Как углекислый газ сделать жидким

Добавил пользователь Alex
Обновлено: 05.10.2024

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ДВУОКИСЬ УГЛЕРОДА ГАЗООБРАЗНАЯ И ЖИДКАЯ

Gaseous and liquid carbon dioxide.
Specifications

Дата введения 1987-01-01

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Государственной ассоциацией "Агрохим"

В.С.Соболевский, Г.А.Шестакова, Э.В.Горожанкин, А.М.Королева

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 29.07.85 N 2423

4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

Обозначение НТД, на который дана ссылка

Приложение 1; приложение 2

4.4.1; 4.8 1; 4.9.1; 4.13.1; 4.14.2

4.4.1; 4.6:1; 4.7.1; 4.8.1; 4.9.1; 4.10.1а; 4.13.1; 4.14.2

4.3.1; 4.4.1; 4.6.1; 4.7.1; 4.8.1; 4 9.1

Приложение 1; приложение 2

4.2.3; 4.4.1, 4.5.2.1; 4.10.1a; 4.12.1

5. Ограничение срока действия снято Постановлением Госстандарта от 25.10.91 N 1655

6. ПЕРЕИЗДАНИЕ (октябрь 1994 г.) с Изменением N 1, утвержденным в октябре 1991 г. (ИУС 1-92)

ВНЕСЕНО Изменение N 2, принятое Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 8 от 12.10.95). Государство-разработчик Россия. Постановлением Госстандарта России от 04.04.96 N 254 введено на территории Российской Федерации с 01.07.96. (ИУС N 7, 1996 г.).

Изменение внесено изготовителем базы данных по тексту ИУС N 7, 1996 г.

ВНЕСЕНА поправка, опубликованная в ИУС N 9, 2011 год

Поправка внесена изготовителем базы данных

Настоящий стандарт распространяется на газообразную и жидкую двуокись углерода (диоксид углерода, углекислый газ) высокого давления и низкотемпературную, получаемую из отбросных газов производств аммиака, спиртов, а также на базе специального сжигания топлива и других производств. Двуокись углерода выпускается жидкая низкотемпературная, жидкая высокого давления и газообразная.

Двуокись углерода всех сортов применяется: для создания защитной среды при сварке металлов; для пищевых целей в производстве газированных напитков, сухого льда, для охлаждения, замораживания и хранения пищевых продуктов при прямом и косвенном контакте с ними; для сушки литейных форм; для пожаротушения и других целей во всех отраслях промышленности. Жидкая двуокись углерода высшего и первого сортов применяется преимущественно для нужд сварочного производства.

Молекулярная масса (по международным массам 1977 г.) - 44,009.

Обязательные требования к качеству продукции, обеспечивающие безопасность для жизни, здоровья и имущества населения, охраны окружающей среды, изложены в пп. 2-8, 11,12 таблицы 2.

(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).

1. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Жидкая и газообразная двуокись углерода должна быть изготовлена в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологическому регламенту, утвержденному в установленном порядке.

1.2. Коды ОКП газообразной и жидкой двуокиси углерода приведены в табл. 1.

Человечество научилось использовать газообразные вещества для поддержания искусственных процессов и реакций, в результате которых удаётся получить другие химические соединения. Кроме этого, различные газы используются для получения определённых физических явлений и свойств. Углекислый газ или СО2 обладает большим количеством качеств, которые не могут не использоваться в химической промышленности и быту.

Что такое углекислый газ

Оксид углерода (IV) представляет собой тяжёлый газ. Плотность углекислоты примерно в полтора раза больше чем у атмосферного воздуха. Несмотря на то, что этот газ уже при температуре минус 78,3 градуса Цельсия превращается в снегообразную массу, получить жидкую углекислоту при нормальном давлении не представляется возможным. Так называемый сухой лёд при малейшем повышении температуры сразу переходит из твёрдой, в газообразную форму. Получить жидкую углекислоту можно только при давлении более 60 атмосфер. В таких условиях газ конденсируется даже при комнатной температуре с образованием бесцветной жидкости.

Углекислый газ не окисляется, но может поддерживать горение некоторых металлов. В среде углекислоты, при определённых условиях, могут возгораться такие активные элементы как магний, кальций и барий. Этот газ хорошо растворим в воде, а в воздухе его содержится большое количество благодаря дыханию живых организмов и растений, наличию вулканической активности на земле, а также в результате сгорания органических веществ.

В результате растворения СО2 в воде в большой концентрации образуется угольная кислота. Это вещество может вступать в реакцию с фенолом и магнийорганическими соединениями. Углекислый газ также реагирует с щелочами. В результате такой реакции образуются соли и эфиры угольной кислоты.

Свойства углекислого газа

Углекислый газ невозможно определить органами зрения или обоняния. Если концентрация СО2 невелика, то не будет ощущаться и вкуса, но при наличии большого количества этого газа в воздухе может ощущаться кисловатый привкус.

При большой концентрации углекислоты во вдыхаемом воздухе может наступить отравление. Признаками негативного воздействия СО2 на организм человека являются:

Шум и гул в ушах.
Обильный холодный пот.
Потеря сознания.

Учитывая тот факт, что углекислый газ тяжелее воздуха, его концентрация в нижней части помещения будет более значительной. По этой причине, первую очередь симптомы отравления могут наблюдаться у животных и детей, а также у взрослых очень маленького роста. Большая концентрация СО2 может привести к гибели людей. При потере сознания человек может оказаться на полу, где количество кислорода будет недостаточным для поддержания нормального процесса дыхания.

Углекислый газ: получение в промышленности

Существует большое количество способов промышленного получения углекислоты. Наиболее рентабельными являются варианты добычи газа, основанные на получении СО2, который образовывается на химических производствах в виде отходов.

Газообразный оксид углерода (IV) получают из промышленного дыма способом адсорбции моноэтаноламина. Частицы этого вещества подаются в трубу с отходами и вбирают в себя углекислоту. После прохождение через смесь CO2 моноэтаноламины направляются на очистку в специальные резервуары, в которых, при определённых показателях температуры и давления, происходит высвобождение углекислого газа.

Углекислый газ высокого качества получается в результате брожения сырья при изготовлении спиртных напитков. На таких производствах газообразный СО2 обрабатывают водородом, перманганатом калия и углем. В результате реакции получают жидкую форму углекислоты.

Из резервуара, где происходит брожение, газ подаётся в ёмкость для промывки.
Углекислота направляется в газгольдер, в котором подвергается воздействию повышенного давления.
В специальных холодильниках СО2 охлаждается до определённой температуры.
Образовавшаяся жидкость фильтруется через слой угля.
Углекислота снова направляется в холодильник, где производится дополнительное охлаждение вещества с последующим прессованием.

Применение углекислого газа

Благодаря наличию определённых физических и химических свойств углекислый газ может использоваться в различных сферах. В химической промышленности углекислота используется для:

Синтеза искусственных химических соединений.
Для очистки животной и растительной ткани.
Регулирования температуры реакций.
Нейтрализации щёлочи.

В металлургии CO2 применяется с целью:

Регулирования отвода воды в шахтах.
Создания лазерного луча для резки металлов.
Осаждения вредных газообразных веществ.

Кроме перечисленных областей углекислый газ активно используется при производстве бумаги. Оксид углерода применяется регулирования водородного показателя древесной массы, а также усиления мощности производственных машин.

В медицине углекислота применяется во время проведения сложных операций на внутренних органах. Наиболее ценным качеством этого газа, является использование его для реанимационных мероприятий, ведь благодаря возможности повысить его концентрацию можно эффективно стимулировать процесс дыхания пациента.

При сварке металлов углекислота применяется в качестве инертного облака, которое служит защитой расплавленного участка от попадания в него активного кислорода. В результате такой обработки сварочный шов получается идеально ровным и не подверженным окислению.

Благодаря способности охлаждаться при испарении, СО2 используется для тушения пожаров. Заправленные этим веществом огнетушители являются эффективным средством борьбы с возгораниями на объектах, где применение порошковых или пенных средств тушения невозможно.

В быту углекислота используется в качестве напорного газа в пневматическом оружии, а также для отпугивания комаров и борьбы с грызунами.

Углекислый газ: хранение и транспортировка

Кроме этого, на ёмкости наносится маркировка, по которой можно получить информацию о производителе баллона, весе пустой ёмкости, а также узнать дату последнего освидетельствования. Нельзя использовать углекислотные баллоны, у которых:

Истёк срок освидетельствования.
Имеются повреждения.
Неисправны вентили.

Транспортировка наполненных газом баллонов должна осуществляться по следующим правилам:

Транспортировать ёмкости только в горизонтальном положении. Вертикальное размещение допускается только в том случае, если имеются специальные ограждения, которые препятствуют падению баллона во время перевозки.
Для безопасного перемещения на баллонах должны быть резиновые кольца.
Не допускать механических воздействий, а также чрезмерного нагрева.
Запрещается перевозка углекислотных баллонов в торговых аппаратах.

Кроме этого, техникой безопасности запрещается переносить баллоны вручную или перекатывать их по земле.

Хранение баллонов с углекислотой может осуществляться как в специально оборудованных помещениях, так и под открытым небом. В зданиях ёмкости следует размещать на расстоянии не менее 1 метра от отопительных приборов. При хранении на улице необходимо оградить ёмкости от воздействия прямых солнечных лучей и осадков, поэтому размещать резервуары таким способом рекомендуется под навесом. Если хранение баллонов осуществляется в неотапливаемом помещении или под открытым небом, то в зимнее время необходимо следить за тем, чтобы ёмкости не охлаждались ниже минус 40 градусов Цельсия.

Углекислый газ (двуокись углерода, диоксид углерода, CO₂) формируется при соединении двух элементов: углерода и кислорода. Он образуется в процессе сжигания угля или углеводородных соединений, при ферментации жидкостей, а также как продукт дыхания людей и животных. В небольших количествах он содержится и в атмосфере, откуда он ассимилируется растениями, которые, в свою очередь, производят кислород.

Углекислый газ бесцветен и тяжелее воздуха. Замерзает при температуре −78.5°C с образованием снега, состоящего из двуокиси углерода. В виде водного раствора он образует угольную кислоту, однако она не обладает достаточной стабильностью для того, чтобы ее можно было легко изолировать.

Правда, такая катастрофа нам пока еще не грозит. Скорее даже, наоборот. Сжигание органических веществ: нефти, угля, природного газа, древесины – постепенно увеличивает содержание углекислого газа в атмосфере. Значит, со временем надо ждать значительного потепления и увлажнения земного климата. Кстати, старожилы считают, что уже сейчас заметно теплее, чем было во времена их молодости.

Двуокись углерода выпускается жидкая низкотемпературная, жидкая высокого давления и газообразная. Ее получают из отбросных газов производств аммиака, спиртов, а также на базе специального сжигания топлива и других производств. Газообразная двуокись углерода – газ без цвета и запаха при температуре 20°С и давлении 101,3 кПа (760 мм рт. ст.), плотность – 1,839 кг/м 3 . Жидкая двуокись углерода – просто бесцветная жидкость без запаха.

Углекислый газ нетоксичен и невзрывоопасен. При концентрациях более 5% (92 г/м 3 ) двуокись углерода оказывает вредное влияние на здоровье человека — она тяжелее воздуха и может накапливаться в слабо проветриваемых помещениях у пола. При этом снижается объемная доля кислорода в воздухе, что может вызвать явление кислородной недостаточности и удушья.

Получение двуокиси углерода

В промышленности углекислый газ получают из печных газов, из продуктов разложения природных карбонатов (известняк, доломит). Смесь газов промывают раствором карбоната калия, который поглощает углекислый газ, переходя в гидрокарбонат. Раствор гидрокарбоната при нагревании разлагается, высвобождая углекислоту. При промышленном производстве газ закачивается в баллоны.

В лабораторных условиях небольшие количества получают взаимодействием карбонатов и гидрокарбонатов с кислотами, например мрамора с соляной кислотой.

В повседневной практике углекислый газ используется достаточно широко. Например, газированная вода с добавками ароматных эссенций – прекрасный освежающий напиток. В пищевой промышленности диоксид углерода используется и как консервант — он обозначается на упаковке под кодом Е290, а также в качестве разрыхлителя теста.

Углекислотными огнетушителями пользуются при пожарах. Биохимики нашли, что удобрение. воздуха углекислым газом весьма эффективное средство для увеличения урожайности различных культур. Пожалуй, такое удобрение имеет единственный, но существенный недостаток: применять его можно только в оранжереях. На заводах, производящих диоксид углерода, сжиженный газ расфасовывают в стальные баллоны и отправляют потребителям. Если открыть вентиль, то из отверстия с шипением вырывается. снег. Что за чудо?

Углекислый газ используется в качестве активной среды при сварке проволокой, так как при температуре дуги углекислота разлагается на угарный газ СО и кислород, который, в свою очередь, и входит во взаимодействие с жидким металлом, окисляя его.

Углекислота в баллончиках применяется в пневматическом оружии и в качестве источника энергии для двигателей в авиамоделировании.

Углекислый газ (двуокись углерода, диоксид углерода) занимает важнейшее место среди технических газов, он широко используется практически во всех отраслях промышленности и агропромышленного комплекса. На долю СО ₂ приходится 10% всего рынка технических газов, что ставит этот продукт в один ряд с основными продуктами разделения воздуха. Направления использования углекислого газа в различных агрегатных состояниях многообразны – пищевая промышленность, сварочные газы и смеси, пожаротушение и т.д. Всё больше находит применение и его твердая фаза – сухой лёд, от заморозки, сухих брикетов до очистки поверхностей (бластинга).

Направления использования углекислого газа в различных агрегатных состояниях многообразны – пищевая промышленность, сварочные газы и смеси, пожаротушение и т.д. Всё больше находит применение и его твердая фаза – сухой лёд, от заморозки, сухих брикетов до очистки поверхностей (бластинга).

Получение

Извне углекислоту получить нельзя по причине того, что в атмосфере ее почти не содержится. Животные и человек получают её при полном расщеплении пищи, поскольку белки, жиры, углеводы, построенные на углеродной основе, при сжигании с помощью кислорода в тканях образуют углекислый газ (СО ₂ ).

В промышленности углекислый газ получают из печных газов, из продуктов разложения природных карбонатов (известняк, доломит). В пищевых целях используется газ, образующийся при спиртовом брожении. Также углекислый газ получают на установках разделения воздуха, как побочный продукт получения чистого кислорода, азота и аргона. В лабораторных условиях небольшие количества СО ₂ получают взаимодействием карбонатов и гидрокарбонатов с кислотами, например, мрамора, мела или соды с соляной кислотой. Побочные источники производства СО ₂ - продукты горения; брожение; производство жидкого аммиака; установки риформинга; производство этанола; природные источники.

При получении углекислого газа в промышленных масштабах используют три основные группы сырья.

Группа 1 - источники сырья, из которых можно производить чистый СО ₂ без специального оборудования для повышения его концентрации:

Группа 2 - источники сырья, использование которых обеспечивает получение чистого СО ₂ :

газы малораспространенных химических производств с содержанием 80-95% СО ₂ .

Группа 3 - источники сырья, использование которых дает возможность производить чистый СО ₂ только с помощью специального оборудования:

Применение

По ряду оценок, потребление СО2 на мировом рынке превышает 20 млн. метрических тонн в год. Столь высокий уровень потребления формируется под влиянием требований пищевой промышленности и нефтепромысловых предприятий, технологий газирования напитков и других промышленных нужд, например, снижения показателя Ph установок водоочистки, проблем металлургии (в том числе использования сварочного газа) и т.д.

Основные области применения СО ₂ :

в машиностроении и строительстве (для сварки и прочее);
для холодной посадки частей машин;
в процессах тонкой заточки;
для электросварки, основанной на принципе защиты расплавленного металла от вредного воздействия атмосферного воздуха;
в металлургии;
продувка углекислым газом литейных форм;
при производстве алюминия и других легкоокисляющихся металлов;
в сельском хозяйстве для создания искусственного дождя;
в экологии заменяет сильнодействующие минеральные кислоты для нейтрализации щелочной отбросной воды;
в изготовлении противопожарных средств;
применяется в углекислотных огнетушителях в качестве огнетушащего вещества, эффективно останавливает процесс горения;
в парфюмерии при изготовлении духов;
в горнодобывающей промышленности;
при методе беспламенного взрыва горных пород;
в пищевой промышленности;
используется как консервант и обозначается на упаковке кодом Е290;
в качестве разрыхлителя теста;
для производства газированных напитков;

Напитки с углекислотой

Газирование напитков может происходить одним из двух путей:

При производстве популярных сладких и минеральных вод используется механический способ газирования, который предполагает насыщение углекислым газом какой-либо жидкости. Для этого необходимо специальное оборудование (сифоны, акратофоры, сатураторы) и баллоны со сжатым углекислым газом.
При химическом способе газирования углекислоту получают в процессе брожения. Таким образом получается шампанское вино, пиво, хлебный квас. Углекислота в содовых водах получается в результате реакции соды с кислотой, сопровождающейся бурным выделением углекислого газа.

СО ₂ как сварочный газ

Начиная с 1960 года широкое распространение получила сварка легированных и углеродистых сталей в среде углекислого газа (СО ₂ ), отвечающего требованиям ГОСТ 8050. В последнее время все большее распространение в сварочных технологиях машиностроительных предприятий находит применение сварочных газовых смесей аргона и гелия, при этом многие наиболее востребованные газовые смеси включают в себя небольшое количество активных газов (СО ₂ или О ₂ ), необходимых для стабилизации сварочной дуги. Однако при сварке углеродистых и низколегированных сталей основных структурных классов на российских предприятиях основным защитным газом по-прежнему продолжает оставаться углекислый газ СО ₂ , что объясняется физическими свойствами этого защитного газа и его доступностью.

Читайте также: