RU2090257C1

RU2090257C1 - Carbon dioxide absorbent

Info

Publication number: RU2090257C1
Application number: RU92007477A
Authority: RU
Inventors: А.А. Юркевич; В.М. Вершинин; А.А. Асабин; Н.О. Хвостова; Т.А. Попова
Original assignee: Войсковая часть 20914
Priority date: 1992-11-24
Filing date: 1992-11-24
Publication date: 1997-09-20

Abstract

FIELD: gas absorbents. SUBSTANCE: solid chemical carbon dioxide absorbent that may be utilized in purification means for breathing gas media contains 75-82 wt % lithium hydride and 18-25 wt % asbestos. EFFECT: increased stoichiometric absorption capacity. 1 tbl

Description

Изобретение относится к твердым пористым химическим поглотителям CO₂, которые могут использоваться в средствах очистки дыхательной газовой среды в экологически замкнутых объемах, а также в водолазных дыхательных аппаратах.The invention relates to solid porous chemical CO ₂ absorbers that can be used in purification of a respiratory gas medium in ecologically closed volumes, as well as in diving breathing apparatus.

Известны поглотители двуокиси углерода на основе окисей и гидроокисей щелочных и щелочноземельных металлов, характеризующиеся невысокой стехиометрической емкостью по CO₂ [Мельников А. Основы хемосорбции. М. -Л. Оборонгиз, 1938, с.142]
Недостатком таких поглотителей являются их низкие кинетические характеристики.Known absorbers of carbon dioxide based on oxides and hydroxides of alkali and alkaline earth metals, characterized by a low stoichiometric capacity for CO ₂ [Melnikov A. Fundamentals of chemisorption. M. -L. Oborongiz, 1938, p.142]
The disadvantage of such absorbers is their low kinetic characteristics.

Известен поглотитель CO₂,содержащий гидроксид лития 85-90 вес% и гидроксид кальция 10-15 вес. [ТУ6-16-24-97-81, ТP ВТ347-81] Его стехиометрическая емкость составляет 467 лCO₂/кг, степень отработки - 0,32.Known absorbent CO ₂ containing lithium hydroxide 85-90 wt.% And calcium hydroxide 10-15 weight. [TU6-16-24-97-81, TP VT347-81] Its stoichiometric capacity is 467 lCO ₂ / kg, the degree of working off is 0.32.

Недостатками данного поглотителя является его низкие химические характеристики, недостаточная механическая прочность. The disadvantages of this absorber is its low chemical characteristics, lack of mechanical strength.

Наиболее близким к изобретению по достигаемому результату является поглотитель CO₂, содержащий асбест и соединение щелочного металла [патент Великобритании N 1361913, CIA, 1974, прототип] В качестве соединения щелочного металла использовался гидроксид натрия. Его стехиометрическая емкость составляла 280 лCO₂/кг.Closest to the invention, the achieved result is a CO ₂ absorber containing asbestos and an alkali metal compound [UK patent N 1361913, CIA, 1974, prototype] Sodium hydroxide was used as the alkali metal compound. Its stoichiometric capacity was 280 lCO ₂ / kg.

Недостатками данного поглотителя является его низкие кинетические характеристики, значительная гигроскопичность и невысокая степень отработки по CO₂.The disadvantages of this absorber are its low kinetic characteristics, significant hygroscopicity and a low degree of development of CO ₂ .

Задачей данного изобретения является создание поглотителя с высокой стехиометрической емкостью и степенью отработки по CO₂, а также незначительной гигроскопичностью и возможностью компенсации газовых потерь при работе.The objective of the invention is to provide an absorber with a high stoichiometric capacity and a degree of CO ₂ exhaustion, as well as low hygroscopicity and the ability to compensate for gas losses during operation.

Поставленная цель достигается тем, что в поглотителе CO₂, содержащем асбест и соединение щелочного металла, согласно изобретению в качестве соединения щелочного металла содержится гидрид лития при следующем соотношении компонентов (мас.):
гидрид лития 75-82
асбест 18-25
Техническим результатом, который получается при осуществлении предлагаемого изобретения, является получение высокоемкого поглотителя CO₂. Процесс поглощения предлагаемым поглотителем может быть представлен следующим уравнением:
2LiH+CO₂+2H₂O _→ Li₂CO₃+2H₂+H₂O
Выделившийся водород может быть использован для формирования водородсодержащих ДГС в водолазных дыхательных аппаратах, а также для компенсации утечек H₂ в системах жизнеобеспечения водолазных барокамер.This goal is achieved in that in the CO ₂ absorber containing asbestos and an alkali metal compound, according to the invention, lithium hydride is contained as an alkali metal compound in the following ratio of components (wt.):
lithium hydride 75-82
asbestos 18-25
The technical result that is obtained by the implementation of the present invention is to obtain a high-capacity CO ₂ absorber. The absorption process of the proposed absorber can be represented by the following equation:
2LiH + CO ₂ + 2H ₂ O _ → Li ₂ CO ₃ + 2H ₂ + H ₂ O
Hydrogen released can be used to form hydrogen-containing DHAs in diving breathing apparatus, as well as to compensate for H ₂ leaks in the life support systems of diving pressure chambers.

Предлагаемый поглотитель был получен следующим образом. Гидрид лития измельчался и просеивался. Порошок с дисперсностью частиц менее 300 мкм смешивался с асбестовым волокном с последующим формированием на прессе. Давление прессования составляло 1040 кгс/ см². Отпрессованные при различных соотношениях гидрид лития асбест образцы поглотителя в форме таблеток диаметром 5 мм и высотой 2 мм подвергались испытанием на активность по CO₂ в динамической трубке при следующих условиях: температура 20^oC, относительная влажность 98% удельный расход очищаемой газовой среды через слой поглотитель 0,5 л/мин. см², давление газовой среды 0,1 МПа.The proposed absorber was obtained as follows. Lithium hydride was ground and sieved. A powder with a particle size of less than 300 microns was mixed with asbestos fiber, followed by formation on the press. The pressing pressure was 1040 kgf / cm ² . Pressed at various ratios of lithium hydride asbestos, the samples of the absorber in the form of tablets with a diameter of 5 mm and a height of 2 mm were tested for CO ₂ activity in a dynamic tube under the following conditions: temperature 20 ^° C, relative humidity 98%, specific gas flow rate through the absorber layer 0.5 l / min. cm ² , the pressure of the gas medium 0.1 MPa.

Результаты испытаний представлены в таблице. The test results are presented in the table.

Для сравнения был приготовлен поглотитель CO₂-прототип. Для этого гидроксид натрия измельчался, смешивался с небольшим количеством асбеста и прессовался.For comparison, a CO ₂ prototype absorber was prepared. For this, sodium hydroxide was crushed, mixed with a small amount of asbestos and pressed.

Результаты испытаний образца-прототипа представлены в таблице. The test results of the prototype sample are presented in the table.

Как видно из данных, приведенных в таблице, образцы поглотителя, полученные по заявленному составу (примеры 1-4), имеют высокую стехиометрическую емкость и степень отработки. В течение всего времени работы образцы сохраняют свою форму. Образцы поглотителя, содержащие меньше асбеста (пример 5), полностью разрушается. Разрушение образца приводит к его оплыванию и кристаллизации за счет взаимодействия образующегося LiOH с CO₂ и H₂О, что увеличивает сопротивление газовому потоку и, таким образом, затрудняет или полностью прекращает дыхание водолаза. Образцы поглотителя, содержащие больше асбеста (например 6), быстро набухают, увеличиваясь в объеме в2,5 раза. Набухшие образцы резко увеличивают сопротивление разовому потоку и полностью прекращают дыхание водолаза.As can be seen from the data given in the table, the samples of the absorber obtained by the claimed composition (examples 1-4) have a high stoichiometric capacity and the degree of development. Throughout the entire time of work, the samples retain their shape. Absorbent samples containing less asbestos (Example 5) are completely destroyed. The destruction of the sample leads to its melting and crystallization due to the interaction of the resulting LiOH with CO ₂ and H ₂ O, which increases the resistance to the gas flow and, thus, makes it difficult or completely stops the diver's breathing. Absorbent samples containing more asbestos (for example 6) swell rapidly, increasing in volume by 2.5 times. Swollen samples sharply increase the resistance to a single flow and completely stop the diver's breathing.

Поглотитель-прототип (пример 7) характеризуется значительно меньшей стехиометрической емкостью в3 раза, а также меньшей степенью обработки в2,8 раза. The prototype absorber (Example 7) is characterized by a significantly lower stoichiometric capacity by 3 times, as well as a lower degree of processing by 2.8 times.

Таким образом, предлагаемый поглотитель CO₂ характеризуется высокой стехиометрической емкостью, значительной степенью обработки, низкой гигроскопичностью, а также возможностью компенсации газовых потерь за счет выделения H₂. Кроме того, при поглощении CO₂ заявленным поглотителем в присутствии влаги выделяется большое количество теплоты, которая может использоваться для подогрева ДГС.Thus, the proposed CO ₂ absorber is characterized by a high stoichiometric capacity, a significant degree of processing, low hygroscopicity, and the ability to compensate for gas losses due to the release of H ₂ . In addition, when CO _{2 is} absorbed by the claimed absorber in the presence of moisture, a large amount of heat is released, which can be used to heat DHS.

Claims

A carbon dioxide absorber containing asbestos and an alkali metal compound, characterized in that it contains lithium hydride as the alkali metal compound in the following ratio, wt.

Lithium Hydride 75 82
Asbestos 18 25v