Способ получения обогащенного кислородом воздуха
Изобретение относится к способам производства Боздуха, обогащенного кислородом , используемого для проведения окислительных процессов в химической, нефтехимической, пищевой промышленности , для организации технологического дутья в доменных процессах, для проведения газопламенных работ, в медицине и биотехнологии, и позволяет повысить производительность процесса, степень обогащения продукта и снизить энергозатраты. Гранулированный природный туф, содержащий 50-95 мас% линоптиломита, обрабатывают 5-15 мае %-ным раствором соли Со (Ш)илиРе(Ш).илиСг(Ш)приТ:Ж-1:{1-10) в течение 3-60 с. причем обработку ведут при действии электрических импульсных разрядов с амплитудой 10-14 кВ и длительностью фронта (1-5)- с. 1 табл.
!
Ы, 1754181 Al
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)з В 01 D 53/04, С 01 В 33/34
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР .. ) В(Я Ц
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ оик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1 (21) 4841836/26 (22) 07.05.90 (46) 15.08.92, Бюл. N . 30 (71) Казанский химико-технологический институт иМ. С.M.Êèðîâà и Всесоюзный научно-исследовательский институт геологии нерудных полезных ископаемых (72) Н;А,Еремина, С.П.Гисматуллина, А.А,Барабанов, А.И.Буров и В.М.Емельянов (53) 62,621.7(088.8) (56) Патент США М 3313091, кл. 55-33, 1972. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОБОГАЩЕННОГО КИСЛОРОДОМ ВОЗДУХА (57) Изобретение относится к способам производства воздуха, обогащенного кислородом, используемого для npoaeäåéèÿ
Изобретенйе относится к технологии разделения газовых смесей, а именно к способам производства воздуха, обогащенного кислородом, и может быть использовано для проведения различных окислительных процессов на предприятйях химической, нефтехимической, пищевой йромышленности. для организации технологического дутья в доменных процессах; для проведения газоплвменных работ, а также в меди- цине и биотехнологии.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа является способ получения обогащенного кислородом воздуха, включающий адсорбцию азота из воздуха при комнатных температурах "в слое цеолитов, регенерацию цеолитов путем понижения парциального давления поглощейных компонентов, Недостаток способа заключается в небольшой производительности, низкой концентрации кислорода и высоких затратах
-2 окислительных -процессов: в химической, нефтехимической, пищевой промышленности, для организаций техйологйческого дутья в доменных процессах для йроведе- ния газопламенных работ, в медицине и биотехнологии, и позволяет повысить производительность процесса, степень обо-, гащения и poдyктa и снизй+ь энергозатраты.
Гранулированный природный туф, содержащий 50-95 мас% клиноптиломита, обрабатывают 5 — 15 мас,%-ным раствором соли Со (И!) или Fe(lll), или Cr(lll) при Т: Ж= 1:(1 — 10) в течение 3-60 с; причем обработку ведут при действии электрических импульсных разрядов с амплитудой 10-14 кВ и длительностью фронта (1-5) 10 с. 1 табл. м
> ° энергии на получение 1 м обогащенного воздуха.
Целью изобретения является повышение производительности процесса,"степени обогащения продукта и снижение энергозатрат.
Способ осуществляется следующим образом.
Гранул ы цеолитсодержащего туфа с содержанием клиноптйлолита 50-95% размером 2,0-2,5 мм с кремнеземным модулем ($102/А!20з) равным 20 помещают в камеру с двумя медными электродами типа "острие-плоскость", заполняют камеру -15%ным раствором солей кобальта или железа, или хрома при соотношении масс породы и раствора 1:1 — 1:10, после чего подвергают содержимое камерй обработке электриче- скими импульсами с амплитудой 10-14 кВ и длительностью фронта 1 10 — 5.10 с.
Обработку проводят в течейие 3-60 с. Источником электрических разрядов служит
1754181 универсальный генератор с электронным управлением (УГ3-4), предназначенный и использующийся для возбуждения атомных спектрбв при количественном эмиссионном спектральном анализе промышленных ма- 5 териалов. После обработки цеолит отделяют от раствора, промывают дистиллированной водой на воронке Бюхнера и сушат в течение 3 ч при 1504-20 С.
Подготовленный таким образом цеолит по- 10 мещают в адсорбер и пропускают через него атмосферный вбздух, осуществляя его. обогащение кислородом за счет преимущественной сорбции цеолитом азота. Концентрацию кислорода в выходящем потоке газа 15 фиксируют с помощью кислородного газоанализатора марки ММГ-7, Пример 1. Гранулы цеолитсодержа- . щего туфа с содержанием клйноптилолита
50 размером 2,0-2,5 мм с кремнеземным 20 модулем 20; помещали в камеру с двумя медными электродами типа "острие-плоскость", заполняли камеру 8%-ным раствором (Со(НОз)з), при соотношении масс породы и раствора 1;5, после чего содержимое каме- 25 ры подвергали обработке на УГЭ-4 электрическйми импульсными разрядами с амплитудой 12 кВ и длительностью фронта
3 1О .с, Продолжительность обработки составляла 30с, Послеобработки цеолитотде- 30 ляли от раствора, промывали дистиллированной водой на воронке Бюхнера и сушили в течение 3 ч при 1500С.
Подготовленный таким образом цеолит помещали в лабораторную адсорбционную 35 установку с колонками (адсорбер-десорбер) высотой 0,6 м и диаметром 0,08 м. Высота слоя цеолита составляла 0,58 м. Адсорбцию азота на цеолите осуществляли при давлении 3 ать, регенерацию — снижением давле- 40 ния до 0,75 атм. Продолжительйость стадий адсорбция-десорбция 13 с.
Аналогичным образом осущеСтвляли обогащение воздуха кйслородом цеолита с содержанием клиноптилолита 45 и 90%. 45
Обогащение воздуха кислородом осуществляли также клиноптилолитом, обработанным в растворе Со(МОз)з 5,15,4 и
16%-ной концентрации.
Обогащение воздуха кйслородом осу- 50 ществляли клиноптилолитом, обработанным в 8 -ном растворе Со(ЙОз)з при соотношений масс породы и раствора 1;1 vi
1:10. Обработка клиноптилолита при соотн ошении масс породы и раствора менее чем 55
1:1 невозможна вследствие неполного смачивания всей масси породы. а более чем
1:10 нецелесообразна вследствие большого избытка раствора.
Обогащение воздуха кислородом осуществляли клиноптилолитом после обработки в течение 3,60,2 и 62 с.
Обогащение воздуха кислородом осуществляли клиноптилолитом после обработки электрическими импульсными разрывами амплитудой 10,14,8 и 15 кВ.
Обогащение воздуха кислородом осуществляли клиноптилолитом после обработки электрическими импульсными разрядами амплитудой 12 кВ и длительностью фронта 1 .10; 5 10; 9 10 и 8 х х10 с. Результаты опытов представлены в таблице.
Пример 2. Гранулы цеолитсодержащего туфа с содержанием клиноптилолита
50% и размером 2,0-2,5 мм с кремнеземным модулем 20 поме цали в камеру, заполняли . камеру 8%-ным раствором Со(ИОз)з при соотношении масс породы и раствора 1: 5 и, перемешивая, проводили обработку в течение 30 с (без наложения электрических импульсных разрядов). После обработки цеолит отделяли от раствора, промывали дистиллированной водой на воронке Бюхнера и сушили в течение 3 ч при 150 С., Условия испытанйй обработанного таким образом клиноптилолита на короткоцикловой адсорбционной установке аналогичны описанным в примере 1.
Результаты йспытаний представлены 8. таблице, вариант 22.
Пример 3. Гранулы цеолитсодержащего туфа с содержанием клиноптилолита
50 и размером 2.0-2,5 мм с кремнеземным модулем 20 испьггывали на адсорбционной установке, не подвергая цеолит предварительной обработке в растворе.
Условия испытаний цеолита аналогичны описайным в примере 1.
Результаты испытаний представлены в таблице, вариант 23.
Пример 4, Гранулы цеолитосодержащего туфа с содержанием клиноптйлолита
50 и размером 2,0-2,5 мм с кремнеземным модулем 20 помещали в камеру с двумя медными электродами типа "острие-плоскость". заполняли камеру 10%-ным раствором
Ре(МОз)з при соотношении масс породы и раствора 1: 7, после чего содержимое камеры подвергали обработке на УГЭ-4 электрическими импульсными разрядами с амплитудой 13 кВ и длительностью фронта
4 10 с. После обработки цеолит отделяли, йромывали дистиллированной водой на воронке Бюхнера и сушили в течение 3 ч при
150 С.
Условия исйытайий обработанного таким образом цеолита на адсорбционной ус1754181
Анализи емые ха кте истики
Условия об аботки еолита
Пример
Затраты энергии на 1 м обогащенНОГО ВОЗ ха. квтч
Производительность м /ч.абогащенного воз а
Длительность фронта импульса
10 с
Концентрация кислорода в обогащенном воздухе, об.
Содержание клин оптило,лита в туКонцентрация раствора, мас.1
Продолжительность обработки породы,с
Амплитуда электрических импульсов, кВ.
76
96
72
76
76
66
76
- 54
66
"74
0,6
0;2
0.В
0,5
0,6
0,4
0.6
0.4
0,6
0,5
0,6 о,э
0,4
0,5
0,5
0,5
0.2
0.4
0,1 о,э
0,2 о,э
0,2
o,ç
0,2 о,э
0,2 о,з
0.Э
o,ç о,э о,э
0,З з з з з з з з з з з з з э з з з э
1:5
1:5
1:5
1:5
1:5
1:5
1:5
t:5
1:10
1:5
1:5
1:5
1:5
1:5
1:5
1:5
1:5
Зо
Зо
Зо
Зо
Зо
Зо
З0
Зо
Эо з
62
Зо
Зо
Эо
Эо
12
12
1г
1г
12
12
1г
12
12
12
12
1г
12
t4 в
2 з 4
6
7 .в
11
12
13 и
16
50..
5О
50 в в в
16 в в в в в в в в в в тановке аналогичны описанным в приме- ре 1.
Результаты испытаний представлены в таблице. вариант 24.
Пример 5. Гранулы цеолитсодержащего туфа с содержанием клиноптилолита
50% размером 2,0-2,5 мм с кремнеземным модулем 20 помещали в камеру, заполняли камеру 12 -ным раствором СгС!э при соотношении масс породы и раствора 1. 8, после чего содержимое камеры подвергали обработке на УГЭ-4 электрическими импульсными разрядами с амплитудой 14 кВ и длительностью фронта 2 10 4 с, Продолжи-. тельность обработки составляла 20 с, После обработки цеолит отделяли от раствора, промывали дистиллированной водой на воронке Бюхнера и сушили в течение 3 ч при
150 С, Условия исйытаний обработанного таким образом цеолита на сорбционной установке аналогичны описанным в примере 1, Результаты испытаний представлены в таблице, вариант 25.
Как видно из таблицы, использование необработанного цеолитсодержаЩего туфа с содержанием клиноптилолита 50 (пример 23) не позволяет получать воздух с высоким содержанием кислорода;
Концентрация кислорода в потоке воздуха при этом повышается с 21% в исходном до
26, что значительно ниже, чем в известном способе. Обработка природного туфа в растворе Со(НОЗ)з без наложения электрическихх импульсн ых разрядов (и ример 22), позволяет поднять концентрацию кислорода в обогащенном воздухе до 32%, что также значительно ниже, чем по прототипу.Обработка же цеолитсодержащего туфа с содержанием клиноптилолита 50% в растворах солей кобаль- а, железа и хрома при наложении электрическйх импульсйых разрядов позволяет получать поток воздуха с содержанием "кислброда 74-78% при одновременном повышении производительно5 сти установки более чем в 6-7 раэ и снижении энергозатрат в 2,5 раза по сравнени1о с и рототипом. *
Обработка клиноптилолита при содержании его в породе 90% позволяет получать
10 поток воздуха с концентрацией кислорода
98% при повышении йроизводительности процесса в 10 раз и снижении энертозатрат в 5 раз по сравнению с прототипом.
Оптимальными условиями обработки
15 цеоаитсодержащего туфа с содержанием клиноптилолита 50-95% являются растворы солей кобальта, железа и хрома 5-15% концентрации; соотношение масС породы и раствора 1:1 — 1:10, продолжительность об20 работки 3 — 60 с; электрические импульсные разряды амплитудой 10-14 кВ и длительностью фронта 1. 10 4 — 5 10 4 с.
Формула изобретения
25 Способ получения обогащенного кислородом воздуха, включающий контактирование воздуха со слоем цеолита при комнатной температуре, отделение продукта, о т л и ч а io "щ"" и с я тем, что, с целью
30 повышения производительности процесса, степени обогащения продукта и снижения энергозатрат, в качестве цеолита используют гранулированный природный туф, содержащий 50 — 95 мас. клиноптилолита, 35 предварительно обработанный 5-15 мас. ным раствором соли Со (III) или Fe(III), или
Cr (1 И) при Т: Ж = 1:(1-10) в течение 3-60 с, причем обработку ведут и ри действии элек- трических импульсных разрядов с амплиту40 дой10-,4кВ идлительностьюфронта(1 — 5)x х10 4 с.
1754181
Продолжение таблицы
Составитель Н. Еремин
Редактор M. Бокарева Техред М.Моргентал Корректор H. Слободяник
Заказ 2ИО Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патейт", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
