二氧化碳低温储运技术与安全

摘要 本文介绍了二氧化碳的低温液化过程和低温充装、储运工艺，分析了多种储运方式的特点，并结合作者多年来在二氧化碳低温储存方面所做的研究探索积累的实践经验，提出了二氧化碳低温储运安全方面的一些先进经验。

关键词 二氧化碳；低温储运；槽车槽船；安全

中图分类号U41 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）48-0112-02

二氧化碳作为一种重要的工业产品，广泛应用于化工、焊接、铸造、保鲜等领域，随着社会需求的增加正日益受到重视。二氧化碳的储运以液相为主，分为常温高压气瓶和低温低压储罐。目前已广泛采用低温储运技术，储运温度为-20℃~-30℃，压力1.5MPa~2.5MPa，与常温气瓶方法相比，这种方法存在充装速度快，运输效率高，操作简便和污染环境小等优点。

经过多年的开发与研究，江苏华扬液碳有限责任公司已经掌握了二氧化碳分离与提纯的一系列有效手段，在二氧化碳的低温低压储运方面也取得了较大的突破，积累了丰富的实践经验。

1二氧化碳低温液化储存

1.1二氧化碳的临界性质

二氧化碳的临界温度为-31.16℃，临界压力为7.16 MPa。在临界温度以上，不管施加多大的压力，都无法使气体液化，故而要想实现二氧化碳的液化储存，必然要使用到低温液化的方法。

1.2二氧化碳的液化储存

当气体二氧化碳被加压到临界压力之上，并冷却至临界温度之下时就开始液化。在实际工况中，二氧化碳液化过程的实质就是对二氧化碳气体同时进行加压和冷却，使其迅速液化的过程。根据二氧化碳在不同的温度下具有不同的饱和蒸汽压的性质，可得温度和压力这两个状态函数之一处于一般状态下，而来强化另一个状态函数，以便在工业中能够更加的实现液化过程。这样就出现了目前在工业生产中采用的低温液化和高压液化两种液化过程。

对于高压液化的液体二氧化碳，应采用中高压的储存容器；而低温液化的液体二氧化碳，可采用中低压的储存容器，但其对应的设计温度较低，容器也应选用低温板材。

目前，在二氧化碳提纯装置中，为提高制冷效率，二氧化碳可在制冷机组的空调工况下液化，液化温度在0℃以上，对应的工作压力相对较高。而在液体二氧化碳的成品储存和运输过程中，多使用低温储运的方式，一般情况下二氧化碳的工作温度为-20℃，容器的设计压力为2.5MPa。

结合笔者多年来在二氧化碳低温储存方面所做的研究探索以及实践经验，在保证低温液体二氧化碳储存方面应注意以下几点：

1）江苏华扬液碳有限责任公司目前使用的二氧化碳储存容器主要有500m3球罐，120m3槽罐和73m3槽罐，其使用压力为1.3MPa~2.0MPa，温度为-20℃左右，故而罐体的选材需要特别选用低温材料，并采用隔热层保温；

2）120m3和73m3槽罐对应的二氧化碳提纯工艺流程中高压的液体二氧化碳闪蒸进入储罐后，造成储罐压力上升及不凝性气体在罐内分压的增加。所以必须设置压缩机将罐内的气相抽回流程，保证储罐内的压力稳定；

3）二氧化碳是酸性气体，溶于水后形成碳酸，对容器内壁有较强的腐蚀作用，所以必须保证进入储罐的成品二氧化碳的浓度，并且定期对二氧化碳储罐进行检测，保证安全运行；

4）在日常的生产过程中，必须保证压力表、安全阀、液位计等安全附件的准确、灵敏，严禁超温、超液位使用。

2二氧化碳的充装和运输

2.1二氧化碳充装工艺

以江苏华扬液碳有限责任公司的液体二氧化碳充装方式为例，其充装方式主要为液体泵法，即利用屏蔽电泵产生的压力差将液体二氧化碳送入被充装容器。其充装对象可以为槽车或者槽船,这种充装工艺充装时间短，充装效率高，且不受其他条件的制约，与其他充装工艺比较优势明显。

2.2液体二氧化碳槽车、槽船充装和运输

随着二氧化碳运用范围不断扩展，其用量也迅速增长。传统的二氧化碳气瓶灌装的储运方式已经难以满足市场的需求，目前采用移动储槽低温储运的方式已经成为众多二氧化碳用户的选择。

低温液体二氧化碳移动槽储包括公路槽车和水上槽船两种方式。储槽采用真空保温或保温材料发泡保温的方式。

2.2.1液体二氧化碳槽车、槽船充装形式

目前使用的储槽多由卧式圆柱形双层容器、管仪系统及装卸系统组成。

1）内、外容器采用真空粉末绝热保温，内容器由16MnDR钢板制成，通过绝热支座支撑在外壳内，内容器中有防波板，防止运输中的颠簸冲击；

2）管仪系统：管路由内容器引出与外部管仪系统连接，固定在储槽后部和车架、船架上，主要包括压力表、液位计、安全阀等；

3）装卸系统：由屏蔽电泵、进出阀门管路组成，完成槽车、槽船的装卸。

2.2.2液体二氧化碳槽车、槽船充装安全

液体二氧化碳槽车、槽船充装过程充装人员与低温液体二氧化碳存在近距离接触，充装过程中存在低温冻伤、噪声、窒息、超压等危险，所以需要特别注意充装现场的安全。具体如下：

1）严禁超压，操作人员必须经过专业系统的培训，依法取得上岗资格，熟悉二氧化碳的性质和设备的结构原理，熟练掌握防爆安全技术操作规定，严格执行操作规程，能正确排除故障、消除隐患；

2）操作时应穿戴合适的防护用品，如防冻手套、安全帽、耳塞等；

3）二氧化碳为低温窒息气体，在充装操作中注意通风，必要时佩戴空气呼吸器；

4）启闭阀门应缓慢操作，防止过快过猛且不可拧的太紧，以免损坏阀芯；

5）操作人员在装卸过程中，不得脱离现场；

6）液体二氧化碳气化后为高压气体，装卸、排放二氧化碳时，压力控制在1.3MPa~2.2MPa范围内；

7）严格注意充装、运输过程中储槽罐体有无大面积“出汗”现象，如有应及时查明原因。

3结论

1）研究了二氧化碳的临界状态性质和低温液化过程；

2）介绍了二氧化碳的低温充装、储运的工艺流程，分析、对比了钢瓶储运和槽车、槽船储运等多种方式各自的特点，认为用二氧化碳槽车、槽船的低温储运具有较高的经济效益；

3）结合作者多年来在二氧化碳低温储存方面所做的研究探索以及实践经验，提出了二氧化碳低温储运安全方面的一些先进经验。