45. Искусственный водный лед, достоинства и недостатки. Виды производимого искусственного водного льда. Применение искусственного водного льда

77

46. Льдосоляное охлаждение. Виды льдосоляного охлаждения. Удельная массовая холодопроизводительность льдосоляной смеси и рассольного льда. Системы льдосоляного охлаждения

47. Сухой лед, его свойства. Стадии производства сухого льда. Источники сырья и методы извлечения из них углекислого газа. Применение и хранение сухого льда

«Сухим льдом» называют твердую углекислоту (СО2) благодаря свойству сублимировать при атмосферном давлении, т.е. переходить из твердого состояния в газообразное, минуя жидкую фазу.

В жидком состоянии двуокись углерода может существовать при давлении больше 517 кПа. Следовательно, при атмосферном давлении (Р ≈ 98 кПа) двуокись углерода может существовать либо в твѐрдом, либо в парообразном состоянии. Температура сублимации при атмосферном давлении минус 78,5оС. Плотность сухого льда зависит от способа получения и может находиться в пределах 1300÷1500 кг/м3.

Источники сырья

Наиболее богатыми по содержанию углекислого газа являются газообразные отходы спиртового брожения. В них содержится до 98% углекислого газа. Оставшиеся 2% включают водяной пар, воздух, сивушные масла и альдегиды (органические соединения, содержащие альдегидную группу – СНО). Богатыми являются также естественные источники СО2 на Кавказе, Курильских островах (до 98%).

До 85÷90% углекислого газа содержат экспанзерные газы – отходы заводов синтетического аммиака, азотнотуковых заводов. Остальные 10÷15% составляют азот, водород, метан, окись углерода, сернистый ангидрид и сероводород.

К источникам со средним содержанием углекислого газа (до 40%) относятся дымовые газы известково-обжигательных печей известковых и цементных заводов.

Последнее место по качеству исходного сырья и первое по его количеству занимают дымовые газы промышленных котельных, сжигающих различное топливо (10÷16%). Несмотря на большие капитальные затраты для извлечения углекислого газа из этих источников большинство заводов по производству сухого льда используют именно их. Это объясняется тем, что указанные заводы строились при предприятиях, потребляющих сухой лѐд, например, при фабриках мороженого. А обычно эти предприятия другими источниками сырья не располагают.

Получение чистой газообразной двуокисиуглерода

Для получения чистого углекислого газа разработан ряд технологических схем. В зависимости от содержания углекислого газа в исходном сырье и качественного состава примесей схемы можно разделить на три группы:

Отделение углекислоты осуществляется путѐм поглощения поглотителями (абсорбентами). Эта схема применяется в тех случаях, когда содержание СО2 относительно небольшое, и отсутствует необходимость в улавливании других компонентов. По этой схеме работают заводы сухого льда, использующие в качестве исходного сырья дымовые газы котельных и известково-обжигательных печей.

Получение чистого углекислого газа осуществляется путѐм его отчистки от примесей. Эта группа схем применяется при большом содержании углекислого газа в исходной газовой смеси – отходы спиртового производства, естественные источники

СО2.

Используется более высокая растворимость углекислого газа в воде, чем других

газов. Такие технологических схемы оказываются целесообразными для источников со средним содержанием СО2 и в тех производствах, где по ходу основного технологического процесса газовая смесь находится под относительно высоким давлением (синтез аммиака). Высокое давление повышает растворимость СО2 в воде. Вода с растворенными газами под высоким давлением (2,0 МПа) расширяется в экспанзере (англ. expanse - расширение) – расширительной машине, например, в водяной турбине. При этом растворенные газывыделяются.

Хранение сухого льда

Сухой лѐд хранится в хорошо изолированных льдохранилищах и контейнерах. Льдохранилища разбивают на отсеки, в которых лѐд хранится в атмосфере почти 100% углекислого газа. Разность парциальных давлений углекислого газа над поверхностью льда и в окружающей атмосфере усиливает его сублимацию. Поэтому разбивка на отсеки уменьшает потери льда, которые при производстве и хранении могут составлять 6÷8% от производительности завода.

Применение сухого льда

Сухой лед является хорошей охлаждающей средой благодаря низкой температуре фазового перехода при атмосферном давлении и отсутствии при этом необходимости отвода жидкой фазы (при поглощении сухим льдом теплоты при атмосферном давлении происходит его сублимация при tс=-78,5оС). Поэтому сухой лед применяется в системах безмашинного охлаждения для замораживания и хранения в замороженном состоянии разнообразных пищевых продуктов (транспортные холодильники). Широко применяется в розничной торговле для перевозки и продажи мороженого. Не так давно для этих целей использовалось около 90% производимого сухого льда. На реализацию одного кг мороженого отпускалось 100г сухого льда.

48. Технологическая схема получения чистой газообразной двуокиси углерода из дымовых газов