RU2158148C1

RU2158148C1 - Device for cleaning air from carbon dioxide

Info

Publication number: RU2158148C1
Application number: RU99102831/12A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Золотарева; В.Г. Каверин; Ю.В. Канаев; Л.Э. Козадаев; А.А. Кримштейн; Б.В. Путин
Original assignee: Тамбовский научно-исследовательский химический институт
Priority date: 1999-02-15
Filing date: 1999-02-15
Publication date: 2000-10-27

Abstract

FIELD: cleaning air from carbon dioxide in hermetically closed rooms. SUBSTANCE: proposed device has housing and container with carbon dioxide absorbent on base of lithium hydroxide. Absorbent is made in form of briquette with through holes. Container is made in form of briquette stack connected by flexible coupling whose ends are secured on end surfaces of container. EFFECT: ease in operation; enhanced efficiency of cleaning air from carbon dioxide at absence of electric power (in an emergency). 3 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к устройствам для очистки воздуха от диоксида углерода в герметично закрытых помещениях. The invention relates to a device for purifying air of carbon dioxide in hermetically sealed rooms.

Для поглощения диоксида углерода из воздуха в герметично закрытых помещениях в качестве сорбента обычно используют гидроксид кальция или гидроксид лития. Использование гидроксида лития является предпочтительным из-за его высокой стехиометрической и сорбционной емкости на единицу объема. To absorb carbon dioxide from air in hermetically sealed rooms, calcium hydroxide or lithium hydroxide is usually used as a sorbent. The use of lithium hydroxide is preferred due to its high stoichiometric and sorption capacity per unit volume.

Известно устройство для удаления диоксида углерода из воздуха герметично закрытых помещений, содержащее корпус, в котором установлен электровентилятор. На корпусе установлены контейнеры с гидроксидом лития и контейнер с противопыльным фильтром. Контейнеры закреплены в отверстиях корпуса (1). При работе устройства воздух из помещения протягивается через контейнеры с гидроксидом лития в корпус, откуда поступает в зависимости от положения заслонки на выходе из корпуса либо в фильтрующий патрон и затем в помещение, либо непосредственно в помещение. Количество используемых в работе контейнеров с гидроксидом лития и порядок их замены определяются требуемой производительностью устройства. Устройство компактно, легко транспортируется и удобно в эксплуатации при наличии электроэнергии в помещении. A device for removing carbon dioxide from the air of hermetically sealed rooms, containing a housing in which an electric fan is installed. Containers with lithium hydroxide and a container with a dust filter are installed on the case. The containers are fixed in the holes of the housing (1). When the device is operating, the air from the room is drawn through containers with lithium hydroxide into the housing, from where it arrives, depending on the position of the damper at the outlet of the housing, either into the filter cartridge and then into the room or directly into the room. The number of containers with lithium hydroxide used in the work and the procedure for their replacement are determined by the required performance of the device. The device is compact, easy to transport and convenient to operate when there is electricity in the room.

Однако при отсутствии электроэнергии (в аварийном режиме) такое устройство не может обеспечить очистку воздуха от диоксида углерода, поскольку исключается возможность принудительной вентиляции воздуха через контейнер с гидроксидом лития и соответственно отсутствует взаимодействие диоксида углерода с гидроксидом. лития. However, in the absence of electricity (in emergency mode), such a device cannot provide air purification from carbon dioxide, since the possibility of forced ventilation of air through a container with lithium hydroxide is excluded and, accordingly, there is no interaction of carbon dioxide with hydroxide. lithium.

Обеспечить же развитие естественной конвекции в такой конструкции не представляется возможным из-за незначительной поверхности фазового контакта, обусловленной плотной упаковкой поглотителя в контейнере. It is not possible to ensure the development of natural convection in such a design because of the insignificant phase contact surface due to the dense packing of the absorber in the container.

Для обеспечения очистки воздуха от диоксида углерода в помещении при отсутствии электроэнергии возможно использование гидроксида лития в виде слоя гранул, вынесенного на поверхность, например, парусины или одеяла (2). Такой прием позволяет увеличить поверхность контакта гидроксида лития и обеспечить взаимодействие диоксида углерода с гидроксидом лития за счет естественной конвекции. Однако, во-первых, развертывание такой поверхности в условиях ограниченного объема помещения крайне неудобно в эксплуатации, во-вторых, неизбежно выделение пыли гидроксида лития непосредственно в объем помещения и соответственно попадание ее в органы дыхания находящихся в помещении людей. Кроме того, эффективность взаимодействия диоксида углерода с гидроксидом лития в таких условиях, несмотря на большую поверхность фазового контакта, невелика, так как при такой неорганизованной форме насадки естественная конверсия не развивается, а преобладают в основном диффузионные процессы доставки двуокиси углерода к поверхности, поскольку внутренний реакционный объем гранулированного поглотителя из-за его достаточно высокой плотности (1,2 кг/дм³) не превышает 0,4 дм³/дм³. Таким образом, необходимо с одной стороны, создать организованную форму насадки, с другой - увеличить внутренний реакционный объем гранулированного поглотителя.To ensure air purification from carbon dioxide in the room in the absence of electricity, it is possible to use lithium hydroxide in the form of a layer of granules brought to the surface, for example, canvas or blankets (2). This technique allows to increase the contact surface of lithium hydroxide and to ensure the interaction of carbon dioxide with lithium hydroxide due to natural convection. However, firstly, the deployment of such a surface in conditions of a limited volume of the room is extremely inconvenient in operation, and secondly, the emission of lithium hydroxide dust directly into the volume of the room and, accordingly, its getting into the respiratory organs of people in the room, is inevitable. In addition, the effectiveness of the interaction of carbon dioxide with lithium hydroxide under such conditions, despite the large phase contact surface, is not high, since with such an disorganized form of the nozzle, natural conversion does not develop, and diffusion processes of carbon dioxide delivery to the surface predominate, since the internal reaction the volume of the granular absorber due to its sufficiently high density (1.2 kg / dm ³ ) does not exceed 0.4 dm ³ / dm ³ . Thus, it is necessary, on the one hand, to create an organized form of the nozzle, and on the other, to increase the internal reaction volume of the granular absorber.

Организованная форма насадки, образующая ходы (щели или каналы) восходящего потока может быть получена прессованием исходной гидроокиси лития в виде пластин, брикетов или блоков с отверстиями (щелевыми и цилиндрическими). Внутренний объем определяется плотностью прессования. Чем она меньше, тем больше объем. Но уменьшить плотность ниже определенного предела, например, гранул не представляется возможным, поскольку снижение плотности приводит к снижению механической прочности поглотителя и, как следствие, к увеличению пыления. An organized form of the nozzle forming the upstream passages (slots or channels) can be obtained by pressing the initial lithium hydroxide in the form of plates, briquettes or blocks with holes (slotted and cylindrical). The internal volume is determined by the density of pressing. The smaller it is, the larger the volume. But to reduce the density below a certain limit, for example, granules is not possible, since a decrease in density leads to a decrease in the mechanical strength of the absorber and, as a consequence, to an increase in dusting.

Задачей изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик устройства для очистки воздуха от диоксида углерода в герметично закрытых помещениях за счет повышения эффективности взаимодействия диоксида углерода с гидроксидом лития, снижения пыления и повышения удобства эксплуатации. The objective of the invention is to improve the operational characteristics of the device for cleaning air from carbon dioxide in hermetically sealed rooms by increasing the efficiency of the interaction of carbon dioxide with lithium hydroxide, reducing dusting and improving ease of use.

Задача решается предлагаемым изобретением, согласно которому в устройстве для очистки воздуха от диоксида углерода в герметически закрытых помещениях, содержащем корпус и контейнер с поглотителем диоксида углерода на основе гидроксида лития, поглотитель выполнен в виде брикета со сквозными отверстиями, а контейнер выполнен в виде пакета брикетов, соединенных гибкой связью, концы которой закреплены на торцевых поверхностях контейнера. The problem is solved by the invention, according to which in the device for purifying carbon dioxide from air in hermetically sealed rooms, comprising a housing and a container with a carbon dioxide absorber based on lithium hydroxide, the absorber is made in the form of a briquette with through holes, and the container is made in the form of a package of briquettes, connected by a flexible connection, the ends of which are fixed on the end surfaces of the container.

Выполнение поглотителя диоксида углерода в виде брикета со сквозными отверстиями позволяет, с одной стороны, обеспечить достаточную поверхность фазового контакта, с другой стороны, увеличить внутренний реакционный объем за счет снижения плотности и образования транспортных пор при формовании поглотителя, что в свою очередь приводит, с одной стороны, к образованию процесса естественной конвекции, с другой - к увеличению реакционной способности поглотителя. The implementation of the carbon dioxide absorber in the form of a briquette with through holes allows, on the one hand, to provide a sufficient phase contact surface, on the other hand, to increase the internal reaction volume by reducing the density and formation of transport pores during the formation of the absorber, which in turn leads to on the one hand, to the formation of the process of natural convection, on the other hand, to increase the reactivity of the absorber.

Выполнение контейнера в виде пакета брикетов обеспечивает компактность и удобство эксплуатации устройства, а также требуемую производительность по удалению диоксида углерода из воздуха помещения набором количества брикетов. При этом создание между брикетами за счет гибкой связи определенного расстояния способствует увеличению поверхности фазового контакта и способствует развитию конвективного потока в пакете в целом. В то же время, уменьшение наружной поверхности поглотителя, выполненного в форме брикета, по сравнению с гранулированным поглотителем, способствует существенному сокращению попадания пыли поглотителя в помещение. Кроме того, высокая реакционная способность поглотителя в виде брикетов обуславливает достаточно быстрое образование на поверхности брикета карбонатных соединений лития, которые препятствуют пылению поглотителя. The implementation of the container in the form of a package of briquettes provides compactness and ease of use of the device, as well as the required performance for removing carbon dioxide from the air of the room by a set of the number of briquettes. Moreover, the creation between the briquettes due to the flexible connection of a certain distance helps to increase the phase contact surface and contributes to the development of convective flow in the package as a whole. At the same time, a decrease in the outer surface of the absorber made in the form of a briquette, in comparison with a granular absorber, significantly reduces the ingress of dust from the absorber into the room. In addition, the high reactivity of the absorber in the form of briquettes leads to a rather rapid formation of lithium carbonate compounds on the surface of the briquette, which prevent dust from absorbing.

Устройство для очистки воздуха от диоксида углерода представлено на чертеже, где фиг. 1 - вид устройства при хранении в помещении, фиг. 2 - вид устройства при эксплуатации, фиг. 3 - брикет поглотителя диоксида углерода. A device for purifying carbon dioxide from air is shown in the drawing, where FIG. 1 is a view of the device when stored indoors; FIG. 2 is a view of the device during operation; FIG. 3 - briquette of a carbon dioxide absorber.

Устройство для очистки воздуха от диоксида углерода содержит корпус 1, в котором установлен контейнер 2, представляющий собой пакет 3 брикетов 4 поглотителя диоксида углерода на основе гидроксида лития. Поглотитель диоксида углерода (фиг. 3) выполнен в виде брикета 4 со сквозными отверстиями 5. Плотность брикета 4 составляет 0,75 кг/дм³, внутренний реакционный объем 0,88 дм³/дм³. Через центральные отверстия 6 брикетов 4 проходит гибкая связь 7, например, капроновая нить, при этом для удобства монтажа на нижних сторонах брикетов 4 по центру закреплены шайбы 8, в которых зафиксирована гибкая связь 7, в том числе на торцевых поверхностях контейнера 2. Также для удобства монтажа пакет 3 брикетов 4 может быть размещен в двух, входящих одна в другую перфорированных обечайках 9, 10, при этом концы гибкой связи 7 закреплены на верхнем 11 и нижнем 12 торцах обечаек 9, 10.A device for cleaning air from carbon dioxide contains a housing 1, in which a container 2 is installed, which is a package of 3 briquettes 4 of a carbon dioxide absorber based on lithium hydroxide. The carbon dioxide absorber (Fig. 3) is made in the form of a briquette 4 with through holes 5. The density of the briquette 4 is 0.75 kg / dm ³ , the internal reaction volume is 0.88 dm ³ / dm ³ . A flexible connection 7, for example, a nylon thread, passes through the central holes 6 of the briquettes 4, while for convenience of installation on the lower sides of the briquettes 4, washers 8 are fixed in the center, in which a flexible connection 7 is fixed, including on the end surfaces of the container 2. Also for ease of installation, the package of 3 briquettes 4 can be placed in two perforated shells 9, 10, one into the other, while the ends of the flexible connection 7 are fixed to the upper 11 and lower 12 ends of the shells 9, 10.

При хранении устройства в помещении контейнер 2 размещен в корпусе 1 и прижат крышкой 13, герметизация которой осуществляется с помощью закатного кольца. Крышка 13 для удобства транспортировки снабжена ручкой 14. When storing the device in the room, the container 2 is placed in the housing 1 and pressed by the lid 13, the sealing of which is carried out using a sunset ring. Cover 13 for ease of transportation is provided with a handle 14.

При работе основных средств регенерации воздуха в герметически закрытом помещении (при наличии электроэнергии) устройство для очистки воздуха от диоксида углерода хранится в помещении в специально ответственном месте. В случае аварии (при отсутствии электроэнергии) контейнер 2 вынимают из корпуса 1 и подвешивают в удобном месте на крючок или проволочное кольцо (фиг. 2), используя для этого петлю на верхнем конце гибкой связи 7. При этом обечайки 9, 10 выходят друг из друга, а брикеты 4 поглотителя раздвигаются на длину гибкой связи 7 с образованием между брикетами определенного расстояния 15. Поглощение диоксида углерода из воздуха помещения происходит в режиме естественной конвекции на поверхности открытых брикетов 4 поглотителя, размер которой составляет около 1430 см²/кг и достаточно велик, чтобы обеспечить взаимодействие диоксида углерода с гидроксидом лития и эффективное поглощение диоксида углерода из воздуха помещения. При этом расстояние 15 между брикетами 4 обеспечивает развитие конвективного потока и идентифицирует процесс конвекции в пакете 3 в целом. В то же время уменьшенная по сравнению с зерненым (гранулированным) поглотителем поверхность брикетов (примерно в 2,5-3 раза) позволяет значительно уменьшить выделение пыли. Так, по результатам анализа проб воздуха на содержание литиевой пыли в воздухе помещения при эксплуатации устройства установлено, что содержание пыли не превышает 0,5 мг/м³ (по техническим нормативам ПДК для воздуха рабочей зоны составляет 0,5 мг/м³, для атмосферного воздуха 0,02 мг/м³).During the operation of the main means of air regeneration in a hermetically sealed room (in the presence of electricity), the device for purifying carbon dioxide from the air is stored in a room in a specially responsible place. In the event of an accident (in the absence of electricity), the container 2 is removed from the housing 1 and suspended in a convenient place on a hook or a wire ring (Fig. 2), using a loop at the upper end of the flexible connection 7. In this case, the shells 9, 10 exit from each other the other, and the absorber briquettes 4 are extended by the length of the flexible connection 7 with the formation of a certain distance between the briquettes 15. The absorption of carbon dioxide from the room air occurs in the natural convection mode on the surface of the open absorber briquettes 4, the size of which is approx lo 1430 cm ² / kg and large enough to ensure the interaction of carbon dioxide with lithium hydroxide and effective absorption of carbon dioxide from the air space. The distance 15 between the briquettes 4 provides the development of convective flow and identifies the convection process in package 3 as a whole. At the same time, the briquette surface (approximately 2.5-3 times), which is reduced in comparison with the granular (granular) absorber, can significantly reduce dust emission. So, according to the results of analysis of air samples on the content of lithium dust in the room air during operation of the device, it was found that the dust content does not exceed 0.5 mg / m ³ (according to technical standards MPC for working area air is 0.5 mg / m ³ , for atmospheric air 0.02 mg / m ³ ).

Устройство прошло испытания в реальных условиях при нормальном и повышенном давлении в помещении, объемом 24 м³ при температуре 22±3^oC и относительной влажности 70±10%.The device has been tested in real conditions at normal and elevated pressure in the room, with a volume of 24 m ³ at a temperature of 22 ± 3 ^o C and a relative humidity of 70 ± 10%.

Результаты испытаний представлены в табл.1 (нормальное давление) и табл. 2 (повышенное давление). The test results are presented in table 1 (normal pressure) and table. 2 (high blood pressure).

Как видно из результатов испытаний, устройство обеспечивает эффективную очистку воздуха в помещении от диоксида углерода как при нормальном, так и при повышенном давлении. As can be seen from the test results, the device provides an effective purification of air in the room from carbon dioxide both under normal and high pressure.

Источники информации
1 Патент США N 3178269, НКИ 23-284, приоритет 10.07.64.Sources of information
1 US patent N 3178269, NKI 23-284, priority 10.07.64.

2. Д. Л. Зубаров, В.М. Рубан. Вентиляция и кондиционирование воздуха на атомных подводных лодках. Изд-во "Судостроение", Ленинград, 1968, с. 271. 2. D. L. Zubarov, V.M. Ruban. Ventilation and air conditioning in nuclear submarines. Publishing house "Shipbuilding", Leningrad, 1968, p. 271.

Claims

A device for cleaning air from carbon dioxide in hermetically sealed rooms, comprising a housing and a container with a carbon dioxide absorber based on lithium hydroxide, characterized in that the absorber is made in the form of a briquette with through channels, and the container is made in the form of a package of briquettes connected by a flexible connection, the ends of which are fixed on the end surfaces of the container.