Chińska fabryka sprężarek CO2 – niezawodni dostawcy sprężania dwutlenku węgla w moczniku, CCS, chłodnictwie i produktach farmaceutycznych

Istotą sprężarki membranowej jest zastosowanie metalowej membrany, która całkowicie fizycznie izoluje sprężony gaz od układu oleju hydraulicznego. Cylinder nie wymaga smarowania. Oznacza to, że podczas całego procesu sprężania dwutlenek węgla nie styka się ze smarem ani mgłą olejową, co zasadniczo eliminuje zanieczyszczenie oleju. W przypadku CO₂ klasy spożywczej, CO₂ klasy elektronicznej lub CO₂ stosowanego w zaawansowanej syntezie chemicznej, ta cecha zapewnia wyjątkowo wysoką czystość i czystość chemiczną gazu, spełniając w pełni najbardziej rygorystyczne normy.

Dwutlenek węgla jest całkowicie zamknięty w „komorze membrany” utworzonej przez membranę i głowicę cylindra. Jest to statyczna konstrukcja uszczelniająca, która teoretycznie zapewnia zerowy poziom wycieków. To nie tylko skutecznie zapobiega utracie cennych lub niebezpiecznych gazów, ale także całkowicie eliminuje ryzyko uduszenia spowodowane gromadzeniem się CO₂ w nisko położonych obszarach z powodu wycieku. Jednocześnie konstrukcja ta zapobiega erozji elementów przekładni przez potencjalnie żrący, wilgotny CO₂, zwiększając niezawodność urządzenia w trudnych warunkach.

Ponieważ dwutlenek węgla tworzy kwas węglowy w połączeniu z wilgocią, która jest korozyjna dla zwykłej stali węglowej, wszystkie elementy zwilżane przepływowo, mające kontakt z CO₂ – w tym głowica cylindra, membrana, zawory gazowe i orurowanie – muszą być wykonane z materiałów odpornych na korozję. Zazwyczaj wybiera się austenityczne stale nierdzewne (takie jak 304, 316L), a po produkcji przeprowadza się rygorystyczne odtłuszczanie, czyszczenie i pasywację, aby zapewnić trwałą odporność na korozję i czystość gazu.

Temperatura krytyczna dwutlenku węgla wynosi 31,03°C. Podczas sprężania, jeśli chłodzenie jest niewystarczające, a temperatura gazu spadnie poniżej tej wartości krytycznej, a ciśnienie jest wystarczająco wysokie, bardzo prawdopodobne jest przejście fazy ciekłej w ciecz. Ciekły CO₂ wewnątrz sprężarki może spowodować groźne w skutkach zjawisko „uderzenia cieczowego”, uszkadzając membranę i głowicę cylindra. Projekt musi obejmować staranne obliczenie i kontrolowanie stopnia sprężania na każdym stopniu oraz konfigurację wysokowydajnych chłodnic międzystopniowych (chłodzonych wodą lub powietrzem), aby zapewnić skuteczne obniżenie temperatury wylotowej na każdym stopniu. To ściśle ogranicza punkty pracy całego toru sprężania do gazowej części CO₂, eliminując ryzyko skraplania.

Biorąc pod uwagę wysoki współczynnik rozszerzalności CO₂ w warunkach wysokiego ciśnienia (ciśnienie w pełnej butli może wzrosnąć o 314–834 kPa na każdy 1°C wzrostu temperatury), system musi integrować wiele zabezpieczeń. Kluczowe elementy projektu obejmują: instalację precyzyjnych i niezawodnych zaworów bezpieczeństwa na każdym etapie, zapobiegających nadmiernemu ciśnieniu; wyposażenie w urządzenie wykrywające pęknięcie membrany i alarmujące, które może natychmiast uruchomić alarm i wyłączyć sprężarkę w przypadku awarii membrany, zapobiegając mieszaniu się gazu z olejem; oraz instalację monitorów stężenia gazu w obszarach, w których może gromadzić się CO₂, połączonych z systemem wentylacji. System sterowania (PLC) powinien integrować funkcje monitorowania w czasie rzeczywistym i blokowania wyłączania parametrów takich jak ciśnienie, temperatura i stan membrany.