Промислові технології, які застосовують холод

Здійснення різних технологічних процесів при температурах нижче температури навколишнього середовища пов'язане з виробництвом штучного холоду. Цих технологій стає все більше, і вони знаходять все більше застосування в багатьох галузях народного господарства. Зупинимося на розгляді найбільш важливих технологій по галузях промисловості.

Холодильна технологія харчових продуктів охоплює сільське господарство; переробну - м'ясну і молочну промисловість; торгівлю; транспорт (автомобільний, залізничний і водний); рибодобувних і рибопереробних з рибопромисловими і переробними базами і судами.

Для здійснення холодильної технології харчових продуктів в СРСР створена холодильна ланцюг, ланки якої призначені для створення необхідних температурно-вологісних режимів для холодильної обробки, зберігання, транспортування та реалізації харчових продуктів.

З метою забезпечення тривалого збереження високої якості швидкопсувних продуктів холодильні установки повинні підтримувати потрібний технології температурний режим середовища. для охолодження до -5 ° С, заморожування -35 -40 ° С, зберігання продуктів в охолодженому вигляді 0 -2 ° С, в замороженому -20 -30 ° С. Температурний режим транспортних рефрижераторів залежить від виду перевезених продуктів і попереднього процесу холодильної технології - їх охолодження або заморожування.

Переробна промисловість та торгівля є великими споживачами холоду. За допомогою холодильної технології в цих галузях обробляють не менше 50 млн. Т різних продуктів тваринного і рослинного походження. Потреба в холоді безперервно зростає. Саме через недостатнє використання штучного холоду в світі втрачається в середньому 25-30% вироблених харчових продуктів.

Розвивається галуззю промисловості є концентрування соків, отримання сухих порошків з концентрованих соків, а також продуктів з проміжною вологістю з метою їх зберігання при звичайних температурах, сушка сублімації.

Холодильна ланцюг харчової технології використовує різні холодильні установки: одно- і двоступеневого стиснення. Для здійснення технології обробки холодом використовують як холодильники, так і різні морозильні апарати.

У технологічних процесах в нафтовій, газовій та хімічній промисловості застосовують штучний холод в діапазоні помірних температур (приблизно до -100 ° С).

У нафтовій промисловості штучне охолодження використовують в технологічних процесах, де застосовують в основному системи безпосереднього кипіння холодильного агента в поверхневих апаратах. Вибір холодильного агента визначається умовами роботи підприємств. Найчастіше використовують вуглеводні, які є в достатній кількості на даному виробництві. Вони мають високу молекулярну масу, і тому можливе застосування в холодильній установці відцентрових компресорів.

У газовій промисловості штучний холод застосовують при підготовці газу до транспортування і при переробці нафтових і природних газів газоконденсатних родовищ. При цьому використовують як зовнішні, так і. внутрішні холодильні цикли, в яких холод отримують в процесі переробки газу (дросселирование рідин або розширення газу), а також комбіновані цикли. Температура газу, що транспортується -5 -25 ° С, тиск 5,5 МПа. Потреба в холоді вимірюється десятками тисяч кіловат і вимагає застосування високопродуктивного турбокомпресорного обладнання з газовими або паровими приводами компресорів. У холодильних установках використовують апарати повітряного охолодження, а в якості холодоагенту - вуглеводні (етан, пропан), які отримують при переробці газів.

Одним з основних процесів, що застосовуються при переробці газу. є процес низкомолекулярной конденсації, заснований на відмінності температур конденсації компонентів, що входять до складу газу. Низькотемпературна конденсація компонентів проходить при різних температурах на одно-, дво- і триступеневий температурних рівнях, які отримують у відповідних холодильних установках.

У хімічній промисловості (отримання етилену, фармацевтичних і біохімічних препаратів, виробництво азотне, синтетичного каучуку, хлору та ін.) Є різноманіття систем холодопостачання з різним типом холодильних машин, починаючи з невеликих поршневих компресорів і закінчуючи великими відцентровими агрегатами продуктивністю в кілька тисяч кіловат. Широко застосовують абсорбційні установки, що використовують теплоту технологічних процесів, або теплофікаційні відбори ТЕЦ.

Азотне виробництво включає підприємства синтезу аміаку і деякі виробництва азотної кислоти. Основна частина холоду при виробництві аміаку споживається агрегатом синтезу для конденсації аміаку з азотно-воднево-аміачної суміші високого тиску при температурах кипіння холодоагенту (-10 -12 ° С), а також для конденсації аміаку при температурах кипіння -30 -34 ° С. Для виробництва аміаку застосовують тепловикористовуючі абсорбція водоаміачних машини і аміачні відцентрові компресорні агрегати. Для виробництва етилену використовують штучний холод температурних рівнів від 6 до -100 ° С. При цьому застосовують системи безпосереднього кипіння на холодильниках агентів-етилену і пропілену (продуктах даного виробництва).

Виробництво синтетичного каучуку засноване на полімеризації ненасичених вуглеводнів - мономерів, для чого потрібно штучний холод на температурному рівні від 7 до -40 ° С. Друга стадія технології отримання каучуку проводиться при -100 ° С.

Хлор виділяється з газової суміші в результаті фракційної конденсації, де застосовують абсорбційні водоаміачних холодильні установки з температурою кипіння -45 ° С або фреонові установки з температурним режимом 5, -20, -65 ° С, обладнані відцентровими компресорними машинами.

Значним споживачем холоду в хімічній промисловості є виробництво хімічних волокон, виготовлених з різних видів синтетичних полімерів. У даній галузі застосовують тільки системи охолодження з проміжним хладоносителем з температурним рівнем 20 -10 ° С. Потреба в холоді великих комбінатів досягає 35-58 МВт.

Технологічні процеси у виробництві хіміко-фармацевтичних препаратів, вітамінів і антибіотиків супроводжуються споживанням штучного холоду на температурному рівні - 10 -15 ° С.

При отриманні білково-вітамінних концентратів шляхом синтезу суміші рідких парафінів нафти і мінеральних солей зі спеціальною культурою дріжджів потреба в холоді досить значна: 1 т продуцента у виробництві білково-вітамінних концентратів виділяє 16 ГДж теплоти. виробництво лізину - до 54,5 ГДж. При сучасній потужності заводів потреба в холоді вимірюється десятками тисяч кіловат.

Холод застосовується при термічній обробці сталей, стабілізації і відновлення розмірів деталей, запрессовке для створення нерухомих посадок, для охолодження ванн анодування, старіння алюмінієвих сплавів, осушування стисненого повітря, згинанні труб із замороженою в них водою, в установках кондиціонування повітря.

Температурні режими перерахованих холодильних технологій обробки металів знаходяться в межах -30 -120 ° С. У верхньому інтервалі можна використовувати серійно випускаються парокомпресійні машини двоступеневого стиснення (до -60 ° С) і каскадні машини (до -80 ° С). Можливе зниження температурного рівня до -120 ° С, якщо застосувати суміші холодильних агентів.

У будівельній технології застосовують штучний і природний холод для заморожування ґрунтів при будівництві підземних споруд (шахт, тунелів, сховищ зрідженого газу), для створення протифільтраційних завіс в греблях мерзлого типу та інших гідротехнічних спорудах, а також для зміцнення грунтів біля основи будівель, нафто- і газопроводів, для охолодження масивних бетонних споруд (масивних гребель і Т. П.).