Как контролировать уровень CO2 на производственной линии XPS
Оглавление
Что вы будете узнавать из этой инструкции
- Графическая схема операционной системы с CO2
- Держать CO2 при определенной температуре
- Больше контроль CO2 при производстве XPS
Полная инструкция
Хорошо известно, что CO2 является наиболее сложным вспенивающим агентом, с которым приходится обращаться в процессе физической экструзии пенопласта. Есть причины. Например, сверхкритическая точка, чувствительный сухой лед и его плотность сильно изменяется при изменении температуры обстоятельств и т. Д. Для конечных потребителей эта информация ни к чему не приведет. Вам по-прежнему нужна надежная конструкция, чтобы гарантировать производительность вашей производственной линии. Я не собираюсь рассказывать вам много теорий или терминов. Я просто хочу поделиться нашим практическим опытом производства по обращению с CO2 при производстве XPS.
Чтобы лучше понять уловки в каждой единице всей системы, давайте начнем с объяснения нашей блок-схемы. Следующая таблица не является настоящим PID, это просто набросок, который поможет вам понять, как мы контролируем CO2. Фактический PID намного сложнее, чем этот, который включает в себя десятки клапанов и некоторые другие аксессуары.
Блок-схема операционной системы с CO2
Обычно промышленный CO2 доставляется грузовиками, которые перевозят десятки тонн жидкого CO2. И CO2 будет храниться в большом резервуаре с вакуумной изоляцией, который обычно составляет примерно 25 тонн. Температура СО2 внутри резервуара составляет около минус 20 градусов Цельсия, а давление составляет 1,6-2,0 МПа. Когда изменение температуры окружающей среды вызывает повышение давления, резервуар выделяет CO2 для охлаждения.
Как известно, с жидкостью обращаться намного проще, чем с газом. Таким образом, нам удастся поддерживать СО2 в жидком состоянии на протяжении всего процесса. Поскольку CO2 очень склонен к испарению из-за высокого давления пара, мы должны соблюдать баланс между давлением и температурой. Это основа того, как работает наша система.
Мы использовали подкачивающий насос, который перекачивает жидкий СО2 из резервуара для СО2 в средний резервуар, стены которого имеют конструкцию с рубашкой, с помощью которой температуру среднего резервуара можно контролировать с помощью контроллера температуры воды. Один совет, который я должен здесь предлагать, заключается в том, что расстояние между резервуаром с CO2 и средним резервуаром должно быть как можно меньшим. Из-за того, что CO2 склонен к испарению, чем больше расстояние, тем опаснее испаряться.
Для этого рекомендуется установить подкачивающий насос под резервуар с СО2. Даже в этом случае испарение все же происходит время от времени. Если подкачивающий насос не может правильным образом перекачивать CO2, вероятно, произошло испарение. Выпускной клапан предназначен для этой ситуации, поэтому откройте его и выпустите испарившийся CO2, чтобы снизить температуру головки подкачивающего насоса.
Этот процесс должен выполняться очень осторожно, потому что, если выпускной клапан открывается слишком сильно, CO2 может превратиться в сухой лед, который заблокирует трубу, и потребуется очень много времени, чтобы растаять. Чтобы избежать этого, подкачивающий насос должен быть в десять раз больше, чем дозирующий насос, чтобы подкачивающий насос не работал все время, а работал только периодически.
Кроме того, рекомендуется использовать более длинную выпускную трубу, чтобы предотвратить замерзание всасывающей трубы подкачивающего насоса сухим льдом. Кроме того, изолированные трубопроводы всей системы будут способствовать устойчивому переносу CO2, а также могут сэкономить энергию.
Цель установки среднего резервуара – поддерживать СО2 при определенной температуре (около 25 градусов Цельсия), чтобы давление во всей системе было стабильным и достаточно высоким (6,5-7 МПа). Эти два помещения обеспечивают постоянные физические свойства CO2, и получается CO2 для точного дозирования в двухшнековый экструдер. Как я упоминал ранее, плотность CO2 меняется при изменении температуры.
Аварийный сигнал наивысшего уровня CO2 в среднем резервуаре должен составлять не более 70% от общего объема среднего резервуара в случае любого инцидента, отключения электроэнергии летом в некоторых жарких регионах, что может вызвать повышение температуры среднего резервуара, тогда CO2 может перейти в сверхкритическое состояние, и его труднее контролировать и прогнозировать. В результате объем СО2 значительно увеличится. Если свободного места недостаточно, средний резервуар может подвергнуться опасности.
Средний резервуар и сосуд для контроля температуры
Прежде чем СО2 попадет в средний резервуар, он будет нагрет, чтобы обеспечить температуру СО2 в среднем резервуаре на определенном уровне, как и предполагалось. Обычно это 25 градусов Цельсия. При этой температуре давление в среднем резервуаре составляет около 6,5 МПа.
Почему его нужно устанавливать на такую температуру? Во многих странах 10 МПа является водоразделом для разделения сосуда высокого давления и сосуда сверхвысокого давления. Последнее требует сложных сертификатов и дороже. Таким образом, 7 МПа безопасны для сосудов высокого давления. Пройдя через средний резервуар, СO2 попадает в другой охлаждающий сосуд, который понижает температуру CO2 до 10 десяти градусов Цельсия. Теперь при 6,5 МПа и 10 градусах Цельсия CO2 превращается в чистую жидкость. И чем больше жидкости, тем легче дозировать. CO2 в этом состоянии можно легко дозировать в первичный экструдер (двухшнековый экструдер). Следует обратить внимание на то, что головка насоса должна охлаждаться чиллером. Когда головки насоса работают, они выделяют некоторое количество тепла, которое может привести к испарению жидкого CO2, что затруднит процесс.
Когда все вышеупомянутые моменты были учтены, это все еще не может гарантировать, что CO2 может быть обработан правильно. Если какая-либо часть трубопровода улавливает испаренный CO2, эта система не будет работать должным образом. Одна вещь, которую вам нужно сделать, – это открыть выпускной клапан с большим вниманием, чтобы избежать образования большого количества сухого льда. Настоятельно рекомендуется использовать выпуской клапан перед клапаном впрыска. Когда вы видите, что выходит белый дым (мелкие частицы сухого льда), вот и все, просто закройте клапан. Теперь CO2 работает.
Это наш способ контролировать систему CO2. Это сочетание китайского производства, экономичности, надежности и практичности. Есть и другие способы очень хорошо контролировать CO2. Например, пакеты LINDE PRESUS и DSD также могут точно справляться с CO2. Просто наша система основана на состоянии «Сделано в Китае». Согласно нашему многолетнему опыту, поршневые насосы китайского производства не представляют проблем при работе с CO2. Недостатком поршневого насоса является то, что риск протекания китайского насоса со временем больше, чем у мембранного насоса. Но СО2 нетоксичен и негорючий; нет смысла беспокоиться об этом риске. К тому же уплотнители очень дешевы и доступны. Замена уплотнительного материала может стать рутинной процедурой при техническом обслуживании. Однако с легковоспламеняющимися вспенивающими добавками, такими как HFC152a, этанол, DME, изобутен и т. Д., Лучше обрашаться с мембранным насосом.
Наша лаборатория по экструзии пенопласта использует другую систему, которая очень хорошо справляется с небольшими количествами CO2. Но сейчас это только для лабораторного использования. Эта система охлаждает CO2 до минус 20 градусов Цельсия, чтобы при небольшом давлении CO2 превратился в чистую жидкость. Обычно эта система работает с баллоном CO2, который содержит всего несколько десятков килограммов CO2. Он относительно недорог и прост в эксплуатации.
В общем, лучше поддерживать СО2 в состоянии чистой жидкости в течение всего процесса обращения. Что касается линии по производству так называемой сверхкритической пены CO2 XPS, это связано с тем, что CO2 переходит в сверхкритическое состояние, когда он вводится в цилиндр, где температура составляет около 200 градусов Цельсия. Название не имеет никакого отношения к процессу обращения