EP2475616A2 - Method and device for producing solid carbon dioxide particles - Google Patents

Method and device for producing solid carbon dioxide particles

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Publication number
EP2475616A2
EP2475616A2 EP10749872A EP10749872A EP2475616A2 EP 2475616 A2 EP2475616 A2 EP 2475616A2 EP 10749872 A EP10749872 A EP 10749872A EP 10749872 A EP10749872 A EP 10749872A EP 2475616 A2 EP2475616 A2 EP 2475616A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
carbon dioxide
liquid carbon
nozzle assembly
cooled
brought
Prior art date
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Ceased
Application number
EP10749872A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Thomas Böckler
Friedhelm Herzog
Joachim Hertrampf
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Messer Group GmbH
Original Assignee
Messer Group GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP2475616A2 publication Critical patent/EP2475616A2/en
Ceased legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/50—Carbon dioxide
    • C01B32/55—Solidifying
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/141—Feedstock

Definitions

  • the invention relates to a method for producing solid carbon dioxide particles.
  • the invention further relates to a suitable for carrying out the method
  • the object of the invention is thus to provide a method and a device for
  • This object is achieved by a method in which liquid carbon dioxide in a heat exchanger brought into thermal contact with a refrigerant and brought to a temperature just above its solidification temperature (based on the pressure that the liquid carbon dioxide in thermal contact has), the cooled liquid carbon dioxide is then supplied to a cooled by contact with a refrigerant nozzle assembly is further cooled by thermal contact with the nozzle assembly and escapes from an orifice of the nozzle assembly in the form of solid carbon dioxide particles.
  • the liquid carbon dioxide is thus in the first
  • Heat exchanger cooled strongly, but remains in the liquid state.
  • the carbon dioxide in the liquid state can easily be promoted, on the other hand, within the nozzle arrangement, a relatively small heat exchanger surface is sufficient to further cool the carbon dioxide to the target temperature, which is approximately that Freezing temperature or a temperature below the freezing temperature corresponds. As a result, the expenditure on equipment is substantially reduced.
  • Carbon dioxide is brought to a pressure of 20 to 100 bar before it is fed to the first heat exchanger or before it is fed to the nozzle assembly. Due to the increased pressure is achieved, if necessary in the
  • Solid carbon dioxide located nozzle assembly is remelted and can be discharged.
  • the liquid carbon dioxide is brought by the thermal contact with the nozzle assembly to a temperature below its freezing point.
  • the carbon dioxide thus solidifies already within the nozzle assembly and is discharged as a solid. This minimizes losses due to the transfer of carbon dioxide to the gaseous state.
  • the liquid carbon dioxide is cooled by the thermal contact with the nozzle assembly so far that the liquid carbon dioxide at least largely merges with its relaxation at an outlet of the nozzle assembly in the solid state.
  • the carbon dioxide is in this alternative within the
  • the nozzle arrangement has cooled down only so far that, at the exit from the nozzle arrangement, it is at least partially still in the liquid state.
  • the final transition to the solid state occurs during cooling due to the relaxation of the carbon dioxide. Since the liquid carbon dioxide is at least almost cooled to its freezing point of minus 78.4 ° C at the exit from the nozzle assembly, it goes almost completely in the solid state during the relaxation. Also in this case, the loss by evaporation of the carbon dioxide is thus low and much lower than in conventional dry ice production equipment.
  • Passing through the first heat exchanger is between minus 40 ° C and minus 56 ° C.
  • a device for carrying out the method according to the invention, in particular a device is suitable, which with a to a tank for liquid carbon dioxide
  • Carbon dioxide line arranged first cooling device, and is equipped with a connected to the carbon dioxide line nozzle assembly, wherein the nozzle assembly is operatively connected to a second cooling device.
  • the cooling device may be a conventionally operating chiller, e.g. a compression chiller, or one
  • Heat exchanger act in which a heat exchange with a cryogenic medium, for example, liquid nitrogen takes place.
  • the carbon dioxide line is a device for
  • pressure increase which increases the pressure of the liquid carbon dioxide to a value of 20 bar to 100 bar.
  • the pressure of the carbon dioxide on the exiting dry ice is so high that any ice formation during short-term treatment breaks displaced and so icing of the device is reliably avoided.
  • the nozzle arrangement preferably comprises a die provided with passages for the liquid carbon dioxide and made of a good heat-conducting material.
  • a die here is understood any component that exerts a shaping effect on the freezing carbon dioxide.
  • the die may be a pinhole of 0.1 cm to 20 cm in thickness, or an elongate nozzle body of 20 to 50 cm in length, in which one or more passage openings or longitudinal bores for the carbon dioxide are provided. The diameters of the passage openings or
  • Fig. 1 shows schematically a device according to the invention.
  • the device 1 comprises a pressure-resistant carbon dioxide line 2, which is connected to a tank 3 for liquid carbon dioxide, such as a low-pressure tank system.
  • a valve 4 allows the fluidic separation of the tank 3 from the carbon dioxide line 2. Downstream of the valve 4, the carbon dioxide line 2 passes through a refrigeration device, in the embodiment, a heat exchanger 5, in which guided through the carbon dioxide line 2
  • Carbon dioxide in indirect heat exchange with a coolant such as liquid nitrogen or technical refrigerants such as propane or butane, passes.
  • the refrigeration device may alternatively also be a conventional refrigeration machine of the compression-adsorption or absorption type.
  • the carbon dioxide line 2 opens into a nozzle arrangement 6.
  • the nozzle assembly 6 comprises a structural body 7 of thermally highly conductive material, such as copper, through which a plurality of holes 8 are passed.
  • the holes 8 are one
  • the structure 7 may be, for example, a pinhole, with a thickness of, for example, 0.1 cm to 20 cm or a massive heat sink of length 20 cm to 50 cm, in or in a variety of holes 8 for the liquid carbon dioxide are introduced.
  • the structure 7 of the nozzle assembly 6 is above a
  • Cooling device 10 in thermal communication with a cooling medium, which may be the same or a different cooling medium than that used in the heat exchanger 5.
  • the structure 7 of the nozzle assembly 6 is thus cooled and can absorb more heat from the flowing through the holes 8 liquid carbon dioxide.
  • a pressure increasing device 1 1 In the carbon dioxide line 2 may optionally be provided a pressure increasing device 1 1, which further increases the pressure of the liquid carbon dioxide in the line 2. During operation of the device 1 liquid carbon dioxide flows over the
  • Carbon dioxide line 2 to the nozzle assembly 6.
  • the pressure of the carbon dioxide is further increased, the carbon dioxide remains in the liquid state.
  • the liquid carbon dioxide at a temperature near the freezing point at
  • Nozzle arrangement 6 a further cooling to minus 80 ° C or below.
  • the carbon-solidified carbon dioxide particles emerging at the nozzle outlet have a considerably higher strength than C0 2 -snow particles, which were produced merely by expansion of liquid carbon dioxide, the usual
  • Tank conditions between 20 ° C to minus 35 ° C and not further cooled.
  • liquid carbon dioxide is brought at a pressure between 1 bar and 100 bar in the heat exchanger 5 to a temperature of about minus 40 ° C to minus 50 ° C and fed to the nozzle assembly 6, in which a further cooling to a temperature of approx minus 50 ° C to minus 56 ° C he follows.
  • the carbon dioxide leaves the nozzle arrangement still in the liquid state, passes almost completely into solid carbon dioxide snow during the expansion at the nozzle opening 9.

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Abstract

The invention relates to a method for producing solid carbon dioxide particles, wherein liquid carbon dioxide is brought into thermal contact with a coolant in a heat exchanger and is cooled to a temperature just above the solidification temperature thereof. The cooled liquid carbon dioxide is subsequently guided in a nozzle assembly cooled by contact with a coolant, in which it is cooled further by thermal contact with said nozzle assembly before it escapes from an opening of said assembly. Said thus produced cold-solidified carbon dioxide particles have a higher resistance than the conventionally produced CO2-particles.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen fester Kohlendioxid-Partikel  Method and apparatus for producing solid carbon dioxide particles
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen fester Kohlendoxidpartikel. Die Erfindung betrifft ferner eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete The invention relates to a method for producing solid carbon dioxide particles. The invention further relates to a suitable for carrying out the method
Vorrichtung. Contraption.
Üblicherweise erfolgt die Herstellung von festem Kohlendioxid dadurch, dass unter Druck stehendes Kohlendioxid im flüssigen Zustand an einer Düse entspannt wird. Bei der Entspannung entsteht eine Mischung aus Kohlendioxidschnee und gasförmigem Kohlendioxid. Das gasförmige Kohlendioxid wird vom Kohlendioxidschnee getrennt und der Kohlendioxidschnee wird beispielsweise durch Pressen zu Blöcken, Scheiben oder Pellets verdichtet. Bekannt sind auch C02-Strahlgeräte, bei denen flüssiges Kohlendioxid unter hohem Druck Usually, the production of solid carbon dioxide by the fact that pressurized carbon dioxide is relaxed in the liquid state at a nozzle. Relaxation creates a mixture of carbon dioxide snow and gaseous carbon dioxide. The gaseous carbon dioxide is separated from the carbon dioxide snow and the carbon dioxide snow is compressed, for example by pressing into blocks, slices or pellets. Also known are C0 2 -strahlgeräte in which liquid carbon dioxide under high pressure
herangeführt und an einer Strahldüse entspannt wird. Der bei der Entspannung entstehende Kohlendioxidschnee wird bei diesen Geräten als Partikelstrahl mit hoher Geschwindigkeit ausgetragen und beispielsweise zu Reinigungszwecken eingesetzt. Typischerweise wird den vorgenannten Gegenständen nur ein relativ geringer Teil, nämlich etwa 40% des flüssigen Kohlendioxids in Kohlendioxidschnee umgewandelt. Das gasförmige Kohlendioxid wird entweder ungenutzt in die Atmosphäre abgegeben oder aufgefangen und einer weiteren Verwendung zugeführt, bei der es beispielsweise erneut verflüssigt wird. introduced and relaxed at a jet nozzle. The resulting during the relaxation carbon dioxide snow is discharged in these devices as a particle beam at high speed and used, for example, for cleaning purposes. Typically, only a relatively small portion, namely about 40%, of the liquid carbon dioxide is converted to carbon dioxide snow in the aforementioned articles. The gaseous carbon dioxide is either released unused into the atmosphere or collected and fed to another use, for example, it is liquefied again.
Es sind auch Verfahren und Vorrichtungen vorgeschlagen worden, bei denen in einem Druckbehälter gespeichertes flüssiges Kohlendioxid durch Kontaktieren mit einem Kältemittel auf eine Temperatur von unter minus 78,4°C, der Temperatur von Trockeneis unter atmosphärischen Normalbedingungen, abgekühlt und auf diese Weise verfestigt wird. Beispiele hierfür finden sich in den Druckschriften US 2 138 758 B und US 3 901 044 B. Derartige Vorrichtungen erlauben die Methods and apparatus have also been proposed in which liquid carbon dioxide stored in a pressure vessel is cooled and solidified by contacting it with a refrigerant at a temperature below -78.4 ° C, the temperature of dry ice under atmospheric conditions. Examples of this can be found in the documents US 2,138,758 B and US 3,901,044 B. Such devices allow the
chargenweise Herstellung von Trockeneisstäben und -blocken. batchwise production of dry ice scales and blocks.
Aus der EP 0663 371 B1 ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Trockeneispellets bekannt. Bei diesem Gegenstand wird flüssiges Kohlendioxid langgestreckten Röhren zugeführt und in thermischen Kontakt mit flüssigem Stickstoff gebracht. Durch den Kontakt mit dem Kältemittel gefriert das Kohlendioxid in den Röhren zu Trockeneis. Durch den Druck des nachströmenden flüssigen Kohlendioxids wird das verfestigte Kohlendioxid an den Ausmündungen der Rohren extrudiert und anschließend zu Pellets zerhackt. Dieser Gegenstand benötigt jedoch eine sehr große Wärmetauscherfläche zwischen den beteiligten Medien, um die Abkühlung des bei Temperaturen zwischen minus 35 °C und Umgebungstemperatur herangeführten Kohlendioxids auf seinen Gefrierpunkt zu ermöglichen, was durch kleine Durchmesser der kohlendioxidführenden Röhren umgesetzt wird. Dies führt - neben einem großen apparativen Aufwand - dazu, dass die Extrusion des Kohlendioxids mit einem nicht unerheblichen Reibungswiderstand verbunden ist, der die Effizienz des Verfahrens mindert und die Geschwindigkeit des an den Mündungsöffnungen der Röhren austretenden Kohlendioxideises beschränkt. Zudem besteht die Gefahr einer Vereisung der Röhren oder der Röhrenmündungen durch anfrierende Luftfeuchtigkeit. From EP 0663 371 B1 a process for the continuous production of dry ice pellets is known. In this article, liquid carbon dioxide is supplied to elongated tubes and brought into thermal contact with liquid nitrogen. By contact with the refrigerant freezes Carbon dioxide in the tubes to dry ice. By the pressure of the trailing liquid carbon dioxide, the solidified carbon dioxide is extruded at the mouths of the tubes and then chopped into pellets. However, this article requires a very large heat exchange surface area between the media involved to allow the carbon dioxide, at temperatures between minus 35 ° C and ambient, to cool to its freezing point, which is translated by small diameters of the carbon dioxide carrying tubes. This leads - in addition to a large expenditure on equipment - to the fact that the extrusion of carbon dioxide is associated with a considerable frictional resistance, which reduces the efficiency of the process and limits the speed of emerging at the mouth openings of the tubes carbon dioxide ice. In addition, there is a risk of icing of the tubes or the tube mouths by freezing air humidity.
Aufgabe der Erfindung ist somit, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur The object of the invention is thus to provide a method and a device for
Herstellung von Kohlendioxidpartikeln anzugeben, das bzw. die die Nachteile des Standes der Technik überwindet. To provide carbon dioxide particles that overcomes the disadvantages of the prior art.
Gelöst ist diese Aufgabe durch ein Verfahren, bei dem flüssiges Kohlendioxid in einem Wärmetauscher in Wärmekontakt mit einem Kältemittel gebracht und auf eine Temperatur knapp oberhalb seiner Erstarrungstemperatur (bezogen auf den Druck, den das flüssige Kohlendioxid beim Wärmekontakt besitzt) gebracht wird, das gekühlte flüssige Kohlendioxid anschließend einer durch Kontakt mit einem Kältemittel gekühlten Düsenanordnung zugeführt wird, durch Wärmekontakt mit der Düsenanordnung weiter abgekühlt wird und aus einer Mündungsöffnung der Düsenanordnung in Form fester Kohlendioxidpartikel entweicht. This object is achieved by a method in which liquid carbon dioxide in a heat exchanger brought into thermal contact with a refrigerant and brought to a temperature just above its solidification temperature (based on the pressure that the liquid carbon dioxide in thermal contact has), the cooled liquid carbon dioxide is then supplied to a cooled by contact with a refrigerant nozzle assembly is further cooled by thermal contact with the nozzle assembly and escapes from an orifice of the nozzle assembly in the form of solid carbon dioxide particles.
Gemäß der Erfindung wird das flüssige Kohlendioxid also im ersten According to the invention, the liquid carbon dioxide is thus in the first
Wärmetauscher stark abgekühlt, verbleibt aber im flüssigen Zustand. Dadurch ergeben sich insbesondere zwei Vorteile: Zum einen kann das Kohlendioxid im flüssigen Zustand leicht gefördert werden, zum anderen genügt innerhalb der Düsenanordnung eine verhältnismäßig kleine Wärmetauscherfläche, um das Kohlendioxid weiter auf die Zieltemperatur abzukühlen, die ungefähr der Gefriertemperatur oder einer Temperatur unterhalb der Gefriertemperatur entspricht. Dadurch wird der apparative Aufwand wesentlich verringert. Heat exchanger cooled strongly, but remains in the liquid state. On the one hand, the carbon dioxide in the liquid state can easily be promoted, on the other hand, within the nozzle arrangement, a relatively small heat exchanger surface is sufficient to further cool the carbon dioxide to the target temperature, which is approximately that Freezing temperature or a temperature below the freezing temperature corresponds. As a result, the expenditure on equipment is substantially reduced.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das flüssige An advantageous development of the invention provides that the liquid
Kohlendioxid vor seiner Zuführung an den ersten Wärmetauscher oder vor seiner Zuführung an die Düsenanordnung auf einen Druck von 20 bis 100 bar gebracht wird. Durch den erhöhten Druck wird erreicht, dass gegebenenfalls in der Carbon dioxide is brought to a pressure of 20 to 100 bar before it is fed to the first heat exchanger or before it is fed to the nozzle assembly. Due to the increased pressure is achieved, if necessary in the
Düsenanordnung befindliches festes Kohlendioxid wieder angeschmolzen wird und ausgetragen werden kann. Solid carbon dioxide located nozzle assembly is remelted and can be discharged.
Vorteilhafterweise wird das flüssige Kohlendioxid durch den Wärmekontakt mit der Düsenanordnung auf eine Temperatur unterhalb seines Gefrierpunktes gebracht. Bei dieser Ausgestaltung verfestigt sich das Kohlendioxid also bereits innerhalb der Düsenanordnung und wird als Feststoff ausgetragen. Dadurch minimieren sich die Verluste durch den Übergang von Anteilen des Kohlendioxids in den gasförmigen Zustand. Advantageously, the liquid carbon dioxide is brought by the thermal contact with the nozzle assembly to a temperature below its freezing point. In this embodiment, the carbon dioxide thus solidifies already within the nozzle assembly and is discharged as a solid. This minimizes losses due to the transfer of carbon dioxide to the gaseous state.
In einer alternativen und gleichfalls vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird das flüssige Kohlendioxid durch den Wärmekontakt mit der Düsenanordnung so weit abgekühlt, dass das flüssige Kohlendioxid bei seiner Entspannung an einem Austritt der Düsenanordnung zumindest weitgehend in den festen Zustand übergeht. Das Kohlendioxid wird bei dieser Alternative innerhalb der In an alternative and likewise advantageous embodiment of the invention, the liquid carbon dioxide is cooled by the thermal contact with the nozzle assembly so far that the liquid carbon dioxide at least largely merges with its relaxation at an outlet of the nozzle assembly in the solid state. The carbon dioxide is in this alternative within the
Düsenanordnung also nur so weit abgekühlt, dass es sich beim Austritt aus der Düsenordnung zumindest teilweise noch im flüssigen Zustand befindet. Der endgültige Übergang in den festen Zustand erfolgt bei der Abkühlung infolge der Entspannung des Kohlendioxids. Da das flüssige Kohlendioxid beim Austritt aus der Düsenanordnung zumindest nahezu auf seinen Gefrierpunkt von minus 78,4°C abgekühlt ist, geht es bei der Entspannung fast vollständig in den festen Zustand über. Auch in diesem Fall ist somit der Verlust durch Verdampfung des Kohlendioxids gering und sehr viel niedriger als bei konventionellen Trockeneis- Produktionsgeräten. Ein bevorzugter Temperaturbereich für das flüssige Kohlendioxid nach Thus, the nozzle arrangement has cooled down only so far that, at the exit from the nozzle arrangement, it is at least partially still in the liquid state. The final transition to the solid state occurs during cooling due to the relaxation of the carbon dioxide. Since the liquid carbon dioxide is at least almost cooled to its freezing point of minus 78.4 ° C at the exit from the nozzle assembly, it goes almost completely in the solid state during the relaxation. Also in this case, the loss by evaporation of the carbon dioxide is thus low and much lower than in conventional dry ice production equipment. A preferred temperature range for the liquid carbon dioxide after
Durchlaufen des ersten Wärmetauschers liegt zwischen minus 40 °C und minus 56 °C. Passing through the first heat exchanger is between minus 40 ° C and minus 56 ° C.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet sich insbesondere eine Vorrichtung, die mit einer an einen Tank für flüssiges Kohlendioxid For carrying out the method according to the invention, in particular a device is suitable, which with a to a tank for liquid carbon dioxide
angeschlossenen, druckfesten Kohlendioxidleitung, einem in der connected, pressure-resistant carbon dioxide line, one in the
Kohlendioxidleitung angeordneten ersten Kühleinrichtung, und mit einer an die Kohlendioxidleitung angeschlossenen Düsenanordnung ausgerüstet ist, wobei die Düsenanordnung mit einer zweiten Kühleinrichtung wirkverbunden ist. Bei der Kühleinrichtung kann es sich beispielsweise um eine konventionell arbeitende Kältemaschine, z.B. eine Kompressionskältemaschine, oder um einen Carbon dioxide line arranged first cooling device, and is equipped with a connected to the carbon dioxide line nozzle assembly, wherein the nozzle assembly is operatively connected to a second cooling device. For example, the cooling device may be a conventionally operating chiller, e.g. a compression chiller, or one
Wärmetauscher handeln, in dem ein Wärmetausch mit einem kryogenen Medium, beispielsweise Flüssigstickstoff, erfolgt. Heat exchanger act in which a heat exchange with a cryogenic medium, for example, liquid nitrogen takes place.
Zweckmäßigerweise ist der Kohlendioxidleitung eine Einrichtung zur Conveniently, the carbon dioxide line is a device for
Druckerhöhung zugeordnet, die den Druck des flüssigen Kohlendioxids auf einen Wert von 20 bar bis 100 bar erhöht. Der Druck des Kohlendioxids auf das austretende Trockeneis ist damit so hoch, dass etwaige Eisbildungen während kurzzeitiger Behandlungspausen verdrängt und so ein Vereisen der Vorrichtung zuverlässig vermieden wird. Associated with pressure increase, which increases the pressure of the liquid carbon dioxide to a value of 20 bar to 100 bar. The pressure of the carbon dioxide on the exiting dry ice is so high that any ice formation during short-term treatment breaks displaced and so icing of the device is reliably avoided.
Die Düsenanordnung umfasst bevorzugt eine mit Durchführungen für das flüssige Kohlendioxid versehene Matrize aus einem gut wärmeleitenden Material. Als Matrize wird hier jedes Bauteil verstanden, das auf das gefrierende Kohlendioxid eine formgebende Wirkung ausübt. Beispielsweise handelt es sich bei der Matrize um eine Lochblende von 0,1 cm bis 20 cm Dicke oder um einen langgestreckten Düsenkörper von 20 bis 50 cm Länge zum Einsatz kommen, in der ein oder mehrere Durchgangsöffnungen bzw. Längsbohrungen für das Kohlendioxid vorgesehen sind. Die Durchmesser der Durchgangsöffnungen bzw. The nozzle arrangement preferably comprises a die provided with passages for the liquid carbon dioxide and made of a good heat-conducting material. As a die here is understood any component that exerts a shaping effect on the freezing carbon dioxide. By way of example, the die may be a pinhole of 0.1 cm to 20 cm in thickness, or an elongate nozzle body of 20 to 50 cm in length, in which one or more passage openings or longitudinal bores for the carbon dioxide are provided. The diameters of the passage openings or
Längsbohrungen bestimmen die Größe der entstehenden Kohlendioxidpartikel und können beispielsweise zwischen einem Millimeter und einem Zentimeter betragen. Die Matrize besteht dabei bevorzugt aus einem thermisch gut leidenden Material, beispielsweise Kupfer. Anhand der Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden. Die einzige Zeichnung (Fig. 1 ) zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung. Longitudinal drilling determines the size of the resulting carbon dioxide particles and can be, for example, between one millimeter and one centimeter. The die is preferably made of a thermally well-suffering material, such as copper. Reference to the drawings, an embodiment of the invention will be explained in more detail. The single drawing (Fig. 1) shows schematically a device according to the invention.
Die Vorrichtung 1 umfasst eine druckfeste Kohlendioxidleitung 2, die an einem Tank 3 für flüssiges Kohlendioxid, etwa eine Niederdruck-Tankanlage, angeschlossen ist. Ein Ventil 4 ermöglicht die strömungstechnische Trennung des Tanks 3 von der Kohlendioxidleitung 2. Stromab zum Ventil 4 durchläuft die Kohlendioxidleitung 2 eine Kälteeinrichtung, im Ausführungsbeispiel einen Wärmetauscher 5, in dem das durch die Kohlendioxidleitung 2 geführte The device 1 comprises a pressure-resistant carbon dioxide line 2, which is connected to a tank 3 for liquid carbon dioxide, such as a low-pressure tank system. A valve 4 allows the fluidic separation of the tank 3 from the carbon dioxide line 2. Downstream of the valve 4, the carbon dioxide line 2 passes through a refrigeration device, in the embodiment, a heat exchanger 5, in which guided through the carbon dioxide line 2
Kohlendioxid in indirekten Wärmetausch mit einem Kühlmittel, beispielsweise flüssiger Stickstoff oder technische Kältemittel wie Propan oder Butan, gelangt. Bei der Kälteeinrichtung kann es sich alternativ auch um eine konventionell Kältemaschine vom Kompressions- Adsorptions- oder Absorptionstyp handeln. Stromab zum ersten Wärmetauscher 5 mündet die Kohlendioxidleitung 2 in eine Düsenanordnung 6 ein. Die Düsenanordnung 6 umfasst einen Baukörper 7 aus thermisch gut leitendem Material, beispielsweise Kupfer, durch den eine Vielzahl von Bohrungen 8 hindurchgeführt sind. Die Bohrungen 8 stehen eine Carbon dioxide in indirect heat exchange with a coolant, such as liquid nitrogen or technical refrigerants such as propane or butane, passes. The refrigeration device may alternatively also be a conventional refrigeration machine of the compression-adsorption or absorption type. Downstream of the first heat exchanger 5, the carbon dioxide line 2 opens into a nozzle arrangement 6. The nozzle assembly 6 comprises a structural body 7 of thermally highly conductive material, such as copper, through which a plurality of holes 8 are passed. The holes 8 are one
Strömungsverbindung zur Kohlendioxidleitung 2 her und münden am Flow connection to the carbon dioxide line 2 ago and open on
Düsenausgang 9 in die Außenumgebung aus. Beim Baukörper 7 kann es sich beispielsweise um eine Lochblende handeln, mit einer Stärke von beispielsweise 0,1 cm bis 20 cm oder um einen massiven Kühlkörper der Länge 20 cm bis 50 cm, in die bzw. in den eine Vielzahl an Bohrungen 8 für das flüssige Kohlendioxid eingebracht sind. Der Baukörper 7 der Düsenanordnung 6 steht über eine Nozzle outlet 9 into the outside environment. The structure 7 may be, for example, a pinhole, with a thickness of, for example, 0.1 cm to 20 cm or a massive heat sink of length 20 cm to 50 cm, in or in a variety of holes 8 for the liquid carbon dioxide are introduced. The structure 7 of the nozzle assembly 6 is above a
Kühleinrichtung 10 in thermischer Verbindung mit einem Kühlmedium, bei dem es sich um das gleiche oder ein anders Kühlmedium als das im Wärmetauscher 5 eingesetzte handeln kann. Der Baukörper 7 der Düsenanordnung 6 ist somit gekühlt und kann weitere Wärme von dem durch die Bohrungen 8 strömenden flüssigen Kohlendioxid aufnehmen. In der Kohlendioxidleitung 2 kann optional eine Druckerhöhungseinrichtung 1 1 vorgesehen sein, die den Druck des flüssigen Kohlendioxids in der Leitung 2 weiter erhöht. Beim Betrieb der Vorrichtung 1 strömt flüssiges Kohlendioxid über die Cooling device 10 in thermal communication with a cooling medium, which may be the same or a different cooling medium than that used in the heat exchanger 5. The structure 7 of the nozzle assembly 6 is thus cooled and can absorb more heat from the flowing through the holes 8 liquid carbon dioxide. In the carbon dioxide line 2 may optionally be provided a pressure increasing device 1 1, which further increases the pressure of the liquid carbon dioxide in the line 2. During operation of the device 1 liquid carbon dioxide flows over the
Kohlendioxidleitung 2 zur Düsenanordnung 6. Mittels der der Druckerhöhungseinrichtung 1 1 wird der Druck des Kohlendioxids weiter erhöht, das Kohlendioxid verbleibt jedoch im flüssigen Zustand. Im Wärmetauscher 5 wird das flüssige Kohlendioxid auf eine Temperatur in der Nähe des Gefrierpunktes bei Carbon dioxide line 2 to the nozzle assembly 6. By means of the pressure increasing device 1 1, the pressure of the carbon dioxide is further increased, the carbon dioxide remains in the liquid state. In the heat exchanger 5, the liquid carbon dioxide at a temperature near the freezing point at
Umgebungsdruck (1 bar) gebracht. An der Düsenanordnung 6 erfolgt eine weitere Kühlung derart, dass das flüssige Kohlendioxid entweder noch innerhalb der Bohrungen 8 zu festen Teichen gefriert, oder im noch gerade flüssigen Zustand austritt und bei der Entspannung am Düsenausgang 9, an dem Umgebungsdruck herrscht, zu 90% oder mehr in den festen Zustand übergeht. In beiden Fällen geht nur ein geringer Teil des flüssigen Kohlendioxids in die Gasform über. Durch den hohen Druck des Kohlendioxids in der Kohlendioxidleitung 2 werden die erzeugten Kohlendioxidpartikel mit einem hohen Impuls aus der Düsenanordnung 6 ausgetragen. Ambient pressure (1 bar) brought. At the nozzle assembly 6 further cooling takes place such that the liquid carbon dioxide either freezes within the holes 8 to solid ponds, or exits in the still-liquid state and in the relaxation at the nozzle exit 9, the ambient pressure prevails, to 90% or more goes into the solid state. In both cases, only a small part of the liquid carbon dioxide passes into the gaseous form. Due to the high pressure of the carbon dioxide in the carbon dioxide line 2, the generated carbon dioxide particles are discharged with a high pulse from the nozzle assembly 6.
Beispiel 1 : Example 1 :
Vom Tank 3 mit einem Druck 20 bar und einer Temperatur von minus 20 °C herangeführtes flüssiges Kohlendioxid wird in der Druckerhöhungseinrichtung 1 1 auf einen Druck von bis zu 100 bar komprimiert und im Wärmetauscher 5 auf eine Temperatur zwischen minus 40 °C und minus 56 °C gebracht. An der From the tank 3 with a pressure of 20 bar and a temperature of minus 20 ° C zoom introduced liquid carbon dioxide is compressed in the pressure increasing device 1 1 to a pressure of up to 100 and in the heat exchanger 5 to a temperature between minus 40 ° C and minus 56 ° C brought. At the
Düsenanordnung 6 erfolgt eine weitere Abkühlung auf minus 80 °C oder darunter. Die am Düsenausgang austretenden kälteverfestigten Kohlendioxidpartikel weisen eine erheblich höhere Festigkeit auf als C02-Schneeteilchen, die lediglich durch Entspannen von flüssigem Kohlendioxid erzeugt wurden, das bei üblichen Nozzle arrangement 6, a further cooling to minus 80 ° C or below. The carbon-solidified carbon dioxide particles emerging at the nozzle outlet have a considerably higher strength than C0 2 -snow particles, which were produced merely by expansion of liquid carbon dioxide, the usual
Tankbedingungen (zwischen 20 °C bis minus 35 °C) und nicht weiter abgekühlt wurde. Tank conditions (between 20 ° C to minus 35 ° C) and not further cooled.
Beispiel 2: Example 2:
Wie zuvor beschrieben wird flüssiges Kohlendioxid bei einem Druck zwischen 1 bar und 100 bar im Wärmetauscher 5 auf eine Temperatur von ca. minus 40 °C bis minus 50 °C gebracht und der Düsenanordnung 6 zugeführt, in der eine weitere Abkühlung auf eine Temperatur von ca. minus 50 °C bis minus 56 °C erfolgt. Das Kohlendioxid verlässt die Düsenanordnung noch im flüssigen Zustand, geht bei der Entspannung an der Düsenöffnung 9 fast vollständig in festen Kohlendioxidschnee über. As described above, liquid carbon dioxide is brought at a pressure between 1 bar and 100 bar in the heat exchanger 5 to a temperature of about minus 40 ° C to minus 50 ° C and fed to the nozzle assembly 6, in which a further cooling to a temperature of approx minus 50 ° C to minus 56 ° C he follows. The carbon dioxide leaves the nozzle arrangement still in the liquid state, passes almost completely into solid carbon dioxide snow during the expansion at the nozzle opening 9.
Bezuqszeichenliste LIST OF REFERENCES
1 . Vorrichtung 1 . contraption
2. Kohlendioxidleitung  2. carbon dioxide line
3. Tank für flüssiges Kohlendioxid 3. Tank for liquid carbon dioxide
4. Ventil 4th valve
5. Wärmetauscher  5. Heat exchanger
6. Düsenanordnung  6. nozzle arrangement
7. Baukörper  7th building
8. Bohrungen  8. Drilling
9. Düsenausgang  9. nozzle outlet
10. Kühleinrichtung  10. Cooling device
1 1 . Druckerhöhungseinrichtung  1 1. Pressure increasing means

Claims

Patentansprüche claims
1 . Verfahren zum Herstellen fester Kohlendoxidpartikel, bei dem flüssiges 1 . Process for producing solid particles of carbon dioxide, in which liquid
Kohlendioxid in einem Wärmetauscher (5) in Wärmekontakt mit einem Kältemittel gebracht und auf eine Temperatur knapp oberhalb seiner Schmelztemperatur gebracht wird, das gekühlte flüssige Kohlendioxid anschließend einer durch Kontakt mit einem Kältemittel gekühlten  Carbon dioxide in a heat exchanger (5) brought into thermal contact with a refrigerant and brought to a temperature just above its melting temperature, the cooled liquid carbon dioxide then cooled by a contact with a refrigerant
Düsenanordnung (6) zugeführt wird, durch Wärmekontakt mit der  Nozzle assembly (6) is supplied by thermal contact with the
Düsenanordnung (6) weiter abgekühlt wird und aus einer Mündungsöffnung (9) der Düsenanordnung (6) in Form fester Kohlendioxidpartikel entweicht.  Nozzle assembly (6) is further cooled and escapes from an orifice (9) of the nozzle assembly (6) in the form of solid carbon dioxide particles.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das flüssige Kohlendioxid vor seiner Zuführung an den ersten Wärmetauscher (5) oder vor seiner Zuführung an die Düsenanordnung (6) auf einen Druck von 20 bis 100 bar gebracht wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that the liquid carbon dioxide is brought to a pressure of 20 to 100 bar before it is fed to the first heat exchanger (5) or before it is fed to the nozzle assembly (6).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the
flüssige Kohlendioxid durch den Wärmekontakt mit der Düsenanordnung (6) auf eine Temperatur unterhalb seines Gefrierpunktes gebracht wird.  liquid carbon dioxide is brought by the thermal contact with the nozzle assembly (6) to a temperature below its freezing point.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das 4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the
flüssige Kohlendioxid durch den Wärmekontakt mit der Düsenanordnung (6) so weit abgekühlt wird, dass das flüssige Kohlendioxid bei seiner  Liquid carbon dioxide is cooled by the thermal contact with the nozzle assembly (6) so far that the liquid carbon dioxide at its
Entspannung an einem Austritt der Düsenanordnung (6) zumindest weitgehend in den festen Zustand übergeht.  Relaxation at an outlet of the nozzle assembly (6) at least largely merges into the solid state.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass das flüssige Kohlendioxid beim Durchlaufen des ersten Wärmetauschers (5) auf eine Temperatur von minus 40 °C bis minus 56 °C gebracht wird.  characterized in that the liquid carbon dioxide is brought to a temperature of minus 40 ° C to minus 56 ° C when passing through the first heat exchanger (5).
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der 6. Apparatus for carrying out the method according to one of
vorhergehenden Ansprüche, mit einer an einen Tank (3) für flüssiges Kohlendioxid angeschlossenen, druckfesten Kohlendioxidleitung (2), einem in der Kohlendioxidleitung (2)angeordneten ersten Kühleinrichtung (5), und mit einer mit der Kohlendioxidleitung (2) strömungsverbundenen previous claims, with a to a tank (3) for liquid Carbon dioxide connected, pressure-resistant carbon dioxide line (2), one in the carbon dioxide line (2) arranged first cooling device (5), and with one with the carbon dioxide line (2) flow-connected
Düsenanordnung (6), welche Düsenanordnung (6) mit einer zweiten  Nozzle arrangement (6), which nozzle arrangement (6) with a second
Kühleinrichtung (10) wirkverbunden ist.  Cooling device (10) is operatively connected.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der 7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the
Kohlendioxidleitung (2) eine Einrichtung (1 1 ) zur Druckerhöhung zugeordnet ist.  Carbon dioxide line (2) is associated with a device (1 1) for increasing the pressure.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenanordnung (6) eine mit Durchführungen (8) für das flüssige 8. Apparatus according to claim 6 or 7, characterized in that the nozzle arrangement (6) with one bushings (8) for the liquid
Kohlendioxid versehene Matrize (7) aus einem gut leitenden Material umfasst.  Carbon dioxide-equipped die (7) comprises a highly conductive material.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2748710C1 (en) * 2020-03-11 2021-05-31 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кемеровский государственный университет" (КемГУ) Apparatus for the production of solid carbon dioxide

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1659435A (en) * 1926-12-07 1928-02-14 Dryice Corp Method of and apparatus for making carbon-dioxide snow
US2138758A (en) 1935-06-15 1938-11-29 Texas Co Manufacture of carbon dioxide ice
NL140490B (en) 1970-04-21 1973-12-17 Laszlo Vahl Prof Dr Ing PROCESS FOR PREPARING SOLID CARBON DIOXIDE, DEVICE FOR PERFORMING THAT PROCESS AND SOLID CARBON DIOXIDE OBTAINED BY APPLICATION OF THE PROCEDURE.
EP0423259A1 (en) * 1989-02-08 1991-04-24 Cold Jet, Inc. Phase change injection nozzle
US5514024A (en) * 1993-11-08 1996-05-07 Ford Motor Company Nozzle for enhanced mixing in CO2 cleaning system
GB9400838D0 (en) 1994-01-18 1994-03-16 Mg Gas Products Ltd Production of solid carbon dioxide
US6173916B1 (en) * 1994-12-15 2001-01-16 Eco-Snow Systems, Inc. CO2jet spray nozzles with multiple orifices
DE10160902A1 (en) * 2001-12-12 2003-07-03 Messer Griesheim Gmbh Highpressure cleaning by deepcooled gas has gas source and highpressure pump and iced particles admixer and cleaning and directing nozzle to spray jet effectively onto metal glass plastics or ceramics objects.
DE102004011194A1 (en) * 2004-03-04 2005-09-22 Messer Austria Gmbh Process and apparatus for producing solid carbon dioxide particles
US7140954B2 (en) * 2004-10-21 2006-11-28 S. A Robotics High pressure cleaning and decontamination system
DE102004053239A1 (en) * 2004-10-29 2006-05-04 Technische Universität Dresden Method and device for producing solid particles from liquids, in particular from liquid carbon dioxide
DE102005005638B3 (en) * 2005-02-05 2006-02-09 Cryosnow Gmbh Method for cleaning, activating or treating workpieces using carbon dioxide snow streams comprises adding a carbon dioxide mixture via a nozzle opening of a mixing chamber into which a central gas stream and further processing
DE102005054246C5 (en) * 2005-11-15 2011-08-18 MESSER Group GmbH, 65843 Apparatus and method for irradiating a surface with dry ice particles
DE102007052390B4 (en) * 2007-10-31 2021-01-28 Air Liquide Deutschland Gmbh Method and device for cleaning surfaces

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2011029825A2 *

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