颗粒状固态二氧化碳生产用的方法、机器与系统技术方案

本发明专利技术属于生产固态二氧化碳造粒的领域，主要适用于各种工业设备的操作与工艺表面污染清理，以及适用于各种项目的冷却。本发明专利技术的范围内主要提出液态二氧化碳膨胀时所产生固态二氧化碳粒子于压缩使用的方法、机器与压实系统。其特征是，压实是利用液态二氧化碳膨胀时所产生气态二氧化碳压力能量转变而获得的机械能量而实现的。

The method, machine and system for the production of granular solid carbon dioxide

The invention belongs to the field of producing solid carbon dioxide pelletizing, and is mainly applied to the operation and surface cleaning of various industrial equipments, and is suitable for cooling various projects. In the scope of the invention, the method, machine and compacting system of the solid carbon dioxide particles produced when the liquid carbon dioxide is expanded are mainly proposed. Its characteristic is that compaction is achieved by the mechanical energy obtained by the transformation of the gaseous carbon dioxide pressure energy produced by the expansion of liquid carbon dioxide.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】颗粒状固态二氧化碳生产用的方法、机器与系统
本专利技术属于颗粒状固态二氧化碳的生产领域。固态二氧化碳颗粒的适用范围包括各种工业设备部件上的操作和工艺污染的喷沙清理(RU2365486，RU2362890，US8187057，EP2280872，EP0786311，DE201320006953，CN203991508，CN104321164，CA2862129)以及各种项目的冷却(RU2235827，RU2315165，US2467268，US5503198，CN1847109，CN103918417)。上述适用范围中，借助更高的硬度，不像另外被称为“雪”的，在固态二氧化碳压力急剧下降(第US1972240号专利第6页)而直接产生的二氧化碳碎屑，颗粒的较为密集的结构由于硬度更改而确保更有效的清理，此外有助于固态二氧化碳的计量，促进于固态二氧化碳的使用前存储时间的延长。技术水平属于前一代技术水平的最早之一出现的一种固态二氧化碳颗粒生产设备是瓦尔德马·赫斯林(ValdemarHessling)的机器(US1919698，1928年)。至今为止，熟悉这个
的人之间比较知名的颗粒状固态二氧化碳胜场设备主要有下列制造商：“ColdJet”(美国和比利时；www.coldjet.com；US5473903，US2012/0291479)，“AscoCarbonDioxide”(瑞士；www.ascoco2.com)，“IceTech”(丹麦和美国；www.icetechworld.com)，“AquilaTriventek”(丹麦；www.aquila‐triventek.com；US6986265)，“TOMCO2Systems”(美国；www.tomcosystems.com)，“COMTECSWISS”(瑞士；www.comtecswiss.com)，“ARTIMPEX”(丹麦；http://www.cryonomic.com)，“粵洋實業有限公司”(中国；www.china‐ice‐machine.com)，“AutoTransGaz，(俄罗斯萨马拉市；www.agtrans.ru)，“铁道交通工具工艺、监控与诊断科学研究所”(俄罗斯奥鄂木斯克市；www.niitkd.com；RU2350557)等。固态二氧化碳的造粒过程会分为一个阶段或两个阶段。第一个阶段是固态二氧化碳粒子的压缩(或压制，或压实)成较为整体的结构(这个过程中，含有固体二氧化碳颗粒的密闭空间的体积减小)。为提高固态二氧化碳的造粒密度，以及为了同时出产几个额外颗粒，应用压缩固态二氧化碳粒子压出(或挤出)阶段，通过用于将固态二氧化碳挤挤出成更整体的结构，其中压缩装置的结构是专为形成一个或几个固态二氧化碳颗粒的不同轮廓而设置的。为实现上述的过程，需要采用复杂性高尺寸大的动力系统(执行机构)，例如：齿轮减速器联动的液压系统或曲柄联杆机构，因此前一代技术水平机器的缺点就是以电动机为驱动执行机构的液压泵或空气压缩机或曲柄联杆机构的主要动力源(US7021081的第8条；US6240743的第6条；US5845516的第1条；US5735140的第1条)，导致外部电源的需求，从此整个装置可移动性更低，电能依赖度性更高。前一代技术水平的机器不仅仅是尺寸和重量较大的(第US5419138号专利的第5与第6栏，第US6986265号专利的第1栏)，并且由于在机器的机制中有液压系统或较多数的摩擦力偶而需要经常的维修。为了前一代技术水平压缩空气驱动的(US5735140)机器操作可靠性，必须装备蓄压器和空气准备系统，导致整个系统的重量和尺寸的增大。属于前一代技术水平机器能效方面上的再一个缺陷是，气态二氧化碳从三相点压力值膨胀到外部介质压力值过程中可以获得的潜在能量的没有利用办法。经典上，气态二氧化碳是仅限遭到“flash”效果(0002第EP0792837条)的，科技上被称为“Joule‐Tompson”效果(第US2011550号专利第15页第1蓝，第US1659435号专利第18页第3蓝，第EP0247935号专利第1条)。本说明中，“压力骤降”概念被将用于描述“flash”效果和“Joule‐Tompson”效果。图1上表示固态二氧化碳粒子造粒系统的原理图。属于上一级技术水平的固态二氧化碳1粒子造粒机器链接到液态二氧化碳贮槽2(比如，“GAZAVTOTRANS”、“ChartFeroxa.s.”，“Linde”，“AscoCarbonDioxideLtd”，“AirProductsandChemicalsInc”的产的)通过用于将液态液态二氧化碳从贮槽2供应的主管路4，并且是通过原始二氧化碳的(G2)的压力(图1US2543170，图US3952530，图1US3443389)而实现供气。经典上，机器1消耗来自工业电网3的电能，用于机器1的下列部件的工作：控制系统(可编程逻辑控制器“PLC”、微电子、阀门、传感器、辅助执行机构等)；单独结构成分的取暖系统；以及动力组件(或执行装置)，可以是联动液压系统或曲柄联杆机构的电动机，或者用作装有气动指向专职或专用于利用外部能源能量转变而获得的机械能而对固态二氧化碳粒子直接起到作用的另一种装置。在机器1进入固定工作模式的时候，相应于几乎不变且时间上平均的预先设置机器1固态二氧化碳的产量，机器1的重量平衡相应于公式：L＝G+S，式中L—是液态二氧化碳(L)质量流率，G—是气态二氧化碳(G)质量流率以及S—是固态二氧化碳(S)的质量流率。鉴于其物理性能，在工业上，液态二氧化碳(L)可以在从二氧化碳三相点压力(0.51MPa)到临界压力(7.5MPa)的压力范围内的温度下存储，a1‐a2线相应于本范围。经典上在工业中采用的用固态二氧化碳粒子(S)生产少量颗粒的生产过程的参数如下(第US5845516号专利的第45页第1栏；第US5548960号专利的第16页第2栏；第EP0792837号专利的第33页第3栏)：液态二氧化碳(L)在265‐300psi(1，6‐2，07MPa)和相应的温度245‐253K下存储于专用贮槽2；所释放气态二氧化碳(G)的机器出口1处压力左右等于大气压力(第US5473903号专利的第19页第6栏)；在液态二氧化碳(L)压力骤降到大气压力后，液态二氧化碳(L)转变成固态二氧化碳(S)的转变率等于0.45‐0.5按重量(第US3952530号专利的第37页第1栏；第EP0792837号专利的第13页第1栏)。图2上所示的是TS‐曲线图，用于更清楚理解到前一代技术水平固态二氧化碳粒子的造粒方法。A1点位于a1‐a2饱和线，评定液态二氧化碳在1.8MPa(选为例子)压力下在贮槽存储的状态，A1‐A2线表示液态二氧化碳(L)的压力从A1点骤降到A2点过程的进展，其中A2点表示固态二氧化碳(S)(A3点)和气态二氧化碳(G)(A4点)的混合物的热能平衡，从此所获得固体二氧化碳的比例等于将A2‐A4段的长度值除以A3‐A4段的长度值结果，就是说等于大约0.51(51％)。为了更清楚理解到本专利技术，前一代技术水平的固态二氧化碳颗粒生产方法是分为下列几个阶段介绍的：(a)在高于二氧化碳三相点压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.25 RU 2015127986/05(043390)1.用于胜场生产二氧化碳颗粒的装置，包括：(a)至少一个具有端避的压实室，上述的压实室的设计结构能到内部接收液态二氧化碳(L)，为了在其内部形成固态二氧化碳粒子(S)以及压缩气态二氧化碳(G)；(b)至少一个位于压实室内部的压缩机构，其设计结构能够将上述的固态二氧化碳粒子(S)压成颗粒状；以及(c)至少一个消耗压缩气态二氧化碳(G)的执行装置，根据其设计结构能够起动上述的压缩机构。2.第1条中装置的特征是，上述的端避包括至少一个挤出装置，且压缩机构根据设计结构能够将上述压缩室中的上述固态二氧化碳粒子(S)通过挤出装置挤成至少一个颗粒。3.第2条中装置的特征是，上述的压实室包括：(a)至少一个用于收集来自上述压实室排出的气态二氧化碳的收集器，以及(b)位于收集器在内的，在气态二氧化碳从上述压实室排出时适用于将固态二氧化碳粒子在上述压实室中握住的过滤装置；上述的装置包括至少一个将连接上述执行装置的输入口联接到上述收集器的输出口的气道，且该起到的结构能够将上述压缩气态二氧化碳从上述收集器输入到上述执行装置，另一个特征是，上述的压实室中有连通高压气源的输入装置，适用于将上述液态二氧化碳从上述气源输入到上述的压实室；压缩压力与挤出压力高于液态二氧化碳的压力值。4.用于生产颗粒状二氧化碳的装置，包括：(a)至少一个具有端避的压实室，上述的压实室的设计结构可以接收固态二氧化碳粒子(S)；(b)至少一个执行装置，具有能反映到对上述执行装置起到作用的气态二氧化碳(G)而动作的外部组件；(c)至少一个位于上述压实室的压缩机构，反应到上述执行装置外部组件的动作而能动作的，上述压缩机构的移动压缩上述压缩室内而产生的固态二氧化碳粒子(S)，压向上述压缩室的上述端避；和上述装置的特征是，上述固态二氧化碳粒子(S)与压缩气态二氧化碳(G)是由液态二氧化碳(L)而产生的；压实压力值与挤出压力值高于液态二氧化碳的压力。5.第4条中装置的特征是，上述的端避中具有至少一个挤出装置，且上述压缩机构的移动将位于上述压实室的固态二氧化碳粒子(S)通过上述挤出装置挤成至少一个颗粒。6.第5条中装置的特征是，上述的压实室包括：(a)至少一个用于收集来自上述压实室排出的气态二氧化碳的收集器，以及(b)位于收集器在内的，在气态二氧化碳从上述压实室排出时适用于将固态二氧化碳粒子在上述压实室中握住的过滤装置；上述的装置包括至少一个将连接上述执行装置的输入口联接到上述收集器的输出口的气道，且该起到的结构能够将上述压缩气态二氧化碳从上述收集器输入到上述执行装置，另一个特征是，上述的压实室中有连通高压气源的输入装置，适用于将上述液态二氧化碳从上述气源输入到上述的压缩室。7.用于生产颗粒状二氧化碳的装置，包括：(a)至少一个具有端避的压实室，上述的压实室的设计结构能接收液态二氧化碳(L)，且能够在其内部将液态二氧化碳(L)转变成压缩气态二氧化碳(G)与固态二氧化碳粒子(S)；(b)至少一个执行装置，具有能反映到对上述执行装置起到作用的气态二氧化碳(G)而动作的外部组件，对上述执行装置起到作用；(c)至少一个位于上述压实室的压缩机构，是反应到上述执行装置外部组件的动作而能动作的，上述压缩机构的移动压缩位于上述压缩室的固态二氧化碳粒子(S)成颗粒，压向上述压缩室的上述端避；以及。8.第7条中装置的特征是，上述的端避包括至少一个挤出装置，且压缩机构根据设计结构能够将上述压缩室中的上述固态二氧化碳粒子(S)通过挤出装置挤成至少一个颗粒，压缩压力与挤出压力高于液态二氧化碳的压力值。9.第8条中装置的特征是，上述的压实室包括：(a)至少一个用于收集来自上述压实室排出的气态二氧化碳的收集器，以及(b)位于收集器在内的，在气态二氧化碳从上述压实室排出时适用于将固态二氧化碳粒子在上述压实室中握住的过滤装置；上述的装置包括至少一个将连接上述执行装置的输入口联接到上述收集器的输出口的气道，且该起到的结构能够将上述压缩气态二氧化碳从上述收集器输入到上述执行装置，另一个特征是，上述的压实室中有连通高压气源的输入装置，适用于将上述液态二氧化碳从上述气源输入到上述的压缩室。10.用于生产颗粒状二氧化碳的装置，包括：(a)至少一个压实室，设计结构能够：i.到其内部接收液态二氧化碳(L)；ii.在其内部将供给的上述液态二氧化碳(L)转变成固态二氧化碳粒子(S)与压缩气态二氧化碳(G)；以及iii.从其内部排出所产生的压缩气态二氧化碳(G)，同时将上述的所产生二氧化碳粒子(S)握住外上述的压实室中；上述的压实室中保持中间压力(P1)，在压力二氧化碳三相点与外部介质之间的压力；上述的压实室包括至少一个用于将位于上述压实室中的二氧化碳粒子(S)压成颗粒状的压缩机构；以及(b)至少一个动力单元，其设计结构能够将从上述压实室流入上述动力单元至少一部分上述压缩气态二氧化碳(G)的能量(A)至少一部分转变成适用于起动上述压机构而传到上述上述压缩机构的上述机械能量(M)。11.第10条中装置的特征是，上述的压实室有端避，上述端避包括至少一个挤出装置，且上述压缩机构的动作将位于上述压实室的上述的固态二氧化碳粒子(S)通过上述挤出器挤出成至少一个颗粒；压实与挤出压力值高于液态二氧化碳的压力值。12.第11条中装置的特征是，上述的压压实室包括：(a)至少一个用于收集来自上述压实室排出的气态二氧化碳的收集器，以及(b)位于收集器在内的，在气态二氧化碳从上述压实室排出时适用于将固态二氧化碳粒子在上述压实室中握住的过滤装置；上述的装置包括至少一个将连接上述执行装置的输入口联接到上述收集器的输出口的气道，且该起到的结构能够将上述压缩气态二氧化碳从上述收集器输入到上述执行装置，另一个特征是，上述的压实室中有连通高压气源的输入装置，适用于将上述液态二氧化碳从上述气源输入到上述的压缩室。13.用于生产颗粒状二氧化碳的装置，包括：(a)至少一个压实单元，其结构能够接收液态二氧化碳(L)，为了实现在其内部形成气态二氧化碳(G)与固态二氧化碳粒子(S)目的，上述的压实单元设计结构具有将上述的压缩气态二氧化碳(G)到其外面排出以及机械能(M)接收为了对位于上述压实单元中的固态二氧化碳粒子(S)起到作用，为了达到将上述固态二氧化碳粒子(S)压成颗粒的目的的两种能力，以及(b)至少一个动力单元，其设计结构能够将从上述压实室流入上述动力单元至少一部分上述压缩气态二氧化碳(G)的能量(A)至少一部分转变成适用于起动上述压机构而至少一部分传到上述压缩机构的上述机械能量(M)。14.第13条中的机器的特征是，至少一个压实单元包括至少一个能接收上述液态二氧化碳(L)的压实室，为了达到在其内部形成上述气态二氧化碳(G)与上述固态二氧化碳粒子(S)目的；上述的压实室中保持中间压力(P1)，在压力二氧化碳三相点压力值与外部介质压力值之间的压力下；上述动力单元包括至少一个执行装置，具有能反映到对上述执行装置起到作用的气态二氧化碳(G)而动作的外部组件；在上述动力单元中，上述能量(A)转变成上述机械能量(M)，是通过压缩气态二氧化碳(G)对上述执行装置起到作用而实现的，进一步上述外部机构上发生产生上述机械能量(M)的动作；上述的压实单元包括至少一个位于上述压缩室在内的压缩机构，反应到上述执行装置外部组件的动作而能动作的，且能够产生上述的机械能量(M)；上述的压缩机构的设计结构能够利用上述机械能量(M)对已固态二氧化碳粒子(S)起到作用，为了将压实的固态二氧化碳粒子(S)挤出成上述颗粒状。15.第14条中装置的特征是，上述的压实室包括在上述端避形成的挤出装置；上述的压缩机构的设计结构能够利用上述机械能量(M)对已压实固态二氧化碳粒子(S)起到作用，为了将压实的固态二氧化碳粒子(S)通过挤出装置挤成至少一个颗粒，压实压力值与挤出压力值高于液态二氧化碳的压力。16.第15条中装置的特征是，上述的压实室包括：(a)至少一个用于收集来自上述压实室排出的气态二氧化碳的收集器，以及(b)位于收集器在内的，在气态二氧化碳从上述压实室排出时适用于将固态二氧化碳粒子在上述压实室中握住的过滤装置；上述的装置包括至少一个气道，连接上述执行装置的输入口与上述收集器的输出口，其设计结构能够将上述压缩气态二氧化碳从上述收集器输送到上述执行结构，另一个特征是，上述的压实室中有连通高压气源的输入装置，适用于将上述液态二氧化碳从上述气源输入到上述的压实室。17.用于生产颗粒状二氧化碳的装置，包括：(a)至少一个转变单元，其结构能够接收液态二氧化碳(L)并单独放出压缩气态二氧化碳(G)，以及单独放出固态二氧化碳粒子(G)；(b)至少一个具有端避的压实室，上述的压实室的设计结构可以接收来自转变单元的上述固态二氧化碳粒子(S)；(c)至少一个执行装置，具有能反映到对上述执行装置起到作用的气态二氧化碳(G)而动作的外部组件，对上述执行装置起到作用；以及(d)至少一个压缩机构，反应到上述执行装置外部组件的动作而能动作且位于上述压缩室在内的，上述压缩机构的移动压缩位于上述压缩室在内的上述固态二氧化碳粒子(S)，压向上述压缩室的上述端避。18.第17条中装置的特征是，上述的压实室装有至少一个挤出装置，从此上述压缩机构的移动将位于上述压实室的固态二氧化碳粒子(S)通过上...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿图尔·伊利亚维奇·吉马迪，
申请(专利权)人：易比斯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：俄罗斯,RU