低溫液態(tài)二氧化碳保冷措施探討

彭彬

摘 要：工業(yè)生產(chǎn)會釋放出大量的二氧化碳，從而造成資源浪費(fèi)，也加劇了環(huán)境的溫室效應(yīng)，其增加了經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)和生態(tài)負(fù)擔(dān)，針對這種情況，要應(yīng)用相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)二氧化碳的有效存貯，提高二氧化碳的有效應(yīng)用率。本次對液態(tài)二氧化碳存儲的方案進(jìn)行分析，制定科學(xué)合理的保冷措施，實(shí)現(xiàn)二氧化碳的有效存貯。

關(guān)鍵詞：低溫；液態(tài)二氧化碳；保冷措施

前言

二氧化碳在常溫狀態(tài)下保持氣態(tài)，工業(yè)上可以將二氧化碳變廢為寶，通過合成碳酸丙烯酯，進(jìn)而轉(zhuǎn)化成為碳酸二甲酯等比較精細(xì)的化學(xué)用品，實(shí)現(xiàn)二氧化碳的高效應(yīng)用。工業(yè)建設(shè)上，一般通過液態(tài)存貯的方式進(jìn)行運(yùn)輸，比較常見的包括液態(tài)使用工藝，應(yīng)用小于30m3容積的貯罐進(jìn)行液態(tài)運(yùn)輸，多應(yīng)用雙層結(jié)構(gòu)立式容器，抽調(diào)夾層真空，實(shí)現(xiàn)絕熱效果。本次應(yīng)用二氧化碳低溫保冷技術(shù)進(jìn)行存儲，實(shí)現(xiàn)二氧化碳的絕熱儲存，有效降低儲存的安全隱患。

1、保冷方案的基本設(shè)計(jì)

低溫液態(tài)二氧化碳的保冷存儲上，冷保溫與傳統(tǒng)意義上的保溫意義不同，兩者均以隔絕或減少熱量傳遞為制冷目標(biāo)，但冷保溫的傳熱方向與傳統(tǒng)保溫方向相反，其在二氧化碳的存儲上要確保熱量由內(nèi)到外傳遞，在大氣以及周圍熱量的傳遞過程中，通過熱量向內(nèi)傳遞的影響，水蒸氣會凝結(jié)成水或結(jié)冰，另外絕熱結(jié)構(gòu)在保冷層外敷設(shè)計(jì)上，增加防潮層，避免水汽會造成儲罐腐蝕，還有由于儲罐的施工工藝存在差異，為了保證基本結(jié)構(gòu)的完整性、緊密性，在具體的施工中，多應(yīng)用澆筑法、噴涂法以及粘接法，以此來確保二氧化碳的保冷存儲。

1.1保冷選材

液態(tài)二氧化碳的存儲上，首先要考慮保冷目的，有效防止周圍水汽向絕熱體滲入，避免二氧化碳存儲外層發(fā)生結(jié)冰現(xiàn)象。一般情況下，在低溫液態(tài)二氧化碳的儲罐的材料選擇上，多用用聚氨酯材料，這種材料屬于聚氨酯合成材料，原料分為A、B兩組，以聚醚為主要成份，這種材料應(yīng)用在低溫液態(tài)二氧化碳的保冷儲存上，效果比較顯著，其通過與儲罐的高強(qiáng)度粘結(jié)，有效阻斷冷橋，并且這種材料可以在現(xiàn)場澆筑完成，減少材料的運(yùn)輸時(shí)間，加大程度上提高了便捷度。

1.2施工流程

當(dāng)聚氨酯材料應(yīng)用于存儲上，一般由預(yù)制廠制作成板狀或管殼狀等。在實(shí)際的操作上，包括現(xiàn)場制模澆筑法和現(xiàn)場直接噴涂法。

現(xiàn)場制模澆筑法：先將聚氨酯制塊切割成為100mm的條塊模板，將其覆蓋在罐體的表層，保留合適的發(fā)泡高度和空間；在發(fā)泡材料的制作上，一般要將A、B兩種材料按照1：1的比例進(jìn)行制作，充分混合、攪拌兩種材料，在臨近發(fā)泡時(shí)，要將其放在制作好的發(fā)泡空間中，充分填充，做到完美覆蓋；另外還要對二氧化碳的罐體進(jìn)行保冷操作，避免儲存罐吸收空氣中的水分。

現(xiàn)場直接噴涂法：噴涂發(fā)泡利用空壓機(jī)進(jìn)行發(fā)泡，通過高壓壓縮空氣，形成負(fù)壓狀態(tài)，后將聚氨酯材料通過細(xì)小的噴霧形式噴出，在噴射過程中發(fā)生反應(yīng)，從而完成發(fā)泡和凝膠化學(xué)反應(yīng)。

2、低溫液態(tài)二氧化碳的保冷措施

在二氧化碳的貯存上，要想提高貯存質(zhì)量和效率，就要注重保冷措施的應(yīng)用，一般情況下，二氧化碳貯罐的保冷設(shè)計(jì)分為4個(gè)部分，分別是防腐層、保溫層、阻燃層以及保護(hù)層。

2.1防腐層設(shè)計(jì)

防腐層施工要對貯罐實(shí)施防腐設(shè)計(jì)，通過對貯罐外壁機(jī)械除銹后，刷上防銹底漆兩層。在具體的操作上，二氧化碳貯罐除銹要達(dá)到St3級別，要將貯罐的油脂、污垢、氧化層等全部清除，避免在水汽作用下進(jìn)一步發(fā)生氧化，除銹完成后，要及時(shí)涂抹防腐層，避免長時(shí)間暴露在空氣中，罐體發(fā)生氧化，在刷漆過程中，要按照均勻涂抹、一次性涂抹的原則，避免反復(fù)涂刷或出現(xiàn)斷層情況。

2.2保溫層設(shè)計(jì)

保溫層的設(shè)計(jì)材料要選擇聚氨酯。在保溫層的涂抹上，使用壓力機(jī)利用空氣高壓噴射反應(yīng)液，并將原材料進(jìn)行充分混合，噴涂到罐體上，促使其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，后進(jìn)行固化，形成最佳的保護(hù)層。在保溫層的設(shè)計(jì)上，進(jìn)行聚氨酯保溫層施工是極為重要的環(huán)節(jié)，首先要對貯罐分層涂抹發(fā)泡，將厚度控制在15cm以內(nèi)，發(fā)泡涂抹上，要按照貯罐的大小，進(jìn)行定制貯存，將邊角料切除下來，實(shí)現(xiàn)完美匹配；其次氣泡的噴涂作業(yè)要在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境下進(jìn)行，一般選擇無風(fēng)環(huán)境，避免在固化過程中，氣泡出現(xiàn)脫落現(xiàn)象。

2.3阻燃層設(shè)計(jì)

阻燃層施工主要是刮涂雙層的阻燃防水瑪蹄脂來防止貯罐發(fā)生自燃現(xiàn)象?？梢哉f其也是在保護(hù)罐體，防潮防染，滿足保護(hù)要求。聚氨酯屬于易燃物品，其本身含有劇毒物質(zhì)，會產(chǎn)生一些負(fù)面影響?，斕阒O(shè)計(jì)厚度控制在5mm以內(nèi)，在施工中要壓實(shí)，保證光滑、緊密、完整，避免出現(xiàn)氣泡。

2.4保護(hù)層設(shè)計(jì)

保護(hù)層的設(shè)計(jì)上，重點(diǎn)是安裝鋁板，避免沖擊壓擠壓罐身。二氧化碳貯罐的外層保護(hù)，以0.8mm的鋁板作為保護(hù)層，使用鋁帶進(jìn)行固定，加固鋁板，避免保護(hù)層出現(xiàn)松動(dòng)和脫落現(xiàn)象。

在鋁板安裝上，按照從下向上錯(cuò)縫、平整美觀、連接牢固的安裝原則，阻擋所有的縫隙，防止從縫隙中進(jìn)水，造成罐體生銹等，在安裝上，每塊鋁板的搭接距離>5cm，以鋁釘將各個(gè)板塊連接起來，間距控制在20cm，有效固定腰帶。還有在鋁釘固定上，切忌其穿透前三個(gè)保護(hù)層，避免出現(xiàn)破洞情況。

3、液態(tài)二氧化碳保冷方案的應(yīng)用效果

低溫液態(tài)二氧化碳的貯存上，加強(qiáng)4個(gè)層面的保護(hù)，可以將二氧化碳?xì)怏w轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏匾后w，進(jìn)行有效儲存，防止二氧化碳升溫加壓，有效實(shí)現(xiàn)保冷效果。以銅陵金泰化工實(shí)業(yè)有限公司為例，該公司以二氧化碳作為化學(xué)原材料，應(yīng)用液態(tài)使用工藝技術(shù)，采用雙層結(jié)構(gòu)立式容器，將隔層的空氣抽光，實(shí)現(xiàn)高壓降溫，對二氧化碳進(jìn)行液態(tài)存儲，極大程度上提高了二氧化碳的發(fā)生率。2010年該公司消耗二氧化碳約2.3萬噸，2010年消耗量達(dá)到5萬噸，到2012年底，隨著二期工程的投入，二氧化碳的消耗量高達(dá)7.5萬噸，并且這一數(shù)據(jù)隨著二氧化碳保冷技術(shù)的提升，二氧化碳的消耗量保持上升趨勢，連續(xù)二氧化碳的消耗，為公司降低了極大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

低溫液態(tài)二氧化碳保冷措施操作便捷、安裝方便，具有較高的安全性、實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性，其可以將二氧化碳液態(tài)損害率降低到5%以下，甚至達(dá)到零損耗，因此在低溫液態(tài)二氧化碳的保冷設(shè)計(jì)上，這些保冷措施可以被有效應(yīng)用。

結(jié)語

液態(tài)二氧化碳貯罐保存上，保冷措施應(yīng)該貫穿于整個(gè)施工過程中，按照罐體保護(hù)的原則，實(shí)際上設(shè)置4個(gè)保護(hù)層，分別為內(nèi)層保護(hù)（防腐層、保溫層以及阻燃層）和外保護(hù)層，采用現(xiàn)場脫膜發(fā)泡噴涂工藝，通過制作緊密、嚴(yán)實(shí)、無接縫的發(fā)泡層，直接形成最佳的整體結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)二氧化碳貯罐的保冷目的，獲得較好的保冷效果。

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