RU2669857C1 - Method of obtaining product for air regeneration - Google Patents

Method of obtaining product for air regeneration Download PDF

Info

Publication number
RU2669857C1
RU2669857C1 RU2017143506A RU2017143506A RU2669857C1 RU 2669857 C1 RU2669857 C1 RU 2669857C1 RU 2017143506 A RU2017143506 A RU 2017143506A RU 2017143506 A RU2017143506 A RU 2017143506A RU 2669857 C1 RU2669857 C1 RU 2669857C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hydrogen peroxide
product
air regeneration
lithium
magnesium sulfate
Prior art date
Application number
RU2017143506A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Анатольевич Феропонтов
Роман Андреевич Нефедов
Василий Александрович Погонин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ")
Priority to RU2017143506A priority Critical patent/RU2669857C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2669857C1 publication Critical patent/RU2669857C1/en

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A62LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62DCHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
    • A62D9/00Composition of chemical substances for use in breathing apparatus

Abstract

FIELD: meeting human vital requirements.SUBSTANCE: invention relates to obtaining products for air regeneration for life support systems. To obtain the product for air regeneration, a mixture of hydrogen peroxide solution with magnesium sulfate and lithium and potassium hydroxides with subsequent dehydration of the obtained alkaline solution of hydrogen peroxide by spraying it in a drying agent flow. In this case, orthoboric acid is added to the hydrogen peroxide solution after the addition of magnesium sulfate at a molar ratio of hydrogen peroxide/orthoboric acid (HO/HBO) = 285–800. Lithium and potassium hydroxides are introduced simultaneously in two portions with an interval of 7–10 minutes so that the temperature in the synthesis zone does not exceed 40 °C.EFFECT: due to intensification of mass-exchange processes at the gas-liquid boundaries and liquid-solid phase, the degree of carbon dioxide product processing is increased for air regeneration when it is used in individual breathing apparatus, which ensures a reduction in the mass-dimensional parameters of the product.1 cl, 5 ex, 1 tbl

Description

Изобретение относится к способам получения продуктов для регенерации воздуха на основе надпероксида калия, используемых для защиты органов дыхания человека от поражающих факторов химической и биологической природы в индивидуальных дыхательных аппаратах (ИДА).The invention relates to methods for producing products for the regeneration of air based on potassium superoxide, used to protect human respiratory organs from damaging factors of a chemical and biological nature in individual breathing apparatus (IDA).

Известен способ получения продукта для регенерации воздуха [патент РФ №2596770 МПК A62D 9/00, 2016 г.], осуществляемый следующим образом. В раствор пероксида водорода с концентрацией от 50 до 85% массовых при интенсивном перемешивании вводят сульфат магния. После его полного растворения (примерно 1-3 минуты) в жидкую фазу вводят тетрабораты щелочных металлов, в качестве которых используют тетрабораты лития, натрия, калия или их смесь, затем гидроксид лития и гидроксид калия. Гидроксид калия вводят в систему через 10÷15 минут после введения гидроксида лития. Мольное соотношение исходных компонентов должно составлять следующие величины: пероксид водорода/сульфат магния (H2O2/MgSO4)=450÷800; пероксид водорода/тетраборат щелочного металла (H2O2/Me2B4O7)=400÷700; пероксид водорода/гидроксид лития (H2O2/LiOH)=3,0÷15,0; пероксид водорода/гидроксид калия (Н2О2/КОН)=1,60÷2,00. Для снижения кинетики процесса распада пероксида водорода добавление гидроксидов лития и калия проводят таким образом, чтобы температура жидкой фазы тройной системы МеОН - H2O2 - H2O (щелочной раствор пероксида водорода) не превышала 25°С. Полученный щелочной раствор пероксида водорода диспергируют форсункой в сушильную камеру в прямотоке сушильного агента, где происходит его дегидратация. Используется типовая сушильная камера с форсункой. В качестве сушильного агента используют воздух или любой инертный газ, например азот. Температуру сушильного агента варьируют в пределах от 120 до 300°С (предпочтительно 180÷220°С). По окончании дегидратации твердый продукт отделяют от газовой смеси с помощью обычного батарейного циклона и рукавного фильтра и собирают в специальный контейнер. Далее полученный продукт формуют различными способами для придания определенной геометрической формы (гранулы, блоки, таблетки и др.).A known method of obtaining a product for air regeneration [RF patent No. 2596770 IPC A62D 9/00, 2016], as follows. Magnesium sulfate is introduced into a solution of hydrogen peroxide with a concentration of from 50 to 85% by mass with vigorous stirring. After it is completely dissolved (about 1-3 minutes), alkali metal tetraborates are introduced into the liquid phase, using lithium, sodium, potassium tetraborates or a mixture thereof, then lithium hydroxide and potassium hydroxide. Potassium hydroxide is introduced into the system 10-15 minutes after the introduction of lithium hydroxide. The molar ratio of the starting components should be as follows: hydrogen peroxide / magnesium sulfate (H 2 O 2 / MgSO 4 ) = 450 ÷ 800; hydrogen peroxide / alkali metal tetraborate (H 2 O 2 / Me 2 B 4 O 7 ) = 400 ÷ 700; hydrogen peroxide / lithium hydroxide (H 2 O 2 / LiOH) = 3.0 ÷ 15.0; hydrogen peroxide / potassium hydroxide (H 2 O 2 / KOH) = 1.60 ÷ 2.00. To reduce the kinetics of the decomposition of hydrogen peroxide, the addition of lithium and potassium hydroxides is carried out so that the temperature of the liquid phase of the ternary system MeOH - H 2 O 2 - H 2 O (alkaline solution of hydrogen peroxide) does not exceed 25 ° C. The resulting alkaline solution of hydrogen peroxide is dispersed by a nozzle into the drying chamber in the direct flow of the drying agent, where it is dehydrated. A typical drying chamber with a nozzle is used. As a drying agent, air or any inert gas, for example nitrogen, is used. The temperature of the drying agent ranges from 120 to 300 ° C (preferably 180 ÷ 220 ° C). At the end of dehydration, the solid product is separated from the gas mixture using a conventional battery cyclone and bag filter and collected in a special container. Next, the resulting product is molded in various ways to give a certain geometric shape (granules, blocks, tablets, etc.).

Однако продукт для регенерации воздуха, полученный известным способом, характеризуется недостаточно высокой степенью отработки по диоксиду углерода, что приводит к увеличению массогабаритных параметров индивидуальных дыхательных аппаратов. Последнее крайне неудобно при эксплуатации ИДА пользователями, вынужденными в силу специфики условий труда постоянно носить их (например, шахтеры). Кроме того, данный способ недостаточно экономичен и безопасен.However, the product for air regeneration, obtained in a known manner, is characterized by an insufficiently high degree of development of carbon dioxide, which leads to an increase in the weight and size parameters of individual breathing apparatus. The latter is extremely inconvenient during the operation of IDA by users who are forced to constantly wear them (for example, miners) due to the specifics of working conditions. In addition, this method is not economical and safe.

Задачей изобретения является разработка способа получения продукта для регенерации воздуха, имеющего улучшенные эксплуатационные характеристик при его работе в составе индивидуальных дыхательных аппаратов.The objective of the invention is to develop a method for producing a product for the regeneration of air, having improved operational characteristics during its operation as part of individual breathing apparatus.

Технический результат заключается в получении продукта для регенерации воздуха, имеющего высокую степень отработки по диоксиду углерода при его эксплуатации в индивидуальных дыхательных аппаратах, обеспечивающую снижение массогабаритных параметров изделия.The technical result consists in obtaining a product for the regeneration of air having a high degree of development of carbon dioxide during its operation in individual breathing apparatus, which ensures a reduction in the overall dimensions of the product.

Дополнительным техническим результатом является повышение экономичности и безопасности процесса.An additional technical result is to increase the efficiency and safety of the process.

Технический результат достигается тем, что в способе получения продукта для регенерации воздуха путем смешения раствора пероксида водорода с сульфатом магния и гидроксидами лития и калия с последующей дегидратацией полученного щелочного раствора пероксида водорода распылением его в токе сушильного агента, в раствор пероксида водорода после его смешения с сульфатом магния вводят ортоборную кислоту при мольном соотношении пероксид водорода/ортоборная кислота (H2O23ВО3)=285÷800.The technical result is achieved by the fact that in the method for producing a product for air regeneration by mixing a hydrogen peroxide solution with magnesium sulfate and lithium and potassium hydroxides, followed by dehydration of the obtained alkaline hydrogen peroxide solution by spraying it in a stream of a drying agent into a hydrogen peroxide solution after mixing it with sulfate magnesium is introduced into orthoboric acid at a molar ratio of hydrogen peroxide / orthoboric acid (H 2 O 2 / N 3 VO 3 ) = 285 ÷ 800.

При этом гидроксиды лития и калия вводят в жидкую фазу одновременно двумя порциями с интервалом 7-10 минут таким образом, чтобы температура в зоне синтеза не превышала 40°С.In this case, lithium and potassium hydroxides are introduced into the liquid phase simultaneously in two portions with an interval of 7-10 minutes so that the temperature in the synthesis zone does not exceed 40 ° C.

Изобретение позволяет достигнуть заявленный технический результат по следующим обстоятельствам. Как хорошо известно специалистам, работающим в технике процессов хемосорбции, поглощение из газообразной фазы сорбата (CO2) происходит в тонком слое жидкой фазы, образующейся на поверхности хемосорбентов. Часто лимитирующей стадией процессов хемосорбции является внутренняя диффузия молекул сорбата в объем жидкой фазы и образование в ней ионизированных молекул, вступающих в химические реакции. При нейтрализации ортоборной кислоты щелочами в водных растворах не образуются ортобораты, содержащие ион (ВО3)3-, поскольку ортобораты практически полностью гидролизуются вследствие слишком малой константы образования [В(ОН)4]-. В растворе образуются тетрабораты, метабораты и соли других полиборных кислот (nB2O2⋅mH2O), не существующие в свободном состоянии (и которые по этой причине невозможно ввести в жидкую фазу в виде исходных соединений), что хорошо известно из курса неорганической химии [Карапетьянц М.X. Дракин С.И. Общая и неорганическая химия. М.: Химия 1994]. Присутствие в жидкой фазе в указанном количестве солей щелочных металлов полиборных кислот приводит к снижению вязкости поверхностной пленки водного раствора, образующейся на поверхности продукта для регенерации воздуха, что приводит к усилению диффузионных процессов на границах раздела фаз, в жидкой фазе и повышению растворимости и ионизации диоксида углерода в водном растворе поверхностной пленки. В результате за счет интенсификации массообменных процессов на границах газ - жидкость и жидкость - твердая фаза повышается степень отработки продукта для регенерации воздуха по диоксиду углерода.The invention allows to achieve the claimed technical result due to the following circumstances. As is well known to those skilled in the art of chemisorption processes, absorption from the gaseous phase of sorbate (CO 2 ) occurs in a thin layer of the liquid phase formed on the surface of the chemisorbents. Often the limiting stage of chemisorption processes is the internal diffusion of sorbate molecules into the bulk of the liquid phase and the formation of ionized molecules in it that enter into chemical reactions. When neutralizing orthoboric acid with alkalis, orthoborates containing (BO 3 ) 3– ion are not formed in aqueous solutions, since orthoborates are almost completely hydrolyzed due to the too low formation constant [B (OH) 4 ] - . In the solution tetraborates, metaborates and salts of other polyboric acids (nB 2 O 2 ⋅ mH 2 O) that do not exist in the free state (and which for this reason cannot be introduced into the liquid phase in the form of the starting compounds) are formed, which is well known from the inorganic course chemistry [Karapetyants M.X. Drakin S.I. General and inorganic chemistry. M .: Chemistry 1994]. The presence in the liquid phase in the indicated amount of alkali metal salts of polyboric acids leads to a decrease in the viscosity of the surface film of an aqueous solution formed on the surface of the product for air regeneration, which leads to increased diffusion processes at the phase boundaries in the liquid phase and an increase in the solubility and ionization of carbon dioxide in an aqueous solution of a surface film. As a result, due to the intensification of mass transfer processes at the gas - liquid and liquid - solid phase boundaries, the degree of product development for air regeneration by carbon dioxide increases.

Необходимо отметить, что взаимодействие пероксида водорода и гидроксидов щелочных металлов при нормальных условиях - ярко выраженный экзотермический процесс, сопровождающийся каталитическим разложением пероксидных продуктов под воздействием гидроксид - анионов [У. Шамб, Ч. Сеттерфилд, Р. Вентворс. Перекись водорода, - М.: Иностранная литература, - 1958. - 578 с.] и выделением атомарного кислорода. Это не только приводит к снижению содержания пероксидных соединений в продукте синтеза, но и создает дополнительную угрозу возникновения «кислородного» пожара, локализовать который практически невозможно. Поэтому следует отметить, что полученный щелочной раствор пероксида водорода при температуре 40°С за 8 часов (продолжительность технологического цикла) теряет не более 0,28% активного кислорода, т.е. меньше, чем щелочной раствор пероксида водорода, приготовленный с использованием технологических приемов и соотношения компонентов, описанных в патенте РФ №2596770, где щелочной раствор пероксида водорода при температуре 25°С за 8 часов (продолжительность технологического цикла) теряет 0,35% активного кислорода. Таким образом, здесь абсолютно уместно говорить об увеличении стабилизирующего влияния присутствующих в щелочном растворе пероксида водорода ионов на химическую устойчивость жидкой фазы тройной системы МеОН-H2O2-H2O и повышении безопасности процесса получения продукта для регенерации воздуха. Механизм стабилизации различных растворов пероксида водорода неизвестен [Г.А. Серышев. Химия и технология перекиси водорода, - Л.: Химия, -1984. - С. 182.]. Поэтому сложно однозначно оценить влияние того или иного иона или их ассоциатов, содержащихся в многокомпонентном растворе, на стабильность системы в целом. Нахождение стабилизатора для конкретной цели - задача, которая решается только эмпирическим путем. Но было отмечено, что в раствор пероксида водорода в первую очередь следует вводить сульфат магния, а после его растворения вводить в полученный раствор ортоборную кислоту, а гидроксиды щелочных металлов следует вводить двумя порциями с интервалом 7-10 минут.It should be noted that the interaction of hydrogen peroxide and alkali metal hydroxides under normal conditions is a pronounced exothermic process, accompanied by catalytic decomposition of peroxide products under the influence of hydroxide anions [U. Chamb, C. Setterfield, R. Wentworth. Hydrogen peroxide, - M .: Foreign literature, - 1958. - 578 p.] And the release of atomic oxygen. This not only leads to a decrease in the content of peroxide compounds in the synthesis product, but also creates an additional threat of an “oxygen” fire, which is almost impossible to localize. Therefore, it should be noted that the obtained alkaline solution of hydrogen peroxide at a temperature of 40 ° C for 8 hours (the duration of the technological cycle) loses no more than 0.28% of active oxygen, i.e. less than an alkaline hydrogen peroxide solution prepared using technological methods and the ratio of components described in RF patent No. 2596770, where an alkaline hydrogen peroxide solution at a temperature of 25 ° C for 8 hours (the duration of the technological cycle) loses 0.35% of active oxygen. Thus, it is absolutely appropriate to talk about increasing the stabilizing effect of ions present in an alkaline solution of hydrogen peroxide on the chemical stability of the liquid phase of the ternary system MeOH-H 2 O 2 -H 2 O and increasing the safety of the process of obtaining a product for air regeneration. The mechanism of stabilization of various solutions of hydrogen peroxide is unknown [G.A. Seryshev. Chemistry and technology of hydrogen peroxide, - L .: Chemistry, -1984. - S. 182.]. Therefore, it is difficult to unambiguously assess the effect of a particular ion or their associates contained in a multicomponent solution on the stability of the system as a whole. Finding a stabilizer for a specific purpose is a task that can only be solved empirically. But it was noted that magnesium sulfate should be introduced into the hydrogen peroxide solution first, and after its dissolution, orthoboric acid should be introduced into the resulting solution, and alkali metal hydroxides should be introduced in two portions with an interval of 7-10 minutes.

Кроме того, использование ортоборной кислоты позволяет ускорить процесс приготовления щелочного раствора пероксида водорода и осуществлять его приготовление и хранение в течение производственного цикла при более низкой температуре, что положительно отражается на экономичности способа получения продукта для регенерации воздуха.In addition, the use of orthoboric acid allows you to speed up the process of preparing an alkaline solution of hydrogen peroxide and to prepare and store it during the production cycle at a lower temperature, which positively affects the efficiency of the method of obtaining a product for air regeneration.

Способ получения продукта для регенерации воздуха осуществляют следующим образом. В раствор пероксида водорода с концентрацией от 50 до 85% массовых при интенсивном перемешивании вводят сульфат магния. После его полного растворения (примерно 1-3 минуты) в жидкую фазу вводят ортоборную кислоту при мольном соотношении пероксид водорода/ортоборная кислота (H2O2/H3BO3)=285÷800, гидроксид лития и гидроксид калия. Гидроксиды лития и калия вводят в систему одновременно двумя порциями с интервалом 7÷10 минут таким образом, чтобы температура в зоне реакции не превышала 40°С. Такой режим позволяет максимально нивелировать влияние температурного фактора на разложение пероксидных продуктов. Полученный щелочной раствор пероксида водорода диспергируют форсункой в сушильную камеру в прямотоке предварительно декарбонизированного сушильного агента, где происходит его дегидратация. Используется типовая сушильная камера с форсункой. В качестве сушильного агента используют воздух или любой инертный газ, например азот. Декарбонизация сушильного агента проводится с помощью любого поглотителя диоксида углерода. Для уменьшения расхода сушильного агента его предварительно можно обезвоживать, пропуская через регенерируемые поглотители воды типа цеолита, силикате ля и др. Температуру сушильного агента варьируют в пределах от 120 до 300°С (предпочтительно 180÷220°С). По окончании дегидратации твердый продукт отделяют от газовой смеси с помощью обычного батарейного циклона и рукавного фильтра и собирают в специальный контейнер. Далее полученный продукт формуют различными способами для придания определенной геометрической формы (гранулы, блоки, таблетки и др.) и размещают в патроне ИДА.A method of obtaining a product for air regeneration is as follows. Magnesium sulfate is introduced into a solution of hydrogen peroxide with a concentration of from 50 to 85% by mass with vigorous stirring. After it is completely dissolved (about 1-3 minutes), orthoboric acid is introduced into the liquid phase at a molar ratio of hydrogen peroxide / orthoboric acid (H 2 O 2 / H 3 BO 3 ) = 285 ÷ 800, lithium hydroxide and potassium hydroxide. Lithium and potassium hydroxides are introduced into the system simultaneously in two portions with an interval of 7 ÷ 10 minutes so that the temperature in the reaction zone does not exceed 40 ° C. This mode allows you to level out the influence of the temperature factor on the decomposition of peroxide products. The obtained alkaline solution of hydrogen peroxide is dispersed by a nozzle into the drying chamber in the direct flow of a previously decarbonized drying agent, where it is dehydrated. A typical drying chamber with a nozzle is used. As a drying agent, air or any inert gas, for example nitrogen, is used. Decarbonization of the drying agent is carried out using any carbon dioxide scavenger. To reduce the consumption of the drying agent, it can be preliminarily dehydrated by passing through regenerated water absorbers such as zeolite, silicate, etc. The temperature of the drying agent varies from 120 to 300 ° C (preferably 180 ÷ 220 ° C). At the end of dehydration, the solid product is separated from the gas mixture using a conventional battery cyclone and bag filter and collected in a special container. Next, the resulting product is molded in various ways to give a certain geometric shape (granules, blocks, tablets, etc.) and placed in an IDA cartridge.

В примерах 1-5 приведены данные о получении заявляемым способом продукта для регенерации воздуха.In examples 1-5 shows data on the receipt of the claimed method of a product for air regeneration.

Пример 1.Example 1

К 56,82 л водного 50% раствора пероксида водорода при непрерывном перемешивании добавляют 150 г сульфата магния (H2O2/MgSO4=800). После растворения MgSO4 примерно через 1 минуту в жидкую фазу вводят 77,5 г ортоборной кислоты (H2O2/H3BO3=800), затем одновременно 0,8 кг гидроксида лития и 3,1 кг твердого 90% гидроксида калия. Примерно через 7 минут после прохождения реакции нейтрализации и равномерного распределения всех введенных компонентов по объему жидкой фазы одновременно добавляют 7,2 кг гидроксида лития (H2O2/LiOH=3) и 28,0 кг твердого 90% гидроксида калия (H2O2/КОН=2,0). Добавление второй порции щелочей производят таким образом, чтобы температура жидкой фазы не превышала 40°С. После этого раствор диспергируют через форсунку в сушильную камеру, в которую подают декарбонизованный осушенный воздух, нагретый до температуры 220°С. Расход раствора через форсунку составляет 155 мл/мин. Расход сушильного агента 970 кг/час. Получают 39,8 кг продукта, содержащего 67,9% KO2, 7,5% КОН, 15,5% Li2O2, 3,8% LiOH, 4,3% H2O, 0,65% полиборатов лития и калия и 0,35% MgSO4.To 56.82 L of an aqueous 50% hydrogen peroxide solution, 150 g of magnesium sulfate (H 2 O 2 / MgSO 4 = 800) are added with continuous stirring. After MgSO 4 is dissolved, after about 1 minute, 77.5 g of orthoboric acid (H 2 O 2 / H 3 BO 3 = 800) is introduced into the liquid phase, then 0.8 kg of lithium hydroxide and 3.1 kg of solid 90% potassium hydroxide are simultaneously . About 7 minutes after the neutralization reaction and the uniform distribution of all introduced components throughout the volume of the liquid phase, 7.2 kg of lithium hydroxide (H 2 O 2 / LiOH = 3) and 28.0 kg of solid 90% potassium hydroxide (H 2 O 2 / KOH = 2.0). The addition of a second portion of alkalis is carried out in such a way that the temperature of the liquid phase does not exceed 40 ° C. After that, the solution is dispersed through the nozzle into the drying chamber, into which decarbonized, dried air is heated, heated to a temperature of 220 ° C. The flow rate of the solution through the nozzle is 155 ml / min. The consumption of the drying agent is 970 kg / h. 39.8 kg of product is obtained containing 67.9% KO 2 , 7.5% KOH, 15.5% Li 2 O 2 , 3.8% LiOH, 4.3% H 2 O, 0.65% lithium polyborates and potassium and 0.35% MgSO 4 .

Пример 2.Example 2

К 51,7 л водного 50% раствора пероксида водорода при непрерывном перемешивании добавляют 210 г сульфата магния (H2O2/MgSO4=520). После растворения MgSO4 примерно через 1,5 минуты в жидкую фазу вводят 94,0 г ортоборной кислоты (H2O2/H3BO3=600), затем одновременно 0,44 кг гидроксида лития и 3,1 кг твердого 90% гидроксида калия. Примерно через 8 минут после прохождения реакции нейтрализации и равномерного распределения всех введенных компонентов по объему жидкой фазы одновременно добавляют 3,93 кг гидроксида лития (H2O2/LiOH=5) и 28,0 кг твердого 90% гидроксида калия (H2O2/КОН=1,82). Добавление второй порции щелочей производят таким образом, чтобы температура жидкой фазы не превышала 40°С. Далее как в примере 1. Получают 38,5 кг продукта, содержащего 74,3% KO2, 9,4% КОН, 9,2% Li2O2, 2,6% LiOH, 3,8% H2O, 0,45% полиборатов лития и калия и 0,25% MgSO4.To 51.7 L of an aqueous 50% hydrogen peroxide solution, 210 g of magnesium sulfate (H 2 O 2 / MgSO 4 = 520) was added with continuous stirring. After dissolution of MgSO 4, after approximately 1.5 minutes, 94.0 g of orthoboric acid (H 2 O 2 / H 3 BO 3 = 600) was introduced into the liquid phase, then simultaneously 0.44 kg of lithium hydroxide and 3.1 kg of solid 90% potassium hydroxide. About 8 minutes after the neutralization reaction was carried out and all introduced components were uniformly distributed throughout the volume of the liquid phase, 3.93 kg of lithium hydroxide (H 2 O 2 / LiOH = 5) and 28.0 kg of solid 90% potassium hydroxide (H 2 O) were simultaneously added 2 / KOH = 1.82). The addition of a second portion of alkalis is carried out in such a way that the temperature of the liquid phase does not exceed 40 ° C. Further, as in example 1. Receive 38.5 kg of a product containing 74.3% KO 2 , 9.4% KOH, 9.2% Li 2 O 2 , 2.6% LiOH, 3.8% H 2 O, 0.45% of lithium and potassium polyborates and 0.25% of MgSO 4 .

Пример 3.Example 3

К 45,45 л водного 50% раствора пероксида водорода при непрерывном перемешивании добавляют 160 г сульфата магния (H2O2/MgSO4=600). После растворения MgSO4 примерно через 1,5 минуты в жидкую фазу вводят 99,2 г ортоборной кислоты (H2O2/H3BO3=500), затем одновременно 0,13 кг гидроксида лития и 3,1 кг твердого 90% гидроксида калия. Примерно через 8 минут после прохождения реакции нейтрализации и равномерного распределения всех введенных компонентов по объему жидкой фазы одновременно добавляют 1,15 кг гидроксида лития (H2O2/LiOH=15) и 28,0 кг твердого 90% гидроксида калия (H2O2/КОН=1,6). Добавление второй порции щелочей производят таким образом, чтобы температура жидкой фазы не превышала 40°С. Далее как в примере 1. Получают 36,2 кг продукта, содержащего 78,9% KO2, 13,2% КОН, 2,9% Li2O2, 0,5% LiOH, 3,6% H2O, 0,54% полиборатов лития и калия и 0,36% MgSO4.To 45.45 L of an aqueous 50% hydrogen peroxide solution, 160 g of magnesium sulfate (H 2 O 2 / MgSO 4 = 600) are added with continuous stirring. After dissolution of MgSO 4, after approximately 1.5 minutes, 99.2 g of orthoboric acid (H 2 O 2 / H 3 BO 3 = 500) are introduced into the liquid phase, then simultaneously 0.13 kg of lithium hydroxide and 3.1 kg of solid 90% potassium hydroxide. About 8 minutes after the neutralization reaction was carried out and all introduced components were uniformly distributed throughout the volume of the liquid phase, 1.15 kg of lithium hydroxide (H 2 O 2 / LiOH = 15) and 28.0 kg of solid 90% potassium hydroxide (H 2 O 2 / KOH = 1.6). The addition of a second portion of alkalis is carried out in such a way that the temperature of the liquid phase does not exceed 40 ° C. Further, as in example 1. Receive 36.2 kg of a product containing 78.9% KO 2 , 13.2% KOH, 2.9% Li 2 O 2 , 0.5% LiOH, 3.6% H 2 O, 0.54% of lithium and potassium polyborates and 0.36% of MgSO 4 .

Пример 4.Example 4

К 27,23 л водного 85% раствора пероксида водорода при непрерывном перемешивании добавляют 167 г сульфата магния (H2O2/MgSO4=670). После растворения MgSO4 примерно через 2 минуты в жидкую фазу вводят 165,2 г ортоборной кислоты (H2O2/H3BO3=350), затем одновременно 0,32 кг гидроксида лития и 3,1 кг твердого 90% гидроксида калия. Примерно через 9 минут после прохождения реакции нейтрализации и равномерного распределения всех введенных компонентов по объему жидкой фазы одновременно добавляют 2,87 кг гидроксида лития (H2O2/LiOH=7) и 28,0 кг твердого 90% гидроксида калия (H2O2/КОН=1,86). Добавление второй порции щелочей производят таким образом, чтобы температура жидкой фазы не превышала 40°С. Далее как в примере 1. Получают 37,6 кг продукта, содержащего 76,3% KO2, 12,2% КОН, 6,2% Li2O2, 1,5% LiOH, 3,2% H2O, 0,3% полиборатов лития и калия и 0,3% MgSO4.To 27.23 L of an aqueous 85% hydrogen peroxide solution, 167 g of magnesium sulfate (H 2 O 2 / MgSO 4 = 670) was added with continuous stirring. After dissolution of MgSO 4, after about 2 minutes, 165.2 g of orthoboric acid (H 2 O 2 / H 3 BO 3 = 350) are introduced into the liquid phase, then simultaneously 0.32 kg of lithium hydroxide and 3.1 kg of solid 90% potassium hydroxide . Approximately 9 minutes after the neutralization reaction and the uniform distribution of all introduced components throughout the liquid phase, 2.87 kg of lithium hydroxide (H 2 O 2 / LiOH = 7) and 28.0 kg of solid 90% potassium hydroxide (H 2 O 2 / KOH = 1.86). The addition of a second portion of alkalis is carried out in such a way that the temperature of the liquid phase does not exceed 40 ° C. Further, as in example 1. Receive 37.6 kg of a product containing 76.3% KO 2 , 12.2% KOH, 6.2% Li 2 O 2 , 1.5% LiOH, 3.2% H 2 O, 0.3% lithium and potassium polyborates and 0.3% MgSO 4 .

Пример 5.Example 5

К 48,9 л водного 50% раствора пероксида водорода при непрерывном перемешивании добавляют 230 г сульфата магния (H2O2/MgSO4=450). После растворения MgSO4 примерно через 3 минуты в жидкую фазу вводят 187,2 г ортоборной кислоты (H2O23ВО3=285), затем одновременно 0,2 кг гидроксида лития и 3,1 кг твердого 90% гидроксида калия. Примерно через 10 минут после прохождения реакции нейтрализации и равномерного распределения всех введенных компонентов по объему жидкой фазы одновременно добавляют 1,86 кг гидроксида лития (H2O2/LiOH=10) и 28,0 кг твердого 90% гидроксида калия (H2O2/КОН=1,72). Добавление второй порции щелочей производят таким образом, чтобы температура жидкой фазы не превышала 40°С. Далее как в примере 1. Получают 36,4 кг продукта, содержащего 74,6% KO2, 13,2% КОН, 6,0% Li2O2, 0,9% LiOH, 4,3% H2O, 0,43% полиборатов лития и калия и 0,57% MgSO4.To 48.9 L of an aqueous 50% hydrogen peroxide solution, 230 g of magnesium sulfate (H 2 O 2 / MgSO 4 = 450) was added with continuous stirring. After dissolution of MgSO 4 after about 3 minutes, 187.2 g of orthoboric acid (H 2 O 2 / H 3 BO 3 = 285) are introduced into the liquid phase, then simultaneously 0.2 kg of lithium hydroxide and 3.1 kg of solid 90% potassium hydroxide . About 10 minutes after the neutralization reaction was carried out and all the introduced components were uniformly distributed throughout the volume of the liquid phase, 1.86 kg of lithium hydroxide (H 2 O 2 / LiOH = 10) and 28.0 kg of solid 90% potassium hydroxide (H 2 O) were simultaneously added 2 / KOH = 1.72). The addition of a second portion of alkalis is carried out in such a way that the temperature of the liquid phase does not exceed 40 ° C. Further, as in example 1. Receive 36.4 kg of a product containing 74.6% KO 2 , 13.2% KOH, 6.0% Li 2 O 2 , 0.9% LiOH, 4.3% H 2 O, 0.43% of lithium and potassium polyborates and 0.57% of MgSO 4 .

Продукт для регенерации воздуха, полученный заявляемым способом, испытан в патроне серийного индивидуального дыхательного аппарата ШСС-Т (ТУ ВТ 8.154.000), используемого шахтерами и горноспасателями, на установке "Искусственные легкие".The product for air regeneration obtained by the claimed method was tested in the cartridge of a serial individual breathing apparatus ShSS-T (TU VT 8.154.000), used by miners and rescuers, on the installation "Artificial lungs".

Испытания на установке "Искусственные легкие" проводили при следующих условиях:Tests on the installation "Artificial lungs" were carried out under the following conditions:

- легочная вентиляция- pulmonary ventilation 35,0±1 л/мин35.0 ± 1 L / min

- объемная подача диоксида углерода- volumetric supply of carbon dioxide 1,57±0,03 л/мин1.57 ± 0.03 L / min - влажность газо-воздушной смеси, %- humidity of the gas-air mixture,% 96-9896-98

- частота дыхания- breathing rate 20±0,5 мин-1 20 ± 0.5 min -1

- температура окружающей среды- ambient temperature 20-25°С20-25 ° C

Объемы кислорода и диоксида углерода указаны при 10°С и 101,3 кПа,Volumes of oxygen and carbon dioxide are indicated at 10 ° C and 101.3 kPa,

легочная вентиляция - при 37°С и 101,3 кПа.pulmonary ventilation - at 37 ° C and 101.3 kPa.

Для сравнения в тех же условиях испытывался продукт для регенерации воздуха, специально изготовленный по способу, описанному в патенте РФ №2596770 (пример 5). Все продукты для регенерации воздуха имели форму гранул одинакового размера и плотности. Время защитного действия ИДА определяли как время от начала его работы до того момента, когда концентрация CO2 в потоке газо-воздушной смеси на линии "вдоха" установки «Искусственные легкие» достигала 3%. Результаты испытаний представлены в таблице.For comparison, under the same conditions, a product was tested for air regeneration, specially manufactured by the method described in the patent of the Russian Federation No. 2596770 (example 5). All products for air regeneration had the form of granules of the same size and density. The time of the protective action of the IDA was determined as the time from the beginning of its operation to the moment when the concentration of CO 2 in the stream of the gas-air mixture on the inspiration line of the Artificial Lungs reached 3%. The test results are presented in the table.

Figure 00000001
Figure 00000001

Как видно из представленных в таблице данных, продукт для регенерации воздуха, полученный по изобретению, по таким важным эксплуатационным характеристикам, как время защитного действия и степень отработки по диоксиду углерода, превосходит аналогичные показатели продукта для регенерации воздуха, полученного по патенту РФ №2596770.As can be seen from the data presented in the table, the product for air regeneration obtained according to the invention, by such important operational characteristics as the time of the protective action and the degree of exhaustion of carbon dioxide, exceeds similar indicators of the product for air regeneration obtained according to the patent of the Russian Federation No. 2596770.

Перечисленные выше позитивные аспекты, связанные с процессом регенерации воздуха в патроне ИДА, обусловлены наличием в продукте для регенерации воздуха в указанном количестве солей щелочных металлов полиборных кислот и способом их введения в продукт, что приводит к снижению вязкости поверхностной пленки водного раствора, образующейся на поверхности продукта. Это, в свою очередь, приводит к усилению диффузионных процессов на границах раздела фаз, в жидкой фазе и повышению растворимости и ионизации реагирующих веществ в водном растворе поверхностной пленки. В результате за счет интенсификации массообменных процессов на границах газ - жидкость и жидкость - твердая фаза повышается степень отработки по диоксиду углерода продукта для регенерации воздуха при его эксплуатации в индивидуальных дыхательных аппаратах, что позволяет снизить массогабаритные параметры изделия.The above positive aspects associated with the process of air regeneration in the IDA cartridge are due to the presence of polyboric acids in the product for air regeneration in the indicated amount of alkali metal salts and the method of their introduction into the product, which leads to a decrease in the viscosity of the surface film of an aqueous solution formed on the surface of the product . This, in turn, leads to an increase in diffusion processes at the phase boundaries in the liquid phase and to an increase in the solubility and ionization of the reacting substances in the aqueous solution of the surface film. As a result, due to the intensification of mass transfer processes at the gas - liquid and liquid - solid phase boundaries, the degree of carbon dioxide production of the product for air regeneration during its operation in individual breathing apparatus increases, which allows to reduce the product's overall dimensions.

Это особенно актуально при эксплуатации продукта для регенерации воздуха в ИДА постоянного ношения пользователями, обусловленной спецификой условий труда.This is especially true when using the product for air regeneration in the IDA of constant wear by users, due to the specifics of working conditions.

Кроме того, присутствие в щелочном растворе пероксида водорода в указанном количестве солей щелочных металлов полиборных кислот и последовательность введения в жидкую фазу исходных компонентов позволяют сократить время приготовления щелочного раствора пероксида водорода и снизить в течение производственного цикла выделение атомарного кислорода, т.е. повысить безопасность и экономичность процесса.In addition, the presence in the alkaline solution of hydrogen peroxide in the indicated amount of alkali metal salts of polyboric acids and the sequence of introduction of the starting components into the liquid phase make it possible to reduce the preparation time of the alkaline hydrogen peroxide solution and to reduce the production of atomic oxygen during the production cycle, i.e. increase the safety and efficiency of the process.

Claims (1)

Способ получения продукта для регенерации воздуха путем смешения раствора пероксида водорода с сульфатом магния и гидроксидами лития и калия с последующей дегидратацией полученного щелочного раствора пероксида водорода распылением его в токе сушильного агента, отличающийся тем, что в раствор пероксида водорода после его смешения с сульфатом магния вводят ортоборную кислоту при мольном соотношении пероксид водорода / ортоборная кислота (Н2O23ВО3)=285-800, при этом гидроксиды лития и калия вводят в жидкую фазу одновременно двумя порциями с интервалом 7-10 мин. таким образом, чтобы температура в зоне синтеза не превышала 40°C.A method of obtaining a product for air regeneration by mixing a hydrogen peroxide solution with magnesium sulfate and lithium and potassium hydroxides, followed by dehydration of the obtained alkaline hydrogen peroxide solution by spraying it in a drying agent stream, characterized in that orthoboric is introduced into the hydrogen peroxide solution after mixing it with magnesium sulfate acid at a molar ratio of hydrogen peroxide / orthoboric acid (H 2 O 2 / H 3 BO 3 ) = 285-800, while lithium and potassium hydroxides are introduced into the liquid phase simultaneously in two portions mi with an interval of 7-10 minutes. so that the temperature in the synthesis zone does not exceed 40 ° C.
RU2017143506A 2017-12-13 2017-12-13 Method of obtaining product for air regeneration RU2669857C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017143506A RU2669857C1 (en) 2017-12-13 2017-12-13 Method of obtaining product for air regeneration

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017143506A RU2669857C1 (en) 2017-12-13 2017-12-13 Method of obtaining product for air regeneration

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2669857C1 true RU2669857C1 (en) 2018-10-16

Family

ID=63862578

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017143506A RU2669857C1 (en) 2017-12-13 2017-12-13 Method of obtaining product for air regeneration

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2669857C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2703878C1 (en) * 2019-03-25 2019-10-22 Акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" Method of producing air regeneration product
RU2810279C1 (en) * 2022-02-15 2023-12-25 Акционерное общество "Росхимзащита" Method for obtaining product for chemical air regeneration in life support systems of manned aircrafts

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB450377A (en) * 1934-10-12 1936-07-16 George Francois Jaubert Improvements in or relating to the preparation of a product for the regeneration of air for closed-circuit respiratory apparatus
US4508700A (en) * 1982-04-27 1985-04-02 Hoshiko Medical Laboratories, Inc. Method of generating oxygen for emergency use
JP2003306315A (en) * 2002-04-11 2003-10-28 Sem:Kk Oxygen generator
RU2456046C1 (en) * 2010-12-30 2012-07-20 Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита") Method of obtaining product for air regeneration
RU2596770C1 (en) * 2015-03-23 2016-09-10 Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита") Method of obtaining product for air regeneration
RU2599664C1 (en) * 2015-05-28 2016-10-10 Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита") Method of producing structured regenerative product

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB450377A (en) * 1934-10-12 1936-07-16 George Francois Jaubert Improvements in or relating to the preparation of a product for the regeneration of air for closed-circuit respiratory apparatus
US4508700A (en) * 1982-04-27 1985-04-02 Hoshiko Medical Laboratories, Inc. Method of generating oxygen for emergency use
JP2003306315A (en) * 2002-04-11 2003-10-28 Sem:Kk Oxygen generator
RU2456046C1 (en) * 2010-12-30 2012-07-20 Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита") Method of obtaining product for air regeneration
RU2596770C1 (en) * 2015-03-23 2016-09-10 Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита") Method of obtaining product for air regeneration
RU2599664C1 (en) * 2015-05-28 2016-10-10 Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита") Method of producing structured regenerative product

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2703878C1 (en) * 2019-03-25 2019-10-22 Акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" Method of producing air regeneration product
RU2810279C1 (en) * 2022-02-15 2023-12-25 Акционерное общество "Росхимзащита" Method for obtaining product for chemical air regeneration in life support systems of manned aircrafts

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2367492C1 (en) Method for preparation of product for air regeneration
RU2669857C1 (en) Method of obtaining product for air regeneration
US3920803A (en) Oxygen-generating granules
RU2456046C1 (en) Method of obtaining product for air regeneration
US3321277A (en) Lithium oxide having active absorption capacity for carbon dioxide and method of preparing same
US3868444A (en) Process for the preparation of porous sodium bicarbonate
CN1325754A (en) Gas adsorbing process by aminomethylized beam-like polymer
RU2703878C1 (en) Method of producing air regeneration product
RU2599664C1 (en) Method of producing structured regenerative product
RU2596770C1 (en) Method of obtaining product for air regeneration
RU2575025C2 (en) Method of product producing for air regeneration
US3502429A (en) Regeneration of an enclosed atmosphere
US2157525A (en) Preparation of chlorine monoxide
RU2510875C1 (en) Method of obtaining product for air regeneration
RU2538902C1 (en) Method of obtaining product for air regeneration
US2997445A (en) Acid-gas absorbent
Duke et al. THE CATALYTIC DECOMPOSITION OF BROMATE IN FUSED ALKALI NITRATES1
WO2016149030A1 (en) Portable chemical oxygen generator
US3120997A (en) Process for producing alkali metal superoxides
US2157524A (en) Preparation of chlorine monoxide
US1954395A (en) Method and apparatus for purifying gaseous mixtures
US3822206A (en) Preparation of solid fire-fighting compositions
RU2518610C1 (en) Method of obtaining product for air regeneration
US2073398A (en) Activated magnesium hydroxide and method of manufacture
RU2561412C1 (en) Method for obtaining product for air regeneration

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20191214