Установка для получения жидкой и газообразной двуокиси углерода

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (и)939895 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 17.08. 79 (21) 2812175/23-26 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет -—

Опубликовано 30.06,82. Бюллетень № 24

Р М g> з

F 25 У 3/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 592 (088 ° 8) Дата опубликования описания 30 ° 06. 82 (72) Авторы изобретени я

Т.Ф. Пименова, В.Б. Титов, В.A. КорсшаЛ ЯА. Зуев

\. ин ститут (71) Заявитель

Всесоюзный научно-исследовательски холодильной промышленности (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОЙ И ГАЗООБРАЗНОЙ

ДВУОКИСИ УГЛЕРОДА

Изобретение относится к установкам для получения жидкой и газообразной двуокиси углерода (СОо), а более конкретно — к установкам для получения двуокиси углерода вымора- 5 живанием из газовых смесей, в первую . очередь, из дымовых газов. Установка может быть использована для.получения СОо на месте ее потребления в газообразном и жидком состоянии. В жидком состоянии СОо может использоваться как холодильный агент для охлаждения, замораживания и транспортирования пищевых продуктов, для термообработки различных деталей, для накопления и создания резерва СО1 с паследующим ее преобразованием в другие агрегатные состояния, в газообразном состоянии — на электросварочных постах промышленных предприятий, 2() при пожаротушении, для создания инертной атмосферы в емкостях с пожароопасным и взрывоопасными веществами и т.д.

Известна парогазовая установка для совместного производства электроэнергии, тепла и углекислоты:, содержащая высоконапорный парогенератор с экономайэером, отделителем капельной влаги и паровой турбиной, установленные на одном валу турбодетандер, воздушный компрессор и газо- . вую турбину, работающую на продуктах сгорания (дымовых газах), отходящих из парогенератора, и сепаратор твердой двуокиси углерода, снабженный теплообменной поверхностью, включенной в цикл холодильной машины, например газовой, для окончательного вымораживания двуокиси углерода из продуктов сгорания (дымовых газов) fl).

Недостатком известной установки является возможность попадания влаги в сепаратор СОо, что вызывает преждевременное его заполнение и этим уменьшает время рабочего периода установки, т.е. снижает производительность установки °

Наиболее близкой к предлагаемой является установка для получения жидкой СО1 и сухого льда из газовых смесей, включающая установленные последовательно компрессор газовой смеси, рекуперативный теплообменник, вымораживатель СО 1 с холодильной машиной и. сборную емкость для жидкой

СО 1(2) .

В этой установке газовая смесь предварительно охлаждается в рекуперативном теплообмеынике обратным потоком остаточных газов и поступает поочередно в один иэ вымораживателей СО1. В вымораживателях на охлаж939895 даемых.змеевиках из газовой смеси выпадает СО . Несконденсировавшиеся газы обратным потоком через рекуперативный теплообменник выходят в атмосферу. После заполнения одного из вымораживателей сухим льдом поток 5 газовой смеси переключают на другой вымораживатель, а н первый подают гаэ СО1 с давлением фыше 5,11 ата иэ емкости с жидкой СО . Пары СО1 конденсируются, а сухой лед сжижается, жидкую СО 1 сливают в емкость. Для получения сухого льда из жидкой СО служит пресс.

Недостатком известной установки является то, что здесь отсутствует оборудование для глубокой осушки входящей н установку газовой смеси, что должно приводить к забиванию водным льдом теплообменника, низкотемпературных трубопроводов, арматуры и ныморажинателей COq, т.е. к сок. ращению рабочего периода установки, а, следовательно, к уменьшению ее производительности .

Кроме того, недостаток известной установки заключается в том, что продолжительное время оттаивания вымороженной СО и ее перелива в сборную емкость приводит к простою установки, что также уменьшает ее производительность.

Цель изобретения — повышение производительности установки за счет предотвращения попадания влаги в выморажинатель и coêðàùåíèÿ времени оттаивания ныморажинателя двуокиси yr- 35 леро,ца. указанная цель достигается тем, что установка для получения жидкой и газообразной двуокиси углерода, включающая установленные последова- 40 тельно компрессор дымовых газов, рекуперативный теплообменниК, вымораживатель двуокиси углерода с холодильной машиной, сборную емкость жидкой днуокиси углерода, снабжена дополнительным теплообменником для ,вымораживания влаги из дымовых газон, соециненным на входе с нижней частью сборной емкости и компрессором дымовых газов, а на выходе - c верхней частью сборной емкости и с входом рекуперативного теплообменника.

Кроме того, установка снабжена газодувкой, соединенной на входе с верхней частью сборной емкости и выходом газообразной двуокиси углерода из дополнительного теплообменника, и на ныходе - с вымораживателем двуокиси углерода.

Схема предлагаемой установки при- бО ведена на чертеже.

Установка состоит из компрессора 1, дополнительных теплообменников 2 для вымораживания влаги.из дымовых газов и испарения жидкой двуокиси 65 углерода, рекуперативного теплообмеиника 3, вымораживателей 4 двуокиси углерода холодильной. машины 5, сбориой емкости б, отделителя 7 жидкой двуокиси углерода и газодувки 8.

Установка работает следующим образом.

Входящая в установку газовая смесь, содержащая двуокись углерода, например дымовые газы, сжимается компрессором 1, охлаждается в его концевом холодильнике с выпадением капельной влаги и поступает в попеременно подключаемые теплаобменники

2, где происходит дальнейшее охлаждение дымовых газов и почти полное вымораживание из них влаги. В теплорбменнике 3 дымовые газы охлаждаются до температуры, близкой к температуре насыщения обратным потоком отработанных дымовых газов, и поступают, в один из выморажинателей 4 двуокиси углерода, работающих поочередно. В выморажнвателе 4 СО 1 происходит выпадение из дымовых газов двуокиси углерода в виде сухого льда на охлаждаемой поверхности. Охлаждение вымораживателей осуществляется холодильной машиной 5. После заполнения одного из. вымораживателей СО,1 сухим льдом поток дымовых газов и поток холодильного агента холодильной машины 5 переключают на другой вымораживатель 4, где также начинается образование сухого льда. Для превращения вымороженного на поверхности нымораживателя 4 СО 1 сухо,ro льда в жидкое состояние к нему подводят тепло за счет подачи газообразной СО при давлении выше, чем в тройной точке. При этом газообразная СО .конденсируется, и жидкая СО 1 из выморажинателя 4 СО 1 сливается в емкость б. Для ускорения перелива на линии подачи газообразной СО от дополнительного теплообменника 2 к ныморажинателю 4 СО1 после отделителя 7 жидкой двуокиси углерода уста-. нонлена газодувка 8. Из емкости б периодически отбирается жидкая СОо и частично гаэ СО в виде готовых продуктов.

Пример. Перед поступлением на сжатие в компрессор 1 дымовые газы, как при любом другом способе получения СО 1, проходят предварительное охлаждение водой с температуры 250350оС до температуры 20-30оС с последующим отделением сконденсиронавшейся влаги. После сжатия в компрессоре 1 дымовые газы вновь охлаждаются в водяном теплообменнике. В результате охлаждения водой выделяется основное, но не полное количество влаги из дымовых газов. В схеме установки зто общеизвестное оборудование не показано. K дополнительным теплообменникам 2 дымовые. газы подходят уже

939895 предварительно охлажденными и боль.шей частью освобожденными от влаги., : В этих аппаратах, работающих поочередно, происходит охлаждение дымовых газов и вымораживание влагй за счет холода испарения жидкой СО1, по- 5 ступающей из сборника 6. В расчете на 1 кг продукта и при следующих параметрах работы установки: начальной концентрации СО1 в дымовых газах

15-20% по объему, давлении дымовых 10 газов 15 105Па, температуре дымовых газов на выходе из дополнительных теплообменников от -20 до -35 С, температуре дымовых газов на выходе в дополнительные теплообменники 2030 С, температуре жидкой СО 1 в емкости 6 от -40 до -45 C и давлении

10-10 Па — для вымораживания влаги

5 и охлаждения дымовых газов затрачивается необходимое количество тепла

q=65-S0 ккал/кг СО 1, для чего в теплообменники 2 подают 0,8-1,0 кг жидкой СО1.Освобожденные от влаги дымо вые газы охлаждаются в рекуперативном теплообменнике 3 и поступают в вимораживатели 4,где из них высаждается на охлаждаемой холодильной машиной 5, поверхности двуокись углерода в твердой фазе.При достаточном заполнении вымораживателя твердым СО 1(в примере

1 кг)вымораживатель отключают от холо.30 дильной машины и коллектора дымовых газов и производят в нем оттаивание вымороженной СО путем подачи в него газообразной СО 1 иэ теплообменников

2. Газообразная СО 1, нагревая твердую 5

СО1,- конденсируется, отдавая скрытую, тейлоту парообразования в количестве

80 ккал/кг СО (при давлении в системе 106 Па) ° Требуемое для сжижения твердой СО 1 количество тепла равно 40 теплоте плавления — 65 ккал/кг СО 1.

Избыточное количество тепла соответствует избыточному количеству газообразной СО в количестве.до 0,2 кг, которое отбирается как готовый про-. 45 дукт для нужд потребителя.

Снабженне установки дополнительным теплообменником, обеспечивающим глубокую осушку дымовых газов эа счет внутренних ресурсов, и газодувкой, обеспечиванмцей ускорение оттаивания вымораживателей двуокиси углерода, приводит к увеличению производительности установки, так как это увеличивает время рабочего периода и сокращает время оттаивания вымораживателей двуокиси „углерода.

Формула изобретения

1. Установка для получения жидкой и газообразной двуокиси углерода, преимущественно из дымовых газов, включающая установленные последовательно компрессор дымовых газов, рекуперативный теплообменйик, вымора- . живатель двуокиси углерода с холодильной машиной и сборную емкость жидкой двуокиси углерода, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повьааения производительности за счет предотвращения попадания влаги в вымораживатель и сокращения времени оттаивания вымораживателя двуокиси углерода,установка снабжена дополнительным теплообменником для вымораживания влаги из дымовых газов, соединенным на входе с нижней частью сборной емкости и компрессором дымовых газов, а на выходе — с. верхней частью сборной емкости и с входом рекуперативного теплообменника.

2. Установка по п.1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что она снабжена газодувкой, соединенной на входе с верхней частью сборной емкости и выходом газообразной двуокиси углеро да из дополнительного теплообменника и на выходе — с вымораживателем дву- ° окиси углерода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 393397, кл. F 25 G 29/00, 1971.

2. Патент США 9 2738658, кл..62-12, 1956 (прототип).

939895

Составитель В. ИОрев

Техред И. Гайду . Корректор ° I ÐHUeH D

Редактор A. Фролова

Тираж 54 3 Подписное

ВНИИПИ ГосударственноГо комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 4643/57 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная 4