Криогенное оборудование для перекачки, перевозки и хранения: вакуумные насосы и другие виды оборудования

Криогенное оборудование предназначено для организации хранения, перекачки и перевозки жидких газов, находящихся под воздействием низких температур. Качественное криогенное оборудование обеспечивает стабильное протекание всех процессов в системе. Оно, как правило, оснащается надежными и стойкими теплоизоляционными материалами.

Навигация:

  1. Виды криогенного оборудования
  2. Криогенный насос
  3. Определяющая характеристика производительности
  4. На что влияет параметр чистоты откачки
  5. Показатели экономичности

Установки, которые способствуют созданию и хранению газов при температуре от -120 градусов, являются криогенными. Требования по безопасности и качеству, предъявляемые к ним, очень высокие и касаются, в основном, они касаются теплопроводности. Качественное криогенное оборудование сохраняет установленный показатель температуры любого диапазона. При эксплуатации теплоизоляционная структура не должна разрушаться. При многократном циклическом использовании она должна сохранять свои свойства.

По функциональному предназначению криогенное оборудование можно разделить на:

  • установки, создающие в оборудовании низкую температуру и вакуум;
  • установки, сохраняющие созданные условия.

Виды криогенного оборудования

Существуют различные виды криогенного оборудования, выполняющие два основных функциональных предназначения. Для хранения и транспортировки жидких газов при низких температурах чаще всего используют криоцилинр. Существуют небольшие, стационарные образцы, но есть и большие, которые устанавливаются горизонтально на транспорт. В вертикальных криоцилиндрах, как правило, имеются встроенные продукционные испарители, а в горизонтальных внешние продукционные атмосферные испарители.

криогенное оборудование для перекачки, перевозки и хранения

На различных заводах криогенного оборудования производится изготовление:

  • транспортных криогенных установок;
  • стационарных криогенных установок;
  • криогенных газификаторов;
  • испарителей и подогревателей газов;
  • газовых смесителей;
  • криогенных насосов;
  • других элементов криогенной системы.

В качестве транспортных криогенных установок могут использоваться ISO-контейнеры, а также криогенные полуприцепы. Контейнер-цистерна представляет собой мультемодальную транспортную единицу, при помощи которой перевозятся жидкие газы. Это оборудование приспособлено для перевозки на железнодорожном, автомобильном и морском транспорте.

Криогенные полуприцепы находятся на автомобильном шасси, поэтому могут перевозиться только данным транспортом. Особенность криогенных полуприцепов заключается в высокой безопасности перевозки. Полуприцепы разработаны таким образом, чтобы обеспечивать максимальную устойчивость на дороге от переворачивания.

криогенное оборудование для перекачки, перевозки и хранения

К стационарным криогенным емкостям относятся газификаторы и резервуары различных объемов. В газификаторах, как правило, может поддерживаться давление от 3 до 36 бар. Зачастую в них хранится аргон, азот и кислород. Они устанавливаются вне зданий и отличаются низким потреблением энергии, надежным хранением жидких газов в цистерне и высоким уровнем безопасности.

При помощи криогенных испарителей криогенные продукты воздуха разделяются, и природный газ преобразовывается из жидкого в газообразное состояние. Самыми экономичными и высокопроизводительными считаются атмосферные испарители.

Контроль газовых смесей происходит при помощи специальных приборов, газоанализаторов. Чаще всего используются пищевыми и металлообрабатывающими предприятиями при необходимости контролировать промышленные выбросы и технологические процессы.

криогенное оборудование для перекачки, перевозки и хранения

Криогенный насос

Криогенные насосы отличаются от других вакуумных насосов принципом действия. Они отличаются тем, что просты в применении и осуществляют эффективную и скоростную откачку газов. Все установки экологически чисты и не загрязняют откачиваемые смеси. Криогенным насосом не перемещает газ, а замораживает его. Поэтому в установках данного типа не применяются двигающиеся механизмы. Кроме этого в них отсутствуют любые формы жидких сред. Благодаря этому чистота откачки криогенным насосом близка к идеальной.

К положительным сторонам криогенных насосов можно отнести низкую необходимость проведения технических обслуживаний. Все они крепятся индиевой пайкой, которая отличается высокой надежностью. Они справляются с перекачкой кислорода, азота и аргона, которые являются агрессивными для других вакуумных установок.

Чтобы обеспечить защиту элементов насосов от агрессивного воздействия среды, производители, как правило, покрывают все элементы, контактирующие с ней медно-никелевым сплавом. На сегодняшний день актуально и тефлоновое покрытие, которое способно выдерживать агрессивное химическое воздействие. Криогенные насосы, несмотря на минимальные габариты, способны показывать высокую производительность.

криогенный насос

Определяющая характеристика производительности

Производительность установок, создающих глубокий вакуум в криогенных системах, определяется скоростью откачки жидких газов. По сравнению с вакуумными насосами других типов, криогенные установки более производительны. Но этот показатель зависит не только от их мощности, но и вида газа, который откачивается из системы.

Криогенные насосы средней мощности способны откачивать смесь из охлажденной системы со скоростью 4000 л/с. Для других вакуумных насосов эта цифра практически недосягаема. В самых мощных вакуумных насосах используются ловушки, предотвращающие уменьшению показателя давления. Ловушки редко ставятся на установку на заводе-изготовителе, поэтому их необходимо докупать дополнительно и тратить денежные средства.

Криогенный насос, как правило, устанавливается отдельно от системы. Только в исключительных случаях он может находиться в камере системы. Это обычно связано с необходимостью проведения металлизации. Производится это с целью увеличить скорость откачки кислорода, водорода и азота.

На что влияет параметр чистоты откачки

Параметр чистоты откачки очень важен в криогенных системах, поскольку от этого зависит правильность перетекания процессов. Насосы данного типа в этом плане имеют преимущество перед другими. С их помощью проводятся «чистая» перекачка различных смесей. Это происходит благодаря отсутствию в установках подвижных элементов, которые способны загрязнять перекачиваемую смесь маслом или другими элементами.

на что влияет параметр чистоты откачки

Криогенные насосы способны самостоятельно запускаться и откачивать из системы смесь до необходимого уровня давления, который, как правило, составляет 0,5 торр. Такой уровень вакуума позволяет избежать попадания в систему масла, которое имеется в форвакуумном насосе, вкупе с которым происходит работа. Отметка, при которой отключатся насос предварительного разряжения, измеряется в торр*л. Именно тогда, когда форвакуумный насос создает ее, начинает работать криогенный насос. Насосы данного типа очищают рабочий объем от различных элементов, которые его загрязняют, а так же препятствуют попаданию влаги и пыли.

Показатели экономичности

Чтобы понять полезность криогенного насоса, необходимо сравнить его возможности и стоимость других вакуумных насосов. Так, она находится между турбонасосами и диффузионными насосами. Он дешевле первого, но дороже второго. Его основным преимуществом является высокая производительность, а так же экономичное техническое обслуживание.

Диффузионные насосы, как утверждают их производители, не способны заменить на производстве криогенные установки, поскольку не обладают необходимой производительностью и чистотой проведения операции. Чтобы приблизиться по мощности с криогенными насосами, к диффузионным образцам необходимо докупать азотные ловушки. Это значительно увеличит их стоимость и сделает дороже. При этом достигнуть таких же результатов не получится.

Турбомолекулярные насосы, хоть и имеют мощность, не уступающую криогенным установкам, стоят больших денег. Сопоставляя цену и качество одних и других можно сказать, что криогенные установки выигрывают.