Установка для получения жидкой и газообразной двуокиси углерода

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 17.08.79 (21) 2812175/23-26 1511 М.КП. с присоединением заявки МВ(23) Приоритет Г 25 У 3/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений иоткрытий(0888) Опубликовано 30.06,82. Бюллетень М 9 24 Дата опубликования описания 3006. 82(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЖИДКОЙ И ГАЗООБРАЗНОЙ ДВУОКИСИ УГЛЕРОДА Изобретение относится к установкам для получения жидкой и газообразной двуокиси углерода (СО 1), а более конкретно - к установкам для получения двуокиси углерода вымора живанием из газовых смесей, в первую очередь, из дымовых газов. Установка может быть использована для .получения СО 1 на месте ее потребления в газообразном и жидком состоянии. В 10 жидком состоянии СОо может использоваться как холодильный агент для охлаждения, замораживания и транспортирования пищевых продуктов, для термообработки различных деталей, для накопления и создания резерва СО 1 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 парогенераторс экономайэером, отделителем капельной влаги и паровой турбиной, установленные на одном валу турбодетандер, воздушный компрессор и газовую турбину, работающую на продуктах сгорания (дымовых газах), отходящих из парогенератора, и сепаратор твердой двуокиси углерода, снабженный теплообменной поверхностью, включенной в цикл холодильной машины, напри. мер газовой, для окончательного вымораживания двуокиси углерода из продуктов сгорания (дымовых газов) (1,Недостатком известной установки является возможность попадания влаги в сепаратор СО 1, 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 СО 1 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 12.В этой установке газовая смесь предварительно охлаждается в рекуперативном теплообмеынике обратным потоком остаточных газов и поступает поочередно в один иэ вымораживателей СО 1. В вымораживателях на охлаж 939895даемых змеевиках из газовой смесивыпадает СО. Несконденсировавшиесягазы обратным потоком через рекуперативный теплообменник выходят в атмосФеру. После заполнения одного извымораживателей сухим льдом поток 5газовой смеси переключают на другойвымораживатель, а н первый подаютгаэ СО 1 с давленИем Щише 5,11 ата иэемкости с жидкой СО. Пары СО 1 конденсируются, а сухой лед сжижается, 10жидкую СО 1 сливают в емкость. Дляполучения сухого льда из жидкой СО,1служит пресс.Недостатком известной установкиявляется то, что здесь отсутствуетоборудование для глубокой осушкивходящей н установку газовой смеси,что должно приводить к забиваниюводным льдом теплообменника, низкотемпературных трубопроводов, армату"ры и ныморажинателей СО 1, т.е. к сокращению рабочего периода установки,а, следовательно, к уменьшению еепроизводительности .Кроме того, недостаток известнойустановки заключается в том, чтопродолжительное время оттаивания вымороженной СО,1 и ее перелива в сборную емкость приводит к простою установки, что также уменьшает ее производительность.Цель изобретения - повышение производительности установки за счетпредотвращения попадания влаги в выморажинатель и сокращения времени оттаивания ныморажинателя двуокиси углероца.указанная цель достигается тем,что установка для получения жидкойи газообразной двуокиси углерода,включающая установленные последовательно компрессор дымовых газов, рекуперативный теплообменниК, вымора"живатель двуокиси углерода с холодильной машиной, сборную емкостьжидкой днуокиси углерода, снабженадополнительным теплообменником для,вымораживания влаги из дымовых газон, соециненным на входе с нижнейчастью сборной емкости и компрессором дымовых газов, а на выходе - сверхней частью сборной емкости и свходом рекуперативного теплообменника,Кроме того, установка снабженагазодувкой, соединенной на входес верхней частью сборной емкости ивыходом газообразной двуокиси углерода из дополнительного теплообменника, и на ныходе - с вымораживателем двуокиси углерода.Схема предлагаемой установки при- бОведена на чертеже.Установка состоит из компрессора1, дополнительных теплообменников 2для вымораживания влаги.из дымовыхгазов 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,го 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 ныморажинателя 4 СО 1 сливается в емкость б, Для ускорения перелива на линии подачи газообразной СО от дополнительного теплообменника 2 к ныморажинателю 4 СО,1 после отделителя 7 жидкой двуокиси углерода уста-, нонлена газодувка 8. Из емкости б периодически отбирается жидкая СО и частично гаэ СО,1 в виде готовых продуктов.П р и м е р. Перед поступлениемна сжатие в компрессор 1 дымовые газы,как при любом другом способе получения СО 1, проходят предварительное охлаждение водой с температуры 250- 350 ОС до температуры 20-ЗООС 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 вла" ги из дымовых газов. В схеме установки зто общеизвестное оборудование не показано, Е дополнительным теплообменникам 2 дымовые. газы подходят ужепредварительно 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 СОп, по ступающей из сборника 6. В расчете на 1 кг продукта и при следующих параметрах работы установки: начальной концентрации СО 1 в дымовых газах15-20 по объему, давлении дымовых 10 газов 15 105 Па, температуре дымовых газов на выходе из дополнительных теплообменников от -20 до -35 С, . температуре дымовых газов на выходе в дополнительные теплообменники 20- 30 С, температуре жидкой СО 1 в емкости б от -40 до "45 ОС и давлении 10 10 Па . - для вымораживания влаги5и охлаждения дымовых газов затрачивается необходимое количество тепла с 1=65-80 ккал/кг СО 1, для чего в теплообменники 2 подают 0,8-1,0 кг жидкой СО 1.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 1 путем подачи в него газообразной СО 1 иэ теплообменников 2. Газообразная СО 1, нагревая твердую 535 СО 1, конденсируется, отдавая скрытую, тейлоту парообразования в количестве 80 ккал/кг СО 1(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,1 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, обеспечиванхцей 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 изобретения1. Установка для получения жидкой и газообразной двуокиси углерода, преимущественно из дымовых газов, включающая установленные последовательно компрессор дымовых газов, рекуперативный теплообменйик, вымораживатель 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 углерода из дополнительного теплообменника и на выходе - с вымораживателем дву- окиси углерода.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 393397, кл. Г 25 6 29/00, 19712. Патент США Р 2738658,кл. 62-12, 1956 (прототип).939895 оставитель В. ИОревехред И. Гайду . Корректор А. Гриценк Редактор Ь. Фролова Заказ 4643 илиал ППППатент ; г. Ужгород, ул. Проектная Тираж 543 ВНИИПИ Государстве по делам изобрет 113035, Москва, Ж, Рного комитний и отарыушская наб Подписита СССРтийд. 4/5