Установка для получения адсорбента диоксида углерода

Изобретение относится к технологии изготовления адсорбента диоксида углерода, предназначенного для использования в средствах защиты органов дыхания. Установка для получения адсорбента диоксида углерода содержит узел дозированной подачи полимерного раствора, содержащего гидроксиды щелочных или щелочноземельных металлов 1, узел подачи подложки из волокнистого материала 2, узел формования 3 и узел сушки 4. Узел дозированной подачи полимерного раствора, содержащего гидроксиды щелочных или щелочноземельных металлов 1, он же узел формования, выполнен в виде распылительного устройства 5, соединенного с линией приготовления полимерного раствора, содержащего гидроксиды щелочных или щелочноземельных металлов 6, линией подачи щелочного раствора для активации и увлажнения 7 и с линией подачи воды 8 для промывки установки. Изобретение обеспечивает улучшение эксплуатационных характеристик адсорбента диоксида углерода. 6 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Изобретение относится к технологии изготовления адсорбента диоксида углерода, предназначенного для использования в средствах защиты органов дыхания.

Известно устройство для получения регенеративного продукта и поглотителей кислых газов (Патент РФ 2359750, МПК B01J 20/04, B01J 20/32, 2009 г.), содержащее установленное на раме пропиточное устройство, транспортирующее устройство в виде соединенных с транспортером перфорированных пластин с отверстиями либо углублениями, развернутыми под углом к продольной оси пластины, взаимодействующей с отжимным валковым устройством, формующее устройство и сушильное устройство. Отжимное валковое устройство содержит валки, смещенные относительно друг друга, а установленное после валков формующее устройство выполнено в виде соединенной с приводом вертикального перемещения профилирующей плиты. Пропиточное устройство выполнено в виде емкости с целевым раствором, соединенной через вентиль с горизонтальным желобом с перфорированным дном.

Однако такое устройство обеспечивает получение отдельных пластин и не позволяет получать адсорбент в виде непрерывной ленты неограниченной длины, пригодной для изготовления кассет со спиральной намоткой.

Известно также устройство для получения адсорбента диоксида углерода (Патент РФ 2389544, МПК B01J 20/04, 2010 г.), принятое за прототип. Устройство включает узел дозированной подачи исходного продукта (гидроксидов щелочных и/или щелочно-земельных металлов), узел подачи подложки из волокнистого материала, узел формования, узел перемещения и сушильный агрегат. При этом узел дозированной подачи исходного продукта установлен между двумя барабанами, после второго барабана дополнительно установлен валок, узел формования выполнен в виде опорного и формующего валков, на формующем валке выполнены выступы с зазором относительно друг друга, расположенные по образующей валка, между узлом дозированной подачи исходного продукта и вторым барабаном дополнительно установлен выравнивающий узел, выполненный в виде установленного над узлом перемещения клинообразного скребка, узел перемещения содержит транспортерную ленту, охватывающую соединенный с приводом вращения опорный валок узла формования.

Конструктивное выполнение устройства обеспечивает возможность получения непрерывной гибкой ленты адсорбента и стабильность технических характеристик по длине ленты. Однако известное устройство не обеспечивает достаточно равномерную подачу исходного продукта, содержащего гидроксиды щелочных и/или щелочно-земельных металлов, на волокнистый материал, что может привести к неравномерному распределению исходного продукта по поверхности волокнистого материала. Это приводит к нарушению стабильности характеристик получаемой ленты адсорбента по длине.

В качестве наиболее близкого аналога для заявленной установки для получения адсорбента диоксида углерода выбрана установка по патенту РФ №2502558, МПК B01J 20/04, 2013.

Такое устройство характеризуется сложностью и не обеспечивает требуемых эксплуатационных качеств, связанных с получением рулонного продукта.

Задачей изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик адсорбента диоксида углерода.

Задача решается тем, что в установке для получения адсорбента диоксида углерода, включающей узел дозированной подачи исходного продукта, узел подачи подложки из волокнистого материала, узел формования и узел сушки, узел дозированной подачи и узел формования выполнены в виде распылительного устройства, соединенного с линией приготовления полимерного раствора, содержащего гидроксиды щелочных и щелочно-земельных металлов, линией подачи щелочного раствора для активации и увлажнения и линией подачи воды для промывки.

Распылительное устройство содержит распылительную камеру, снабженную опорным экраном, окнами для пропуска подложки и краскопультом, соединенным с приводом горизонтального возвратно-поступательного перемещения.

Узел подачи подложки выполнен в виде верхнего и нижнего барабанов для перемещения подложки, соединенных с приводом вращения, между которыми установлены направляющие ролики.

Узел сушки выполнен в виде вертикального короба, внутри которого на стенках установлены инфракрасные излучатели.

Линия приготовления полимерного раствора, содержащего гидроксиды щелочных или щелочно-земельных металлов, содержит смеситель, соединенный с линией подачи полимерного раствора, содержащего гидроксиды щелочных или щелочно-земельных металлов, узлом дозированной подачи порошка щелочных или щелочно-земельных металлов, на выходе смесителя установлен сетчатый фильтр.

В линии подачи полимерного раствора, содержащего гидроксиды щелочных или щелочно-земельных металлов установлен узел растворения полимера, выполненный в виде емкости, помещенной в водяную баню.

Установка дополнительно содержит герметичную емкость для хранения адсорбента.

Выполнение узлов дозированной подачи и формования адсорбента в виде распылительного устройства, соединенного с линией приготовления полимерного раствора, содержащего гидроксиды щелочных или щелочно-земельных металлов, линией подачи щелочного раствора для активации и увлажнения и линией подачи воды для промывки обеспечивает:

- равномерную подачу полимерного раствора, содержащего гидроксиды щелочных или щелочно-земельных металлов, на волокнистый материал, что повышает эксплуатационные свойства адсорбента за счет более полной отработки адсорбента;

- равномерную пропитку подложки полимерным раствором, содержащим гидроксиды щелочных или щелочно-земельных металлов, что повышает механическую прочность получаемой ленты и исключает расслоение адсорбента при последующем изготовлении поглотительной кассеты со спиральной намоткой;

- совмещение в одном и том же оборудовании выполнения нескольких технологических операций: после нанесения на подложку полимерного раствора, содержащего гидроксиды щелочных или щелочно-земельных металлов, и его сушки это же распылительное устройство обеспечивает нанесение щелочного раствора для активации и увлажнения адсорбента для достижения заданной влажности адсорбента.

Выполнение распылительного устройства в виде распылительной камеры, снабженной опорным экраном, окнами для пропуска подложки и краскопультом, соединенным с приводом горизонтального возвратно-поступательного перемещения, обеспечивает равномерное нанесение полимерного раствора, содержащего гидроксиды щелочных или щелочно-земельных металлов, на подложку по всей ширине подложки в виде ленты. Наличие опорного экрана обеспечивает исключение прогиба ленты под действием напора, создаваемого струей подаваемого полимерного раствора, содержащего гидроксиды щелочных или щелочно-земельных металлов, уменьшая усилие натяжения ленты при ее перемещении снизу вверх.

Выполнение узла подачи подложки в виде верхнего и нижнего барабанов для перемещения подложки в виде ленты, соединенных с приводом вращения, между которыми установлены направляющие ролики, обеспечивает возможность нанесения нескольких слоев полимерного раствора, содержащего гидроксиды щелочных или щелочно-земельных металлов, на обе стороны ленты путем перестановки нижнего и верхнего барабанов. Направляющие ролики обеспечивают центровку подложки при ее движении внутри короба.

Выполнение узла сушки в виде вертикального короба, внутри которого на стенках установлены инфракрасные излучатели, обеспечивает повышение интенсивности сушки за счет радиационного нагрева и образования конвективных потоков, способствующих удалению влаги вместе с потоком нагретого воздуха за пределы узла сушки.

Изготовление линии приготовления полимерного раствора, содержащего гидроксиды щелочных или щелочно-земельных металлов, в виде смесителя, соединенного с линией подачи полимерного раствора, содержащего гидроксиды щелочных или щелочно-земельных металлов, узел дозированной подачи порошка щелочных или щелочно-земельных металлов, установка на выходе смесителя сетчатого фильтра обеспечивает дозированную подачу полимерного раствора с заданным содержанием компонентов, удаление комков полимера и исключает разброс содержания компонентов в приготовленном адсорбенте.

Выполнение узла растворения связующего в виде емкости, помещенной в водяную баню, обеспечивает более быстрое приготовление раствора за счет интенсификации процесса растворения, что обеспечивает более равномерное диспергирование порошка сорбента в менее вязком полимерном растворе и исключает перегрев полимера при его растворении в воде, приводящий к его деструкции.

Дополнительное использование в установке герметичной емкости для хранения адсорбента обеспечивает защиту адсорбента от длительного контакта с окружающей средой для сохранения сорбционных свойств.

На представленных чертежах изображены:

на фиг. 1 показан общий вид установки для получения адсорбента диоксида углерода;

на фиг. 2 показан вариант конструкция узла распылительного устройства;

на фиг. 3 показана конструкция барабанов узла подачи подложки;

на фиг. 4 показана конструкция распылительной камеры;

на фиг. 5 показано то же, что на фиг. 4, вид с торца;

на фиг. 6 показан привод распылительного узла;

на фиг. 7 показано крепление барабана в подшипнике.

Устройство содержит следующие элементы:

1. узел дозированной подачи полимерного раствора, содержащего гидроксиды щелочных или щелочно-земельных металлов;

2. узел подачи подложки из волокнистого материала;

3. узел формования;

4. узел сушки;

5. распылительное устройство;

6. линия приготовления полимерного раствора, содержащего гидроксиды щелочных и щелочно-земельных металлов;

7. линия подачи щелочного раствора для активации и увлажнения;

8. линия подачи воды для промывки оборудования;

9. распылительная камера;

10. опорный экран;

11. окно;

12. краскопульт;

13. привод горизонтального возвратно-поступательного перемещения;

14. линия сжатого воздуха;

15. верхний барабан;

16. нижний барабан;

17. подложка;

18. привод вращения;

19. вертикальный короб;

20. инфракрасный излучатель;

21. направляющий ролик;

22. смеситель;

23. линия подачи воды для промывки оборудования;

24. узел дозированной подачи порошка гидроксидов щелочных или щелочно-земельных металлов;

25. сетчатый фильтр;

26. емкость;

27. водяная баня;

28. линия подачи полимерного раствора;

29. промежуточная емкость для полимерного раствора, содержащего гидроксиды щелочных или щелочно-земельных металлов

30. линия подачи полимерного раствора, содержащего гидроксиды щелочных или щелочно-земельных металлов;

31. герметичная тара;

32. адсорбент;

33. подшипник.

Установка для получения адсорбента диоксида углерода (Фиг. 1) включает узел дозированной подачи полимерного раствора, содержащего гидроксиды щелочных или щелочно-земельных металлов 1, узел подачи подложки из волокнистого материала 2, узел формования 3 и узел сушки 4. Узел дозированной подачи 1 и узел формования 3 в установке выполнены в виде распылительного устройства 5, соединенного с линией приготовления полимерного раствора, содержащего гидроксиды щелочных и щелочно-земельных металлов, 6, линией подачи щелочного раствора для активации и увлажнения 7 и линией подачи воды 8 для промывки узла дозированной подачи исходного продукта 1. Распылительное устройство 5 содержит распылительную камеру 9, снабженную опорным экраном 10, выполненным в виде перфорированной пластины, окнами 11 для пропуска подложки и краскопультом 12, соединенным с приводом горизонтального возвратно-поступательного перемещения 13 и линией сжатого воздуха 14. Узел подачи подложки 2 выполнен в виде верхнего 15 и нижнего 16 барабанов для перемещения подложки 17, причем оба барабана соединены с приводами вращения 18. Привод вращения 18 для лабораторной установки может быть выполнен в виде рукоятки, как показано на фиг. 1, либо в виде электропривода и фрикционной пары, как показано на фиг. 3. Узел сушки 4 выполнен в виде вертикального короба 19, внутри которого на стенках установлены инфракрасные излучатели 20, а на торцах его установлены направляющие ролики 21. Линия приготовления полимерного раствора, содержащего гидроксиды щелочных или щелочно-земельных металлов, 6 содержит смеситель 22, соединенный с линией подачи воды для промывки оборудования 23, узлом дозированной подачи порошка гидроксидов щелочных или щелочно-земельных металлов 24, причем на выходе смесителя 22 установлен сетчатый фильтр 25, на выходе линии приготовления полимерного раствора, содержащего гидроксиды щелочных или щелочно-земельных металлов, расположен узел растворения связующего в виде емкости 26, помещенной в водяную баню 27, и соединен со смесителем 22 линией подачи полимерного раствора 28 и промежуточной емкостью для полимерного раствора 29. Сетчатый фильтр 25 соединен с распылительным устройством 5 линией подачи полимерного раствора, содержащего гидроксиды щелочных или щелочно-земельных металлов 30. Установка дополнительно содержит герметичную тару 31 для хранения адсорбента 32. Для удобства установки барабанов 15 и 16 применен открытый сверху подшипник 33 (см. фиг. 7).

Установка работает следующим образом.

Подложка заданной длины в виде ленты 17 наматывается на нижний барабан 16 узла подачи подложки из волокнистого материала 2, с которого пропускается через нижний направляющий ролик 21, окна 11 распылительной камеры 9, узел сушки 4, верхний направляющий ролик 21, и закрепляется на верхнем барабане 15 узла подачи подложки из волокнистого материала 2. В емкость 26 подаются мерные количества полимера и растворителя, включается водяная баня 27 и производится при заданной температуре и периодическом перемешивании растворение полимера. В смеситель 22 линии приготовления полимерного раствора, содержащего гидроксиды щелочных и щелочно-земельных металлов, 6 загружаются исходные материалы для получения адсорбента: из емкости 26 по линии подачи полимерного раствора 28 заданное количество полимерного раствора и заданную массу порошка гидроксидов щелочных или щелочно-земельных металлов через узел дозированной подачи 24, включается привод смесителя 22 (не показан) и производится смешение. Полимерный раствор, содержащий гидроксиды щелочных или щелочно-земельных металлов, из смесителя 22 подается в сетчатый фильтр 25, в котором отделяются возможные комки. Из сетчатого фильтра 25 раствор поступает в промежуточную емкость 29 узла дозированной подачи полимерного раствора, содержащего гидроксиды щелочных или щелочно-земельных металлов, 1, он же узел формования 3, выполненный в виде распылительного устройства 5, содержащего краскопульт 12, в который из линии сжатого воздуха 14 подается воздух, который распыляет полимерный раствор, содержащий гидроксиды щелочных или щелочно-земельных металлов, на поверхности подложки 17, которая опирается на перфорированную поверхность опорного экрана 10. Под действием привода горизонтального возвратно-поступательного перемещения 13 краскопульт 12 перемещается от одного края распылительной камеры 9 к другому, совершая возвратно-поступательное движение, обеспечивая равномерное нанесение полимерного раствора, содержащего гидроксиды щелочных или щелочно-земельных металлов, на подложку. При этом включается привод 18 верхнего барабана 15, который осуществляет продвижение подложки 17 через окна 11 распылительной камеры 9 и через вертикальный короб 19 узла сушки 4 при включенных инфракрасных излучателях 20. Высушенный лист адсорбента проходит через направляющий ролик 21 и наматывается на верхний барабан 15. Для нанесения полимерного раствора, содержащего гидроксиды щелочных или щелочно-земельных металлов, на обратную сторону подложки верхний барабан 15 и нижний барабан 16 меняются местами и устанавливаются в подшипниках 33, после чего включается привод 18 барабана 16 и процесс нанесения повторяется. Эти операции могут повторяться до получения листа адсорбента заданной толщины, после чего аналогично описанному выше в краскопульт 12 подается щелочной раствор из линии подачи щелочного раствора для активации и увлажнения 7. После выполнения этих операций готовый адсорбент 32 помещается в герметичную тару 31.

На фиг. 2 показан вариант установки без опорного экрана 10. Вместо него установлен второй краскопульт 12, также соединенный с приводом горизонтального возвратно-поступательного перемещения 13 (не показано). Такая компоновка упрощает нанесение полимерного раствора, содержащего гидроксиды щелочных или щелочно-земельных металлов, на обе стороны подложки 17, а также проведение операций активации и увлажнения, так как не требуется перемещение верхнего барабана 15 и нижнего барабана 16. Достаточно использовать поочередное включение верхнего и нижнего приводов 18.

После окончания работы рабочие поверхности промываются водой, подаваемой через линии подачи воды 23 и 8 в смеситель 22 и краскопульт 12, стоки нейтрализуются и переводятся в растворимое состояние для сброса в канализацию.

Устройство просто в аппаратурном исполнении и эксплуатации.

1. Установка для получения адсорбента диоксида углерода, включающая узел подачи подложки из волокнистого материала, узел дозированной подачи и узел сушки, отличающаяся тем, что узел дозированной подачи выполнен с возможностью подачи полимерного раствора, содержащего гидроксиды щелочных или щелочноземельных металлов, узел дозированной подачи, он же узел формования, выполнен в виде распылительного устройства, соединенного с линией приготовления полимерного раствора, содержащего гидроксиды щелочных или щелочноземельных металлов, линией подачи щелочного раствора для увлажнения и активации и с линией подачи воды для промывки.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что распылительное устройство содержит распылительную камеру, снабженную опорным экраном, окнами для пропуска подложки и краскопультом, соединенным с приводом горизонтального возвратно-поступательного перемещения.

3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что узел подачи подложки выполнен в виде верхнего и нижнего барабанов для перемещения подложки, соединенных с приводом вращения, между которыми установлены направляющие ролики.

4. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что узел сушки выполнен в виде вертикального короба, внутри которого на стенках установлены инфракрасные излучатели.

5. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что линия приготовления полимерного раствора, содержащего гидроксиды щелочных или щелочноземельных металлов, содержит смеситель, соединенный с линией подачи полимерного раствора, содержащего гидроксиды щелочных или щелочноземельных металлов, узлом дозированной подачи порошка щелочных или щелочноземельных металлов, на выходе смесителя установлен сетчатый фильтр.

6. Установка по п. 5, отличающаяся тем, что в линии подачи полимерного раствора, содержащего гидроксиды щелочных или щелочноземельных металлов, установлен узел растворения полимера, выполненный в виде емкости, помещенной в водяную баню.

7. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит герметичную емкость для хранения адсорбента.