Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Аппаратурно-технологическое оформление процесса синтеза регенеративного продукта на матрице с улучшенными хемосорбционными характеристиками Дорохов Роман Викторович

Аппаратурно-технологическое оформление процесса синтеза регенеративного продукта на матрице с улучшенными хемосорбционными характеристиками
<
Аппаратурно-технологическое оформление процесса синтеза регенеративного продукта на матрице с улучшенными хемосорбционными характеристиками Аппаратурно-технологическое оформление процесса синтеза регенеративного продукта на матрице с улучшенными хемосорбционными характеристиками Аппаратурно-технологическое оформление процесса синтеза регенеративного продукта на матрице с улучшенными хемосорбционными характеристиками Аппаратурно-технологическое оформление процесса синтеза регенеративного продукта на матрице с улучшенными хемосорбционными характеристиками Аппаратурно-технологическое оформление процесса синтеза регенеративного продукта на матрице с улучшенными хемосорбционными характеристиками Аппаратурно-технологическое оформление процесса синтеза регенеративного продукта на матрице с улучшенными хемосорбционными характеристиками Аппаратурно-технологическое оформление процесса синтеза регенеративного продукта на матрице с улучшенными хемосорбционными характеристиками Аппаратурно-технологическое оформление процесса синтеза регенеративного продукта на матрице с улучшенными хемосорбционными характеристиками Аппаратурно-технологическое оформление процесса синтеза регенеративного продукта на матрице с улучшенными хемосорбционными характеристиками
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Дорохов Роман Викторович. Аппаратурно-технологическое оформление процесса синтеза регенеративного продукта на матрице с улучшенными хемосорбционными характеристиками : диссертация... канд. техн. наук : 05.17.08 Тамбов, 2007 182 с. РГБ ОД, 61:07-5/3360

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Литературный обзор, анализ и обоснование задач исследования 12

1.1 Обзор способов получения надпероксида калия 12

1.1.1 Способ получения в вакууме с ИК-нагревом 18

1Л .2 Способ получения в токе осушенного и нагретого воздуха 21

1.1.3 Способ получения нагревом сопротивлением 22

1.1.4 Способ получения нагревом в СВЧ-поле 24

1.2 Современное состояние моделирования кинетики процесса сорб

ции надпероксидом калия увлажненного диоксида углерода 25

Постановка задач исследования 32

Глава 2. Выбор и аппаратурно-технологическое оформление способа получения регенеративного продукта на основе надпероксида калия на пористой матрице 35

2.1 Экспериментальная часть 35

2.1.1 Исходные вещества и материалы 35

2.1.2 Методика приготовления щелочного раствора пероксида водорода 35

2.1.3 Методы исследования физико-химических свойств регенеративного продукта на матрице 36

2.1.3.1 Химические методы анализа регенеративного продукта

на матрице 36

2.1.3.2 Термогравиметрический анализ 37

2.2 Исследования качественных характеристик исходного щелочного раствора пероксида водорода 37

2.2.1 Исследование стабильности щелочного раствора пероксида водорода при хранении 37

2.2.2 Влияние материала реактора на стабильность щелочного раствора пероксида водорода 39

2.3 Исследования по подбору материала для пористой матрицы 41

2.3.1 Выбор материала для матрицы из класса термостойких полимерных материалов 41

2.3.2 Выбор материала для матрицы из класса стекловолокнистых материалов 45

2.4 Исследование влияния содержания активного кислорода в щелочном растворе пероксида водорода на состав регенеративного продукта на матрице 48

2.5 Исследование процесса получения надпероксида калия на пористой стекловолокнистой матрице 50

2.5.1 Способ получения регенеративного продукта на матрице в вакууме 57

2.5.1.1 Исследование влияния параметров (t, Р, т) технологического процесса на качество и состав регенеративного продукта на матрице 58

а) Влияние температуры и времени на качество регенеративного продукта 58

б) Влияние давления на качество получаемого регенеративного продукта 64

2.5.1.2 Интенсификация процесса получения регенеративного продукта на матрице в вакууме 66

2.5.1.3 Исследование параметров получения регенеративного продукта на пилотной установке с ИК-нагревом в вакууме 73

2.5.2 Перспективные способы получения регенеративного продукта на матрице 84

2.5.2.1 Получение регенеративного продукта на матрице в токе осушенного декарбонизованного и нагретого воздуха (конвекция) 85

2.5.2.2 Получение регенеративного продукта на матрице с помощью нагрева сопротивлением 88

2.5.2.3 Получение регенеративного продукта на матрице в СВЧ-поле 91

а) Исследование однородности распространения СВЧ-поля 93

б) Исследование возможности получения регенеративного продукта на матрице в СВЧ-поле

2.6 Сравнительные схемы образования К02 на матрице в исследованных способах получения регенеративного продукта 100

2.7 Сравнительные характеристики исследованных способов получения регенеративного продукта на матрице 104

Выводы по главе 2 ПО

Глава 3. Исследование хемосорбционных свойств регенеративного продукта на основе надпероксида калия на пористой матрице 112

3.1 Свойства регенеративного продукта на матрице 112

3.2 Исследование кинетики взаимодействия регенеративного продукта на основе надпероксида калия на матрице с увлажненным диоксидом углерода 115

3.2.1 Установка для испытаний регенеративного продукта на матрице 115

3.2.2 Реакторы для испытаний регенеративного продукта 117

3.2.3 Методика проведения экспериментов по кинетике взаимодействия регенеративного продукта с увлажненным диоксидом углерода 119

3.2.4 Результаты и обсуждение экспериментальных данных 121

3.2.5 Нахождение кинетических констант скоростей реакции процесса взаимодействия регенеративного продукта на матрице с увлажненным диоксидом углерода 132

Выводы по главе 3 135

Основные выводы и результаты работы 136

Список используемой литературы

Введение к работе

Одним из основных направлений развития современной технологии является разработка новых способов, приемов, методов, позволяющих снизить расход исходных материалов и энергетических ресурсов, уменьшить вредные выбросы производства, получить материалы с требуемыми техническими характеристиками.

Аппаратурно-технологическое оформление процесса получения веществ и материалов, в основном, определяет их качественные характеристики.

Надпероксид калия КО2 является основным компонентом продуктов для регенерации воздуха в замкнутых системах жизнеобеспечения и в средствах индивидуальной защиты органов дыхания человека. Это вещество выпускается промышленностью в России и за рубежом в виде порошка. Продукт для регенерации воздуха готовят путем обьиного смешения порошка КСЬ с модифицирующими добавками, катализаторами или другими составляющими, после чего технологическими приемами шихту перерабатывают в виде гранул, таблеток, блоков или другой формы, пригодной для использования в системах этого класса. Как правило, последняя технологическая операция несет до 40 % потерь шихты, которая не всегда используется для повторной переработки.

В целях снижения технологических потерь, а также улучшения эксплуатационных характеристик регенеративного продукта, таких, как повышение активности к диоксиду углерода, равномерное выделение активного кислорода, снижение плавкости продукта, создание регулируемых массогабаритных характеристик изделия для защиты человека и т.д., был предпринят принципиально новый подход в получении регенеративного продукта, а именно кристаллический надпероксид калия выделяли не в свободном состоянии в виде порошка, а на поверхности и в порах пористой матрицы.

Исследование технологических параметров процесса синтеза КОг на пористой матрице, аппаратурно-технологическое оформление этого процесса и

изучение физико-химических, в частности, хемосорбционных свойств, для достижения более полного использования природных потенциальных возможностей надпероксида калия в регенерационной технике, является актуальным в научном и практическом значении.

Работа выполнялась в соответствии с планами научно-исследовательских работ ТГТУ и ОАО «Корпорации «Росхимзащита» в рамках федеральной целевой программы «Интеграция науки и высшего образования России на 2002-2006 годы» (Гос. контракт № И0556/1654 от 24.09.2002) (на примере интеграции ТГТУ и ОАО «Корпорация «Росхимзащита»)» и федеральной целевой научно-технической программы «Исследование и разработка по приоритетным направлениям развития науки и техники» на 2002-2006 гг., а также договора от 20.04.05г. №30-1/05 между ОАО «Корпорация «Росхимзащита» и ФГУП «ГосНИИБП» на выполнение комплексного проекта по теме «Разработка технологий, методов и средств обеспечения системы биологической безопасности и противодействия терроризму», шифр ОКР БТ-00.2/001, часть 6, «Разработка средств индивидуальной и коллективной защиты населения от поражающих факторов при террористических актах, в том числе на базе надперекисных соединений», проект «Разработка кислородного самоспасателя КС-15 для эвакуации гражданского населения в чрезвычайных ситуациях».

Цель работы.

Разработка перспективных (для промышленной реализации) способов получения регенеративного продукта на матрице, аппаратурно-технологическое оформление процесса получения регенеративного продукта в вакууме с нагревом в инфракрасном диапазоне и исследование хемосорбционных свойств полученного регенеративного продукта.

Научная новизна.

Впервые экспериментально показано:

процесс получения регенеративного продукта на основе надпероксида калия КОг на матрице в вакууме происходит в интервале температур 22.. .28 С;

в качестве матрицы для кристаллизации КОг целесообразно применение неорганических полимерных материалов на основе нетканого стеклянного волокна.

Впервые исследована кинетика процесса взаимодействия регенеративного продукта КСЬ на матрице с увлажненным диоксидом углерода в проточном реакторе. Установлено, что выделение кислорода и поглощение диоксида углерода происходит на разных активных центрах и эти процессы удовлетворительно описываются уравнением «сжимающейся сферы».

Практическая ценность.

Предложены перспективные способы получения регенеративного продукта на матрице: в токе осушенного и подогретого воздуха; с помощью нагрева сопротивлением; в СВЧ-поле.

Доказано влияние материала реактора и условий хранения на стабильность щелочного раствора пероксида водорода.

Разработана и введена в эксплуатацию, в ОАО «Корпорация «Росхимзащита», пилотная установка для получения регенеративного продукта на основе надпероксида калия на пористой матрице в вакууме с нагревом в инфракрасном (РЖ) диапазоне, --на которую получен патент РФ № 2293264 «Устройство для сушки высоковлажных материалов».

Определены оптимальные конструктивные и режимные параметры производительной пилотной установки с ИК-нагревом в вакууме, обеспечивающие получение регенеративного продукта на матрице высокого качества (содержание суммарного активного кислорода Шает до 23 %).

По результатам работы выпущена опытная партия регенеративного продукта на матрице, которая использовалась в партии самоспасателей КС-15, прошедшей Государственные испытания.

Апробация работы.

Основные результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на: V Международной теплофизической школе «Теплофизические измерения при контроле и управлении качеством» (Тамбов, 2004); II Международной

научно-практической конференции «Современные энергосберегающие тепловые технологии» (Москва, 2005); VIII научно-практической конференции «Новейшие тенденции в области конструирования и применения баллистических материалов и средств защиты» (г. Хотьково, Московская обл., 2005); Российской научной конференции «Новое поколение систем жизнеобеспечения и защиты человека в чрезвычайных ситуациях техногенного и природного характера» (Тамбов, 2006).

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 9 работ, в том числе: 1 статья в журнале, рекомендованном ВАК, и 1 патент РФ.

Структура диссертационной работы.

Диссертационная работа состоит из введения, трех основных глав, выводов, списка литературы из 144 наименований и 9 приложений. Включает 14 таблиц и 49 рисунков.

Способ получения в токе осушенного и нагретого воздуха

Конвекция - теплопередача в жидкостях и газах, при которой перемещаются отдельные частицы и отдельные элементы объема вещества, переносящие присущий им запас тепловой энергии. Перенос теплоты вместе с переносом массы вещества называют конвективным теплообменом.

При наложении на нагретый объем вещества внешних сил (принудительное перемещение вещества) теплоперенос называют вынужденной конвекцией [57,62].

При конвективном нагреве материал находится в потоке нагретого воздуха, который, соприкасаясь с материалом, передает ему тепло, а также осуществляет удаление образующихся паров влаги из зоны нагрева. Перепад влажностей в материале создается за счет ее испарения с поверхности материала. При этом, чем больше разность температур, концентраций влаги, вла-госодержания внутри и на поверхности материала, тем больше скорость удаления влаги из материала [57].

Конвективный метод нагрев наиболее традиционный метод нагрева, он используется в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства, например для сушки зерновых культур, древесины керамических изделий пряжи, химических веществ и различных сыпучих и волокнистых материалов. Промышленного оборудования, для реализации данного метода в промышленности, достаточно много и оно хорошо изучено, например камерные, туннельные, шахтные, конвейерные и петлевые сушилки [57,62-64].

При конвективном нагреве осушенным и подогретым воздухом одновременно ведется нагрев и испарение влаги из материала, а также осуществляется удаление образующихся паров воды из зоны реакции. Это является главным принципом в выборе данного метода для исследования возможности получения регенеративного продукта на основе надпероксида калия на пористой матрице.

Нагрев сопротивлением происходит за счет выделения теплоты в проводящем материале при протекании по нему электрического тока. Электрический ток - это направленное движение положительных или отрицательных электрических зарядов под действием электрического ПОЛЯ.

Проводящие среды, в которых прохождение тока обеспечивается движением частиц вещества - ионов, называют проводниками второго рода. К ним относятся электролиты-растворы и расплавы кислот солей, щелочей, оксидов и плазма. Они имеют два вида электропроводности — электронную и ионную. При постоянном токе у растворов и расплавов наблюдается преимущественно ионная проводимость в соответствии с законом Фарадея. Доля электронного тока в этом случае невелика. При переменном токе появляется существенная доля электронного тока, увеличивающаяся с повышением частоты тока.

Количество выделяющейся в проводнике теплоты при прохождении по нему электрического тока зависит от сопротивления проводника, электрического тока в цепи, времени его прохождения и определяется законом Ленца-Джоуля: Q = I2R% (1.5) где / - ток, A; R - сопротивление, Ом; т - время, с [79,80].

Нагрев сопротивлением применяются для технологических операций в машиностроении, металлургии, легкой и химической промышленности и др. [79,81].

Установки, в которых преобразование электрической энергии в тепловую происходит в нагреваемом материале при непосредственном подключении их к источнику питания электроэнергией за счет прохождения через них электрического тока называют установками прямого нагрева. Прямой нагрев эффективен для термообработки изделий, обладающих равномерным сечением по длине и значительным омическим сопротивлением. Прямой нагрев не имеет пределов по достижимым температурам, обладает высокой скоростью, пропорциональной вводимой мощности, и высоким КПД [79,82].

Особенностью растворов неорганических пероксидных соединений щелочных и щелочноземельных металлов является их высокая ионная проводимость, которая по мере высыхания неорганических соединений уменьшается. Поэтому при пропускании через них электрического тока происходит разогрев и процесс удаления влаги. В литературных источниках не сообщается о применении нагрева сопротивлением для получения пероксосоеди-нений. Поэтому представляет интерес исследование возможности получения регенеративного продукта на основе надпероксида калия на пористой матрице методом нагрева сопротивлением.

Методика приготовления щелочного раствора пероксида водорода

Исходный щелочной раствор пероксида водорода готовили путем смешения раствора Н202 концентрацией 40...50 % с кристаллическим гидрокси-дом калия или 50 %-ным раствором гидроксида калия [1-2,15-16,116-118] с добавлением стабилизатора пероксида водорода. Для предотвращения раз ложения пероксидных продуктов при смешении исходных компонентов процесс ведут при охлаждении. Температура в зоне реакции не должна превышать 18...22 С, предпочтительно температура составляет 10... 18 С. Приготовленный щелочной раствор пероксида водорода не менее 12 % пероксид-ного кислорода в зависимости от исходной концентрации пероксида водорода. Полученный таким способом раствор наносят на пористую матрицу путем пропитки, после чего проводят процесс дегидратации.

Определение химического состава продукта разложения щелочного раствора пероксида водорода на матрице после термообработки включает в себя следующие методы и расчеты [119-121]:

1. Определение общего активного кислорода.

Содержание общего активного кислорода в надпероксиде калия К02 рассчитывали по количеству выделенного молекулярного кислорода по реакции вещества с водным раствором катализатора согласно уравнению:

2. К02 + Н20 (cat) -+2КОН +1,5 02. (2.1) Для определения количества выделившегося кислорода навеску вещества массой (0,2...0,4)-10"3 кг разлагали 10-10"3 л 5 % -ного раствора нитрата кобальта в легком тонкостенном приборе, подобном по конструкции с аппаратом Киппа. Образующийся газообразный кислород выходил в атмосферу через патрубок, заполненный ангидроном для поглощения влаги. Количество выделившегося кислорода рассчитывали по убыли массы образца.

3.Определение содержания диоксида углерода Содержание карбоната калия определяли по методу Фрезениуса [119] кипячением навески образца в солянокислой среде. По привесу массы вещества в сорбционной трубке, заполненной аскаритом, рассчитывали количество поглощенного диоксида углерода С02 и пересчитывали на К2С03 по уравнению реакции (2.2): К2С03 + 2НС1 = 2КС1 + Н20 + С02. (2.2)

4. Содержание КОН в продукте определяли:

КОН, % = 100 % - 1(содержание общего активного кислорода, % + +К2СОз, % + масса пористой матрицы, %).

Термогравиметрический анализ образцов (ТГА) проводили на исследовательском комплексе TAG-24 фирмы Setaram (Франция), в который входит дериватограф и персональный компьютер типа PC/XT с программным обеспечением фирмы Setaram. Исследовались образцы массой до 70 мг. Температуру регистрировали с точностью до 0,01 С, изменение массы образцов до 0,01 мг.

Исследована стабильность при хранении щелочного раствора пероксида водорода при комнатной температуре 20...25 С и при охлаждении до 10 С. Для проведения опытов использовали два вида щелочного раствора пероксида водорода: а) приготовленный из 50 %-ного раствора пероксида водорода и 50 %-ного раствора гидроксида калия; б) приготовленный из кри сталлического гидроксида калия и 50 %-ного раствора пероксида водорода. Содержание пероксидного кислорода Опер в растворах после приготовления было следующим: раствор а) - содержал 10...11,5 % пероксидного кислорода и имел неинтенсивный мутно-молочный цвет; раствор б) - содержал 14...15,5 % пероксидного кислорода, при этом раствор имел более интенсивную желтую окраску, свойственную окраске надпероксид-иона. При иссле-довании образцы по 5-Ю" л хранили в колбочках с притертыми пробками при заданных температурах и периодически отбирали пробу на анализ. Результаты исследований представлены в таблице 2.1.

Влияние материала реактора на стабильность щелочного раствора пероксида водорода

Для разработки технологии получения К02 на матрице необходимо было изучить влияние качества рабочего раствора на содержание основного компонента регенеративного продукта - надпероксида калия и установить нижний предел концентрации пероксидного кислорода в рабочем растворе, при котором раствор может быть использован для получения регенеративного продукта на матрице. Опыт заключался в следующем. Приготовленный щелочной раствор пероксида водорода объемом 0,5 л хранили в течение нескольких суток и по мере понижения концентрации пероксидного кислорода периодически проводили дегидратацию термообработкой в сушильном шка фу пористой матрицы, пропитанной исследуемым раствором, В полученном продукте анализировали содержание суммарного активного кислорода. Результаты опытов представлены в таблице 2.4.

Как следует из полученных данных, с уменьшением концентрации пероксидного кислорода в рабочем растворе содержание активного кислорода в регенеративном продукте значительно понижается, поскольку увеличение щелочи в растворе способствует разложению при нагревании образующегося в процессе сушки КОг, к тому же избыточное количество щелочи способствует росту давления паров воды над осушаемым продуктом, в результате чего КОг здесь выступает в роли осушителя, при этом теряя активный кислород. На основании полученных данных можно сделать вывод, что для получения регенеративного продукта на матрице с более высоким содержанием активного кислорода следует использовать свежеприготовленный щелочной раствор пероксида водорода. В то же время, полученные экспериментальные данные в таблице 2.4 дают возможность получать, при необходимости, реге неративный продукт на матрице с регулируемым содержанием активного кислорода.

Получение надпероксидов щелочных и щелочноземельных металлов из пероксосольватов металлов является сложной технологической задачей, поскольку в процессе термолиза в виде раствора или твердой фазы целевой продукт является результатом реакции диспропорционирования исходного вещества [1,2], а не термическим актом удаления воды из суспензии или пасты.

Задача оптимизации параметров технологического процесса получения КО2 на пористой матрице многократно усложняется, поскольку требуется осуществить реакцию диспропорционирования К202 2Н202, в слое высоковлажного пористого материала, то есть осуществить синтез целевого продукта на пористой матрице.

Реакция диспропорционирования КгОг НгОг экзотермична. В зависимости от окружающих условий может протекать по двум направлениям: по первому направлению, по реакции (2.3), основным продуктом является К02, по второму - по реакции (2.4), - КОН, при этом активный кислород выделяется в атмосферу. К202-2Н202 = 2К02 +2Н20, (2.3) К202-2Н202= 2КОН + Н20 +1,502. (2.4) Реакция (2.3) является основной. Гидроксид калия образуется либо по реакции (2.4), либо в процессе протекания вторичной реакции (2.5) образовавшихся кристаллов К02 с водой, как неизбежным продуктом реакции (2.3): 2K02+3H20 = 2(КОН-Н20) + 1,5 02. (2.5)

Вследствие высокой активности надпероксида калия к парам воды пол-ностью исключить реакцию (2.5) в промышленных условиях невозможно. Как следствие, в составе продукта термического разложения К202 2Н202 будет присутствовать примесь гидроксида калия, особенно, если сушимый материал матрица, пропитанная рабочим раствором, т.е. дополнительно необходимо учитывать диффузию паров воды в слое при нагревании высоковлажной матрицы. Поэтому, как наиболее вероятную, следует ожидать реакцию (2.6), как суммарную, реакций (2.3) и (2.4): m-K202-2H202 - n-K02 + (m-n)-KOH + Н20 + 02. (2.6)

Соотношение К02 и КОН в составе конечного продукта разложения щелочного раствора пероксида водорода на пористой матрице регулируется параметрами технологического процесса (температура, давление, скорость эвакуации паров воды из зоны реакции и др.).

Для выяснения механизма образования надпероксида калия на пористой матрице в вакууме были проведены следующие опыты: пористую матрицу из ультратонкого стекловолокна площадью 154 см2 пропитывали жидкостью и помещали в вакуумную камеру. Безнагревное вакуумирование продолжалось 7...8 часов при этом фиксировалось изменение температуры в слое пористой матрицы. В качестве пропиточной жидкости использовали: щелочной раствор пероксида водорода, дистиллированную воду, 35 %-ный раствор гидроксида калия КОН и 50 %-ный раствор пероксида водорода Н202. Количество КОН в 35 %-ном растворе КОН и 50 %-ная концентрация раствора Н202 соответствовали концентрациям исходных веществ в щелочном растворе пероксида водорода.

Исследование кинетики взаимодействия регенеративного продукта на основе надпероксида калия на матрице с увлажненным диоксидом углерода

Экспериментальные исследования кинетики взаимодействия регенеративного продукта на пористой матрице с влажным СОг проводили в динамических условиях на установке, схема которой представлена на рисунке 3.3. Установка состоит: из системы подачи газо-воздушной смеси (ГВС); системы увлажнения части ГВС, а также смешения «сухой» и «увлажненной» частей ГВС и динамической трубки, в которой находится исследуемый регенеративный продукт на матрице.

Работа динамической установки осуществляется следующим образом. Сжатый воздух поступает из сети сжатого воздуха или от компрессора через вентиль сети 1 и расходомер 5. Расход воздуха регулируют вентилем 1 и винтовым зажимом - на линии сброса. Соединительный кран 3 используют при проверке установки на герметичность.

Диоксид углерода из баллона 22 через редуктор 21 и расходомер 19 поступает в смеситель 4, где смешивается с воздухом. Винтовой зажим 20 предназначен для сброса избыточного давления диоксида углерода в период соз создания рабочего режима.

Газо-воздушная смесь из смесителя 4 поступает в термостат-увлажнитель 17, где приобретает заданные параметры по температуре и влажности. Температуру задают и поддерживают электроконтактным термометром 8

В термостате 17 часть ГВС увлажняется и термостатируется ("увлаж-неный" поток), а часть термостатируется, не меняя абсолютной влажности ("сухой" поток). Смешение «увлажненного» и «сухого» потоков происходит в смесителе 8. Регулирование потоков ГВС производят вентилями (кранами) 6 и 18. Контроль влажности и температуры осуществляют психрометром 9 (температуру ГВС контролируют по «сухому» термометру психрометра). При создании высокой влажности ГВС весь поток направляется через увлажнитель 7.

Газо-воздушная смесь с заданными параметрами поступает через соединительную трубку 10, смонтированную с ниппелем 11, в динамическую трубку (реактор) 12.

Трехходовой кран 13 переключает потоки ГВС для контроля концентрации диоксида углерода и выделяющегося кислорода до и после динамической трубки с помощью газоанализаторов 14 и 15.

Для проведения экспериментов с регенеративным продуктом на матрице в форме пластин были разработаны и изготовлены односекционные и двухсекционные реакторы из полипропиленовой плёнки (динамические трубки), позволяющие размещать различное количество регенеративного продукта в разных секциях реактора, вид которых представлен на рисунке 3.4. Эксперименты проводили на пластинах регенеративного продукта размером 20x140 мм.

Проведены две серии экспериментов. Первую серию проводили в реакторах с параллельным размещением пластин, вторую - в реакторах с параллельно-последовательным размещением пластин.

Концентрации диоксида углерода и кислорода в газовоздушной смеси измеряли на входе и выходе из реактора, отбор проб для измерения концентрации кислорода и диоксида углерода проводили каждые 30 секунд от начала опыта до его окончания.

При параллельном расположении (рисунок 3.4, а) пластины регенеративного продукта собирали в пакеты (в количестве от 1 до 3 пластин в пакете), которые вкладывали в динамическую трубку. При параллельно-последовательном расположении (рисунок 3.4, б) пластины регенеративного продукта собирали в пакеты (в количестве от 1 до 2 пластин в пакете) и вкладывали в динамическую трубку последовательно относительно друг друга. В каждом отдельном случае расположения пластин регенеративного продукта проводили по три опыта.

Исследование кинетики взаимодействия надпероксида калия с увлажненным диоксидом углерода проводили при следующих условиях: - Объемная скорость подачи диоксида углерода (соответствующая концентрации его в газовоздушной смеси 4 % по объему) VHC02 - 0,112 л/мин - Объемная скорость подачи кислорода (соответствующая концентрации его в газовоздушной смеси 20,5 % по объему) V"o2- 0,574 л/мин - Объемная скорость газовоздушной смеси V0 - 2,8 л/мин - Температура газовоздушной смеси - 23±0,5 С. - Относительная влажность газовоздушной смеси при температуре 23±0,5С-96%.

Похожие диссертации на Аппаратурно-технологическое оформление процесса синтеза регенеративного продукта на матрице с улучшенными хемосорбционными характеристиками