专利名称：一体化乙炔充装机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于机械设备，特别是一体化乙炔充装机。
技术背景自1983年我国开始大规模发展溶解乙炔和乙炔气瓶的使用以来，国内溶解乙炔生产厂家，均采用电石入水式低压乙炔发生设备和水入电石式中压乙炔发生设备建立系统溶解乙炔生产装置。受溶解乙炔气瓶对乙炔充装压力必须使用高压乙炔才能完成这个条件要求限制，目前溶解乙炔生产装置中的低压乙炔和中压乙炔必须经过压缩机加压成为高压乙炔后，方可达到充装乙炔瓶的压力条件。同时还必须通过发气—净化—压缩—高压净化—高压干燥—充装六个基本工艺过程。这六个基本工艺过程已成固定的工艺模式，世界各国基本大同小异，未有根本性变更。据权威机构统计自硅酸钙填料乙炔气瓶大力推广以来，我国尚未发生溶解乙炔气瓶爆炸事故，即是发生像北京高压气瓶厂1986年800只、长辛店电石厂1986年500只等在充装过程中全部烧毁事故，也未曾见到有乙炔气瓶发生爆炸，足以证明溶解乙炔气瓶的安全性。而国内外溶解乙炔工业发生恶性事故根源，绝大部分源于从压缩以后至充装工序间的整个高压乙炔工艺系统中。因此，高压乙炔工艺系统的存在，是当前溶解乙炔工业重大恶性事故的根源。
上述溶解乙炔生产装置存在的不足是无法废除危险性很高的高压乙炔，设备和工艺系统。其次不足是乙炔气瓶的充装全在常温环境条件下进行。乙炔进入气瓶是放热反应，瓶内温升高导致充装压力上升6个以上大气压。虽多采用了室温水喷淋降温，但由于瓶内硅酸钙多孔填料传热性极差，水喷淋无法从根本上解决气瓶内部温度长高问题。再次的不足是目前仍采用丙酮作为乙炔的溶剂。存在溶解能力低，随乙炔挥发多，充装压力高，需经常补加溶剂的缺点。
发明内容
本实用新型一体化乙炔充装机的主要目的是推出一种安全性很高的新型低压溶解乙炔工艺方法，吸取利用多项新技术，把所有部件全部集装于一台机器内，成为一体化机器。其次的目的是引入冷冻方法，确保低压乙炔净化干燥达到标准要求，实现乙炔在工艺系统安全传质，且方便于低压乙炔条件下安全快速充装乙炔气瓶。再次的目的是推出一种溶解能力极强的新型复合溶剂取代丙酮，满足低压乙炔在负温区充装速度、充装量和安全要求。
附图一体化乙炔充装机半剖立体图。
图上本实用新型一体化乙炔充装机半剖立体图。它具有机架(2)、脚轮(1)、电石汽化室(4)、第一乙炔洗涤管(8)、投料管组件(9)、安全器(12)、液位计(11)、安全器防爆管(14)、第二洗涤管(17)、第一净化干燥管(18)、第二净化干燥管(19)、第三净化干燥管(20)、终端干燥管(21)、切换阀(24)、吹扫放空管(22)、终端放空管(25)、乙炔汇流排(27)、吸收软管(29)、乙炔气瓶(30)、制冷机组室(6)、换热器和流程泵室(7)、冷冻槽(32)等主要部件和辅助部件、电石投料口(9)、气化防爆管(5)、仪表组件(13)、湿乙炔放空组件(15)、排污阀(3)、排液阀(34)、瓶卡(31)、乙炔取样口(28)、终端放散阀组件(25)、吸收式充装压力表(26)和防静电接头(33)等组成。除乙炔气瓶(30)外，全部紧固于钢制机架(2)的结构上，成为一台一体化整机。把一个完整的溶解乙炔工艺生产系统，集于一台机器内自动完成。先进的技术设计、先进的工艺方法，保证着乙炔生产的安全经济技术指标。再也不象传统溶解乙炔系统安全工程那样必须依赖于提高人员综合素质，加强安全教育和培训，提高管理水准才能保证。而是由一体化机先进的性能，可靠的功能和自动化程度来保证。这些先进的性能、功能和安全保证措施，是设计制造出来的。对于是否能够安全生产，已不再完全依赖于操作者和管理者。
具体实施方法参照附图结合实施例对本实用新型一体化乙炔充装机作进一步说明。附图给出了本实施的具体结构。电石气化室(4)、投料管组件(9)、安全器(12)和第一乙炔洗涤管(8)制成一体结构。工作压力0.09Mpa。破坏爆破压力≥22.59Mpa，远优于GB150-2000规定条件。该组件电石气化室(4)和安全器(12)均采用有效泄压面积等于管内径，或泄压面积等于介质流横断面积的最大面积方案，保证任何异常情况下，该组件均安全泄压。采用这样高的安全指标是前所未有的。投料管组件(9)利用潜艇鱼雷发射管的原理工作，并巧妙利用电石入冷水时，不会马上发气的特点，在未发气前迅速进入汽化室(4)。第一乙炔洗涤管(8)的作用，一是洗涤掉部分乙炔中亲水性很强的少量有害气体硫化氢和磷化氢。二是对乙炔实质性降温。三是通过水对乙炔的封闭作用把电石气化室(4)与安全器之间安全隔离。四是增加乙炔湿度(技术上把低压湿乙炔视为相对安全乙炔)，确保在未净化干燥前所有粗乙炔工段的安全性和严格的受控性。
湿粗乙炔由安全器(12)排出以后，首先进入第二洗涤管(17)。该洗涤管中装有清水，一是可以洗掉部分亲水性极强的杂质气体硫化氢和磷化氢。二是具有安全水封作用，有效地隔离前后工段介质。对保证产品质量和安全生产都具有重要意义。三是该管设置夹套式循环水带走多余热量，使乙炔处于更安全的低温状态。四是完成气水分离作用。
低压湿乙炔在第二洗涤管(17)流出后，再顺次先后通过第一净化干燥管(18)、第二净化干燥管(19)、第三净化干燥管(20)。(18)、(19)、(20)三个管中，分别装有不同类型的常用净化干燥剂，并可在不停机的情况下，切换气路，更换新净化干燥剂，经乙炔吹扫纯净后备用。经过两次洗涤的湿乙炔，在经过(18)、(19)、(20)的过程中，乙炔中的水分、杂质气体硫化氢、磷化氢被充分吸收净化和干燥。
经过净化干燥后的乙炔，送出第三净化干燥管(20)后，输入终端干燥管(21)，该管中装有氢氧化钾、氢氧化钠和反渗透分子筛柱，专门吸收残余微量水分。管外有夹套冷却循环。这时经过该终端干燥管(20)的乙炔轻而易举地达到露点为-40℃--80℃指标的纯乙炔输出，达到溶解乙炔国标2002相应应纯度要求。
第二洗涤管(17)、第一净化干燥管(18)、第二净化干燥管(19)、第三净化干燥管(20)、终端干燥管(21)，比目前流行产品有多个重大改进；一是采用了等管径防爆管，任何可能的气体爆炸都会被安全泄放，这比GB150-2000，《溶解乙炔技术条件》等要求达到的标准泄放面积大一个多数量级。二是全部采用适当冷却循环，比传统和流行的同类装置工作温度低20℃-40℃，促进了干燥效果，降低了乙炔露点，又避免了高温乙炔，造成的不安全因素。三是采用了两路并联，可以按规程切换，实现在不停车状态安全更换内置药剂。保证乙炔纯度稳定合格。四是采用超越壁厚标准的流体管作管体，远远大于法规标准要求强度。耐压甚高(数百atm)，防爆管优良，泄压顺畅，材料成本增加有限，安全可靠。
从终端干燥管(21)输出的合格乙炔已成为成品乙炔进入装瓶工序。首先乙炔切换阀(24)进入乙炔汇流排(27)，由乙炔汇流排(27)经各吸收软管(29)进入乙炔气瓶(30)。该工段在工艺方法、安全保障技术的实施方法上较国内流行的溶解乙炔设备相同工段作了如下重要改进和优化一是降低了乙炔充装压力，由国内外的1.8-2.5Mpa降至0.09Mpa。废除了高压乙炔系统，完全在低压条件下工作，彻底根除了高压乙炔隐患。二是乙炔汇流排(27)管道总长度不足1m，只有流行乙炔高压管道长度的八十分之一。距离短，介质通畅，工作在低温低压态，安全性能前所未有，完全消除乙炔爆轰条件。三是乙炔汇流排(27)配备了切换阀(24)、吸收压力表(26)、取样口(28)、终端放散阀组件(25)和诸如阻火器单向阀等许多法规标准规定的多种附件齐全、有效，会更加安全可靠。四是在乙炔汇流排(27)的上方，配备了紧急消防喷淋组件(23)，其管道受热60℃的易熔合金阀气自动打开自动喷淋，备于防犯未知事故万一发生自动消防。
成品乙炔由吸收软管(21)，通过瓶卡(31)引入乙炔气瓶进行充装本实用新型最有标志意义的是，解决了低压乙炔顺利充装乙炔气瓶的工艺和方法。
A)采用以DMIC、DMF为基本溶剂，再加入多种无毒添加剂，调整成混合溶剂，使之溶度参数和介电系数与乙炔达到同值求得最大的吸收系数。这种混合溶剂，较DMF和丙酮有更高的低温溶解能力。在0℃--20℃环境，呈现对乙炔强烈的吸收式溶解，并且能够重复“喷泉试验”。而乙炔和丙酮溶解试验未有喷泉现象发生。使用这种新的混合溶剂，利用低温(0℃--20℃)条件充装乙炔，已把传统的用压缩机形成的高压乙炔强力压入溶解，改变成混合溶剂自己吸入乙炔，只要供给乙炔，不需压力也能吸入一定量的乙炔。本实用新型采用≤0.09Mpa的压力对乙炔气瓶(30)进行安全充装，目的是进一步提高充装吸收效率，缩短吸收周期，提高工效和降低成本。
B)由于采用了新的乙炔溶剂和吸收式充装乙炔气瓶(25)的方法，传统溶解乙炔压缩机充装，常用的间歇式充装方式被彻底废除。而采用快速低温连续吸入式充装。在0.09Mpa供给乙炔的条件下，可在4-8h，将40升的乙炔气瓶充满乙炔(国家标准2002版规定为≥5kg)。符合相关国标要求。
C)在乙炔装瓶工序，采用制冷降温技术，还对乙炔汇流排冷冻、降温。这一举措不仅解决了低压乙炔可能装满(新标准5kg)乙炔气瓶，而且还因低温乙炔系统向着更加安全方向又前进了一大步。
D)充装后的乙炔气瓶(28)，在入库贮运和使用过程中，很快由低温升至环境温度。内部被混合溶剂吸收乙炔的平衡蒸汽压会上升。上升后平衡压力与丙酮溶剂气瓶基本相同，可完全满足使用条件要求。
权利要求1.一体化乙炔充装机，它具有电石气化室(4)、第一乙炔洗涤管(8)、投料管组件(9)、安全器(12)、液位计(11)、安全器防爆管(14)、第二洗涤管(17)、第一净化干燥管(18)第二净化干燥管(19)、第三净化干燥管(20)、终端干燥管(21)、切换阀(24)、乙炔汇流排(27)、制冷机组室(6)、制冷换热及流程泵室(7)、冷冻槽(32)、乙炔气瓶(30)等34个组件构成。把溶解乙炔气厂全部工艺流程中所有装备集中于机架(2)内成为一体化机器，具有固定和移动作业双功能。
2.根据权利要求1所述的一体化乙炔充装机，其特征在于从电石气化室(4)到乙炔汇流排(27)的整个工艺流程最高工作压力≤0.09Mpa，废除了乙炔压缩机和高压乙炔系统。
3.根据权利要求1所述的一体化乙炔充装机，其特征在于电石气化室(4)第一乙炔洗涤管(8)和安全器(12)焊接为一体，第一乙炔洗涤管(8)同时具备水洗和安全水封用途，前后工艺安全隔离。
4.根据权利要求1所述的一体化乙炔充装机，其特征在于投料管组件(9)借用了潜水艇鱼雷发射管密封原理，能让电石顺利无阻进入发气室，又能将电石气化室(4)内的压力与外部大气压隔离，保证不让空气进入电石气化室(4)，又能保证电石气化室内的乙炔不会泄入空气。
5.根据权利要求1所述的一体化乙炔充装机，其特征在于安全器防爆管(14)、第二洗涤管(17)、净化干燥管(18)、(19)、(20)和终端干燥管(21)的11只防爆管的内径与受保护件内径相同。安全泄放面积达到max。
6.根据权利要求1所述一体化乙炔充装机，其特征在于切换阀(24)可以根据需要选择两路任一路洗涤、净化、干燥系统，使其一路工作，另一路更换干燥洗涤剂和净化剂。保证连续作业需要。
7.根据权利要求1所述的一体化乙炔充装机，其特征在于工艺流程使用制冷机组(6)、冷冻槽(32)，对乙炔进入干燥净化乃至后边工序进行冷却降温。
8.根据权利要求1所述的一体化乙炔吸收机，其特征在于乙炔气瓶(30)在冷冻槽(32)中冷却至负温区，采用低温吸收式充装，最低充装压力可降至0.05Mpa。
9.根据权利要求1所述的一体化乙炔充装机，其特征在于乙炔气瓶(30)内充装以DMIC为主体的混合溶剂取代丙酮，在低温下，具有比丙酮更强的溶解乙炔能力。实现低压、中压，乙炔净化后负温区充装乙炔气瓶(30)，无须采用高压乙炔工艺充装，废除压缩工艺系统。
10.根据权利要求1所述的一体化乙炔充装机，其特征在于，可以通过乙炔汇流排(27))充装乙炔气瓶(30)，也可向用户供应管道乙炔。
专利摘要本实用新型公开了一种一体化乙炔充装机。它具有电石汽化室(4)、第一乙炔洗涤管(8)、投料管组件(9)、安全器(12)、液位计(11)、安全器防爆管(14)、第二洗涤管(17)、第一净化干燥管(18)第二净化干燥管(19)、第三净化干燥管(20)、终端干燥管(21)、切换阀(24)、乙炔汇流排(27)、制冷机组室(6)、制冷换热及流程泵室(7)、冷冻槽(32)、乙炔气瓶(30)等34个组件构成。把溶解乙炔气厂全部工艺流程中所有装备集中于机架(2)内成为一体化机器，具有固定和移动作业双功能，宜扩大应用领域。采用新型混合溶剂取代丙酮，保障乙炔在低压条件下进行快速低温吸收式充装，彻底克服了高压乙炔系统带来的安全技术难题。
文档编号C10H21/00GK2627342SQ0326170
公开日2004年7月21日 申请日期2003年5月21日 优先权日2003年5月21日
发明者刘兴胜 申请人:刘兴胜