EP0841481A2 - Verdichten von CO2 oder Lachgas - Google Patents

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nitrogen oxide
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    • F04B2015/081—Liquefied gases
    • F04B2015/0818—Carbon dioxide

Definitions

  • the invention relates to the compression of CO 2 or nitrous oxide to pressures between 100 and 700 bar with a gas compressor, in particular compressed air operated.
  • Piston and diaphragm pumps for pumping liquid CO 2 are also known. These pumps are cooled to prevent a phase transition to the gaseous one. The cooling makes the plant and investment volume relatively expensive.
  • the object of the invention is to propose a method for compressing CO 2 or nitrous oxide to high pressures, which can be implemented inexpensively.
  • this object is achieved by supplying a gas compressor CO 2 or laughing gas in the liquid state, in particular one operated by compressed air.
  • the CO 2 or nitrous oxide should preferably be close to its critical point. It can be in the boiling state with a gas component.
  • the temperatures should preferably be between -30 and + 30 ° C.
  • the choice of the liquid form of aggregate ensures that a significantly larger amount of CO 2 or nitrous oxide is conveyed and compressed.
  • the amount of CO 2 sucked in at the beginning of the compression stroke (the first stage) is decisive for the flow rate, provided the air drive is strong enough. It has now surprisingly been found that the operation with liquid CO 2 works contrary to the predictions of the compressor manufacturers. This is probably due to the fact that the CO 2 is close to its critical point and apparently undergoes a conversion to the supercritical during the first stage lifting process. As a result, the second stage is loaded with a high density, which increases the delivery rate by three times.
  • the delivery rate is a commercial, inexpensive gas boosters tripled.
  • the specific drive air consumption is halved at least.
  • the service life of the gas booster increases same funding volume.
  • the area of application of gas boosters becomes significant expanded.
  • CO 2 or nitrous oxide can be supplied from bottles, bundles or high-pressure tanks. Operation with a low pressure tank is also possible if the supply line is short and thermally insulated.
  • processes which have required bisland high-pressure tanks can now also be operated with CO 2 from a low-pressure tank.
  • a low pressure tank is already installed or no high pressure tank is available.
  • the invention is particularly suitable for processes in which very high pressures and large amounts of CO 2 are used. This is the case, for example, when foaming plastics.
  • a commercial compressed air gas compressor CO 2 can compress to 100 to 700 bar in quantities of 5 to 100 kg / h.

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Abstract

Die Erfindung das Verdichten von CO2 oder Lachgas auf Drucke zwischen 100 und 700 bar mit einem, insbesondere druckluftbetriebenen, Gaskompressor, wobei dem Gaskompressor CO2 oder Lachgas in flüssigem Zustand zugeführt wird. Durch die erfindungsgemäße Ladung mit Flüssigkeit wird die Förderleistung eines handelsüblichen, preisgünstigen Gaskompressors wesentlich erhöht.

Description

Die Erfindung betrifft das Verdichten von CO2 oder Lachgas auf Drücke zwischen 100 und 700 bar mit einem, insbesondere druckluftbetriebenen, Gaskompressor.
Das Verdichten von CO2 auf hohe Drücke erfolgt zur Zeit mittels druckluftbetriebener Gaskompressoren. Beispiele für den Stand der Technik sind dem Prospekt "Haskel, Druckluftbetriebene Gaskompressoren, M-GB-Broschüre", der Haskel Alleinvertretung für Deutschland: Armaturenbau GmbH, Wesel-Ginderich, Auflage 5/86, zu entnehmen. Diese druckluftbetriebenen Gaskompressoren (Druckluftübersetzer oder Gasbooster) haben einen oder zwei Druckluftkolben, die relativ große Flächen haben und einen oder zwei Gaskolben mit relativ kleinen Flächen. Durch die Druckluft werden die Kolben bewegt und die zu komprimierenden Gase in Übersetzungsverhältnissen zwischen 1,5:1 bis 75:1 verdichtet. Die Verdichtung erfolgt ein- oder zweistufig. Aufgrund der Inkompressibilität von Flüssigkeiten ist es für den Fachmann ausgeschlossen, Flüssigkeiten in solche Gaspumpen einzuführen. Insbesondere bei zweistufigen Pumpen müßte ja bereits die erste Stufe gegen den vollen Enddruck der zweiten Stufe drücken, wofür die Antriebskraft nicht ausreicht. Die bekannten Gasverdichter arbeiten mit Maximalmengen bis zu 15 kg/h.
Bekannt sind auch Kolben- und Membranpumpen zum Fördern von flüssigem CO2. Diese Pumpen sind gekühlt, um einen Phasenübergang zum gasförmigen zu verhindern. Die Kühlung macht das Anlagen- und Investitionsvolumen relativ aufwendig.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Verdichten von CO2 oder Lachgas auf hohe Drücke vorzuschlagen, das preisgünstig realisierbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man einen, insbesondere druckluftbetriebenen, Gaskompressor CO2 oder Lachgas im flüssigen Zustand zuführt. Das CO2 oder Lachgas sollte bevorzugt nahe seinem kritischen Punkt vorliegen. Es kann im Siedezustand mit Gasanteil vorliegen. Die Temperaturen sollten bevorzugt zwischen -30 und +30°C aufweisen. Durch die Wahl der flüssigen Aggregatform wird erreicht, daß eine wesentlich größere Menge an CO2 oder Lachgas gefördert und komprimiert wird. Für die Fördermenge entscheidend ist die angesaugte CO2-Menge zu Beginn des Kompressionshubes (der ersten Stufe), vorausgesetzt, der Luftantrieb ist stark genug. Es wurde nun überraschend festgestellt, daß die Betriebsweise mit flüssigem CO2 entgegen den Voraussagen der Kompressoren-Hersteller funktioniert. Dies liegt vermutlich daran, daß das CO2 nahe seinem kritischen Punkt vorliegt und anscheinend im Hubvorgang der ersten Stufe eine Umwandlung ins überkritische durchmacht. Dadurch wird die zweite Stufe mit einer hohen Dichte geladen, wodurch die Förderleistung um das dreifache steigt.
Durch die erfindungsgemäße Ladung mit Flüssigkeit wird die Förderleistung eines handelsüblichen, preisgünstigen Gasboosters verdreifacht. Der spezifische Antriebsluftverbrauch wird mindestens halbiert. Die Lebensdauer des Gasboosters steigt bei gleichem Fördervolumen. Zusätzlich wird der Einsatzbereich von Gasboostern erheblich erweitert.
Die Versorgung mit CO2 oder Lachgas kann aus Flaschen, Bündeln oder Hochdrucktanks erfolgen. Der Betrieb mit einem Niederdrucktank ist ebenfalls möglich, wenn die Zuleitung kurz und thermisch isoliert ist.
Durch die Erfindung können nun auch Verfahren, die bisland Hochdrucktanks erforderten (z.B. Flammspritzen), jetzt auch mit CO2 aus einem Niederdrucktank betrieben werden. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn z.B. bereits ein Niederdrucktank installiert ist oder kein Hochdrucktank verfügbar ist. Die Erfindung eignet sich besonders für Verfahren, bei denen sehr hohe Drucke und hohe Mengen von CO2 gebraucht werden. Dies ist z.B. beim Aufschäumen von Kunststoffen der Fall. Mit der Erfindung kann ein handelsüblicher druckluftbetriebener Gaskompressor CO2 auf 100 bis 700 bar in Mengen von 5 bis 100 kg/h verdichten.

Claims (5)

  1. Verdichten von CO2 oder Lachgas auf Drücke zwischen 100 und 700 bar mit einem, insbesondere druckluftbetriebenen, Gaskompressor, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gaskompressor CO2 oder Lachgas in flüssigem Zustand zugeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das CO2 oder das Lachgas nahe seinem kritischen Punkt vorliegt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das CO2 oder das Lachgas im Siedezustand mit Gasanteil vorliegt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das CO2 oder das Lachgas mit Temperaturen zwischen -30 und +30°C vorliegt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das CO2 oder das Lachgas unterkühlt werden.
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