压力容器常识

深低温液化气体贮槽[编辑本段]深低温液化气体贮槽深低温设备中用以贮运液化天然气、液氧、液氮、液氢和液氦等的容器。

为长期贮存液化气体，必须采用有效的绝热措施。

贮槽通常是双层结构的。

内筒（亦称内胆）中贮存液化气体，内筒与外筒（外胆）之间形成绝热夹层，以减少由传导、对流、辐射而导入内筒的热量。

深低温液化气体贮槽的主要性能指标是蒸发率。

蒸发率是贮槽在单位时间内由于外界热量传入而引起蒸发的液化气体量与所贮运的深低温液体的额定容量的比值。

蒸发率因贮槽容量、介质和绝热形式而不同。

绝热形式常采用的有普通绝热、高真空绝热、真空粉末绝热及真空多层绝热等形式。

普通绝热又称堆积绝热。

在常压的绝热夹层中填充或在内筒上包扎低导热率的绝热材料，以减少对流换热和辐射换热，从而达到绝热的目的。

为提高并保持贮槽的绝热效果，绝热层一般较厚，并充以干燥氮气。

普通绝热主要适用于大型液氧、液氮和液化天然气贮槽。

高真空绝热将贮槽绝热夹层内抽至真空（一般为1.33×10(～1.33×10(帕),从而大大降低夹层内气体的对流传热。

导入内筒的热量主要由辐射热引起。

为减少辐射热，内、外筒用低辐射系数的材料如铜、铝和不锈钢等金属板制作，并经抛光处理。

为保持高真空，夹层内放有一定数量的吸附剂如硅胶、活性炭或分子筛等。

但为确保安全液氧容器禁用活性炭。

高真空绝热主要适用于小型液氧和液氮容器。

真空粉末绝热在绝热夹层内填充一定密度和粒度的粉末材料(大多数用珠光砂)，从而在较低真空度1.33帕下获得较好的绝热效果。

由于真空粉末起到屏蔽、辐射的作用,气体导热也被减弱,绝热性能比普通绝热、高真空绝热都好。

为长期保持真空度，夹层内放置一定数量的吸附剂。

真空粉末绝热广泛应用于液氧、液氮、液氩的中型贮槽。

真空多层绝热在绝热夹层的内筒上缠绕多层具有低辐射系数的金属箔，并以具有低导热系数、一定机械强度的材料如玻璃纤维布或纸作间隔物，在夹层内保持 1.33×10(～1.33×10(帕的高真空，从而形成由一层反辐射层与一层间隔物相间的真空多层绝热结构。

真空多层绝热中，多层铝箔有效地屏蔽辐射热流，达到了高效绝热的目的，故有超级绝热之称。

这种绝热适用于更低温度的液氢、液氦贮槽。

随着制造技术和绝热材料的发展，真空多层绝热已推广应用到小型液氧、液氮贮槽上。

分类深低温液化气体贮槽的工作压力是按使用要求而定的。

用于贮存的贮槽压力较低,一般低于0.1兆帕，而有自增压系统带气化器的贮槽压力都比较高，一般为0.1～1.6兆帕。

根据深低温液化气体的性质、用途、容量及安装形式，贮槽通常分为小型容器、固定式和移动式贮槽。

小型容器又称杜瓦容器,图1[小型容器的典型结]深低温设备深低温设备是指能产生和维持深低温，使原料气液化或分离，并提纯其组分的设备，又称深度冷冻设备。

深低温是指远低于普通制冷工程所达到和应用的温度，其范围一般为120K到接近绝对零度。

深低温设备的用途很广，例如氧液化设备和氢液化设备能生产液氧和液氢，可作为火箭的推进剂；氦液化设备可生产液氦，用于研究超导材料、超导电技术、空间技术等；又如用深低温天然气分离设备可将原料气分离，生产出乙烷、乙烯等轻烃化工原料；深低温空气分离设备可生产氧气和氮气，供冶炼钢铁、制造合成氨等之用等等。

20世纪70～8O年代，空气分离设备在煤的气化、污水处理、纸浆漂白、石油蛋白的发酵和集成电路板生产等新领域得到了应用和推广。

地球上并不存在天然的深低温环境和深低温物质，因此必须利用深低温设备，才能获得这样的低温。

1877年，法国的凯泰和瑞士的皮克特分别用实验室的制冷设备，达到了90.2K 以下的深低温、获得了雾状液态氧。

1893年，英国的杜瓦首先制成能保存深低温液化气体的真空瓶，被称为杜瓦瓶；1895年，德国的林德应用焦耳-汤姆森等焓节流效应，以压缩机、管式换热器和节流阀组成原始深低温设备，并用它液化空气，使温度达到8O.9K；1898年，杜瓦在林德工作基础上，用液态空气预冷氢气，再经节流阀等焓膨胀，将温度降到20.4K以下而获得液氢。

1902年，法国的G．克劳德在林德液化设备基础上加上活塞式膨胀机，以等熵膨胀制冷方法为主，也制成液化空气的设备。

1903年出现了第一台商品制氧机；1908年,荷兰的卡默林·昂内斯将液氢预冷氦气，并在绝热条件下等焓膨胀，将温度降到4.2K以下，而获得液氦；1965年，苏联的涅加诺夫等人发明稀释制冷机，使温度达到0.025K；70年代以来，人们应用退磁制冷技术，使设备致冷温度进一步降低。

深低温设备的工作原理主要有气体液化和气体分离两个方面。

气体液化是根据液化循环，组织液化设备实现的。

主要的液化循环方式有林德液化循环和克劳德液化循环，其他尚有在此基础上发展的液化循环，如带附加制冷循环的节流液化循环或等熵膨胀液化循环，带外加制冷循环等熵膨胀的液化循环、回热式气体制冷循环和多级等熵膨胀的液化循环等。

以上各种循环均为理想循环。

但在实际应用中，压缩机的压缩过程不是等温过程，换热器有复热不足和外热侵入的冷量损失，膨胀机有绝热损失和机械损失等，因此在实际制冷流程中需要采取补偿措施，以求流程的热量平衡。

常用的原料气分离原理有深低温精馏、深低温分凝和深低温吸附三种。

深低温精馏是先将原料气液化，然后再按各组分冷凝(蒸发)温度的不同，应用精馏原理分离出各组分，分离过程是在深低温精馏塔中实现的。

这种方法适用于被分离组分冷凝温度相近的原料气，如从空气中分离氧和氮。

深低温分凝是利用原料气中各组分冷凝温度的差异，在换热器中降低原料气的温度，由高到低逐个组分进行液化，并在分离器中将液体分离。

这种方法适用于被分离组分的冷凝温度相距较远的原料气，如焦炉气的分离。

深低温吸附是利用多孔性的固体吸附剂具有选择吸附的特性，在深低温下吸附某些杂质组分，以获得纯净的产品的方法。

如利用分子筛吸附器在液态空气下从粗氩中吸附氧和氮，以获得精氩等。

根据工艺的需要，有时单独使用一种原理，有时几种原理同时并用。

在自然界和工业生产过程中，存在和产生着供低温设备加工的原料气，其中大部分是多组分的气体。

按照原料气组分、工作过程和所获得产品状态的不同，深低温设备可分为气体分离设备、气体液化设备和回热式气体制冷机。

深低温设备一般以氦气或氢气为工质，在封闭系统中应用回热原理实现气体制冷循环，以获得低温和冷量的机械。

深低温设备均为成套的设备，一般由原料气的过滤器、清洗塔、压缩机、冷却器、换热器、净化设备、膨胀机、液化器、深低温精馏塔和产品的输送、贮存设备，以及为运转服务的仪表和电器控制器、停车加温系统等设备组成。

对深低温设备材料的使用是有特殊要求的，不能使用脆性材料。

常用的材料有铜、防锈铝和奥氏体不锈钢等。

深低温液化气体贮槽或氢、氦液化设备因所处的温度水平极低，须选用导热性差的材料如德国银等，并采取防止辐射热侵入的措施以减少冷损失。

压力容器英文：pressure vessel[编辑本段]1.概述压力容器，是指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备。

贮运容器、反应容器、换热容器和分离容器均属压力容器。

为了与一般容器(常压容器)相区别，只有同时满足下列三个条件的容器，才称之为压力容器：（1）工作压力（注1）大于或者等于0.1Mpa(工作压力是指压力容器在正常工作情况下，其顶部可能达到的最高压力（表压力）);（2）工作压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPa-L(容积，是指压力容器的几何容积）;（3）盛装介质为气体、液化气体以及介质最高工作温度高于或者等于其标准沸点得液体.压力容器的用途十分广泛。

它是在石油化学工业、能源工业、科研和军工等国民经济的各个部门都起着重要作用的设备。

压力容器一般由筒体、封头、法兰、密封元件、开孔和接管、支座等六大部分构成容器本体。

此外，还配有安全装置、表计及完成不同生产工艺作用的内件。

压力容器由于密封、承压及介质等原因，容易发生爆炸、燃烧起火而危及人员、设备和财产的安全及污染环境的事故。

目前，世界各国均将其列为重要的监检产品，由国家指定的专门机构，按照国家规定的法规和标准实施监督检查和技术检验。

[编辑本段]2.分类压力容器的分类方法很多，从使用、制造和监检的角度分类，有以下几种。

(1)按承受压力的等级分为：低压容器、中压容器、高压容器和超高压容器。

(2)按盛装介质分为：非易燃、无毒；易燃或有毒；剧毒。

(3)按工艺过程中的作用不同分为：①反应容器：用于完成介质的物理、化学反应的容器。

②换热容器：用于完成介质的热量交换的容器。

③分离容器：用于完成介质的质量交换、气体净化、固、液、气分离的容器。

④贮运容器：用于盛装液体或气体物料、贮运介质或对压力起平衡缓冲作用的容器。

(4)为了更有效地实施科学管理和安全监检，我国《压力容器安全监察规程》中根据工作压力、介质危害性及其在生产中的作用将压力容器分为三类。

并对每个类别的压力容器在设计、制造过程，以及检验项目、内容和方式做出了不同的规定。

压力容器已实施进口商品安全质量许可制度，未取得进口安全质量许可证书的商品不准进口。

1.第三类压力容器，具有下列情况之一的，为第三类压力容器：高压容器；中压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）；中压储存容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且pV乘积大于等于10MPa·m3 ）；中压反应容器（仅限易燃或毒性程度为中度危害介质，且pV乘积大于等于0.5Pa·m3）；低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质，且乘积大于等于0.2MPa·m3 ）；高压、中压管壳式余热锅炉；中压搪玻璃压力容器；使用强度级别较高（指相应标准中抗拉强度规定值下限大于等于540MPa）的材料制造的压力容器；移动式压力容器，包括铁路罐车（介质为液化气体、低温液体）、罐式汽车[液化气体运输（半挂）车、低温液体运输（半挂）车、永久气体运输（半挂）车]和罐式集装箱（介质为液化气体、低温液体）等；球形储罐（容积大于等于50m3）；低温液体储存容器（容积大于5m3）。

低温液体储存容器（容积大于5m3）2.第二类压力容器，具有下列情况之一的，为第二类压力容器：中压容器；低压容器（仅限毒性程度为极度和高度危害介质）；低压反应容器和低压储存容器（仅限易燃介质或毒性程度为中度危害介质）；低压管壳式余热锅炉；低压搪玻璃压力容器。

3.第一类压力容器,除上述规定以外的低压容器为第一类压力容器。

[编辑本段]3.其他内部或外部承受气体或液体压力，并对安全性有较高要求的密封容器。

早期主要用于化学工业，压力多在10兆帕以下。

合成氨和高压聚乙烯等高压生产工艺出现后，要求压力容器的压力达100兆帕以上。

随着化工和石油化工等工业的发展，压力容器的工作温度范围越来越宽，容量不断增大，有些还要求耐介质腐蚀。