Sprężony CO2 a sprężone powietrze
Czym różni się sprężony CO2 od sprężonego powietrza?
Dwutlenek węgla (CO2) można sprężać tak jak zwykłe powietrze. I choć w obu przypadkach mamy do czynienia z gazami, na tym podobieństwa się kończą. Istnieje bowiem wiele różnic, które omawiamy poniżej.
Łatwość sprężania powietrza w porównaniu ze sprężaniem CO2
Z technicznego punktu widzenia łatwiej sprężyć CO2 niż powietrze, ponieważ procesowi temu towarzyszy ograniczone wytwarzanie ciepła, dzięki czemu mniejsze są wymagania dotyczące urządzenia sprężającego gaz. Jednak ze sprężaniem dwutlenku węgla wiążą się również pewne wyzwania.
Jednym z nich jest powstająca wilgoć. W przypadku sprężonego powietrza nie stanowi ona większego problemu, o ile zostanie prawidłowo odprowadzona. Jednak wilgoć powstała podczas sprężania dwutlenku węgla sprzyja wytwarzaniu kwasu węglowego. W związku z tym należy podjąć pewne kroki, aby uniknąć korozji sprzętu. Obejmuje to między innymi zastosowanie stali nierdzewnej lub materiału ze specjalną powłoką w przypadku podzespołów, które mogą mieć kontakt z kondensatem.
Ponieważ cząsteczka CO2 jest cięższa, gaz ten może wytwarzać większe wibracje, a jeśli zostanie sprężony zbyt mocno (czyli z zastosowaniem wysokiego ciśnienia), może ulec skropleniu, co grozi uszkodzeniem sprężarki.
W temperaturze 0°C gęstość dwutlenku węgla jest 1,5 raza większa od powietrza.
Gęstość dwutlenku węgla w normalnych warunkach ciśnienia i temperatury wynosi 1,977 kg/m3.
Powietrze: 1,29 kg/m3, CO2: 1,97 kg/m3.
Jak skraplać CO2?
Jak dobrać ciśnienie, aby skroplić CO2 między punktem potrójnym (5,18 bar, -56,6°C) a punktem krytycznym (73,8 bar, 31,1°C)? Wpływa na to szereg parametrów, przy czym koszt eksploatacji zależy od systemu skraplania, systemu sprężania, zbiorników, gazowca do transportu CO2 itp. Zazwyczaj dobrym kompromisem jest ciśnienie około 15/20 bar (co odpowiada temperaturze skraplania -27°C/-20°C).
Porównanie konstrukcji sprężarki CO2 z konstrukcją sprężarki powietrza
I tu przechodzimy do kwestii sprzętu.
Od zewnątrz trudno odróżnić sprężarkę powietrza od sprężarki CO2. Jednak wewnątrz występują pewne różnice:
- Jak już wspomniano, w sprężarce CO2 wykorzystuje się więcej elementów ze stali nierdzewnej, aby zapewnić ochronę przed korozją.
- Zwykle urządzenie takie jest też większe i bardziej wytrzymałe niż sprężarka powietrza, aby mogło sprostać wyższym naprężeniom i wibracjom.
- Sprężarka CO2nie ma bezpośredniego doprowadzenia gazu. Gaz trzeba doprowadzać ze źródła CO2, w związku z czym zazwyczaj stosuje się układ wlotu, w którym CO2 poddaje się uzdatnianiu, zanim trafi do sprężarki.
Ochrona środowiska
Jak sama nazwa wskazuje, sprężone powietrze to po prostu powietrze otoczenia, które poddano sprężaniu. Oznacza to, że można je w dowolnym momencie uwolnić z powrotem do atmosfery (celowo, za pośrednictwem elementu instalacji, lub nieumyślnie — wskutek nieszczelności w instalacji sprężonego powietrza) bez spowodowania jakichkolwiek szkód.
Z kolei dwutlenek węgla jest szkodliwym gazem cieplarnianym i w miarę możliwości należy unikać jego uwalniania do atmosfery. Co więcej, o ile sprężonym powietrzem można bezpiecznie oddychać, nagromadzenie dwutlenku węgla w zamkniętej przestrzeni stanowi zagrożenie dla zdrowia osób znajdujących się w pobliżu.
Aby uniknąć uwalniania dwutlenku węgla do atmosfery, można go magazynować i/lub wykorzystywać ponownie w innych zastosowaniach.
Zastosowania sprężonego powietrza wobec zastosowań sprężonego dwutlenku węgla
Kolejną istotną różnicą jest sposób wykorzystania sprężonego powietrza i sprężonego CO2.
Zasadniczo powietrze spręża się na przykład w celu zasilania narzędzi pneumatycznych, transportu materiałów, obsługi układu hamulcowego itp.
Z kolei dwutlenek węgla spręża się w celu ułatwienia jego transportu lub magazynowania. Po sprężeniu CO2 można wykorzystać do karbonizacji napojów, do wytwarzania atmosfery gazu obojętnego w pewnych procesach lub jako surowiec w reakcjach chemicznych.
Dlaczego warto się zainteresować sprężaniem CO2?
Choć niektórzy producenci CO2 wykorzystują go ponownie lub odzyskują (stosując tym celu sprężarki CO2), większość pozostałych po prostu uwalnia go do atmosfery. Jednak z uwagi na troskę o środowisko, obowiązujące opłaty i nieustanne zaostrzanie przepisów tzw. odzyskiwanie dwutlenku węgla staje się coraz bardziej popularnym i ekologicznym rozwiązaniem. Co ważne, maleje też jego koszt. Wszędzie tam, gdzie konieczne jest odzyskiwanie CO2, potrzeba sprężarki.
