Вуглекислий газ вуглекислота

Вуглекислий газ CO2 (Вуглекислота, двоокис вуглецю, діоксид вуглецю, вугільний ангідрид) в залежності від тиску і температури може знаходитися в газоподібному, рідкому або твердому стані.

У газоподібному стані діоксид вуглецю є безбарвний газ з трохи кислуватим смаком і запахом. В атмосфері Землі міститься близько 0,04 вуглекислого газу. При нормальних умовах його щільність становить 1,98 г / л - приблизно в 1,5 рази більше щільності повітря.

Діаграма. Фазовий рівновагу вуглекислоти

Рідкий діоксид вуглецю (вуглекислота) являє собою безбарвну рідину без запаху. При кімнатній температурі вона існує тільки при тиску понад 5850 кПа. Щільність рідкої вуглекислоти сильно залежить від температури. Наприклад, при температурі нижче + 11 ° С рідка вуглекислота важча за воду, при температурі вище + 11 ° С - легше. В результаті випаровування 1 кг рідкої вуглекислоти при нормальних умовах утворюється приблизно 509 л газу.

При температурі близько -56,6 ° С і тиску близько 519 кПа рідка вуглекислота перетворюється на тверду речовину - "сухий лід".

У промисловості найбільш поширені 3 способи отримання вуглекислого газу:

• з газів, що відходять хімічних виробництв, перш за все синтетичного аміаку і метанола- в відпрацьованих газах міститься приблизно 90 вуглекислого газу;
• з димових газів промислових котелень, що спалюють природний газ, вугілля та інше паливо-в димовому газі міститься 12-20 вуглекислого газу;
• з відведених газів, що утворюються при бродінні в процесі отримання пива, спирту, при розщепленні жирів-який відходить газ являє собою майже чистий вуглекислий газ.

Згідно ГОСТ 8050-85 газоподібна і рідка вуглекислота поставляється трьох видів: вищого, першого і другого сортів. Для зварювання рекомендується використовувати вуглекислоту вищого і першого сорту. Застосування вуглекислоти другого сорту для зварювання допускається, однак бажано наявність осушувачів газу. Допустимий вміст вуглекислого газу і деяких домішок в різних марках вуглекислоти приведено в таблиці нижче.

Таблиця. Характеристики марок вуглекислоти

Заходи безпеки при роботі з вуглекислим газом:

• Вуглекислота не токсична і не вибухонебезпечна, однак при її концентраціях в повітрі понад 5 (92г / м3) знижується частка кисню, що може привести до кисневої недостатності і задухи. Тому слід побоюватися її скупчування в погано провітрюваних приміщеннях. Для реєстрації концентрації вуглекислоти в повітрі виробничих приміщень застосовуються газоаналізатори - стаціонарні автоматичні або переносні.
• При зменшенні тиску до атмосферного рідка вуглекислота перетворюється в газ і сніг з температурою -78,5 ° C і може призвести до ураження слизової оболонки очей та обмороженню шкіри. Тому при відборі проб рідкої вуглекислоти необхідно користуватися захисними окулярами і рукавицями.
• Огляд внутрішньої ємності раніше експлуатованої цистерни для зберігання і транспортування рідкої вуглекислоти необхідно проводити у шланговому протигазі. Цистерну необхідно відігріти до температури навколишнього середовища, а внутрішню ємність продути повітрям або провентилювати. Протигаз дозволяється не використовувати тільки після того, як об`ємна частка вуглекислоти всередині обладнання стане нижче 0,5.

Застосування вуглекислого газу при зварюванні

Вуглекислий газ застосовується в якості активного захисного газу при дугового зварювання (Зазвичай при напівавтоматичному зварюванні), що плавиться (дротом), в тому числі в складі газової суміші (з киснем, аргоном).

Постачання зварювальних постів вуглекислим газом може здійснюватися наступними способами:

• безпосередньо від автономної станції по виробництву вуглекислоти;
• від стаціонарного судини-накопичувача - при значних обсягах споживання вуглекислого газу і відсутності у підприємства власної автономної станції;
• від транспортної углекислотной ємності - при менших обсягах споживання вуглекислого газу;
• від балонів - при незначних обсягах застосування вуглекислого газу або неможливості прокладки трубопроводів до зварювального поста.

Автономна станція по виробництву вуглекислоти - окремий спеціалізований цех підприємства, що виробляє двоокис вуглецю для власних потреб і постачання іншим організаціям. Вуглекислий газ подається до зварювальних постів по газопроводах, прокладених в зварювальних цехах.

При великих обсягах споживання вуглекислого газу і відсутності у підприємства автономної станції вуглекислота зберігається в стаціонарних посудинах-накопичувачах, в які вона надходить з транспортних ємностей (див. Малюнок нижче).

Малюнок. Схема постачання зварювальних постів вуглекислим газом від стаціонарного судини-накопичувача

При менших обсягах споживання подача вуглекислоти по трубопроводах може здійснюватися безпосередньо від транспортної ємності. Характеристики деяких стаціонарних і транспортних ємностей наведені в таблиці нижче.

Таблиця. Характеристики ємностей для зберігання і транспортування вуглекислого газу (вуглекислоти)

При невеликих обсягах споживання вуглекислого газу або неможливості проведення трубопроводів до зварювальних постів для постачання вуглекислим газом використовуються балони. У стандартний чорний балон місткістю 40 л заливають 25 кг рідкої вуглекислоти, яка зазвичай зберігається при тиску 5-6 МПа. В результаті випаровування 25 кг рідкої вуглекислоти утворюється приблизно 12 600 л газу. Схема зберігання вуглекислоти в балоні приведена на малюнку нижче.

Малюнок. Схема зберігання вуглекислого газу (вуглекислоти) в балоні

Для відбору газу з балона він повинен оснащуватися редуктором, підігрівачем газу і осушувачем газу. При виході вуглекислого газу з балона в результаті його розширення відбувається адіабатичне охолодження газу. При високій швидкості подачі газу (понад 18 л / хв) це може привести до замерзання містяться в газі парів води і закупорці редуктора. У зв`язку з цим між редуктором і вентилем балона бажано розміщувати підігрівач газу. При проходженні газу по змійовику він підігрівається електричним нагрівальним елементом, включеним в мережу з напругою 24 або 36В.

Для вилучення вологи з вуглекислого газу застосовується осушувач газу. Він являє собою корпус, заповнений матеріалом (зазвичай силікагелем, мідним купоросом або алюмогелем), добре вбирає вологу. Осушувачі бувають високого тиску, що встановлюються до редуктора, і низького тиску, що встановлюються після редуктора.