49. Фазовая диаграмма углекислоты. Способы получения жидкой двуокиси углерода из газообразной
Получение жидкой двуокиси углерода изгазообразной
Газ из газгольдера забирается компрессором, в котором сжимается до давления конденсации и затем сжижается в конденсаторе.
Охлаждение конденсаторов водой требует сжатия газа до высокого давления. В этом случае из-за большого отношения давлений приходится прибегать к трёхступенчатому сжатию. Такой способ получения жидкой углекислоты носит название «цикла высокого давления» (параметры СО2 на линии насыщения: t=6,85оС, Р=4,157 МПа; t=16,85 оС, Р=5,575 МПа; t=26,85 оС, Р=6,714 МПа). При температурах охлаждающей воды выше 25оС водяное охлаждение конденсатора оказывается неприменимым, т.к. углекислота имеет низкую критическую температуру (tкр=31оС), выше которой фазовые переходы «газ – жидкость» невозможны. В таком случае применяют циклы среднего и низкого давлений, в которых для охлаждения конденсаторов используют аммиачные или хладоновые холодильные установки.
Цикл среднего давления (РК=2,4÷2,8 МПа; tК=-16÷-8оС) включает одноступенчатую холодильную установку и двухступенчатый компрессор для сжатия газа.
Цикл низкого давления (РК=0,7÷0,8 МПа; tК=-50÷-46оС) предполагает наличие одноступенчатого компрессора для сжатия углекислого газа и низкотемпературной двухступенчатой холодильной установки.
Схемы с циклом среднего давления имеют ограниченное применение, поскольку трудно подобрать углекислотные и аммиачные компрессоры с необходимыми характеристиками. Применение низкотемпературных холодильных установок в циклах низкого давления усложняет эксплуатацию, что делает использование этих циклов в настоящее время нецелесообразными. По расходу энергии и металлоѐмкости циклы среднего и низкого давления примерно сопоставимы.
Преимущественное распространение в настоящее время получили технологические схемы производства сухого льда, основанные на применении цикла высокого давления.
50. Фазовая диаграмма углекислоты. Способы получения твердой двуокиси углерода из жидкой
Получение твѐрдой двуокиси углерода из жидкой
Наиболее простой способ получения твердой углекислоты – замораживание жидкой СО2 в формах подобно водяному раствору, однако для этого необходима холодильная установка, работающая при to<-56,6оС. Поэтому третий процесс при производстве сухого льда – получение твѐрдой двуокиси углерода из жидкой – осуществляют двумя способами, основанными на внутреннем отводе теплоты:
1Замораживание углекислоты в льдогенераторах. В основе способа лежит медленное испарение жидкой углекислоты, находящейся в льдогенераторе при давлении 0,7÷0,8 МПа с частичной сублимацией уже образовавшейся твѐрдой фазы и отводом пара через ее поры.
Понижение давления сконденсированной жидкой углекислоты от давления конденсации до давления в тройной точке может происходить как при однократном дросселировании (простой цикл), так и при многократном дросселировании (цикл с промежуточным отводом пара). Жидкая углекислота с давлением близким к давлению тройной точки, т.е. в конце процесса дросселирования, накапливается в ресивере. Из ресивера по трубе с вентилем в 1 она поступает во внутреннюю полость корпуса 1 льдогенератора. Льдогенератор соединен с ресивером уравнительной линией с вентилем в
2.Корпус льдогенератора имеет газовую рубашку, соединяющуюся с внутренней полостью через отверстие диафрагм 2. Внизу корпуса имеется откидная крышка 4, прижимаемая винтовым зажимом 3. После заполнения жидкой углекислотой льдогенератора закрывается вентиль в2 на уравнительной линии, открывается вентиль в3 на линии всасывания в компрессор. Затем постепенно открывают диафрагмы. В них жидкость дросселируется до Р=0,1 МПа (давление всасывания в компрессор низкой ступени). Образующийся пар отсасываетсякомпрессором.
Врезультате дросселирования в диафрагмах образуются кристаллы льда. В дальнейшем процессе дросселирования идѐт через поры между кристаллами льда, а затем, благодаря охлаждению жидкости за счѐт еѐ частичного испарения, процесс льдообразования распространяется концентрическими поверхностями снизу вверх полости льдогенератора. Прессование образующегося льда происходит за счѐт давления находящейся сверху жидкости, т.к. в течение всего процесса льдообразования вентиль в1 открыт.
Вконце процесса заполняется льдом и питательный штуцер у вентиля в1. Но т.к. вентиль в3 открыт, и отсасывание пара продолжается, то манометр покажет давление всасывания (Р=0,1 МПа). Это является сигналом об окончании формирования блока льда. После чего вентиль в1 и диафрагмы закрывают, освобождают зажимы крышки. Крышка откидывается, и блок выпадает из льдогенератора.
Время образования блока в льдогенераторах – 40÷50 минут. Блоки льда могут быть прямоугольной или цилиндрической формы, массой 23÷42 кг (23÷25 кг – цилиндрические; 40÷42 кг – прямоугольные).
2Путём прессования снега в сухоледных прессах. В основе способа – дросселирование жидкой углекислоты до давления несколько ниже давления тройной точки с последующим прессованием образующегося снега в специальных сухолѐдных прессах.
Жидкая углекислота дросселируется в снеговую камеру сухолѐдного пресса до давления Р=0,5 МПа (немного ниже давления в тройной точке). Снизу камера 1 закрыта
передвижным столом 2. Поршень 3 находится в верхнем положении. Образующиеся при дросселировании пары отсасываются компрессором, а снег оседает в камере (время накопления снега составляет 6÷7 минут). После накопления снега в камере закрывается вентиль на линии подачи жидкой углекислоты СВ1, отсос некоторое время продолжается (до Р≈0,39÷0,44 МПа). Затем перекрывают СВ2 – отсос из верхней части камеры – и включают отсос из нижней части, т.е. из объѐма снеговой заготовки, (открывают вентили СВ3 и СВ4). По достижении давления в камере Р=0,15÷0,16 МПа накопленный снег прессуется поршнем (3 минуты) и выталкивается в виде компактного блока на опускающийся запорный стол и далее на транспортѐр. Прессующий поршень поднимается вверх, а нижнее отверстие камеры закрывается поднимающимся столом. Привод поршня и стола масляный с Р=30 МПа. Общее время на получение блока льда составляет 10 минут.