I. Газоразделение

В настоящее время современные высокотехнологичные системы и установки разделения газов помогают предприятиям решать задачи, связанные с обеспечением производственных процессов техническими газами, в первую очередь, кислородом, азотом, аргоном, водородом, углекислым газом и др.

Газы и газовые смеси, полученные с помощью компрессорных установок и станций, широко применяются в химической и нефтехимической (азотное пожаротушение, продувка и испытание трубопроводов, регенерация катализаторов и пр.), металлургической (нейтральная закалка, цианирование, защита черных и цветных металлов во время отжига), фармацевтической (упаковка препаратов, транспортировка продуктов азотом), пищевой (хранение, перевалка и упаковка пищевых продуктов), электронной (создание инертной среды с целью предотвращения окисления элементов электросхем) промышленности.

Технологии разделения газов разнообразны:

— мембранная технология: в основе разделения газовых сред с помощью мембранных систем лежит разница в скоростях проникновения компонентов газовой смеси через вещество мембраны. Процесс разделения обусловлен разницей в парциальных давлениях на различных сторонах мембраны.

— адсорбционная технология: процесс адсорбционного разделения газовых сред основан на  явлении связывания твердым веществом, называемым адсорбентом, отдельных компонентов газовой смеси. Это явление обусловлено силами взаимодействия молекул газа и адсорбента. Работа адсорбционных газоразделительных систем основана на том, что поглощение компонента газовой смеси сильно зависит от температуры и парциального давления. Таким образом, регулирование процесса поглощения газов и регенерации адсорбента происходит путем изменения давления и/или температуры.

— криогенная технология: принцип работы криогенных установок основан на сжижении воздуха и последующем его разделении на азот, кислород и аргон. Сначала воздух охлаждается до температуры 93 К и превращается в жидкость. Затем благодаря различию температуры кипения его компонентов (азот - 77,36 К, кислород - 90,18 К) выпаривается азот, а остающаяся жидкость всё более обогащается кислородом.

В последнее время значительно ужесточаются требования к чистоте технологических газов, используемых во всех вышеперечисленных областях.

Согласно ГОСТ Р 50555-93 «Промышленная чистота. Классы чистоты газов» и ГОСТ 17433-80 «Промышленная чистота. Сжатый воздух. Классы загрязненности» (аналогичен Международному стандарту DIN ISO 8573-1) признаками чистоты газов являются уровни содержания в них примесей (механические частицы, вода, масло, посторонние газы).

В первую очередь, особые требования предъявляются к чистоте газов по содержанию воды и массовой концентрации загрязнителей. Ниже приведена информация по регулированию влажности (точки росы) технологических газов, сжатого воздуха, а также природного газа.

II. Осушка технологических газов, сжатого воздуха, природного газа. Регулирование точки росы

1. Осушка газов - один из важнейших процессов в переработке технологического газа - необходима для нормальной непрерывной эксплуатации (например, для предотвращения образования гидратных пробок) оборудования в процессе проведения газопламенных работ (сварка, резка, пайка металлов), покрасочных работ, при продувке технологических емкостей и трубопроводов, регенерации катализаторов, при эксплуатации систем газового пожаротушения.

2. Сжатие воздуха в компрессоре приводит к образованию конденсата, поэтому необходимо использовать дополнительный сепаратор для отделения влаги. Однако этого тоже недостаточно, поскольку сжатый воздух, расширяясь в оборудовании, охлаждается независимо от условий среды, что сопровождается дополнительным выделением конденсата. Поэтому и встает вопрос об использовании специальных осушителей, обеспечивающих необходимую точку росы.

Примером применения компрессорно-сушильных установок (КСУ) может служить получение сухих газовых смесей из окружающего воздуха с дальнейшей подачей в кабели связи для предотвращения проникания влаги внутрь кабеля, уменьшения коррозии электрических жил и увеличения сопротивления изоляции жил кабеля. В соответствии с Руководящим документом отрасли РД 45.070-99 «Установки компрессорно-сигнальные для местных сетей связи. Общие технические требования» Министерства связи влажность воздуха на выходе КСУ должна быть не более 0,3г/м3 (абсолютная влажность), относительная влажность при 20°С не более 1,7%.

Ежедневный контроль влажности воздуха на узлах Московской городской телефонной сети с помощью приборов серий ИВТМ-7 и ИВГ-1 существенно повысил надежность эксплуатации КСУ и кабелей связи.

3. Для природного газа, принимаемого к транспортировке по трубопроводному транспорту, существуют технические требования, регламентирующие его состав. Наиболее частым несоответствием, предъявляемым требованиям, является превышение точки росы газа по углеводородам и влаге. На сегодняшний день множество мелких, средних и крупных месторождений остаются неосвоенными или слабо освоенными именно из-за высоких капитальных и эксплуатационных затрат, связанных с подготовкой газа к транспортировке. Проблема осушки газа (в первую очередь от влаги) существует также при заборе газа из подземных хранилищ.

Мембранные установки позволяют значительно понизить точку росы газа, как по влаге, так и по углеводородам. Осушка позволяет достичь ТТР по влаге в соответствии с ОСТ 51.40-93 «Газы горючие природные, поставляемые и транспортируемые по магистральным газопроводам. Технические условия».

В свою очередь, правильное определение температуры точки росы (ТТР) природного газа обеспечивает надёжность контроля качества газа.

III. Продукция, выпускаемая ЗАО «Экологические сенсоры и системы»

ЗАО «ЭКСИС» является производителем сенсоров, контрольно-измерительных приборов и автоматизированных систем контроля на их основе для определения:

— относительной влажности и температуры воздуха и газов серии ИВТМ-7;

— микровлажности неагрессивных технологических газов серии ИВГ-1;

— температуры жидких, твердых и газообразных сред серий ИТ-17 и ИРТ-4;

— концентрации кислорода, метана, моно- и диоксида углерода серий ПКГ-4, ПКУ-4, ТГС-3;

— скорости воздушного потока серии ТТМ-2;

Приборы занесены в Государственный реестр средств измерений РФ и проходят первичную и периодическую поверку.

Остановимся на приборах, эксплуатируемых в составе газоразделительных установок и станций, а также сушильных установок.

1. Стационарные газоанализаторы кислорода ПКГ-4-К

Газоанализаторы серии ПКГ-4-К предназначены для непрерывного или периодического измерения и индикации концентрации кислорода в воздухе и газах.

Серия представлена несколькими модификациями, отличающимися количеством каналов измерения (выносных датчиков), наличием встроенных реле (для подключения исполнительных устройств), а также конструктивным исполнением блока измерения и индикации.

Наиболее удобные и востребованные модели для эксплуатации в составе кислородных установок:

1.1. Стационарный двухканальный газоанализатор кислорода ПКГ-4/2-К-С-Р с питанием от сети 220 В или автономным питанием 24 В.

Достоинством данной модели является возможность ее установки в «щит» (панельный монтаж).

Мембранная кислородная установка производства ЗАО «ГРАСИС» (фотография с сайта www.grasys.ru)

Прибор ПКГ-4/2-К-С-Р комплектуется выносными преобразователями (зондами) различного конструктивного исполнения:

— в виде металлической проточной камеры со  штуцерами «Елочка»

— в виде металлического «микрофона» настенного типа.

1.2. Стационарный одноканальный газоанализатор кислорода ПКГ-4-К-Р-МК-4Р-2А с 4 реле и 2 аналоговыми выходами, с питанием от сети 220 В.

Прибор также комплектуется выносными зондами «микрофон» и проточная камера (со штуцерами с резьбой М8х1, М16х1,5).

— от 0 до 30% об. долей;

— от 0 до 100% об. долей.

Достоинства приборов:

— возможность измерений в подвижных и неподвижных газовых средах;

— малое время готовности прибора после включения;

• - реализован принцип взаимозаменяемости преобразователей различного конструктивного исполнения без дополнительной перекалибровки прибора (кроме щитовой модели ПКГ-4/2-К-С-Р);

— на корпусе измерительного блока расположен разъем для подключения преобразователя давления;

— возможность установки двух порогов звуковой и световой сигнализации (верхний и нижний);

— реализована возможность работы с компьютером по интерфейсам RS-232, RS-485 и USB-порту (для модели ПКГ-4/2-К-С-Р - RS-232 и RS-485);

— возможность протоколирования результатов измерений — приборы могут производить периодическую автоматическую запись измеренных значений в энергонезависимую память в режиме реального времени. Настройка записи, просмотр, сохранение данных производится с помощью специализированного программного обеспечения.

2. Стационарные измерители микровлажности газов (гигрометры) серии ИВГ-1

Гигрометры серии ИВГ-1 предназначены для непрерывного или периодического измерения точки росы и индикации температуры в неагрессивных газовых средах (азот, аргон, воздух, гелий, кислород, водород, эле-газ и др.).

Серия представлена несколькими модификациями, отличающимися количеством каналов измерения (выносных датчиков), наличием встроенных реле (для подключения исполнительных устройств), а также конструктивным исполнением блока измерения и индикации.

Наиболее удобные и востребованные модели для эксплуатации в составе установок и станций осушки:

2.1. Стационарный одноканальный измеритель микровлажности газов ИВГ-1 МК-С-М с питанием от сети 220 В или с автономным питанием 24 В.

Данная модель гигрометра предназначена для панельного монтажа (установка в «щит»).

Также выпускается модель ИВГ-1 Р-МК-М с возможностью регулирования (подключения внешних исполнительных устройств) посредством встроенных реле.

2.2. Стационарный одноканальный измеритель микровлажности газов ИВГ-1 МК-С-2А с 2 аналоговыми выходами, с питанием от сети 220 В.

В модели ИВГ-1 Р-МК-4Р-2А помимо 2-х аналоговых выходов присутствуют 4 встроенных реле для управления исполнительными устройствами.

Гигрометры ИВГ-1 комплектуются выносными преобразователями (зондами) ИПВТ-08 различного конструктивного исполнения:

— в виде металлической проточной камеры  со штуцерами с резьбой М8х1 или М16х1,5

— погружного типа с резьбой для гермообъемов

Диапазон измерения микровлажности газов для приборов ИВГ-1: от −80 (-90) до 0°С по точке росы.

Достоинства приборов:

— реализация принципа «Plug&Play», что обеспечивает возможность подключения к одному измерительному блоку нескольких первичных преобразователей различного конструктивного исполнения без дополнительной настройки;

— возможность пересчета измеренных значений микровлажности в % отн. вл., ppm, °С т.р., мг/м³;

— возможность пересчета значений микровлажности в зависимости от давления анализируемого газа;

— возможность измерения микровлажности газа, находящегося под давлением до 2,5 *106 кгс/м2 (25 атм);

— возможность установки по каждому измерительному каналу двух порогов звуковой и световой сигнализации;

— реализована возможность работы с компьютером по интерфейсам RS-232, RS-485 и USB-порту (для моделей ИВГ-1 МК-С-М, ИВГ-1 Р-МК-М - RS-232 и RS-485);

— возможность протоколирования результатов измерений - гигрометры ИВГ-1 могут производить периодическую автоматическую запись измеренных значений в энергонезависимую память в режиме реального времени. Настройка записи, просмотр, сохранение данных производится с помощью специализированного программного обеспечения.

За годы успешной эксплуатации газоанализаторов кислорода ПКГ-4-К и гигрометров ИВГ-1 в составе компрессорных установок и станций, а также сушильных установок ЗАО «ЭКСИС» приобрело опыт долгосрочного и плодотворного сотрудничества с предприятиями, специализирующимися на разработке и выпуске промышленных установок по получению, разделению газов и их осушке.

Нашими постоянными Заказчиками на протяжении нескольких лет являются:

— ЗАО «Газоразделительные системы» (ЗАО «ГРАСИС»);

— ОАО «Криогенмаш»;

— ОАО «Компрессорный завод», г. Краснодар (ООО «ПК «Борец»);

— ООО «Краснодарский Компрессорный Завод» (ООО «ТЕГАС»);

— ЗАО НВФ «Метакс»;

— ООО «Пневматические системы»

При составлении статьи использовалась информация с сайтов:

1. www.grasys.ru – ЗАО «ГРАСИС»

2. www.metax.ru – ЗАО НВФ «Метакс»

Нормативные ссылки:1. ОСТ 51.40-93 «Газы горючие природные, поставляемые и транспортируемые по магистральным газопроводам. Технические условия».