Комбиниран тип електрохимична система за регенерация на въздух за затворени пространства,
Изобретението се отнася до областта на химическото отделяне, разделяне и пречистване на газове за възстановяване на нормалния химичен състав на въздуха, който се е променил поради човешка дейност, работа на технически устройства и др., и може да се използва в системи за регенерация на въздуха в затворени помещения, химическа, космическа и други индустрии. Комбиниран тип електрохимична система за регенериране на въздух за затворени пространства включва електролизно устройство, съдържащо електролизатор, колони и филтри за разделяне на кислород и водород; десорбционна единица; абсорбционна единица, състояща се от основната абсорбционна единица със събирателен резервоар и допълнителни раздалечени абсорбционни единици, разположени в различни помещения. В същото време абсорбционният блок включва разпределителен блок за получаване на католит от електролизния блок и по-нататъшното му подаване чрез помпа за напояване към главния и допълнителните абсорбционни блокове, с възможност за регулиране на дебита на католита в зависимост от нивото му в разпределителния блок. Изобретението подобрява надеждността на системата. 2 т.п. ф-лия, 1 ил.
Изобретението се отнася до областта на химическото разделяне, отделяне и пречистване на газове за възстановяване на нормалния химичен състав на въздуха, който се е променил поради човешка дейност, работа на технически устройства и др., и може да се използва в системи за регенерация на въздуха в затворени помещения, химическа, космическа и други индустрии,
Известният метод се осъществява чрез система, включваща блокове за електролиза, абсорбция и десорбция. В същото време католитът и първоначалната смес от газове се подават в абсорберите, а анолитът и католитът се подават в десорберас абсорбционни продукти, последвано от смесване на анолит и католит в десорбер. Десорбцията на отделения газ се извършва в електролитна клетка, оборудвана с газонепропусклив сепаратор, разделящ зоната на газова десорбция от електрода.
Недостатъкът на известния метод и системата, която го реализира е изтичането на водород, което води до замърсяване на атмосферата и съответно появата на дисбаланс на водорода в електрохимичния блок, поради което е необходимо наличието на допълнителен източник на водород.
Известна система за електрохимична регенерация на въздуха от комбиниран тип за помещения, предназначена за производство на газообразен кислород и абсорбция на въглероден диоксид от околния въздух (виж, например, А. Е. Аврущенко, А. Ф. Новиков, В. И. Френкел "Системи за електрохимична регенерация на въздуха на атомни подводници", издателство "Българска история", Москва, 2002 г.).
В тази система католитът от блока за електролиза се изпраща през система от дросели директно за напояване към абсорбционните блокове: основният блок с висока производителност и допълнителните агрегати с по-ниска производителност, включително тези, разположени на разстояние в различни помещения. Тази схема обаче има сериозен недостатък. Деактивирането на един или повече допълнителни абсорбционни блока, свързани по известна схема, може да доведе до превишаване на нивото на католита във водородната колона, което от своя страна води до нарушаване на работата на електролизния блок и спиране на системата за регенерация на въздуха.
Техническият резултат, към който е насочено заявеното изобретение, е да се повиши надеждността на системата, по-специално чрез елиминиране на възможността за изключване на цялата система за регенерация на въздуха в случай на повреда или спиране на един или повече абсорбционни блока.
Твърдешетехническият резултат се постига чрез факта, че комбинираният тип електрохимична система за регенериране на въздух за затворени пространства, съдържаща електролизна единица, предназначена за производство на газообразен кислород, съдържаща електролизатор за производство на кислород и водород, разделяне на кислородни и водородни колони и филтри; десорбционна единица за отделяне на въглероден диоксид; абсорбционна единица за абсорбиране на въглероден диоксид от околния въздух, състояща се от основна абсорбционна единица със събирателен резервоар и допълнителни раздалечени абсорбционни единици, например разположени в различни помещения; включва разпределителен блок за приемане на католит от електролизния блок и по-нататъшното му подаване чрез помпа за напояване към главния и допълнителните абсорбционни блокове, с възможност за регулиране на дебита на католита в зависимост от нивото му в разпределителния блок. В този случай електролизерът е свързан чрез анолитна линия към входа на колоната за разделяне на кислород, чийто изход е свързан към десорбционния блок, чийто изход е свързан към събирателния резервоар на основния абсорбционен блок, изходът на кислорода през кислородния филтър е свързан с вход за газ към абсорбционните блокове; линията на католита свързва електролизера с входа на колоната за разделяне на водород, чийто изход е свързан с входа на разпределителния блок, чийто изход е свързан с допълнителните абсорбционни блокове през пакетите на дроселните шайби и към основния абсорбционен блок през регулатора на потока на католита; изходите за католит от абсорбционните единици са свързани към събирателния резервоар на главния абсорбционен модул, който също е свързан към входа на електролитната клетка.
Освен това системата може да бъде оборудвана с инсталация за каталитично превръщане на водород и въглероден диоксид в метилов алкохол, инсталирана на изхода на сместа водород-въглероден диоксид,което предотвратява отделянето на газообразни продукти в околната среда.
Същността на заявеното техническо решение е илюстрирана на фигура 1, която представя функционална схема на системата.
Системата за регенерация на въздуха съдържа блок за електролиза 1, включващ електролизатор 2 за производство на кислород и водород, разделяне на колони за кислород 3 и водород 4, кислородни филтри 5 и водород 6; десорбционна единица 7 за отделяне на въглероден диоксид; основната абсорбционна единица 8, която има събирателен резервоар 9 и допълнителни разположени абсорбционни единици 10, за абсорбиране на диоксид, включително в различни помещения; разпределителен блок 11 за получаване на католит от електролизния блок и по-нататъшното му подаване за напояване към основния абсорбционен блок 8 през регулатора на потока католит 12 към допълнителни блокове 10. На изхода на сместа водород-въглероден диоксид има инсталация 13 за каталитична обработка на водород и въглероден диоксид в метилов алкохол.
Системата работи по следния начин.
Анолитът от електролизера 2, заедно с кислорода под формата на емулсия газ-течност, навлиза в колоната за разделяне на кислород 3, където се освобождава от кислорода и влиза в десорбционния блок 7. В десорбционния блок анолитът се нагрява и термично разлага с отделяне на въглероден диоксид.
От блока за десорбция 7 анолитът влиза в събирателния резервоар 9 на главния блок за абсорбиране 8.
Кислородът от сепарационната колона 3, преминавайки през кислородния филтър 5, се смесва с въздуха, подаван от вентилаторите от помещенията, и постъпва в абсорбционните блокове 8 и 10, където се пречиства от въглероден диоксид.
Водородът, образуван в електролизера 2, заедно с католита под формата на емулсия газ-течност, навлиза в колоната за разделяне на водород 4, отделя се от течността и след преминаване през водородния филтър 6,смесва се с въглероден диоксид, напускайки десорбционния блок 7.
Католитът от колоната за разделяне на водород 4 се изпраща в разпределителния блок 11, откъдето се изпомпва към абсорбционните блокове 8 и 10.
В същото време католитът се подава към допълнителните абсорбционни единици 10 чрез пакети от дроселни шайби, които осигуряват постоянен дебит на католита, а католитът се подава към основния абсорбционен блок през регулатора 12, който осигурява контрол на потока в зависимост от нивото на католита в разпределителния блок 11.
Регулаторът може да бъде направен например под формата на мембранен регулатор на диференциално налягане „за себе си“, в който задвижващата кухина е свързана към задвижващия съд, разположен в разпределителния блок и поддържащ постоянно налягане в тази кухина, а контролната кухина е свързана с разпределителния блок, който осигурява промяна на налягането в контролната кухина в зависимост от нивото на католита в разпределителния блок. Кухините за управление и настройка на регулатора са разделени от мембрана, свързана с устройство, което регулира потока на католита, подаван към главния абсорбционен блок.
Когато една или повече допълнителни абсорбционни единици са изключени, нивото на католита в разпределителния блок започва да се повишава, което води до увеличаване на налягането на католита върху контролната кухина на регулатора на нивото на течността и неговата мембрана. Мембраната започва да се движи, увеличавайки потока католит в главния абсорбционен блок през контролното устройство, т.е. основният абсорбиращ блок поема натоварването от изключените допълнителни абсорбционни блокове.
Католитът, изразходван в абсорбционните единици, се изпомпва в събирателния резервоар 9 на главния абсорбционен блок 8.
Така отново в събирателния резервоар на главния абсорбционен агрегатобразува се първоначалният електролит, който се изпомпва в електролизера 2.
Въздухът, пречистен от въглероден диоксид и обогатен с кислород, се подава в затворени помещения.
Смес от водород и въглероден диоксид се подава в блока за каталитична обработка 13, където се преработва в течен метилов алкохол, като по този начин се предотвратява отделянето на газообразни продукти във външната среда.
Иск
1. Комбиниран тип електрохимична система за регенерация на въздух за затворени пространства, характеризираща се с това, че включва електролизно устройство, съдържащо електролизер, колони за разделяне на кислород и водород, кислородни и водородни филтри, десорбционно устройство, основно абсорбционно устройство със събирателен резервоар, допълнителни абсорбционни звена и разпределително устройство; където клетката е свързана чрез анолитна линия към входа на колоната за разделяне на кислород, чийто изход е свързан към десорбционния блок, а изходът от него е свързан към събирателния резервоар на основния абсорбционен блок, изходът за кислород през кислородния филтър е свързан чрез вход за газ към абсорбционните блокове; в същото време електролизаторът е свързан чрез католитна линия към входа на колоната за разделяне на водород, чийто изход е свързан към входа на разпределителния блок, докато изходът на разпределителния блок е свързан към допълнителни абсорбционни блокове с постоянен дебит на католита и към основния абсорбционен блок с възможност за контролиране на дебита на католита в зависимост от нивото му в разпределителния блок; изходите на допълнителните абсорбционни единици са свързани към събирателния резервоар на основната абсорбционна единица, свързана с входа на електролизера, докато изходът за газ на колоната за разделяне на водород е свързан с изхода за газ на десорбционната единица.
2. Система съгласно претенция 1, характеризираща се с това, чедопълнителни абсорбционни модули се поставят в различни помещения.
3. Система съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че системата на изхода за газ на сместа водород-въглероден диоксид е оборудвана с инсталация за каталитична обработка на водород и въглероден диоксид в течен метилов алкохол.