УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АДСОРБЕНТА ДИОКСИДА УГЛЕРОДА
PLANT FOR PRODUCING CARBON DIOXIDE ADSORBENT

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.