Способ получения кислорода Советский патент 1990 года по МПК C01B13/02 

Изобретение относится к способам химической генерации газов, в частности к химической генерации кислорода, используемого в медицинских целях для проведения кислородотера- пии в клиниках, в машинах скорой помощи, в домашних условиях при лечении больных с хронической легочной и сердечно-сосудистой недостаточностью.

Целью изобретения является обеспечение постоянной и надежно регулируемой скорости выделения кислорода.

По предлагаемому способу кислоро- доноситель - водный раствор пероксида водорода - через регулируемое отверстие дозируют в реакционное отделение, содержащее в качестве ката-, лиз ато ра двуокись мар ганца и водорастворимый перманганат(8-16 мас.% в пересч ете на МпО). Катализатор обеспечивает очень быстрое (« ЗО с)

разложение пероксида водорода во всем реакционном объеме0 Скорость выделения кислорода определяется только скоростью подачи жидкого кис- лородоносителя на катализатор и может поддерживаться на заданном уровне длительное время. Возможны плавная регулировка скорости потока кислорода в рабочем режиме (переход на другую . скорость генерации не требует остановки процесса), многократные прерывания и возобновления процесса.

i

На фиг. 1 показана зависимость

скорости выделения кислорода из 11%-ного водного раствора от времени контакта с катализатором: Мп04 + КМп04 (8 мас.% МпО) - кривая 1 и Мп02 - кривая 2; на фиг. 2 - зависимость скорости выделения кислорода от времени в режиме периодической подачи 11%-ного водного растС

в

СП

vj

ОЬ Јъ

вора (подача НгОг в реакционное отделение прекращается через 10 и 30 мин и возобновляется через 20 мин после начала генерации), катализато : Мп02 + КМпО (15 мас.% МпО) - кривая 1| Мп02 - кривая 2.

Чистая Мп02 эффективна лишь нэ начальных стадиях процесса получения кислорода, когда объемы реакционного раствора невелики. С увеличением объема реакционного раствора каталитическая активность снижается. При равномерной подаче водного раствора пероксида водорода в реакционное отделение с МпОг кислород выделяется неравномерно (разброс скорости выделения 02 от средней достигает 60%), а после отключения подачи кислородоносителя газ выделяется непроизводительно более 10 мин (фиг. 15 кривая 2)„ Непроизводительные потери кислорода возрастают в переменном режиме работы генератора, faK как при его повторных запусках увеличиваются время выхода генерации на рабочий режим, неравномерность скорости выделения газа и время замедления генерации после отключения подачи кислородоносителя в реакционное отделение (фиг. 2, кривая 2), В присутствии МпОг скорость выделения газа зависит не только от количества подаваемого на катализатор кислородоносителя, но и от объема реакционного раствора, температуры и многих других факторов.

При использовании в качестве катализатора двуокиси марганца с добавками водорастворимого пермангана- та (8-15 мас,% МпО) скорость выделения кислорода определяется только количеством вводимого в контакт с катализаторбм кислородоносителя„ Катализатор, содержащий менее 8 мае„% МпО не обеспечивает равномерность и надежную регулировку скорости выделения кислорода. Введение более 15 мас.% МпСЦ нежелательно, поскольку образующаяся при контакте пероксида водорода с перманганатом коллоидная двуокись марганца в значительных количествах уносится газовым потоком, что требует установки дополнительных поглотительных устройств и усложняет способ „

При оптимальном содержании пер- манганата (8-15 мас,% МпО) в каталитической смеси время выхода про

0

5

0

0

5

цесса выделения кислорода на рабочий режим не превышает 30 с, а период замедления генерации после прекращения подачи кислородоносителя длится не более 1 мин. Скорость выделения кислорода практически постоянная (фиг. 1, кривая 1). Разброс скорости выделения 02 от средней в основном периоде не более 5%„

Характер кривых не изменяется и при повторных запусках генератора, вплоть до полного расходования кислородоносителя (фиг. 2, кривые 1).

В состав катализатора могут входить любые растворимые в воде соли с анионом МпО, поскольку природа катиона не влияет на активность каталитической смеси„ Способ допускает использование растворов в широком диапазоне концентраций пероксида водорода, так как скорость выделения кислорода определяется количеством подаваемого в реакционную камеру кислородоносителя и не зависит от объема раствора.

Способ может быть реализован в любом устройстве, включающем две сообщающиеся через регулируемое отверстие емкости, расположенные одна над другой, и линию выравнивания давления в этих емкостях.

Сущность способа заключается в следующем„

I

Водный рагтвор пероксида водорода через регулируемое отверстие подается из верхнего в нижнее реакционное отделение с катализатором Катализатор, представляющий собой двуокись марганца с добавками водорастворимого перманганата (8-15 мас.% МпО), обеспечивает очень быстрый (менее 30 с) распад во всем реакционном объеме. Для выделения 100 дм кислорода требуется 3 г каталитической смеси. Скорость выделения кислорода зависит только от количества вводимого через регулируемое отверстие в реакцонное отделение кислородоносителя, что обеспечивает надежность регулирования скорости выделения кислорода изменением количества вводимого в контакт с катализатором пероксида водорода.

Пример 1. Кислород получают в генераторе индивидуального пользования, представляющем собой емкость, разделенную по высоте на два отделения, из которых верхнее (объемом

51

2200 см) служит для помещения и хранения кислородоносителя, а нижнее (объемом 2500 см3) - для помещения

и хранения катализатора и осущест-;

вления каталитического распада. Перегородка медцу отделениями снабжена фильтрующим устройством и вентилем ручного регулирования количества подаваемого жидкого кнслородоносителя в отделение с катализатором. Генератор имеет линию выравнивания давления в отделениях с катализатором и кислородоносителем, необходимую для обеспечения стабильного потока кислородоносителя и расположенную в одной емкости с отделениями. Контроль расхода кислородоносителя осуществляется с помощью уровнемера. Необходимый поток кислорода устанавливается с помощью регулировочного вентиля по показаниям ротаметра. Вентиль позволяет регулировать скорость выделения кислорода 0,5 - 10 л/мин. Генератор изготовлен из нержавеющей стали, не требует дополнительных источников энергии и может быть использован как компактное переносное, работающее автономно устройство с регулируемой в широком диапазоне скоростью выделения кислорода. Генерируемый кислород пригоден для дыхания (влажность 70-80 отн. %, температура 25-30°С).

2000 12%-ного раствора загружают в верхнее отделение генератора и равномерным лотоком подают в нижнее отделение с каталити-

(2,7

г МпО

2

0,3 г

ческой смесью КМп04).

Скорость выделения и объем выделяющегося кислорода в зависимости от

6

П род олже ние табл.„I

5 10

15 20

25

Пример 2. Кислород-получают

в генераторе, описанном в примере 1. Раствор Н20г (12%-ный) добавляют равномерным потоком в нижнее отделение с каталитической смесью (2,5 г МпОг и 0,5 г MnOq.). Способ осущестБЛЯЮТ,, периодически подавая кисло- родоноситель (в течение 5 мин) и прекращая его подачу (в течение 5 мин).

Результаты опыта приведены в

табл. 2„.

Таблица 2

71576482

Продолжение табл. 2

8

.Продолжение табл.2

Скорость Выделения Oz Л/мин

Прекращение /подачи И2О2

Изобретение относится к химической генерации кислорода и может быть использовано в медицине. С целью обеспечения постоянной и надежно регулируемой скорости выделения кислорода водный раствор пероксида водорода дозируют через регулируемое отверстие в реакционное отделение, содержащее в качестве катализатора двуокись марганца и водорастворимый перманганат в количестве 8-15 мас.% в пересчете на MNO 4. При многократном прерывании и возобновлении процесса быстродействие каталитической смеси и равномерность выделения кислорода сохраняются. 2 табл., 2 ил.

102030

Фиг,. 1

Скорость выделения 0g, л/ мин

4-050

Время, мин

40 время, мин