Г.К. Лавренченко
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА
Украинской ассоциацией производителей технических газов «УА-СИГМА» 18-22 мая 2009 г. в Одессе был
проведён III-ий международный семинар «СО2-2009». Рассматриваемые на семинаре вопросы относились к
актуальной проблеме повышения эффективности и экологотехнологической безопасности производства и
использования диоксида углерода. Эта проблема представляет интерес не только для производителей СО2
и карбамида, но и тех, кто выпускает различное углекислотное оборудование. Актуальность проблемы
обусловлена, с одной стороны, тем, что диоксид углерода — парниковый газ, а с другой — высоколиквидный
продукт, в котором нуждаются различные отрасли промышленности. В докладах нашёл отражение обстоятельный анализ указанной проблемы. Сделаны сообщения о новых разработках высокоэффективных
энерготехнологических комплексов, потребляющих только природный газ для одновременного производства
жидкого диоксида углерода, газообразного азота, электрической и тепловой энергии. Большой интерес у
специалистов вызвали доклады о компрессорно-насосных установках, использующих холод аммиака для
производства жидкого СО2 и подачи его на синтез карбамида. Ряд докладов был посвящён изложению
имеющегося опыта эффективного и безопасного производства СО2. Было организовано обсуждение недостатков нового стандарта Украины на диоксид углерода. Участники семинара приняли резолюцию, призывающую предприятия повышать эффективность производства СО2, снижать его выбросы в окружающую
среду.
Ключевые слова: Диоксид углерода. Парниковый эффект. Экология. Эмиссия СО2. Риформинг природного
газа. Аммиак. Карбамид. Когенерация. Ожижение СО2. Холодопроизводительность. Компрессорно-насосная установка. Безопасность.
G.K. Lavrenchenko
ACTUAL PROBLEMS OF MANUFACTURING AND USING OF CARBON DIOXIDE
The Ukrainian Association of Manufacturers of Industrial Gases «UA-SIGMA» on May, 18-22, 2009 in Odessa had
been carried out the third international seminar «СО2-2009». The questions considered at seminar have been incorporated
by an actual problem of increase of efficiency and ecologically-technological safety of manufacture and
use of carbon dioxide. In this problem was interested not only the manufacturers of СО2 and urea but also those
who releases the various carbon dioxide equipment. The urgency of a problem is caused, on the one hand, that carbon
dioxide is hotbed gas, on the other hand, the high-consumable product in which various industries require. The
detailed analysis of the specified problem was found reflection in reports. The statements on new development of
highly effective energotechnological complexes using only natural gas for simultaneous manufacturing of liquid
carbon dioxide, gaseous nitrogen, electric and thermal energy was made. The big interest of experts was caused by
reports about compressor-pump units using a cold of ammonia for manufacture liquid CO2 and its submission on
synthesis of urea. Participants of a seminar have accepted the resolution calling the enterprises to raise the efficiency
of production СО2, to reduce its emissions in an environment.
Keywords: Carbon dioxide. Greenhouse effect. Ecology. Emission of СО2. Riforming of natural gas. Ammonia.
Urea. Co-generation. Compressor-pump station. Liquefaction CO2. Cold-productive. Safety.
Г.А. Горбенко, И.В. Чайка, П.Г. Гакал, Р.Ю. Турна
ПРИМЕНЕНИЕ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА В ХОЛОДИЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЯХ
На основе диоксида углерода создаются эффективные низкотемпературные системы охлаждения. В них
СО2 применяется либо как хладагент в нижней ветви каскадной холодильной машины, либо как хладоноситель. Верхние ветви каскадов работают чаще всего на аммиаке или хладагенте R507. В качестве примеров
практического использования сообщается: о создании холодильной установки для холодоснабжения низкотемпературных камер хранения крупного холодильного склада; о разработке системы утилизации холода
при газификации жидкого СО2 на крупном парниковом хозяйстве. Приводятся характеристики комплектующих для указанных систем. Для разработки и проектирования сложных холодильных машин и установок предлагается использовать системный подход к моделированию тепловых, гидравлических и других
процессов.
Ключевые слова: Диоксид углерода. Хладагент. Хладоноситель. Насос. Теплообменники. Арматура. Компрессоры. Каскадная холодильная машина. Газификация жидкого СО2.
G.A. Gorbenko, I.V. Chaika, P.G. Gakal, R.Yu. Turna
APPLICATION OF CARBON DIOXIDE IN REFRIGERATING TECHNOLOGIES
On a basis of carbon dioxide are created an effective low-temperature systems of cooling. In them CO2 it is applied
as a coolant in the bottom strand of the cascade refrigerating machine or as refrigerant. The top strands of cascades
work more often on ammonia or coolant R507. As examples of practical use is informed: about creation of refrigerating
plant for refrigeratory supply of low-temperature storage room on a large refrigerating warehouse; about system
for utilization of cold at gasification liquid CO2 on a large hotbed sector. Characteristics of components for the
specified systems are resulted. For development and designing of complex refrigerating machines and plants it is offered
to use the system approach to modelling thermal, hydraulic and other processes.
Keywords: Carbon dioxide. Coolant. Refrigerant. Pump. Heat-exchanger. Armature. Compressors. Cascade
refrigerating machine. Gasification of liquid CO2.
М.О. Мартынюк, М.Г. Хмельнюк
АНАЛИЗ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОПАНОВОГО ХОЛОДИЛЬНОГО КОМПРЕССОРА ТИПА ТП5-5 ПРИ ЕГО
РАБОТЕ НА СМЕСИ ПРОПАН/ЭТАН
Рассматриваются возможности применения смеси пропан/этан как перспективного рабочего тела в пропановой холодильной установке, входящей в состав комплекса низкотемпературной конденсации природного газа. Для описания работы установки на смеси пропан/этан моделируются характеристики турбохолодильного агрегата. Анализ характеристик компрессора позволяет сделать вывод о допустимых режимах
работы установки на новом рабочем теле, а также о её энергетических показателях. При эксплуатации
двухсекционного центробежного компрессора на смеси необходимо согласовывать работу секций компрессора с учётом потоков основного и переохлаждающего циклов. Расчётные исследования позволили определить необходимые условия работы установки на новом рабочем теле (требуемая температура конденсации и холодопроизводительность), а также произвести оценку энергетической эффективности компрессора турбохолодильного агрегата.
Ключевые слова: Центробежный компрессорный агрегат. Пропан. Смесь пропан/этан. Секции компрессора. Согласование работы секций. Холодопроизводительность. Политропный КПД секции. Степень повышения давления. Основной и переохлаждающий циклы холодильной установки.
M.O. Martynyuk, M.G. Khmelnyuk
ANALYSIS OF CHARACTERISTICS OF PROPANE REFRIGERATING COMPRESSOR SUCH AS TYPE «TP5-5» AT
ITS WORK ON A MIXTURE PROPANE/ETHANE
Possibility of application of mixture propane/ethane as perspective working body in propane refrigerating unit included
in complex of low-temperature condensation of natural gas are considered. For the description of work of
unit on a mixture propane/ethane the characteristics of turborefrigerating unit are modelled. The analysis of characteristics
of the compressor allows to draw a conclusion on frameworks operating modes of unit on a new working
body, and also about its power parameters. At operation of the two-section centrifugal compressor on a mixture it is
necessary to coordinate the work of compressor sections in view of streams of the basic and overcooling cycles. Settlement
researches have allowed to define the necessary operating conditions of unit on a new working body (the
required temperature of condensation and refrigerating capacity), and also to make an estimation of power efficiency
of the compressor of turborefrigerating unit.
Keywords: Centrifugal compressor unit. Propane. Mixture propane/ethane. Сompressor sections. Coordination of
sections work. Refrigerating capacity. Polytropic efficiency of section. Extent of pressure build-up. Basic and supercooling
cycles of refrigerating unit.
М.Б. Кравченко
УСЛОВИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ МНОГОПОТОЧНЫХ РЕКУПЕРАТИВНЫХ ТЕПЛООБМЕННИКОВ
КРИОГЕННЫХ УСТАНОВОК
Многопоточные рекуперативные теплообменники широко используются в криогенных установках. При
разработке теплообменников необходимо контролировать их работоспособность с учётом второго начала термодинамики. Для двухпоточного теплообменника проверка работоспособности может проводиться
только на основе термодинамического анализа реализуемых процессов. В случае использования многопоточных аппаратов такого анализа недостаточно для проверки их работоспособности. Сформулированы в
общем случае достаточные условия работоспособности многопоточного теплообменника. Они иллюстрируются рядом примеров, относящихся к трёхпоточным теплообменникам. Предложенная методика позволяет обходиться без вычисления температур всех потоков и параметров интенсивности теплообмена.
Ключевые слова: Криогенная установка. Двухпоточный теплообменник. Многопоточный теплообменник.
Воздухоразделительная установка. Первое и второе начала термодинамики. (q–1/T)-диаграмма. Работоспособность теплообменника. Необходимое и достаточное условие работоспособности теплообменника.
M.B. Kravchenko
CONDITIONS OF OPERABILITY OF MULTICIRCUIT RECUPERATIVE HEAT EXCHANGERS FOR CRYOGENIC
PLANTS
Multicircuit recuperative heat exchanger are widely used in cryogenic plant. By development of heat exchanger it is
necessary to supervise their operability in view of the second law of thermodynamics. For double-flow heat exchanger
the check of operability can be carried out only on the basis of the thermodynamic analysis of realize processes.
In case of using of multicircuit devices of such analysis it is not enough for check of their operability. Sufficient
conditions of multicircuit heat exchanger operability are formulated generally. They are illustrated by a number
of the examples concerning to three-flow heat exchangers. The offered method allows to do without calculation
of temperatures of all flows and parameters of intensity of heat exchange.
Keywords: Cryogenic plant. Double-flow heat exchanger. Multicircuit heat exchanger. Air separation plant. First
and second laws of thermodynamics. (q–1/T)-diagram. Heat exchanger operability. Necessary and sufficient condition
of heat exchanger operability.
И.К. Буткевич
КРИОГЕННЫЕ ГЕЛИЕВЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ ОБЪЕКТОВ СО СВЕРХПРОВОДЯЩИМИ УСТРОЙСТВАМИ:
СОЗДАНИЕ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ
Различные объекты со сверхпроводящими устройствами начали разрабатывать с 60-ых годов прошлого
века. Для их криостатирования требовались криогенные гелиевые системы (КГС) большой производительности. Создание таких систем представляло сложную научно-техническую проблему. В историческом аспекте рассматривается, как совершенствовались специалистами ОАО «Криогенмаш» (Балашиха Московской области, РФ) различные КГС. Изложены особенности КГС, созданных для перспективных криостатируемых объектов: сверхпроводящие кабели; установки для исследования процессов управляемого термоядерного синтеза «Токамак-7» и «Токамак-15»; криостаты для МГД-установок; оборудование со сверхпроводниками для ускорительно-накопительного комплекса. В процессах создания криогенного оборудования
удалось сформировать концепцию разработки высокоэффективных КГС. Её воплотили в конструкции КГС
последних моделей.
Ключевые слова: Криогеника. Сверхпроводники. СП-кабели. СП-магниты. Криогенная гелиевая система.
Ожижение. Рефрижерация. Детандер. Термоядерный синтез. Эффективность. Надёжность.
I.K. Butkevich
CRYOGENIC HELIUM SYSTEMS FOR OBJECTS WITH SUPERCONDUCTING DEVICES:
CREATION AND PERFECTION
Various objects with superconducting devices have started to develop since 60th years of the last century. For them
cryostatting were required cryogenic helium systems (CHS) of the large productivity. Creation of such systems represented
a difficult scientific and technical problem. In historical aspect is considered as were improved various
CHS by experts of JSC «Cryogenmash» (Balashikha of Moscow area, Russian Federation). Features of CHS created
for perspective cryostatting objects are stated: superconducting cabels; units for research of processes of controlled
thermonuclear synthesis «Tokamak-7» and «Tokamak-15»; cryostats for MGD-units; equipment with superconductors
for accelerating-storage complex. During creation of the cryogenic equipment it was possible to generate
the concept of development highly effective CHS. It succeeded to be realized in development CHS of last models.
Keywords: Cryogenics. Superconductors (SC). SC-cables. SC-magnets. Cryogenic helium system. Liquefaction. Refrigeration.
Expander. Thermonuclear synthesis. Efficiency. Reliability.
Ю.П. Блазнин, В.А. Горохов, В.М. Голубев
БЛОКИ КОМПЛЕКСНОЙ ОЧИСТКИ ВОЗДУХОРАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК ОАО «КРИОГЕНМАШ»:
МЕТОДЫ РАСЧЁТА, КОНСТРУКЦИИ, ОПЫТ ПУСКОНАЛАДКИ И ЭКСПЛУАТАЦИИ
Блоки комплексной очистки (БКО) являются неотъемлемой частью современной воздухоразделительной
установки (ВРУ). Они предназначены для глубокой очистки воздуха от примесей перед его низкотемпературным разделением. Внедрение этой технологии очистки в ВРУ большой производительности потребовало проведения комплекса исследовательских и опытно-конструкторских работ. Детально исследованы
процессы адсорбции, регенерации и поля скоростей воздуха и регенерирующего газа в адсорбционных слоях.
Созданы методы расчёта БКО. Разработаны различные конструкции адсорберов и проведены их опытнопромышленные испытания. Установки производительностью до 205 тыс. нм3/ч с новыми БКО освоены в
производстве и внедрены на ряде предприятий. Получен ценный опыт пусконаладки и эксплуатации. Приведены результаты выполненных работ, определившие технические решения, принятые при создании БКО
для ВРУ нового поколения ОАО «Криогенмаш».
Ключевые слова: Воздухоразделительная установка. Очистка воздуха. Адсорбция. Регенерация. Аэродинамика движения потоков в адсорбционных слоях. Конструкция адсорберов. Схемы. Пусконаладка. Эксплуатация.
Yu.P. Blaznin, V.A. Gorokhov, V.M. Golubev
FRONT-END PURIFICATION UNITS FOR AIR SEPARATION PLANTS MADDING BY JSC «CRYOGENMASH»:
METHODS OF CALCULATION, DESIGN, EXPERIENCE OF COMMISSIONING AND OPERATION
Front-end purification units (FEPU) are an integral part of a modern air separation plant (ASP) and are intended
for air deep purification from the impurities before its low-temperature separation. The above purification process
implementation at high-capacity ASP required carrying out of a great scope of comprehensive sophisticated research
and design works. Adsorptive layers adsorption, regeneration and aerodynamics processes of regenerating
gaseshave been studied in details. The purification units calculation procedures have been developed. Various designs
of adsorbers have been developed and their experimental and industrial testing has been performed. The
plants of up to 205 thousand nm3/h equipped with new front-end purification units have been mastered at JSC
«Cryogenmash» production facilities and implemented at a number of enterprises. The company possesses a certain
experience in the equipment commissioning and operation. Some results of executed works that determined the engineering
solutions adopted in the process of developing FEPU for JSC «Cryogenmash» new ASP are stated.
Keywords: Air separation plant. Air purificationа. Adsorption. Regeneration. Aerodynamics of flow movement at
absorption layers. Adsorbers design. Circuits. Commissioning. Operation.
Ю.А. Сергеев, Р.В. Андержанов, М.Е. Егрищин, В.Б. Циглеев
ЭФФЕКТИВНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЖИДКОГО ДИОКСИДА УГЛЕРОДА В СОВРЕМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЯХ
КРУПНОТОННАЖНОГО ПРОИЗВОДСТВА КАРБАМИДА
Потребление карбамида в мире непрерывно растёт. Сырьевые компоненты на синтез карбамида поступают из производства аммиака: аммиак — в жидком виде, а диоксид углерода — в газообразном. Специалистами цеха производства карбамида ОАО «Одесский припортовый завод» предложено дополнительно
использовать жидкий диоксид углерода для увеличения производства карбамида, так как производительность компрессора диоксида углерода достигла своего предела. При подаче 2 т/ч жидкого диоксида углерода производительность агрегата карбамида увеличилась примерно на 5 %.
Ключевые слова: Производство карбамида. Диоксид углерода. Насос. Компрессор. Энергозатраты.
Yu.A. Sergeev, R.V. Anderzhanov, M.E. Egrishchin, V.B. Tsigleev
EFFECTIVE USE OF LIQUID CARBON DIOXIDE IN MODERN TECHNOLOGIES OF TONNAGE MANUFACTURE
OF UREA
Consumption of urea in the world continuously grows. Raw components on synthesis of urea received from manufacture
of ammonia: ammonia is in a liquid condition and carbon dioxide in gaseous. Experts of ureaў shop to
manufacture OJSC «Odessa Port Plant» is offered for using in addition liquid carbon dioxide for increase of manufacture
of urea as productivity of carbon dioxide compressor has achieved the limit. At submission of 2 tn/h of liquid
carbon dioxide the productivity of the unit of urea has increased approximately on 5 %.
Keywords: Manufacture of urea. Carbon dioxide. Pump. Compressor. Power inputs.
А.В. Троценко, М.В. Поддубная
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЦИКЛОВ КРИОГЕННЫХ СИСТЕМ МЕТОДОМ ИСКЛЮЧЕНИЯ ПОТЕРЬ
Предложено развитие метода последовательного исключения эксергетических потерь для циклов и ступеней охлаждения криогенных установок. Рассмотрены особенности его применения для структур установок по сравнению с эксергетическим анализом отдельных её элементов. Приведены результаты расчётов и
их анализ для распространённых циклов криогенной техники.
Ключевые слова: Эксергетические потери. Термодинамическая оптимизация. Циклы криогенных установок.
A.V. Trotsenko, M.V. Poddubnaya
THERMODYNAMIC ANALYSIS OF THE CRYOGENIC CYCLES BY THE METHOD OF EXERGETIC LOSSES
ELIMINATION
The method of the exergetic losses elimination for cryogenic cycles and their cooling stages is developed. The particularities
of its applying to the structures of cryogenic installations in comparison with the exergetic analysis of
their individual elements are considered. The results of calculations and analysis of the elements for the considered
cycles of cryogenic technique are given.
Keywords: Exergetic losses. Thermodynamic optimization. Cycles of cryogenic plants.
Г.И. Сайдаль
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭФФЕКТИВНЫМИ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫМИ СИСТЕМАМИ СОВРЕМЕННОГО
КРИОГЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Показатели криогенного оборудования часто напрямую зависят от качества используемых в нём теплоизоляционных систем. Разработке и совершенствованию таких систем большое внимание уделяют на
известном предприятии — ОАО «Криогенмаш» (Балашиха Московской области). Приводятся характеристики вспученного перлитового песка как наиболее востребованного теплоизоляционного материала
криогенных воздухоразделительных установок и др. оборудования. Сообщается о разработке новых технических условий на этот тип теплоизоляции и организации контроля его качества. Обращается внимание на рост использования в криогенном оборудовании новых видов теплоизоляции на основе вспененных
каучуков. Приводится перечень оборудования, в котором целесообразно применять слоисто-вакуумную
теплоизоляцию.
Ключевые слова: Криогенное оборудование. Теплоизоляция. Перлит. Технические условия. Вспененные
каучуки. Слоисто-вакуумная изоляция.
G.I. Saydal
MAINTENANCE BY EFFECTIVE HEAT INSULATION SYSTEMS OF THE MODERN CRYOGENIC EQUIPMENT
Parameters of the cryogenic equipment frequently directly depend on quality of used in it heat insulation systems.
The big attention give for development and perfection of such systems at the known enterprise — JSC «Cryogenmash
» (Balashikha of Moscow area). Characteristics of circulite sand as the most claimed heat insulation material
of cryogenic air separation plants and others equipment are resulted. It is informed about development of new
specifications on this type of heat insulation and the organizations of the control of its quality. It is paid attention to
growth of use in the cryogenic equipment of new kinds of heat insulation on a basis of foamed rubbers. The list of
the equipment in which is expedient to apply laminated-vacuum heat insulationis is resulted.
Keywords: Cryogenic equipment. Heat insulation. Pearlite. Specifications. Foamed rubbers. Laminated-vacuum insulation.
В.А. Глухов, А.В. Глухов, Д.А. Демидов
СПЕЦИАЛЬНЫЙ ЦЕОЛИТ КА-СО ДЛЯ ЭФФЕКТИВНОЙ ОСУШКИ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА
Адсорбционная осушка диоксида углерода при его производстве существенно влияет на товарные свойства. Адсорбционные блоки обеспечивают необходимое качество осушки и безопасную работу установки при
применении гранулированных цеолитов специального назначения. Они должны иметь высокую поглощающую способность и обладать селективностью по влаге. Для производства эффективного адсорбента разработана новая технология. Синтетический цеолит специального назначения КА-СО выпускается заводом
«РеалСорб» (Ярославль, Россия). Он с успехом применяется в адсорбционных блоках для селективной осушки диоксида углерода на многих предприятиях.
Ключевые слова: Диоксид углерода. Синтетический цеолит. Осушка. Блок адсорбционной осушки.
V.A. Glukhov, A.V. Glukhov, D.A. Demidov
SPECIAL ZEOLITE КА-CO FOR EFFECTIVE DRYING OF CARBON DIOXIDE
Adsorptive drying of carbon dioxide during its manufacture essentially influences on commodity properties. Adsorptive
blocks provide the necessary quality of drying and safe work of plant at application of granulated zeolites of
special purpose. They should have a high absorbing ability and to provide selectivity on damp. The new technology
is developed for manufacture of effective adsorbent. Synthetic zeolite of special purpose КА-CO is issued by plant
«RealSorb» (Yaroslavl, Russia). It is applied with success in adsorptive blocks for selective drying of carbon dioxide
at many enterprises.
Keywords: Carbon dioxide. Synthetic zeolite. Drying. Block of adsorptive drying.
