ПРОИЗВОДСТВО ЖИДКОЙ И ТВЕРДОЙ УГЛЕКИСЛОТЫ

Углекислота — это бесцветный газ с едва ощутимым запахом. Плотность ее по отношению к воздуху при 0° и 760 мм рт. ст. составляет 1,524, т. е. углекислый газ почти в 1,5 раза тяжелее воздуха. Благодаря этому углекислый газ может вытеснять воз­дух из различных сосудов большой и малой емкости, заполняя их до краев. 1 м3 углекислого газа при нормальных условиях весит 1,97 кг. Давление, при котором углекислый газ превра­щается в жидкость, зависит от температуры и составляет при 5° 35 атм, при 10° 44 атм, при 15° 52 атм и при 20° 56 атм. Кри­тическое давление углекислоты равно 72,9 атм и критическая температура 31,3°.

Сжиженная углекислота представляет собой бесцветную, под­вижную жидкость с удельным весом при 0° 0,947, при 15° 0,813 и при 30° 0,46. При нагревании жидкой углекислоты от 0 до 30° ее объем увеличивается почти в 1,5 раза. Эту особенность жидкой углекислоты необходимо учитывать при заполнении ею сосудов. При испарении 1 кг жидкой углекислоты образуется 509 л газа. Теплота испарения жидкой углекислоты составляет 47,7 ккал/кг. При быстром испарении часть жидкой углекислоты превращается в твердое состояние — снегообразную, мелкокристаллическую массу, удельный вес которой после прессования при —79° дости­гает 1,53. При повышении температуры твердая углекислота переходит в газ, не плавясь.

Жидкая углекислота широко применяется в пищевой промы­шленности для газирования фруктовых и минеральных вод, шам­панского, используется для тушения пожаров, применяется в сва­рочной технике для предохранения нагретого металла от окисле­ния и т. д.

Твердая углекислота, или сухой лед, используется для охлаждения мороженого, пищевых продуктов; применяется для уничтожения облаков над аэродромами и т. д.

В гидролизной промышленности практическое значение имеет углекислота, выделяющаяся при спиртовом брожении гидроли — затов и сульфитных щелоков. Из 1000 кг сброженных гексоз образуется около 500 кг, углекислого газа, который частично остается растворенным в бражке, но большая часть его выделяет­ся на поверхности бродящего сусла. Так, при спиртовом броже­нии древесного сусла, содержащего в 1 л3 27 кг сбраживаемых Сахаров, образуется около 14 кг углекислого газа, который при атмосферном давлении и 30° занимает объем около 7 м3. При 30° около 1 мэ углекислого газа растворяется в 1 м3 бражки и около 6 м3 выделяется на поверхности бродящего сусла.

На гидролизных заводах углекислоту собирают, очищают и превращают в жидкое и твердое состояние по схеме, приведен­ной на рис, 97. По этой схеме газообразный углекислый газ отби­рается из закрытых бродильных чанов в газгольдер 1, откуда газодувка 2 гонит его через систему из четырех очистительных колонок 3, 4, 5. В первой колонке 3 газ освобождается от приме­сей (спирт, эфиры, альдегиды) путем обработки его 0,5%-ным водным раствором марганцевокислого калия. Затем газ промы­вается водой в колонке 4, заполненной кусками кокса. Очищен­ный газ проходит две колонки 5, из них первая заполнена про­стым древесным углем, а вторая активированным. Эти колонки служат для поглощения водяных паров и дезодорации газа.

Очищенный и высушенный газ поступает в трехступенчатый компрессор 6. На первой ступени газ сжимается от 1 до 4,5 ата, На второй от 4,5 до 18 ата, и на третьей от 18 до 72 ата. Между первой и второй ступенью сжатия газ охлаждается в холодиль­нике 7. Между второй и третьей ступенью газ охлаждается в хо­лодильнике 8 и после третьей — в холодильнике 9. Между первой и второй ступенью сжатия, после охлаждения, газ дополнительно подвергается высушиванию хлористым кальцием или силикаге — лем в колонке 10.

После каждого холодильника газа установлен маслоотде­литель.

Сжатый до 72 ата таз подается в холодильник 25, где охла­ждается ниже критической температуры ( + 27,8°), после чего превращается в жидкость. Жидкая углекислота собирается в сборном резервуаре И, откуда поступает для наполнения сталь­ных баллонов 13 при помощи аппаратуры наполнительной стан­ции 12.

Твердую углекислоту из жидкой получают охлаждением ее при помощи трехступенчатого последовательного испарения. На первой ступени испарения давление снижается с 72 до 25 ата, Причем жидкая углекислота, частично испаряясь, вследствие по­глощения теплоты испарения охлаждается до —15°. На второй ступени давление снижается с 25 до 8 ата, а жидкость соответ­ственно охлаждается до —47°. На третьей ступени давление сни­жается с 8 до 1 ата, а температура падает до —78,5°, и жидкость переходит в твердое состояние.

В результате снижения давления часть углекислоты на каж­дой ступени испаряется, превращаясь в газ. Испарившаяся угле­кислота вспомогательным трехступенчатым компрессором 17 Сжимается, затем охлаждается, снова образуя жидкую угле­кислоту.

Этот процесс осуществляется следующим образом. Жидкая углекислота из резервуара 23 поступает сначала в первый тепло­обменник 24, где охлаждается газом, идущим из первого испа­рителя 21, затем во второй теплообменник 22, где дополнительно охлаждается парами углекислоты из испарителя второй ступе­ни 18. Охлажденная в теплообменниках жидкая углекислота поступает в испаритель первой ступени 21, где частично испа-

ПРОИЗВОДСТВО ЖИДКОЙ И ТВЕРДОЙ УГЛЕКИСЛОТЫ

Ряется и соответственно охлаждается. Охлажденная жидкость из первого испарителя проходит во второй 18, где снова частично испаряется. Охлажденная до —47° жидкая углекислота из испа­рителя второй ступени поступает в испаритель третьей ступени, или ледогенератор 19. Образовавшийся в ледогенераторе угле­кислый газ под давлением 1 ата засасывается первой ступенью вспомогательного компрессора 17, где сжимается до 8 ата. На­гревшийся при сжатии газ охлаждается в холодильнике 15 и в та­ком виде засасывается второй ступенью компрессора 17, где сжимается до 25 ата. Перед поступлением во вторую ступень компрессора 17 сжатый до 8 ата газ смешивается с углекислым газом из второго теплообменника, находящегося под тем же давлением. После сжатия до 25 ата газ охлаждается в холодиль­нике 16 и поступает на третью ступень сжатия в компрессор 17. По пути он смешивается с углекислым газом, выходящим из пер­вого теплообменника 24 под тем же давлением. После третьей ступени сжатия углекислота проходит холодильник 14, охлаж­дается в ней и возвращается в конденсатор 25, где снова превра­щается в жидкость.

При таком методе работы за один цикл из 1 кг жидкой угле­кислоты получают около 0,29 кг твердой углекислоты. Остальное количество ее испаряется и после сжатия и охлаждения снова возвращается в производство.

При получении 1 т жидкой углекислоты по описанной выше схеме расходуется 170 м3 холодной воды, 0,69 т пара, 480 квт-ч Электроэнергии и 0,13 кг марганцевокислого калия. При перера­ботке жидкой углекислоты в твердую на 1 т расходуется допол­нительно 42 м3 воды и 109 квт-ч электроэнергии.

Себестоимость такой углекислоты почти в 2 раза ниже себе­стоимости жидкой и твердой углекислоты, получаемой сжигани­ем угля или кокса.

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить отзыв