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

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.

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:

• 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.

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.

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.

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.

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.

Криогенная установка техника безопасности

Мы гарантируем безопасность при экстремально низких температурах!

Криотехника, также известная под названием „криогенная техника“ и „техника низких температур“, обозначает использование сверхнизких температур в самых различных областях применения для изменения свойств материалов, управления химическими и физическими процессами, для сжижения газов. Путем сжижения можно значительно уменьшить объем газов и облегчить их транспортировку. С помощью криотехнологий возможно разделение газов и получение атмосферных газов азота, кислорода, углекислого газа и некторых инертных газов путем испарения предварительно сжатого воздуха, за счет разной температуры кипения этих газов. Они могут быть далее использованы в различных сферах применения: никакая отрасль не может обойтись без преимуществ использования сжиженных газов. Мы говорим здесь не только о фармацевтике и пищевой промышленности, но также и о медицине, энергетике: области применения криотехники необычайно широки. Для применения или производства сжиженных газов подойдут и наши крио-продукты: предохранительные клапаны и переключающее устройство для криогеники обеспечит максимальную безопасность оборудования.

Выдающееся качество наших предохранительных клапанов для криотехники подтверждено сертификатом согласно директиве 2014/68/EС, стандарту DIN EN ISO 4126-1 и специальному стандарту DIN EN 13648-1, как для газов и пара, так и для жидкостей. Таким образом, рынок впервые получил предохранительный клапан для сверхнизких температур, который одновременно идеально подходит для переходных условий.

Крио-продукты Goetze могут применяться в следующих областях:

Туннельные установки
Сжиженный азот храниться при температуре до -196 °C и применяется для шокового замораживания пищевых продуктов при температуре около -70 °C с использованием прецизионной регулировки температуры. Кроме того, азот создает защитную атмосферу, увеличивающую срок храниения продукта.

Замораживание почвы
Замораживание почвы – это строительная технология, при которой почва замораживается жидким азотом. Азот закачивается в почву по внедренным в нее трубам испарителя и выходит в газообразном виде обратно в атмосферу. Таким образом, грунтовые воды замораживаются, что обеспечивает стабильность грунта на строительных пощадках или при прокладке туннелей без их дренажа, который может привести к опасным последствиям: просто, экологично и быстро.

Чистка сухим льдом
Обработка поверхностей сухим льдом (CO 2) обеспечивает полную очистку, а чистящее средство не оставляет следов. Применяемые для обработки гранулы диоксида углерода испаряются в атмосферу, а обработанные поверхности остаются идеально чистыми.

Системы емкостей для крио-газов
Для хранения сжиженных при сверхнизких темпертурах газов применяются (в зависимости от газа и необходимого количества) различные, изолированные вакуумом емкости. Здесь возможны, помимо низких температур, также высокие (до 70 бар) давления. Таковыми являются, например, емкости для хранения медицинского кислорода или емкости для аргона, который применяется как защитный газ при сварке в металлообрабатывающей промышленности.

СПГ (сжиженный природный газ)
Для транспортировки природного газа с высокой энергетической плотностью его сжижают при температуре -162 °C и поставляют на установки энергоснабжения, которым принадлежит будущее. Сегодня системы на СПГ производится во всем мире. СПГ является переходной технологией к энергоснабжению, основанному на водороде.

Криогенные режущие инструменты
Титан и другие суперсплавы являются трудно поддаются обработке; в частности, из-за сильного нагрева. Поэтому существует высокий спрос на новые технологии охлаждения режущих инструментов. Криотехнологии обеспечивают непосредственное охлаждение инструментов сжиженным азотом.

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.

Стационарные газификационные установки предназначены для газификации криопродуктов и заправки этими газами систем и баллонов. Высокое давление газов на выходе (в зависимости от модели до 40 МПа) достигается за счет установки насоса. Значительно сократить время подготовки такой криогенной установки к работе позволяет применение погружного насоса. Стационарные газификационные установки размещают в помещении промышленного назначения площадью не менее 40 м 3 .

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.

Пять качеств криогенного инженера

Криогенная техника является основным видом деятельности компании Demaco. Наши инженеры знают все, что можно знать о криогенной технике, и ежедневно применяют свой инженерный талант в наших проектах.

Но что именно представляет собой криогенная техника, и какими профессиональными качествами должен обладать криогенный инженер, чтобы работать в сложной области криогенной техники? В этом блоге мы остановимся на пяти основных качествах, которые характеризуют инженера-криогенщика.

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.

Качества и навыки криогенного инженера

Помимо технических знаний и таланта к конспектированию, криогенный инженер обладает многими другими качествами. Все наши инженеры достигают совершенства по следующим пяти пунктам:

Знание кипящих жидкостей и связанных с ними опасностей

Инженер-криогенщик работает не с «обычными» жидкостями, а с очень сложными. Криогенные жидкости почти всегда кипят, и они значительно отличаются друг от друга по плотности и степени испарения.

В то время как температура кипения одного газа составляет около -200 градусов Цельсия, другой сжижается только при температуре -250 градусов Цельсия. Когда температура поднимается выше точки кипения, жидкость становится газообразной, в результате чего увеличивается ее объем, что приводит к огромному давлению в инфраструктуре. Поэтому для сброса избыточного давления необходимо защитное оборудование.

Из-за значительных различий между криогенными газами и мощной физической реакции на окружающую среду и оборудование, работа криогенного инженера требует глубоких технических знаний в сочетании со значительными знаниями в области физики.

Понимание экстремального холода и дополнительных рисков

Температуры жидких газов для широкой публики практически непостижимы. Температура ниже -160 градусов Цельсия считается криогенной, но чаще всего температура гораздо ниже.

В нашей статье о криогенной технологии мы уже описали некоторые опасности, которые может вызвать экстремальный холод. К ним относятся опасность возгорания, травмы при контакте и повреждение инфраструктуры из-за скопления льда.

Чтобы избежать вышеупомянутых проблем, инженер-криогенщик должен точно знать, какие материалы, технологии, меры безопасности и сертификаты необходимы для безопасной работы с экстремальными температурами.

Отлично справляется с расчетами расхода

В дополнение к температуре, давление также имеет важное значение для правильного функционирования криогенного оборудования. Для каждого применения требуется подача сжиженного газа под определенным давлением. Это означает, что газ из центрального резервуара должен поступать в точку подключения к прибору с точно заданным давлением и качеством по (часто) метровым линиям передачи в соответствии с маршрутом, разработанным заказчиком. Для определения и регулирования этого давления выполняются расчеты расхода.

Благодаря расчетам расхода криогенный инженер точно знает, под каким давлением и с какой скоростью газ проходит через инфраструктуру. Если, например, в конце длинной линии передачи давление снижается или качество резко ухудшается, это можно предвидеть и отрегулировать. Инженер может, например, принять решение о повышении или понижении давления или внедрить продукты, улучшающие качество, такие как фазовые сепараторы, переохладители и автоматические газоотводы.

Выявлять проблемы на ранней стадии и предоставлять соответствующие консультации

Как уже кратко упоминалось, работа криогенного инженера не только техническая, она также связана с контролем и консультированием. На этапе тендера или при начале проекта инженер часто определяет план проекта вместе с заказчиком. Сюда входят цена, время доставки, материалы, доступное пространство, расстояние между резервуаром и местом применения, а также требуемое качество газа.

Часто во время этой консультации инженер советует некоторые улучшения. Например, нужен ли заказчику материал с более толстыми стенками? В этом случае инженер проверит, действительно ли это необходимо. В случае, если необходима вакуумная изоляция, но для этого недостаточно места, инженер вместе с заказчиком изучит наилучшую альтернативу. Всегда необходимо найти баланс между оптимальной изоляцией и стоимостью.

Особенно для более сложных проектов необходимо заблаговременное рассмотрение, всесторонние расчеты и надлежащая поддержка криогенного инженера. Ведь чем крупнее проект, тем серьезнее будут последствия любой ошибки.

Амбиции и любопытство

Как мы узнали из предыдущих пунктов, работа криогенного инженера является довольно сложной. Эта область настолько сложна, что необходимы высокоспециализированные знания. И как только эти знания будут получены, несомненно, появятся новые разработки, возможности или еще более сложные проблемы.

Настоящий криогенный инженер стремится к новым вызовам в очень холодной сфере деятельности, не перестает учиться и всегда в курсе последних событий на рынке. Такой менталитет делает его или ее настоящим криогением!

Криогенная технология высшего уровня

В компании Demaco работает команда из 20 инженеров-криогенщиков. Все наши инженеры имеют имеют опыт работы в области машиностроения, дополненный подготовкой и сертификатами, необходимыми для работы в криогенной области.

Наши инженеры работают в различных командах над разнообразными проектами в рамках наших пяти бизнес-подразделений: Трубопроводы, Системы, ASU & LNG (воздухоразделительные установки и СПГ), HHS (гелий и водород ) и вакуумные технологии. Каждое бизнес-подразделение ставит свои специфические задачи, к которым наши инженеры отлично приспособлены. В то время как один из наших инженеров может разрабатывать линии передачи для биобанков и криоконсервации, другой может работать над многолетним водородным проектом.

Для наших талантливых инженеров нет ничего слишком надуманного, и мы можем по праву назвать работу наших инженеров -Cryogenius- «криогенной технологией высшего качества».

Хотите узнать больше?

Если у вас есть вопросы о наших криогенных проектах и работе наших инженеров, не стесняйтесь обращаться к нам или просмотрите наши продукты и проекты для получения дополнительной информации.