Biokaminy-lux.ru

Все про ремонт быт. техники
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Криогенное оборудование для хранения, перевозки и газификации: специфика применяемых материалов и конструктивные особенности

Криогенное оборудование для хранения, перевозки и газификации: специфика применяемых материалов и конструктивные особенности

На сегодняшний момент криогенные жидкости и газы являются неотъемлемой частью различных технологических процессов в космонавтике, металлургии, химии, энергетике, сельском хозяйстве, пищевой промышленности, медицине, нефтегазовом комплексе и многих других.

История развития криогеники (науки о физических процессах, протекающих при низких температурах) начинается с 20-30-ых годов XX века, когда криогенные жидкости все больше и больше начали использоваться в различных технологических процессах. Специфика криожидкостей предопределила развитие криогеники и криогенных технологий: все криогенные жидкие и газовые продукты необходимо получить каким-либо образом, хранить и транспортировать безопасными для людей способами.

Криогенные жидкости и газы

Газы-продукты распада воздуха

К криогенным продуктам относятся жидкие вещества и газовые смеси, эксплуатация которых проходит при криогенных температурах. Так, криогенные газы — это газы, которые получаются в результате криогенного разделения воздуха на составляющие и температура кипения которых ниже -100°С. А криогенные жидкости — это жидкости, температура хранения которых ниже -153°С. К криопродуктам относятся, в основном, продукты распада воздуха, а также другие инертные газы: аргон, азот, кислород, водород, гелий, кислород, озон, неон, криптон, ксенон, радон, фтор, метан, и др., которые выделяются методом глубокого охлаждения. При достижении криогенным газом температуры кипения, он превращается в криогенную жидкость.

За счет своих химических и физических свойств применение криопродуктов в жидкой или газовой фазах становится все более и более экономически выгодным и эффективным.

Но, при этом, к процессу эксплуатации, хранению и перевозке криожидкостей и криогазов предъявляются повышенные требования безопасности, так как они взрыво- и пожароопасны при соприкосновении с кислородом, что возможно при утечке и разгерметизации резервуара для хранения криожидкостей или трубопроводов. А низкие температуры криогенных жидкостей могут привести в ожогам или обмораживанию обслуживающего персонала. Для предотвращения аварийных ситуаций при эксплуатации оборудования для криожидкостей должны соблюдаться строгие меры безопасности, а в состав криогенного оборудования должны входить защитные механизмы. (о составе оборудования для хранения и транспортировки криогенных жидкостей см. ниже)

Меры безопасности при эксплуатации криогенного оборудования

При проектировании помещений, в которых устанавливается криогенное оборудование, должна быть предусмотрена приточно-вытяжная вентиляция, а именно, — воздух должен поступать сверху, а вытяжка снизу. Для выведения разлитых криогенных жидкостей из помещения должны быть устроены сливные каналы вдоль стен с уклоном, а сток должен осуществляться в сторону вентиляции. Помещение должно быть оборудовано устройствами для определения концентрации криопродуктов, и, в случае превышения критических отметок, должна срабатывать автоматическая вентиляция.

К экипировке обслуживающего персонала также предъявляются повышенные требования: работники должны иметь специальную одежду, обувь, защитные очки.

Для защиты криогенных продуктов от статического электричества следует учитывать, что более высокую электризацию имеют те жидкости и газы, которые обладают большим электрическим сопротивлением.

Читайте так же:
Установка для очистки хозяйственных бытовых сточных вод

При соблюдении даже минимальных требований безопасности риск возникновения взрывоопасной пожарной ситуации сводится к нулю.

Материалы для производства криогенного оборудования

Сложность в хранении и применении жидких криопродуктов заключается в том, что при повышении температуры и давления, жидкости очень быстро испаряются. Поэтому необходимо постоянно поддерживать необходимый температурный режим и не допускать повышения давления выше критических значений. Все это привело к необходимости разработать специальную конструкцию емкостей для хранения криожидкостей и укомплектовать их технологическим оборудованием.

К тому же, многие материалы меняют свои физико-механические свойства при низких эксплуатационных температурах: повышается предел текучести, сопротивление, предел усталости, склонность к хрупкому разрушению (хладоломкости), а ударная вязкость и пластичность, наоборот, снижаются. Все это определяет необходимость использовать специальные особо-стойкие материалы для изготовления технологического оборудования, контактирующего с криогенными жидкостями. Такие материалы должны иметь высокую прочность, вязкость, пластичность, коррозионную стойкость, быть устойчивыми к концентрации напряжений и хрупкому разрушению. Среди материалов, которые отвечают вышеперечисленным требованиям, можно назвать хромоникелевые аустенитные стали, мартенситно-стареющие стали, алюминий и его сплавы, сплавы на основе титана, медь и его сплавы.

Технологическое оборудование для эксплуатации криогенных жидкостей и газов. Особенность конструкции

Все оборудование, которое эксплуатируется с криогенными жидкостями и газами, можно разделить на несколько больших групп:

Горизонтальная криогенная емкость

  • оборудование для производства криогенных газов
  • оборудование для стационарного хранения криогенных жидкостей и газов в составе криогенных систем
  • транспортные емкости, резервуары и цистерны
  • лабораторные криогенные сосуды малого объема, сосуды Дьюара
  • оборудование для газификации криогенных жидкостей

Мы остановимся на специфике оборудования, которое задействовано в процессе хранения и транспортировки криожидкостей и их газификации:

  • газификаторы
  • газификационные комплексы и установки
  • криоцилиндры
  • стационарные горизонтальные и вертикальные резервуары
  • сферические резервуары
  • мобильные/транспортируемые резервуары
  • емкости контейнерного исполнения
  • цистерны
  • криогенные баллонные установки.

Транспортная цистерна для криогенных жидкостей

Как видно, разновидностей оборудования, в котором можно осуществлять хранение или перевозку жидкостей, большое множество. Форма криогенного резервуара подбирается исходя из его назначения, условий эксплуатации, хранимого продукта, а также учитывая необходимость понижения теплопритоков. Но их основу составляет емкость необходимого объема и особой конструкции и продукционный испаритель.

Конструкция криогенных резервуаров, емкостей

Напомним, что криожидкости должны храниться при низкой температуре — ниже -153°С и под давлением не менее 1,6 МПа. Особенностью хранения криогенных жидкостей также является постоянный процесс испарения, который требуется постоянно контролировать и регулировать. Повышение рабочего давления и температуры ведет к ускоренным процессам испарения жидкостей. Поэтому главной задачей является сохранение температурного режима, предотвращение теплообмена с окружающей средой и поддержание необходимого давления. Для этого криогенные резервуары изготавливаются двустенными. Внутренняя и внешняя стенки опираются на независимые опоры, что снижает теплопередачу. Особое внимание уделяется способам крепления внутреннего резервуара: опоры, подвески и другие крепления должны выдерживать нагрузки от содержимого емкости, а также внешние нагрузки.

Читайте так же:
Установка розеток во встраиваемой кухонной техники

Межстенное пространство криогенных емкостей вакуумируется, за счет чего обеспечивается высокая теплоизоляция и достигается повышение безопасности эксплуатации. Иногда возможно невакуумирование межстенного пространства, но из-за этого повышается теплопередача, поэтому такие емкости используются для кратковременного хранения криогенных жидкостей или их транспортировки.

Криогенный резервуар с насосом

Внутренний резервуар изготавливается из нержавеющей стали или любой другой хладостойкой стали, которая способна выдержать высокие температурные нагрузки и коррозию. Внешний резервуар изготавливается из хладостойкой стали или алюминия. Внешняя поверхность покрывается эмалью с нанесением названия криогенной жидкости внутри. Следует отметить, что рекомендуется использовать емкости и резервуары строго по назначению и для хранения именно той среды, для которой он производился. Не рекомендуется также эксплуатировать трубопроводы, шланги и другое оборудование для различных видов криожидкостей и газов.

Дополнительно в криогенных резервуарах устраивается многослойная экранно-вакуумная или порошково-вакуумная теплоизоляция. Первая представляет собой несколько теплоотражательных слоев (до нескольких десятков слоев) из алюминиевой фольги, полимерных пленок с металлизированной поверхностью и прокладками из стекло-волокнистых веществ, помещенных в вакуумированное межстенное пространство. Вторая — это размещение порошкообразных веществ в межстенное пространство с параллельным его вакуумированием. В качестве материала могут использоваться перлитовая пудра, аэрогель, кремниевая кислота и др.

Атмосферный испаритель для криогенных резервуаров

Для регулирования давления внутри криогенного резервуара (сосуда, баллона) в его состав обязательно входит теплообменник жидкостного типа или испаритель атмосферного типа. Принцип действия испарителей заключается в заборе криожидкости из емкости, нагреве ее до температуры испарения для ее газификации за счет температуры окружающей среды и подаче в верхнюю часть емкости для уменьшения давления. Также испарители необходимы для газификации криогенных жидкостей и подаче уже Потребителю в газовой фазе. В последнем случае испарители могут быть встроенными в криоцилиндр малого объема или устанавливаться снаружи газификаторов.

Безопасность эксплуатации криогенных резервуаров, газификаторов и криоцилиндров обеспечивается за счет установки запорно-предохранительной арматуры, которая срабатывает в случае повышения давления.

Правовая справка: газификаторы общим полезным объемом до 2490 л не подлежат регистрации в Ростехнадзоре.

Наша компания поставляет любое оборудование, которое Вы можете использовать для хранения и транспортировки криогенных жидкостей и газов. Высокое качество нашей продукции обеспечивается за счет точного подбора оборудования, геометрических расчетов, выбора наиболее подходящего способа теплоизоляции и других факторов. Если Вас интересует более подробная информация о поставляемом ГК Газовик криогенном оборудовании, криогенных резервуарах, газификаторах, а также их специфике, звоните нам по телефону 8-800-200-0358.

© 2007–2021 ГК«Газовик». Все права защищены.
Использование материалов сайта без разрешения владельца запрещено и будет преследоваться по закону.

Что такое криогенное оборудование?

Криогенное оборудование производит или используется в производстве очень низкотемпературных материалов или процессов. Криогеника, исследование очень низких температур, включает температуры, которые ниже, чем те, которые могут быть достигнуты с помощью обычной холодильной техники.

Читайте так же:
Техника безопасности при установке выключателей

Что такое криогенное оборудование?

Что такое криогенное оборудование?

Криогенное оборудование предназначено для достижения сверхнизких температур с низкой скоростью, чтобы предотвратить тепловой удар по обрабатываемым компонентам. Криогенные температуры находятся в диапазоне от -238 ° F (-150°C, 123,2°К) до абсолютного нуля. При таких низких температурах вещества, которые являются природными газами, могут быть сжижены, и некоторые металлы теряют электрическое сопротивление, поскольку они становятся холоднее.

В список криогенного оборудования входят:

  • Криогенные стеллажи и ящики для хранения;
  • Криогенные холодильники;
  • Регуляторы температуры;
  • Трубопроводы;
  • Криогенные резервуары.

При работе с таким оборудованием необходимо строго придерживаться правил техники безопасности – вести журнал работы, соблюдать нормы заполнения сосудов, надевать индивидуальную защиту от опасных веществ, периодически промывать аппаратуру, не курить и т.д.

Криогенное оборудование используется во многих сферах. Некоторые примеры включают хранение и транспортировку сжиженных газов, консервацию пищевых продуктов, криохирургию, ракетное топливо и сверхпроводящие электромагниты.

Чтобы криогенные вещества нормально циркулировали по системе, создают специальные стойкие к низким температурам трубопроводы. Для их монтажа и регулирования потока используют криогенную арматуру.

Испытания криогенного оборудования

Испытания криогенного оборудования предназначены для подтверждения работоспособности криосистемы «с запасом» к заявленным производителем характеристикам, к примеру: заниженному температурному показателю, происходящему при повышенных перепадах давления.

Испытания криогенного оборудования

Испытания криогенного оборудования

В большинстве случаев проводятся в диапазоне температур от -46 до -269°С или при -196°С жидкого азота. Происходит путём погружения арматуры в азот до уровня сальниковой набивки (при использовании арматуры такого типа). Большее погружение опасно обмерзанием набивки, что приведёт к заклиниванию арматуры из-за заедания штока. В связи с тем, что полимерные уплотнения при таких температурах практически не выполняют своей функции, присоединение арматуры должно быть жестким: на резьбе, фланцах или проварено встык и оборудовано защитным колпаком.

Испытания криогенного оборудования – дорогостоящая и опасная процедура, которая может выполняться только персоналом, прошедшим специальное обучение. Осуществляется на СПГ-стенде, которые предназначен для выполнения испытаний на насосном и компрессорном оборудовании, жидкостных детандерах и арматуре криогенной среды.

В настоящее время в России ведутся работы по созданию целого комплекса испытательных стендов (аналогов запущенному в научном дивизионе Росатома). Цель заключается в локализации и импортозамещении ключевого оборудования, предназначенного для производства сжиженного природного газа.

Медицинское криогенное оборудование

Криогенная медицина имеет такие прогрессивные направления развития: криоконсервация биопрепаратов и криогенная хирургия. На основе научных исследований и клинической практики уже давно сформировалась теория воздействия процесса замораживания на клеточные структуры и биологические ткани.

Медицинское криогенное оборудование

Медицинское криогенное оборудование

Криогенные системы успешно используются во многих областях современной медицины, например: криогенная хирургия, долговременное хранение необходимого для трансплантации материала.

Российские предприятия производят широкий ассортимент аналогичного оборудования, которое предназначается для сохранения или транспортировки биоматериалов больших или малых партий в замороженном виде с полной гарантией сохранения.

Кроме контейнеров, российские производители поставляют криоцилиндры для хранения сжиженного газа или газификаторы малого объема, которые оправдывают приобретение, потому что у них расход в сутки эквивалентен двум баллонам азота, кислорода или аргона. Поставляемая арматура и комплектующие детали удобны для обслуживания, отличаются надежностью и простым использованием.

Читайте так же:
Техника безопасности при работе с вентиляционными установками

Все криоцилиндры малого объема изготавливаются из медицинской нержавеющей стали, для безопасности используется экранно-вакуумная изоляция.

Вертикальный вариант газификатора оборудован встроенным испарителем с производительностью до 9,2 нм 3 /ч, где нм 3 — нормальный кубический метр или тот объем, который занимает газ при нормальных условиях.

По отдельному заказу каждый вертикальный криогенный цилиндр укомплектовывается защитной рамой на колесном шасси и атмосферным испарителем нужной производительности.

Горизонтальный вариант уже оборудован испарителем, который смонтирован на одной несущей раме с газификатором или же, как отдельно расположенная конструкция.

Технические параметры криогенных цилиндров показаны по категориям, сначала вертикальный вариант, а за ним — горизонтальный.

  • объем — 195 л;
  • давление — до 35 бар;
  • высота и диаметр — 1760х505 мм;
  • производительность — 9,2 м 3 /ч;
  • эквивалент к баллону на 40 л — 21-26 шт. в зависимости от используемого газа.
  • вместимость — 450 л;
  • максимальное давление — 35 бар;
  • габариты — 2200х970х800 мм;
  • эквивалент — 45-58 баллонов по 40 л.

В отличие он вертикального аналога может укомплектовываться испарителем любой производительности.

Установка газификатора помогает сократить расход сжиженного газа до 80%, в отличие от баллонов эти резервуары не подвержены воздействию коррозии, занимают меньше места, удобны в эксплуатации. Гарантия завода изготовителя на полное сохранение вакуума до 3 лет.

Чем занимается инженер-криогенщик?

Задача криогенного инженера — разработка и спецификация криогенных проектов и сопутствующих продуктов. Это может быть что угодно:

  • Принятие чертежей заказчика и оценка их осуществимости с точки зрения эксплуатации и производительности
  • Проектирование и детализация линий передачи в 2D или 3D, чтобы сделать их пригодными для производства
  • Разработка и внедрение продуктов, улучшающих качество, таких как разделители фаз и переохладители
  • Проектирование полной криогенной системы с соответствующей инфраструктурой

Когда поступает новый заказ, проект сразу же передается инженеру по криогенной технике. Только наши инженеры вместе с менеджерами по работе с клиентами могут оценить осуществимость того или иного плана.

После достижения первых договоренностей проект стартует. При необходимости проводятся выезды на место для проведения измерений. В качестве альтернативы предложение заказчика прорабатывается в детальном проекте. Затем проводятся производственные испытания, после чего составляется окончательная документация и проводится сертификация. Инженер тщательно контролирует каждый этап и ежедневно анализирует проекты, в которых он участвует.

Современные воздухоразделительные установки

Компания «Современные газовые технологии» предлагает отказаться от приобретения данного вещества, организовав его самостоятельное изготовление. В таком случае себестоимость полученного азота в 10-20 раз меньше покупного. Если вашему предприятию потребуется собственный источник азота, наши специалисты ознакомят вас с техническими характеристиками имеющихся установок. Мы поможем сделать оптимальный выбор агрегатов, организуем их поставку, монтаж, пуск и наладку.

Читайте так же:
После установки системы нет интернета

Производите азот сами – отправляйте заявку на оборудование со страниц нашего сайта!

Конструкция криогенного резервуара

Криогенные емкости в зависимости от объема бывают вертикальными и горизонтальными. Стандартные резервуары — вертикальные емкости объемом до 63 м3. Емкости большего объема имеют горизонтальную форму. Криогенная емкость состоит из двустенного сосуда с дном в форме эллипса. Пространство между стенками заполняют тонкодисперсным порошком и помещают в вакуум под давлением 0,01 кПа.

Внутренний сосуд и внешний футляр стоят на независимых друг от друга конструкциях, которые перекладывают всю тяжесть на основание из бетона. Такая технология способствует меньшему нагреву жидкости через опоры. Криогенные емкости имеют испарители подъема давления, которые регулируют его во внутреннем сосуде.

Типовой криогенный резервуар состоит из:

  • внутреннего сосуда;
  • порошково-вакуумной изоляции;
  • наружного футляра;
  • испарителя подъема давления;
  • контрольно-измерительного оборудования;
  • запорной, регулирующей и предохранительной оснастки;
  • трубопроводной обвязки.

Параметры криогенных резервуаров:

  • объем: 5 — 40,00 м3;
  • масса содержимого: от 0,9 до 53,2 т;
  • длина полуприцепа для перевозки: 3 — 15 м.

Криогенный резервуар

Классификация ВРУ [ править | править код ]

Существуют три метода разделения воздуха: адсорбционный, мембранный и криогенный. Отсюда и типы установок: адсорбционные, мембранные и криогенные.

Криогенные ВРУ [ править | править код ]

  • по давлению цикла разделения: P = 15 ÷ 20 МПа — высокое давление, P = 4 ÷ 7 МПа — среднее давление, P = 0,5 ÷ 1,2 МПа — низкое давление. Основано на классификации компрессоров по давлению нагнетания. Тем же образом классифицируют адсорбционные и мембранные установки разделения воздуха.
  • по производительности:
    • малой Vк = 30 ÷ 300 (м³ N2 или O2)/час при нормальных условиях (T = 273 K, P = 760 мм рт.ст. = 101325 Па = 1 атм);
    • средней Vк = 300 ÷ 3000 (м³ N2 или O2)/час при нормальных условиях;
    • высокой Vк > 3000 (м³ N2 или O2)/час при нормальных условиях;
    • Для получения газообразных продуктов;
    • Для получения жидких продуктов;
    • Для одновременного получения продуктов в жидкой и газообразной фазах;

    Существуют малые ВРУ в которых в качестве ожижительной части используется газовая криогенная машина, работающей по обратному циклу Стирлинга. Рабочим газом в такой машине в большинстве случаев является гелий.

    После тире в названии ВРУ указывается её производительность по первому продукту в тыс.м³/ч или тыс.кг/ч если речь идет о жидких продуктах.

    • А — получение газообразного азота
    • Кд — получение газообразного кислорода
    • Аж — получение жидкого азота
    • Кж — получение жидкого кислорода
    • Ар — получение газообразного аргона
    • Кт — получение технологического (чистота 95 %) кислорода

    Пример: установка АжКж-0,6 получает жидкий азот в количестве 0,6 тыс.кг/ч, а также жидкий кислород. Установка КА-5 производит газообразный кислород в количестве 5 000 м³/ч, а также газообразный азот.

    голоса
    Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector