Способ получения молекулярного кислорода

 

Способ получения избыточного молекулярного кислорода относится к химической промышленности. Целью способа является повышение экономической эффективности технологического процесса получения кислорода высокого качества при отсутствии каких-либо промежуточных реагентов, связанных с его синтезом. Предварительно воду обрабатывают в генераторе кавитации при входных давления 7-10 атм и выходных 1-2 атм, затем ее распыляют в замкнутом объеме и отделяют атмосферный воздух с повышенным содержанием кислорода.

Изобретение относится к химической промышленности и, в частности, получения молекулярного кислорода в звукохимических (в режиме ультразвуковой кавитации) реакциях. Широко известны способы выделения молекулярного кислорода из атмосферного воздуха, при разложении кислородосодержащих соединений, например, приведенные в (1).

Известен способ получения молекулярного синглетного кислорода, включающий воздействие инфракрасного излучения на эндоперекись конденсированного ароматического соединения, нанесенную на носитель, причем в качестве эндоперекиси используют 9, 10 дифеоилантрацен, а носитель диатолентовый сорбент /2/ Недостатком этого способа является присутствие реагентов, что требует больших затрат на очистку продукта, а также высоких требований по обеспечению толщин пленок (10^-3; 10^-7 м). Кроме того, процесс ведется в вакууме, что, как известно, весьма сложно в условиях промышленного производства кислорода (повышенная пожароопасность, взрывоопасность, токсичность и т.д.).

Известен также способ получения кислорода из воды (патент США N 4053576, кл. С 01 B 13/00, 77 г/3/. Данный способ принят за прототип и включает диссоциацию воды с использованием солнечной энергии при отсутствии каких-либо других источников молекулярного кислорода кроме воды.

Техническим результатом при реализации предлагаемого нами способа является повышение экономической эффективности технологического процесса получения кислорода высокого качества при отсутствии каких-либо промежуточных реагентов, связанных с его синтезом, непосредственным отделением от водорода молекулы воды.

Поставленная задача достигается тем, что предварительно вода обрабатывается в генераторах кавитации при входном давлении 7-10 атм и выходном 1-2 атм. Далее воду распыляют в замкнутом объеме и отделяют атмосферный воздух с повышенным содержанием кислорода. Кавитация используется как средство разрыва связи Н О Н.

Рассмотрим термодинамические характеристики процессов разложения с выделением молекулярного кислорода. Известно, что приведенные ниже реакции в табл. 1 (см. приложение 1), выгодны уже при обычных температурах и сопровождаются значительным увеличением энтропии (для первых трех реакций, приведенных в таблице, TΔS°≫0 поэтому при повышенных температурах эти реакции характеризуются большими отрицательными значениями ΔG Такое повышение температуры наблюдается при ультразвуковой кавитационной обработке водных растворов этих соединений по схемам, что может быть использовано для получения молекулярного кислорода, для окисления соединений, находящихся непосредственно в виде, например, органических соединений при их очистке или его отделения от азота с избытком за счет сбора с поверхностей воды по схеме 1 (фиг.1) по известным технологиям.

Рассмотрим предложенный способ получения кислорода по технологической схеме, представленной на фиг. 1, по которой высоконапорным насосом 1 вода прокачивается через генератор кавитации 2, в котором в результате рекомбинаций, повышается содержание в воде после ее обработки, молекулярного кислорода в 5-6 раз. Затем вода поступает в разделительную колонну 3, где газы N₂, H₂, O₂, CO₂ и инертные газы собираются с поверхности воды и через патрубок 4 отводятся для дальнейшего разделения традиционными способами. Для обеспечения постоянного кавитационного процесса в генераторе кавитации 2 осуществляется постоянный подвод воздуха эжектором 5. В связи с разложением молекул H₂O на H₂ и O_→O₂ и понижением уровня воды в осадительной камере периодически в систему осуществляется подпитка воды.

Проведенные исследования, показали, что при каждой циркуляции воды через гидродинамические генераторы кавитации обеспечивается 5-6 кратное увеличение молекулярного кислорода в воде. Если, например, в исходной воде кислорода 2% от объема воды, после кавитационной обработки в генераторе кавитации 10-12% при входных давлениях 7-10 атм. и выходных 1-2 атм. Высока экономическая эффективность способа: она в 18 раз выше традиционного способа получения кислорода на кислородных заводах.

На домостроительном комбинате N 3 (С.-Петербург) пущена ультразвуковая установка по окислению органических примесей избыточным кислородом, получаемым за счет кавитации. Получено снижение концентрации органических веществ в 1,8 раза.

Формула изобретения

Способ получения молекулярного кислорода, включающий обработку воды с ее диссоциацией, выделение продукта, отличающийся тем, что обработку воды осуществляют в генераторе кавитации при входных давлениях 7 10 атм и выходных 1 2 атм с последующим ее распылением в замкнутом объеме и отделением атмосферного воздуха с повышенным содержанием кислорода.