專利名稱：在低壓下自動(dòng)生產(chǎn)塊狀固體二氧化碳的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及固化二氧化碳(CO2)的裝置和方法，尤其是低壓下自動(dòng)生產(chǎn)密度等于1.1-1.50g/cm3或更大的塊狀固體二氧化碳的方法和裝置。
從液態(tài)CO2固化生產(chǎn)固體CO2(通常稱作干冰)的方法是眾所周知的，干冰被用于運(yùn)輸和儲(chǔ)存藥物、冷凍或新鮮的食物，人工降雨、滅火、金屬收縮等。
通常生產(chǎn)固體CO2的方法包括首先在接近常壓下形成CO2雪狀物(smow)，然后壓縮此雪狀物質(zhì)到一定的形狀和比重。通常生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)立方固體CO2(25.4cm×25.4cm×25.4cm)的設(shè)備平均產(chǎn)量為1立方體/5-6分鐘或更多。該設(shè)備基本上由下列部分組成a)維持熱形成二氧化碳雪狀物條件的封閉室;b)氣體回收裝置;c)液壓系統(tǒng);d)供氣體返回用的CO2儲(chǔ)存罐和e)冷凝系統(tǒng)。
該設(shè)備的操作主要是將液體CO2膨脹到5kg/cm2壓力左右，產(chǎn)生二氧化碳雪狀物并通過(guò)壓縮裝置從雪狀物中抽出氣體，從而使壓力接近大氣壓力，然后用液壓系統(tǒng)在一模子中以125kg/cm2的壓力壓縮此雪狀物質(zhì)，最后將壓縮成的干冰脫出，此時(shí)其最大密度值為1.55g/cc3。因?yàn)閴嚎s二氧化碳雪狀物以形成較高密度的塊狀固體要求較高的壓力，所以設(shè)備的建造和運(yùn)行費(fèi)用都很高。
其它與上述已有技術(shù)不同的，且已付諸使用的方法在許多專利中有所揭示，大多是以CO2的熱力學(xué)性能為基礎(chǔ)。
下面給出的供參考用的美國(guó)專利中，揭示了已知方法和設(shè)備的構(gòu)思和細(xì)節(jié)1，925，041;1，925，619;1，870，691;1，950，180;1，795，772;2，738，658;4，033，736;3，817，045和4，780，119。
Auerbach的美國(guó)專利1，925，041描述了一兩步方法，首先在模子底部形成一固體CO2層作為密封層和載體，其密度大得足以阻止CO2氣體的通過(guò)，然后在20個(gè)大氣壓(21.9kg/cm2)高壓下注入液態(tài)CO2，此液態(tài)CO2慢慢蒸發(fā)，形成比重大于1.4的較密的塊狀CO2。
另外，Zumbra的美國(guó)專利2925619涉及的方法是在常壓下把CO2雪狀物充入一圓柱室，然后把液態(tài)CO2注入雪狀物中以在高壓下(三相點(diǎn)以上)如5.47kg/cm2產(chǎn)生被冷的液態(tài)CO2所飽和的雪狀物，在此狀態(tài)下把-77.2℃的CO2雪狀物充入一環(huán)形圍繞著的室中，用來(lái)冷凍雪狀物而使之固化。
Rust等人的美國(guó)專利1，870，691揭示了生產(chǎn)固體CO2的經(jīng)修改的擠壓裝置，它運(yùn)用了一個(gè)中間區(qū)域，在該區(qū)域中CO2雪狀物在21.9kg/cm2下被液態(tài)CO2所飽和，并讓它緩慢蒸發(fā)。總體上，Rust等人的美國(guó)專利中的設(shè)備與上述Auerbach的美國(guó)專利1，925，041所揭示的相似。
Jones等人的美國(guó)專利1，950，180揭示了生產(chǎn)具有基本均勻的高于1.5g/cm3密度的塊狀固體CO2的幾種裝置。它揭示了下面的構(gòu)思在常壓附近把雪狀物充入一室中，然后以一三相點(diǎn)以上的壓力把液態(tài)CO2充滿該室，使雪狀物飽和并將其浸沒(méi)在液態(tài)CO2中，然后在非常接近于三相點(diǎn)的壓力下緩慢蒸發(fā)該液體，從而產(chǎn)生較大的CO2晶體，然后該晶體被壓縮以形成高密度固體CO2。
Goosman的美國(guó)專利1，795，772主要涉及一種壓縮和擠壓的方法，Bronson的美國(guó)專利2，738，658揭示了供通常干冰生產(chǎn)壓力需要的雪狀物的生產(chǎn)。
Cann的美國(guó)專利4，033，736涉及一種方法和設(shè)備，它用一壓縮/擠壓室和頂著彈簧壓力施加旋轉(zhuǎn)力的方法來(lái)生產(chǎn)桿狀或球狀干冰。
從上述專利所揭示的內(nèi)容可以明顯看出，已有技術(shù)中有些方法是通過(guò)壓縮來(lái)生產(chǎn)密度為1.4-1.5g/cm3的立方體固態(tài)CO2的，而有些設(shè)備則是生產(chǎn)平均低于0.6-0.8g/cm3密度的立方體固態(tài)CO2的。較低密度的二氧化碳不能符合工業(yè)生產(chǎn)對(duì)干冰的需要，它們的應(yīng)用只限于低要求的場(chǎng)合。
從前面討論的專利中，我們感到美國(guó)專利1，925，041是與我們特別有關(guān)的所揭示的，因?yàn)樗且粋€(gè)不需壓縮的方法，該方法工作于液態(tài)CO2的三相點(diǎn)以上的壓力，液態(tài)CO2迅速進(jìn)入一室中，形成用于封閉目的的雪狀物層，然后該室用液態(tài)CO2充入。該專利的方法中液態(tài)CO2的引入是在比本發(fā)明的方法高得多的壓力下進(jìn)行的。由于該專利在固化時(shí)沒(méi)有有效地從模子中排出CO2氣體，所以CO2的固化速率是很慢的。該專利不包括如本發(fā)明的方法和設(shè)備中所述的CO2氣體回收系統(tǒng)或兩步引入液態(tài)CO2的構(gòu)思。
所有其它描述生產(chǎn)固體CO2的各式各樣方法的專利與本發(fā)明的方法和設(shè)備幾乎沒(méi)有什么聯(lián)系。
本發(fā)明涉及生產(chǎn)塊狀高密度二氧化碳的方法和裝置，根據(jù)本發(fā)明，首先在低壓下的一段時(shí)間內(nèi)，然后在中等壓力下的第二段時(shí)間內(nèi)把液態(tài)CO2引入模子。
提供一調(diào)節(jié)器把在9.8kg/cm2-10.9kg/cm2范圍的中等壓力(實(shí)為壓強(qiáng)，下同)、-40℃數(shù)量級(jí)的降低的溫度下將液態(tài)CO2供入模子，在約kg/cm2壓力下引入低壓CO2的第一階段，模子被CO2雪狀物部分地填充，在第二階段時(shí)間里，中等壓力的CO2使雪狀物飽和并部分蒸發(fā)，造成液態(tài)CO2連續(xù)冷凍以形成高密度塊狀CO2。
本發(fā)明還提供了從調(diào)節(jié)器和模子回收CO2蒸氣的方法和裝置，以及把蒸氣再循環(huán)到用于壓縮和再循環(huán)回收CO2蒸氣的壓縮器的方法。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供在低壓下自動(dòng)生產(chǎn)密度1.1-1.5gm/cm3或此密度以上的塊狀固體CO2的改進(jìn)的兩步法和按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的設(shè)備。
本發(fā)明的另一目的是提供生產(chǎn)高密度固體CO2塊的改進(jìn)方法和裝置，該裝置可以通過(guò)CO2氣體的回收和壓縮系統(tǒng)，回收約90%的排出的CO2蒸氣。
本發(fā)明的再一目的是提供低壓生產(chǎn)固體CO2塊的改進(jìn)的低成本設(shè)備，該設(shè)備具有約1立方英尺/12-14分鐘的標(biāo)稱生產(chǎn)能力，以滿足市場(chǎng)上生產(chǎn)小批量的固體CO2立方體的要求。
下面的描述將使本發(fā)明的這些及其它目的更為清楚。


圖1是根據(jù)本發(fā)明在低壓下自動(dòng)生產(chǎn)固體CO2塊的裝置的示意圖;
圖2是本發(fā)明裝置中的模楔的透視圖;
圖3是圖1的裝置中的模子的透視圖;
圖4是具體圖示主塞子的局部剖視圖，該塞子為圖2中模楔的一個(gè)截面。
如圖1所示，本發(fā)明涉及低壓下生產(chǎn)塊狀固體二氧化碳的裝置11。該裝置包括一對(duì)模子13和15，輪流工作生產(chǎn)塊狀固體CO2，在所制作的一個(gè)實(shí)施例中，立方體每邊長(zhǎng)24.5cm。顯然，該裝置也可以只配備一個(gè)模子，但使用兩個(gè)模子可得到較高的效率，這是因?yàn)樵谝粋€(gè)模子出料時(shí)，另一模子可以繼續(xù)生產(chǎn)，該裝置還包括一CO2供給系統(tǒng)17和一CO2蒸氣回收系統(tǒng)19。
由于模子13和15的結(jié)構(gòu)是相同的，所以只聯(lián)系圖2-圖4對(duì)模子13作了具體的描述。模子13包括由低溫鋁合金組成的頂壁21，互相間隔開(kāi)的邊壁23和前、后壁25，壁厚38.1mm，焊在一起形成面朝下的貯器或容器27。面向下的開(kāi)口用一可移動(dòng)的底壁29封住，該壁由其上涂覆高分子量聚乙烯的碳鋼組成，并如圖3中所示安裝得可在開(kāi)啟位置與關(guān)閉位置之間滑動(dòng)。底壁29通常是楔形的，通過(guò)裝在邊板33上的導(dǎo)軌31來(lái)支持它的滑動(dòng)，在橫向移動(dòng)的同時(shí)，壁29同時(shí)向下移動(dòng)，從而利于壁9與已形成的塊狀固體CO2底部分離。
如圖1所示，模子13和15的底壁29被由CO2氣體驅(qū)動(dòng)的活塞35控制，使底壁29在開(kāi)啟位置與關(guān)閉位置之間移動(dòng)。在生產(chǎn)每塊固體CO2的循環(huán)末尾，模子13和15將會(huì)自動(dòng)打開(kāi)，這將在下面更具體地加以說(shuō)明。
CO2供給系統(tǒng)17示于圖1，它包括一液態(tài)CO2源37，典型的液態(tài)源包括裝壓力的21.0kg/cm2、溫度為-17.7℃液態(tài)CO2的罐，該源37用導(dǎo)管39與CO2調(diào)節(jié)器41相連。該調(diào)節(jié)器41最好是用真空套絕熱以把液態(tài)CO2與環(huán)境隔離的不銹鋼壓力容器，它還包括一液位控制器43和管道39中的流量控制器45，該控制器45包括一電磁閥，用來(lái)通過(guò)電磁閥或通過(guò)一旁路裝置自動(dòng)選擇種種流速。調(diào)節(jié)器41被用來(lái)使來(lái)自源37的液態(tài)CO2第一次膨脹，使壓力降到9.5kg/cm2-12.4kg/cm2之間的中等水平。
為了從調(diào)節(jié)器41排出CO2蒸氣，在調(diào)節(jié)器41和脈動(dòng)罐49之間連接一導(dǎo)管47。設(shè)置了一CO2源51，它一般是在罐37液態(tài)CO2上部的氣體，通過(guò)導(dǎo)管53與壓力控制器57相連以提供操作閥門所必需的壓力。一壓力控制閥55設(shè)在導(dǎo)管53中，壓力控制器57控制從導(dǎo)管47到脈動(dòng)罐49的流量，從而調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)器41中的壓力。在調(diào)節(jié)器41中高壓液體CO2膨脹到中等壓力時(shí)，液體與氣體的比率約為8∶2。在膨脹中產(chǎn)生的CO2氣體是一個(gè)不小的量，它通過(guò)導(dǎo)管47循環(huán)脈動(dòng)罐49而被完全回收。
模子13和15通過(guò)導(dǎo)管59和61分別連于調(diào)節(jié)器41，以分別把液態(tài)CO2從調(diào)節(jié)器41運(yùn)送到模子13和15。設(shè)置一定時(shí)器和循環(huán)控制器63來(lái)定時(shí)地或在某些情況下響應(yīng)壓力來(lái)開(kāi)、關(guān)裝置11中的閥。導(dǎo)管59和61各設(shè)置有兩條流道65和67以分別分為兩模子提供低壓或中壓液態(tài)CO2。流道65和67上都裝有電磁閥，流道65上裝有針閥，以在一段時(shí)間里提供3.6-5.1kg/cm2壓力的低流量液態(tài)CO2，把CO2雪狀物分別填充入兩模子中同時(shí)從導(dǎo)管72和74排出CO2蒸氣，導(dǎo)管72、74設(shè)置于模子13、15與蒸氣回收系統(tǒng)19之間。導(dǎo)管中背壓為3.7kg/cm2數(shù)量級(jí)，由回收系統(tǒng)19提供。
在循環(huán)的低壓部分完成后，模子中就有了低密度CO2雪狀物，此低壓循環(huán)約需3分鐘時(shí)間，接著控制器63關(guān)閉低流道65，而打開(kāi)高流道67的電磁閥，在-40℃溫度，9.8-10.9kg/cm2的中間壓力下高流道67把液態(tài)CO2運(yùn)到兩個(gè)模子中。由于該壓力大于三相點(diǎn)，所以進(jìn)入模子的CO2流含有液體和氣體。液態(tài)CO2開(kāi)始冷凍，液態(tài)CO2的冷凍或冷卻是由一部分液態(tài)CO2的蒸發(fā)提供的。
兩模子13和15的底壁29上有一出氣口73，該出氣口73通過(guò)高分子量聚乙烯的表面29a，低溫鋁部分29b和鋼楔部分29c。在層29a和部分29b之間，設(shè)置一羊毛濾器75，用來(lái)阻止液態(tài)CO2從出氣口73流到分別與模子13和15的底部相連的蒸氣出口72和74。在循環(huán)開(kāi)始的低壓部分，雪狀物在模子和開(kāi)口中形成。當(dāng)液態(tài)CO2在中間壓力部分進(jìn)入模子時(shí)，液態(tài)CO2固化形成塞子75，阻止液態(tài)CO2從模子13和15底部出去。
在該循環(huán)的第二即中等壓力部分中，液態(tài)CO2繼續(xù)固化直到模子中充滿高密度CO2的塊狀固體。為使液態(tài)CO2的固化具有一定的速度以滿足商品化的需要，模子13和15需設(shè)置能排出大量CO2蒸氣的裝置。CO2液體的固化必須通過(guò)對(duì)液態(tài)CO2的冷卻或冷凍來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了把設(shè)備成本降至最小，本發(fā)明利用液態(tài)CO2蒸發(fā)或氣化來(lái)冷卻CO2使CO2固化，該CO2進(jìn)入模子時(shí)的溫度為-40℃。在蒸發(fā)過(guò)程中，約需1公斤的液態(tài)CO2來(lái)產(chǎn)生1/2公斤的固態(tài)CO2和1/2公斤的CO2蒸氣。由于在此過(guò)程中產(chǎn)生大量CO2氣體，對(duì)CO2氣體的回收和重新加以利用是很重要的。
CO2蒸氣的回收是通過(guò)分別與模子13和15的頂部相連的導(dǎo)管69和71進(jìn)行的，這些導(dǎo)管延伸到蒸氣回收系統(tǒng)19，最后回收的蒸氣被輸送至脈動(dòng)罐49，這在下面將進(jìn)一步闡述。雖然導(dǎo)管69和71僅輸送回收的CO2蒸氣，但以最佳速率填充模子13和15使所有液態(tài)CO2都在進(jìn)入模子時(shí)固化，不用復(fù)雜的儀器是不可能的，而采用復(fù)雜儀器則從經(jīng)濟(jì)角度上看是不合算的。因而在循環(huán)的中間壓力部分，有可能CO2液體將上升到模子頂部而隨被回收的CO2蒸氣一起排出，上述情況之所以發(fā)生，部分是由于不與脈動(dòng)罐49直接相連的導(dǎo)管69和71中存在液壓CO2。為了在導(dǎo)管69和77中蒸發(fā)液態(tài)CO2，導(dǎo)管與熱交換器83和85相連，熱交換器的功能將在下面更完整地闡明。
循環(huán)的第二部分可以根據(jù)定時(shí)的時(shí)間也可以根據(jù)塊狀固體充滿模子時(shí)模子中壓力的下降來(lái)結(jié)束。當(dāng)壓力下降被測(cè)出時(shí)，分別在模子13和15頂部的壓力開(kāi)關(guān)77和79連到控制器63以斷液態(tài)CO2向模子13和15中的流入。
然后，模子通過(guò)線路70排氣，底壁29由一個(gè)圓柱體35移開(kāi)以取出塊狀CO2。須注意，來(lái)自供應(yīng)源51的CO2蒸氣通過(guò)導(dǎo)管93與具有適當(dāng)電磁閥的兩個(gè)圓柱體35相連，在控制器63的控制下，把氣體供到適當(dāng)一側(cè)的圓柱體35，以使兩模子中的一個(gè)開(kāi)或關(guān)。
為增加裝置11的效率，設(shè)置了包括CO2蒸氣回收系統(tǒng)19的設(shè)備來(lái)把CO2蒸氣損失降至最小。通過(guò)這樣增加效率后，液態(tài)CO2的用量減少?gòu)亩雇ㄟ^(guò)裝置11來(lái)生產(chǎn)塊狀固體CO2的生產(chǎn)費(fèi)用得以較低。如上所述，導(dǎo)管47，69，71，72和74從調(diào)節(jié)器4和模子13和15來(lái)回收CO2蒸氣，并使蒸氣循環(huán)到蒸氣回收系統(tǒng)19中的脈動(dòng)罐49中。另外，導(dǎo)管78把CO2蒸氣源51與脈動(dòng)罐49相連。
脈動(dòng)罐49包括一碳鋼罐49a和一振動(dòng)屏蔽49b，壓縮器81通過(guò)導(dǎo)管80與脈動(dòng)罐49相連，來(lái)自壓縮器81的壓縮蒸氣通過(guò)導(dǎo)管82被循環(huán)到熱交換器83和85，該熱交換器為管殼式熱交換器。導(dǎo)管69和71把模子13和15與熱交換器83和85連在一起，使所有從模子13和15回收的液態(tài)CO2可以蒸發(fā)并通過(guò)導(dǎo)管87和89循環(huán)到脈動(dòng)罐49。熱交換器83和85較好的工作方式是讓熾熱的壓縮CO2氣體從壓縮器81流過(guò)熱交換的管子，液態(tài)CO2和低溫CO2氣體則在熱交換器的殼體部分中。在經(jīng)過(guò)熱交換器83和85后，來(lái)自壓縮器81的壓縮氣體通過(guò)導(dǎo)管91循環(huán)回到CO2氣體源51。該源或罐37中包括冷凍盤(pán)管37a，用來(lái)冷凝再循環(huán)的CO2蒸氣，此冷凍盤(pán)管可由常用的冷凍設(shè)備提供(未畫(huà)出)。脈動(dòng)罐49對(duì)平衡壓縮器81的負(fù)載和保持壓縮器吸氣側(cè)恒壓的CO2具有重要的作用。在模子13和15運(yùn)行循環(huán)中的某些階段，只有很少的CO2蒸氣通過(guò)蒸氣回收導(dǎo)管47、69、71、72和74傳到脈動(dòng)罐49。在這些階段中，來(lái)自蒸氣供應(yīng)源51的CO2蒸氣通過(guò)導(dǎo)管78不斷地由脈動(dòng)罐49流到壓縮器81，因而提供一受控的壓力CO2氣體，就不必要在這些階段中關(guān)閉壓縮器81。
雖然，在此不作詳細(xì)描述，但應(yīng)該理解，控制器63可與裝置中的種種閥相連，以保持由源37到調(diào)節(jié)器41的流動(dòng)，在調(diào)節(jié)器41中保持約-40℃溫度、9.51kg/cm2到12.4kg/cm2之間所希望的中等壓力，并保持脈動(dòng)罐中的適當(dāng)壓力及模子13和15的背壓。為了更好理解本發(fā)明的方法和裝置，給出下表說(shuō)明以圖1所示方式制作的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例在典型運(yùn)行時(shí)的物料平衡情況。
表1
<p>上面結(jié)合一個(gè)較佳實(shí)施例所揭示的本發(fā)明的方法和設(shè)備可以在12-14分鐘內(nèi)生產(chǎn)具有1.3g/cm3數(shù)量級(jí)密度的24.5cm立方體固態(tài)CO2。該裝置制造成本較低，因?yàn)樗恍韪叩膲嚎s力來(lái)得到高密度的干冰。較高的液態(tài)CO2的固化速度通過(guò)有效的排氣系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)從模子13和15接收和回收利用CO2蒸氣。本發(fā)明所涉及的兩步方法的第二步在中等壓力和降低的溫度下運(yùn)用CO2液體是有新意的，對(duì)此，現(xiàn)有技術(shù)均未提及。
雖然本發(fā)明的方法和裝置結(jié)合一較佳實(shí)施例作了描述，但應(yīng)該理解在不背離本發(fā)明廣義的實(shí)質(zhì)范圍并在本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)保護(hù)范圍內(nèi)，作出各種變化和改進(jìn)完全是可能的。
權(quán)利要求
1.一種在低壓下生產(chǎn)塊狀高密度固體CO2的方法，其特征在于包括下列步驟提供9.5kg/cm2-12.4kg/cm2中等壓力、-40℃數(shù)量級(jí)的降低的溫度下的調(diào)節(jié)液態(tài)CO2源，在一段時(shí)間內(nèi)、低壓下把液態(tài)CO2引入模子中并在一流動(dòng)速率下用CO2雪狀物部分地填充模子，在中等壓力、降低的溫度下以一流速向所述的模子引入來(lái)自所述源的液態(tài)CO2，使液態(tài)CO2在所述模子中飽和所述的CO2雪狀物，并且在液態(tài)CO2引入過(guò)程中通過(guò)液態(tài)CO2的蒸發(fā)連續(xù)冷凍其余的液態(tài)CO2以形成高密度塊狀固體CO2，并且在把中等壓力的液壓CO2引入所述模子時(shí)，由冷卻和固化一部分所述液態(tài)CO2蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸氣被連續(xù)地從所述的模子中排出。
2.如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)塊狀高密度固體CO2的方法，其特征在于向所述模子引入所述液態(tài)CO2的所述中等壓力為9.8kg/cm2-10.9kg/cm2，溫度在-40℃數(shù)量級(jí)。
3.如權(quán)利要求2所述的生產(chǎn)塊狀高密度固體CO2的方法，其特征在于包括提供21kg/cm2數(shù)量級(jí)高壓和-17.7℃數(shù)量級(jí)溫度的液態(tài)CO2源;把所述的高質(zhì)液態(tài)CO2通過(guò)壓力降低裝置循環(huán)到所述的調(diào)節(jié)液態(tài)CO2源，提供壓縮機(jī)裝置以回收及壓縮來(lái)自模子的CO2氣體，并把壓縮裝置壓縮的CO2循環(huán)到所述的高壓液態(tài)CO2源，在此再冷凝為液體。
4.如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)塊狀高密度固體CO2的方法，還進(jìn)一步包括當(dāng)所述塊狀CO2已充滿模子時(shí)自動(dòng)終止引入中等壓力液體CO2的步驟。
5.一種在壓力下自動(dòng)生產(chǎn)塊狀固體CO2的方法，其特征在于包括把21.9kg/cm2、-17.7℃的液態(tài)CO2噴射到一密閉式容器中進(jìn)行第一次膨脹，使其壓力降至9.5kg/cm2-12.4kg/cm2，在至少一個(gè)封閉模子中用兩步使膨脹后所得到的液態(tài)CO2作第二次膨脹，第一步在約3.6-5.1kg/cm2壓力下進(jìn)行一段時(shí)間，第二步在約9.8kg-10.9kg/cm2范圍進(jìn)行一段時(shí)間，以便在此模子中形成CO2雪狀物塞子，通過(guò)這兩步將形成約1.28-1.5g/cm3密度的干冰，并把第一和第二次膨脹產(chǎn)生的CO2氣體加以壓縮使之再循環(huán)至所述的CO2噴射流，和/或用它作動(dòng)力來(lái)使此方法的步驟自動(dòng)化。
6.一種低壓生產(chǎn)高密度固體CO2的裝置，其特征在于包括一包括一個(gè)液體進(jìn)口和一個(gè)蒸氣出口的密閉模子，所述的模子含有一個(gè)能從中取出塊狀固體CO2的室，一個(gè)向所述模子供給中等壓力，降低溫度的液態(tài)CO2的液態(tài)CO2調(diào)節(jié)系統(tǒng)，一個(gè)在一段時(shí)間內(nèi)從所述的調(diào)節(jié)系統(tǒng)向所述液體入口提供低壓液態(tài)CO2的第一流動(dòng)控制裝置，用來(lái)為所述模子提供CO2雪狀物，和一個(gè)在一定速率下從所述的調(diào)節(jié)系統(tǒng)向所述入口提供中壓液態(tài)CO2的第二流動(dòng)控制裝置，用來(lái)使所述的CO2雪狀物飽和，并通過(guò)液態(tài)CO2的蒸發(fā)連續(xù)冷凍液態(tài)CO2以形成高密度固體CO2。
7.如權(quán)利要求6所述的生產(chǎn)高密度固體CO2的裝置，其特征在于包括CO2蒸氣的回收裝置，該裝置包括在所述的模子上有一排氣孔和一個(gè)壓縮器用以把CO2蒸氣從所述模子再循環(huán)到所述CO2調(diào)節(jié)系統(tǒng)中。
8.如權(quán)利要求6所述的生產(chǎn)高密度固體CO2的裝置，其特征在于包括一個(gè)液態(tài)CO2源，它通過(guò)膨脹裝置向所述液態(tài)CO2調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供液態(tài)CO2;一壓縮器，從所述模子和所述CO2調(diào)節(jié)系統(tǒng)回收CO2氣體并壓縮所述CO2氣體;一與所述壓縮器和所述液態(tài)CO2源相連的導(dǎo)管，從所述壓縮器向所述液態(tài)CO2源提供壓縮CO2氣體。
9.如權(quán)利要求7所述的生產(chǎn)高密度固體CO2的裝置，其特征在于，第一流動(dòng)控制裝置提供在3.6-5.1kg/cm2壓力和約9.8kg/cm2-10.9kg/cm2壓力以及約-40℃溫度的液態(tài)CO2。
10.一種在低壓下自動(dòng)生產(chǎn)塊狀固體CO2的裝置，其特征在于包括一與液態(tài)CO2調(diào)節(jié)系統(tǒng)相連的封閉模子，該系統(tǒng)在第一低壓下和第二中壓下分別提供液態(tài)CO2一段選定的時(shí)間，一個(gè)CO2氣體回收系統(tǒng)，包括一從所述模子和所述調(diào)節(jié)系統(tǒng)接收液態(tài)CO2和蒸氣的壓縮器，和把CO2從所述壓縮器循環(huán)到所述液態(tài)CO2調(diào)節(jié)系統(tǒng)的裝置。
11.如權(quán)利要求10所述的在低壓下自動(dòng)生產(chǎn)塊狀固體CO2的裝置，其特征在于包括與所述CO2氣體回收系統(tǒng)和所述壓縮器相連的熱交換裝置，從而使來(lái)自于所述壓縮器的壓縮CO2氣化從所述模子中回收的液體CO2。
12.如權(quán)利要求11所述的低壓下自動(dòng)生產(chǎn)塊狀固體CO2的裝置，其特征在于所述的CO2氣體回收系統(tǒng)包括一設(shè)置于所述壓縮器與調(diào)節(jié)系統(tǒng)和所述模子之間的脈動(dòng)罐，從而使所有再循環(huán)至所述壓縮器的CO2蒸氣均通過(guò)所述脈動(dòng)罐。
13.如權(quán)利要求10所述的在低壓下自動(dòng)生產(chǎn)塊狀固體CO2的裝置，其特征在于所述的模子具有一立方體形，其一壁可在開(kāi)的位置和閉的位置之間移動(dòng)，開(kāi)的位置用于取出固體CO2立方塊，閉的位置用于接受所述液態(tài)CO2時(shí)形成一盒子，用以使液態(tài)CO2形成固體CO2立方塊。所述的該壁上連有一個(gè)氣動(dòng)圓柱體，使所述壁在開(kāi)啟和關(guān)閉位置間移動(dòng)，還有為所述圓柱體供給回收的CO2以操縱所述圓柱體的裝置。
14.如權(quán)利要求10所述的低壓下自動(dòng)生產(chǎn)塊狀固體CO2的裝置，其特征在于所述的第一低壓供給的液態(tài)CO2使所述模子部分地充入CO2雪狀物，而第二次中壓供給的液態(tài)CO2使所述的CO2雪狀物飽和并由于蒸發(fā)而連續(xù)固化。
15.如權(quán)利要求14所述的在低壓下自動(dòng)生產(chǎn)塊狀固體CO2的裝置，其特征在于所述的中壓液態(tài)CO2以9.8kg/cm2-10.9kg/cm2的壓力、-40℃數(shù)量級(jí)的溫度向所述模子提供。
16.一種在一定壓力下自動(dòng)生產(chǎn)塊狀固體CO2的裝置，其特征在于包括至少一個(gè)與所述液態(tài)CO2調(diào)節(jié)系統(tǒng)相連的密閉模子，該系統(tǒng)作用是在第一低壓下供給液體CO2使CO2雪狀物部分地填充所述模子，在第二中等壓力下，供給的液態(tài)CO2使所述雪狀物飽和并蒸發(fā)而連續(xù)固化形成塊狀固態(tài)CO2;一個(gè)與所述模子和調(diào)節(jié)系統(tǒng)相連形成閉合回路的CO2氣體回收系統(tǒng)和一個(gè)控制所述調(diào)節(jié)系統(tǒng)和所述壓力使操作自動(dòng)化的所述裝置的自動(dòng)控制器。
17.如權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于所述的模子具有每邊25.4cm的立方體形，并由壁厚為38.1mm的低溫鋁合金制成。
18.如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于所述的模子含有一可移動(dòng)的壁，該壁包括一個(gè)與活塞相連的楔狀基底，以能夠側(cè)向移動(dòng)使所述立方體脫模。
19.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于所述的模楔是由上覆高分子量聚乙烯層的碳鋼構(gòu)成，以保證模子不透空氣。
20.如權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于所述的可移動(dòng)模楔包括一個(gè)堵住氣體出口通道的羊毛濾器，以使主塞子形成，阻止液態(tài)CO2從模子13和15排出，該濾器被保持在高分子量聚乙烯層的下面。
全文摘要
低壓自動(dòng)生產(chǎn)塊狀固體CO
文檔編號(hào)C01B31/22GK1074032SQ9211443
公開(kāi)日1993年7月7日 申請(qǐng)日期1992年12月12日 優(yōu)先權(quán)日1991年12月12日
發(fā)明者喬治·戴維·羅茲, 羅杰·費(fèi)雷德里, 克·居格, J·M·A·A·伊斯奎羅, 埃米利奧·阿韋迪略·費(fèi)爾南德斯 申請(qǐng)人:液態(tài)有限公司