×
19.06.2019
219.017.89ff

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОДУКТА ДЛЯ РЕГЕНЕРАЦИИ ВОЗДУХА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к способам получения продуктов для регенерации воздуха, используемых как в коллективных системах регенерации воздуха, так и в и индивидуальных дыхательных аппаратах на химически связанном кислороде. Способ получения продукта для регенерации воздуха заключается во взаимодействии раствора пероксида водорода и гидроксида калия с последующей дегидратацией полученного щелочного раствора пероксида водорода распылением его в токе сушильного агента. В исходный раствор пероксида водорода перед добавлением гидроксида калия последовательно вводят необходимое количество сульфата магния и гидроксида натрия. Мольное соотношение исходных компонентов должно составлять следующие величины: HO/MgSO=492-650; HO/NaOH=8,0-58,0; НO/КОН=1,60-1,88. Последовательное ведение в раствор пероксида водорода сульфата магния и гидроксида натрия перед добавлением гидроксида калия обеспечивает практическое постоянство химического состава исходного щелочного раствора на протяжении до 20 часов и дает возможность использовать для синтеза в качестве исходных компонентов высококонцентрированные растворы пероксида водорода и твердый гидроксид калия. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к способам получения продуктов для регенерации воздуха, используемых как в коллективных системах регенерации воздуха, так и в и индивидуальных дыхательных аппаратах на химически связанном кислороде.

Практически все известные на сегодня продукты для химической регенерации воздуха имеют в качестве основы перекисные соединения щелочных или щелочноземельных металлов. Наиболее часто в качестве основного компонента данных продуктов используется надпероксид калия (КO2).

Продукты для регенерации воздуха можно получать двумя принципиально отличающимися способами. Первая группа способов заключается в механическом смешении необходимых компонентов и последующем формовании полученной шихты в насадки различной формы (блоки, гранулы, таблетки и др.). Основным недостатком данных способов является высокая трудоемкость и практическая невозможность равномерного распределения исходных компонентов по всему объему продукта (большая массовая разница основы и различных добавок, различный дисперсионный состав и агдезионные свойства компонентов и др.) и, как следствие, невозможность получения продукта со стабильными на протяжении всего времени его эксплуатации характеристиками (выделение необходимого для дыхания кислорода и поглощение выделяемого человеком диоксида углерода).

Вторая группа способов получения продуктов для регенерации воздуха заключается в смешении исходных компонентов в жидкой фазе (в качестве исходных компонентов, как правило, используют растворы пероксида водорода, гидроксиды щелочных или щелочноземельных металлов и различные добавки, оптимизирующие работу регенеративных продуктов в конечном изделии) и ее дальнейшей дегидратации, причем последняя может сопровождаться химическими реакциями. Такой прием позволяет равномерно распределять компоненты по всему объему получаемого продукта фактически на молекулярном уровне. Полученную таким образом в одну стадию шихту затем так же формуют в насадки различной формы.

Известен способ получения продукта для регенерации воздуха, содержащего надпероксид калия, гидроксид калия, воду, карбонат калия и пероксид щелочноземельного металла [патент РФ №2210417, МПК А62D 9/00, 2003 г.], заключающийся в механическом смешении компонентов и дальнейшем прессовании полученной шихты в насадки различной формы. Помимо недостатков, указанных выше для всех продуктов для регенерации воздуха, получаемых механическим смешением исходных компонентов и дальнейшим формованием полученной шихты, можно отметить два основных недостатка предложенного продукта. Во-первых, химическую индифферентность карбоната калия, выступающего в качестве структурообразующей добавки, к диоксиду углерода и другим продуктам жизнедеятельности человеческого организма кислотного характера. Это приводит к снижению стехиометрической емкости данного продукта по кислороду и диоксиду углерода и как следствие этого - увеличение массогабаритных характеристик изделия. Во-вторых, вследствие образования гидратов карбоната калия (особенно при отрицательных температурах) затруднена начальная разработка изделия, снаряженного регенеративным продуктом указанного выше состава.

Известен способ регенерации воздуха, согласно которому смесь надпероксида калия (КО2) в количестве до 80% весовых и пероксида натрия (Nа2O2) в количестве до 20% весовых формуют в виде таблеток, которые помещают в воду [патент США №3502429, НКИ 23-4, 1970 г.]. Выделяющийся при этом кислород используется для дыхания человека, а выдыхаемый углекислый газ поглощается за счет барботажа через образующийся при растворении перекисных соединений щелочной раствор. Однако из практики регенерации воздуха хорошо известно, что раздельная схема регенерации, т.е. когда процессы поглощения диоксида углерода и выделения кислорода осуществляются различными химическими соединениями, приводит к увеличению массогабаритных характеристик изделия примерно на 15%.

Известен способ получения продукта для регенерации воздуха [патент США №2160542, НКИ 23-6, 1933 г.], по которому перекись натрия, измельченную до состояния мельчайшей пудры, смешивают с октагидратом перекиси натрия в четыреххлористом углероде (также можно использовать дихлорэтан, хлористый метилен, треххлористый этилен и др.), который затем удаляют испарением в вакууме. В качестве катализатора рекомендуется использовать оксихлорид меди СuCl2·3СuO·3Н2О. Полученную шихту формуют в виде таблеток на теблетмашине.

Однако продукт для регенерации воздуха, полученный по предложенному способу не только сложно производить, но использование в его производстве веществ типа четыреххлористого углерода представляет собой угрозу для здоровья обслуживающего персонала. Кроме того, продукт для регенерации воздуха предложенного состава имеет невысокие стехиометрические емкости по кислороду и диоксиду углерода.

Известен способ получения продукта для регенерации воздуха [патент Франции №2521034, МПК B01J 20/04, 1983 г., патент Франции №2175652, МПК А62D 9/00, 1973 г.], по которому его основу - надпероксид калия получают путем взаимодействия водных растворов пероксида водорода и гидроксида калия. Полученный щелочной раствор пероксида водорода распыляют на поверхность вращающегося металлического барабана при температуре около 160°С, где происходит его дегидратация и диспропорционирование промежуточного аддукта - дипероксогидрата пероксида калия К2О2·2Н2O2. Образующийся целевой продукт удаляется с помощью скребка. Конечный продукт содержит до 85% КO2, до 15% КОН и до 5% Н2О. Полученный продукт смешивают с оксидом кальция в смесителе сыпучих материалов. Полученную шихту формуют в виде пластин, таблеток и др.

Недостатком способа является высокая трудоемкость, обусловленная необходимостью проведения процесса при тщательно контролируемой температуре, и невысокая производительность.

Следует особо отметить, что при работе в патроне изолирующего дыхательного аппарата регенеративного продукта данного состава за счет экзотермической реакции 1 между оксидом кальция и водой

значительно увеличивается температура газовоздушной смеси, циркулирующей в системе, а плавление продуктов химического взаимодействия приводит к возрастанию аэродинамического сопротивления дыханию человека. Это не только создает существенные трудности для пользователя изолирующих дыхательных аппаратов, но и в случае получения травмы при чрезвычайной ситуации (ушиб грудной клетки и т.д.) может привести к гибели человека.

Наиболее близким к заявляемому способу получения продукта для регенерации воздуха является способ получения продукта для регенерации воздуха [патент РФ №2325205, МПК А62D 9/00, 2008 г.], по которому продукт получают путем взаимодействия растворов пероксида водорода и гидроксида калия с последующей дегидратацией полученного щелочного раствора пероксида водорода распылением в токе сушильного агента при температуре 120-300°С. В качестве сушильного агента используют сухой декарбонизованный газ (например, воздух, азот и др.). При этом используется раствор пероксида водорода концентрацией от 30 до 85% и раствор гидроксида калия с концентрацией 50-60% или твердый КОН. Мольное соотношение Н2O2/КОН=1,5÷2,0. Перед дегидратацией полученного путем взаимодействия Н2O2 и КОН щелочного раствора пероксида водорода в него вводят в виде суспензии или в твердом виде гидроксид кальция при мольном соотношении Н2O2/Са(ОН)2=1,0÷3,0.

Конечный продукт содержит 50-85% весовых надпероксида калия, 3-20% весовых гидроксида калия, 1-8% весовых воды, 0,5-20% весовых пероксида кальция и 0,5-15% весовых гидроксида кальция.

Полученный описанным способом продукт для регенерации воздуха при его эксплуатации в патроне изолирующего дыхательного аппарата обеспечивает более высокие параметры основных эксплуатационных характеристик, нежели его аналоги.

Однако данный способ получения продукта для регенерации воздуха имеет существенный недостаток - высокие нормы расхода исходного сырья (пероксида водорода) на единицу конечной продукции при его реализации в промышленном масштабе. Это происходит за счет того, что при длительном использовании в реальном производственном цикле (не менее 8 часов) щелочной раствор пероксида водорода меняет свой химический состав из-за гетерогенного разложения Н2О2 на стенках реакционных емкостей, трубопроводах и т.д., контактирующих с жидкой фазой, и гомогенного разложения пероксида водорода, катализируемого присутствующими в растворе ионами [У.Шамб, Ч.Сеттерфилд, Р.Вентворс. Перекись водорода. - М.: Иностранная литература. 1958. 578 с.]. Причем основной вклад в гетерогенную составляющую распада пероксида водорода вносит процесс его каталитического распада на довольно развитой поверхности твердой фазы, присутствующей в системе и представляющей смесь не до конца растворенного гидроксида кальция, которого вводят в количестве большем, нежели его может раствориться в жидкой фазе системы, и гидратов пероксида кальция, кристаллизующихся из жидкой фазы рассматриваемой системы в температурном интервале от 0 до 50°С [И.И.Вольнов. Перекисные соединения щелочноземельных металлов. - М.: Наука, 1983. С.62].

Каталитический распад Н2О2 приводит к снижению содержания основного компонента (надпероксида калия) в продукте для регенерации воздуха, что, в свою очередь, негативно сказывается на его основных потребительских характеристиках. С целью получения продукта для регенерации воздуха с максимальным содержанием основного компонента необходимо при снижении концентрации пероксида водорода в исходном растворе ниже предельно допустимого значения (индивидуального для каждой системы, но не меньше стехиометрического соотношения основных исходных компонентов - КОН и H2O2) довести его концентрацию до первоначального значения. Необходимость данной технологической операции ведет не только к дополнительному расходу исходного сырья (H2O2), но и повышает энергозатраты процесса в целом вследствие необходимости удалять на стадии дегидратации большее количество воды (которая вводится в систему как при добавлении растворов пероксида водорода, так и образуется при его разложении).

Следует также отметить, что при распаде пероксида водорода выделяется атомарный кислород - один из наиболее сильных окислителей, что при разложении существенных количеств HzO2 создает дополнительную угрозу возникновения «кислородного» пожара, устранить который практически невозможно.

Задачей изобретения является повышение экономичности и безопасности процесса.

Технический результат заключается в снижении затрат исходного сырья (H2O2) и энергии на получение единицы конечной продукции.

Дополнительным техническим результатом является улучшение эксплуатационных характеристик продукта для регенерации воздуха.

Технический результат достигается тем, что в способе получения продукта для регенерации воздуха, включающем взаимодействие пероксида водорода и гидроксида калия с последующей дегидратацией полученного щелочного раствора пероксида водорода распылением его в токе сушильного агента, в исходный раствор пероксида водорода перед добавлением гидроксида калия последовательно вводят сульфат магния и гидроксид натрия при мольном соотношении пероксида водорода и добавляемого компонента, равном:

пероксид водорода/сульфат магния 492-650;
пероксид водорода/гидроксид натрия 8,0-58,0.

Гидроксид калия вводят в раствор пероксида водорода при мольном соотношении (Н2O2/КОН)=1,60-1,88.

Последовательное ведение в раствор пероксида водорода сульфата магния и гидроксида натрия перед добавлением гидроксида калия обеспечивают практическое постоянство химического состава исходного щелочного раствора на протяжении до 20 часов и дает возможность использовать для синтеза в качестве исходных компонентов высококонцентрированные растворы пероксида водорода и твердый гидроксид калия. Это позволяет не только снизить расход пероксида водорода на получение единицы целевого продукта и повысить в нем содержание основного вещества (перекисного соединения металла), но и снизить расход энергии, необходимой для перевода воды из жидкой фазы в газообразную при дегидратации исходного щелочного раствора пероксида водорода.

Из практики работы с различными растворами пероксида водорода известно [Г.А.Серышев. Химия и технология перекиси водорода. - Л.: Химия, 1984. С.182], что механизм снижения кинетики распада пероксида водорода в различных растворах неизвестен. Поэтому сложно однозначно оценить влияние того или иного иона или их ассоциатов (а также их концентрационное влияние), содержащихся в многокомпонентном растворе, на поведение системы в целом. Поиск необходимой композиции веществ для снижения кинетики распада пероксида водорода каждой конкретной системы - задача, которая решается только эмпирическим путем. Причем здесь играет важную роль не только качественный и количественный состав присутствующих в системе ионов, но и порядок их введения в раствор. На основании проведенных экспериментов было отмечено, что для снижения кинетики распада исходного щелочного пероксида водорода при синтезе надпероксида калия указанным способом должен соблюдаться следующий порядок введения компонентов. Вначале к исходному пероксиду водорода добавляется в необходимом количестве сульфат магния, после его полного растворения - гидроксид натрия. Гидроксид калия вводят в систему примерно через 30 минут после добавления гидроксида натрия, т.е. когда введенные в жидкую фазу ионы, обеспечивающие снижение кинетики распада пероксида водорода, достаточно равномерно распределятся по всему объему раствора. Добавление всех указанных компонентов проводят при интенсивном механическом перемешивании жидкой фазы.

Кроме того, поскольку получаемый по предлагаемому изобретению продукт в дальнейшем используется в технике регенерации воздуха, желательно уже на стадии приготовления исходных растворов вводить в их состав необходимое количество компонентов, выполняющих роль добавок, способствующих оптимизации их работы. Эту функцию может выполнять образующийся в ходе синтеза пероксид натрия.

Введение в состав продукта пероксида натрия, образующегося в ходе синтеза, увеличивает суммарную стехиометрическую емкость по диоксиду углерода (надпероксид калия - основной компонент регенеративных продуктов - имеет стехиометрическую емкость диоксиду углерода 157 л/кг, а пероксид натрия -287 л/кг соответственно), что приводит к увеличению времени защитного действия изделия в целом при неизменности его массогабаритных характеристик.

Следует отметить, что в заявляемом изобретении все компоненты продукта для регенерации воздуха вводятся в состав жидкой фазы или образуются в ходе синтеза, т.е. равномерно распределены по всему объему практически на молекулярном уровне (чего принципиально невозможно добиться механическим смешением компонентов), что обеспечивает равномерную работу продукта в изделии на протяжении всего времени эксплуатации.

Способ получения продукта для регенерации воздуха осуществляют следующим образом. Готовят исходный щелочной раствор пероксида водорода, для чего в раствор пероксида водорода с концентрацией от 50 до 85% массовых при интенсивном перемешивании последовательно вводят сульфат магния, гидроксид натрия и гидроксид калия. Причем гидроксид калия вводят в систему не менее чем через 30 минут после введения гидроксида натрия. Мольное соотношение исходных компонентов должно составлять следующие величины: пероксид водорода/сульфат магния (H2O2/MgSO4)=492-650; пероксид водорода/гидроксид натрия (H2O2/NaOH)=8,0-58,0; пероксид водорода/гидроксид калия (H2O2/KOH)=1,60-1,88. Для снижения кинетики процесса распада пероксида водорода добавление гидроксидов натрия и калия проводят таким образом, чтобы температура жидкой фазы не превышала 50°С. Полученный щелочной раствор пероксида водорода на протяжении всего технологического цикла (8 часов) хранят в темном месте при температуре не выше 25°С и через определенные интервалы времени проводят анализы по определению активного кислорода в жидкой фазе, т.е. определяют потерю системой активного кислорода. Потеря жидкой фазой активного кислорода характеризует распад пероксида водорода, который легко рассчитывается на основании уравнения реакции 2.

При снижении данного показателя более чем на 0,5% массовых в жидкую фазу вводят пероксид водорода в количестве, необходимом для достижения первоначального значения. Далее щелочной раствор пероксида водорода диспергируют форсункой в сушильную камеру в прямотоке предварительно декарбонизированного сушильного агента, где происходит его дегидратация. Используется типовая сушильная камера с форсункой. В качестве сушильного агента используют воздух или любой инертный газ, например азот. Декарбонизация сушильного агента проводится с помощью любого поглотителя диоксида углерода. Для уменьшения расхода сушильного агента его предварительно можно обезвоживать, пропуская через регенерируемые поглотители воды типа цеолита, силикагеля и др. Температуру сушильного агента варьируют в пределах от 120 до 300°С (предпочтительно 180-230°С). По окончании дегидратации твердый продукт отделяют от газовой смеси с помощью обычного батарейного циклона и рукавного фильтра и собирают в специальный контейнер.

В примерах 1-6 и в Таблице 1 приведены данные о получении заявляемым способом продукта для регенерации воздуха в течение 8 часов, т.е. в течение производственной смены. Пример 7 описывает получение продукта для регенерации по патенту РФ №2325205, МПК А62D 9/00, 2008 г. в тождественных производственных условиях.

Пример 1.

К 49,43 л водного 50% раствора пероксида водорода при непрерывном перемешивании добавляют 212 г сульфата магния (H2O2/MgSO4=492), 667 г 90% гидроксида натрия (H2O2/NaOH=58). Примерно через 30 минут после равномерного распределения всех введенных компонентов по объему жидкой фазы добавляют 31,1 кг твердого 90% гидроксида калия (H2O2/KOH=1,74). Добавление КОН производят таким образом, чтобы температура жидкой фазы не превышала 50°С. После этого раствор диспергируют через форсунку в сушильную камеру, в которую подают декарбонизованный обезвоженный воздух, нагретый до температуры 220°С. Расход раствора через форсунку составляет 145 мл/мин. Расход сушильного агента 960 кг/час. Получают 32,9 кг продукта, содержащего 77,0% КO2, 20,2% КОН, 1,27% Na2O2, 0,43% NaOH, 6,0% Н2О и 0,6% MgSO4. При этом в процессе синтеза было испарено 44,37 кг воды, на что потребовалось затратить 1,086-105 кДж энергии. Потеря щелочным раствором пероксида водорода активного кислорода за 8 часов составила 334 л.

Пример 2.

К 47,73 л водного 50% раствора пероксида водорода при непрерывном перемешивании добавляют 201 г сульфата магния (H2O2/MgSO4=525), 1,78 кг 90% гидроксида натрия (H2O2/NaOH=21). Примерно через 30 минут после равномерного распределения всех введенных компонентов по объему жидкой фазы добавляют 31,1 кг твердого 90% гидроксида калия (Н2O2/КОН=1,68). Добавление КОН производят таким образом, чтобы температура жидкой фазы не превышала 50°С. После этого раствор диспергируют через форсунку в сушильную камеру, в которую подают декарбонизованный обезвоженный воздух, нагретый до температуры 210°С. Расход раствора через форсунку составляет 145 мл/мин. Расход сушильного агента 860 кг/час. Получают 35,52 кг продукта, содержащего 71,1% KO2, 18,7% КОН, 3,1% Na2O2, 0,7% NaOH, 5,9% H2O и 0,5% MgSO4. При этом в процессе синтеза было испарено 43,67 кг воды, на что потребовалось затратить 1,068·105 кДж энергии. Потеря щелочным раствором пероксида водорода активного кислорода за 8 часов составила 329 л.

Пример 3.

К 48,86 л водного 50% раствора пероксида водорода при непрерывном перемешивании добавляют 188 г сульфата магния (H2O2/MgSO4=551), 2,67 кг 90% гидроксида натрия (H2O2/NaOH=14,3). Примерно через 30 минут после равномерного распределения всех введенных компонентов по объему жидкой фазы добавляют 31,1 кг твердого 90% гидроксида калия (Н2O2/КОН=1,72). Добавление КОН производят таким образом, чтобы температура жидкой фазы не превышала 50°С. После этого раствор диспергируют через форсунку в сушильную камеру, в которую подают декарбонизованный обезвоженный воздух, нагретый до температуры 210°С. Расход раствора через форсунку составляет 150 мл/мин. Расход сушильного агента 870 кг/час. Получают 36,3 кг продукта, содержащего 69,76% КO2, 18,32% КОН, 4,48% Na2O2, 1,7% NaOH, 5,25% H2O и 0,49% MgSO4. При этом в процессе синтеза было испарено 44,89 кг воды, на что потребовалось затратить 1,098·105 кДж энергии. Потеря щелочным раствором пероксида водорода активного кислорода за 8 часов составила 330 л.

Пример 4.

К 24,23 л водного 85% раствора пероксида водорода при непрерывном перемешивании добавляют 165 г сульфата магния (H2O2/MgSO4=602), 3,56 кг 90% гидроксида натрия (H2O2/NaOH=10,34). Примерно через 30 минут после равномерного распределения всех введенных компонентов по объему жидкой фазы добавляют 31,1 кг твердого 90% гидроксида калия (Н2O2/КОН=1,66). Добавление КОН производят таким образом, чтобы температура жидкой фазы не превышала 50°С. После этого раствор диспергируют через форсунку в сушильную камеру, в которую подают декарбонизованный обезвоженный воздух, нагретый до температуры 210°С. Расход раствора через форсунку составляет 90 мл/мин. Расход сушильного агента 500 кг/час. Получают 37,2 кг продукта, содержащего 72,4% КO2, 14,3% КОН, 6,6% Na2O2, 1,7% NaOH, 4,6% Н2О и 0,4% MgSO4. При этом в процессе синтеза было испарено 33,82 кг воды, на что потребовалось затратить 0,8276-105 кДж энергии. Потеря щелочным раствором пероксида водорода активного кислорода за 8 часов составила 258 л.

Пример 5.

К 45,45 л водного 50% раствора пероксида водорода при непрерывном перемешивании добавляют 148 г сульфата магния (H2O2/MgSO4=650), 4,45 кг 90% гидроксида натрия (H2O2/NaOH=8,0). Примерно через 30 минут после равномерного распределения всех введенных компонентов по объему жидкой фазы добавляют 31,1 кг твердого 90% гидроксида калия (Н2O2/КОН=1,60). Добавление КОН производят таким образом, чтобы температура жидкой фазы не превышала 50°С. После этого раствор диспергируют через форсунку в сушильную камеру, в которую подают декарбонизованный обезвоженный воздух, нагретый до температуры 210°С. Расход раствора через форсунку составляет 160 мл/мин. Расход сушильного агента 900 кг/час. Получают 37,7 кг продукта, содержащего 60,85% КO2, 22,58% КОН, 6,68% Ма202, 3,23% NaOH, 6,3% H2O и 0,36% MgSO4. При этом в процессе синтеза было испарено 41,7 кг воды, на что потребовалось затратить 1,0203-105 кДж энергии. Потеря щелочным раствором пероксида водорода активного кислорода за 8 часов составила 315 л.

Пример 6.

К 53,41 л водного 50% раствора пероксида водорода при непрерывном перемешивании добавляют 188 г сульфата магния (H2O2/MgSO4=600), 5,56 кг 90% гидроксида натрия (H2O2/NaOH=15,0). Примерно через 30 минут после равномерного распределения всех введенных компонентов по объему жидкой фазы добавляют 31,1 кг твердого 90% гидроксида калия (H2O2/KOH=1,88). Добавление КОН производят таким образом, чтобы температура жидкой фазы не превышала 50°С. После этого раствор диспергируют через форсунку в сушильную камеру, в которую подают декарбонизованный обезвоженный воздух, нагретый до температуры 210°С. Расход раствора через форсунку составляет 160 мл/мин. Расход сушильного агента 950 кг/час. Получают 39,27 кг продукта, содержащего 64,35% КO2, 16,93% КОН, 9,44% Na2O2, 2,42% NaOH, 6,4% Н2О и 0,46% MgSO4. При этом в процессе синтеза было испарено 48,26 кг воды, на что потребовалось затратить 1,1809·105 кДж энергии. Потеря щелочным раствором пероксида водорода активного кислорода за 8 часов составила 332 л.

Пример 7 (сравнительный).

Исходный щелочной раствор пероксида водорода для последующей дегидратации готовили, соблюдая технологические операции и мольное соотношение исходных компонентов, изложенные в Примере 4 патента РФ №2325205, МПК А62D 9/00, 2008 г., взяв в 60 раз большее количество исходных реагентов.

В 47,04 л 50% пероксида водорода растворяют 138 г MgSO4. Полученный раствор смешивают с 22,5 л 50% раствора гидроксида калия. После этого добавляют 11,7 кг твердого гидроксида кальция (мольное соотношение Н2O2/КОН=2,0). Приготовление щелочного раствора пероксида водорода производят таким образом, чтобы температура в зоне реакции не превышала 50°С. После этого раствор диспергируют через форсунку в сушильную камеру, в которую подают декарбонизованный обезвоженный воздух, нагретый до температуры 210°С. Расход раствора через форсунку составляет 200 мл/мин. Расход сушильного агента 1150 кг/час.

Через 3 часа после начала процесса мольное отношение H2O2/KOH составило 1,48, т.е. меньше стехиометрического соотношения, равного 1,5. Поэтому для достижения начального соотношения исходных компонентов H2O2/KOH=2,0 в оставшийся щелочной раствор пероксида водорода было добавлено 7,4 л 50% пероксида водорода. Через 3 часа по аналогичной причине операция была повторена, и в жидкую фазу ввели еще 3,3 л 50% 50% пероксида водорода. Получают 30,1 кг продукта, содержащего 56,1% КО2, 7,3% КОН, 14,8% СаO2, 17,4% Са(ОН)2, 3,9% Н2O и 0,5% MgSO4.

При этом в процессе синтеза было испарено 68,1 кг воды, на что потребовалось затратить 1,6664·105 кДж энергии. Потеря щелочным раствором пероксида водорода активного кислорода за 8 часов составила 2697 л.

Нормы расхода пероксида водорода и затрачиваемой энергии при получении 1 кг готового продукта, а так же количество выделившегося активного кислорода за 8 часов непрерывного синтеза (рабочая смена) по примерам 1-7 приведены в Таблице 1.

Таблица 1
Расход исходного сырья (Н2О2) и количество испаряемой воды при получении 1 кг целевого продукта.
Получение продукта для регенерации воздуха Потери щелочным раствором активного кислорода за 8 часов, л (при н.y.) Расход пероксида водорода при получении продукта для регенерации воздуха, кг/кг Количество испаряемой воды при получении продукта для регенерации воздуха, кг/кг Количество затрачиваемой на испарение воды энергии при получении продукта для регенерации воздуха, 103 кДж/кг
По примеру 1 334 0,899 1,318 3,301
По примеру 2 329 0,804 1,230 3,010
По примеру 3 330 0,806 1,237 3,025
По примеру 4 258 0,756 0,909 2,224
По примеру 5 318 0,721 1,106 2,706
По примеру 6 321 0,814 1,229 3,006
По примеру 7 2697 1,148 2,262 5,536

Продукт для регенерации воздуха, полученный по заявляемому способу, испытан в патроне серийного изолирующего дыхательного аппарата СПИ-20 на установке "Искусственные легкие" (ИЛ) при следующих условиях:

легочная вентиляция 30,0±1 л/мин
объемная подача диоксида углерода 1,0±0,03 л/мин
влажность газовоздушной смеси 96-98%
потребление кислорода (отсос из установки) 1,14±0,05 л/мин
частота дыхания 20±0,5 мин-1
температура окружающей среды 20-25°С

Объемы кислорода и диоксида углерода указаны при 10°С и 101,3 кПа, легочная вентиляция - при 37°С и 101,3 кПа. Для сравнения с регенеративными продуктами, полученными заявляемым способом (примеры 1-6), в тех же условиях был испытан регенеративный продукт, изготовленный по методике, описанной в примере 4 патента РФ №2325205 (пример 7). Все регенеративные продукты имели форму гранул одинакового размера и плотности. Время защитного действия определяли как время от начала работы регенеративного продукта до того момента, когда концентрация СО2 в потоке газовоздушной смеси на линии "вдоха" установки "ИЛ" достигала 3%. Результаты испытаний представлены в Таблице 2.

Таблица 2
Результаты испытаний продуктов для регенерации воздуха на установке "Искусственные легкие".
Состав продукта Масса продукта, г Время защитного действия, сек Количество поглощенного СO2, л Количество выделенного O2, л Максимальная температура на вдохе, °С Максимальное сопротивление дыханию на линии выдоха, мм вод.ст.
По примеру 1 251 1266 21,1 34 43 73
По примеру 2 250 1290 21,5 35 43 74
По примеру 3 252 1278 21,3 37 44 74
По примеру 4 249 1308 21,8 39 43 72
По примеру 5 252 1242 20,7 34 44 74
По примеру 6 252 1248 21,4 36 44 74
По примеру 7 251 1152 19,2 31 45 76

Как видно из представленных в Таблицах 1-2 данных, предложенный способ получения продукта для регенерации воздуха обеспечивает снижение на единицу конечной продукции расхода исходного сырья (пероксида водорода) и энергии, необходимой для испарения воды при дегидратации щелочного раствора пероксида водорода, при его реализации в производственном цикле в течение 8 часов. При этом более чем в 8 раз уменьшается выделение одного из сильнейших окислителей - атомарного кислорода, что существенно повышает безопасность производства.

Кроме того, как видно из представленных в Таблице 2 данных, продукт для регенерации воздуха, полученный по изобретению, обеспечивает за счет более высокой степени отработки при работе в патроне изолирующего дыхательного аппарата СПИ-20 большее время защитного действия при одинаковых массогабаритных характеристиках индивидуального дыхательного аппарата в сравнении с регенеративным продуктом, изготовленным по патенту РФ №2325205.

Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 93 items.
20.01.2013
№216.012.1b8c

Изолирующий дыхательный аппарат

Изобретение относится к индивидуальным изолирующим дыхательным аппаратам, обеспечивающим жизнедеятельность человека в атмосфере, непригодной для дыхания. Изолирующий дыхательный аппарат, содержит регенеративный продукт, маску, дыхательный мешок и устройство регулирования объема дыхательной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472546
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1b95

Способ получения продукта для регенерации воздуха

Изобретение относится к способу получения продуктов для регенерации воздуха на основе надпероксида калия, используемых в системах жизнеобеспечения человека (СЖО) на химически связанном кислороде. Способ получения продукта для регенерации воздуха осуществляют следующим образом. Исходные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472555
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1b96

Способ получения регенеративного продукта

Изобретение относится к способам получения химических веществ, используемых в изолирующих дыхательных аппаратах и в системах регенерации воздуха, в частности к способам получения регенеративных продуктов на основе супероксида металла. Способ получения регенеративного продукта включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472556
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1ba3

Фильтр-пылегазоуловитель частиц и аэрозолей

Изобретение относится к фильтрам в устройствах очистки воздуха, предназначенным для использования в различных отраслях промышленности, авиации, для защиты от отравляющих веществ, для кондиционирования воздушной среды жилых и промышленных зданий, замкнутых объектов, например для кухонного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472569
Дата охранного документа: 20.01.2013
10.05.2013
№216.012.3ce3

Способ получения гибких композиционных сорбционно-активных материалов

Изобретение относится к способам получения сорбционно-активных материалов. Способ включает смешение порошка цеолита или силикагеля либо их комбинации с раствором полимера и формование полученной композиции в изделие требуемой геометрической конфигурации. На смешение с порошком подают раствор...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481154
Дата охранного документа: 10.05.2013
10.05.2013
№216.012.3d55

Способ получения гидрофобного цеолита

Изобретение относится к цеолитам, используемым в качестве адсорбентов или носителей катализаторов. Способ получения гидрофобного цеолита заключается в прокаливании неподвижного слоя цеолита Y в присутствии водяного пара в ступенчатом режиме: 1-2 ч при температуре 180-230°С, 1,5-2,5 ч при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481268
Дата охранного документа: 10.05.2013
10.06.2013
№216.012.470b

Регенеративный патрон изолирующего дыхательного аппарата

Изобретение относится к изолирующим дыхательным аппаратам на химически связанном кислороде. Регенеративный патрон изолирующего дыхательного аппарата на химически связанном кислороде содержит пусковой брикет, регенеративный продукт. Пусковой брикет расположен на входе патрона и выполнен в виде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483767
Дата охранного документа: 10.06.2013
20.06.2013
№216.012.4b6d

Способ изготовления химического адсорбента диоксида углерода

Изобретение относится к способам получения адсорбента диоксида углерода, предназначенного для использования в средствах защиты органов дыхания. Способ включает образование дисперсии гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов и формование волокон адсорбента. Образование дисперсии...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484891
Дата охранного документа: 20.06.2013
27.06.2013
№216.012.502b

Устройство для сборки и сварки изделий из полимерной пленки

Устройство предназначено для сборки и сварки кольцевым швом изделий из полимерной пленки в виде мешков и оболочек с привариваемым кольцом, имеющим упругое кольцо на его активированной поверхности. Устройство содержит основание 1, сварочный ролик 2, держатель 3 для свариваемых деталей с приводом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486116
Дата охранного документа: 27.06.2013
27.07.2013
№216.012.590c

Пусковое устройство изолирующего дыхательного аппарата

Изобретение относится к пусковым устройствам изолирующих дыхательных аппаратов, работающих на химически связанном кислороде. Пусковое устройство изолирующего дыхательного аппарата содержит ампулу с инициирующей жидкостью и тяги. Тяги предназначены для крепления ампулы для ее вскрытия. Ампула с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488417
Дата охранного документа: 27.07.2013
Showing 1-10 of 108 items.
20.01.2013
№216.012.1b8c

Изолирующий дыхательный аппарат

Изобретение относится к индивидуальным изолирующим дыхательным аппаратам, обеспечивающим жизнедеятельность человека в атмосфере, непригодной для дыхания. Изолирующий дыхательный аппарат, содержит регенеративный продукт, маску, дыхательный мешок и устройство регулирования объема дыхательной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472546
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1b95

Способ получения продукта для регенерации воздуха

Изобретение относится к способу получения продуктов для регенерации воздуха на основе надпероксида калия, используемых в системах жизнеобеспечения человека (СЖО) на химически связанном кислороде. Способ получения продукта для регенерации воздуха осуществляют следующим образом. Исходные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472555
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1b96

Способ получения регенеративного продукта

Изобретение относится к способам получения химических веществ, используемых в изолирующих дыхательных аппаратах и в системах регенерации воздуха, в частности к способам получения регенеративных продуктов на основе супероксида металла. Способ получения регенеративного продукта включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472556
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.02.2013
№216.012.2635

Способ получения гибких адсорбирующих изделий

Изобретение относится к способам получения гибких адсорбирующих изделий. Способ включает смешение порошка пористого адсорбирующего материала (адсорбента), в качестве которого используют цеолиты, силикагели либо их комбинации, с полимерным связующим и формование полученной композиции. В качестве...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475301
Дата охранного документа: 20.02.2013
10.05.2013
№216.012.3ce3

Способ получения гибких композиционных сорбционно-активных материалов

Изобретение относится к способам получения сорбционно-активных материалов. Способ включает смешение порошка цеолита или силикагеля либо их комбинации с раствором полимера и формование полученной композиции в изделие требуемой геометрической конфигурации. На смешение с порошком подают раствор...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481154
Дата охранного документа: 10.05.2013
10.05.2013
№216.012.3d55

Способ получения гидрофобного цеолита

Изобретение относится к цеолитам, используемым в качестве адсорбентов или носителей катализаторов. Способ получения гидрофобного цеолита заключается в прокаливании неподвижного слоя цеолита Y в присутствии водяного пара в ступенчатом режиме: 1-2 ч при температуре 180-230°С, 1,5-2,5 ч при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481268
Дата охранного документа: 10.05.2013
27.05.2013
№216.012.43b7

Cпособ получения фильтрующе-сорбирующего материала с фотокаталитическими свойствами

Изобретение относится к материалам фильтрующего типа, предназначенным для очистки воздуха от паров и газов вредных химических веществ. Предложен фильтрующе-сорбирующий материал, содержащий тканевую основу, диоксид кремния и фотокаталитически активный диоксид титана в анатазной форме. Массовое...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482912
Дата охранного документа: 27.05.2013
10.06.2013
№216.012.470b

Регенеративный патрон изолирующего дыхательного аппарата

Изобретение относится к изолирующим дыхательным аппаратам на химически связанном кислороде. Регенеративный патрон изолирующего дыхательного аппарата на химически связанном кислороде содержит пусковой брикет, регенеративный продукт. Пусковой брикет расположен на входе патрона и выполнен в виде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483767
Дата охранного документа: 10.06.2013
20.06.2013
№216.012.4b6d

Способ изготовления химического адсорбента диоксида углерода

Изобретение относится к способам получения адсорбента диоксида углерода, предназначенного для использования в средствах защиты органов дыхания. Способ включает образование дисперсии гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов и формование волокон адсорбента. Образование дисперсии...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484891
Дата охранного документа: 20.06.2013
27.06.2013
№216.012.502b

Устройство для сборки и сварки изделий из полимерной пленки

Устройство предназначено для сборки и сварки кольцевым швом изделий из полимерной пленки в виде мешков и оболочек с привариваемым кольцом, имеющим упругое кольцо на его активированной поверхности. Устройство содержит основание 1, сварочный ролик 2, держатель 3 для свариваемых деталей с приводом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486116
Дата охранного документа: 27.06.2013
+ добавить свой РИД