专利名称：储存乙炔的方法
技术领域：
本发明涉及乙炔的储存和运输。
乙炔具有工业应用性，特别是在气体焊接和气体切割操作中，但它具有极不稳定的缺点。如果存在火源，纯的乙炔在低达1.4巴绝对压力下将剧烈分解。
稳定乙炔的一个已知的方法是将乙炔溶解在适宜的溶剂如丙酮中降低其活性。得到的溶液然后吸收于多孔物质或填充剂中以阻止分解。用这种已知的方法，用丙酮作为溶剂，乙炔气钢瓶在15℃具有有限的安全压力，即为1.87巴绝对压力。
这种已知的溶解乙炔储存系统的主要缺点是低的储存容量、低的气体回收率和无固体储存或运输能力。
溶解乙炔的一种变异方法是用另一种气体稀释乙炔。烃类、氮、二氧化碳、一氧化碳和氨气是用于稀释和使乙炔稳定的最常用气体。需要用49％体积氮或42％体积二氯化碳稀释才能避免在25℃和6巴压力下乙炔分解。虽然稀释剂的加入增加了可安全操作乙炔的压力，但储存能力和体积运输能力并没有改进。
另一种变异方法是在常压下在低温如-90℃下于溶剂中液化乙炔。例如在UK专利729748号中，描述了一种制备溶解的乙炔的方法，其中气态乙炔在常压和-94℃或更低温度下溶解于溶剂如液态二氧化碳中，优选混合有乙醛和二氯甲烷。其缺点是深度冷却的高费用、在气态或液态回收期间组成的改变和储存乙炔的低压力。
第三种变异方法是在-50℃储存或运输乙炔和例如丙酮或二甲基甲酰胺的混合物。此方法中平衡压力高于大气压，而且通过加入不溶于液体的气体如氮、稀有气体或一氧化碳稳定蒸气。缺点是难以保持安全气体组成和通过混合物的其它成分污染乙炔。
本发明的目的是提供一种储存和大量运输乙炔的改良方法。
根据本发明的一个方面，储存乙炔的方法包括下述步骤混合乙炔气体和二氧化碳气体；降低得到的气体混合物的温度，得到液-气或固-气混合物；和在压力容器中储存该液-气或固-气混合物。
优先地，气体混合物含有50％-90％体积的乙炔，其余为二氧化碳。
优选地，所述液-气或固-气混合物具有共沸组成。
在-优选实例中，该混合物处于其临界温度以下的温度。
根据本发明的另一方面，储存乙炔的装置包括压力下的乙炔气源、压力下的二氧化碳气源、接收预定体积的乙炔气体和二氧化碳气体以产生气体混合物的容器、降低气体混合物的温度至液-气或固-气状态的装置、和接收所述液-气或固-气混合物的压力容器。
下面参照附图以举例方式描述本发明的具体实例。
图1是在-40℃时乙炔和二氧化碳二元系统的压力-组成图。
图2是制备和储存乙炔和二氧化碳的液体或固体混合物的装置的示意图。
图1解释全部溶解性和共沸物的形成。
最好是在要求的压力和温度下使乙炔气体与二氧化碳混合，以提供液体或固体混合物，优选共沸组合物的液体或固体混合物。计算表明乙炔-二氧化碳二元系统在-15℃至-85℃的温度下形成共沸混合物，共沸组合物含有50％-90％体积的乙炔，取决于系统的温度和压力。
如图2所示，获得乙炔和二氧化碳的液-气或固-气混合物的装置包括加压下的二氧化碳源1和加压下的乙炔气体源2。源2可以是乙炔发生器或者是一个或多个乙炔钢瓶。
管线1′从源1延伸至汽化器/压缩器4，而管线2′从源2延伸至压缩器5。在源2和压缩器5之间位于管线2中的是纯化单元3。
压缩器4和5分别通过管线14和15及16和17与冷却器单元6相连接；并且冷却器单元6又通过管线18与混合容器7相连。混合容器7装有保持容器7在要求的温度和压力的冷却和加热单元8。
混合容器7与装有阀门9的管线19相连。来自阀门9的第一条管线20与第一压力容器10相连，而来自阀门9的第二条管线21与第二压力容器11相连。
第一压力容器10包括冷却单元12；第二压力容器12包括冷却单元13。
氮源22通过管线22′与管线17连通。同样，真空泵23通过管线23′与管线17连通。
使用时，首先用来自源22的氮气试验装置是否泄漏。当确认无泄漏时，通过真空泵23使装置变成真空，例如150乇(torr)的真空。然后，来自源1的二氧化碳气体通过管线1′进入压缩器4，并由压缩器4通过管线14、连接点16和管线17进入冷却器单元6。同样，来自源2的乙炔气体沿管线2′通过纯化器单元3进入压缩器5，并由压缩器5通过管线15、连接点16和管线17进入冷却器单元6。如果气体经压缩器4和5压缩之后需要冷却的话，冷却器单元6便发挥作用。
来自冷却器单元6的气体沿管线18被注入混合容器7中，然后压力升至能完成所需的气体混合物组成的压力。优选二氧化碳气体首先通入混合容器7中。
如果要求液体混合物与其蒸气平衡，则来自混合容器7的气体混合物通过管线19并通过阀门9被膨胀，在那里由于Joule Thompson效应其冷却，并且通过管线20被连续地转送至压力容器10中。压力容器10的温度和压力通过单元12控制，以保持要求的条件使气体混合物处于其液态。
另外，压力容器10中的气体混合物，通过单元12装置将其温度降低至足以产生与其蒸气平衡的固体混合物。
在一改良的方法中，混合容器7中的气体混合物或压力容器10中的液体混合物可以被变成“雪”，即通过阀门9膨胀而在第二压力容器11中产生固体混合物。
如附图1所示，在-40℃，70％体积的乙炔和30％体积的二氧化碳的混合物形成与7.6巴压力平衡的共沸物。在这些条件下，该共沸混合物给出423kg/m3的混合物储存密度，它是在15巴绝对压力和20℃下溶于丙酮中的乙炔溶液的192kg/m3储存密度的2倍多。本发明的共沸混合物特别有意义，因为在由其容器中取出液体或气体时该混合物组成不会改变。
实施例小试性的工厂规模用20巴(barg)氮气先试验系统是否泄漏。通气清洗后，整个系统排空。依次将成分气体二氧体碳和乙炔注入混合容器7中。因此，理想的是加入乙炔至9巴绝对的压力，然后加入CO2直到混合容器7中达到16.4巴绝对压力。得到室温和14.9巴绝对压力下的53％乙炔的混合物。由于试验规模，通过单元12代替由通过阀门9的膨胀产生的冷却，将压力容器10的温度调节至-23℃。通过压力差将气体混合物从混合容器7中转移至压力容器10中。平衡压力并保持在-23℃的要求温度。加入气体混合物直到压力容器10中达到9.9巴绝对压力。
该混合物在熔化的铂线试验下并不爆炸。
虽然压力容器10描述具有冷却单元12，但它可以是Dewar容器的形式，该容器是真空绝缘的容器。
权利要求
1.一种储存和运输乙炔的方法，它包括下述步骤混合乙炔气体和二氧化碳气体；降低得到的气体混合物的温度，得到液-气或固-气混合物；和在压力容器中储存该液-气或固-气混合物。
2.权利要求1的方法，其中气体混合物含有50％-90％体积的乙炔，其余为二氧化碳。
3.权利要求1或2的方法，其中液-气或固-气混合物具有共沸组成。
4.权利要求1或2的方法，其中混合物处于低于混合物临界温度的温度。
5.基本上如前所述储存乙炔的方法。
6.仅含有乙炔和二氧化碳的压力容器。
7.一种储存乙炔的装置，包括压力下的乙炔气体源、压力下的二氧化碳源、接收预定体积的乙炔气体和二氧化碳气体以产生气体混合物的混合容器、降低气体混合物温度至液-气状态或固-气状态的装置、和接收所述液-气或固-气混合物的压力容器。
8.权利要求7的装置，其中温度降低装置是一种位于混合容器和压力容器之间的阀门。
9.权利要求7的装置，其中温度降低装置包括与储存容器结合的冷却单元。
10.一种基本如上面参照附图所述和如附图所解释进行操作的构建、安排和改装的储存乙炔的装置。
全文摘要
本发明公开了一种储存和运输乙炔的方法，它包括混合乙炔气体和二氧化碳气体；然后降低气体混合物的温度，得到液—气或固—气混合物；和在压力容器中储存该液—气混合物或固—气混合物。
文档编号F17C11/00GK1165945SQ96101000
公开日1997年11月26日 申请日期1996年3月8日 优先权日1995年3月9日
发明者S·B·杜吉尔, W·M·沙吉克, S·C·黄 申请人:英国氧气集团有限公司