Dry ice production methods

Abstract

Dry ice (solid carbon dioxide) in the form of blocks, briquettes or granules is used as a cooling agent in the transportation of perishable products, in the ice cream trade, for freezing poultry and fish

Full Text

Сухой лед (твердый диоксид углерода) в виде блоков, брикетов или гранул применяют в качестве охлаждающего средства при транспортировке скоропортящихся продуктов, в торговле мороженым, для замораживания птицы и рыбы.

Он может быть использован в лабораторной практике, а также в машиностроении (например, при производстве стального и чугунного литья). Кроме того, сухой лед может служить реагентом для вызывания искусственных осадков.

Диоксид углерода в виде снега применяют для охлаждения мясного фарша, замораживания мелкоштучных продуктов, а также нежных плодов и ягод. Используют его и при дроблении, помоле и консервации карбида кальция. Жидкий диоксид углерода применяют в сварочном производстве для создания защитной газовой среды, в пищевой промышленности при газировании напитков, для охлаждения продуктов струей дросселируемой жидкости, а также для заправки средств пожаротушения. Он может быть использован при нефтедобыче, в технологии создания разлагаемых в окружающей среде полимеров.

В газообразном виде диоксид углерода может служить «газовым удобрением» в сельскохозяйственном производстве (теплицы). Его применяют также в технологии интенсивного производства биомассы.

Твердый диоксид углерода получают из газовых смесей в установках, работающих по разомкнутому холодильному циклу. Рассмотрим два основных метода получения твердого диоксида углерода: традиционный на основе химического разделения исходной газовой смеси и метод вымораживания без химического разделения газовой смеси.

Традиционный метод. Отечественная технология основана на химическом методе извлечения газообразного диоксида углерода из дымовых газов. Газообразный диоксид углерода сжимается в компрессоре до 6...7 МПа, конденсируется и подвергается многоступенчатому дросселированию с получением в конце процесса твердого диоксида углерода в виде снега, который прессуют в блоки. Удельные показатели такой установки (на 1 т сухого льда) приведены в таблице.

Показатель (на 1 т сухого льда)	Традиционный метод		Метод вымораживания
	Отечественная технология	Зарубежная технология
Металлоемкость*	25	10...15	5...8
Расход электроэнергии, кВт*ч	600... 800	270	1280
Расход топлива на процесс десорбции, кг условного топлива	750... 1000	760	Нет
Расход воды, м3	I70...220	380	40
Расход абсорбента, кг	8	6...8	Нет
* Металлоемкость приведена в тоннах на 1 т суточной производительности.

Зарубежная технология принципиально та же, что и отечественная. По данным зарубежных производителей твердого диоксида углерода, значительно снижена металлоемкость установки путем интенсификации теплообмена в ее химической части, а также уменьшен расход электроэнергии в результате совершенствования конструкций компрессоров и насосов. Удельные показатели установок, работающих по зарубежной технологии, даны в таблице.

Метод вымораживания диоксида углерода из газовой смеси. При получении твердого диоксида углерода методом вымораживания могут быть использованы, например, следующие исходные смеси с предельным содержанием диоксида углерода, %:

Сбросные дымовые газы отопительных котельных Сбросные дымовые газы известково-обжигательных и карбидных печей.

Схема установки, работающей по методу вымораживания диоксида углерода из газовой смеси

Рассмотрим схему установки с использованием сбросных дымовых газов. Охлажденная газовая смесь сжимается до 0,3 МПа в компрессоре (см. рисунок), охлаждается в водяном теплообменнике 2 с удалением водяного конденсата в каплеуловителе В парных регенераторах 4 газовая смесь охлаждается до температуры! насыщения диоксида углерода. При расширении газовой смеси в турбо-детандере 5 диоксид углерода кристаллизуется и в виде кристаллической пыли отделяется от потока в сепараторе 6. Снегообразный диоксид углерода либо прессуется в блоки npecсователем 7, либо ожижается в ожижителе 8. Холодный газовый поток возвращается в один из генераторе для охлаждения насадки, а затем вы водится из контура машины.

При использовании других исходных смесей в схему установки до компрессора вносят изменения, определяемые видом смеси.

Работы по созданию турбокомпрессорных установок, основанных на методе получения сухого льда вымораживанием, в нашей стране проводятся с 1972 г. Накоплен достаточный теоретический и экспериментальный материал, который защищен рядом авторских свидетельств.

Промышленную проверку разработанная технология прошла на Ленхладокомбинате№ 1 в 1985-1991 гг., а так-же на хладокомбинате № 3 г. Екатеринбурга в 1997 г.

В данной области техники России имеет пока приоритет в мире. Как показал экономический анализ, при использовании такой технологии себестоимость получения 1 т сухого льда значительно ниже.