Gaze comprimate: Riscuri de comprimare a amestecurilor CO2 și H2O
În domeniul ingineriei, compresia amestecurilor de gaze este un proces comun, dar complex, care necesită o înțelegere profundă a proprietăților și comportamentelor gazelor implicate. Astăzi, ne adâncim în specificul comprimării dioxidului de carbon (CO2) atunci când este amestecat cu apă (H2o), un scenariu care prezintă provocări și riscuri unice.
Natura anului CO2
CO2 este un gaz inodor și invizibil, care este mai greu decât aerul ambiant.
La temperatura camerei (20°C) și presiunea (1 bara), există ca gaz, dar comportamentul său se schimbă atunci când este combinat cu apa. În cazul în careconcentrația de H 2 o este mai mare de 2,33% vol, apa va începe să se condenseze și să formeze picături lichide.
Condensarea de H2O gazoasă are loc, de asemenea, de exemplu, atunci când un amestec de gaz fierbinte, saturat este răcit cu un răcitor intermediar sau final, după compresie.
Atunci când lichidul este prezentH2O, amestecul formează acid carbonic (H2CO3), care este un echilibru între ionii de CO 2 lichidul H2O si HCO3. Acest echilibru este influențat de presiunea parțială a CO2, care determină cantitatea de CO2 care rămâne ca gaz sau se transformă în ioni de HCO3 în condens.
Cu cât sunt dizolvați mai mulți ioni de HCO3, cu atât mai acid devine condensul.
Riscurile acide implicate
Riscul principal în comprimarea unui amsestec de CO2 si H2O constă în formarea acizilor. Atunci când CO2 intră în contact cu apa, acesta formează acid carbonic, care poate avea efecte corozive asupra materialelor utilizate în camera de compresie sau în orice locație în care poate apărea condens.
De aceea, utilizarea oțelului inoxidabil în construcția compresoarelor și a componentelor conexe este crucială. Oțelul inoxidabil oferă rezistență la natura corozivă a acizilor formați în timpul compresiei și răcirii, asigurând longevitatea și fiabilitatea utilajului.
Oțel inoxidabil
Oțelul inoxidabil este renumit pentru rezistența la coroziune, care se datorează în primul rând prezenței cromului. Prin definiție, oțelurile inoxidabile trebuie să aibă un conținut de crom de minimum 10,5% din greutate. Rezistența la coroziune a oțelului inoxidabil poate fi îmbunătățită în continuare prin adăugarea altor elemente de aliere, cum ar fi nichel, molibden, azot și titan.
De exemplu, un tip obișnuit, oțelul inoxidabil AISI 304L, conține 18,111% crom și 8,074% nichel, oferind o bună rezistență la coroziune și proprietăți mecanice, cu o rezistență la randament de 351 N / mm² și o rezistență la tracțiune de 619 N / mm². Este, de asemenea, remarcat pentru conținutul său redus de carbon, care ajută la prevenirea coroziunii intergranulare după sudare.
Aceste proprietăți fac din oțelul inoxidabil un material ideal pentru multe aplicații, inclusiv cele din industria medicală, de prelucrare a alimentelor și de construcții, unde durabilitatea și igiena sunt primordiale.
Riscurile lichide implicate
Un al doilea risc, și egal important, de luat în considerare atunci când se ocupă cu amestecuri de gaze care includ H2O ca parte a amestecului, este legat de formarea picăturilor lichide înainte de compresie. Aceste picături lichide sunt mult mai puțin compresibile în comparație cu un gaz. Atunci când ar intra într-o cameră de compresie a unui compresor volumetric, forțele care ar fi necesare pentru a le comprima ar putea fi mult mai mari pentru ceea ce este proiectat compresorul de gaz.
Acest lucru poate duce la defectarea arborelui cotit, deteriorarea tijei pistonului sau alte defecțiuni mecanice.
Pentru a atenua riscurile asociate comprimării CO2 umed – și în special CO2 saturat , este obligatorie utilizarea
un separator de admisie.
- Acest dispozitiv previne pătrunderea apei lichide în camera de compresie, protejând cilindrii, supapele și pistoanele împotriva deteriorării.
- De asemenea, garantează funcționarea fiabilă a compresorului de gaz în aplicații solicitante.
Riscurile termice implicate
Un alt aspect de luat în considerare este căldura specifică a amestecului de gaze. Căldura specifică indică cantitatea de energie necesară pentru a schimba temperatura gazului. Comprimarea aceleiași cantități de aer ambiant sau CO2 pur va duce la o temperatură diferită a gazului la aceeași presiune de ieșire.
O înțelegere aprofundată a acestei proprietăți este esențială pentru reglarea fină a procesului de compresie și a cerințelor de răcire aferente, pentru a evita riscurile asociate variațiilor de temperatură.
Un răcitor intermediar și final de dimensiuni adecvate va face ca un compresor să funcționeze în cel mai eficient mod posibil și va reduce costurile de operare la minimum.
Concluzie
Comprimarea amestecurilor de CO2 si H2 O este o sarcină care necesită respectarea proprietăților gazelor implicate.
Prin utilizarea materialelor potrivite, cum ar fi oțelul inoxidabil, și încorporând măsuri de siguranță, cum ar fi separatoarele de admisie, inginerii pot gestiona eficient riscurile și pot asigura operațiuni sigure și eficiente.