криогенная установка что это такое
Криогенная технология
Криогенная технология-разделения воздуха с помощью криогенных температур на основные газовые компоненты
ИА Neftegaz.RU. Технология разделения воздуха с помощью криогенных температур на основные газовые компоненты известна очень давно.
Повторяя подобный процесс многократно на ректификационных тарелках воздухоразделительных колонн, получают жидкие кислород, азот и аргон нужной чистоты.
При относительно высокой стоимости криогенные блоки очень надежны, просты в эксплуатации, обладают высокими техническими характеристиками и позволяют получать газы высокой чистоты в очень больших объемах, например, газообразный азот сверхвысокой чистоты (до 1 ppb), который не может быть получен в адсорбционных и мембранных системах.
В то же время криогенные блоки являются экономически эффективными при долгосрочной эксплуатации за счет низкого удельного энергопотребления и низких эксплуатационных затрат.
Широкое применение нержавеющей стали, особенно для трубопроводов и клапанов, позволяет использовать простые и надежные сварные соединения, а также обеспечивает противокоррозионную стойкость. Кроме этого, само по себе сварные соединения нержавеющих трубопроводов как внутри холодного блока, так и в не его, обеспечивают долговечную плотность и не допускают протечек.
Основными техническими преимуществами криогенного способа являются гарантированная высокая чистота продукта при неизменном расходе, а также низкое удельное энергопотребление в течение всего срока эксплуатации.
Минимизация вращающихся и движущихся механизмов обеспечивает долгий ресурс работы криогенных установок.
При соблюдении проектных условий эксплуатации блока комплексной очистки (БКО) не требуется замена адсорбентов в течение всего срока службы установки.
Процесс генерации жидкого азота
Криогенная техника
Все о криогенных технологиях
Демако — специалист по криогенной инфраструктуре. Сорок лет назад наша компания сильно увлеклась этой специализированной областью, эта страсть с тех пор только возросла. Но как именно работает криогенная техника? Что такое криогенные газы, как достигается сверхнизкая температура, какие риски и в каких отраслях промышленности криогенная техника используется больше всего? Вы можете прочитать все это и многое другое на этой странице.
Что такое криогенная технология
Криогеника происходит от греческого слова «Kryos», что означает «холодный». Это область, в которой материалы производятся, хранятся, транспортируются и используются при сверхнизких температурах. Крайний холод может вызвать интересные химические реакции. Например, вещества переходят из газового состояния в жидкое или принимают твердую форму благодаря охлаждению.
Температура, необходимая для сжижения газа, варьируется от одного газа к другому. Например, кислород разжижается при температуре минус 183 градуса Цельсия, в то время как гелий требует температуры не менее минус 269 градусов Цельсия.
Как достигается криогенная температура?
Для достижения температуры замерзания необходимы сложные технологии. В большинстве случаев для генерации криогенных температур используются 4 различных метода:
1. Тепловая проводимость
Тепловая проводимость является, пожалуй, наиболее знакомым методом. При контакте двух продуктов или материалов тепло передается от самого горячего продукта к самому холодному. Этот же принцип применим и к криогенным температурам. Крайний холод передается путем контакта газа, жидкости или твердого вещества с криогенной жидкостью. В результате этого газ, жидкий или твердый, также достигает желаемой криогенной температуры.
2. Испарительное охлаждение
Атомы или молекулы имеют меньше энергии в жидкой форме, чем в газообразной. Во время испарения жидкого продукта атомы или молекулы, находящиеся на поверхности, получают из окружающей жидкости достаточную энергию, чтобы перейти в газообразное состояние. Оставшаяся же жидкость, напротив, удерживает меньше энергии, что делает ее холоднее. Таким образом, вызывая процесс испарения, можно добиться охлаждения жидкости.
3. Охлаждение за счет быстрого расширения
Третий метод — использование эффекта Джоуль-Томпсона. Это включает в себя охлаждение газов путем резкого увеличения объема или одинаково быстрого перепада давления. Этот метод широко используется при сжижении водорода и гелия.
4. Адиабатическое размагничивание
Четвертый и последний метод в основном используется для охлаждения жидкого гелия и включает в себя парамагнитные соли для поглощения тепла. Парамагнитную соль можно рассматривать как огромное количество маленьких магнитов, которые при размещении на сильном магнитном поле и обработке электромагнитом генерируют или используют энергию. Поглощая энергию с этими материалами из газа, газ становится холоднее и холоднее.
История криогенной технологии
Появляется все больше и больше жидких газов
Когда компания Demaco была впервые представлена в криогенной отрасли около 1985 года, это была относительно новая область специализации. Однако криогенная техника получила широкую известность лишь в XIX веке, так как к тому времени все больше и больше газов можно было успешно сжигать.
Все началось еще в 1877 году, когда Кейлет и Пикте преуспели в разжижении кислорода. Примерно в это время эксперименты шли полным ходом, и вскоре появились жидкие версии других газов. Например, в 1884 году водород стал первым газом, преобразованным в водяную пыль. В 1892 году сэр Джеймс Дьюар разработал вакуумно-изолированный сосуд для хранения криогенных жидкостей, что облегчило работу со сжиженными газами.
В последующие годы специалистам удалось сжижить все большее количество газов, в том числе последний в очереди — гелий. Впервые жидкая форма этого газа была использована в 1908 году.
Криогенные методы в различных отраслях промышленности
Тем временем все больше отраслей промышленности открывали для себя полезность криогенных технологий. Например, в 1961 году криохирургия впервые практиковалась в США. Ученые обнаружили, что медленное охлаждение может разрушить нездоровые человеческие ткани. В Соединенных Штатах для этой цели использовался жидкий азот, а несколько лет спустя врачи в Южной Африке также использовали этот метод. Однако в Южной Африке вместо жидкого азота использовался окись азота.
В отрасли космических полетов в 20-м веке также были внедрены криогенные технологии. В 1961 году американская ракета «Атлас-Центавр» впервые в космической программе использовала жидкий водород и жидкий азот. Это событие считается важной вехой в криогенике и сразу же привело к крупномасштабному производству жидкого водорода для подобных проектов.
Медицинская и аэрокосмическая отрасли являются лишь примерами отраслей, в которых криогенная технология используется уже давно. Криогенная техника также долгое время занимала видное место в научных исследованиях, морской промышленности, а также в массовом производстве сжиженных газов в установках разделения воздуха.
Узнайте больше об отраслях, в которых используются криогенные технологии.
Криогенные воздухоразделительные установки: принцип работы ВРУ криогенного типа
Криогенная воздухоразделительная установка используется для разделения кислорода на компоненты. Воздухоразделительные установки криогенного типа получили широкое распространение и используются на различных предприятиях, задействуются в производственных процессах, а также устанавливаются на складах, на которых должны выдерживаться особенные условия хранения. Как устроена криогенная воздухоразделительная установка? По какому принципу работают воздухоразделительные установки криогенного типа? Разбираемся с техническими и эксплуатационными вопросами.
Критерием выбора типа ВРУ является необходимый продукт, его состояние (сжиженное или газообразное), чистота, давление продуктового газа, производительность и экономичность.
Криогенные воздухоразделительные установки (ВРУ)
Принцип работы криогенных воздухоразделительных установок основан на низкотемпературной ректификации сжиженного воздуха. Установки состоят из следующих основных компонентов:
Упрощенная технологическая схема работы воздухоразделительных установок криогенного типа выглядит следующим образом: воздух после сжатия в компрессоре проходит блоки очистки, где освобождается от влаги, углекислоты и углеводородов, расширяется в детандере с понижением температуры, проходит через теплообменники, сжижается и попадает в ректификационную колонну на разделение, после чего, в зависимости от режима, выдается азот или кислород в жидком или газообразном состоянии.
Криогенные ВРУ технически достаточно сложны, требуют значительного времени для выхода на режим, смену режима и отогрев, включают в себя энергоемкую систему очистки, металлоемкое тепло- и массообменное оборудование, детандер, систему автоматики. Криогенные воздухоразделительные установки требуют высококвалифицированного обслуживания и достаточно энергоемки. Эти недостатки компенсируются возможностью получения сжиженных продуктов разделения воздуха и чистого медицинского кислорода. Воздухоразделительные установки криогенного типа предназначены для получения газообразного азота или кислорода под давлением, сжиженного азота или кислорода а также сухого воздуха высокого давления, свободного от примесей.
Где применяются криогенные воздухоразделительные установки
Сфера применения воздухоразделительных установок криогенного типа достаточно широка. Оборудование выпускается в разных размерах – от достаточно компактных и мобильных модулей до масштабных воздухоразделительных установок криогенного типа.
Криогенные воздухоразделительные установки применяются для выполнения следующих задач:
Это далеко не полный перечень сфер использования криогенных воздухоразделительных установок. Современные воздухоразделительные установки криогенного типа могут применяться для решения самых разных вопросов.
Типы криогенных воздухоразделительных установок по рабочему давлению
Воздухоразделительные установки криогенного типа принципиально делятся на две категории в зависимости от рабочего давления. Рассмотрим особенности оборудования каждой группы.
Воздухоразделительные установки криогенного типа низкого давления (0,6 МПа)
Криогенные воздухоразделительные установки низкого давления предназначены для производства газообразного кислорода в качестве основного продукта, азота и аргона, а также небольшой доли этих продуктов (до 3% от объема перерабатываемого воздуха) в жидком виде или под высоким давлением (до 4,0 МПа). Дополнительно могут быть получены редкие газы – криптон-ксеноновый концентрат и неоно-гелиевая смесь.
Воздухоразделительные установки криогенного типа выпускаются двух основных типов:
Криогенные воздухоразделительные установки с внутренним сжатием
Предназначены для выдачи продуктов разделения под давлением непосредственно из установки (кислород до 4,0 МПа, азот – до 6,0 МПа). Удельное энергопотребление – по кислороду 0,6-0,7 кВт*ч/м3.
Мобильные криогенные воздухоразделительные установки
Криогенные мобильные воздухоразделительные установки UNIT предназначены для производства кислорода и азота в жидком или газообразном виде из атмосферного воздуха. Практичные воздухоразделительные установки криогенного типа могут производить не только технические газы, но также газы высокой чистоты и обеспечивать кислородом и азотом клиники, НИИ, лаборатории и другие учреждения. Работа криогенных воздухоразделительных установок основана на принципе разделения воздуха методом глубокого охлаждения, что позволяет использовать атмосферный воздух в качестве бесплатного сырьевого материала.
Атмосферный воздух засасывается пятиступенчатым компрессором криогенной воздухоразделительной установки через воздушный фильтр, в котором очищается от механических примесей. После сжатия и предварительного охлаждения, воздух поступает в блок с баллонами с цеолитом, где происходит очистка воздуха от влаги, углекислого газа и ацетилена. Затем воздух высокого давления направляется в блок разделения воздуха, включающий в себя воздухоразделительные колонны и теплообменную аппаратуру. Там происходит сжижение и разделение воздуха методом ректификации на жидкие кислород или азот, которые затем через сливной штуцер периодически сливаются в специальные емкости, не входящие в комплект поставки криогенного комплекса.
Для получения газообразного продукта жидкий продукт засасывается насосом сжиженных газов воздухоразделительной установки криогенного типа и направляется на наполнительную рампу с предварительной газификацией в теплообменнике за счет тепла воздуха высокого давления.
Криогенная воздухоразделительная установка требует монтажа на месте эксплуатации, подключения к источнику электроэнергии и водоснабжения. Устанавливается ВРУ криогенного типа на ровную бетонную площадку, огороженную по периметру металлической сеткой.
Криогенное оборудование ― что это такое, устройство, виды
Высокотехнологичное оборудование, работающее при предельно низких температурах, стало прорывом в технике, хотя ранее оно не пользовалось большим спросом. За последние годы российские производители сумели составить конкуренцию импортным моделям и наполнить рынок криогенного оборудования моделями разной стоимости и высокой производительности.
Сегодня такое оборудование применяется во многих сферах человеческой деятельности: медицина, пищевая и нефтегазоперерабатывающая индустрия, производство бытовых и промышленных холодильных установок различной мощности.
Криогенное оборудование ― устройство и принцип работы, виды
Аналогичные устройства предназначены для перекачки, хранения или транспортировки жидких газов, которые постоянно находятся в сжиженном состоянии из-за низких температур, а криогенные устройства обеспечивают стабильную минусовую среду за счет крионасосов высокого давления и стойкой теплоизоляции. В принципе это и есть ответ на вопрос, что такое криогенное оборудование.
Криогенное оборудование ― устройство и принцип работы, виды
Техника безопасности при обслуживании криогенного оборудования выполняется строго, потому что целостность теплоизоляционной структуры не должна нарушаться, во избежание утечек, которые могут травмировать персонал.
По функциональному использованию такое оборудование делят на установки:
Для хранения и перевозки газов при низкой температуре чаще всего используют криоцилиндры, которые могут быть стационарных размеров или больших габаритов, перевозимых только в горизонтальном положении.
Вертикальные имеют встроенные продукционные испарители, а аналогичные, но горизонтального исполнения — внешние.
Транспортные криогенные установки используют ISO-контейнеры или криогенного класса полуприцепы, например, контейнер-цистерна — это транспортная единица мультемодального типа, которая используется для перевозки сжиженного газа на автомобильном, железнодорожном или морском транспорте.
Стационарного вида криогенные емкости: газификаторы и резервуары разного объема. Первые могут поддерживать давление в пределах 3—36 бар, поэтому в них хранят азот, аргон и кислород, их надо устанавливать вне зданий, они отличаются низким потреблением энергии и высоким уровнем безопасности.
Криогенные испарители используются для преобразования сжиженного газа в газообразное состояние, притом наиболее экономичными считаются атмосферные испарители.
Контроль осуществляют специальные приборы, которые называются газоанализаторами, чаще всего их применяют на металлообрабатывающих и пищевых предприятиях, чтобы четко контролировать промышленные выбросы и чистоту технологического процесса.
Криогенная арматура: запорная, трубопроводная, высокого давления
Криогенная арматура: запорная, трубопроводная, высокого давления
Арматура для криогенной техники подразделяется на такие виды:
Азот, водород, кислород, фреон, фтор и гелий в сжиженном или газообразном состоянии используются для нужд различных отраслей промышленности, а их применение обусловлено созданием специальных магистралей, которые оснащаются запорной криогенной арматурой.
Такая арматура имеет аналогичные составляющие, как и на обычных трубопроводах: задвижки, клапаны, краны и т. д. и т. п. Только специфика рабочей криогенной среды выдвигает особые требования к подборке материалов и конструкции:
Криогенную арматуру подразделяют на несколько видов, в зависимости от эксплуатационных условий:
На российском рынке аналогичная арматура представлена зарубежными и отечественными моделями. Активная разработка криогенного оборудования началась в 30-е годы прошлого века, за прошедшие годы конструкторами в России был накоплен огромный опыт, поэтому криогенные арматуры могут успешно конкурировать с импортными аналогами. Испытания криогенного оборудования производятся сразу после выхода с конвейера сборки, а каждая деталь проходит сложное тестирование до отправки ее в цех сборки.
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
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.
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.
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.
Криогенные установки
АО «НТК «Криогенная техника» больше 20 лет занимается разработкой и производством криогенных установок и систем.
Мы имеем большой опыт в проектировании, изготовлении и обслуживании аппаратов для хранения, транспортировки и газификации сжиженных газов низкого давления, построенных в соответствии с отраслевыми стандартами.
У нас есть техническая и финансовая возможность поставлять криогенные установки для кислорода, азота, аргона, а также сжиженного природного газа (СПГ) по СПб, Ленинградской области, а также всей России и странам ближнего зарубежья, гарантируя высокое качество, надежность и долгий срок службы.
Типы оборудования
Криогенные установки могут быть стационарными и передвижными.
К стационарным криогенным установкам относятся:
ГХК предназначены для хранения и газификации жидких криогенных продуктов и комплектуются продукционным атмосферным испарителем и атмосферным испарителем подъема давления. Максимальное давление на выходе при этом равно 1,6 МПа (в зависимости от модификации не более 3 МПа). ГХК, обеспечивающие подачу газообразного кислорода, еще называют криогенными кислородными станциями.
Передвижные криогенные установки (тип УПК) предназначены для поставки потребителям жидких криопродуктов (кислород, азот, аргон или СПГ) и заправки ими различных криогенных емкостей. Одновременно в УПК возможно осуществлять хранение криогенных продуктов. Криогенные установки для азота, кислорода, аргона типа УПК представляют собой автоцистерны, установленные на шасси КАМАЗа.
Криогенные азотные установки, а также аппараты для перевозки и выдачи сжиженного аргона, кислорода и СПГ производятся из материалов, устойчивых к повышенным нагрузкам и воздействию внешних факторов. Благодаря этому оборудование характеризуется безопасностью эксплуатации и долгим сроком службы.
Преимущества криогенных установок и систем хранения
Криогенные установки способны обеспечивать качественное хранение жидких криогенных продуктов (с минимальными потерями от испарения) благодаря герметичной полости между внутренним сосудом и наружным кожухом. Такая полость вакуумируется и заполняется материалом с высокими теплоизоляционными показателями. Наша компания использует в своих изделиях высокоэффективную вакуумно-порошковую изоляцию на основе перлита (ВПИ). Перлит отличается огнестойкостью и химической инертностью, биостойкостью и экологичностью.
Применение ВПИ обеспечивает безопасность эксплуатации оборудования.
Другим гарантом безопасности и надежности оборудования является запорно-регулирующая арматура собственного производства. Мы не комплектуем наши изделия китайской арматурой, поэтому можем гарантировать ее высокие прочностные показатели.
Являясь поставщиком Министерства обороны, а также поставляя изделия для космической отрасли, наша организация может гарантировать соответствие техпроцессов самым высоким требованиям.
К другим преимуществам криогенных установок и систем хранения, выпускаемых АО «НТК «Криогенная техника» относятся:
экономическая выгода: использование криогенной установки на жидком азоте, кислороде, аргоне дает возможность сократить расходы на доставку газа, а также уменьшить складские площади, предназначенные для хранения баллонов.
доступность: у нас низкие цены на криогенные установки и системы хранения газов;
безопасность: надежная конструкция оборудования, арматура собственного изготовления, высокие стандарты, принятые на производстве (являемся поставщиком оборонно-промышленного комплекса и космической отрасли).
комплексный подход: от проектирования и изготовления до установки и обслуживания.
Купить криогенную установку для кислорода, азота, аргона и других продуктов можно, оставив заявку по телефону или эл. почте. Если у вас появились вопросы, свяжитесь с ответственным сотрудником компании любым удобным для вас способом.
Цена криогенной установки для кислорода указана в каталоге. Либо, вы можете уточнить стоимость у наших специалистов.