Способ очистки воздуха от диоксида углерода

 

1. СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА ОТ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА путем адсорбции слабоосновным полимерным сорбентом в ОН-форМе с последующей рёгенерацией нагреванием и вакуумированиём, отличающийся тем, что,с целью упрощения использования очищенного воздуха в экологически замкнутых системах путем исключения операции увлажненияf используют импульсное вакуумирование. 2. Способ non.t, отличающийся тем, что процесс вакуумирования ведут при остаточном давле НИИ диоксида углерода от 0,1 до 450 мм f)T.cT.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

Н

РЕСПУБЛИК

agl an

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕЙЙЯ уя) В О! D 53/02

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Х Ы пудМж

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3240396/23-26 (22) 29.01.81 (46) 30.04.84. Бюц. М 16 (72) Ю.К. Андреев, И.С. Елинсон, Ю.А. Серегин, А.И. Сидоров, В.С. Солдатов, А.Б. Чижевская и 10.И. Шумяцкий (7 1) Институт общей и неорганической химии АН БССР и Минский государственный медицинский институт (53) 66.074.6 (088.8) (56) 1. Патент США е 3659400, кл. В 01 D 53/02, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

В 186988, кл. С 01 31/20, 1966.

3. Авторское свидетельство СССР

В 361620., кл. В 01 D 53/02, 1971 (прототип). 4 7д

1 юо

Ъ

1 ч чь lb (54) (57) 1. СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА

ОТ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА путем адсорбции слабоосновным полимерным сорбентом в ОН-форме с последующей регенерацией нагреванием и вакуумированием, отличающийся тем, что,с целью упрощения использования очищенного воздуха в экологически замкну- тых системах путем исключения операции увлажнения, используют импульсное вакуумирование.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю1 шийся тем, что процесс вакуумирования ведут при остаточном давлении диоксида углерода от 0,1 до

450 мм рт.ст. е

1088761

Изобретение относится к очистке воздуха от диоксида углерода на полимерных сорбентах и может быть использовано для очистки от С02 дыхательного воздуха замкнутых помещений. 5

Известны способы очистки воздуха от СО с использованием полимерных сорбентов, которые предусматривают адсорбцию диоксида углерода полимером дивинипбенэола с полиэтиленимином (11 1Р или сильноосновным анионитом в карбонатной форме (2) . При регенерации в указанных способах используют нагре- вание и вакуумирование.

Недостатки известных способов - 15 низкая поглотительная способность по диоксиду углерода, а также необходимость увлажнения слоя анионита после регенерации.

Наиболее близким к предлагаемому 20 по технической сущности и достигае.мому .результату является способ пог лощения диоксида углерода из влажной атмосферы сорбцией на сухом слабоосновном макропористом анионите,содержащем первичные и вторичные аминогруппы (3).

Недостатком указанного способа является значительная десорбция воды при вакуумировании сорбента, тре- 3о бующая последующее разделение диоксида углерода и воды и возвращение последней в дыхательный воздух. Высушивание сорбента на стадии регенерации не позволяет получать воздух, очищенный от COZ, с влажностью, соответствующей комфортным условиям дыхательной атмосферы в экологически замкнутых системах, поскольку его влажность не превышает 5-9 отн.%,4р в то время как оптимальная влажность дыхательного воздуха составляет 5080 отн. .

Цель изобретения — упрощение использования очищенного воздуха в эко-4 логически замкнутых системах путем исключения операции увлажнения.

Поставленная цель достигается путем адсорбции диоксида углерода гранулированным слабоосновным полимерным сорбентом, например анионитом

АН-511, в ОН-форме с последующей регенерацией нагреванием и импульс ным вакуумированием. i

SS

При этом процесс вакуумирования ведут при остаточном давлении диоксида углерода от 0,1 до 450 мм рт.ст.

На чертеже приведена времяимпульсная диаграмма процесса вакуумирования в зависимости от остаточного давления .

Способ осуществляют следующим образом.

Два параллельно соединенных адсорбера объемом 1,2 л каждый заполнены анионитом -АН-5 11 в форме свободного основания. На очистку в адсорбер 1 подают влажный воздух, содержащий 0,5 об. С02. Температура воздуха составляет 20-25 С. Расход о газовоздушной смеси 0,6 л/мин см, продолжительность стадии сорбции (регенерации) 43 мин.Адсорбер IE находится в режиме регенерации, температура греющего теплоносителя

90 С, температура сорбента во время о регенерации изменяется от 40 До о

80 С. После насыщения сорбента диоксидом углерода адсорбер I переключается на режим регенерации, а адсорбер ТТ на режим сорбции.

Регенерацию сорбента ведут импульсным вакуумированием с .предварительным удалением воздуха из адсорбера в течение 5-25 с.

- Импульсное вакуумирование проводят при периодическом включении вакуумного насоса, причем время его работы составляет 2-20 от общего времени стадии регенерации при удельной скорости откачивания 120 л/мин л С02, Кратность периодического изменения давления составляет 3-5. При этом предпочтительно проводить импульсное вакуумирование так, чтобы давление в адсорбере изменялось от 0,1 до 450 мм рт.ст.

EI P и м е р. Через адсорбер со слабоосновным анионитом АН-511 (обменная емкость 6,4 мг-экв/г), высота слоя 18,8,см, масса сорбента в пересчете на абсолютно сухой анионит 360 r, подают злажный воздух, содержащий 0,5 об.% СО, со скоростью 0,6 л/мин см . Относительная влажность воздуха 75 отн., темо пература +25 С. Анализ газа на вы" ходе из адсорбера осуществляют инфракрасным газоанализатором ОА-2209.

Динамическая активность сорбента по диоксиду углерода в сорбционном цикле составляет 3 65 мас. СО, степень очистки воздуха составляет

91,3%, средняя влажность очищаемого воздуха 67 отн. .

10@3761

Физико-химические и энерго-динамические характеристики процесса регенерации при импульсном и непрерывном вакуумировании сорбента

Удельная скорость откачки, R /мин ° л СО2

Число импульсов

Опыт

Время предварительного вакуумирования, с

Время импульсов

Общее время вакуумирования, .с, 50

20

11,2

20

50

20

22,5

40

130

3,5

80

255

1,О

160

505

2580

2580

0,2

2580

0,1

2580

После окончания цикла сорбцни (продолжительность цикла 43 мин) проводят регенерацию сорбента нагре" ванием и импульсным вакуумированием.

Удельная скорость откачивания составляет 20 л/мин л СО при числе импульсов, равном трем. Время пред-. варительного вакуумирования 5 с, продолжительность импульса 15 с. Остаточное давление в абсорбере изменяется от 0,1 до 450 йм рт.ст. Собираемый газ десорбции содержит

98 об.X COg. Энергозатраты на ваку" умирование сорбента составляет

7,8 Вт. ч.

Результаты основных опытов приЬедены в таблице,иэ которой следует, что предлагаемый способ очистки воздуха позволяет получать очищенный от диоксида углерода воздух с влажностью 38-67 отн.Х, который может быть использован в экологически замкнутых системах беэ дополнительного увлажнения. Кроме того, в 2-5 pas снижаются энергозатраты на вакуумирование сорбента.

1088761

Продолжение таблицы

Физико-химические и энерго-динамические характеристики процесса регенерации при импульсном и непрерывном вакуумировании сорбента

98,0

3,64

7,8

98,0

3,60

7,8

98,0

3,65

7,8

98,0

3,20

7,8

97,0

3,62

13,6

97,0

3,68

18,3

98,5

3,65

13 7

98,5

4,18

98,0

4,07

97,5

3,92

68,2

41,4

97,0

3,58

Составитель Г. Винокурова

Техред М.Гергель Корректор А. Ильин

Редактор А. Мотыль

Заказ 2755/5 Тираж 682 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4 /5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4

Энергозатраты на вакуумирование, Вт ч

562,0

147,0

Динамическая активность анионита, мас.Ж COg

Влажность очищенного воздуха, отн Л

Концентрация СО> в газах десорбции, об.X