)，其被设置在该蒸发器(3)的第四、未封装的侧面上以用于分布蒸汽D，所述线路被布置在该槽(5)的未被该壳体(7)封闭的边缘处，‑一个进给管线(13)，其被连接到该线路(11)以用于蒸汽D；‑一个调节阀(15)，其被设置在该进给管线(13)上并且被连接到该检测器(9)；‑以及至少一个切断阀(17)。本发明还涉及一种用于操作液化气体蒸发器(3)的方法。

Description

用于操作液化气体蒸发器的系统和方法
本发明涉及用于操作在其内使液化气体蒸发成它的气态团聚体的液化气体蒸发器的系统和方法。
一般的蒸发器以及用于操作它们的方法原则上是从现有技术(参见，例如，Dubbel,Taschenbuch für den Maschinenbau，1974年第13版，第2卷，第502及其后页)已知的。
许多化学合成利用液化气体，所述液化气体作为液体被递送，并且在被引入到合成内之前被蒸发，因为液化气体在它们的气态团聚体状态下更有效地反应或反应温度位于材料的沸点以上。液化气体蒸发器按照惯例被设计为水平管束热交换器，在所述热交换器内在热交换器的水套空间(Mantelraum)内使液化气体蒸发并且经由蒸发器的内部水平的热交换器管递送用于蒸发的能量。通常，这样的蒸发器内的液化水平被保持相对低，以便使由于在蒸发期间已经形成的气泡造成的离开蒸发设备的液滴的夹带最小化。在蒸发的液化气体离开蒸发器之前，它通常被引导通过液滴分离器以确保几乎完全的液滴分离。然而，这样的液滴分离器常常不足以实现完全的液体分离。大量蒸发的液化气体流的气体流因此经常被进给到二次蒸发器或经由加热的管线(Rohrleitungen)进给用于合成。这是重要的，特别是在使用的液化气体(诸如，例如，丙烯、丙烷、丁烷、异丁烯)与含氧气体(例如，空气)且可选地与惰性气体(例如，氮气或水蒸气)混合且然后经由填充有催化剂的反应管被引导的部分氧化的情况下。因为在这样的系统中关于待被氧化的气体、含氧气体以及稀释气体的混合物比率的监控/设定借助于体积流量计发生且，出于安全和反应技术原因，对混合物比率设置了狭窄的限制，出于催化剂保护的原因，递送的气体也不应含有任何液体成分。
在液化气体蒸发器的操作中关键的是，加热介质是否失效和液化气体的蒸发是否继续。在这些情况下，蒸发器内的温度下降非常快。如果水在未注意的情况下已经经由液化气体进入蒸发器，这可能会导致在蒸发器内形成冰，且水然后可以冻结且使蒸发器的水套空间暴露于不能承受地高的压力应力，由此导致蒸发器爆裂的最坏情况。
这样的蒸发器的问题是，在蒸发器的周围环境中出现泄漏的情况下，液化气体或它的气态团聚体或它们的混合物的浓度被形成且是爆炸性的。因此，尽可能避免这样的蒸发器的周围环境中的点火源，以避免在出现泄漏的情况下爆炸。特别是对于化学工厂这是重要的，因为在那里许多被认为潜在点火源的机器和设备运行。出于此原因，一般的蒸发器常常被放置在化学工厂的边缘处或被布置在场地的周边上以使爆炸的风险最小化。从而通过距潜在点火源一段距离可以在一定范围内降低爆炸的风险。然而，一般的蒸发器的分散安装，一方面使到反应器的显著更长的供应线路成为必需，另一方面使应用特别的安全措施的较大区域成为必需。蒸发器的分散安装因此牵涉增加的工厂技术方面支出以及显著增加的空间要求。因此，存在对一般的蒸发器在当地接近实际反应器的集中安装的需要，其同时满足安全要求。
因此本发明所基于的目的是提供一种用于操作蒸发器的系统以及指定一种用于操作蒸发器的方法，借助于所述系统和方法，可以在当地接近潜在点火源(例如，热反应器)处以可靠地方式操作液化气体。
在本发明的第一方面，借助于一种用于操作液化气体蒸发器(3)的系统(1)实现此目的，该系统包括
-一个蒸发器(3)，用于使液化气体蒸发成它的气态团聚体，
-一个槽(5)，其承载该蒸发器(3)，
-一个壳体(7)，其在三个侧面上围绕该蒸发器(3)并且其终止于与该槽(5)齐平，
-至少一个检测器(9)，其对该液化气体和它的气态团聚体敏感并且其被布置在该槽(5)内，
-一个线路(11)，其用于蒸汽D的分布，该线路被设置在该蒸发器(3)的第四、未封装的侧面上并且该线路被布置在该槽(5)的未被该壳体(7)封闭的边缘处，
-一个进给管线(13)，其被连接到该线路(11)，用于蒸汽D，
-一个调节阀(15)，其被设置在该进给管线(13)上并且被连接到该检测器(9)，以及
-至少一个切断阀(17)，用于该液化气体。
此外，借助于一种用于操作蒸发器(3)的方法实现上述目的，该方法包括步骤：
a)在蒸发器(3)中使液化气体蒸发成它的气态团聚体，该蒸发器被包括在根据本发明的系统(1)中，
b)检测承载该蒸发器(3)的槽(5)内该液化气体和/或它的气态团聚体的浓度，
c)当检测到该槽(5)内该液化气体和/或它的气态团聚体的预定临界浓度值时，致动进给管线(13)上的调节阀(15)并且因此将蒸汽D引入到线路(11)内并且借助于切断阀(17)关闭到该蒸发器(3)的液化气体进给，
d)使蒸汽D喷射离开该线路(11)中的孔口(19)，以及
e)在该蒸发器(3)的第四、未封装的侧面上在竖直方向上于线路(11)上方形成一个蒸汽幕。
根据本发明的系统(1)和根据本发明的方法提供的优点是，该蒸发器(3)可以布置在当地直接接近用于进一步处理气态液化气体的反应器，且同时有效地防止由液态/气态液化气体和空气形成可点火混合物的风险。
当下文关于该系统(1)列出方法特征时，这些方法特征特别涉及下文描述的根据本发明的方法。结合根据本发明的方法提及的实质性特征同样特别涉及根据本发明的系统(1)。
下文详细描述本发明。
本发明的第一方面涉及一种用于操作液化气体蒸发器(3)的系统(1)，包括
-一个蒸发器(3)，用于使液化气体蒸发成它的气态团聚体，
-一个槽(5)，其承载该蒸发器(3)，
-一个壳体(7)，其在三个侧面上围绕该蒸发器(3)并且其终止于与该槽(5)齐平，
-至少一个检测器(9)，其对该液化气体和它的气态团聚体敏感并且其被布置在该槽(5)内，
-一个线路(11)，其用于蒸汽D的分布，该线路被设置在该蒸发器(3)的第四、未封装的侧面上并且该线路被布置在该槽(5)的未被该壳体(7)封闭的边缘处，
-一个进给管线(13)，其被连接到该线路(11)，用于蒸汽D，
-一个调节阀(15)，其被设置在该进给管线(13)上并且被连接到该检测器(9)，以及
-至少一个切断阀(17)，用于该液化气体。
根据本发明的系统(1)具有的优点是，该蒸发器(3)在三个侧面上由一个稳定的壳体(7)围绕，该壳体对可能逸出的液化气体和/或它的气态团聚体与周围环境工厂部件接触进行屏蔽。在该蒸发器(3)的设置有该线路(11)的第四、未封装的侧面上，可以生产一个蒸汽幕，该蒸汽幕也可以使此打开侧与周围环境屏蔽。此外，该壳体(7)的使其朝向一个侧面打开的构造类型提供这种可能性，即，该蒸发器(3)是基本上可自由进入的，例如，用于维护或清洁工作或用于在出现火灾的情况下消防。
液化气体在本发明的上下文中被理解为意指短链烃类或两种或更多种短链烃类的混合物，其在在室温下在相对低的压力(小于20巴)下保持液态。在本发明的上下文中液化气体的具体实例是丙烷、丙烯、丁烷、丁烯、异丁烷和异丁烯。
该蒸发器(3)是一种适合于使液化气体蒸发的常规装置。该蒸发器(3)的实施例是例如水平管束蒸发器，其在管内带有加热介质且在该蒸发器的水套侧面上带有待蒸发的介质。
承载该蒸发器(3)的槽(5)由液化气或它的气态团聚体不可渗透的固体材料形成。具体地，金属/金属合金或混凝土可以用作材料。该槽(5)具体地具有至少在一定时间内保留在出现泄漏的情况下逸出的液化气体(重气体)且因此允许经由气体传感器的较简单且较快速的检测的任务。该槽(5)的体积在此情况下对应于至少整个蒸发器(3)占据的空间体积的两倍。
在三个侧面上围绕该蒸发器(3)的壳体(7)是由稳定的材料构造的，该材料在出现爆炸的情况下抵挡发生的压力波。金属/金属合金或混凝土同样在此适合作为材料。该壳体终止于与该槽(5)齐平，换句话说，该壳体(7)具体地位于该槽(5)上且基本上不漏液化气体和它的气态团聚体。该壳体的高度对应于至少该蒸发器(3)的高度，优选为槽底部以上的该蒸发器(3)的构造高度的1.5倍。在涉及壳体(7)的情况下，通俗地还称为“防火墙”。
检测器(9)，如在本发明中使用的，优选地是能够至少在10％的较低爆炸限制的区域内检测对应的液化气体和/或它的气态团聚体或能够测量它的体积浓度的气体检测器。
在该蒸发器(3)的第四、未封装的侧面上设置的线路(11)具体地是一个管线，其中使用的材料具体地是金属，优选地钢。该线路(11)被设计为在一定程度上是耐压的，使得它经得起蒸汽D的压力。该线路(11)被布置在该槽(5)的未被该壳体(7)封闭的边缘“处”意味着它既可以被设置在该边缘上也可以被向内偏移紧挨着该边缘。
可以经由该进给管线(13)引导到该线路(11)内的蒸汽D可以来自于一个存在于化学工厂内的一般蒸汽线路。
调节阀(15)具体地用于打开/关闭用于蒸汽D进入该管线(11)内的进给管线(13)。该切断阀(19)特别地在出现泄漏的情况下防止液化气体到蒸发器(3)的进一步进给。
在根据本发明的系统(1)的一个发展中，该线路(11)在该蒸发器(3)的第四、未封装的侧面的整个宽度上延伸。这确保可以在该蒸发器(3)的整个第四、未封装的侧面上形成一个蒸汽幕，以使得在出现该蒸发器(3)的泄漏的情况下，没有液化气体和/或它的气态团聚体向外逸出。
根据该系统(1)的一个实施方案，该线路(11)具规则地间隔的孔口(19)，所述孔口基本上竖直向上地定向。这些孔口(19)具体地是钻孔。“基本上竖直向上地定向”在此上下文中意味着可以相对于竖直线以0°到10°的角度形成该蒸汽幕。
为了在出现泄漏的情况下防止液化气体和/或它的气态团聚体与其他工厂部件进入接触，已证明有利的是，如果该蒸发器(3)的第四、未封装的侧面被定向成背离用于进一步处理液化材料和/或它的气态团聚体的工厂。在此情况下，液化气体和/或它的气态团聚体原则上流动远离该工厂。此外，该蒸发器(3)的第四、未封装的侧面形成一个良好的用于紧急任务用辆和/或救援人员(例如，消防员等)的突击路径，因为由于该第四侧面的定向而可容易地进入外部。
此外，已经证明有利的是，如果在又一个实施方案中该系统(1)被布置成使得相对于用于进一步处理液化材料和/或它的气态团聚体的工厂被升高，例如，被布置在该工厂的顶或最高的平台上，以使得蒸汽幕可以向上自由地辐射。
本发明的第二方面涉及一种用于操作液化气体蒸发器(3)的方法，包括步骤：
a)在蒸发器(3)中使液化气体蒸发成它的气态团聚体，该蒸发器被包括在权利要求1到5中的一项所述的系统(1)中，
b)检测承载该蒸发器(3)的槽(5)内该液化气体和/或它的气态团聚体的浓度，
c)当检测到该槽(5)内该液化气体和/或它的气态团聚体的预定临界浓度值时，致动尤其是打开进给管线(13)上的调节阀(15)并且因此将蒸汽D引入到线路(11)内并且借助于切断阀(17)关闭到该蒸发器(3)的液化气体进给，
d)使蒸汽D喷射离开该线路(11)中的孔口(19)，以及
e)在该蒸发器(3)的第四、未封装的侧面上在竖直方向上于线路(11)上方形成一个蒸汽幕。
根据本发明的方法与根据本发明的系统(1)具有基本上相同的优点，确切地说是，借助于该蒸发器(3)的设置有线路(11)的第四、未封装的侧面，可以生成一个也使此打开侧面与周围环境屏蔽的蒸汽幕。
具体地，通过仅在泄漏的情况下在该蒸发器(3)的第四、未封装的侧面上形成蒸汽幕，确保在该蒸发器(3)的周围环境中没有液化气体和/或它的气态团聚体和空气的可爆炸混合物的形成。
在该方法的一个发展中，至少在该蒸发器(3)的第四、未封装的侧面的整个宽度上形成该蒸汽幕。这确保此第四、未封装的侧面被该蒸汽幕完全屏蔽。在一个发展中，可能的是，使该蒸汽幕的宽度延伸超过该壳体(7)的横向端以建立又一个安全区域。
在蒸发期间，液化气体具有地形成一种收集在该槽(5)内的重气体。根据本发明，与空气的密度比率大于1的全部气体被认定为重气体。这些重气体当被散布开时，它们下沉到底部且根据本发明，首先收集在该槽(5)内，而不会传递到该蒸发器(3)的周围环境内。
在本发明的一个实施方案中，优选的是，以至少4巴的压力，优选地以在10巴和35巴之间的压力将蒸汽D进给到线路(11)内。
在本发明的一个发展中，通过在步骤d)中喷射蒸汽D，一方面，从该系统(1)的外部吸入空气，且另一方面，夹带着该液化气体和/或它的气态团聚体离开该槽(5)，以使得该液化气体和/或它的气态团聚体的浓度被稀释到一个非临界值。借助于根据本发明的此措施，以一种简单的方式，可能的是，基本上独立于液化气体和/或它的气态团聚体在该槽(5)内的量和/或浓度而将该液化气体和/或它的气态团聚体稀释到一定程度，使得爆炸性混合物不再存在。
参考附图，将从对示例性而非限制本发明的实施方案的以下描述获悉其他目的、特征、优点和使用可能性。在此情况下，所描述的和/或图解地例示的所有特征单独的或以任何组合构成本发明的主题，甚至其与权利要求中的它们的合并或它们的反向引用(Rückbeziehung)无关。
图1示出根据本发明的系统1的图解例示。
图1图解地示出一个实施方案中的根据本发明的系统1。蒸发器3——其被安装在槽5内——被例示在中间。蒸发器3在三个侧面(在此，左侧面、前侧面和后侧面)上由壳体7围绕，其中系统1的前侧面在此被例示为切掉，因此不能够在前面看到壳体7的第三侧面。在第四侧面(在此，右侧面)上缺少此壳体7。而是，线路11——其由进给管线13供应——在此被设置用于蒸汽。
此外，在槽5内，布置至少一个检测器9，该检测器连续地测量在蒸发器3中蒸发的液化气体或它的气态团聚体的浓度。当超过液化气体的临界浓度时，检测器9直接地或间接地切换调节阀15，以使得进给管线13被打开用于蒸汽D，该蒸汽D在至少4巴的压力下流动到线路11内。借助于多个在线路11的长度上分布的孔口19，具体地钻孔，蒸汽被喷射，从而形成一个蒸汽幕。同时，借助于切断阀17防止液化气体到蒸发器3的进一步进给。
如同样从图1的例示明显的是，壳体7是向上打开的。对于本发明，没有在壳体7上设置固定的盖或固定的顶。然而，开放式结构(例如，网格)可以起覆盖物的作用。蒸发器3的第四、未封装的侧面同样可以被关闭，例如，借助于网格，以防止未经授权的进入。本发明的作用方式不受这样的网格的设置的损害。
如果在蒸发器3出现泄露的情况下，意在该蒸发器内蒸发的液化气体和/或它的气态团聚体逸出并且收集在槽5内，则设置检测器9。此装置基本上适合全部重气体和液化气体，例如，适合于具有三到五个碳原子的烃类。然而，该装置也可以被用于更高的烃类。
在达到液化气体或它的气态团聚体和空气的爆炸临界混合物之前，蒸汽D被引入到线路11内且经由线路11中的孔口19被喷射，以使得，如已经例示的，形成蒸汽幕。在蒸汽D的喷射期间，夹带着液化气体或它的气态团聚体离开槽5，而同时从系统1外部吸入空气。此夹带导致液化气体或它的气态团聚体的这样的高稀释度，以至于混合物达到对于爆炸的非临界浓度。具体而言，蒸汽D的注射器作用有助于此。
本发明的一个具体实施方案是领先用于生产丙烯酸的工厂的丙烯蒸发器。

Claims (10)

1.一种用于操作液化气体蒸发器(3)的系统(1)，包括
-一个蒸发器(3)，用于使液化气体蒸发成它的气态团聚体，
-一个槽(5)，其承载该蒸发器(3)，
-一个壳体(7)，其在三个侧面上围绕该蒸发器(3)并且其终止于与该槽(5)齐平，
-至少一个检测器(9)，其对该液化气体和它的气态团聚体敏感并且其被布置在该槽(5)内，
-一个线路(11)，其用于蒸汽D的分布，该线路被设置在该蒸发器(3)的第四、未封装的侧面上并且该线路被布置在该槽(5)的未被该壳体(7)封闭的边缘处，
-一个进给管线(13)，其被连接到该线路(11)，用于蒸汽D，以及
-一个调节阀(15)和至少一个切断阀(17)，该调节阀被设置在该进给管线(13)上并且被连接到该检测器(9)。
2.根据权利要求1所述的系统(1)，其中该线路(11)在该蒸发器(3)的该第四、未封装的侧面的整个宽度上延伸。
3.根据权利要求1或2所述的系统(1)，其中该线路(11)具有规则地间隔的孔口(19)，所述孔口基本上竖直向上地定向。
4.根据权利要求1到3中的一项所述的系统(1)，其中该蒸发器(3)的该第四、未封装的侧面被定向以背离一个用于进一步处理该液体气体和/或它的气态团聚体的工厂。
5.根据权利要求1到4中的一项所述的系统(1)，其中该系统(1)被布置以相对于一个用于进一步处理该液化气体和/或它的气态团聚体的工厂被升高。
6.一种用于操作蒸发器(3)的方法，包括步骤
a)在蒸发器(3)中使液化气体蒸发成它的气态团聚体，该蒸发器被包括在权利要求1到5中的一项所述的系统(1)中，
b)检测承载该蒸发器(3)的槽(5)内该液化气体和/或它的气态团聚体的浓度，
c)当检测到该槽(5)内该液化气体和/或它的气态团聚体的预定临界浓度值时，致动进给管线(13)上的调节阀(15)并且因此将蒸汽D引入到线路(11)内并且借助于切断阀(17)关闭到该蒸发器(3)的液化气体进给，
d)使蒸汽D喷射离开该线路(11)中的孔口(19)，以及
e)在该蒸发器(3)的第四、未封装的侧面上的线路(11)上方形成一个蒸汽幕。
7.根据权利要求6所述的方法，其中至少在该蒸发器(3)的该第四、未封装的侧面的整个宽度上形成该蒸汽幕。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其中在蒸发期间，液体材料形成收集在槽(5)内的重气体。
9.根据权利要求6到8中的一项所述的方法，其中以至少4巴的压力，优选地以在10巴和35巴之间的压力，将蒸汽D进给到线路(11)内。
10.根据权利要求6-9中的一项所述的方法，其中通过在步骤d)中喷射蒸汽D，一方面，从该系统(1)外部吸入空气，且另一方面，夹带着该液化气体和/或它的气态团聚体离开该槽(5)，以使得该液化气体和/或它的气态团聚体的浓度被稀释到一个非临界值。
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