检测和防止泄漏的方法
阅读说明：本技术 检测和防止泄漏的方法 (Method for detecting and preventing leakage ) 是由 罗纳德·于尔根·霍费尔 托马斯·普法夫尔 克里斯蒂安·施泰因布鲁格 于尔根·赫布格尔 罗伯特 于 2019-12-20 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于检测和防止用于储存有毒、腐蚀性、刺激性和/或易燃介质的双壁容器(2)的泄漏的方法,其中双壁容器(2)具有内壁(3)和外壁(4),其中内壁(3)和外壁(4)之间形成有腔体(5),其中在腔体(5)内产生正压力,其中,在内壁(3)泄漏的情况下,向腔体(5)供给气体以保持腔体(5)内的正压力,并向对应的容器系统(1)供给气体,该容器系统具有用于对管路(8)中的气体通流进行开环/闭环控制的开环/闭环控制装置并具有用于测量双壁容器(2)的腔体(5)内的压力的压力测量单元(11)。(The invention relates to a method for detecting and preventing a leak in a double-walled container (2) for storing toxic, corrosive, irritant and/or inflammable media, wherein the double-walled container (2) has an inner wall (3) and an outer wall (4), wherein a cavity (5) is formed between the inner wall (3) and the outer wall (4), wherein a positive pressure is generated in the cavity (5), wherein, in the event of a leak in the inner wall (3), a gas is supplied to the cavity (5) in order to maintain the positive pressure in the cavity (5), and a corresponding container system (1) is supplied with a gas, which container system has an open/closed-loop control device for open/closed-loop control of the gas through-flow in a pipeline (8) and has a pressure measuring unit (11) for measuring the pressure in the cavity (5) of the double-walled container (2).)
技术领域
本发明涉及一种用于检测和防止用于储存有毒、腐蚀性、刺激性和/或易燃介质的双壁容器中的泄漏的方法以及一种对应的容器系统。
背景技术
双壁容器具有内壁和外壁，并且特别用于降低储存在其中的介质泄漏的可能性。与只有一个壁的容器相比，可以看出优点在于，外壁防止储存的介质在内壁出现泄漏孔的情况下流出。在这种情况下，不能被释放到环境中的有毒、腐蚀性、刺激性和/或易燃介质的储存尤其有关。腐蚀性介质在容器中的储存代表一种特定的挑战，因为这种类型的介质会腐蚀储存它们的容器的壁，因此可能会导致泄漏。泄漏检测装置被证明可以成功地防止用于储存腐蚀性介质的容器的内壁和外壁遭到破坏。这些装置检测内壁中的泄漏并向包括该容器的系统的操作者发送信号，使得操作者可以对容器内壁中的泄漏做出反应并防止介质从容器中流出。
这种类型的双壁容器例如从EP1179505A1中已知。该公开本文公开了一种用于储存液体的装置，该装置包括双壁容器、布置在容器最低点处的双壁管线形式的出口以及通过连接元件连接的两个截流装置。双壁容器、双壁管线和两个截流装置分别具有监测空间，其中监测空间相互连通，以防止容器内储存的液体不受控制地流出。公共监测空间使用基于压力的泄漏指示器进行监测，在发生泄漏的情况下，该泄漏指示器向信号器发送信号。该装置的缺点是这种类型的泄漏检测仅适合于液体，而不适合于气体。可以看出另一个缺点是在发生泄漏的情况下，液体会积聚在容器、管线和截流装置的监测空间中。
DE4135200A公开了一种用于储存和运输水污染液体的双壁容器、双壁管道等的泄漏指示器。泄漏指示器包括由内夹套和外夹套形成的容器或管道的加压监测空间。由泄漏指示器和供应管路的自然泄漏在正常运行期间导致的监测空间中的压力下降通过再填充压力开关经由供应管路中的节流装置打开电磁阀后，从压缩气体储器重新填充压缩气体而在预定的控制范围内进行补偿。
US2012/136579A1公开了一种用于确定和量化第一管道和第二管道之间的泄漏的方法，其中第一管道至少部分被第二管道包围。包括流量计和压力计的测量装置在第一管中发生泄漏的情况下可以在管道之间产生恒定的压差。
DE4320986A1描述了一种不同类型的输送管路和一种用于监测输送管路的方法，其中该输送管路以双壁的方式实现。
此外，US2007/221673A1公开了一种用于水污染液体的储存容器，其带有泄漏检测和保留系统，该系统包括：通道，该通道紧邻罐的外壁而围绕罐并用于收集流出的液体；通道排液器；液体收集容器；以及水污染液体的检测系统。通道排液器适用于将通道中收集的液体输送到配备有检测系统的液体收集容器中。
US2005/087258A1公开了一种具有PFA涂层的加油系统的燃料喷嘴。
CN203259311U公开了一种包括取样管的脱硫气-气换热器系统的泄漏测量装置。借助泄漏测量装置采集气-气换热器的废气样本，以便检测换热器中的泄漏。
发明内容
本发明基于相应地减轻或消除现有技术的至少个别缺点的目的。本发明特别旨在公开一种可靠地检测和防止双壁容器中的泄漏的方法。
本发明提供了一种用于检测和防止双壁容器中的泄漏的方法，其中双壁容器具有内壁和外壁，其中内壁和外壁之间形成有腔体，其中在腔体内产生正压力，并且其中在内壁中发生泄漏的情况下，向腔体供给气体以保持腔体内的正压力。
从而实现了上述目的。
因此，本发明还提供了一种用于储存有毒、腐蚀性、刺激性和/或易燃介质的容器系统。该容器系统至少包括：
-具有内壁和外壁的双壁容器，其中内壁和外壁之间形成有腔体；
-压缩机，优选是侧通道鼓风机；
-管路，其被设置用于输送气体并用于将外壁连接至压缩机；
-用于对管路中的气体通流进行开环/闭环控制的开环/闭环控制装置，优选是控制阀，特别是旁通控制阀；以及
-用于测量双壁容器的腔体内的压力的压力测量单元。
从而也实现了上述目的。
在本发明的方法中，如果内壁出现泄漏，由于容器的内壁和外壁之间的腔体中的绝对压力大于容器中的绝对压力，导致通过内壁中的泄漏孔从腔体进入容器内部的流动，因此位于双壁容器内部的介质令人惊讶地不会从容器中流出。容器的内部是由容器封闭的容积体，其中容器可以在顶部至少部分地敞开或完全封闭。
本发明的容器系统包括具有内壁和外壁的双壁容器，其中内壁和外壁之间形成有腔体。容器系统还包括用于产生正压力的压缩机，优选是侧通道鼓风机，其中所述压缩机经由被设置用于输送气体的管路连接至双壁容器的外壁。借助压力测量单元测量容器的腔体内的压力，并通过开环/闭环控制装置实现对管路中的气体通流的开环或闭环控制。如果容器的腔体内的正压力因泄漏而下降，则压力测量单元测量下降的压力，并将压力信号传输到开环/闭环控制装置。开环/闭环控制装置(优选是控制阀，特别是旁通控制阀)随后控制管路中的气体流速，以便以受控方式将气体输送到腔体中，从而保持腔体内的正压力。
根据优选的实施方式，向双壁容器供应至少一种气体，优选至少一种气体和至少一种液体。如果容器的内壁出现泄漏，由于内壁和外壁之间的腔体中的压力相对于容器内的气体压力更高，因此有利地防止了气体从容器中流出。
根据另一个优选的实施方式，测量腔体内的正压力，优选通过测量向双壁容器供应的气体的压力并测量向腔体供应的气体的压力并且计算这两个压力之间的差值。由于向双壁容器供应的气体和向腔体供应的气体之间的压差的确定，正压力是相对于容器中的压力而言的，因此确保了腔体中的压力高于容器中的压力。因此，如果内壁出现泄漏，则通过泄漏孔的流动方向总是从腔体延伸到容器的内部，从而防止储存在容器中的气体从容器中流出。
为了控制腔体内的正压力，有利的是控制向腔体供应的气体的压力和/或通流，使得相对于双壁容器的内部的压力，腔体内的正压力在5毫巴和50毫巴之间，优选在10毫巴和30毫巴之间。
根据优选的实施方式，储存在双壁容器中的液体由于内壁中的泄漏而从该容器流出并积聚在腔体中，在腔体的最低点经由排放管路被输送到监测容器中，其中监测容器部分地填充有另一种液体，优选水，特别是完全脱盐的水或软化的工业水。因此，监测容器经由被设置用于输送液体的管路与双壁容器的腔体的最低点连接。这样，防止了储存在容器中并通过内壁中的泄漏孔从该容器流出的液体积聚在腔体中，从而防止了液体通过外壁流出。
有利地测量监测容器中液体的液位和/或温度和/或电导率，以便检测双壁容器中的泄漏。为此，有利的是，监测容器具有用于测量监测容器中的液体的液位的测量装置，特别是雷达测量装置。此外有利的是，监测容器具有电导率传感器和/或温度传感器，其中优选设置用于评估监测容器中液体的电导率和/或温度的测量结果的多参数发送器。这样做的优点是可以使用多参数发送器同时采集和监测多个参数，例如电导率和温度，以便考虑参数的相关性。一个这样的例子是电导率的温度相关性。
如果储存在容器中的液体从该容器中流出，则它通过排放管路被输送到部分填充有另一种液体的监测容器中，使得监测容器中的液体的液位升高。因此，可以借助于用于测量监测容器中的液体的液位的测量装置，特别是雷达测量装置，在监测容器中检测双壁容器中的泄漏。储存在监测容器中的液体具有以下优点：储存在双壁容器中并具有高温的液体的流出导致储存在监测容器中的较冷的液体与从双壁容器流出的较热的液体在监测容器中混合，使得液体混合物的温度低于从双壁容器流出的液体的温度。因此，保护监测容器中的任何测量装置免于过热。
如果储存在容器中的液体的温度和储存在监测容器中的液体的温度不同，则可以借助于温度传感器来测量监测容器中液体的温度变化，并且可以根据该温度变化检测出双壁容器中的泄漏。从双壁容器的腔体输送到监测容器中的液体与原来储存在监测容器中的液体混合。两种液体的这种混合导致形成液体混合物的平均温度，其中所述平均温度不同于原来部分填充监测容器的液体的温度。这种温度变化允许检测双壁容器中的泄漏。如果内壁出现较大的泄漏孔，则可以借助于监测容器的温度测量和冷却来额外控制监测容器中的温度。
如果储存在容器中的液体的电导率和储存在监测容器中的液体的电导率不同，则可以借助于电导率传感器测量监测容器中液体的电导率变化，同样可以基于该电导率变化检测出双壁容器中的泄漏。由于从双壁容器的腔体输送到监测容器中的液体的额外供应，储存在监测容器中的液体的电导率发生变化。这种电导率变化使得能够检测出双壁容器中的泄漏。
根据优选的实施方式，在达到监测容器中的液体的液位和/或温度和/或电导率的预定极限值时，触发警报。当警报被触发时，双壁容器的操作者会被告知容器内壁出现泄漏，使得能够及时采取应对内壁泄漏所需的措施。
为了防止监测容器的外溢，有利的是，一旦监测容器中液体的液位达到极限值，经由底部排放阀将监测容器排空到另一个容器中，该另一个容器优选是中型散装容器(IBC)。这具有从双壁容器流出的液体不与环境接触的优点。
根据优选的实施方式，本发明的容器系统包括用于测量向双壁容器的腔体供应的气体的流速的流量计。在泄漏的情况下，由于借助于开环/闭环控制装置对气体通流进行开环/闭环控制，优选通过至少部分地关闭控制阀，特别是旁通控制阀，使得从压缩机到腔体的管路中的气体的通流增加，从而可以借助于流量计测量流速变化并且可以基于该变化检测出双壁容器中的泄漏。
为了保护双壁容器免受储存在其中的腐蚀性介质的影响，内壁和外壁衬有阻挡层，该阻挡层优选包括全氟烷氧基聚合物(PFA)。容器壁的这种衬里防止了容器由于位于容器中的腐蚀性介质(例如，强酸或强碱)而出现泄漏孔。
根据优选的实施方式，容器系统的双壁容器用作脱硫工艺中的酸冷凝槽，脱硫工艺优选为湿法硫酸(WSA)工艺。由于硫酸储存在酸冷凝槽中，因此必须防止硫酸因泄漏而流出到环境中。本发明的容器系统防止由诸如硫酸的腐蚀性介质引起的这些类型的泄漏，并检测双壁容器的内壁的泄漏以防止外壁泄漏并因此防止硫酸从双壁容器中泄漏。
附图说明
下面参照附图中所示的非限制性的示例性实施方式更详细地描述本发明。
图1示出了本发明的容器系统的流程图，其中检测并防止了双壁容器中的泄漏。
具体实施方式
图1示出了包括双壁容器2的本发明的容器系统1的流程图。根据所示的实施方式，双壁容器2被用作湿法硫酸(WSA)工艺中的酸冷凝槽。硫酸是借助于例如从DE68912766T2中已知的WSA工艺在管道中生产的，这些管道主要垂直排列并布置在酸冷凝槽中，在该WSA工艺中，硫酸蒸汽冷凝并且硫酸的液滴被收集在特殊的过滤器中。在这种情况下，含有气体的硫酸在高于硫酸露点的温度下从下方供应到管道并冷却到硫酸冷凝的温度，同时它在管道中向上流动。在管道的上端部紧固有用于分离冷凝的硫酸的气溶胶过滤器。
在所示的实施方式中，双壁容器2是具有内壁3和外壁4的封闭容器，其中内壁3和外壁4之间形成有腔体5。内壁3和外壁4衬有全氟烷氧基聚合物(PFA)的阻挡层，以增加对储存在容器2中的至少部分由硫酸组成的液体的抗性。
在所示的实施方式中，含硫废气经由供应管路6被输送到封闭的双壁容器2的内部，以使硫酸蒸气冷凝在容器2中。压力测量单元7测量供应管路6的压力，其中该压力对应于容器2内部的压力。经由与容器2的腔体5连接的管路8将气体供应到腔体5。借助于压缩机使该气体受到正压力，该压缩机以侧通道鼓风机9的形式实现并与管路8连接。另外，在管路8上布置用于测量流速的流量计10和用于测量管路8中的压力的压力测量单元11。借助于压力测量单元7对供应管路6中的压力测量和压力测量单元11对管路8中的压力测量，确定封闭容器2的内部与腔体5之间的压差，其中所确定的压差的信号被传输到开环/闭环控制装置，该开环/闭环控制装置在所示的实施方式中以旁通控制阀12的形式实现。在正常运行期间，通过侧通道鼓风机9和借助于旁路控制阀12进行的压力控制在容器2的腔体5中产生相对于容器2的内部的压力的20毫巴的恒定正压力。如果容器2的内部不存在相对于环境的正压力，例如不供应含硫废气时，也停用侧通道鼓风机9。
如果内壁3出现泄漏，则气体从腔体5流入容器2的内部，使得腔体5内的正压力下降。这导致管路8中的气体流速增大，其中借助流量计10检测该增加，并触发警报。管路8中的压力同时下降，其中旁通控制阀12补偿该压力下降。
在所示的实施方式中，双壁容器2在腔体5的最低点处具有聚四氟乙烯(PTFE)的排放管路13。该排放管路13连接至监测容器14，该监测容器14被软化的工业水填充至大约70％。监测容器14具有用于测量储存在监测容器14中的液体的液位的雷达测量装置15。除了雷达测量装置15之外，监测容器14还具有液位极限指示器16，用于一旦达到液位的极限值，就触发警报。所示实施方式中的监测容器14还具有电导率传感器17和温度传感器18，分别用于测量储存在监测容器14中的液体的电导率和温度。为了确保电导率测量的可靠操作，在所示实施方式中以探针的形式实现的电导率传感器17的最后部分总是必须浸入在液体中。电导率测量结果和温度测量结果的评估是通过未在图1中示出的多参数发送器实现的。
如果在所示的实施方式中内壁3出现泄漏，则储存在容器2中的至少部分由硫酸组成的液体通过泄漏孔流出并收集在腔体5中，其中液体在重力的影响下流到腔体5的最低点。液体在最低点经由排放管路13输送到监测容器14中，其中液体与储存在监测容器14中的软化的工业水混合。由于监测容器14的壁的恒定冷却，储存在其中的软化的工业水的温度约为30℃。由于软化的工业水与从容器2输送到监测容器14中的较热的液体混合，监测容器14中的液体混合物的温度升高。借助于温度传感器18测量该温度升高并且将对应的信号传输到多参数发送器。多参数发送器评估温度升高的信号并且一旦监测容器14中的液体温度达到50℃，触发警报。
软化的工业水与来自容器2的液体的混合不仅会导致液体混合物的温度发生变化，还会导致其电导率发生变化。借助于电导率传感器17测量该电导率变化，并将对应的信号传输到多参数发送器。多参数发送器评估电导率增加的信号并同样触发警报。
被输送到监测容器14中的液体导致储存在监测容器14中的液体混合物的液位上升，其中液位的上升由雷达测量装置15测量并且对应的信号被传输到用于评估测量结果的装置。液位的上升使得能够检测容器2的内壁3中的泄漏，从而能够及时地采取应对内壁3中的泄漏所需的措施。一旦液体的液位达到监测容器14的内部容积体的高度的大约90％，液位极限指示器16就触发警报。当触发警报时，通过底部排放阀20将监测容器14排空到布置在监测容器14下方的中间散装容器(IBC)19中，以防止从容器2流出的被输送到监测容器14中的液体与环境接触。