Углекислотная установка

Углекисло́тная устано́вка предназначена для производства трёх видов продукции: сжиженной углекислоты, хранящейся в газовых баллонах высокого давления (50 кгс/см²) при температуре окружающей среды, сжиженной углекислоты, хранящейся в баллонах-термосах при пониженной температуре и сухого льда. Установка может быть частью углекислотного цеха, в котором производится углекислый газ, или частью предприятия, в котором углекислый газ является побочным продуктом.

Углекислотная установка выполняется по индивидуальному проекту в зависимости от технического задания, определяющего источники газа, разновидности продукции и её качество. Углекислотная установка должна быть укомплектована контрольно-измерительными приборами и приборами регулирования и управления.

Углекислотная установка состоит из одной или нескольких углекислотных машин высокого давления или каскадных машин, укомплектованных системами очистки газа, системами энерго- и водоснабжения, с оборудованием для разливки газа по стальным баллонам высокого давления или с системами для транспортировки больших количеств сжиженного газа в изотермических цистернах.

Цистерна для хранения и транспортировки сжиженной углекислоты

В зависимости от назначения установки подбирается комплект оборудования. Основным элементом установки является углекислотная машина. Поскольку критическая температура углекислоты 31°С, то температура охлаждающей воды является главным критерием для выбора типы машины. Если её температура не превышает +25°С, то выбирается машина высокого давления. Если температура охлаждающей воды выше +25°С, то должна быть каскадная машина. Углекислотная машина является одним из типов холодильных машин. Каждая из этих машин имеет свои особенности.

Машина высокого давления

Машина высокого давления отличается простотой, особенно при производстве только сжиженного газа, хранящегося при высоком давлении при нормальной температуре. При этом в машине высокого давления расходуется приблизительно на 9% меньше электроэнергии, чем в каскадной машине. При производстве сухого льда наоборот, расход электроэнергии в машине высокого давления больше и разница доходит до 16%.

Машина высокого давления может быть однокомпрессорного типа. Блоки сухого льда в этом случае намораживаются в льдогенераторах. Если машина предназначена только для сжижения углекислого газа, то для этого можно использовать воздушный компрессор высокого давления с давлением нагнетания 75 кгс/см². Если машину нужно использовать также и для производства сухого льда, то требуется специальный компрессор. Машины, в которых блоки сухого льда создаются в специальных прессах, выполняются по двухкомпрессорной схеме. Обычно это машины большой производительности.

Выделяемая в процессе сжатия капельная влага, а также уносимое из цилиндров компрессора капельное масло отделяются в масловлагоотделителях. Очистка углекислого газа от паров масла осуществляется в фильтрах с активированным углем, а осушка — в фильтрах с силикагелем, который обеспечивает осушку до точки росы -62°С. На регенерацию фильтров расходуется до 8% электроэнергии. Баллоны наполняются сжиженным газом по весу под давлением, создаваемым компрессором.

Каскадная машина

Каскадная машина может работать при температуре охлаждающей воды до +32°С, как это принято в обычных холодильных машинах. Такая холодильная машина является верхним каскадом в каскадной углекислотной машине, а нижний каскад — углекислотный.

В каскадной машине проще осушать газ до точки росы -34°С, если требуется получать углекислый газ 1-го сорта. При этом осушка газа происходит путём его вымораживания кипящим холодильным агентом от верхнего каскада холодильной машины. Возможность применения компрессора без смазки цилиндров с давлением нагнетания 15 кгс/см² не потребует, естественно, очистки от её остатков. Сжиженный углекислый газ разливается по баллонам при помощи кислородного плунжерного (поршневого) насоса. Блоки сухого льда намораживаются в льдогенераторах, как в машине высокого давления.

Литература

• Гродник М. Г., Величанский А. Я. Проектирование и эксплуатация углекислотных установок. — Пищевая промышленность, 1966. — 275 с.
• Шумелишский М. Г., Талянкер Ю. Е. Новые машины для сжижения углекислого газа и производства сухого льда // Химическое и нефтяное машиностроение. — М., 1968. — № 8. — С. 1-3.
• Талянкер Ю. Е., Константинова О. Н. Каскадная установка для сжижения углекислого газа и производства сухого льда // Холодильная техника. — М., 1968. — № 1. — С. 24-27.
• Талянкер Ю. Е., Константинова О. Н. Установка высокого давления для производства сжиженного углекислого газа и сухого льда // Холодильная техника. — М., 1970. — № 3. — С. 3-7.
• Холодильные установки, Под ред. Чумака И. Г.. — Москва: Агропромиздат, 1991. — 608 с.
• Кошкин Н. Н., Сакун И. А., Бамбушек Е. М. Холодильные машины. — Машиностроение, 1985. — 510 с.