УДК 661,97.001.5    Группа Г43

руководящий документ по стшдашзацщ

ПРАВИЛА

Оборудование для безбаллснного    РД 26-4-87

обеспечения предприятий двуокисью

углерода

Выбор и применение

ОКСГУ 3602    Взамен РШ    26-325-79

Дата введения с 01.07.87,

Настоящий руководящий докуш*гг распространяется на типовое оборудование для безбаллонного обеспечения предприятий двуокисью углерода и устанавливает методику выбора и правила применения наиболее экономичного оборудования в зависимости от годового расхода двуокиси углерода и удаленности предаиятия-потребитвдя от предприятия-поставщика.

С. 2 РД 26-4-87

I. ДВУОКИСЬ УГДЙРОДА ЖИДКАЯ

1Л. Двуокись углерода или углекислый газ (С0₂) может находиться в газообразном, сжиженном и твердом (в виде сухого льда) состояниях. Плотность двуокиси углерода зависит от давления, температуры и агрегатного состояния, в котором она находится.

Молекулярная масса .... ........ 44,01

Плотность при 20°С и давлении

0,1013 МПа (760 мм-рт.ст.), кг/м³ ....    1,83

Критическая температура, °С ....... 31,04

Критическое давление, МПа (кгс/см^) . . .    7,38    (75,3)

Тройная точка двуокиси углеоода характеризуется избыточным давлением 0,428 МПа (4,28 кгс/см^) и температурой минус 56,6°С.

В жидком состоянии двуокись углерода может находиться только под давлением выше Р_изб =0,428 МПа (4,28 кгс/см^). Двуокись углерода не представляет опасность для здоровья человека При концентрации её в воздухе рабочей зоны 0,5% по_ объему. При содержании в воздухе свше 5 % двуокиси углерода появляется ощущение раздражения слизистых оболочек дыхательных путей и глаз, кашель, ощущение тепла в груди и головные боли.

Технические требования к жидкой двуокиси углерода определяются ГОСТ 8050-85 "Двуокись углерода газообразная и жидкая. Технические условия”.

1.2. Двуокись углерода находит большое применение в различных отраслях народного хозяйства: машиностроительной, пищевой, нефтедобывающей, химической, сельском хозяйстве и др.

В машиностроении особое место занимает сварка в среде двуокиси углерода, так как является одним из перспективных направлений дальнейшей механизации сварочных работ, обеспечивающая повышение производительности труда в 2-4 раза и высокое качество сварных швов.

Объемы применения этого вида сварки в СССР непрерывно возрастают, а потребности сварочного производства в двуокиси углерода удовлетворяются еще недостаточно. Основными причинами такого положения являются дефицит в баллонах и отсутствие специальных хранйлищ-накопителей для утилизации двуокиси углерода у большинства поставщиков,вследствие чего значительное коли-

РД 26-4-87 С,. IX

ныа и контрольно-измерительные устройства.

В качестве теплоносителя в газификаторе УГ-20Ш используется пар или горячая вода (t > 80°С).

Электрические газификаторы ЭГУ-100 и ГУ-400 снабжены электро-нагревательными элементами.

Расход теплоносителя и потребляемая электроэнергия приведены в табл.2.

Таблица Z

4.7. Комплексы углекислотного оборудования_# указанные в табл Л, при необходимости могут доукомплектовываться всяомдгатеяь-н» оборудованием.

К вспомогательно!^ оборудованию относятся? установка наполнения баллонов УНБ-2;

установка принудительного перелива дедкой двуокиси углерода УШУ-1.

Установка УНВ-2 предназначена для наполнения стальных сорокалитровых баллонов дедкой двуокисью углерода. Установку рекомендуется применять в тех случаях, когда на предприятиях необходимо иметь баллоны с редкой двуокисью углерода для жттж отдельных рабочих постов, не включенных в цейтрадиаованнуш еие* тему, сатураторных точек и т.п.

Применение установки УНВ-2 позволяет полностью vmmтть межзаводскую транспортировку баллонов.

Производительность установки, Кг/ч ,    .    _s „    90

Давление, Ша (кгс/см²)

всасывания ,    .    ,    *    .    0,8-2,6(8-26)

нагнетания .    ₄    ^    До    6,3(53)

Мощность электродвигателя, кВт ...    ,    _i    1,1

0„ 12 ГД 26-4-87

Напряжение сети', В ,    „    .    220/380

Количество углекислотных постов ,    - 2

Количество одновременно наполняемых баллонов ......    .    . I

Масса, кг ...     280

Габаритные- размеры, мм    1150x480x1160

в них.

Рабочее давление, МПа (кгс/см^) .    ,    .    0,8-2,5(8-25)

Создаваемый перепад давления,

МПа (кге/см²) ..........0,08(0,8)

Скорость перелива, т/ч .    ,    .    ,    .    .    .    8-10

Мощность электродвигателя, кВт.    .    .    .    ,2,2

Напряжение сети, В .    „    „    „    .    «    . 220/380

Масса, кг..........335

Габаритные размеры, мм ,    .    934x840x565.

4.8. Для предприятий с годовой потребностью двуокиси углерода менее 80 т в год централизованное обеспечение экономически целесообразно, если транспортная цистерна принадлежит поставщику.

В качестве транспортной цистерны в этом случае следует применять заправщик ЗПУ-4, серийно изготавливаемый НПО "Кислород-мат" (г„Одесса) и предназначенный для закачки двуокиси углерода потребителю как в баллоны под высоким давлением, так и в Изотермические емкости под средним давлением.

Техническая характеристика заправщика ЗПУ-4

Масса перевозимой ждцкой двуокиси углерода, кг    , 3790

Номинальный объем сосуда, м³............. . 4,0

Избыточное рабочее давление в резервуаре, МПа.....2,5

Избыточное давление, создаваемое

поршневым насосом, МПа ...... ........... 14,7

Время заполнения одного баллона

объемом 40 л, мин. . . . ...... 5,0

Массовый расход жидкой двуокиси углерода

при перекачке центробежным насосом, т/ч....... 8,0

РД 26-4-8? С. 13

Габаритные размеры, мм Масса, кг ..... .

5. ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ ДВУОКИСЬЮ УГЛЕРОДА

5.1. Общие положения

5.1 Л. С целью правильного выбора наиболее экономичного оборудования для безбеллонного обеспечения предприятий двуокисью углерода заинтересованным организациям следует руководствовать-ся типовым рядом комплексов оборудования (см.табл.X) и величинами приведенных затрат при применении оборудования для обеспечения предприятий двуокисью углерода (табл.З).

По табл.. 3 определяется тип транспортной цистерны, на основе которой должно производиться комплектование соответствующего комплекса выбираемого оборудования.

Методика выбора наиболее экономичного оборудования представлена в подразделе 5.2 настоящего руководящего документа.

Примечания: I, Для предприятий с годовым потреблением двуокиси углерода менее 80 т доставка ее в изотермических цистернах экономически целесообразна, если последние принадлежат поставщику. В противном случае доставку жидкой двуокиси углерода следует осуществлять в баллонах.

2. Для предприятий с годовым потреблением двуокиси углерода от 80 до 100 г, удаленных от поставщика на расстояние до 400 км, доставку жидкой двуокиси углерода следует осуществлять в транспортных цистернах ЦВУ-3,0-2,0.

5.1.2.    При выборе оборудования следует учитывать, что в*» рианты доставки двуокиси углерода в транспортных цистернах, принадлежащих поставщикам, могут быть осуществлены при условна закрепления за одним поставщиком нескольких потребителей. Такое закрепление заводов должно производиться по согласованию с Союзглавхимом Госснаба СССР.

Зри этом следует учитывать, что углекислотные кале экс до рожны© цистерны в настоящее время серийно не изготавливаются,

5.1.3.    Суммарная вместимость стационарных накопителей,уста-

0. 16 РД 26-4-87

новленных у поставщика, должна обеспечивать бесперебойный отпуск жидкой двуокиси углерода в транспортные цистерны.

5.1.4.    Методика определения потребного количества оборудования для потребителя с учетом создания необходимого производственного запаса жидкой двуокиси углерода представлена в подразделе 5.3 настоящего руководящего документа.

5.1.5.    В случае остановки на 2-3 месяца производства COg из-за отсутствия сырья (сезонный простой), на предприятиях-поетавщиках или прикрепленных к ним предприятиях-потребителях должны быть установлены стационарные накопители необходимой вместимости, обеспечивающие бесперебойную работу потребителей на время простоя, или в этот период потребитель должен снабжаться жидкой двуокисью углерода от другого запасного поставщика.

5.2* Методика выбора

5.2Л. Для выбора оптимального комплекса оборудования с помощью табл.З необходимо иметь следующие исходные данные:

а)    планируемый объем потребления двуокиси углерода у потребителя, т/год;

б)    фактическое расстояние перевозок двуокиси углерода от поставщика до потребителя, км.

5.2,2, При совпадении планируемого объема потребления двуокиси углерода и фактического расстояния перевозки с табличными значениями необходимо по табл.З в соответствующей строке определить наименьшую величину затрат по доставке I т двуокиси углерода и по ней выбрать тип транспортной цистерны.

Пример. Исходные данные:

планируемый объем потребления двуокиси углерода 0® 500 т/год;

фактическое расстояние перевозки двуокиси углерода от поставщика до потребителя S * 100 км.

Для решения поставленной задачи необходимо в табл.З выделить строку, соответствующую расстоянию 100 км при объеме потребления 500 т в год, и определить в этой строке наименьшее значение величины затрат по доставке I т двуокиси углерода, В данном случае это значение составляет 27 руб. 81 коп. при доставке двуокиси углерода в транспортной цистерне Щ!У-6,0-1,8М, •принадлежащей поставщику.

Таким образом, для внедрения беобаллокного обеспечения

0. 20 РД 26-4-87

Для выборе оптимального комплекса оборудования необходимо с помощь» формулы (I) определить ориентировочные значения приведенных затрат по доставке I т двуокиси углерода для двух-трех наиболее экономичных вариантов и выбрать из них вариант с наименьшим значением величины затрат (С).

Пример, Исходные данные:

планируемый объем потребления двуокиси углерода G* 410 т/год;

фактическое расстояние перевозок двуокиси углерода от поставщика до потребителя S * 145 км;

цистерна принадлежит предприятию-потребителю.

Для решения этой задачи по табл.З выбираем величины затрат по доставке двуокиси углерода ряда экономичных вариантов для близлежащих значений объемов потребления и расстояний перевозок и для удобства расчета записываем их в виде табл.4, приведенной ниже.

Таблица 4

По формулам (2) и (3) определяем коэффициенты Kj и Kg, которые для данных значений G * 410 т и S * 145 км являются ^П$С?КЯННЫМ.

к * 410 - 300 ¹ 500 - 300

к..

* 200 - IC0

По формуле (I) определяем стоимость доставки I т двуокиси У елерода.

РД 26-4-87 С, 3

чество двуокиси углерода вместе с отходящими газами различных производств выбрасывается в атмосферу. Широкое применение без-баллонного способа позволит сократить большие транспортные расходы, значительно уменьшить потери двуокиси углерода и улучшить использование мощностей углекислотных производств..

2. СПОСОБЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ

ДВУОКИСЫО УГЛЕРОДА

2.1, Для централизованного обеспечения двуокисью углерода потребителем могут быть применены: газопровод от поставщика ж потребителю, автономная станция и изотермические резервуары среднего давления, предназначенные для хранения и транспортировки жидкой двуокиси углерода под рабочим давлением до 2,5 Ша«

2.2,. Газопровод обеспечивает подачу двуокиси углерода под определенным давлением, которая, пройдя регулирующие устройства, поступает к рабочим постам. Этот способ транспортировки газа прост» Однако вследствие высокой стоимости строительства газопровода, особенно в черте города или на пересеченной местности, его можно рекомендовать к'применению .только после проведения технико-экономического анализа.

2.3. Автономная станция на машиностроительном или другом предприятии представляет отдельный специализированный цех, предназначенный для производства двуокиси углерода для собственных нужд. Станция включает в себя большой комплекс сложного и металлоемкого технологического оборудования.

Исходным сырьем для получения двуокиси углерода является топливо. Продукт сжигания топлива - дымовой газ и пар полностью расходуются на процесс получения двуокиси утлечода, где бы сжигание топлива не производилось, в автономных котельных или котлах ТЩ. На каждую тонну двуокиси углерода расходуется до I т условного топлива.

Двуокись углерода получают из дымовых газов абсорбционное дееорбционным способом, являющимся самым сложным из всех технологических схем его производства.

Технологическая схема автономной станции, как правило.

рд 26-4-87 с. 21

1.    Для цистерну Ц&У-3,0*2,0;

С« <1-0,55) [о,45(50,16-40,02) +40,.02,] +0,55 [о,45(41,14--30,87)+30,8?] * 39,58 руб.

2.    Для цистерну ЦЖУ-6,0-1,8И:

С"- (1-0,55) [ 0,45(48,II-4I,22)+4I,22] +0,55jb,45(3S,32~ -29,3?)+29,37J -37,81 руб.

3» Для цистерны Щ\У-9,0-1,8И:    _г

G* = (1-0,55) [0,45(48,23-43,51 )+43,5l] +0,55 [0,45<33,20--28,545+33,20] « 39,95 руб.

Из расчета видно, что для внедрения безбаллонного снабжения предприятия двуокисью углерода, потребляющего 410 ? газа в год и находящегося на расстоянии 145 км от поставщика, наиболее экономичным является П комплекс оборудования с применением транспортных цистерн ЦШУ~6,0~1,8М, принадлежащих потребителю* Затраты по доставке I т двуокиси углерода при этом составят 37+81 руб*

5.2.4. При совпадении планируемого об'ыема потребления двуокиси углерода в или фактического расстояния перевозки S с табличным значением ( <д, , S* ) формула Ш упрощается. Ориентировочную стоимость доставки следует определять по одной из

Примечание, Значения Кг, Kg, C^_t Cg и Cg определяются по методике, изложенной в п. 5.2.3.

5.3. Определение необходимого количества оборудования дяя потребителя

5.3.1. В случае, когда транспортные цистерны принадлежат потребителю, количество требуемого оборудования е учетом создания необходимого производственного запаса янцкой двуокиси углерода и ритма поставок следует определять по никеприведекиш зависимостям?

С, 4 РД 26-4-87

предусматривает возможность получения жидкой двуокиси углерода* накопление ее в стапельной батарее или стационарном накопителе.

Автономная станция с установкой стационарных накопителей позволяет полностью отказаться от баллонного парка и отпускать излишки двуокиси углерода другим предприятиям в транспортные цистерны. Однако она сложна по устройству» требует значительных капитальных затрат (от 200 до 900 тыс,руб,) и производственных площадей» а для обслуживания ее необходим штат персонала в 20-30 человек. Также следует иметь в виду* что основная часть технологического оборудования автономной станции (кроме насоснокомпрессорного) изготавливается по индивидуальным заказам.

Строительство автономных станций целесообразно при отсутствии железнодорожного и.надежного круглогодичного автомобильного сообщения. В остальных случаях строительство этих станций должно быть экономически обосновано с учетом объема потребления двуокиси углерода» удаленности потребителя от поставщика и в сравнении с другими способами снабжения.

2.4. Изотермические резервуары среднего давления, как транспортные цистерны, так и стационарные накопители, представляют собой теплоизолированные сосуды различной вместимости. При этом жидкая двуокись углерода накапливается и хранится у поставщика в стационарных накопителях при рабочем давлении от 0,8 до 1,6 МПа (8-16 кгс/см^), из которых производится заполнение транспортных цистерн» рассчитанных на рабочее давление от 0,8 до 2,0 МПа (8-20 кгс/см^) и предназначенных длД доставки жидкой двуокиси углерода потребителю. У потребителя жидкая двуокись углерода переливается из транспортных цистерн в стационарные Накопители (расходные емкости), рассчитанные на рабочее давление от 0,8 до 2,4 МПа (8-24 кгс/см^), а далее через газификатор по системе трубопроводов подается к рабочим постам.

Конструкция емкостей и интервалы рабочего давления в них обеспечивают срок хранения жидкой двуокиси углерода (без потерь его паров через предохранительные устройства в атмосферу) от 6 до 20 суток для стационарных накопителей и автомобильных транспортных цистерн и до 40 суток - для железнодорожных цистерн.

Стационарные резервуары типо&УДХ» РДХ и НЖУ-50Д, оборудованные холодильными установками, обеспечивают хранение жидкой двуокиси углерода неограниченное время.

РД 26-4-8? G. 5

3. БЕЗБШОННШ СПОСОБ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ ДВУОКИСЬ» УГЛЕРОДА С ПРИМЕНЕНИЕМ ИЗОТЕРМИЧЕСКИХ ЕМКОСТЕЙ

3.L Схема безбаллонного обеспечения предприятий двуокисью углерода с применением изотермических емкостей среднего давления показана на черт. I. При этом способе в 'цехе производства С0г> у поставщика должна предусматриваться станция для наполнения транспортных цистерн низкотемпературной жидкой двуокисью углерода.

Жидкую двуокись углерода получают» как правило» путем двукратного дросселирования с давления б,0-7,0 до 2»5-2,8 МПа (с 60-70 до 25-28 кге/ем^) при подаче в I-й промежуточный сосуд и с 2,5-2,8 до 0,8-1,0 МПа (с 25-28 до 8-10 кгс/с&г) при подаче во 2-й промежуточный сосуд или в стационарные накопители станции наполнения { черт.13}.

3.2.    Безбаллонный способ обеспечения предприятий двуокисью углерода может быть осуществлен с применением автомобильных или железнодорожных цистерн. Принципиальная схема способа в том м другом случае остается неизменной. Вьщача жидкой двуокиси углерода из цистерны потребителям и слив ее в стационарные накопители производится переливом за счет разности уровней, передав* ливанием за счет создания перепада давлений или с помощью специальных перекачивающих устройств.

3.3.    Многолетний отечественный и зарубежный опш эксплуатации оборудования для транспортировки и хранения жидкого кислорода, азота» двуокиси углерода и других сжиженных газов позво* ляет рекомендовать к широкоцу внедрению в народное хозяйство безбаллонный способ обеспечения предприятий дьуокисью углерода

с применением изотермических транспортных цистерн и стационарных накопителей среднего давления как наиболее рациональный и эффективный способ.

Основные преимущества способа хранения и транспортировки жидкой двуокиси углерода в изотермических сосудах среднего давления следующие:

РД 26-4-8? С. ?

сокращение баллонного парка у поставщика и полная его ликвидация у потребителя;

снижение транспортных расходов за счет сокращения в 2,5-3,5 раза массы транспортируемой тары;

полная ликвидация ручного труда на погрузочно-разгрузочных операциях;

освобождение большой производственной площади, необходимой для хранения и ремонта баллонов, особенно у поставщика;

ликвидация потерь двуокиси углерода {от 12 до 18 %) при наполнении баллонов и подготовка их к эксплуатации;

снижение расхода металла на изготовление тары б 3-5 раз; ликвидация непроизводительных затрат рабочего времени сварщика, литейщика и др. (подключение и отключение баллонов, установка и снятие редуктора и подогревателя);

снижение затрат на ремонт и содержание тары; более безопасная эксплуатация оборудования.

4. ТИПОВОЙ рад КОМПЛЕКСОВ ОБОРУДОВАНИЯ

4.1.    Типовой ряд обеспечивает выбор наиболее экономичного комплекса оборудования в зависимости от объемов потребления ы расстояний перевозок двуокиси углерода от поставщика до потребителя. Составы комплексов оборудования приведены в таблЛ, Оборудование комплексов поставляется заказчикам по нарядам ^мСоюзглавхимнефтемаша" в установленном порядке.

4.2.    Транспортная цистерна ЩУ~3,0~2,0 является у шве реальной и может быть использована также и в качестве стационарной расходной емкости. Поэтому при применении 1 комплекса оборудования эта цистерна может применяться вместо е'.ациенарннх накопителей.

Транспортировка цистерны 1ДОГ-3,0-2,0 осуществляется т автомобилях ЗИЛ-130_е Возможна транспортировка жидкой двуокиси углерода в цистернах ЩНУ-3,0-2,0 автопоездами, где одна цистерна устанавливается на автомобиле, а вторая » на автоприцепе соответствующей грузоподъемности.

4.3.    Транспотггные цистерны 1ЩУ~6,0-1,8М; ЦйК-9,0-1,8М;

0. 10 РД 26-4-87

ЦШУ -17,0-2,0, а также железнодорожную цистерну ЦШУ-40,0-2,0 следует применять только в качестве транспортных емкостей.

Цистерны ВДУ 6,0-1,8М поставляются смонтированными на полуприцепе ОД АЗ-885, ЦШУ-9,0-1,8М - на полуприцепе МАЗ-93801, а ЦШУ-17,0-2,0 - на полуприцепе ЧМЗАП-5524П.

4.4.    У поставщика для накопления и хранения жидкой двуокиси углерода, а также для сокращения времени наполнения транспортных цистерн устанавливаются стационарные накопители с максимальным рабочим давлением 1,6 МПа (16 кгс/см^).

Стационарные накопители с максимальным рабочим давлением 2,0 МПа (20 кгс/ем^) должны устанавливаться у потребителя в качестве хранилищ и расходных емкостей для жидкой двуокиси углерода.

Стационарные накопители всех типоразмеров снабжены системами автоматической сигнализации верхнего и нижнего предельных давлений и сигнализацией верхнего уровня при заполнении их жидкой двуокисью углерода.

Поставщикам и потребителям (в случае бездорожья, большой отдаленности и т.д.), которым необходимо создавать запасы жадной двуокиси углерода на длительные сроки хранения, рекомендуется применять в качестве стационарных накопителей резервуары длительного хранения типов УД-8,0; УД-12,5; РД-25,0-2,0 и НЯУ-50Д, снабженные холодильным оборудованием. Холодильное оборудование позволяет неограниченно долго хранить жидкую двуокись углерода при постоянно поддерживаемом давлении.

4.5.    Транспортные цистерны типа ЦШУ, стационарные накопители типа НЖУ, резервуары типов УД; РД-25,0-2,0 и НЖУ-50Д имеют внутренний сосуд, изготовленный из низколегированной стали 09Г2С по ГОСТ 5520-79. Пространство между внутренним сосудом и кожухом заполнено теплоизоляционным материалом.

В зависимости от конструкции оборудования теплоизоляция резервуаров выполняется или из вспученного перлитового песка, или из вспененных пластмасс.

4.6.    Газификаторы предназначены для газификации жидкой двуокиси углерода, поддержания постоянного давления в рабочей сети и обеспечения необходимого расхода газа.

Основными узлами газификатора являются: испаритель, клапан-отсекатель, регулятор давления РДВ-25, а также предохранитель-