Устройство для очистки воздуха от диоксида углерода

 

Изобретение предназначено для очистки воздуха от диоксида углерода в герметично закрытых помещениях. Содержит корпус и контейнер с поглотителем диоксида углерода на основе гидроксида лития. Поглотитель выполнен в виде брикета со сквозными отверстиями. Контейнер выполнен в виде пакета брикетов, соединенных гибкой связью, концы которой закреплены на торцевых поверхностях контейнера. Обеспечивается удобство в эксплуатации и требуемая производительность по удалению диоксида углерода из воздуха герметично закрытого помещения при отсутствии электроэнергии (в аварийном режиме). 2 табл., 3 ил.

Изобретение относится к устройствам для очистки воздуха от диоксида углерода в герметично закрытых помещениях.

Для поглощения диоксида углерода из воздуха в герметично закрытых помещениях в качестве сорбента обычно используют гидроксид кальция или гидроксид лития. Использование гидроксида лития является предпочтительным из-за его высокой стехиометрической и сорбционной емкости на единицу объема.

Известно устройство для удаления диоксида углерода из воздуха герметично закрытых помещений, содержащее корпус, в котором установлен электровентилятор. На корпусе установлены контейнеры с гидроксидом лития и контейнер с противопыльным фильтром. Контейнеры закреплены в отверстиях корпуса (1). При работе устройства воздух из помещения протягивается через контейнеры с гидроксидом лития в корпус, откуда поступает в зависимости от положения заслонки на выходе из корпуса либо в фильтрующий патрон и затем в помещение, либо непосредственно в помещение. Количество используемых в работе контейнеров с гидроксидом лития и порядок их замены определяются требуемой производительностью устройства. Устройство компактно, легко транспортируется и удобно в эксплуатации при наличии электроэнергии в помещении.

Однако при отсутствии электроэнергии (в аварийном режиме) такое устройство не может обеспечить очистку воздуха от диоксида углерода, поскольку исключается возможность принудительной вентиляции воздуха через контейнер с гидроксидом лития и соответственно отсутствует взаимодействие диоксида углерода с гидроксидом. лития.

Обеспечить же развитие естественной конвекции в такой конструкции не представляется возможным из-за незначительной поверхности фазового контакта, обусловленной плотной упаковкой поглотителя в контейнере.

Для обеспечения очистки воздуха от диоксида углерода в помещении при отсутствии электроэнергии возможно использование гидроксида лития в виде слоя гранул, вынесенного на поверхность, например, парусины или одеяла (2). Такой прием позволяет увеличить поверхность контакта гидроксида лития и обеспечить взаимодействие диоксида углерода с гидроксидом лития за счет естественной конвекции. Однако, во-первых, развертывание такой поверхности в условиях ограниченного объема помещения крайне неудобно в эксплуатации, во-вторых, неизбежно выделение пыли гидроксида лития непосредственно в объем помещения и соответственно попадание ее в органы дыхания находящихся в помещении людей. Кроме того, эффективность взаимодействия диоксида углерода с гидроксидом лития в таких условиях, несмотря на большую поверхность фазового контакта, невелика, так как при такой неорганизованной форме насадки естественная конверсия не развивается, а преобладают в основном диффузионные процессы доставки двуокиси углерода к поверхности, поскольку внутренний реакционный объем гранулированного поглотителя из-за его достаточно высокой плотности (1,2 кг/дм³) не превышает 0,4 дм³/дм³. Таким образом, необходимо с одной стороны, создать организованную форму насадки, с другой - увеличить внутренний реакционный объем гранулированного поглотителя.

Организованная форма насадки, образующая ходы (щели или каналы) восходящего потока может быть получена прессованием исходной гидроокиси лития в виде пластин, брикетов или блоков с отверстиями (щелевыми и цилиндрическими). Внутренний объем определяется плотностью прессования. Чем она меньше, тем больше объем. Но уменьшить плотность ниже определенного предела, например, гранул не представляется возможным, поскольку снижение плотности приводит к снижению механической прочности поглотителя и, как следствие, к увеличению пыления.

Задачей изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик устройства для очистки воздуха от диоксида углерода в герметично закрытых помещениях за счет повышения эффективности взаимодействия диоксида углерода с гидроксидом лития, снижения пыления и повышения удобства эксплуатации.

Задача решается предлагаемым изобретением, согласно которому в устройстве для очистки воздуха от диоксида углерода в герметически закрытых помещениях, содержащем корпус и контейнер с поглотителем диоксида углерода на основе гидроксида лития, поглотитель выполнен в виде брикета со сквозными отверстиями, а контейнер выполнен в виде пакета брикетов, соединенных гибкой связью, концы которой закреплены на торцевых поверхностях контейнера.

Выполнение поглотителя диоксида углерода в виде брикета со сквозными отверстиями позволяет, с одной стороны, обеспечить достаточную поверхность фазового контакта, с другой стороны, увеличить внутренний реакционный объем за счет снижения плотности и образования транспортных пор при формовании поглотителя, что в свою очередь приводит, с одной стороны, к образованию процесса естественной конвекции, с другой - к увеличению реакционной способности поглотителя.

Выполнение контейнера в виде пакета брикетов обеспечивает компактность и удобство эксплуатации устройства, а также требуемую производительность по удалению диоксида углерода из воздуха помещения набором количества брикетов. При этом создание между брикетами за счет гибкой связи определенного расстояния способствует увеличению поверхности фазового контакта и способствует развитию конвективного потока в пакете в целом. В то же время, уменьшение наружной поверхности поглотителя, выполненного в форме брикета, по сравнению с гранулированным поглотителем, способствует существенному сокращению попадания пыли поглотителя в помещение. Кроме того, высокая реакционная способность поглотителя в виде брикетов обуславливает достаточно быстрое образование на поверхности брикета карбонатных соединений лития, которые препятствуют пылению поглотителя.

Устройство для очистки воздуха от диоксида углерода представлено на чертеже, где фиг. 1 - вид устройства при хранении в помещении, фиг. 2 - вид устройства при эксплуатации, фиг. 3 - брикет поглотителя диоксида углерода.

Устройство для очистки воздуха от диоксида углерода содержит корпус 1, в котором установлен контейнер 2, представляющий собой пакет 3 брикетов 4 поглотителя диоксида углерода на основе гидроксида лития. Поглотитель диоксида углерода (фиг. 3) выполнен в виде брикета 4 со сквозными отверстиями 5. Плотность брикета 4 составляет 0,75 кг/дм³, внутренний реакционный объем 0,88 дм³/дм³. Через центральные отверстия 6 брикетов 4 проходит гибкая связь 7, например, капроновая нить, при этом для удобства монтажа на нижних сторонах брикетов 4 по центру закреплены шайбы 8, в которых зафиксирована гибкая связь 7, в том числе на торцевых поверхностях контейнера 2. Также для удобства монтажа пакет 3 брикетов 4 может быть размещен в двух, входящих одна в другую перфорированных обечайках 9, 10, при этом концы гибкой связи 7 закреплены на верхнем 11 и нижнем 12 торцах обечаек 9, 10.

При хранении устройства в помещении контейнер 2 размещен в корпусе 1 и прижат крышкой 13, герметизация которой осуществляется с помощью закатного кольца. Крышка 13 для удобства транспортировки снабжена ручкой 14.

При работе основных средств регенерации воздуха в герметически закрытом помещении (при наличии электроэнергии) устройство для очистки воздуха от диоксида углерода хранится в помещении в специально ответственном месте. В случае аварии (при отсутствии электроэнергии) контейнер 2 вынимают из корпуса 1 и подвешивают в удобном месте на крючок или проволочное кольцо (фиг. 2), используя для этого петлю на верхнем конце гибкой связи 7. При этом обечайки 9, 10 выходят друг из друга, а брикеты 4 поглотителя раздвигаются на длину гибкой связи 7 с образованием между брикетами определенного расстояния 15. Поглощение диоксида углерода из воздуха помещения происходит в режиме естественной конвекции на поверхности открытых брикетов 4 поглотителя, размер которой составляет около 1430 см²/кг и достаточно велик, чтобы обеспечить взаимодействие диоксида углерода с гидроксидом лития и эффективное поглощение диоксида углерода из воздуха помещения. При этом расстояние 15 между брикетами 4 обеспечивает развитие конвективного потока и идентифицирует процесс конвекции в пакете 3 в целом. В то же время уменьшенная по сравнению с зерненым (гранулированным) поглотителем поверхность брикетов (примерно в 2,5-3 раза) позволяет значительно уменьшить выделение пыли. Так, по результатам анализа проб воздуха на содержание литиевой пыли в воздухе помещения при эксплуатации устройства установлено, что содержание пыли не превышает 0,5 мг/м³ (по техническим нормативам ПДК для воздуха рабочей зоны составляет 0,5 мг/м³, для атмосферного воздуха 0,02 мг/м³).

Устройство прошло испытания в реальных условиях при нормальном и повышенном давлении в помещении, объемом 24 м³ при температуре 22±3^oC и относительной влажности 70±10%.

Результаты испытаний представлены в табл.1 (нормальное давление) и табл. 2 (повышенное давление).

Как видно из результатов испытаний, устройство обеспечивает эффективную очистку воздуха в помещении от диоксида углерода как при нормальном, так и при повышенном давлении.

Источники информации 1 Патент США N 3178269, НКИ 23-284, приоритет 10.07.64.

2. Д. Л. Зубаров, В.М. Рубан. Вентиляция и кондиционирование воздуха на атомных подводных лодках. Изд-во "Судостроение", Ленинград, 1968, с. 271.

Формула изобретения

Устройство для очистки воздуха от диоксида углерода в герметично закрытых помещениях, содержащее корпус и контейнер с поглотителем диоксида углерода на основе гидроксида лития, отличающееся тем, что поглотитель выполнен в виде брикета со сквозными каналами, а контейнер выполнен в виде пакета брикетов, соединенных гибкой связью, концы которой закреплены на торцевых поверхностях контейнера.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4