Komprimerte gasser: Risiko for å komprimere CO2- og H2O-blandinger
I ingeniørverdenen er kompresjon av gassblandinger en vanlig, men kompleks prosess som krever en dyp forståelse av egenskapene og oppførselen til de involverte gassene. I dag dykker vi inn i detaljene for å komprimere karbondioksid (CO 2) når det blandes med vann (H2O), et scenario som presenterer unike utfordringer og risikoer.
Innholdet av CO2
CO 2 er en luktfri og usynlig gass som er tyngre enn omgivelsesluft.
Ved romtemperatur (20 ° C) og trykk (1 bara) eksisterer den som en gass, men oppførselen endres når den kombineres med vann. HvisH 2O-konsentrasjonen er større enn 2,33% vol, vil vannet begynne å kondensere og danne væskedråper.
Kondensering av gassformigH 2O skjer også for eksempel når en varm, mettet gassblanding kjøles ned med en mellomkjøler eller etterkjøler etter kompresjon.
Det er når væskeH 2O er til stede, blandingen danner karbonsyre (H 2CO 3), som er en balanse mellomCO 2, flytendeH 2O, og HCO 3- ioner. Denne likevekten påvirkes av partialtrykket tilCO 2, som bestemmer mengdenCO 2 som forblir som en gass eller omdannes til HCO 3-ioner i kondensatet.
Jo mer HCO 3-ioner er oppløst, jo surere blir kondensatet.
De sure risikoene som er involvert
Den primære risikoen ved å komprimere enCO 2 ogH 2O-blanding ligger i dannelsen av syrer. NårCO 2 kommer i kontakt med vann, danner den karbonsyre, som kan ha korrosive effekter på materialene som brukes i kompresjonskammeret eller et sted der kondens kan oppstå.
Derfor er bruken av rustfritt stål i konstruksjonen av kompressorer og relaterte komponenter avgjørende. Rustfritt stål gir motstand mot den korrosive naturen av syrer dannet under kompresjon og kjøling, noe som sikrer levetiden og påliteligheten til maskinen.
Rustfritt stål
Rustfritt stål er kjent for sin korrosjonsbestandighet, som hovedsakelig skyldes tilstedeværelsen av krom. Per definisjon må rustfritt stål ha minimum 10,5% krominnhold etter vekt. Korrosjonsmotstanden til rustfritt stål kan forbedres ytterligere med tilsetning av andre legeringselementer som nikkel, molybden, nitrogen og titan.
For eksempel inneholder en vanlig type, AISI 304L rustfritt stål 18,111% krom og 8,074% nikkel, og tilbyr god korrosjonsbestandighet og mekaniske egenskaper, med en flytegrense på 351 N / mm² og strekkfasthet på 619 N / mm². Det er også kjent for sitt lave karboninnhold, noe som bidrar til å forhindre intergranulær korrosjon etter sveising.
Disse egenskapene gjør rustfritt stål til et ideelt materiale for mange bruksområder, inkludert de i medisinsk, næringsmiddelindustri og byggebransjen, der holdbarhet og hygiene er avgjørende.
Den flytende risikoen som er involvert
En annen, og jevnt viktig, risiko å vurdere når du arbeider med gassblandinger som inkludererH 2O som en del av blandingen, er relatert til dannelsen av flytende dråper før komprimering. Disse væskedråpene er langt mindre komprimerbare sammenlignet med en gass. Når de skulle gå inn i et komprimeringskammer av en volumetrisk kompressor, kan kreftene som kreves for å komprimere dem, være langt utover for hva gasskompressoren er designet for.
Dette kan føre til feil på veivakselen, skade på stempelstangen eller andre mekaniske havarier.
For å redusere risikoen forbundet med komprimering av våtCO 2 – og spesielt mettetCO 2 , er det obligatorisk å bruke
en inntaksutskiller .
- Denne enheten hindrer at flytende vann kommer inn i kompresjonskammeret, og beskytter sylindre, ventiler og stempler mot skade.
- Det garanterer også pålitelig drift av gasskompressoren under krevende bruksområder.
De termiske risikoene som er involvert
Et annet aspekt å vurdere er den spesifikke varmen av gassblanding. Den spesifikke varmen indikerer hvor mye energi som kreves for å endre temperaturen på gassen. Hvis du komprimerer samme mengde omgivelsesluft eller renCO 2 , vil det resultere i en annen temperatur på gassen ved samme uttakstrykk.
En grundig forståelse av denne egenskapen er avgjørende for finjustering av kompresjonsprosessen og tilhørende kjølekrav for å unngå risiko forbundet med temperaturvariasjoner.
En mellomkjøler med riktig størrelse og etterkjøler vil gjøre kompressoren så effektiv som mulig og redusere driftskostnadene til et minimum.
Konklusjon
Kompresjon avCO 2 ogH 2O er en oppgave som krever respekt for egenskapene til de involverte gassene.
Ved å bruke de riktige materialene, for eksempel rustfritt stål, og innlemme sikkerhetstiltak som innløpsseparatorer, kan ingeniører effektivt håndtere risikoen og sikre sikker og effektiv drift.