АППАРАТ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ТВЕРДОГО ДИОКСИДА УГЛЕРОДА Российский патент 2021 года по МПК F25J1/00 F25C1/22 

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к устройствам для производства твердого диоксида углерода из сжиженного.

Известно устройство для получения сухого льда из диоксида углерода, состоящее из емкости с жидким диоксидом углерода, запорно-регулирующей арматуры, трубопроводов для циркуляции хладоносителя и замораживателя с камерами для кристаллизации СО₂ [1].

Недостатком устройства является отсутствие процесса возврата диоксида углерода в технологический цикл, а также отсутствие возможности менять камеры замораживания для получения различной массы продукта.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является аппарат для замораживания диоксида углерода, содержащий корпус с теплоизолирующим материалом, кожух, имеющим стенку внутренней конической формы, трубопровод для подачи диоксида углерода, проходящий внутри корпуса и имеющий отверстия на концах, трубопровод с клапанами для циркуляции вещества [2].

Недостатками данного изобретения является получение твердого диоксида углерода большим цельным блоком, что увеличивает время технологической операции, затрудняет его перемещение и фасовку, а также наличие процесса дросселирования снижает качество получаемых блоков диоксида углерода и увеличивает потери CO₂.

Технической задачей изобретения является получение кристаллического диоксида углерода без механического воздействия на получаемый продукт, без потерь жидкого сырья и с определенной дозировкой диоксида углерода.

С целью реализации технической задачи, а именно для исключения механического воздействия на продукт в рабочей зоне, аппарат выполнен с отсутствием элементов механического воздействия, вместо этого предусмотрены формы, в которых происходит кристаллизация диоксида углерода. Формы охлаждаются циркулирующим по контуру аппарата хладагентом, за счет чего происходит дополнительное охлаждение и достигается постоянная температура в контуре, которая может меняться в зависимости от режима работы аппарата, тем самым изменяя его производительность. Для исключения потерь в аппарате все процессы, связанные с кристаллизацией, происходят в герметичной системе и отсутствуют процессы дросселирования, а также на каждую форму установлены термодатчики, позволяющие обеспечивать точный контроль процесса кристаллизации, кроме того в аппарате осуществлен процесс возврата диоксида углерода путем сжижения обратно в технологический цикл. Определенная дозировка достигается установкой форм другого размера, тем самым можно получать продукт любой массы, увеличивая возможность его использование во многих отраслях промышленности.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема аппарата отверждения двуокиси углерода; на фиг. 2 изображена схема аппарата отверждения двуокиси углерода; на фиг. 3 изображена 3D модель аппарата отверждения двуокиси углерода.

Из баллона (6) жидкий диоксид углерода через систему запорно-регулирующей арматуры (7) и редуктора (5), поступает в рабочую зону. По манометрам (4) осуществляется контроль давления. В рабочей зоне (13) диоксид углерода по каналам (11) с помощью дискового распределителя (18) разливается в формы (14), которые установлены па раме для крепления форм (19). Охлаждается установка за счет хладагента, который течет по трубам (10) находящимся между основным корпусом (12) и внешним слоем теплоизолирующего материала (8). Внешний слой в свою очередь защищен металлическим покрытием (9). Перед извлечением форм с твердым диоксидом углерода производится сброс давления вентилем (1), контроль давления в рабочей зоне осуществляется манометром (3). Так же в корпусе установки предусмотрен термодатчик (2). Болты (15) фиксируют крышку (17), герметичность соединения обеспечивает прокладка (16). При открытии крышки твердый диоксид углерода находится в свободном доступе. Аппарат работает следующим образом.

Находящийся под давлением в 60-70 атм сжиженный диоксид углерода поступает из баллонов (6) в рабочую зону (13) с пониженным давлением, и находится в ней также в жидкой фазе. Однако давление не должно опускаться ниже линии насыщения и тройной точки (Р=5,18 атм при температуре -56,6°С). В рабочей зоне (13) посредством дискового распределителя (18) и каналов (11) двуокись углерода заполняет специальные формы (14), в которых происходит кристаллизация. Теплоизоляция (8) обеспечивает возможность проведения технологического процесса при заданных температурных параметрах, которые создает внешняя холодильная машина. Хладагент, циркулируя по контуру установки, отнимает тепло из рабочей зоны (12), и при достижении температур кристаллизации в формах (14) образуется твердый диоксида углерода. Для мониторинга температурного уровня в рабочей зоне (13) установки предусмотрен термодатчик (2), обеспечивающий плавное регулирование производительности холодильной машины, что позволяет снизить энергозатраты. Так же термодатчики установлены на каждую форму (14), для обеспечения точного контроля начала и завершения процесса кристаллизации. При замерзании всего объема CO₂ в формах (14) срабатывает термодатчик, информирующий о завершении технологического процесса. Герметичность охлаждаемой зоны обеспечивает болтовое соединение (15) крышки (17) и корпуса (12) установки, а также установленная на корпусе (12) устройства прокладка (16). После извлечения из установки, твердый CO₂ помещается в охлаждаемый изотермический контейнер для хранения и транспортировки к потребителю.

Предлагаемый аппарат обеспечивает получение твердого диоксида углерода в необходимом объеме, без потерь жидкого сырья и без механического воздействия на получаемый продукт. Компактность аппарата позволяют устанавливать его на одной раме, как с холодильным контуром, так и с контуром ожижения.

Список литературы

1. Патент SU №572632, М. Кл.² F27J 1/00, 28.09.1977. Способ получения жидкой двуокиси углерода и сухого льда.

2. Патент US №2047099, С01В 32/55, 7.07.1936. Способ и устройство для замораживания жидкой двуокиси углерода.

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к устройствам для производства твердого диоксида углерода из сжиженной углекислоты. Аппарат для отверждения углекислоты содержит внешний слой теплоизоляции и герметичный корпус, между которыми находится трубопровод с циркулирующим хладагентом, и систему каналов с дисковым распределителем для подачи жидкого СО₂ в формы. Техническое решение позволяет получать твердый диоксид углерода без механического воздействия на получаемый продукт, без потерь жидкого сырья и с определенной дозировкой углекислоты. 3 ил.

Аппарат для производства твердого диоксида углерода, состоящий из герметичного корпуса, системы трубопроводов и запорно-регулирующей арматуры, отличающийся тем, что для замораживания диоксида углерода используются формы, в которых происходит дозировка жидкого диоксида углерода, которые охлаждаются циркулирующим по контуру аппарата хладагентом, за счет чего происходит дополнительное охлаждение и достигается постоянная температура в контуре, которая может меняться в зависимости от режима работы аппарата, тем самым изменяя его производительность, кроме того размер форм может меняться, соответственно можно получать разную массу готового продукта.