Способ получения кислорода

 

Изобретение относится к химической генерации кислорода и может быть использовано в медицине. С целью обеспечения постоянной и надежно регулируемой скорости выделения кислорода водный раствор пероксида водорода дозируют через регулируемое отверстие в реакционное отделение, содержащее в качестве катализатора двуокись марганца и водорастворимый перманганат в количестве 8-15 мас.% в пересчете на MNO 4. При многократном прерывании и возобновлении процесса быстродействие каталитической смеси и равномерность выделения кислорода сохраняются. 2 табл., 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

09) 01) (51)5 С 01 В 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н А ВТОРСКОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 44561 3 2/31-26 (22) 06.07.88 (46) 07.07.90. Бюл. И 25 (71 ) Институт новых химических проблем АН СССР (72)-Е.Н.Логинова, В.Л.Лузин, С.В.Логинов, 10.Н.Жидин и В.Я.Росоловский (53) 661.937(088.8 ) (56) Заявка Японии У 62-297201 кл. С 01 В 13/02, 1987. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КИСЛОРОДА (57) Изобретение относится к химической генерации кислорода и может

Изобретение относится к способам химической генерации газов, в частности к химической генерации кислорода, используемого в медицинских целях для проведения кислородотерапии в клиниках, в машинах скорой помощи, в домашних условиях при лечении больных с хронической легочной и сердечно-сосудистой недостаточностью.

Целью изобретения является обеспечение постоянной и надежно регулируемой скорости выделения кислорода.

По предлагаемому способу кислоро" доноситель - водный раствор пероксида водорода - через регулируемое отверстие дозируют в реакционное отделение, содержащее в качестве ката-;

1 лиэатора двуокйсь марганца и водорастворимый перманганат (8-1 6 мас.й в пересчете на MnO+) Катализатор обеспечивает очень быстрое (30 с}

2 быть использовано в медицине. С целью обеспечения постоянной и надежно регулируемой скорости вьщеления кислорода водный раствор пероксида водорода дозируют через регулирУемое отверстие в реакционное отделение, содержащее в качестве катализатора двуокись марганца и водорастворимый перманганат в количестве 8-! 5 мас.7. в пересчете íà МпО<, При многократном прерывании и возобновлении процесса быстродействие каталитической смеси и равномерность вьщеления кислорода сохраняются . 2 табл., 2 ил. разложение пероксида водорода во всем реакционном объеме. Скорость выделения кислорода определяется только скоростью подачи жидкого кислородоносителя на катализатор и может ижь поддерживаться на заданном уровне ф"( длительное время. Возможны плавная регулировка скорости потока кислорода в рабочем режиме (переход на другую . скорость генерации не требует остановки процесса), многократные прерывания и возобновления процесса.

На фиг. 1 показана зависимость скорости выделения кислорода из

11%-ного водного раствора Н 0 от времени контакта с катализатором:

NnO< + КМпО (8 мас.Х Mn0 ) — кривая 1 и MnO — кривая 2; йа фиг. 2— зависимость скорости выделения кислорода от времени в режиме периодической подачи 117.-ного водного раст1576482

5Q

55 вора : 0 (подача Н 0 в реакционное отделение прекращается через .1 0 и

30 мин и возобновляется через 20 мин цосле начала генерации), катализатор,: МпО + KNnO (15 мас.% MnO<) кривая 1; MnO< — кривая 2.

Чистая МпО эффективна лишь на начальных стадиях процесса получения кисло рода, к огда объемы реак ционного раствора невелики. С увеличением объема реакционного раствора каталитическая активность снижается.

При равномерной подаче водного раствора пероксида водорода в реакционное отделение c NnO кислород выделяется неравномерно (разброс скорости выделения 0 от средней достчгает 60%), а после отключения подачи кислородоносителя газ выделяется непроизводительно более 10 мин (фиг. 1, кривая 2). Непроизводи. тельные потери кислорода возрастают в переменном режиме работы генератора, так как при его повторных запусках увеличиваются время выхода генерации на .рабочий режим, неравномерность скорости выделения газа и время замедления ген®рации после отключения подачи кислороцоносителя в реакционное отделение (фиг. 2„ кривая 2). В присутствии NnO скорость выделения газа зависит не только от количества подаваемого на катализатор кислородоносителя, но и от объема реакционного раствора, температуры и многих других факторов.

При использовании в качестве катализатора двуокиси марганца с до-бавками водорастворимого пермангана- . та (8-15 мас.% MnO<) скорость выделения кислорода определяется только количеством вводимого в контакт с катализаторбм кислородоносителя.

Катализатор, содержащий менее 8 мас.%

МпО„, не обеспечивает равномерность и надежчую регулировку скорости в ыделения кислорода. Введение более

15 мас.% MnO< нежелательно, поскольку образующаяся при контакте пероксида водорода с перманганатом коллоидная двуокись марганца в значительных количествах уносится газовым по" током, что требует установки дополнительных поглотительных устройств и усложняет способ.

При оптимальном содержании перманганата (8-15 мас.% NnO<) в катаяитической смеси время выхода процесса выделения кислорода на рабочий режим не превышает 30 с, а период замедления генерации после прекращения подачи кислородоносителя длится не более 1 мин. Скорость выделения кислорода практически постоянная (фиг. 1, кривая 1 ) . Разброс скорости выделения 0 от средней в основном периоде не более 5%.

Характер кривых не изменяется и при повторных запусках rенератора, вплоть до полного расходования кис" лородоносителя (фиг. 2, кривые 1 ) .

В состав катализатора могут входить любые растворимые в воде соли с анионом МпО„, поск ольк у природа катиона не влияет на активность каталитнческой смеси. Способ допускает использование растворов в широком диапазоне концентраций пероксида водорода, так как скорость выделения кислорода определяется количеством подаваемого в реакционную камеру кислородоносителя и не зависит от объема раствора, Способ может быть реализован в любом устройстве, включающем две сообщающиеся через регулируемое отверстие емкости, расположенные одна над цругой, и линию выравнивания давления в этих емкостях.

Сущность способа заключается в следующем.

Водный раствор пероксида водорода через регулируемое отверстие подается иэ верхнего в нижнее реакционное отделение с катализатором. Катализатор, представляющий собой двуокись марганца с добавками водорастворимого перманганата (8-15 мас.%

МпО+), обеспечивает очень быстрый (менее 30 с) распад Н 0 во всем реакционном объеме, Для выделения

100 дм кислорода требуется 3 r каталитической смеси. Скорость выделения кислорода зависит только от количества вводимого через регулируемое отверстие в реакцонное отделение кислородоносителя, что обеспечивает надежность регулирования скорости выделения кислорода изменением количества вводимого в контакт с катализатором пероксида водорода.

Пример 1 . Кислород получают в генераторе индивидуального пользования, представляющем собой емкость, разделенную по высоте на два отделения, из которых верхнее (объемом

7648 2

Продолжение табл, .1

31,2

2,7

37,2

3,0 I0 15

42,7

48,5

218

2,9

53,8

58,9

2,7

2 6!

23

64,0

68,7

2,4

73,6

7894

27

294.83,4

88,8

92,5

33

199

0,0

37 ь, /мин

Таблица !

5 15

2200 см ) служит для помещения и хранения кислородойосителя, а нижнее (объемом 2500 см ) — для помещения и хранения катализатора и осуществленияя ка талитическ ого распада. Пе регородка между отделениями снабжена фильтрующим устройством и вентилем ручного регулирования количества подаваемого жидкого кислородоносителя в отделение с катализатором. Генератор имеет линию выравнивания давления в отделениях с катализатором и кислородоносителем, необходимую для обеспечения стабильного потока кислородоносителя и расположенную в одной емкости с отделениями. Контроль расхода кислородоносителя осуществляется с помощью уровнемера.

Необходимый поток кислорода устанавливается с помощью регулировочного вентиля по показаниям ротаметра, Вен-тиль позволяет регулировать скорость выделения кислорода 0,5 — 10 л/мин.

Генератор изготовлен из нержавеющей стали, не требует дополнительных источников энергии и может быть использован как компактное переносное, работающее автономно устройство с регулируемой в широком диапазоне скоростью выделения кислорода. Генерируемый кислород пригоден дпя дыха-. ния (влажность 70-80 отн. %, температура 25-30 С).

2000 см 12%-ного раствора К О загружают в верхнее отделение генератора и равномерным потоком подают в нижнее отделение с каталитической смесью (2,7 r МпО, 0,3 r

КМпО ).

Скорость выделения и объем выделяющегося кислорода в зависимости от времени протекания процесса приведены в табл. 1 .

Пример 2. Кислород. получают

30 в генераторе, описанном в примере 1.

Раствор Нф (12%-ный) добавляют равномерным потоком в нижнее отделение с каталитической смесью (2,5 г

МпО и 0,5 r МпО ). Способ осущест35 вляют, периодически подавая кисло" родоноситель (в течение 5 мин) и прекращая его подачу (в течение

5 мин).

Результаты опыта приведены в

40 табл. 2.

Таблица 2

Врем

t u

2,7

7,9

14,1

20,3

25,8

2,7

2,6

3,1

4,0

11,0

14,0!

? 0

18 0

18,0

4,0 3,5

3,5

3,0

3,0

190

0,0

1 576482. Продолжение табл. 2

Продолжение табл, 2

Г

1890

0,0

18,0

0„0

18 0

10 о,о

2,0

20,0

23,0

26,0 з„о

29,5

3,5

3„0

1,.5

0,0

20 46

73,0

2,0

I8 0,0

0,0

О,О

2,0

2,0

2,0

3 0

О,О

О,О

0,0

0,0

1,0

1,5

2,5

2,0

3á

1,0

34,0

34,0

34,0

34,0

34,0

36,0

38,0

40,0

42,5

45, 5

47,0

47,0

47,0

47,0

47,0

48,0

49,5

52,0

54,5

56,5

57,5

37 57„5 0,0

38 57,5 0,0

10 39 57,5 0,0

40 57,5 0,0

41 60,0 2,5

42 62,5 2ь5

43, 65 5 3,0

44 68ь 5 3,0

45 71,0 2,5

47 . 73,0 О,О.2

48 73 0 О О ь

Таким образом„преимущества предлагаемого способа перед известным заключаются в том, что он позволяет

/ быстро гв течение 30 с после начала контактирования кислородоносителя с каталитической смесью) получать выделяющийся с постоянной и надежно регулируемой скоростью кислород и, кроме того„ он реализуется при неоднократных запусках генератора газа.

35 Формула из обр етения

Способ получения кислорода дозированным введением водного раствора пероксида водорода в реакционное отделение, содержащее в качестве катализатора двуокись марганца, о т л и " ч а ю шийся тем, что, с целью обеспечения постоянной и надежно регулируемой скорости выделения кислорода, в процессе используют катализатор, дополнительно содержащий водорастворимый перманганат в количестве 8-15 мас.% в пересчете на

МпО„,.! 576482

4д 50

Вр м, иихф

Ореию, нию

Фиа. 2

Составитель Л. Попова

Техред М.Ходанич Корректор Н. Ревская

Редактор Н. Гунько

Заказ 1826 Тираж 406 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101