Азотные и кислородные газификаторы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Ивановский государственный химико-технологический университет

Азотные и кислородные газификаторы

Захарутин Д.Н., студент

курс, факультет «Машины и оборудование химических и

нефтехимических производств»

Аннотация

В данной статье рассматриваются газификаторы, их классификация и применение, а также экономическая целесообразность использования. Особое внимание уделяется принципу работы стационарных газификационных установок.

Ключевые слова: газификатор, холодный криогенный газификатор, стационарная газификационная установка.

Annotation

This article discusses gasifiers, their classification and application, as well as the economic feasibility of their use. Particular attention is paid to the working principle of stationary gasifiers.

Key words: gasifier, cold cryogenic gasifier, stationary gasification device.

Увеличение масштабов использования жидких криогенных продуктов привело к необходимости создания систем для хранения и выдачи продуктов потребителям с требуемыми параметрами - газификационных установок.

Газификационная установка, или газификатор - устройство, предназначенное для перевозки и хранения газа (в частности, преимущественно оно совместимо с аргоном, азотом, кислородом и их смесями), а также последующего перевода его из жидкого в газообразное состояние с заполнением баллонов и других ёмкостей, либо выдачей непосредственно в технологическую линию для дальнейшего использования.

Рисунок 1. Стационарная газификационная установка

Применение газификаторов достаточно широкое, но чаще всего они используются в пищевой и электронной промышленности, строительстве и медицине, а также в научной (лабораторной) деятельности.

В рамках газификации предприятия газификатор - одно из ключевых устройств, значительно более удобное, чем баллоны высокого давления [1]. В ряде случаев экономически целесообразно производить доставку криогенных продуктов именно в жидком состоянии. Это обусловлено следующим: во - первых, жидкость, в среднем, в 700 раз плотнее газа при нормальных условиях, что позволяет уменьшить объём и массу тары для хранения и перевозки; во - вторых, возможно накопление и хранение больших масс криогенных продуктов в жидком виде с газификацией в процессе выдачи потребителю [2]. В среднем, один м3 сжиженного газа равен 100-140 баллонам сжатого газа, что помогает сэкономить в долгосрочной перспективе [1].

Основное разделение газификаторов в зависимости от назначения осуществляется по степени мобильности конструкции:

стационарные - крупные установки, способные производить до 2000 м3 кислорода ежечасно. Стационарные криогенные газификаторы размещаются на расстоянии 10 м и более от построек, на возведённом специально под них бетонном фундаменте. Их можно объединять в модули, чтобы увеличить объём; кислородный газификатор мобильность

мобильные, предназначенные в том числе для транспортировки, рассчитанные на перевозку сжиженного газа объёмом до 500 л. Наполнять их кислородом можно в том числе от стационарного резервуара, также они подходят для установки в учреждениях, где невозможно подвести централизованное газоснабжение [1].

Также различают два основных типа газификаторов: высокого и низкого давления. Газификация криогенной жидкости при высоком давлении производится с помощью насосов, при низком давлении - без насоса. Данное оборудование выпускается как в стационарном, так и в транспортном исполнении [2].

Остановимся подробнее на стационарных газификационных установках. Стационарная газификационная установка состоит, из насосов, испарителя, электрощита управления и щита арматуры [3].

Рассмотрим на примере СГУ-1 (рисунок 2) [4, с. 23] и СГУ-7КМ (рисунок 3) [5].

Рисунок 2. Принципиальная технологическая схема СГУ-1:1 - насос; 2 - испаритель; 3 - электрокабель к щиту управления; 4 - манометр; 5 - предохранительный клапан; 6,7 - вентили сброса газа; 7 - резервуар с жидким кислородом; 8 - предохранительная мембрана

Жидкий кислород подаётся в насос из резервуара 7 под давлением около 0,15 Мпа. После сжатия в насосе жидкость поступает в змеевик-испаритель, погружённый в воду. Подогрев воды осуществляется электронагревателем. Газ поступает к потребителю по трубопроводу, на котором установлены манометр 4 для измерения давления кислорода, предохранительный клапан 5 и вентиль сброса давления 6 [4, с. 23-24].

Стационарная газификационная установка СГУ-7КМ предназначена для газификации жидкого непереохлаждённого кислорода и наполнения ёмкостей газообразным кислородом до давления 40 МПа (400 кгс/см2), а также для газификации жидкого азота и аргона. Может работать при температуре окружающего воздуха не ниже 5 °С.

Установка состоит из транспортного резервуара ТРЖК-7М, насоса 12НСГ-300/400 с электродвигателем, испарителя, электрошкафа управления, щита приборов с арматурой и наполнительной рампы.

Рисунок 3. Принципиальная технологическая схема СГУ-7КМ: 1 - испаритель; 2 - резервуар ТРЖК-7М; 3 - трубопровод подачи жидкости из насоса в испаритель; 4 - электродвигатель насоса; 5 - погружной насос 12НСГ-300/400; 6 - вентиль наполнения-опорожнения; 7 - указатель уровня; 8 - предохранительный клапан; 9 - манометр; 10 - вентиль сброса газа; 11 - обратный клапан; 12 - трубопровод подачи газа из испарителя; 13 - вентиль газосбора из резервуара

При работе установки жидкий кислород из резервуара ТРЖК-7М под давлением 0,05 - 0,07 МПа поступает в насос 12НСГ-300/400, погруженный в резервуар, сжимается в нем и подается в испаритель. Образовавшийся в испарителе газ, нагретый до 10 - 30 °С, через наполнительную рампу поступает в емкости.

Газификаторы без насоса обеспечивают большой расход газа (до 2000 м3/ч) под давлением до 1,6 МПа. Тёплые газификаторы, которые используют для получения незначительных количеств газа под высоким давлением, не рассчитаны на длительное хранение жидкости, а холодные газификаторы позволяют хранить жидкий криогенный продукт в течение длительного времени. Из-за больших потерь продукта тёплые газификаторы обосновано использовать только в мелких лабораторных установках.

Заправка резервуара жидким продуктом возможна как от воздухоразделительной установки, так и от транспортных ёмкостей.

Г азификатор типа ГХ (холодный газификатор) отличается от холодных криогенных газификаторов (ГХК) наличием испарителя наддува на резервуаре и второго резервуара, а также мобильностью.

Устройство и принцип работы криогенных газификаторов заключается в следующем: вне зависимости от того, является установка стационарной или мобильной, устройство у них примерно одинаковое. В основе лежат два резервуара - внутренней ёмкости и наружного кожуха. Внутренний сосуд эксплуатируется под давлением, в холодной температуре; чтобы не происходил отвод тепла, пространство между двумя ёмкостями вакуумируется и наполняется теплоизолирующим материалом. Помимо резервуаров, система оснащается трубами, трубопроводом, запорной арматурой, обеспечивающей безопасную эксплуатацию [1].

Основная задача системы - долго и эффективно хранить газы и передавать их потребителю. Подача газа в линию осуществляется при его вытеснении избыточным давлением внутренней ёмкости, непосредственно давление поднимается за счёт испарения жидкости при теплообмене с воздухом. Испарение происходит без подключения источника тепла, именно поэтому газификаторы называются «холодными» [1].

Стандартная система, состоящая из змеевика подъёма давления, его регулятора, экономайзера и клапана, используемая в производстве в настоящее время, полностью автоматизирована, она не требует ручного включения и выключения.

Наружный корпус газификатора производится из прочной и устойчивой к повреждениям углеродистой стали. Все системы и материалы заточены под работу с криогенным оборудованием, которое известно пагубным воздействием на многие виды стали. За счёт этого аппараты медленнее изнашиваются и долго эксплуатируются.

Использованные источники

Газификатор: что это, устройство, принцип работы: сайт ТМГ «ДИН».

[Электронный ресурс]. URL: https://tmg-din.ru/articles/gazifikator-chto-eto-

ustroystvo-printsip-raboty (дата обращения: 02.03.2021).

Газификационные установки: сайт «Криотек». [Электронный ресурс]. URL: https://cryotec.ru/articles/kriogennye-gazifikatory-gazifikacionnye-ustanovki (дата обращения: 02.03.2021).

Епифанова В.И., Аксельрод Л.С. Разделение воздуха методом глубокого охлаждения: Технология и оборудование / В. И. Епифанова. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1973. - 472 с.

Иванов Б.А., Розовский А.С. Безопасность работы с жидким кислородом / Б.А. Иванов. - М.: Химия, 1981. - 221 с.

Стационарная газификационная установка СГУ-7КМ: сайт «Студопедия» [Электронный ресурс]. URL: https:// studopedia.su/9_107187_statsionarnaya-gazifikatsionnaya-ustanovka-sgu- km.html (дата обращения: 02.03.2021).

Испытания Гиперлупа с пассажирами [Электронный ресурс] / URL: https://www.rzd-partner.ru/zhd-transport/news/giperlup-mozhet-vzorvat-mozgi- passazhira/ Дата обращения: 13.03.2021.

Размещено на Allbest.ru