Как получить углекислый газ в домашних условиях
Перейти к содержимому

Как получить углекислый газ в домашних условиях

  • автор:

Способы получения углекислого газа

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.

Получение углекислого газа

В промышленном масштабе углекислый газ получают следующими способами:

  1. из известняка, в котором содержится до 40% СО2, кокса или антрацита до 18% CO2 путем их обжига в специальных печах;
  2. на установках, работающих по сернокислому методу за счет реакций взаимодействия серной кислоты с эмульсией мела;
  3. из газов, образующихся при брожении спирта, пива, расщепления жиров;
  4. из дымовых газов промышленных котельных, сжигающих уголь, природный газ и другое топливо. Дымовой газ содержит 12-20% СО2;
  5. 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.

Схема получения углекислого газа

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.

Углекислый газ

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).

АРГОН КАК ЗАЩИТНЫЙ СВАРОЧНЫЙ ГАЗ

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).

Получение

  • газы химических и нефтехимических производств с содержанием 98-99% СО 2 ;
  • газы спиртового брожения на пивоваренных, спиртовых и гидролизных заводах с 98-99% СО 2 ;
  • газы из естественных источников с 92-99% СО 2 .

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:

  • газовые смеси, состоящие в основном из азота и углекислого газа (продукты сгорания углеродсодержащих веществ с содержанием 8-20% СО 2 ;
  • отходящие газы известковых и цементных заводов с 30-40% СО 2 ;
  • колошниковые газы доменных печей с 21-23% СО 2 ;
  • состоящие в основном из метана и углекислого газа и содержащие значительные примеси других газов (биогаз и свалочный газ из биореакторов с 30-45% СО 2 ;
  • попутные газы при добыче природного газа и нефти с содержанием 20-40% СО 2 .

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.

Потребление углекислого газа неуклонно растет, поскольку расширяются сферы его применения, которые охватывают задачи от промышленного назначения до пищевого производства – консервация продуктов, в машиностроении от сварочного производства и приготовления защитных сварочных смесей до очистки поверхностей деталей гранулами «сухого льда», в сельском хозяйстве для подкормки растений, в газовой и нефтяной промышленности при пожаротушении.

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

Напитки с углекислотой

Газирование напитков может происходить одним из двух путей:

  1. 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.
  2. 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.

СО2 КАК СВАРОЧНЫЙ ГАЗ

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.

Чтобы уточнить стоимость или получить дополнительную консультацию,
вы можете позвонить по тел.: +7 (495) 545-44-62 или отправить запрос.

Углекислый газ

Выращивание агрокультур в закрытых пространствах — теплицах, оранжереях, гроубоксах — предполагает осуществление комплекса мер для защиты против болезней и паразитов, для повышения урожайности культур и для активизации цветения. И тут следует понимать, что, помимо внесения удобрений и полива, соблюдения режимов температуры и освещения, растениям жизненно необходимо получать еще и CO2 (диоксид углерода) — химическое соединение, состоящее из одного атома углерода и двух атомов кислорода. Оно играет важную роль в природных циклах и является неотъемлемой частью фотосинтеза. Без этого газа был бы невозможным нормальный рост семечка с дальнейшим развитием рассады.

Существует несколько способов повышения концентрации CO2.

  1. Органические удобрения, которые используются на открытом грунте. Они медленно выделяют диоксид углерода, что увеличивает его содержание в воздухе вблизи растений.
  2. Генератор — специальное устройство, которое выделяет CO2 при сжигании этилового спирта или пропана.
  3. Сжатый CO2 в баллоне, который устанавливается в гроубоксе или теплице. Этот способ подходит для больших посевных площадей. Однако без датчика контроля существует риск перенасыщения воздуха газом.
  4. Ферментация, или брожение специальных веществ, — идеальный вариант для небольших гроубоксов.
  5. Использование препарата CO2 Bottle, который при добавлении теплой воды выделяет углекислый газ. Это популярный и простой способ, который позволяет поддерживать насыщенность воздуха диоксидом углерода на протяжении нескольких недель.
  6. Компостирование — достаточно хлопотный, малоэффективный и негигиеничный метод.
  7. Сухой лед — твердый CO2, который при нагревании попадает в воздух. Он требует ежедневного пополнения и сложного контроля.

Как можно заметить, сегодня CO2 для садоводства поставляется не только в форме таблеток, но и в сжиженном виде.

Проверенным же способом получения углекислого газа является использование полностью органического генератора CO2 в баллонах от канадской компании TNB. Он абсолютно прост как в использовании, так и в активации, а для повторного применения потребуется приобрести всего лишь специальный пакет для заправки вместо всей установки целиком.

Но чтобы обеспечить максимально качественное снабжение растений диоксидов углерода, также потребуется:

  • детектор углекислого газа и монитор качества воздуха, позволяющие определить оптимальный уровень CO2 в том сооружении, где находятся растения;
  • редуктор на баллон для поддержания постоянного давления при бесперебойной подаче газа.

Самое приятное, что у нас в Growerline можно приобрести цельный комплект, позволяющий регулировать уровень углекислого газа в гроубоксах, теплицах или оранжереях.

Энергоэффективный способ получения углекислого газа

Ученые Института катализа СО РАН при поддержке Российского научного фонда приступили к разработке сорбентов для получения углекислого газа из биогаза – побочного продукта пищевых и агропромышленных предприятий. Планируется, что создаваемые системы позволят повысить энергоэффективность процесса.

Биогаз – побочный продукт предприятий пищевой промышленности и сельского хозяйства, который образуется в результате брожения биомассы. Основные компоненты биогаза – метан и углекислый газ (двуокись углерода, СО2). Содержание углекислого газа – 20–50 % в зависимости от состава исходного сырья. Выделяемый из биогаза метан используют в качестве топлива. Чистый углекислый газ необходим для химической и деревообрабатывающей промышленностей, металлургии, сельского хозяйства и медицины.

Углекислый газ в промышленных масштабах получают несколькими способами, в том числе выделением из дымовых газов и из продуктов термического разложения известняка. Использование биогаза для этих целей более экологично, так как это возобновляемое сырье.

Для выделения двуокиси углерода используют обратимые сорбенты, которые работают в циклическом режиме как губка – сначала впитывают углекислый газ из биогаза, а затем отдают его при нагреве. Задача ученых – снизить температуры этого процесса, чтобы повысить его энергоэффективность для предприятий.

«Основное требование к сорбентам – снизить затраты энергии, чтобы процесс получения углекислого газа был рентабельным. При низких температурах на стадии адсорбции биометан очищается от углекислого газа, а при более высоких происходит десорбция и углекислый газ выделяется. Мы хотим в рамках проекта сделать материал, который был бы эффективен на стадии выделения углекислого газа при 100 °C. На промышленных предприятиях есть побочные низкопотенциальные тепловые выбросы, так что многие локальные источники могут дать такую температуру. В перспективе для этого процесса можно использовать и солнечную энергию», – рассказывает руководитель проекта, научный сотрудник отдела нетрадиционных каталитических процессов ИК СО РАН, кандидат химических наук Жанна Веселовская .

Руководитель проекта Жанна Веселовская. Фото: Анастасия Аникина.

Помимо энергоэффективности сорбенты должны быть емкими и стабильными, чтобы выдерживать много циклов. В качестве активного компонента для систем ученые выбрали разветвленный полиэтиленимин, химический поглотитель двуокиси углерода. Носители для сорбентов на основе оксидов алюминия будут создавать с помощью темплатного синтеза с использованием частиц, при выжигании которых в материале образуются поры.

Полимерный темплат из полистирола.

«Использование полимерных темплатов позволяет целенаправленно изменять текстуру и пористую структуру матрицы. Выбранный активный компонент имеет большой молекулярный размер, и поэтому нам необходимо создавать материал матрицы с большими и средними порами, чтобы он показал улучшенные свойства», – отмечает участница проекта, младший научный сотрудник отдела нетрадиционных каталитических процессов ИК СО РАН Екатерина Воробьева .

На следующем этапе исследований ученые синтезируют материалы на основе диоксида кремния и сравнят перспективность и эффективность полученных композитов.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *