Углекислота для чего применяется
Баллоны углекислотные: назначение, разновидности, сферы применения
Открытия и технологии из области химической промышленности плотно вошли в повседневную жизнь современного человека. Углекислота является тем веществом, которое широко применяется в различных сферах жизни вот уже 80 лет. Для ее перевозки и хранения используются специальные баллоны.
Назначение и комплектация
ГОСТу 949-73 предписывает хранить и перевозить углекислоту в специализированных углекислотные стальных емкостях (баллонах). Применять разрешается новую тару и сосуды б/у, успешно прошедшие техосмотр и испытания. Проверочные процедуры осуществляются в ходе переаттестации баллонов.
В комплект новых углекислотных емкостей входят следующие детали:
В качестве материала изготовления углекислотных баллонов нормативы предписывают использовать конструкционную углеродистую или легированную сталь высокого качества. Как правило, исходными заготовками при производстве выступают бесшовные трубы. Для окраски стенок емкости используется черная краска. В качестве маркировки применяется штамп «УГЛЕКИСЛОТА» (наносится желтой эмалью).
ГОСТ предписывает комплектовать каждый углекислотный баллон паспортом. Как правило, он расположен вверху емкости. Для нанесения необходимых данных используется метод ударной штамповки. Участок стенки, где находится информация, предварительно зачищают до металлического блеска. Верхняя допустимая граница рабочего давления – не более 19,6 МПа. Масса баллона указывается без учета веса комплектующих деталей.
Разновидности баллонов
На рынке емкостей для транспортировки и хранения газообразных веществ углекислотные баллоны представлены колбами объемом 0,4-50 л.
Применяется следующая классификация по объему:
В сфере промышленности наибольшее распространение получили емкости средней и большой категорий. Это объясняется их длительным сроком действия, отсутствием необходимости регулярной перезаправки и возможностью продолжительного хранения. Периодичность переаттестаций изделий данного типа – 1 раз/5 лет.
На любом углекислотном баллоне нормативами предписано указывать два параметра давления: рабочий и проверочный. Рабочий показатель в ходе эксплуатации и перевозки должен находиться в пределах 150 Атм. Вторым показателем является т.н. «проверочное»: оно учитывается в момент коммутации с основной системой. Ограничения по этому параметру – не выше 225 Атм. Данные показатели являются универсальными для емкостей любого объема. Также существует деление на углекислотные баллоны стандартной и высокой точности. Этот параметр зависит от того, где именно будет применяться стальная емкость.
Где используется углекислота
Как показали многочисленные лабораторные и технологические испытания, поставляемая в баллонах углекислота является максимально безопасным и безвредным веществом. Именно по этой причине правилами разрешается применять емкости на различных площадках (в том числе – открытых). Типичный пример – точки продажи разливного пива или кваса из кеговых бочек. Для перевозки задействуется грузовой автотранспорт, способный обеспечить баллонам горизонтальное положение. На малые дистанции емкости перемещают посредством металлических грузовых тележек.
Сферы применения углекислоты в баллонах:
Для складирования углекислотных баллонов разрешается применять площади закрытого и открытого типа. Открытые площадки должны быть оснащены качественными навесами, способными уберечь газовые емкости от климатических воздействий и прямого солнечного света. Обслуживать приспособления для перевозки и хранения углекислоты имеют право лицензированные организации, имеющие соответствующую разрешительную документацию. К эксплуатации допускаются баллоны с соответствующей окраской и маркировкой.
Где используется углекислый газ — сферы применения
Газовые смеси и чистые газы применяют для проведения реакций, обработки материалов и поверхностей, с их помощью получают химические соединения, которых нет в естественной среде. Разнообразные газы дают возможность получать некоторые физические явления. Широкое применение в производстве и быту находит углекислый газ. Узнайте, зачем и где применяют углекислый газ (двуокись углерода), какие процессы и технологии он поддерживает в промышленности, в том числе пищевой, какими свойствами обладает, для чего нужна углекислота.
Газовые смеси и чистые газы применяют для проведения реакций, обработки материалов и поверхностей, с их помощью получают химические соединения, которых нет в естественной среде. Разнообразные газы дают возможность получать некоторые физические явления. Широкое применение в производстве и быту находит углекислый газ. Узнайте, зачем и где применяют углекислый газ (двуокись углерода), какие процессы и технологии он поддерживает в промышленности, в том числе пищевой, какими свойствами обладает, для чего нужна углекислота.
Что такое углекислый газ
Прежде чем говорить о том, где используют углекислый газ, рассмотрим, чем он является. Это тяжелый, то есть плотный газ. Он плотнее атмосферного воздуха примерно на 50%. Хотя при −78,3 °С вещество представляет собой «снег», при нормальном давлении СО2 в виде жидкости не получить. «Снег» при более высокой температуре и нормальном давлении становится газом.
Углекислота не окисляется, не способствует горению ряда металлов. Но она может поддерживать горение магния, бария, кальция. СО2 растворятся в воде, высоко его содержание в воздухе.
При растворении двуокиси углерода в воде получают угольную кислоту, способную взаимодействовать, например, с фенолом, щелочами. Результатом взаимодействия могут стать соли и эфиры.
Свойства углекислого газа
Распознать вещество на вид и запах невозможно. При невысокой концентрации эти характеристики не ощутимы, при высокой — ощутим кисловатый вкус, возможно отравление. Симптомы отравления углекислотой:
Одно из качеств углекислоты — высокая плотность. Поскольку плотность СО2 выше, чем у воздуха, ближе к полу комнаты его больше, чем под потолком. Вот почему животные и дети чаще страдают от отравления веществом в равных со взрослыми условиях. Пребывание в помещении с высокой концентрацией диоксида углерода может завершиться гибелью человека. Теряя сознание, обычно он падает, вниз, где кислорода еще меньше.
Получение углекислого газа
В промышленности вещество получают различными способами. Самые рентабельные из них относятся к получению СО2 как отходов на химпроизводствах. Извлеченные формы вещества различны. Это и газ, и сухой лед, и вода.
Природные источники углекислого газа
СО2 производят живые организмы. Он образуется при распаде органических веществ, полученных в естественной среде, а также при брожении. СО2 выбрасывают и вулканы. Он выделяет при сжигании топливных материалов.
Лабораторные способы получения
Высококачественный СО2 — это результат брожения содержащих спирт жидкостей. Полученный таким способом газ обрабатывают реагентами, чтобы сформировать диоксид углерода в форме воды.
В лабораторных условиях извлекается незначительная часть СО2. В ходе реакций с участием гидрокарбонатов, кислот. Углекислота — побочный продукт реакций на производственных установках для извлечения кислорода, азота. СО2 хранят на предприятиях в баллонах, как и на складах. В них же вещество транспортируют.
Промышленные способы получения
Дым получают от ТЭЦ и электростанций. Его пропускают через моноэтаноламин, чтобы отсоединить углекислоту от промышленных отходов. В специальных емкостях моноэтаноламин очищают, результатом очистки становится СО2. Из алкогольных изделий его получают при их брожении. Карбонаты для реакций синтезирования углекислоты — естественного происхождения, они есть в природной среде.
Получение газообразной двуокиси углерода
CO2 в виде газа — продукт адсорбции моноэтаноламина при работе с промышленным дымом. Из него выделяют углекислоту и очищают ее от примесей, поддерживая необходимые температуру и давление.
Получение жидкой углекислоты
Надежный способ получить вещество в жидком виде из твердой формы извлечения — повысить атмосферное давление — установить его на 60 и более атмосфер. При высоком давлении газ СО2 становится жидкостью без цвета.
Получение твердого диоксида углерода
Твёрдый углекислый газ — продукт переработки пивоваренных и ликероводочных изделий. Его получают на производстве так:
Готовый «сухой лёд» применяют в пищевой промышленности, используют для выращивания растений, в бытовых целях.
Применение углекислого газа
В промышленности и быту области применения углекислого газа многочисленны и разнообразны. Вот где используется углекислота:
Химическая промышленность
В химической промышленности углекислота используется для:
Металлургия
Применение углекислоты в производстве металлоизделий актуально, когда сваривают металлы. Газовое облако защищает расплавленную область от поступления активного кислорода. Оно обеспечивает ровность сварного шва, защиту от окисления. В металлургии CO2 используют также для:
Производство бумаги
Бумажная промышленность тоже нуждается в СО2. Как используют углекислый газ для производства бумаги? Им регулируют водородный показатель сырья, повышают мощность промышленного оборудования.
Углекислый газ: хранение и транспортировка
Хранят двуокись углерода в черных баллонах, которые непременно подписывают. Также их маркируют. Данные маркировки — производитель, вес тары без продукта, дата крайнего освидетельствования баллона.
Недопустимо использовать тару с углекислотой, если:
Перевозить тару с СО2 нужно по регламенту:
Также запрещено переносить тару с углекислотой вручную, катить по земле.
Хранят емкости с двуокисью углерода в специально оснащенных помещениях и на улице под навесом. В помещениях располагают баллоны минимум в 1 метре от приборов отопления. Нужно оберегать тару от воздействия прямых солнечных лучей, дождя, снега. Зимой контролируют содержание баллонов при температуре от минус 40 °С и выше.
Теперь вы знаете, каким образом и где используется углекислый газ, как его получают, хранят и перевозят. Если вашему предприятию нужен СО2, вы можете заказать его в баллонах в ООО «ТАНТАЛ-Д». Мы поставляем чистые газы и газовые смеси, строго соблюдая технику безопасности. У нас широкий ассортимент газов, востребованных в различных отраслях промышленности.
Газовые смеси и чистые газы применяют для проведения реакций, обработки материалов и поверхностей, с их помощью получают химические соединения, которых нет в естественной среде. Разнообразные газы дают возможность получать некоторые физические явления. Широкое применение в производстве и быту находит углекислый газ. Узнайте, зачем и где применяют углекислый газ (двуокись углерода), какие процессы и технологии он поддерживает в промышленности, в том числе пищевой, какими свойствами обладает, для чего нужна углекислота.
Что такое углекислый газ
Прежде чем говорить о том, где используют углекислый газ, рассмотрим, чем он является. Это тяжелый, то есть плотный газ. Он плотнее атмосферного воздуха примерно на 50%. Хотя при −78,3 °С вещество представляет собой «снег», при нормальном давлении СО2 в виде жидкости не получить. «Снег» при более высокой температуре и нормальном давлении становится газом.
Углекислота не окисляется, не способствует горению ряда металлов. Но она может поддерживать горение магния, бария, кальция. СО2 растворятся в воде, высоко его содержание в воздухе.
При растворении двуокиси углерода в воде получают угольную кислоту, способную взаимодействовать, например, с фенолом, щелочами. Результатом взаимодействия могут стать соли и эфиры.
Свойства углекислого газа
Распознать вещество на вид и запах невозможно. При невысокой концентрации эти характеристики не ощутимы, при высокой — ощутим кисловатый вкус, возможно отравление. Симптомы отравления углекислотой:
Одно из качеств углекислоты — высокая плотность. Поскольку плотность СО2 выше, чем у воздуха, ближе к полу комнаты его больше, чем под потолком. Вот почему животные и дети чаще страдают от отравления веществом в равных со взрослыми условиях. Пребывание в помещении с высокой концентрацией диоксида углерода может завершиться гибелью человека. Теряя сознание, обычно он падает, вниз, где кислорода еще меньше.
Получение углекислого газа
В промышленности вещество получают различными способами. Самые рентабельные из них относятся к получению СО2 как отходов на химпроизводствах. Извлеченные формы вещества различны. Это и газ, и сухой лед, и вода.
Природные источники углекислого газа
СО2 производят живые организмы. Он образуется при распаде органических веществ, полученных в естественной среде, а также при брожении. СО2 выбрасывают и вулканы. Он выделяет при сжигании топливных материалов.
Лабораторные способы получения
Высококачественный СО2 — это результат брожения содержащих спирт жидкостей. Полученный таким способом газ обрабатывают реагентами, чтобы сформировать диоксид углерода в форме воды.
В лабораторных условиях извлекается незначительная часть СО2. В ходе реакций с участием гидрокарбонатов, кислот. Углекислота — побочный продукт реакций на производственных установках для извлечения кислорода, азота. СО2 хранят на предприятиях в баллонах, как и на складах. В них же вещество транспортируют.
Промышленные способы получения
Дым получают от ТЭЦ и электростанций. Его пропускают через моноэтаноламин, чтобы отсоединить углекислоту от промышленных отходов. В специальных емкостях моноэтаноламин очищают, результатом очистки становится СО2. Из алкогольных изделий его получают при их брожении. Карбонаты для реакций синтезирования углекислоты — естественного происхождения, они есть в природной среде.
Получение газообразной двуокиси углерода
CO2 в виде газа — продукт адсорбции моноэтаноламина при работе с промышленным дымом. Из него выделяют углекислоту и очищают ее от примесей, поддерживая необходимые температуру и давление.
Получение жидкой углекислоты
Надежный способ получить вещество в жидком виде из твердой формы извлечения — повысить атмосферное давление — установить его на 60 и более атмосфер. При высоком давлении газ СО2 становится жидкостью без цвета.
Получение твердого диоксида углерода
Твёрдый углекислый газ — продукт переработки пивоваренных и ликероводочных изделий. Его получают на производстве так:
Готовый «сухой лёд» применяют в пищевой промышленности, используют для выращивания растений, в бытовых целях.
Применение углекислого газа
В промышленности и быту области применения углекислого газа многочисленны и разнообразны. Вот где используется углекислота:
Химическая промышленность
В химической промышленности углекислота используется для:
Металлургия
Применение углекислоты в производстве металлоизделий актуально, когда сваривают металлы. Газовое облако защищает расплавленную область от поступления активного кислорода. Оно обеспечивает ровность сварного шва, защиту от окисления. В металлургии CO2 используют также для:
Производство бумаги
Бумажная промышленность тоже нуждается в СО2. Как используют углекислый газ для производства бумаги? Им регулируют водородный показатель сырья, повышают мощность промышленного оборудования.
Углекислый газ: хранение и транспортировка
Хранят двуокись углерода в черных баллонах, которые непременно подписывают. Также их маркируют. Данные маркировки — производитель, вес тары без продукта, дата крайнего освидетельствования баллона.
Недопустимо использовать тару с углекислотой, если:
Перевозить тару с СО2 нужно по регламенту:
Также запрещено переносить тару с углекислотой вручную, катить по земле.
Хранят емкости с двуокисью углерода в специально оснащенных помещениях и на улице под навесом. В помещениях располагают баллоны минимум в 1 метре от приборов отопления. Нужно оберегать тару от воздействия прямых солнечных лучей, дождя, снега. Зимой контролируют содержание баллонов при температуре от минус 40 °С и выше.
Теперь вы знаете, каким образом и где используется углекислый газ, как его получают, хранят и перевозят. Если вашему предприятию нужен СО2, вы можете заказать его в баллонах в ООО «ТАНТАЛ-Д». Мы поставляем чистые газы и газовые смеси, строго соблюдая технику безопасности. У нас широкий ассортимент газов, востребованных в различных отраслях промышленности.
Углекислый газ, он же углекислота, он же двуокись углерода…
Содержание
Двуокись углерода термически устойчива, диссоциирует на окись углерода и кислород только при температуре выше 2000°С.
Жидкая двуокись углерода
Удельная масса жидкой двуокиси углерода значительно изменяется с температурой, поэтому количество углекислоты определяют и продают по массе. Растворимость воды в жидкой двуокиси углерода в интервале температур 5,8-22,9°С не более 0,05%.
Жидкая двуокись углерода превращается в газ при подводе к ней теплоты.
При нормальных условиях (20°С и 101,3 кПа) при испарении 1 кг жидкой углекислоты образуется 509 л углекислого газа.
Впервые жидкую двуокись углерода получили в 1823 г. Гемфри Дэви (Humphry Davy) и Майкл Фарадей (Michael Faraday).
Сухой лед
История открытия углекислого газа
Углекислый газ – это первый газ, который был описан как дискретное вещество. В семнадцатом веке, фламандский химик Ян Баптист ван Гельмонт (Jan Baptist van Helmont) заметил, что после сжигания угля в закрытом сосуде масса пепла была намного меньше массы сжигаемого угля. Он объяснял это тем, что уголь трансформируется в невидимую массу, которую он назвал «газ».
Свойства углекислого газа были изучены намного позже в 1750г. шотландским физиком Джозефом Блэком (Joseph Black).
Он обнаружил, что известняк (карбонат кальция CaCO3) при нагреве или взаимодействии с кислотами, выделяет газ, который он назвал «связанный воздух». Оказалось, что «связанный воздух» плотнее воздуха и не поддерживает горение.
Пропуская «связанный воздух» т.е. углекислый газ CO2 через водный раствор извести Ca(OH)2 на дно осаждается карбонат кальция CaCO3.
Джозеф Блэк использовал этот опыт для доказательства того, что углекислый газ выделяется в результате дыхания животных.
Способы получения углекислого газа
В статье «Как получить углекислый газ» рассказано все в мельчайших подробностях, здесь лишь скажем, что основными способами получения являются:
Применение углекислого газа
Двуокись углерода чаще всего применяют:
Применение углекислоты для сварки
Плотность углекислого газа достаточно высока, что позволяет обеспечивать защиту реакционного пространства дуги от соприкосновения с газами воздуха и предупреждает азотирование металла шва при относительно небольших расходах углекислоты в струе. Низкий потенциал ионизации и теплопроводность способствуют образованию горячей зоны в центре столба дуги и как следствие более глубокое проплавление и меньшую ширину шва. Углекислый газ является активным газом, т.е. в процессе сварки он взаимодействует с металлом шва и оказывает на металл сварочной ванны окисляющее, а также науглероживающее действие.
Молекула углекислого газа CO2, попадая в зону сварочной дуги распадается на атомарный кислород О и угарный газ СО. В результате происходит выгорание легирующих элементов металла сварочной ванны и окисление основного металла (возникает окалина, шлак и дым). Реакция окисления расплавленного металла сварного шва имеет следующий вид:
Fe + CO2 = FeO + CO
Ранее препятствием для применения углекислоты в качестве защитной среды являлось образование большого количества дефектов в сварных швах (преимущественно пор). Поры при сварке возникают в результате кипения затвердевающего металла сварочной ванны от выделения окиси углерода (СО) из-за недостаточной его раскисленности. При этом поверхность сварного шва сильно окислена и имеет большое количество шлака ввиду окисляющей атмосферы внутри сварочной дуги. Помимо неудовлетворительного эстетического вида, при необходимости дальнейшего нанесения защитного покрытия потребуется дополнительная операция зачистки поверхности.
При высоких температурах углекислый газ диссоциирует с образованием весьма активного свободного, одноатомного кислорода:
Окисление металла шва выделяющимся при сварке из углекислого газа свободным кислородом нейтрализуется содержанием дополнительного количества легирующих элементов с большим сродством к кислороду, чаще всего кремнием и марганцем (сверх того количества, которое требуется для легирования металла шва) или вводимыми в зону сварки флюсами (сварка порошковой проволокой).
Как двуокись, так и окись углерода практически не растворимы в твердом и расплавленном металле. Свободный активный кислород окисляет элементы, присутствующие в сварочной ванне, в зависимости от их сродства к кислороду и концентрации по уравнению:
Уже давно известна зависимость, чем больше сила сварочного тока, тем больше размер капель расплавленного металла. В свою очередь увеличение размера капель электродного металла увеличивает разбрызгивание.
В настоящее время ввиду большого разбрызгивания металла сварочной ванны при сварке в углекислоте все чаще применяют сварочные смеси с аргоном. Производители сварочного оборудования не остались в стороне от данной проблемы и предусматривают специальный режим на сварочных полуавтоматах, при котором уменьшается эффект разбрызгивания. Еще один путь решения данного вопроса – это использование специальных спреев или жидкостей, которые не позволяют прикипать брызгам к металлу свариваемой детали. В любом случае применение любого из данных методов с лихвой окупит затраты времени и расходных материалов на удаление брызг путем механической зачистки.
При сварке тонких деталей применением оптимальных режимов сварки возможно добиться короткозамкнутого переноса электродного металла и тем самым получить минимальное разбрызгивание. Например, при использовании сварочной проволоки Ø 1 мм, силе сварочного тока 150 А и напряжения дуги 16-23 В происходит перенос металла небольшими каплями за счет поверхностного натяжения.
Для MAG сварки толстостенных конструкций целесообразно применение проволоки большого диаметра и, следовательно увеличение силы сварочного тока, увеличение разбрызгивания, что ведет к уменьшению скорости наплавки электродного металла. Для уменьшения разбрызгивания уменьшают скорость подачи сварочной проволоки. Поэтому применение чистой углекислоты оказывает негативное влияние на производительность сварки и качества сварного шва. Углекислоту в качестве защитного газа рационально применять при сварке порошковой проволокой (FCAW) углеродистых сталей поскольку обеспечивается короткозамкнутый перенос и хорошее качество сварного шва.
Ввиду химической активности углекислого газа по отношению к вольфраму сварку в этом газе ведут только плавящимся электродом.
При выборе защитного газа стоит учитывать не только его стоимость, но и влияние потерь на разбрызгивание, последующую зачистку и общую трудоемкость процесса.
Вредность и опасность углекислого газа
Двуокись углерода нетоксична и невзрывоопасна. При концентрациях более 5% (92 г/м 3 ) углекислый газ оказывает вредное влияние на здоровье человека, так как он тяжелее воздуха и может накапливаться в слабо проветриваемых помещениях у пола. При этом снижается объемная доля кислорода в воздухе, что может вызвать явление кислородной недостаточности и удушья. Помещения, где производится сварка с использованием углекислоты, должны быть оборудованы общеобменной приточно-вытяжной вентиляцией. Предельно допустимая концентрация углекислого газа в воздухе рабочей зоны 9,2 г/м 3 (0,5%).
Хранение и транспортировка углекислого газа
Углекислый газ поставляется по ГОСТ 8050. Для получения качественных швов используют газообразную и сжиженную двуокись углерода высшего и первого сортов.
Углекислоту транспортируют и хранят в стальных баллонах по ГОСТ 949 или цистернах большой емкости в жидком состоянии с последующей газификацией на заводе, с централизованным снабжением сварочных постов через рампы.
В стандартный баллон с водяной емкостью 40 л заливается 25 кг жидкой углекислоты, которая при нормальном давлении занимает 67,5% объема баллона и дает при испарении 12,5 м 3 углекислого газа.
В верхней части баллона вместе с газообразной углекислотой скапливается воздух. Вода, как более тяжелая, чем жидкая двуокись углерода, собирается в нижней части баллона.
Для снижения влажности углекислого газа рекомендуется установить баллон вентилем вниз и после отстаивания в течение 10. 15 мин осторожно открыть вентиль и выпустить из баллона влагу. Перед сваркой необходимо из нормально установленного баллона выпустить небольшое количество газа, чтобы удалить попавший в баллон воздух. Часть влаги задерживается в углекислоте в виде водяных паров, ухудшая при сварке качество шва.
При выпуске газа из баллона вследствие эффекта дросселирования и поглощения теплоты при испарении жидкой двуокиси углерода газ значительно охлаждается. При интенсивном отборе газа возможна закупорка редуктора замерзшей влагой, содержащейся в углекислоте, а также сухим льдом. Во избежание этого при отборе углекислого газа перед редуктором устанавливают подогреватель газа. Окончательное удаление влаги после редуктора производится специальным осушителем, наполненным стеклянной ватой и хлористым кальцием, силикогелием, медным купоросом или другими поглотителями влаги.
Баллон окрашен в черный цвет, с надписью желтыми буквами «УГЛЕКИСЛОТА».
Характеристики углекислого газа
Характеристики углекислого газа представлены в таблицах ниже: