一种高密封性的固体化学品储藏装置

技术领域

本申请属于化工产品运输或储藏装置技术领域，具体涉及一种高密封性的固体化学品储藏装置。

背景技术

五氯化磷是一种重要的磷氯化物，是生产锂电池和许多药品的主要原材料，工业用途十分广泛，还用作特种橡胶材料、阻燃材料和导电材料等。在水中分解，在潮湿空气中水解而成磷酸和氯化氢，发生白烟和特殊的刺激性臭味，强烈刺激眼睛。加压时熔点为148℃，在160℃时升华，能溶于二硫化碳和苯甲酰氯中。但是五氯化磷的物性十分特殊：（1）它的真密度和堆积密度较大，堆积密度可达立方1.5吨每左右；（2）它是白色至浅黄色结晶粉末，属于干燥剂，易潮解，遇水容易发生化学反应生成磷酸和氯化氢，在潮湿空气中发烟，有刺激性不愉快的气味；（3）五氯化磷粉体在运输、转移和存储过程中，如果与空气接触就会产生有毒有害的酸腐蚀性气雾，会造成严重的环境污染，还会腐蚀周围设备设施，造成极大的危害。因此，五氯化磷粉体的输送环节要求做到与外界空气的隔绝和密封。储存于阴凉、干燥、通风良好的库房。远离火种、热源。库温不超过30℃，包装必须密封，切勿受潮。

传统的五氯化磷运输采用塑料桶或吨袋。使用塑料桶时，每次装卸料需要拧掉瓶盖和内盖，在运输过程中颠簸振动会造成瓶盖松动，五氯化磷遇空气中的水分后会结块形成拱桥，料不易倒出，给后续使用带来不便。吨袋有内外两层结构，使用时需要利用捆绳将内袋扎紧，人为操作因素对吨袋密封有影响较大；而且，吨袋使用后残留在内袋上的物料与水后吸潮形成酸液粘附在吨袋上，不利于集中存放和处理。另外，采用塑料桶或吨袋进行存储，生成的酸气会造成墙皮脱落、地面腐蚀，带来安全隐患。因而，开发一种能够将五氯化磷这类易吸潮结块、含强酸腐蚀性的特殊物料进行远距离输送和存储的装置是本申请想要解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请的目的是提出一种高密封性的固体化学品储藏装置，适用于放置易吸潮、强腐蚀的化工原料或产品。

为了实现上述技术目的，本申请采用以下技术方案：

一种高密封性的固体化学品储藏装置，所述装置包括罐体、降温装置和外壳体；

所述罐体呈卧式；降温装置固定于罐体外部，且降温装置内装有用于降温的冷媒；外壳体设于罐体和降温装置的外部；

所述降温装置包括冷却管和盘管，且冷却管与盘管连通；所述冷却管沿罐体轴向设置，且罐体外部设有若干冷却管，相邻冷却管之间彼此平行并连通；所述盘管位于罐体的两端，且盘管沿罐体端部的外表面螺旋排布；所述冷却管或盘管上设有冷媒进口和冷媒出口；

罐体的顶部设有进料口、进气口、排气口和检修口；罐体的底部设有出料口；所述冷媒进口、冷媒出口、进料口、进气口、排气口、检修口和出料口均向罐体外侧延伸并伸出外壳体；

所述罐体在使用中罐内灌装有惰性气体，罐体上设有监测内部压力的监测装置。

优选的，所述罐体包括罐体本体和封头；所述罐体本体为筒型结构；所述封头设于罐体本体的两端，且封头与罐体本体密封闭合连接；封头与罐体本体的连接处呈曲面。

优选的，所述冷媒为乙醚、乙二醇、氯乙烷、氯甲烷、二氯甲烷、四氯化碳的一种或任意两种组成的混合物。

优选的，外壳体与罐体之间填充有保温层。进一步的，所述保温层由发泡类绝热材料制成。

优选的，所述降温装置上设有顶部排放口和底部排放口；顶部排放口设于罐体顶部的冷却管上，底部排放口设于罐体底部的冷却管上。设置顶部排放口用于冷却管充入冷媒时或使用过程中排气；设置底部排放口用于直接排空冷却管和盘管中的冷媒。

优选的，所述罐体的排气口上设有安全阀。当罐体内压力监测异常时，安全阀会自动跳起，避免罐内超压带来的安全隐患。

优选的，所述罐体底部设有底座。

进一步优选的，所述罐体由不锈钢材质制成；罐体内壁经过抛光处理，罐体内壁的Ra值≤0.4μm。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1）本申请利用乙醚、乙二醇、氯乙烷、氯甲烷、二氯甲烷、四氯化碳的一种或任意两种的混合物作为冷媒对罐体进行降温，降温效果更持久，温度适用分为广；

2）本申请采用冷凝管与盘管相结合的降温管路设计，避免传统夹套结构中冷媒走短路或容易形成流通死角的情况，充分保证换热效果，提高冷媒利用率；

3）通过设置进气口和排气口，同时配合压力监测装置的使用，在置入物料后将罐体内充入惰性气体从而保证物料完全隔绝空气，防止吸潮变质；并能根据压力情况判断罐体内正压保护失效的情况。

附图说明

图1 本申请所述高密封性的固体化学品储藏装置的结构示意图；

图2 为图1中罐体的俯视图；

图3 为图1中盘管的平面示意图；

图4 为搭接式盘管和间隔式盘管的示意图；

其中，1，罐体本体；2，冷却管；3，盘管；4，出料口；5，进料口；6，排气口；7，检修口；8，压力表口；9，进气口；11，冷媒出口；12，冷媒进口；13，外壳体；14，保温层；15，顶部排放口；16，底部排放口；17，椭圆封头；18，底座。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述。以下实施例仅为本申请的最优实施方式，其他不脱离本申请技术思路的调整，理应包含在本申请的保护范围之内。

实施例1

一种高密封性的固体化学品储藏装置，如图1~4所示，包括卧式的罐体、降温装置和外壳体13；

所述罐体包括罐体本体1和椭圆封头17；所述罐体本体1采用圆筒结构。在同样体积下圆筒结构的罐体用料最省，耐压程度最高。罐体本体1的两端设置椭圆封头17；椭圆封头17和罐体本体1连接时采用连续的弯曲半径，避免产生应力。与采用圆形封头相比，椭圆封头的深度比较浅，制造成本更低；与蝶形封头相比，椭圆封头的机械性能更优，应力分布均匀。

罐体本体1顶部设有进料口5和出料口4，用于物料的导入和导出。所述进料口5的数量可以为1个或多个，但是当进料口5的数量仅为1时，罐体本体1的装填量较小，空间利用率低，这是因为五氯化磷的堆积安息角约为41°，当设置一个进料口时，物料在罐体内部形成堆积角导致罐体空间利用率低。当设置2个进料口，且两个进料口对称分布时，相对于单个进料口物料填充量可以提高三分之一。当设置三个进料口，且三个进料口等间隔均匀排布时，相对于单个进料口物料填充量可以提高三分之二。在本实施例中，罐体本体1顶部设有两个进料口5，罐体本体1的水平中线位置设有检修口 7；两个进料口5在检修口7左右两侧对称设置。进料后期可以打开设于检修口7上的盖子进料，既满足进料要求，又便于对罐体本体的检修和清洗。所述出料口4的数量为三个，其中两个出料口4位于罐体本体1的顶部，用于常规状态下的导出物料；另一个出料口4位于罐体本体1的底部，用于将罐体内残余物料全部排出。

罐体本体1的顶部还设有进气口9、排气口6和压力表口8。进气口9用于物料装填完毕后充入惰性气体保护，保证物料完全隔绝空气，防止吸潮变质。排气口6用于装料时排气或卸料时补气，从而平衡罐体内压力，防止罐体超压或负压，缓解罐体应力。为了提高响应效率，排气口6上安装有安全阀（图中未画出）；当设于压力表口8的压力表监测到罐体内压力异常时，安全阀会自动跳起，避免压力异常带来的安全隐患。

所述降温装置包括若干平行设置的冷却管2和与冷却管2连通的盘管3，冷却管2和盘管3内装有用于降温的冷媒。设置降温装置的作用是通过冷媒对罐体进行降温，以保持罐体内五氯化磷物料的恒温。冷却管2固定于罐体本体1的外壁；冷却管2沿罐体本体1轴向设置，且相邻冷却管2通过连接管连通。盘管3位于椭圆封头17的外壁，且盘管3的进口和出口均与冷却管2连通，冷媒由冷却管2进入盘管3进口，然后由盘管3出口回到冷却管2，从而在冷却管2和盘管3内流动。所述盘管3采用蚊香式盘管结构（图3），保证对椭圆封头17部位的降温效果。

所述冷媒的选择范围包括盐水（即氯化钙或氯化钠的水溶液）、乙二醇或二氯甲烷。经耐腐蚀性测试发现，盐水的最低凝固温度为-55℃，且盐水价格低廉，操作简单；但是盐水对设备腐蚀性较大。乙二醇性质稳定，与水混溶后凝固温度随浓度而变，通常的温度范围为0-20℃，但是其水溶液也有一定腐蚀性。因而选用冷媒二氯甲烷；二氯甲烷价格低廉，二氯甲烷的凝固温度为-97℃，适用温度范围为-50到-90℃，优点是粘度小，流动性能好，对不锈钢等材质腐蚀性小。

冷却管2上设有冷媒进口12和冷媒出口11。冷媒进口12和冷媒出口11均设于罐体本体1顶部。冷媒经冷媒进口12进入，经冷却管2流向盘管3，最终由冷媒出口11流出，保证冷却管与盘管内充满冷媒。与传统夹套相比，冷却管与盘管相结合的管道设置可避免冷媒走短路或形成流通死角，保证换热效果，提高冷量利用率。研发初期，盘管的搭接方式考虑使用搭接式盘管（图4所示），搭接式盘管的优点是可保证罐体外表面均有冷媒通过。经实际考量发现，搭接式盘管的部分焊缝被包裹在盘管内，当焊缝出现泄漏时无法直观发现，且搭接式盘管制造难度大，制造成本比间隔式高约60%，因而选择间隔式盘管形式；

冷却管2上设有顶部排放口15和底部排放口16；顶部排放口15用于冷媒充入过程中或使用过程中排气；底部排放口16用于排空冷却管和盘管内的冷媒。当需要排空冷却管和盘管内冷媒时，可向顶部排放口15充入气体将冷媒由底部排放口16快速压出，节省排放时间。底部排放口16与设于外部的冷媒储液罐连通，经排出的冷媒二氯甲烷排入冷媒储液罐备用。

外壳体13位于冷凝管2和盘管3的外部，用于保护罐体。上述冷媒进口12、冷媒出口11、进料口5、进气口9、顶部排放口15、检修口7和出料口4均向罐体本体1的外侧延伸并伸出外壳体13。为了保证绝热效果，外壳体13和罐体之间填充有发泡类绝热材料组成的保温层14，在本实施例中，保温层14为聚氨酯材质。

上述罐体本体1、椭圆封头17、冷却管2和盘管3的材质均为不锈钢，可避免铁离子对五氯化磷物料或冷媒的影响。罐体本体1和椭圆封头17的内壁进行抛光处理，Ra值≤0.4μm，从而防止物料粘附在内壁上。在本实施例中为了与运输车辆的货仓匹配，罐体的直径设计为2 m，总长度10 m，有效利用空间。所述罐体的直径与长度可根据运输车辆的具体情况进行调整。罐体底部设有用于支撑罐体的底座18。

上述装置在使用时，首先将物料由进料口5装入罐体内。装料完毕利用配套法兰盖对进料口5进行密封。装料前或装料后，在冷却管2和盘管3内通入冷媒，用于保持罐体内物料温度恒定。装料结束后，由进气口9充入惰性气体，当压力表达到设定压力后，压力设定为20KPa，关闭充气；罐体在充气完成后可完全隔绝空气，防止物料吸潮变质。运输前在罐体与外壳体13之间充入聚氨酯进行发泡成型，然后将罐体整体进行运输或移动至适当位置用于物料的储藏。

为了进一步说明本申请的效果，利用本申请装置与常规存放装置进行效果对比。

试验例

将同样重量的五氯化磷物料分别存放在塑料桶、吨袋和本申请储藏罐内。

放置一段时间后发现，使用塑料桶存放五氯化磷时，塑料桶内盖密封完好无破损，存放时间超过5天后，物料会出现结块。尤其在桶盖附近，结块料会堵住口部位置，使用时需人工捣碎后才能将物料打散倒出；

使用吨袋存放五氯化磷时，内袋完好，存放时间超过3天，物料会发生结块，尤其在中部位置，会形成大块结块料，使用时需人工挤压后才能将物料打散倒出，操作不便；

而且，实际存放试验过程中，无论使用塑料桶还是吨袋存放，都会有微量酸气溢出情况，由于五氯化磷及易吸潮，存放地极易潮湿，生成的酸性气体吸潮后造成周围地面或墙体腐蚀脱皮，并出现存放地钢材、线缆的腐蚀。

而使用本申请储藏罐存放五氯化磷，存放时间达到1个月；经检查罐内五氯化磷并无任何结块现象；取少量样品进行含量及水分测定，具体结果见表1；

表1 利用本申请储藏罐存放五氯化磷后的含量及水分变化对比

可以看出，在本申请装置中储藏一个月，五氯化磷的含水量与初始条件相比没有变化。说明利用本申请装置在不使用干燥剂的情况下，可以长时间保证罐内长期干燥、温度恒定的保存状态，特别适用于易吸潮、强腐蚀类的固体化学品的储藏与运输。