Установка получения кислорода из воздуха

Установка получения кислорода из воздуха
Полезная модель относится к получению кислорода высокой чистоты из воздуха с использованием беспористого гранулированного керамического сорбента и может быть использована в различных областях науки и техники.
Известна установка для получения кислорода и азота, реализующая способ разделения газа переменного состава короткоцикловой безнагревной адсорбцией (пат. РФ № 2169605.МПК7 B01D53/047, опубл. 12.10.98 г), содержащая адсорбер, заполненный цеолитом, побудители расхода воздуха, ресивер и трубопроводы с вентилями.
Общим для известной и заявляемой установок для  кислорода из атмосферного воздуха является наличие в их составе сорбера и трубопроводов с вентилями.
Однако, известная установка не позво.11яет получать кислород чистотой более 93 %.
Наиболее близкой по технической сущности к заявленной полезной модели является установка для получения кислорода из воздуха, состоящая из воздущного компрессора, блока осущки и адсорбционного блока, содержащего ресивер, два заполненных сорбентом адсорбера, входные и выходные патрубки, трубопроводы, соединяющие адсорберы с ресивером, источником сжатого воздуха, потребителем и между собой, клапаны управления газовыми потоками и блок управления (пат. РФ №2140806, МПК6 B01D 53/04, опубл. 11.10.99 г.).
Общим для известной и заявленной установок получения кислорода из воздуха является наличие в них сорберов, заполненных сорбентом, патрубков и вентилей, управляющих газовыми потоками.
Однако, известная установка предназначена для получения газовой смеси с повышенным содержанием кислорода и не может обеспечить получение кислорода высокой чистоты ( более 93%). Кроме того, известная установка требует наличия в ней блока осущки воздуха перед подачей последнего в сорберы, что обусловлено свойствами используемого сорбента, в частности адсорбента.
Заявленная полезная модель направлена на устранение указанных недостатков.
Это достигается тем, что в установке для получения кислорода, содержащей соединенные между собой сорберы, снабженные входными и выходными патрубками, трубопроводы и вентили, каждый из сорберов снабжен охладителем и нагревателем сорбента, размещенными вблизи боковых поверхностей сорберов, а в качестве сорбента использован беспористый керамический материал в вцце гранул с диаметром 1-5 мм на основе оксидов меди и/или кобальта.
20021345)95
Mjiflnifinnii
-г e D г 1 3 « -5
МПК7 BOID 53/00
J4BOID 53/14
COIB 13/08
дополнительно содержащий по меньшей мере один из оксидов редкоземельных элементов и/или щелочноземельных металлов.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где представлен один из примеров реализации заявленной установки получения кислорода из атмосферного воздз са.
На представленном чертеже установка содержит сорберы 1 и 2, снабженные патрубками 3 для подвода исходного воздуха по трубопроводу 4 через вентили 5 или 6 и отвода чистого кислорода в трубопровод 7 через вентили 8 или 9, и патрубками 10 для отвода воздуха, обогащенного азотом, в трубопровод 11 через вентили 12 или 13 и вакуумирования через трубопровод 14 и вентили 15 или 16. Внутри сорберов 1, 2 размещен сорбент 17, представляющий собой беспористый керамический материал на основе оксидов меди и/или кобальта, дополнительно содержащий по меньшей мере один из оксидов редкоземельных элементов и/или щелочноземельных металлов в виде гранул с диаметром 1-5 мм. Сорберы 1, 2 снабжены охладителями 18, нагревателями 19 и теплоизоляцией 20.
Установка работает следующим образом. Сорберы 1, 2 и заполняющий их сорбент 17 предварительно нагреваются с помощью нагревателей 19 до температуры начала поглощения кислорода (300 - 400 °С). После этого открываются вентили 5,12 и в сорбер 1 через патрубок 3 по трубопроводу 4 подается воздзос, который проходит через слой сорбента 17 и выходит из него через патрубок 10, вентиль 12 и трубопровод 11. При прохождении воздуха через сорбер 1 происходит селективное поглощение сорбентом 17 кислорода из исходного воздуха. В это время сорбер 2 с помощью вентилей 6, 9,13, и 16 отключен от трубопроводов 4,7, 14 и 11.
После насыщения сорбента в сорбере 1 кислородом вентили 5 и 12 закрываются, производится вакуумирование полости сорбера 1 через открытый вентиль 15 и трубопровод 14. После вакуумирования вентиль 15 закрывается, а нагреватель 19 сорбера 1 переводится в режим дальнейшего нагрева до температуры десорбции кислорода (600 °С), после достижения которой вентиль 8 открьшается и продукционный кислород чистотой 99,9% через трубопровод 7 подается потребителю. Одновременно с переводом сорбера 1 в режим десорбции сорбер 2 переводится в режим сорбции путем открывания вентилей 9 и 13. По окончании выделения кислорода из сорбера 1 вентиль 8 закрывается и с помощью охладителя 18 температура сорбента понижается до температуры начала поглощения кислорода. По окончании режима сорбции кислорода в сорбере 2 вентили 6 и 13 закрываются, открьшается вентиль 16. После вакуумирования сорбера 2 вентиль 16 закрывается, а нагреватель 19 сорбера 2 переводится в режим дальнейшего нагрева до температуры десорбции кислорода (600 °С), после достижения которой вентиль 9 открывается и продукционный кислород чистотой 99,9% через трубопровод 7 подается потребителю. Циклы сорбциидесорбции кислорода в сорберах 1 и 2 повторяются, чем обеспечивается непрерывная подача чистого кислорода потребителю.
Пример 1. В представленной установке в качестве сорбента использован беспористый гранулированный керамический сорбент из купрата иттрия бария (7Ва2СизО7 селективно поглощающий кислород из атмосферного воздуха при температуре 400 °С и вьщеляющий его при повышении температуры до 600 °С. Размер гранул сорбента составлял 3-5 мм. Чистота продукционного кислорода на выходе с установки составила 99,9%.
Пример 2. В представленной установке в качестве сорбента использован беспористый гранулированный керамический сорбент из кобальтита лантана стронция (Lao,5Sro,5CoO3.s) селективно поглощающий кислород из атмосферного воздуха при температуре 300 °С и выделяющий его при повышении температуры до 600 . Размер гранул сорбента составлял 1-3 мм, а чистота продукционного кислорода на выходе с установки составила 99,9%.
Таким образом, заявленная установка позволяет получить кислород высокой степени чистоты (99,9%) из воздуха за счет использования беспористого гранулированного керамического сорбента, селективно и обратимо поглощающего (абсорбирующего) и вьщеляющего газообразный кислород при определенном температурном режиме, который обеспечивают нагреватели и охладители.