Способ получения адсорбента диоксида углерода

 

Изобретение относится к способам получения адсорбентов диоксида углерода, содержащих гидроксиды щелочноземельных металлов и предназначенных для использования в дыхательных аппаратах. Способ получения адсорбента заключается в формовании гидроксида кальция, сушке гранул и стабилизации адсорбента. На стадии формования или после сушки в адсорбент вводят модифицирующий агент, в качестве которого используют карбонат калия в количестве 3-10 вес.%. Получаемый адсорбент обладает высокой динамической активностью при эксплуатации при низких температурах и высоком давлении газовой среды, в том числе при использовании дыхательных смесей с высокой теплопроводностью. 2 табл.

Изобретение относится к способам получения адсорбентов диоксида углерода, содержащих гидроксиды щелочноземельных металлов.

Известен способ получения адсорбента диоксида углерода (1) для кислородных дыхательных аппаратов, заключающийся в гашении обожженной извести (оксида кальция) водным раствором модифицирующего агента, в качестве которого используют соли или оксиды тяжелых металлов. Полученный продукт, содержащий гидроксид кальция и соли или оксиды тяжелых металлов, формуют и сушат до остаточного содержания воды 16%.

Тяжелые металлы в составе адсорбента выполняют функцию катализатора при взаимодействии гидроксида кальция с диоксидом углерода и тем самым ускоряют реакцию. Это обстоятельство позволяет обеспечить высокую реакционную способность адсорбента при низких температурах окружающей среды и высокой скорости дыхания Однако в процессе эксплуатации такого адсорбента в патроне кислородного дыхательного аппарата пря температуре ниже 0^oC или в дыхательных системах с гелиево-кислородной или аналогичной газовой смесью с высокой теплопроводностью реакционная способность адсорбента снижается, поскольку в этих условиях происходит замерзание воды в слое адсорбента или образование твердых кристаллизаторов.

Известен способ получения адсорбента диоксида углерода (2), в котором для сохранения необходимого для сорбции диоксида углерода содержания воды в качестве модифицирующего агента используют гидроксид натрия и калия и хлорид кальция (2).

Способ получения адсорбента диоксида углерода заключается в следующем. Гидроксид кальция смешивают с водой, образовавшуюся пасту формуют и полученные гранулы сушат до практически сухого состояния. Высушенные гранулы просеивают. Отобранную для использования фракцию гранул обрабатывают водным раствором модифицирующих агентов, в качестве которых используется смесь гидроксида натрия, гидроксида калия и хлорида кальция. Обработку осуществляют путем разбрызгивания водного раствора на сухие гранулы гидроксида кальция. Обработанные гранулы выдерживают в газонепроницаемой емкости при температуре 4-20^oC в течение двух дней для стабилизации активности. Сорбционная емкость адсорбента составляет 86,4-100,3 л/л.

Однако получаемый по такому способу адсорбент имеет низкую динамическую активность при температуре ниже 0^oC. Снижение динамической активности обусловлено тем, что при эксплуатации адсорбента, например, в холодной воде, при повышенном давлении газа, при дыхании гелиево-кислородной или аналогичной газовой смесью с повышенной теплопроводностью возникает усиленный теплоотвод, что приводит к образованию объемного твердого кристаллогидрата карбоната натрия, который, заполняя поры сорбента, уменьшает скорость диффузионных процессов в массе адсорбента.

Задачей изобретения является повышение динамической активности адсорбента при его эксплуатации в условиях повышенной теплоотдачи.

Задача решается предлагаемым изобретением, согласно которому в способе получения адсорбента диоксида углерода, включающем формование гидроксида кальция и введение модифицирующего агента, в качестве модифицирующего агента используют карбонат калия. Количество модифицирующего агента составляет 3-10 вес.%.

Использование в качестве модифицирующего агента карбоната калия позволяет уменьшить теплоотвод и исключить образование рыхлых объемных кристаллогидратов, поскольку температура замерзания водного раствора карбоната калия в составе адсорбента достигает минус 36,5 - минус 65^oC. В результате в процессе эксплуатации адсорбента сохраняется его высокая динамическая активность.

Способ осуществляется следующим образом. Гидроксид кальция с влажностью 35-50% формуют в гранулы известными способами, например, с помощью протирочной машины. Гранулы сушат до практически сухого состояния и обрабатывают водным раствором карбоната калия. Адсорбент с модифицирующим агентом подвергают стабилизации в известных условиях, например, в атмосфере насыщенного водяного пара при давлении 0,17 - 8,35 МПа.

Модифицирующий агент может быть введен на стадии приготовления пасты для формования. В этом случае гидроксид кальция смешивают с водным раствором карбоната калия, пасту формуют в гранулы известными способами, например, с помощью протирочной машины. Гранулы сушат и увлажняют до содержания воды 10-17%. Адсорбент с модифицирующим агентом подвергают стабилизации в известных условиях, например, в атмосфере насыщенного водяного пара при давлении 0,17-0,35 МПа.

Пример 1. 92,4 кг гидроксида кальция и 75 кг воды перемешивают в смесителе до образования пасты. Пасту формуют с помощью протирочной машины в гранулы диаметром 3 мм. Гранулы распределяют на противни и сушат при температуре 80-150^oC в течение 10-20 часов.

На высушенные гранулы при перемешивании распыляют водный раствор карбоната калия с концентрацией 24% в количестве 13,5 л.

Гранулы адсорбента помещают в автоклав и выдерживают в атмосфере насыщенного водяного пара при давлении 0,17 - 0,35 МПа в течение 2-4 часов.

Пример 2. Готовят раствор карбоната калия из расчета 75 л воды и 3,8 кг карбоната калия. Раствор смешивают с 92,4 кг гидроксида кальция. Полученную пасту формуют в гранулы диаметром 3 мм. Гранулы сушат при температуре 80 - 150^oC в течение 10 - 20 часов. Затем гранулы увлажняют до содержания воды 13%. Увлажненные гранулы помещают в автоклав и выдерживают в атмосфере насыщенного водяного пара при давлении 0,17 - 0,35 МПа в течение 2-4 часов.

В любом из вариантов получения адсорбента его конечный состав содержит, вес.%: Карбонат калия - 3 - 10 Вода - 10 - 17 Гидроксид кальция - Остальное Испытания адсорбента проводились в водолазном дыхательном аппарате ИДА-84, использующем дыхательную смесь с повышенной теплопроводностью. Масса адсорбента в регенеративном патроне этого аппарата составляет 4 кг. Испытания проводились до проскока диоксида углерода за патроном 1 кПа.

Результаты испытаний представлены в табл. 1.

Испытания адсорбента при различных температурах окружающей среди проводились с массой адсорбента 1,4-1,5 кг до проскока диоксида углерода за патроном 1 кПа при давлении 0,1 МПа.

Результаты испытаний представлены в табл.2.

Как показали результаты испытаний, предлагаемый способ позволяет получать адсорбент, динамическая активность которого превышает динамическую активность известного адсорбента при различных условиях эксплуатации дыхательного аппарата практически в 1,5 - 2 раза и более.

Литература 1. Заявка Германии N 3901062, МПК A 62 D 9/00, приоритет 16.01.89.

2. Патент США N 4407723, НКИ 252/192, приоритет 08.03.82.

Формула изобретения

Способ получения адсорбента диоксида углерода, включающий формование гидроксида кальция, обработку формованного адсорбента модифицирующим агентом и стабилизацию, отличающийся тем, что в качестве модифицирующего агента используют карбонат калия в количестве 3 - 10 вес.%, а стабилизацию адсорбента осуществляют в атмосфере насыщенного водяного пара при давлении 0,17 - 0,35 МПа.

РИСУНКИ

Рисунок 1