Углекислый газ не является редким и получают его как побочный продукт, что положительно сказывается на его стоимости. Поэтому он является самым дешевым газом, применяемым для защиты, металла сварного шва в процессе сварки. Кратко о способах производства углекислоты говорилось в статье о свойствах углекислого газа и теперь настало время рассмотреть их более подробно.
В промышленном масштабе углекислый газ получают следующими способами:
- из известняка, в котором содержится до 40% СО2, кокса или антрацита до 18% CO2 путем их обжига в специальных печах;
- на установках, работающих по сернокислому методу за счет реакций взаимодействия серной кислоты с эмульсией мела;
- из газов, образующихся при брожении спирта, пива, расщепления жиров;
- из дымовых газов промышленных котельных, сжигающих уголь, природный газ и другое топливо. Дымовой газ содержит 12-20% СО2;
- из отходящих газов химических производств, в первую очередь синтетического аммиака и метанола. Отходящие газы содержат примерно 90% СО2.
На данный момент наиболее распространенным способом производства углекислоты является – получение из газов при брожении.
Получение углекислого газа из газов при брожении
Отходящий газ при брожении представляет собой почти чистый углекислый газ и является дешевым побочным продуктом производства.
На гидролизных заводах при брожении дрожжей с опилками выделяются газы, содержащие 99% CO2.
1 – бродильный чан; 2 – газгольдер; 3 – промывочная башня; 4 – предварительный компрессор; 5 – трубчатый холодильник; 6 – маслоотделитель; 7 – башня; 8 – башня; 9 – двухступенчатый компрессор; 10 – холодильник; 11 – маслоотделитель; 12 – цистерна.
Схема получения углекислого газа на гидролизных заводах
Газ из бродильного чана 1 подается насосами, а при наличии достаточного давления поступает самостоятельно в газгольдер 2, где происходит отделение от него твердых частиц. Затем газ поступает в промывочную башню 3, заполненную коксом или керамическими кольцами, где он омывается встречным потоком воды и окончательно освобождается от твердых частиц и растворимых в воде примесей. После промывки газ поступает в предварительный компрессор 4, где он сжимается до давления 400-550 кПа.
Так как при сжатии температура углекислого газа повышается до 90-100°С, то после компрессора газ поступает в трубчатый холодильник 5, где охлаждается до 15°С. Затем углекислота направляется в маслоотделитель 6, где отделяется масло, попавшее в газ при сжатии. После этого углекислый газ подвергается очистке водными растворами окислителей (KMnO4, K2Cr2P7, гипохромитом) в башне 7, а затем осушке активированным углем или силикагелем в башне 8.
После очистки и осушки углекислота поступает в двухступенчатый компрессор 9. На ступени I происходит сжатие его до 1-1,2 МПа. Затем углекислый газ поступает в холодильник 10, где охлаждается со 100 до 15°C, проходит маслоотделитель 11 и поступает на II ступень компрессора, где сжимается до 6-7 МПа, превращается в жидкую двуокись углерода и собирается в цистерну 12, из которой производится заправка стандартных баллонов или других емкостей (танков).
Принципиально процесс производства углекислого газа другими методами ничем не отличается от вышеуказанного: сначала газ очищается, потом производят осушку, а на последнем этапе охлаждение и сжатие для превращения в жидкость, поскольку в данном виде его удобно хранить и транспортировать.