Производство жидкого и твердого диоксида углерода

Газы, выделяющиеся при брожении в герметически закрытых бродильных чанах, являются почти чистой углекислотой (99-99,5%). В качестве примесей в углекислоте обнаруживаются спирт (0,4-0,8% по весу СО₂), эфиры (0,03-0,4%), кислоты (0,08-0,09%) и следы альдегидов. Таким, образом, после очень несложной очистки можно получить почти химически чистую углекислоту.

По химическому уравнению спиртового брожения количество СО₂ равно 95,5% от веса спирта, 48,85% от веса моносахарида, 51,3% от веса дисахарида и 54,2 % от веса крахмала. При тем­пературе 30ºС и атмосферном давлении 1 кг СО₂ занимает объем, 0,564 м³. Критическая температура для сжижения ее минус 31,0°С. При температуре 12-15ºС требуется создать избыточное давле­ние 60-65 ат, чтобы углекислота превратилась в жидкость с удельным весом 0,95 (при 0°С).

Критическая температура для превращения углекислоты: в твердое тело равна - 56,6ºС. После испарения 80% жидкой углекислоты при атмосферном давлении остаток углекислоты (око­ло 20%) превращается в твердое тело - сухой лед с удельным весом 1,36-1,4.

При периодическом способе сбраживания во время наполне­ния бродильных чанов углекислота смешивается с воздухом, поэ­тому практически для производства жидкой углекислоты исполь­зуют только около 70% от общего выхода ее. При непрерывном процессе сбраживания газ не смешивается с воздухом и может быть почти полностью утилизирован.

Из герметически закрытых бродильных чанов углекислота поступает в спиртоловушку 2, из которой промытый газ поступа­ет в газгольдер 3. Для получения углекислоты в жидком виде газ подвергается сжатию в трехступенчатом компрессоре 6 последо­вательно до 10, 25 и 70 ата. Компрессор приводится в действие от мотора 7. При сжатии газ нагревается, поэтому после каждой, ступени компрессора устанавливается водяной охладитель 8 для охлаждения сжатого газа. После охлаждения газ поступает в маслоотделитель 9 для выделения масла, увлеченного из ком­прессора.

Очистка газа от пахучих примесей и продуктов окисления про­водится в колоннах 5, заполненных активированным углем, а от частичек масла - на фильтре 10, наполненном силикагелем. В фильтре газ освобождается также от остатков влаги.

Все процессы происходят в следующей последовательности. Сначала газ из газгольдера засасывается в первую ступень ком­прессора, по выходе из него охлаждается в охладителе 8, прохо­дит маслоотделитель 9, ресивер 4 и одну из колонн 5. Очищенный газ поступает во вторую ступень сжатия компрессора и затем, аналогично предыдущему циклу, проходит холодильник 8 и мас­лоотделитель 9. После сжатия в третьей ступени газ поступает на фильтр 10 и далее идет на конденсатор третьей ступени 8. Ох­лаждаясь здесь примерно до 15ºС, газ превращается в жидкость. Жидкая углекислота разливается на весах в стальные балло­ны 11, в которых хранится и транспортируется.

Для получения твердой углекислоты жидкость направляется в испаритель, где часть ее испаряется, а остаток превращается в снегообразную массу («сухой лед»), которая спрессовывается в твердое тело.

Для получения 1 т жидкой углекислоты в сутки требуется мощность около 40 л.с.

Рис. 5.3 Технологическая схема получения жидкой углекислоты

Вопросы для самоконтроля

1) Каков порядок получения твердой углекислоты?

2) Основные стадии получения молочной кислоты?

3) Какое сырье используется для производства уксусной кислоты?

4) Основные стадии получения витамина В₁₂?

Тесты по разделу 4

1. Продуцентом лимонной кислоты является: 1 – плесневые грибы Aspergillus niger; 2 – бактерии Bac. subtillis; 3 – дрожжи рода Saccharomyces cerevisiae.

2. Анаэробный процесс проходит: 1 – в условиях принудительной подачи кислорода в питательную среду; 2 – в условиях препятствования попадания с питательную среду кислорода; 3 – не имеет значения.

3. Окисление спирта в уксусную кислоту проходит: 1 – в присутствии кислорода; 2 – без доступа кислорода; 3 – в присутствии двуокиси углерода; 4 – в любых условиях.

4. Твердая углекислота получается: 1 – охлаждением углекислоты до температуры ниже минус 31ºС; 2 – испарением части жидкой углекислоты; 3 – охлаждением углекислоты до температуры ниже минус 56,6ºС.

Дата добавления: 2014-11-25