Г.К. Лавренченко
«КРИОГЕН-ЭКСПО-2008»:
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ КРИОГЕННЫХ СИСТЕМ И НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
В Москве 11-13 ноября 2008 г. была проведена VII-ая международная специализированная выставка «Криоген-Экспо-2008». Её организатор — компания «Мир-Экспо». На выставке демонстрировали продукцию и
технологии 70 компаний из 14 стран мира. По сравнению с предыдущей выставкой на 25 % увеличилось количество участников, а общая площадь составила 1700 м². Выставку посетило более тысячи человек,
представляющих промышленные предприятия, научно-технические организации, исследовательские и учебные институты. Была проведена научно-практическая конференция. На ней российские и зарубежные специалисты сообщили о результатах научных исследований, разработке новых видов оборудования. Экспозиции выставки отразили состояние криогенного машиностроения и низкотемпературных технологий. Хорошая организация выставки позволила ознакомить её посетителей с последними достижениями криогенной техники, создать условия для участников выставки, способствующие налаживанию деловых контактов и партнерских отношений.
Ключевые слова: Криогеника. Низкотемпературные технологии. Воздухоразделительная установка. КЦА-
установка. Кислород. Азот. Аргон. Метан. Диоксид углерода. Водород. Криогенные насосы. Хранение криопродуктов. Редкие газы. Криогенное оборудование. Маркетинг.
G.K. Lavrenchenko
«CRYOGEN-EXPO-2008»:
EQUIPMENT FOR CRYOGENIC SYSTEMS AND LOW-TEMPERATURE TECHNOLOGIES
The VIIth international specialized exhibition «Cryogen-Expo-2008» has been carried out in Moscow on 11-13 of
November, 2008. The organizer of this exhibition is company «World-Expo». At an exhibition showed production
and technologies of 70 companies from 14 countries of the world. In comparison with the previous exhibition the
quantity of participants has increased on 25 % and the general area of an exhibition has made 1700 m². The exhibition
has been visited by more than 1000 experts representing the industrial enterprises, the scientific and technical organizations,
research and educational institutes. Scientific-practical conference has been hold. On it the Russian and foreign
experts informed about results of scientific researches, development of new kinds of the equipment. Expositions
of an exhibition have reflected a condition of cryogenic engineering and low-temperature technologies. The good
organization of an exhibition has allowed familiarizing visitors with last achievements of cryogenic engineering, to
create conditions for participants of exhibitions for promoting adjustment of business contacts and partner relations.
Keywords: Cryogenics. Low-temperature technologies. Air separation plant. PSA-unit. Oxygen. Nitrogen. Argon.
Methane. Carbon dioxide. Hydrogen. Cryogenic pumps. Storage of cryoproducts. Rare gases. Cryogenic equipment.
Marketing.
Г.К. Лавренченко
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНИЧЕСКИМИ ГАЗАМИ ИНДУСТРИАЛЬНОГО УРАЛА:
ИСТОРИЯ И НЫНЕШНЕЕ СОСТОЯНИЕ
Продукты разделения воздуха (кислород, азот, аргон) крайне нужны промышленным предприятиям Урала.
Для надёжного обеспечения этими газами в 1964 г. было принято решение о строительстве специализированного предприятия, которое сейчас широко известно как ОАО «Уральский завод технических газов».
Описывается, как развивался завод, укреплялась его материально-техническая база. Сейчас завод, кроме
указанных продуктов, производит ацетилен, диоксид углерода, различные газовые смеси, баллоны с литой
пористой массой; осуществляет реализацию таких газов, как гелий, пропан. На заводе применяется самое
современное оборудование и эффективные технологии, хорошо организовано обеспечение ряда потребителей техническими газами с помощью созданной сети депо. Это позволяет руководству и коллективу завода
с уверенностью смотреть в будущее.
Ключевые слова: Кислород. Азот. Аргон. Диоксид углерода. Ацетилен. Газовые смеси. Криогенная техника.
Баллоны. Жидкие криопродукты. Сварка. Безопасность.
G.K. Lavrenchenko
SUPPLYING BY TECHNICAL GASES OF INDUSTRIAL URAL: HISTORY AND PRESENT DAY
Air separation products (oxygen, nitrogen, argon) are highly demanded by industrial companies of Ural. In order to
provide the stable supply of these gases in 1964 it was decided to build a specialized factory which is widely known
today as JSC «The Ural Works of Technical Gases». The article shows the development of the company and its facilities.
Nowadays besides the abovementioned gases the company produces acetylene, carbon dioxide, various gas
mixtures, cylinders with cast porous mass and supplies helium and propane. The company takes advantage of efficient
technologies and state-of-the-art equipment and ensures distribution of its products through a network of depots.
This allows top-managers and employees to face the future with confidence.
Keywords: Oxygen. Nitrogen. Argon. Carbon dioxide. Acetylene. Gas mixtures. Cryogenic engineering. Cylinders.
Liquid cryoproducts. Welding. Safety.
Г.К. Лавренченко, А.В. Копытин, А.Ю. Федчун
КОМПРЕССОРНО-НАСОСНАЯ УСТАНОВКА, ИСПОЛЬЗУЮЩАЯ ХОЛОД ЖИДКОГО АММИАКА,
ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЖИДКОГО CO2 И ПОДАЧИ ЕГО НА СИНТЕЗ КАРБАМИДА
Диоксид углерода широко применяется в крупнотоннажной химии для производства карбамида. Газообразный CO2 сжимают в установке с многоступенчатым компрессором до давления 15 МПа и подают в агрегат синтеза карбамида. Удельный расход электроэнергии на сжатие диоксида углерода в компрессорной
установке составляет 0,13 кВт⋅ч/кг. Энергетически более выгодным является применение разработанной
новой компрессорно-насосной установки для сжатия диоксида углерода. Приводится схема установки для
сжатия CO2 до давления 15 МПа и подачи его на производство карбамида. В качестве источника холода в
установке используется поток холодного жидкого аммиака с начальной температурой –30 °С. Производительность и энергопотребление компрессорно-насосной установки зависят от давления сжатия CO2. При
сжатии CO2 до 1,8 МПа можно с помощью холода аммиака ожижить 2,3 т/ч диоксида углерода, который
затем подаётся на синтез карбамида с помощью насоса с давлением 15 МПа. Удельный расход электроэнергии в установке — 0,1 кВт⋅ч/кг. При сжатии CO2 до 3 МПа производительность установки — 8,78 т/ч,а удельные затраты — 0,108 кВт⋅ч/кг. Производство карбамида в этом случае может возрасти с 1400 до 1680 т/сут.
Ключевые слова: Газообразный диоксид углерода. Жидкий диоксид углерода. Аммиак. Карбамид. Компрессорно-насосная установка. Сверхкритическое давление. Сжатие газа. Термодинамический анализ. Эффективность.
G.K. Lavrenchenko, A.V. Kopytin, A.Yu. Fedchun
COMPRESSOR-PUMP UNIT USING A COLD OF LIQUID AMMONIA
FOR MANUFACTURE THE LIQUID CO2 AND ITS FEEDING ON SYNTHESIS OF UREA
Carbon dioxide are widely applied in tonnage chemistry for manufacture of urea. Gaseous CO2 compress in unit
with the multistage compressor up to pressure 15 МPa and feed to unit of urea' synthesis. The specific power consumption
of the electric power for compression of carbon dioxide in compressor unit makes 0,13 kW⋅h/kg. Application
of the created new compressor-pump unit for compression carbon dioxide is more favourable energetically. The
circuit of unit for compression of CO2 up to pressure 15 MPа and its feeding for manufacture of urea is resulted.
The stream of cold liquid ammonia with initial temperature –30 °C is used as a source of cold in unit. Productivity
and power consumption of compressor-pump unit depend on pressure of compression CO2. At compression CO2 up
to 1,8 МPа is possible with the help of cold of ammonia to liquefaction the 2,3 t/h of carbon dioxide which then feed
on synthesis of urea with the help of the pump with pressure 15 МPа. The specific power consumption in unit is 0,1
kW⋅h/kg. The productivity of unit during compression CO2 up to 3 МPа is 8,78 t/h and specific charge by unit is
0,108 1 kW⋅h/kg. Manufacture of urea in this case can increase with 1400 up to 1680 t/day.
Keywords: Gaseous carbon dioxide. Liquid carbon dioxide. Ammonia. Urea. Compressor-pump unit. Supercritical
pressure. Gas compression. Thermodynamic analysis. Efficiency.
И.Ф. Кузьменко, И.М. Морковкин, Г.И. Сайдаль, К.В. Безруков, Ю.Н. Румянцев
ОПЫТ СОЗДАНИЯ КРУПНОМАСШТАБНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ, ХРАНЕНИЯ И ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ЖИДКОГО ВОДОРОДА
Крупнотоннажные производства жидкого водорода, а также соответствующую инфраструктуру его использования начали создавать с середины XX в. для реализации различных программ освоения космоса. В настоящее время водород рассматривается как идеальное экологически чистое топливо для наземных и
авиационных транспортных средств и др. объектов. Для развития водородной энергетики необходимо создание совершенного оборудования для всего технологического цикла использования водорода: ожижение-
хранение-транспортирование. На основе анализа опыта ОАО «Криогенмаш» и с учётом современных тенденций развития криогенной техники рассматриваются проблемы создания необходимого оборудования.
Уделяется внимание разработке ряда эффективных ожижителей водорода с гелиевым криогенным циклом
производительностью 600, 1500, 3000 и 10000 л/ч жидкого водорода. При использовании в гелиевом цикле
вместо винтовых компрессоров их поршневых аналогов удельный расход энергии составит 10-12 кВт⋅ч/кг
жидкого водорода. Приводятся характеристики резервуаров для хранения жидкого водорода, автомобильных и железнодорожных цистерн для его доставки потребителям. Сообщается о разработке нового поколения этих изделий для использования в современных перспективных водородных технологиях.
Ключевые слова: Жидкий водород. Ожижители водорода. Гелиевый криогенный цикл. Водородный криогенный цикл. Удельные затраты энергии на получение жидкого водорода. Резервуары для жидкого водорода. Потери от испарения. Транспортные цистерны.
I.F. Kuzmenko, I.M. Morkovkin, G.I. Saidal , K.V. Bezrukov, Yu.N. Rumyantsev
EXPERIENCE IN DEVELOPMENT OF LARGE-SCALE EQUIPMENT
FOR LIQUID HYDROGEN PRODUCTION, STORAGE AND TRANSPORTATION
Tonnage manufactures of liquid hydrogen and also corresponding infrastructure of its use have started to create
with the middle of XX century for realization of various programs for an outer space exploration. Now hydrogen is
considered as well as ideal pollution-free fuel for ground and aviation vehicles, etc. objects. For development of hydrogen
power is necessary to creation the perfect equipment for all work cycle of hydrogen using: liquefactionstorage-
transportation. On the basis of the analysis of experience of JSC «Cryogenmash» and in view of modern
trends of cryogenic engineering development, the problems of creation are examined. Pays attention to development
of some effective liquefiers for hydrogen with helium cryogenic cycle by productivity 600, 1500, 3000 and 10000 l/h
of liquid hydrogen. At use in helium cycle instead the screw compressors of their piston analogues the specific
power consumption will make 10-12 kW⋅h/kg of liquid hydrogen. The characteristics of liquefiers, liquid hydrogen
storage tanks, road and railway tankers for its delivery to the consumer are given. It is informed on development of
new generation of more perfect equipment for use in modern perspective hydrogen technologies.
Keywords: Liquid hydrogen. Hydrogen liquefiers. Helium cryogenic cycle. Hydrogen cryogenic cycle. Specific
power consumption for liquid hydrogen production. Liquid hydrogen tanks. Evaporation losses. Transport tanks.
С.Н. Пуртов, Е.Ю. Тарасова
УСТАНОВКИ РАЗДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КИСЛОРОДА
Криогенные установки разделения воздуха для производства технологического кислорода с чистотой 95-96
% широко применяются в промышленности. Рассмотрены схемы их работы для получения технологического кислорода низкого давления, а также под давлением до 6 бар с использованием смесевой колонны и дополнительного конденсатора-испарителя. Приведена информация о выпускаемых ОАО «Криогенмаш»
крупнотоннажных установках нового поколения для обеспечения технологическим кислородом различных
предприятий.
Ключевые слова: Воздух. Воздухоразделительная установка. Технологический кислород. Ректификация.
Смесевая колонна. Конденсатор. Криогенный насос.
S.N. Purtov, E.Yu. Tarasova
AIR SEPARATION PLANTS FOR PRODUCTION OF TECHNOLOGICAL OXYGEN
Cryogenic air separation plants for production of oxygen with purity of 95-96 % are widely spread in the industry.
Processes of low pressure oxygen production are considered as well for pressurized oxygen production under pressure
up to 6 bar with use of mixing column or additional condenser. The information of the JSC «Cryogenmash»
tonnage plants for supply with technological oxygen is presented.
Keywords: Air. Air separation plant. Technological oxygen. Rectification. Mixing column. Condenser. Cryogenic
pump.
А.Г. Рубан
АНАЛИЗ ХАРАКТЕРИСТИК БАЛЛОНОВ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ СЖАТЫХ ГАЗОВ
Рассматриваются тенденции развития современного рынка газовых баллонов высокого давления. Описывается конструкционный ряд баллонов высокого давления для технических газов, ацетилена, компримированного природного газа, смесей дыхательных аппаратов. Анализируются технические характеристики, особенности, а также эксплуатационные преимущества цельнотянутых металлических баллонов для газов
высокого давления. Приводятся убедительные подтверждения высокого качества баллонов компании
«Worthington Cylinders GmbH».
Ключевые слова: Баллоны высокого давления. Композитные баллоны. Стальные баллоны. Цельнотянутые
металлические баллоны. Технические газы. Природный газ. Ацетилен. Параметры баллонов. Безопасность
эксплуатации.
А.G. Ruban
CHARACTERISTICS ANALYSIS OF HIGH PRESSURE CYLINDERS FOR COMPRESSED GASES
The trends of the modern market of high pressure gas cylinders are considered. The possible construction range of
high pressure vessels for industrial gases, acetylene, CNG, breathing air mixtures is described. The technical parameters,
specifics and advantages of usage of forged seamless steel cylinders for industrial gases as the most common
type of high pressure vessels are regarded. Convincing confirmation for high quality of cylinders manufactured
by «Worthington Cylinders GmbH» is presented.
Keywords: High pressure cylinders. Composite cylinders. Steel cylinders. Competitive ad-vantages of forged seamless
steel cylinders. Industrial gases. Natural gas. Acetylene. Cylinder parameters. Exploitation safety.
А.В. Троценко, М.В. Поддубная
ОСОБЕННОСТИ ЭКСЕРГЕТИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ В КРИОГЕННЫХ СИСТЕМАХ
Потери эксергии в криогенных системах могут использоваться в качестве универсального критерия термодинамической эффективности. Рассматривается конкретный смысл эксергетических потерь в случае
различной постановки задач термодинамического анализа. Показано, что более обоснованные направления
энергосбережения в криогенной системе могут быть установлены при сравнении реального цикла с соответствующим циклом без технических потерь.
Ключевые слова: Эксергетические потери. Криогенная система. Термодинамическая оптимизация. Цикл
Линде. Рефрижератор.
A.V. Trotsenko, M.V. Poddubnaya
FEATURES OF EXERGETIC LOSSES IN CRYOGENIC SYSTEMS
The losses in cryogenic systems can be applied as universal criterion of thermodynamic effectiveness. The concrete
sense of exergetic losses is considered in cause of different problem formulation of thermodynamic analysis. It is
shown that more substantiated directions of energyprivention in cryogenic system may be obtained by comparison of
real cycle with the corespouding cycle without technical losses.
Keywords: Exergetic losses. Cryogenic system. Thermodynamic optimization. Linde cycle. Refrigerator.
В.И. Файнштейн
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВЗРЫВОБЕЗОПАСНОСТИ ВОЗДУХОРАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК:
РЕТРОСПЕКТИВНЫЙ АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ И СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ
Продукты разделения воздуха (кислород, азот, аргон и др.) получают в основном с использованием процессов и оборудования криогенной техники. Производство и применение криопродуктов ещё на начальном этапе характеризовалось высокой потенциальной опасностью, обусловленной проявлением многочисленных
специфических факторов. Поэтому одновременно с развитием техники низкотемпературного разделения
воздуха и расширением сфер применения получаемых продуктов совершенствовались научные основы и
технологические приёмы обеспечения безопасности. Это позволило специалистам к настоящему времени
накопить опыт и обширные знания, разработать эффективные технологические и конструкторские решения для создания оборудования с высокой степенью взрывозащищённости. В исторической последовательности рассмотрены основные этапы решения проблемы, изложены методы и средства обеспечения
взрывобезопасности современных воздухоразделительных установок.
Ключевые слова: Воздух. Кислород. Азот. Воздухоразделительная установка. Взрывобезопасность. Взрыв.
Ацетилен. Углеводороды. Адсорбер. Цеолит. Жидкий кислород. Конденсатор-испаритель.
V.I. Fainshtein
MAINTENANCE OF EXPLOSION SAFETY OF AIR SEPARATION PLANTS:
RETROSPECTIVE ANALYSIS OF THE PROBLEM AND MODERN STATE
Air separation products (oxygen, nitrogen, argon and others) basically results with use of processes and equipment
of cryogenic technical equipment. Manufacture and application of cryoproducts at the initial stage has found out
their high potential danger caused by demonstration of specific factors. Therefore simultaneously with development
of technical equipment for low-temperature air separation and expansion the spheres of application of received
products were improved scientific bases and technological receptions of safety. It has allowed for experts to save up
experience and an extensive knowledge at present, to develop effective technological and design decisions for creation
of the equipment with a high degree of explosion safety. The basic stages of decision of a problem are considered
in historical sequence, methods and means of maintenance of explosion safety for modern air separation plants
are stated.
Keywords: Air. Oxygen. Nitrogen. Air separation plant. Explosion safety. Explosion. Acetylene. Hydrocarbons. Adsorber.
Zeolite. Liquid oxygen. Condenser-evaporator.
В.И. Файнштейн, Н.А. Пуртов
УПРАВЛЕНИЕ КЦА-УСТАНОВКОЙ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕЁ ЭФФЕКТИВНОЙ РАБОТЫ
В НЕРАСЧЁТНЫХ РЕЖИМАХ
Установки, в которых используется короткоцикловая адсорбция (КЦА), широко применяются для обеспечения кислородом или азотом различных потребителей. Их производительность зависит от температуры
воздуха, всасываемого компрессором. Выбор компрессора производится для условий работы КЦА-
установки в номинальном режиме. Поэтому при изменении температуры воздуха КЦА-установка работает в нерасчётном режиме. Её производительность и другие характеристики при эксплуатации в таких
режимах могут существенно изменяться. Рассмотрены возможности обеспечения эффективной работы
КЦА-установки в нерасчётных режимах с незначительным изменением характеристик. Для этого предложено в циклограмму вводить периоды остановок цикла. Приводится методика расчёта продолжительности этих остановок, излагаются общие требования к выбору компрессора, объёмов воздушного и продукционного ресиверов.
Ключевые слова: Воздух. Короткоцикловая адсорбция. Кислород. Азот. Воздушный компрессор. Нерасчёт-
ные режимы работы. Регулирование. Циклограмма. Ресивер. Производительность.
V.I. Fainshtein, N.A. Purtov
MANAGEMENT OF PSA-PLANT FOR MAINTENANCE OF EFFECTIVE WORK
IN OFF-DESIGN BEHAVIOR MODES
Plants in which used a pressure-swing adsorption (PSA) are widely applied for maintenance of various consumers
by oxygen or nitrogen. Their productivity depends on air' temperature which are intake in the compressor. The
choice of the compressor is made for operating conditions of PSA-plant in nominal mode. Therefore PSA-plant
works in off-design behavior modes at change of temperature of air. Its productivity and other characteristics at operation
in such modes can essentially change. It is shown how to provide an effective work of PSA-plant in offdesign
behavior modes with little change of characteristics. For this purpose is offered to enter in actigram the periods
of stops of a cycle. The design procedure of duration of these stops is resulted, the general requirements to
choice of the compressor and volumes of receivers are stated.
Keywords: Air. Pressure-swing adsorption (PSA). Oxygen. Nitrogen. Air compressor. Off-design behavior modes.
Regulation. Actigram. Receiver. Productivity.
