ГЛАВА 1. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПРИМЕНЕНИЕ УГЛЕКИСЛОТЫ 3.1. Свойства и применение углекислоты Углекислый газ – химическое соединение, состоящее из одного атома углерода и двух атомов кислорода. Бесцветный газ без запаха, тяжелее воздуха в 1,5 раза. Не ядовит. При температуре -780С этот оксид переходит в твердое состояние – «сухой лед». Установлено, что именно твердый оксид углерода образует полярные шапки на Марсе. При повышении температуры СО2 возгоняется (переходит в твердую фазу, минуя стадию жидкости). При температуре 200С и высоком давлении (более 60 атмосфер) газ переходит в жидкую фазу. Газ не горюч, так что в атмосфере СО2 происходит затухание огня. Правда, некоторые щелочные металлы способны гореть даже в атмосфере СО2. Таблица 1.1. Физические свойства углекислоты | Молярная масса | 44,0095(14) г/моль | | Точка кипения CO2 | -78oC (195 K) | | Точка плавления | -57oC (216 K), под давлением | | Удельная теплота плавления | 25,13 кДж/моль | | Удельная теплоемкость | 0,846 кДж/(кг*С) при 27oC | | Растворимость в воде | 1,45 кг/м3 | | Плотность в 3-ех фазах | 1,9769 кг/м3, газ; 771 кг/м3, жидкий; 1512 кг/м3, твердый | Применение углекислого газа Пищевая промышленность: А) газирование воды – под высоким давлением вода насыщается углекислотой. Газ начинает образовываться только при открытии бутылки и выравнивании давления. Используется при производстве игристых вин, кваса, газированных напитков, пива Б) В качестве консерванта (Е290) – в закрытых банках под давлением образуется углекислота, убивающая бактерий или замедляющая скорость их размножения; В) разрыхлитель – после растворения в воде быстро распадается, переходя в газообразную форму. Образующиеся пузырьки «поднимают» тесто. Г) Контактная заморозка пищевых продуктов животного и растительного происхождения; Д). Охлаждение пищевых продуктов при их транспортировке и хранении; Е) Защита продуктов от насекомых и других вредителей без использования токсичных веществ в складских помещениях и контейнерах с контролируемым составом атмосферы. Сварочные работы Углекислый газ используется в системах низкотемпературной сварки. Углекислый газ распадается с образованием кислорода, кислород, в сою очередь, окисляет металл, что приводит к соединению шва. Пожаротушение Большинство огнетушителей и систем тушения огня содержат углекислый газ. Он не поддерживает горение и быстро перекрывает доступ кислорода к очагу возгорания. Медицина А) Основной компонент лазерного луча при криоабляции – вариант хирургического удаления опухолей с помощью замораживающих лучей. Б) Углекислота используется при реанимации людей с остановкой дыхания. Холодильное оборудование и заморозка грунта А) Углекислота используется как хладагент Б) Углекислота используется в качестве хладагента при заморозке грунта. Машиностроение А) Холодная посадка деталей машин Б). Изготовление оружия Сельское хозяйство: А) Использование углекислоты для повышения урожайности в тепличных хозяйствах; Б) Создание благоприятной среды для зерновых культур при хранении; В) Приманка в ловушках для комаров и других насекомых-паразитов, которых привлекает углекислый газ. Промышленные способы получения В настоящее время можно выделить три основных направления промышленного производства углекислоты: 1). Из газов, образующихся при брожении спирта, пива, расщепления жиров; 2) Из отходящих газов химических производств, в первую очередь аммиака и метанола. Отходящие газы содержат примерно 90% СО2. 3) Из дымогарных газов промышленных котельных, сжигающих уголь, природный газ и другое топливо. Дымовой газ содержит 12-20% СО2; На данный момент наиболее распространенным способом промышленного производства углекислоты остается получение из газов при брожении. Однако с каждым годом роль данных производств сокращается. На первое место выходят производители аммиака. Издержки на получение «чистого» углерода на аммиачных производствах на порядок ниже за счет более высокого содержания углерода в составе выходящих газов. Кроме того, более низкую себестоимость обеспечивает совершенно иной возможный масштаб производства. При этом, получаемая на аммиачных производствах углекислота имеет более высокие и стабильные качественные характеристики. Поэтому, в настоящее время получение углерода из газов брожения, как правило, ориентировано на внутризаводское использование, а углекислота с аммиачных производств формирует «товарный рынок». 1.2. Стандарты и технические характеристики углекислоты Производство и использование углекислоты на российском рынке регламентируется ГОСТ 8050-85 – «Двуокись углерода газообразная и жидкая». Настоящий стандарт распространяется на газообразную и жидкую двуокись углерода (диоксид углерода, углекислый газ) высокого давления и низкотемпературную, получаемую из отбросных газов производств аммиака, спиртов, а также на базе специального сжигания топлива и других производств. Двуокись углерода выпускается жидкая низкотемпературная, жидкая высокого давления и газообразная. Двуокись углерода всех сортов применяется: для создания защитной среды при сварке металлов; для пищевых целей в производстве газированных напитков, сухого льда, для охлаждения, замораживания и хранения пищевых продуктов при прямом и косвенном контакте с ними; для сушки литейных форм; для пожаротушения и других целей во всех отраслях промышленности. Жидкая двуокись углерода высшего и первого сортов применяется преимущественно для нужд сварочного производства. По физико-химическим показателям газообразная и жидкая двуокись углерода должна соответствовать нормам, указанным в табл. 1. Таблица 1 Требования к физико-химическим показателям углекислоты | Наименование показателя | Норма | | Высший сорт | 1-й сорт | 2-й сорт | | 1. Объемная доля двуокиси углерода (СО2), %, не менее | 99,8 | 99,5 | 98,8 | | 2. Объемная доля окиси углерода (СО) | Должна выдерживать испытание по п. 4.4 | | 3. Массовая концентрация минеральных масел и механических примесей, мг/кг, не более | 0,1 | 0,1 | Должна выдерживать испытание по п. 4.5.1 | | 4. Наличие сероводорода | Должна выдерживать испытание по п. 4.6 | | 5. Наличие соляной кислоты | Должна выдерживать испытание по п. 4.7 | | 6. Наличие сернистой и азотистой кислот и органических соединений (спиртов, эфиров, альдегидов и органических кислот) | Должна выдерживать испытание по п. 4.8 | | 7. Наличие аммиака и этаноламинов | Должна выдерживать испытание по п. 4.9 | | 8. Наличие запаха и вкуса | Должна выдерживать испытание по п. 4.10 | | 9. Массовая доля воды, %, не более | Должна выдерживать испытание по п. 4.11 | 0,1 | | 10. Массовая концентрация водяных паров при температуре 20 °С и давлении 101,3 кПа (760 мм рт. ст.), г/м3, не более | 0,037 | 0,184 | Не нормируется | | что соответствует температуре насыщения двуокиси углерода водяными парами при давлении 101,3 кПа (760 мм рт. ст.) при температуре 20 °С, не выше | Минус 48 | Минус 34 | Не нормируется | | 11. Наличие ароматических углеводородов | Должна выдерживать испытание по п. 4.13 | | 12. Наличие оксидов ванадия | Должна выдерживать испытание по п. 4.14 |
| 
