减少储液罐中蒸汽的装置的专利技术分析

王菊梅

摘 要：储液罐是储备液体化工原料及其它液态产品的专用设备，广泛应用于石油、化工、国防、能源、电力等领域，在安全生产和国民经济发展中发挥着重要作用。通常，在大型的贮液罐中，比如由于通过接收或释放出贮液态而使得气体空间增大或减小，或者比如由于外界大气状况而使得空气或蒸汽增加或减少，内部气体压力会发生变化，从而会使得易燃易爆液体，比如石油、汽油、柴油等发生爆炸、火灾等危险，或者使得易挥发液态物质，比如苯乙烯、丙酮等挥发而减少或是挥发空气中而污染环境。因此，针对储液罐中减少蒸汽的挥发或是蒸汽的形成的专利技术的分析研究至关重要。

关键词：储液罐;蒸汽;专利技术分析

1 减少储液罐中蒸汽的装置的概况

储液罐中的储存的大部分液态物质在受高温时或是易挥发物质在运输过程中因震荡而挥发或飞溅时都容易产生蒸汽，而一旦罐内蒸汽达到一定程度，就会使罐内压力过大而发生爆炸或火灾危险。因此，为防止危险的发生，抑制储液罐内蒸汽的形成或是减少储液罐中的蒸汽的装置应用越来越广泛。

目前减少储液罐中蒸汽是装置主要有用多孔材料作充填料的装置、用特殊材料覆盖液态表面的装置、用惰性气体充填液态上面的空间的装置（图1-1）。不同的方式各有优劣，在实际应用中可以根据具体情况进行选择。例如：

用多孔材料作充填料的装置：其是在储液罐中填充多孔材料，将储液罐内空间分隔成无数个小空间，从而防止蒸汽聚集而使可燃气体的浓度达不到爆炸极限。在大多数易燃易爆的液态物质中都可使用该种装置，但是其并没有从原始上抑制蒸汽的形成。

用特殊材料覆盖液态表面的装置：其是通过特殊材料，例如防火塑料制成的浮球类或者膜类或者囊类覆盖在液态表面减少液态蒸发，从而减小蒸汽的形成。其主要用于易于挥发的液态物质，使用范围不够广泛。

用惰性气体充填液态上面的空间的装置：通过在液态物质的上部空间充填惰性气体，例如氮气、氦气、二氧化碳等气体，从而防止蒸汽形成，减少罐内蒸汽。其主要用于不能与空气接触或挥发会对大气环境造成污染的液态物质。

2 减少储液罐中蒸汽的装置的专利技术分析

为了解减少储液罐中蒸汽的装置技术领域的技术内容，下面主要针对技术分解的多孔材料充填装置、特殊材料覆盖装置、惰性气体充填装置三个方面进行专利分析。

2.1 多孔材料充填装置

采用多孔材料充填装置的专利申请最早是采用普通泡沫材料进行充填，例如，1969年GEORGE B HARR的专利申请（公开号US3708330）其公开了一种燃料罐，在燃料罐中插入有网状泡沫，网状泡沫填满燃料罐空间，1971年（MINA）UK MINISTER OF AVIATION公司的专利申请（公开号DE2102855），其公开了易燃罐，在易燃罐中填充有开口单元泡沫，并公开了泡沫占罐体容积的10-50%。然而，多孔泡沫材料虽然具有较好的抑制蒸汽形成的作用，但是其极易燃烧，随后为使充填的多孔材料具有多功能性例如除了抑制蒸汽外，还具有防火、防爆等性能，于是研发人开始了对多孔材料的材质以及形状的研究，开发出了多种多功能性的多孔材料，例如1977至1978年间由EXPLOSAFE SA和VULCAN IND PACKAGING LTD公司共同提出的专利申请（公开号US4149649）就公开了一种由两片金属片形成的多孔防爆金属填充材料;1983年间由CNC-METALLPROD GES与LICHKA H J和TECHNOLIZENZ ESTAB共同提出的专利申请（公开号US4927045），其公开了多孔材料存在的多种不同形状;在1995年由申请人（HIESS-I）HESSABI I提出的一项专利申请（公开号DE4339772），其是采用塑料或橡胶材料形成的多孔单元，由塑料或橡胶材料形成的多孔单元在受压时可以压缩而在压力释放或者在孔受到挤压后又可膨胀，因此能够有限地减少液体蒸汽的形成，其与之前单纯采用泡沫材料制成的多孔材料相比具有更好的减少蒸汽的效果;以及在2007年由申请人黄晓东提出的专利申请（公开号CN101466620A），其提供了一种高孔隙片状材料，在相同占地面积上具有更多的空隙，并且还形成了多层防爆材料，具有很好的防火防爆性能。

2.2 特殊材料覆盖装置

20世纪60年代（ECKL）ECKERLE O公司、（ALLQ）ALLPLAS AG公司都申请了相关的易燃液体罐（公开号DE1218358，/），且都是通过在罐体液面上面覆盖一层由球形体形成的浮体从而隔绝了易燃液体，防止易燃液体挥发而形成蒸汽从而较少储液罐内蒸汽的形成;随后70年代初，许多研究人都发现球形体形成的浮体不够密集，球形体之间存在间隙不能很好地起到阻隔液面的作用，（MAIS-I）MAISTER M A J 公司、（CULL-I）CULLEN A P公司、（FISG）FISCHER AG GEORG等先后对球形体进行改进将其改进为多面体的立体结构，增大每个多面体的接触面积，减少每个多面体之间的间隙，从而增大了浮体的阻隔性能（例如专利申请公开号US3842768、US3938338、US3993214）。在20世纪80年代（WINT）WINTERSHALL AG公司、（NEOU-I）NEOU I M公司又先后申请了一种通过机械板覆盖在液体表面的方式（公开号DE3014166、US4880135），该覆盖在液体表面的板可以密封性地随着液面的升降而升降从而具有更佳的阻隔液面挥发形成蒸汽的作用。在90年代（ENVI-N）ENVIREX INC公司又采用了在罐内用一种隔膜形成空间来储存液体，然后在隔膜表面施加压力空气以减少蒸汽的形成（公开号US5343908）。在进入21世纪后，为防止罐内液体特别是有害液体形成蒸汽而蒸发到空气中污染环境，通过在液体表面覆盖可以膨胀和收缩的气囊以取代浮体覆盖的方式从而使罐体可以形成一个完整的密封状态，从而有效减少蒸汽的形成（例如（SCHU-I）SCHUERRER H公司提出的公开号为DE19829805的专利申请）。另外，为了形成更好的密封和阻隔性，还有采用不同流体，例如水覆盖在罐内液体表面的专利申请（例如SUMITOMO CHEM CO LTD公司提出的公开号为JP2009248999的专利申请）。

2.3 惰性气体充填装置

20世纪70年代HY-WAY HEAT SYSTEMS INC、（SMIJ）SMIJ NIJMEGEN BV等多家公司先后申请了储液罐（例如专利申请公开号US3833014、US4071322），其通过在储罐液面的上方充入低压惰性气体以防止液体蒸发形成蒸汽，从而减少蒸汽的形成;随后在90年代有申请人通过在储罐中放入冰块与充入惰性气体相结合的方式来防止储罐内液体的蒸发（例如SIEMENS AG的公開号为 US5764716专利申请），其主要是针对受热已蒸发或挥发的液态容器。并且惰性气体充填的方式在后期的应用中都主要是用于密封的一个或多个串联的罐体，将多个罐体形成一个整体密封，通过在罐体充入惰性气体来调整整体密封的罐体的罐内压力从而防止罐内蒸汽形成，例如金子产业株式会社公司提出的公开号为CN1793710A的专利申请、AIR& D SARL提出的公开号为EP1772158的专利申请、LINDE AG公司提出的公开号为EP2596861的专利申请等。

3 小结

本文对减少储液罐中蒸汽的装置的相关专利文献中的每个技术分支的发展路线进行了简要的概述，通过对该领域中的专利文献的申请及分布情况的技术综述，相关技术人员能够了解到该领域中的相关技术分支的发展路线。