Малогабаритные устройства для производства чистого кислорода

Применение генераторов кислорода в помещениях

Большую часть дня работающим людям приходится проводить в замкнутых помещениях, и даже использование сплит-систем не решает задачу обогащения и оздоровления воздуха.

Наоборот, цикл работы этих систем приводит к тому, что воздух только проходит через фильтры, насыщаясь свежестью.

Вот почему применение генераторов кислорода в помещениях является наилучшим решением – по цене он ниже, чем новейшие кондиционеры с функцией притока внешнего воздуха, при этом поддерживает оптимальный уровень газов, создает комфортный микроклимат в помещении.

Принцип работы кислородного генератора

Генераторы кислорода в промышленности

В основе принципа работы устройства лежит принцип разделения газов. Этот прибор выделяет кислород из обычного воздуха. При всасывании молекулы газов оседают в особом фильтрующем веществе – цеолите, через него проникают исключительно молекулы кислорода.

Предыдущие поколения газовых генераторов состояли из баллонов со сжатым газом. Они были громоздкими и довольно опасными, легковоспламеняемыми приборами. Современные генераторы потребляют окружающий воздух, очищают от примесей других газов и выдают в результате 93% кислород. Больше никакой дозаправки баллонов и риска взлететь на воздух из-за малейшей неосторожности.

Отличие генератора от концентратора в том, что первый, применяемый в помещении, имеет меньшие по сравнению с концентраторами размеры и на выходе дает меньшую концентрацию. Кроме того, его производительность несколько меньше, чем у концентраторов, до 3 литров газа в минуту.

Обратите внимание

Но это не недостаток, а преимущество – слишком большая концентрация для здорового человека может негативно сказаться на самочувствии. Вот почему генератором можно пользоваться без ограничений во времени и всем людям, независимо от возраста или состояния здоровья.

Эти приборы благодаря своим компактным размерам и небольшому весу могут быть мобильными и легко транспортируются при необходимости.

Прицнип работы генератора кислорода

Обычный воздух содержит не более 18% кислорода, генератор насыщает этим важным газом на 23%, что является наиболее полезным для общего состояния организма, усиливает иммунитет, обеспечивает адекватную профилактику гипоксии.

Обычный домашний генератор кислорода служит отличным помощником для проведения кислородного лечения, которое врачи советуют всем людям с целью оздоровления организма.

Мифы и реальность о пользе кислородных генераторов

Не зря ценный газ называют – «дарящий жизнь». Ещё в позапрошлом столетии его применяли для лечения множества заболеваний:

  • стенокардии;
  • эпилепсии;
  • пневмонии;
  • при хронических болезнях, сопровождающихся затрудненным дыханием;
  • гангрены;
  • тромбофлебита и др.

В конце 19-го века кислородотерапия расширила область применения, это связано с появлением баллонов со сжатым или сжиженным воздухом. Долгое время приходилось использовать эти пожароопасные устройства, пока в последние годы не началось массовое производство кислородных генераторов для использования в быту, на производстве и местах общего пользования.

В некоторых источниках говорится, что вдыхание высококонцентрированного кислорода может привести к привыканию и негативно сказаться на здоровье.

Но мощность используемых в помещении приборов не дает возможности для бесконтрольного и токсического воздействия газа на человека. Передозировка наступает при большом потоке более 8 литров в минуту, при этом концентрация кислорода должна быть около 60%.

Обычный бытовой кислородный генератор обладает мощностью не более 5 л/м и насыщает воздух в помещении до 23%.

Современные технологии, применяемые в строительстве, позволяют полностью изолировать городскую квартиру от загрязненного городского воздуха. Пластиковые окна надежно защитят от пыли, загазованности уличного воздуха, но в тоже время в герметично закрытом помещении нарушается нормальный газообмен.

Содержание кислорода в домашнем воздухе будет неизменно снижаться, придется все-таки открывать окна, чтобы проветрить комнаты. И заодно подышать вредными веществами, которых много в уличном воздухе – помимо углекислого газа и пыли, в воздухе с улицы содержится формальдегид, бензапирен, фенол и др.

Вот почему устройства для насыщения воздуха – это полезное и необходимое приобретение. В США, Японии и многих европейских странах эти приборы используются почти в каждом доме, парикмахерских, ресторанах и в других общественных местах.

Для чего нужен кислородный генератор

Кислородный генератор установлен

За последние 200 лет в атмосфере нашей планеты жизненно необходимого газа стало значительно меньше – его осталось всего 21%. И эта цифра постоянно снижается, агрессивные промышленные выбросы, обилие автомобилей и другие факторы активно разрушают ценный озоновый слой.

А этот газ составляет значительную часть нашего организма. Простая арифметика: клетка воды состоит на 90% из кислорода, а человек на треть состоит из воды.

Мозг, самый важный орган, потребляет пятую часть от всего вдыхаемого кислорода. А если его в клетках тела недостаточно, это может стать причиной развития онкологических заболеваний – к этому выводу пришли японские ученые.

С возрастом объем легких постепенно уменьшается, из-за этого поступление кислорода становится все хуже.

Кроме того сосуды работают с меньшей эффективностью. Они доставляют всего 20% от необходимой нормы кислорода. Поэтому применение генераторов кислорода особенно актуально для людей старшего и пожилого возраста.

Все эти факты, подтвержденные научными исследованиями, являются неопровержимыми аргументами в пользу применения генераторов кислорода в помещениях.

Важно

Врачи выяснили, что регулярное насыщение организма газом жизни приводит ко многим положительным результатам:

Бытовой генератор кислорода

  1. Проникая внутрь каждой клетки организма, налаживая обменные процессы на клеточном уровне.
  2. Заряжает энергией лучше всех остальных средств.
  3. Улучшается память и способность концентрироваться на сложном занятии.
  4. Очищается кровь от токсинов и налаживается крепкий иммунитет.
  5. Замедляются процессы старения, сон становится более крепким, успокаиваются расшатанные нервы.
  6. Отмечено благотворное влияние на пищеварение и зрение.
  7. Доказанный факт – кислород облегчает и полностью снимает похмелье.
  8. Эффективная профилактика болезней сердечно-сосудистой системы.
  9. В сочетании с физическими упражнениями способствует более быстрому избавлению от лишних килограммов.
  10. Отмечено повышение выносливости.
  11. Особенно необходим чистый, обогащенный кислородом воздух будущим деткам и мамам, он обеспечивает рост и развитие нового человечка в соответствии с нормами.
  12. Важный плюс для мужчин – специалистами доказано положительное влияние на потенцию.

Способы применения генераторов кислорода

Если кислородная терапия или профилактика заболеваний назначены врачом, то необходимо придерживаться его рекомендаций по продолжительности процедур и их частотности.

Вообще же достаточно применения генератора кислорода в помещении дважды в день, по мере возможности, оптимальная продолжительность 15 – 20 минут. Для здорового человека этого достаточно, чтобы ощутить на себе положительный эффект от оздоровления кислородом.

Желудок является дышащим органом, в его стенках молекулы газа мгновенно поступают в клетки крови и оттуда насыщают все внутренние органы. Вот почему полезно принимать кислородные коктейли.

Приготовить их можно и дома, используя специальный коктейлер, который устанавливается на генераторе кислорода.

Этот напиток больше похож на пену, в его основе могут быть соки, морсы, отвары полезных трав вкус коктейля очень приятный.

Принимать его нужно сразу же после приготовления, можно через трубочку, стараясь не вдыхать газ носом. Полезные коктейли не только насытят организм важными составляющими здоровья, но и способствуют полноценному усвоению питательных веществ и витаминов, содержащихся в основе коктейля.

Кислородные генераторы – незаменимые помощники для сохранения здоровья, молодости и энергичности.

Источник: https://oventilyatsii.ru/primenenie-generatorov-kisloroda-v-pomeshheniyax.html

Отличия генераторов кислорода от концентраторов кислорода

Генераторы кислорода и концентраторы кислорода — работают по аналогичному способу, вырабатывая концентрированный кислород (до 95%) из обычного атмосферного воздуха (в воздухе кислорода в среднем 20%). Тем не менее отличия одних от других в следующем:

Где используются генераторы кислорода

Генератор кислорода — аппарат, производящий кислород в производственных масштабах. Генераторы кислорода используют там, где необходима непрерывная подача кислорода под высоким давлением на выходе (до 4-5 бар).

Генераторы кислорода в основном используются в крупный медицинских учреждениях, для централизованной подачи кислорода, в рыбных хозяйствах, на производстве с выделением вредных веществ и т.п.

Где используются концентраторы кислорода

Концентраторы кислорода — альтернативные варианты генераторов кислорода, которые можно использовать в домашних условиях. Они работают по тому же принципу что и генераторы кислорода, но более компактные и легкие.

Вес концентратора кислорода составляет 10-30 кг., а концентрация кислорода на выходе также, как и в генераторе достигает 90-95%. Как правило, давление на выходе составляет до 0.

5 бар, чего вполне достаточно для проведения кислородной терапии как больным так и здоровым людям.

Совет

Вследствие высокой эффективности и компактности, кислородные концентраторы в основном используются в домашних условиях для проведения кислородной терапии, в медицинских учреждениях, для приготовления кислородного коктейля.

Так как концентраторы кислорода в основном используются в домашних условиях, при выборе в основном обращают внимание на размер, уровень шума и цену. Если рассматривать концентраторы кислорода с потоком от 1 до 5 литров в минуту (для использования больным), то одним из самых тихих и популярных вариантов является Philips Respironics Ever Flo, самым недорогим – Армед 7F-5L mini

Если же рассматривать варианты для приготовления кислородного коктейля, то самым компактным и недорогим будет вариант Армед 8F-1L, оптимальным с точки зрения барменов – Армед 7F-3L

Концентратор кислородаАрмед 8F-1L Концентратор кислородаАрмед 7F-3L

Сравнительная таблица концентраторов кислорода

По ссылке ниже в формате pdf вы можете ознакомиться, скачать сравнительную таблицу самых популярных концентраторов кислорода. Заказать подбор оптимального аппарата у наших менеджеров.

Остались вопросы или хотите заказать товар?
Закажите звонок или напишите нам и менеджер свяжется с вами в самое ближайшее время!

Другие статьи по теме

  • Как не ошибиться при выборе кислородного концентратора
  • FAQ по концентраторам кислорода
  • Как выбрать концентратор кислорода для больного
  • Аппарат кислородный
  • Генератор кислорода и концентратор кислорода
  • Кислородный концентратор – особенности эксплуатации
  • Отличие концентратора кислорода Respironics EverFlo от недорогого Армед 7F-5L mini?
  • Отличие концентратора кислорода Армед 7F-3L от других моделей
  • Источник: https://oxyzone.ru/article/generator-kisloroda-i-koncentrator-kisloroda.html

    устройство для получения водорода и кислорода

    Устройство для получения водорода и кислорода относится к электролизерам фильтр-прессного типа и может быть использовано в различных отраслях промышленности, например для производства газопламенных работ, с применением стандартных горелок, или для получения водорода в качестве энергоносителя.

    В предложенном устройстве исключены колебания уровней электролита в электролизных ячейках и перенос пузырьков кислорода в водород, а водорода в кислород через перфорации диафрагм (8) путем сохранения неизменного давления газов в ячейках электролизера (1), который снабжен сообщающимися сосудами (10) и (11), частично заполненными электролитом, в который погружены концы газоотводных трубок (12) и (13), соединенных с кислородным и водородным каналами электролизера (1). Емкость с кислородом содержит трубку (15), конец которой находится на уровне электролита, соединенную с подпитывающим сосудом (3), который через клапан подпитки (4) соединен с электролизером (1). Подпитывающий сосуд (3) разделен перегородкой на две части, при этом в нижней части находится полый поплавок (23) с иглой (24), перекрывающей поступление воды из верхней части. Через верхнюю часть проходит кислородный трубопровод (25), соединенный с мембранным устройством выравнивания давления газов (5) в сообщающихся емкостях электролизера. Техническим результатом изобретения является повышение КПД электролизера. 1 ил.

    Устройство предназначено для получения водорода и кислорода и использования получаемых газов для производства газопламенных работ, для технологических нужд, кислорода в медицинских целях и водорода для водородной энергетики.

    Известны наиболее простые электролизеры, у которых анод и катод установлены в колоколах, обеспечивающих разделение и получение наиболее чистого кислорода и водорода, помещенных в открытые или закрытые коробки с электролитом (Л.М.Якименко, И.Д.Модылевская, З.А.Ткачек. Электролиз воды, Изд. Химия, М. 1970. Стр.99. Рис.111-2, а-б, в-г).

    Недостаток таких устройств – низкий КПД, не превышающий 50%. Поэтому такие устройства используют для получения малых количеств газов высокой чистоты, например для газопламенной хроматографии.

    Наиболее близким аналогом является вариант устройства для газопламенных работ по патенту № 2359795 от 11 мая 2007 г. (стр.16, Фиг.6 описания).

    Устройство состоит из электролизера, устройства выравнивания давлений газов, подпитывающего сосуда, диэлектрического клапана, блока управления и датчика температуры.

    Обратите внимание

    Электролизер установлен наклонно и состоит из биполярных электродов, разделенных кольцевыми диэлектрическими прокладками, стянутых между концевыми плитами стержнями с упругими компенсаторами. Электролизные ячейки разделены диэлектрическими перфорированными диафрагмами.

    Недостаток устройства состоит в непрерывных колебаниях уровня электролита в электролизных ячейках, обусловленного поочередным перемещением жидкостных пробок электролита по газоотводным трубкам в подпитывающий сосуд при подпитке, что вызывает перенос пузырьков кислорода в водород и пузырьков водорода в кислород через перфорации диафрагм.

    Технической задачей является получение водорода и кислорода, аналогичного по чистоте получаемым в электролизерах колокольного типа, но с высоким КПД и длительным периодом непрерывной работы, с возможностью заправки водой в процессе работы.

    Поставленная задача решается устройством для получения водорода и кислорода, состоящим из установленного наклонно электролизера фильтр-прессного типа с плоскими электродами и диэлектрическими перфорированными диафрагмами для разделения получаемых газов, подпитывающего сосуда, мембранного устройства выравнивания давления, диэлектрического клапана подпитки, блока управления и датчика температуры.

    Для решения поставленной задачи электролизер содержит две емкости, сообщающиеся друг с другом и частично заполненные электролитом, в который помещены газоотводные трубки, соединенные с каналами кислорода и водорода электролизера.

    Емкость с кислородом содержит трубку, конец которой находится на уровне электролита, соединенную с подпитывающим сосудом, который через клапан подпитки соединен с электролизером.

    Подпитывающий сосуд разделен перегородкой на две части – в нижней части находится полый поплавок с иглой, перекрывающей поступление воды из верхней части, через которую проходит кислородный трубопровод.

    Важно

    Мембранное устройство выравнивания давления газов в сообщающихся емкостях электролизера снабжено выходными штуцерами с калиброванными отверстиями, соединено трубопроводом с подпитывающим сосудом, а водородная часть соединена трубопроводом с водородной емкостью электролизера и с предохранительным клапаном.

    Отличия от прототипа состоят в том, что электролизер содержит две емкости, сообщающиеся друг с другом и частично заполненные электролитом, в который помещены газоотводные трубки, соединенные с каналами кислорода и водорода электролизера.

    Читайте также:  Ортопедический матрас – эффективная панацея

    Емкость с кислородом содержит трубку, конец которой находится на уровне электролита, соединенную с подпитывающим сосудом, который через клапан подпитки соединен с электролизером.

    Подпитывающий сосуд разделен перегородкой на две части – в нижней части находится полый поплавок с иглой, перекрывающей поступление воды из верхней части, через которую проходит кислородный трубопровод.

    Важно

    Мембранное устройство выравнивания давления газов в сообщающихся емкостях электролизера снабжено выходными штуцерами с калиброванными отверстиями, соединено трубопроводом с подпитывающим сосудом, а водородная часть соединена трубопроводом с водородной емкостью электролизера и с предохранительным клапаном.

    Указанные отличия обеспечивают выполнение поставленной задачи.

    Газоотводные трубки, соединенные с каналами кислорода и водорода электролизера и помещенные в электролит в сообщающихся емкостях электролизера, обеспечивают равенство давлений газов в электролизных ячейках и газоотводных каналах электролизера на основании закона Паскаля, а избыточный электролит из газоотводных каналов стекает вниз, не образуя пробок.

    Конвекционное перемешивание электролита между анодной и катодной частями электролизной ячейки, обусловленное его разной плотностью, происходит крайне медленно и переносит только растворенные газы. Растворимость газов при малых давлениях и повышенных температурах незначительна, и условий для их выделения в стационарном режиме работы нет.

    Емкость с кислородом содержит трубку, конец которой находится на уровне электролита, соединенную с подпитывающим сосудом. Через эту трубку в подпитывающий сосуд возвращается избыточный электролит в виде жидкостных пробок, число которых снижено в связи с тем, что клапан подпитки автоматически регулирует подпитку в соответствии с расходом воды.

    Подпитывающий сосуд разделен перегородкой на две части – в нижней части находится полый поплавок с иглой, перекрывающей поступление воды из верхней части, через которую проходит кислородный трубопровод.

    Малое количество воды, вводимое в оборот для подпитки, обеспечивает неизменный и оптимальный состав электролита, соответствующий наибольшему КПД.

    Верхняя часть подпитывающего сосуда может иметь любую емкость и к ней возможно подсоединение дополнительной емкости двумя кранами, которую можно полностью заправлять водой в процессе работы электролизера, закрыв краны и открывая их после полного заполнения дополнительного сосуда.

    Мембранное устройство выравнивания давления газов в сообщающихся емкостях электролизера снабжено выходными штуцерами с калиброванными отверстиями, соединено трубопроводом с подпитывающим сосудом, а водородная часть соединена трубопроводом с водородной емкостью электролизера и с предохранительным клапаном.

    Совет

    Использование выходных штуцеров с калиброванными отверстиями позволяет получать давление газов, пропорционально их количеству, что обеспечивает автоматическую регулировку подпитки и выключение устройства со сбросом давления газов при превышении заданного давления в аварийных ситуациях, что повышает надежность и безопасность.

    На фиг.1 показана схема устройства для получения водорода и кислорода.

    Устройство для получения водорода и кислорода, показанное на фиг.1, состоит из электролизера 1, блока питания и управления 2, подпитывающего сосуда 3, клапана подпитки 4, мембранного устройства выравнивания давлений 5 и предохранительного клапана 6.

    Электролизер 1 состоит из биполярных электродов 7, разделенных перфорированными диафрагмами 8 и диэлектрическими рамками 9, а также кислородной емкости 10 и водородной емкости 11 с электролитом, образующих сообщающиеся сосуды, в которых установлены газоотводные трубки 12 и 13, соединенные с газоотводными каналами электролизных ячеек. Выходной штуцер 14 кислородной емкости 10 имеет патрубок 15, конец которого находится на уровне электролита. Водородная емкость 11 имеет выходной штуцер 16. Все детали расположены между концевыми плитами 17 и 18 с концевыми упругими элементами 19 и стянуты стержнями 20.

    Блок питания и управления 2 аналогичен известному по прототипу.

    Для включения использован электромагнитный пускатель, в самоблокирующуюся цепь которого включены нормально замкнутые контакты микропереключателя 21 предохранительного клапана 6, электромагнит которого закрывает клапан.

    Термодатчик 22 находится на наружной поверхности электролизера 1. Разрядный ток определяется положением регулятора тока, и поэтому измерительный прибор может отсутствовать.

    Подпитывающий сосуд 3 разделен по высоте на две части.

    В нижней части находится поплавок 23 с иглой 24, перекрывающей поступление воды из верхней части, через которую проходит кислородный трубопровод 25, и расположен выходной штуцер 26, соединенный трубопроводом с мембранным устройством выравнивания давлений 5. Выходной штуцер 14 кислородной емкости 10 соединен трубопроводом с патрубком 27, расположенным под поплавком 23. Штуцер 28 с фильтром соединен трубопроводом с клапаном подпитки 4.

    Клапан подпитки 4 содержит подвижную пластинку 29 с выступом, который через винт приподнимает поршень, прижимавший эластичную мембрану к отверстию выходного патрубка 30, открывая клапан 4 при заправке электролизера электролитом через подпитывающий сосуд 3.

    После заправки электролитом пластинка 29 с выступом отводится в сторону, и подпружиненный поршень опускается, прижимая мембрану к отверстию патрубка 30.

    Обратите внимание

    Давлением кислорода на поршень клапан 4 открывается пропорционально расходу кислорода, обеспечивая необходимую подпитку электролита электролизера 1.

    Мембранное устройство выравнивания давлений 5 состоит из емкости, разделенной эластичной мембраной 31.

    Каждая из разделенных частей снабжена входными патрубками для кислорода 32 и водорода 33, а также калиброванными выходными патрубками для водорода 34 и кислорода 35.

    Через перекрываемый мембраной 31 патрубок 36 выводится избыточный кислород, а патрубок 37 соединен трубопроводом с предохранительным клапаном 6.

    Предохранительный клапан 6 состоит из электромагнита 38 с магнитопроводом и подпружиненным якорем, который связан штоком с поршнем, прижимающим эластичную мембрану к отверстию патрубка 39, закрывая его.

    Выступающая часть штока упирается в кнопку микропереключателя 21, разрывая нормально замкнутые контакты.

    Предохранительный клапан 6 предназначен для автоматического выключения устройства и сброса давлений газов в случае перегрева электролизера 1 и в случае превышения давления газов выше допустимого.

    Устройство для получения водорода и кислорода готовят к работе следующим образом. Снимают защитный чехол электролизера. Заливают электролит (29-30% водный раствор КОН) в подпитывающий диэлектрический сосуд 3, фиг.1, и открывают диэлектрический клапан 4 подпитки перемещением подвижной пластины 28 в положение, показанное на фиг.1.

    Заполнение ячеек электролизера 1 контролируют по уровню электролита в подпитывающем диэлектрическом сосуде 3 и омметром. Залив заданное количество электролита (6,4 литра), подвижную пластину 28 сдвигают вправо, что приводит к закрытию клапана. В подпитывающий сосуд 3 заливают дистиллированную воду и закрывают горловину пробкой. Устанавливают защитный чехол.

    Устройство готово к работе.

    Работу устройства для получения водорода и кислорода рассмотрим на примере его использования для производства газопламенных работ.

    Важно

    Для этого к патрубкам 34 и 35 мембранного устройства выравнивания давлений 5 подсоединяют шланги стандартной газосварочной горелки и открывают кран подачи водорода, закрывая кран подачи кислорода.

    Если предполагается использование кислородной резки, то к патрубку 36 мембранного устройства выравнивания давлений 5 подсоединяют шланг кислородного резака. Включают устройство и устанавливают регулятор тока в положение, соответствующее выбранному расходу водорода.

    Поджигают водород и, открывая кислородный кран горелки, формируют требуемый факел пламени для газосварки. Для кислородной резки закрывают кислородный кран горелки и, подогревая место реза водородным пламенем, осуществляют резку. При необходимости регулятор тока переводят на больший ток.

    При использовании водорода в качестве технологической среды требуется осушение известными методами: сорбционными, криогенными, диффузионными. Выбор метода осушения и дополнительной очистки определяется требованиями к технологической среде в непрерывном потоке. При необходимости заполнения емкостей осуществляют отвод от потока.

    Получаемый кислород может быть использован в медицинских целях. Двукратная барботажная промывка в электролите и возможная дополнительная промывка в чистой воде верхней части подпитывающего сосуда 3 полностью исключают щелочной туман, да он и не образуется.

    Многочисленными наблюдениями установлена техника образования пузырьков газа – они растут и, достигнув определенного размера, отрываются и поднимаются вверх, оставляя на своем месте зародыш будущего пузырька. Поднимающиеся пузырьки отрывают на своем пути относительно большие пузырьки. Мелкие пузырьки не отрываются.

    Микроскопические брызги образуются в момент разрушения пузырьков на поверхности жидкости. Такие брызги немногочисленны, тумана не образуют и довольно быстро оседают, что видно при выключении потока газа.

    При использовании устройства для получения водорода в энергетических целях регулятор тока устанавливают на максимально возможный ток для длительной и непрерывной работы. Фактический ток определяется источником тока и не может быть больше максимально возможного тока. В остальном работа устройства аналогична предшествующим случаям.

    Технико-экономические преимущества использования предложенного устройства для получения водорода и кислорода состоят в получении газов, пригодных для практического использования в различных целях без дополнительной очистки и с высоким КПД.

    Формула изобретения

    Устройство для получения водорода и кислорода, состоящее из установленного наклонно электролизера фильтр-прессного типа с плоскими электродами и диэлектрическими перфорированными диафрагмами для разделения получаемых газов, подпитывающего сосуда, мембранного устройства выравнивания давления, диэлектрического клапана подпитки, блока управления и датчика температуры, отличающееся тем, что электролизер содержит две емкости, сообщающиеся друг с другом и частично заполненные электролитом, в которые помещены концы газоотводных трубок, соединенные с каналами кислорода и водорода электролизера, а емкость с кислородом содержит трубку, конец которой находится на уровне электролита, соединенную с подпитывающим сосудом, который через клапан подпитки соединен с электролизером, причем подпитывающий сосуд разделен перегородкой на две части, и в нижней части находится полый поплавок с иглой, перекрывающей поступление воды из верхней части, через которую проходит кислородный трубопровод, соединенной с мембранным устройством выравнивания давления газов в сообщающихся емкостях электролизера, имеющим выходные штуцера с калиброванными отверстиями, а водородная часть соединена трубопроводом с водородной емкостью электролизера и с предохранительным клапаном.

    Источник: http://www.freepatent.ru/patents/2456378

    Получение водорода. Установки получения (производства) водорода

    В свободном виде водород встречается на нашей планете лишь в очень ограниченных объёмах. Он может выделяться иногда при вулканических извержениях совместно с другими газами или из буровых скважин, где добывают нефть. Но весьма распространен водород в составе различных соединений.

    Выбор имеющихся возможностей извлечения водорода зависит полностью от вида, в каком прибывает сырье, предназначенное для его получения. Учитывая распространение водорода в виде различных соединений, его выделение должно осуществляться в ходе реакций разложения с применением соответствующих химических методов:

    а) реакция разложения метана при создании высокой температуры; б) разложение воды также при поддержании высоких температур; в) разложение сероводорода в высокотемпературных условиях; г) при взаимодействии металла с кислотой (соляная кислота и цинк); д) из гидрида натрия;

    е) извлечение из природного газа и пр.

    Получение или выделение водорода в промышленности можно охарактеризовать с помощью ниже приведенных реакций, в виде которых может быть представлено производство водорода:

    1. Процесс электролиза, которому подвергаются водные растворы солей:

    2NaCl + 2H2O → 2NaOH + Cl2 + H2↑

    2. Пропускание паров воды при 1000 °C над раскаленным коксом:

    H2O + C ⇔ CO↑ + H2↑

    3. Способ получения из природного газа.

    а) конверсия с паром воды:

    CH4 + H2O ⇔ CO + 3H2 (при 1000 °C)

    б) окисление кислородом в присутствии катализатора:

    2CH4 + O2 ⇔ 2CO + 4H2

    Совет

    4. Риформинг и крекинг углеводородов при переработках нефти, при которых и происходит разложение этих углеводородов. В процессе крекинга нефти получается много водорода как побочного продукта.

    При возможном отделении этого водорода от других продуктов крекинга никакими другими методами можно не пользоваться вообще.

    Но, к сожалению, на нефтеперерабатывающих заводах в настоящее время сжигается водород напрасно, вместе с прочими отходами крекинга. Эти отходы, кстати, могут быть использованы с пользой.

    Получение водорода в условиях промышленности связано с процессом выделения его из природного газа, вернее, из его основного компонента метана. Его смешивают с кислородом и паром воды.

    Выделение водорода происходит при высоких температурах.

    При нагревании смеси указанных газов до 800-900 °C происходит реакция в присутствии катализатора, которая схематически может быть представлена в виде уравнения:

    2CH4 + O2 + 2H2O → 2CO2 + 6H2

    Затем полученную газовую смесь разделяют. Выделенный при этом водород очищается и используется или на месте получения, или транспортируется в нужное место под повышенным давлением в стальных баллонах.

    Не менее важным способом получения водорода в промышленности является его выделение из газов переработки нефти или из коксового газа. Благодаря глубокому охлаждению, свойственному данному методу, все газы сжижаются, кроме водорода.

    При необходимости в промышленности можно осуществлять концентрирование водорода с помощью различных процессов:

    • криогенного;
    • короткоциклового;
    • мембранного.

    Материальные затраты более рентабельны и эффективность процесса более высокая при концентрировании водорода мембранным способом.

    При получении водорода в лабораториях выбирают те исходные продукты, водород из которых выделяется легче. Большей частью водород в лабораториях получают электролизом водных растворов KOH или NaOH.

    Концентрацию этих растворов подбирают в соответствии с максимальным показателем их электропроводности (34% для KOH и 25% для NaOH). На изготовление электродов идёт обычно листовой никель, ибо он не подвергается коррозии при погружении в раствор щелочи.

    Обратите внимание

    Получение водорода или его выделение в лабораторных условиях можно охарактеризовать с помощью ниже следующих реакций:

    1) При действии кислот на металлы (кислота разбавленная). Обычно используют цинк в гранулах и 20-30%-ый раствор серной кислоты, с добавлением 2–3 зёрнышек медного купороса для ускорения реакции, которую проводят, как правило, в аппарате Киппа. Чистота водорода обусловлена чистотой исходных продуктов.

    В водороде могут присутствовать следы примесей сероводорода, азота, арменоводорода, для удаления которых водород подвергают дополнительной очистке. Можно применять вместо цинка железо, например, в виде стружки, или другие металлы. Заменять серную кислоту на соляную нежелательно, ибо водород будет притягивать хлороводород.

    Для реализации этой реакции обычно используют цинк и серную кислоту. Ниже следует уравнение для реакции с применением серной кислоты:

    Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2↑

    2) При взаимодействии кальция и воды:

    Ca + 2H2O → Ca(OH)2 + H2↑

    3) При гидролизе гидридов, при котором гидриды металлов легко разлагаются водой, образуя соответствующую щёлочь и водород, например, при гидролизе гидрида натрия:

    NaH + H2O → NaOH + H2↑

    Читайте также:  Оздоровительный отдых на алтае

    4) При действии на алюминий или цинк щелочных растворов. Получаемый данным способом водород обладает высокой степенью чистоты. Листовой или амальгамированный алюминий или алюминиевую проволоку нарезают мелкими кусочками и опускают в аппарат Киппа, заполненный 10-15%-м раствором щелочи.

    2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4] + 3H2↑

    Zn + 2KOH + 2H2O → K2[Zn(OH)4] + H2↑

    5) В ходе электролиза водных щелочных растворов или растворов кислот на катоде также происходит выделение водорода, например:

    2H3O+ + 2e- → 2H2O + H2↑

    Катионы металлов с низким показателем электродного потенциала не восстанавливаются на катоде, они остаются в растворе. А на катоде же идёт электрохимический процесс восстановления водорода из молекул воды.

    6) При электролитическом способе разложения воды:

    2H2O = 2H2 + O2

    Важно

    Вода в своём чистом виде почти совсем не токопроводная, поэтому к ней добавляют электролиты, например, КОН. В ходе электролиза на катоде наблюдаем за выделением водорода, а на аноде, соответственно – кислорода.

    В данном методе кислород – продукт побочный, и выделяется он в том же количестве.

    Кислород легко удаляется при пропускании газа через определённые катализаторы, водород же, получаемый электролизом воды, представляет собой довольно дорогой продукт.

    7) При взаимодействии пара воды и фиолетового фосфора:

    2Р + 8Н2О = 2Н3РО4 + 5Н2

    Пары фосфора от восстановления в электрической печи фосфата кальция пропускают над катализатором с паром воды при 400-600 °С.

    Контакт образовавшейся в начале процесса Н3РО4 с фосфором при образовании РН3 и Н3РО3 в результате взаимодействия прерывают закалкой в ходе быстрого охлаждения.

    Данным методом, как и при сжижении (фракционном) коксового газа, получают идущий на синтез аммиака водород.

    8) Водород получают разложением метана, однако это требует присутствия высокой температуры. Кроме водорода, побочным продуктом будет сажа, находящая также широкое применение в промышленном секторе:

    CH4 = C + 2H2

    В промышленности имеются и другие способы, реализуемые в процессах получения водорода: электролиз водных растворов солей, взаимодействием воды с металлами, окисление кислородом метана (при присутствии катализаторов) и некоторые другие. Исходными сырьевыми продуктами могут быть для производства водорода мусор и даже биологические отходы.

    Наряду с электролизом, который требует значительных энергетических затрат, в промышленности существует и второе направление для получения водорода – плазмохимия. Метод плазмохимии гораздо производительнее, здесь в основе лежит химическая активность плазмы (ионизованного газа).

    Чрезмерно высокие температурные характеристики процесса и большие скорости прохождения химических реакций в фазе газового состояния обеспечивают гигантскую производительность плазмотрона. Прямое разложение водяного пара на водород и кислород плазмохимическим способом пока малоэффективно. Но водород можно получать данным методом в два этапа.

    Такой водород пригоден для применения в областях промышленности и энергетике, ибо он дешевле электролизного почти в 15 раз.

    Совет

    Установки получения водорода – компактные, надежные системы, непрерывно и успешно используются протяжении 15 лет. Эти системы были разработаны для легкой установки и для безопасной, надежной, полностью автоматической работы. Выработка газа происходит при давлении, пригодном для эксплуатации, и газ может быть сжат до фактически любого давления при выходе из генератора.

    Сверхчистый газ

    Выработка водорода под давлением, по требованию, сверхчистого без какой-либо дополнительной очистки.

    Выработка сверхчистого кислорода под давлением, без углеводорода и других атмосферных загрязнителей.

    Легкость установки на классифицированных участках.

    Контроль технологического процесса и система обработки газов содержатся в одной установке, что требует меньше площади помещения по сравнению с другими подобными системами.

    Система может устанавливаться и использоваться на участках Класс 1, Раздел 2, Группа В, классифицированных по ANSI/NFPA 70, Статья 500

    Отдельный блок питания со встроенным выпрямителем для изолированной установки в обычном электротехническом помещении.

    Установка для получения водорода поставляется полностью собранной, предварительно проходит предварительное тестирование.

    Высокое качество / Доказанная надежность

    Установка разрабатывается, производится, собирается и тестируется в соответствии с процедурами, сертифицированными по ISO 9001:2000.

    Обратите внимание

    Все установки разработаны в соответствии с кодами и стандартами NFPA (Национальная ассоциация пожарной безопасности) для электроустановок, что обеспечивает безопасность и надежность систем.

    Безопасное, автоматическое функционирование

    Полностью автоматическая работа, включающая непрерывный мониторинг всех критических параметров для безопасного функционирования без надзора оператора.

    Установка поддерживает только небольшое количество газов в самой установке во время работы, что дает оптимальную безопасность на рабочем месте.

    Снабжена источником бесперебойного электропитания для безопасного сброса давления в системе в случае нарушения электроснабжения и выключения.

    Источник: http://intech-gmbh.ru/H2_production/

    Разработано компактное устройство для производства лекарств

    Учёные Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology) разработали портативное устройство для производства биологических препаратов. Компактную установку можно использовать на поле боя или в машине скорой помощи. Описание прибора опубликовано в журнале Nature Communications.

    Биотехнологические препараты, которые используют, в том числе при создании вакцин, противодиабетических и противораковых лекарств, обычно производят на заводах. Транспортировка в больницы или другие места оказания медпомощи занимает много времени и стоит недёшево, а в некоторых случаях достать лекарство бывает и вовсе невозможно.

    Исследователи из МТИ создали компактное устройство, которое позволяет получать разовую долю биопрепарата с помощью небольшого количества жидкости и дрожжевой культуры Pichia pastoris. Программируемый штамм P.

    pastoris под воздействием специальных веществ производит один из двух лечебных белков, к примеру, бета-эстрадиол запускает выработку гормона роста, а метанол — интерферона.

    Этот вид дрожжей даёт культуры высокой плотности на простых и недорогих питательных средах и продуцирует белки в больших количествах.

    Штаммы P. pastoris находятся внутри микробиореактора. В устройство заливают жидкость, содержащую химикат, она попадает в реактор и смешивается с дрожжами.

    Камера, в которой находится смесь, окружена тремя стенками из поликарбоната, четвёртую заменяет гибкая газопроницаемая мембрана из силиконового каучука.

    Важно

    Увеличивая давление газа над мембраной, учёные осторожно «массируют» капли жидкости, чтобы содержимое полностью перемешалось.

    Газопроницаемая мембрана позволяет кислороду проникать к дрожжам и без труда извлекать произведённый ими углекислый газ.

    Устройство постоянно отслеживает условия внутри реактора, включая концентрацию кислорода, температуру, кислотность и плотность клеток.

    Когда необходимо произвести белок другого типа, жидкость сливают через фильтр и добавляют вещество, которое стимулирует выработку нового протеина.

    Ранее научные коллективы уже предпринимали попытки создать подобное устройство, однако им не удавалось сливать жидкость, не теряя при этом дрожжевую культуру. «Вы хотите сохранить клетки, потому что они служат фабрикой.

    Но в то же время вы хотите быстро менять химическую среду, чтобы запустить производство другого белка, — объясняет Раджив Рам (Rajeev Ram), один из авторов исследования.

    Теперь учёные работают над технологией производства комбинаций препаратов.

    Устройство в машине скорой помощи.Pichia pastoris — вид метилотрофных дрожжей, несколько десятилетий широко используется для фундаментальных и прикладных исследований. Некоторые продуцируемые в P. pastoris биофармацевтические препараты, например, человеческий альбумин и ряд вакцин, уже выведены на рынок.

    Источник: https://22century.ru/medicine-and-health/30249

    «Решето» для кислорода

    Очень часто, когда мы говорим «воздух», мы имеем в виду кислород. Почему? Потому что с воздухом у нас ассоциируется дыхание, а дыхание без кислорода, как мы знаем, невозможно. Ведь именно ради него мы втягиваем воздух в свои легкие. Хотя кислорода в воздухе – всего 20%, то есть пятая часть, и почти 80% приходится на азот.

    К чему я привожу эти школьные истины? Дело в том, что чистый кислород (именно чистый!) – это очень ценный химический реагент, востребованный в промышленности. Ежегодно для получения необходимых химических реакций требуется до 80 миллионов тонн чистого кислорода.

    Одна из таких химических реакций связана с частичным окислением метана, которого очень много содержится в природном газе, добываемом из недр (особенно много его в сибирском газе). Неполное окисление метана дает нам синтез-газ – ценнейший полупродукт, состоящий из смеси угарного газа и водорода.

    Угарный газ является сырьем для получения метанола (метилового спирта). Метанол, в свою очередь, является первичным продуктом для производства всей «химической» органики, включая полимеры. Кроме того, метанол сам по себе является весьма перспективным топливом. Водород также является хорошим топливом.

    К тому же его используют для синтеза аммиака. Аммиак же, со своей стороны, – это «хлеб» для целого ряда химических производств.

    А кроме того, с помощью частичного окисления этана и пропана (также содержащихся в природном газе) можно еще получать этилен и пропилен, а далее – столь популярные у нас материалы, как полиэтилен и полипропилен. И чистый кислород является во всех этих процессах ключевым звеном. Вопрос только в том, во сколько нам обойдется получение данного реагента?

    Казалось бы, чего проще? Кислорода достаточно много в окружающем нас воздухе. Однако есть одна серьезная сложность – отделение кислорода от азота. Дело это весьма накладное. Кислород в настоящее время получают методом так называемой криогенной дистилляции.

    Совет

    Воздух охлаждается до очень низких температур (примерно 190 градусов со знаком «минус»), и при этих температурах азот отделяют от кислорода. Процесс этот достаточно затратный. Для производства чистого кислорода нужно строить специальные предприятия, «начиненные» мощными компрессорами.

    В итоге стоимость синтез-газа – основного компонента в указанной технологической цепочке – также остается достаточно высокой.

    А нет ли возможности брать кислород непосредственно из воздуха там, где он применяется в качестве реагента? Например, при производстве синтез-газа? То есть без использования дополнительных предприятий, без замораживания.

    Нельзя ли сразу установить своеобразный фильтр для азота, чтобы на выходе получать чистый кислород? Оказывается, такая возможность есть.

    Точнее, она появилась благодаря сотрудникам Института химии твердого тела и механохимии СО РАН, создавших специальную мембрану, способную «отцеживать» кислород, производить разделение газов, входящих в состав воздуха.

    Не будем в данном случае воспроизводить мудреные названия ввиду их сложности для запоминания. Принцип действия тут таков. Представьте себе пластинку или трубку, которая при комнатной температуре вообще не пропускает воздуха.

    Но если ее нагреть до 600 градусов, то она начнет пропускать только кислород! Если такую пластину встроить в специальное устройство и обдувать воздухом, то с обратной стороны вы получите как раз нужную вам «струю» чистого кислорода.

    Как сказал по этому поводу один из авторов данной разработки – заместитель директора ИХТТМ СО РАН Александр Немудрый, – получение чистого кислорода подобным способом – просто мечта для химика.

    Обратите внимание

    О том, какие перспективы открываются у производителей указанных выше химических продуктов, и говорить не приходится.

    По словам Александра Немудрого, применение кислородных мембран снизит себестоимость производства столь востребованного в химической промышленности синтез-газа на 30 процентов.

    По большому счету, внедрение данной разработки может существенно повлиять на экономическую стратегию нашего государства. Удивляться не стоит. Сегодня мы в огромных количествах качаем природный газ, продавая его, что называется, в сыром виде. Для высокотехнологичной державы это как-то не к лицу.

    Было бы лучше сразу перерабатывать газ во что-то более ценное и, конечно же, более дорогое. Причем, перерабатывать прямо на месте. В одной из предыдущих публикаций мы уже говорили о выгодах переработки природного газа (на 90% состоящего из метана) в метанол. Причем – прямо у скважины.

    Для этого предлагаются разные технологии, но все они пока еще находятся в стадии разработки.

    Как мы понимаем, если будет решен вопрос с дешевым получением чистого кислорода, то тогда процесс превращения  метана в жидкий метанол оптимизируется настолько, что получит масштабное применение прямо в местах газодобычи. А это уже шаг вперед не только в вопросах экономики, но и в вопросах энергетики. Ведь метанолу, как мы уже когда-то писали, некоторые ученые прочат роль топлива будущего.

    Следующая задача – собрать из таких трубочек отдельную кассету, модуль, чтобы получать не миллилитры кислорода в минуту, а литры. Причем желательно, чтобы данный модуль мог масштабироваться – в зависимости от предполагаемых объемов производства.

    Скажем, один модуль, согласно тестам, дает сто литров кислорода в час. Если производителю требуется тысяча литров кислорода в час, то, соответственно, вы собираете для него десять таких кассет.

    Важно

    Сейчас работа наших ученых находится как раз на этой стадии – на стадии перехода материала к конкретному изделию.

    Главный вопрос, который не может нас не волновать: будет ли такое изделие востребовано в отечественной промышленности? То, что в ближайшее время появится экспериментальный образец, никаких вопросов не вызывает. Появится он обязательно. А дальше? Будет очень печально, если промышленное производство таких кассет начнется где-нибудь в Норвегии, в Канаде, а то и в Иране.

    Олег Носков

    Источник: https://academcity.org/content/resheto-dlya-kisloroda

    Производство кислорода из воздуха

    СВАРКА, РЕЗКА И ПАЙКА МЕТАЛЛОВ

    Атмосферный воздух представляет собой смесь, содержащую по объёму кислорода 20,93% и азота 78,03%, остальное — аргон и другие газы нулевой группы, углекислота и пр. Указанные цифры относятся к осушенному воздуху без влаги. Содержание водяных паров в воздухе может меняться в широких пределах в зависимости от температуры и степени насыщения.

    Для получения технически чистого кислорода воздух подвергается глубокому охлаждению и сжижается (температура кипения жидкого воздуха при атмосфер­ном давлении—194,5°). Полученный жидкий воздух подвергается дробной перегонке или ректификации в ректификационных колон­нах.

    Возможность успешной ректификации основывается на доволь­но значительной' разности (около 13°) в температурах кипения жид­ких азота (—196°) и кислорода (—183°).

    Схема заводской установки для производства кислорода из воз­духа показана на фиг. 118.

    Воздух, засасываемый многоступенча­тым компрессором, проходит сначала через воздушный фильтр, где очищается от пыли, затем проходит последовательно ступени ком­прессора (на фигуре изображён четырёхступенчатый компрессор).

    За каждой ступенью компрессора давление воздуха возрастает и доводится до 50—220 атм в зависимости от системы установки и стадии производства. После каждой ступени компрессора воздух

    Фиг. 118. Схема установки для производства кислорода из воздуха:

    кислородный апЬарат; 10 — отвод азота; 11 — отвод кислорода;

    Читайте также:  Выбор стоматологии для лечения и профилактики заболеваний зубов и ротовой полости

    і бак для щёлочи; 2 — насос; 3 — декарбонизатор; 4

    маслоотделителями; 5 — воздушный фильтр; 5 — 4-ступенчатый компрессор на 220 атм 7 — осушительная батарея; 8 — детандер; 9 12 — газовый счётчик; 13 — танк для жидкого кислорода; 14 — кислородный компрессор; 15 — наполнительная рампа.

    проходит злагоотделитель, где осаждается зода, конденсирующаяся при сжатии воздуха, и водяной холодильник, охлаждающий воздух и отнимающий тепло, образующееся при сжатии.

    Между второй и третьей ступенями компрессора для поглощения углекислоты из воздуха включается аппарат — декарбонизатор, заполняемый вод­ным раствором едкого натра.

    Совет

    Сжатый воздух из компрессора про­ходит осушительную батарею из баллонов, заполненных кусковым едким натром, поглощающим влагу и остатки углекислоты.

    Воз­можно полное удаление влаги и углекислоты из воздуха имеет су­щественное значение, так как замерзающие при низких температу­рах вода и углекислота забивают трубки кислородного аппарата сравнительно малого сечения и заставляют прекращать работу установки, останавливая её на оттаивание и продувку кислородного аппарата.

    Пройдя осушительную батарею, сжатый воздух поступает в так называемый кислородный аппарат, где происходит охлаждение и сжижение воздуха и его ректификация с разделением на кислород и азот. Нормальный кислородный аппарат включает две ректифи­кационные колонны, испаритель, теплообменник, дроссельный вен­тиль.

    Сжатый воздух охлаждается в теплообменнике отходящими из аппарата кислородом и азотом, дополнительно охлаждается в змеевике испарителя, после чего проходит дроссельный вентиль, расширяясь и снижая давление.

    Вследствие эффекта Джоуля-Том­сона температура воздуха при расширении резко падает и про­исходит его сжижение.

    Жидкий воздух испаряется в процессе ректификации, процесс – испарения и отходящие газообразные продукты ректификации ■— азот и кислород — охлаждают новые порции сжатого воздуха, по­ступающего из компрессора, и т. д.

    Газообразный азот чистотой 96—98% обычно не используется и из теплообменника выпускается в атмосферу.

    Газообразный кислород чистотой 99,0—99,5% направ­ляется в резиновый газгольдер, откуда засасывается кислородным компрессором и подаётся для наполнения кислородных баллонов под давлением 150 атм.

    Установка работает непрерывно круглосуточно до замерзания аппарата или появления каких-либо неисправностей, требующих остановки для ремонта. По замерзании аппарата работа прекра­щается и начинается период отогрева аппарата тёплым воздухом, подаваемым компрессором. По окончании отогрева производятся продувка аппарата, необходимый текущий ремонт, и установка го­това к новому пуску.

    Полный производственный цикл установки называется «кампа­нией», нормальная продолжительность которой около 600 час., из них полезной работы с выдачей кислорода 550—560 час.

    В пуско­вой период, когда требуется интенсивное охлаждение аппарата и скорейшее создание запаса жидкого воздуха, компрессор подаёт воздух под давлением около 200 атм, когда же устанавливается нормальный ход процесса, расход холода уменьшается и рабочее давление компрессора снижается до 50—80 атм. Сказанное отно-

    Обратите внимание

    сится к получению из аппарата газообразного кислорода, который уносит с собой немного холода из аппарата, отдавая большую часть холода в испарителе и теплообменнике аппарата. В настоящее вре­мя часто значительная часть кислорода отбирается из аппарата в жидком виде.

    С жидким кислородом, имеющим температуру —183°, из аппарата уносится много холода, и для возможности нормаль­ной работы установки необходимо усилить охлаждение системы.

    Это достигается двумя путями: 1) повышением рабочего давления воздушного компрессора; 2) совершением внешней работы при рас­ширении воздуха.

    При работе установки для получения жидкого кислорода рабо­чее давление воздушного компрессора поддерживается около 200 атм на протяжении всей кампании, вместо 50-—80 атм, доста­точных для производства газообразного кислорода.

    При производ­стве жидкого кислорода сжатый воздух из компрессора разделяется на два примерно одинаковых потока, один из которых направляется непосредственно в кислородный аппарат, как было описано выше, другой же предварительно поступает в специальную поршневую машину, так называемую расширительную машину или детандер.

    В детандере поступающий сжатый воздух расширяется, совершая внешнюю работу, и снижает давление с 200 до 6 атм. Расширение в детандере с совершением внешней работы охлаждает воздух зна­чительно сильнее, чем расширение в дроссельном вентиле кисло­родного аппарата за счёт эффекта Джоуля-Томсона.

    Воздух охлаж­дается на выходе из детандера примерно до —120° и поступает в кислородный аппарат, смешиваясь с частью воздуха, поступающего в кислородный аппарат помимо детандера. Указанные изменения позволяют непрерывно отбирать жидкий кислород из аппарата без нарушения процесса производства.

    1 м3 кислорода при 760 мм рт. ст. и 0° весит 1,43 кг, а при 20° — 1,31 кг.

    1 л жидкого кислорода весит 1,13 кг и, испаряясь, образует 0,79 м3 газообразного кислорода при 0° и 760 мм рт. ст. 1 кг жид­кого кислорода занимет объём 0,885 л и, испаряясь, образует 0,70 м3 газообразного кислорода при 0° и 760 мм рт. ст. Техниче­ские данные стандартных кислородных установок, изготовляемых в Советском Союзе, приведены в табл. 15.

    Важно

    Установки на 5 и 30 м3/час изготовляются не только стацио­нарными, но и передвижными.

    В последние годы в Советском Союзе академик П. Л. Капица разработал новый процесс производства кислорода из воздуха.

    От всех существующих этот способ отличается низким рабочим давле­нием сжатого воздуха, всего 6 атм.

    Сжатие воздуха производится турбокомпрессором, основным производителем холода служит турбо­детандер, предварительное охлаждение воздуха производится в ре­генераторах. Установка даёт жидкий кислород.

    По действующему в СССР стандарту технический кислород 1-го сорта для сварки и резки металлов должен иметь степень чистоты не ниже 99%.

    Таблица 15

    Технические данные кислородных установок, изготовляемых в СССР

    Наименование показателей

    Кислородные установки

    1

    II

    111

    IV

    Производительность установки: а) газообразного кислорода в м31час

    5

    30

    130

    250

    б) жидкого кислорода в кг/час. .

    7

    30

    150

    300

    Количество воздуха, перерабатывае­мого компрессором (для 20° и 760 мм рт. ст.) в м31час……………………………………………….

    65

    180

    800

    1300

    Рабочее давление воздушного ком­прессора в атм: а) для установившегося производ­ства газообразного кислорода.

    140

    80

    60

    50

    б) в пусковой период и для произ­водства жидкого кислорода. . .

    170-200

    200

    200

    200

    Мощность приводного мотора ком­прессора в кет……………………………………………………

    35

    55

    280

    500

    Расход электроэнергии в квт-час: а) на 1 л& газообразного кислорода

    3,0

    1,70

    1,55

    1,50

    б) на 1 кг жидкого кислорода. . .

    3,5

    2,0

    1,65

    1,60

    39. ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ И ХРАНЕНИЕ КИСЛОРОДА

    Продольный разрез Наружный boa

    баллон.

    Производство кислорода из воздуха ведётся непрерывно круг­лосуточно, в малых масштабах оно нерентабельно.

    Обычно лишь предприятия с большим потреблением кислорода, не менее 400— 500 ж3 в сутки, могут иметь собственные кислородные установки, основная же масса потребителей со средним и малым потреблением кислорода получает его со специальных кислородных заводов.

    По­этому существенное значение приобре­тает транспорт и хранение кислорода, часто обходящиеся дороже его произ­водства. Кислород обычно хранится и транспортируется в газообразном виде в стальных баллонах под давлением 150 атм.

    Кислородный баллон (фиг. 119) представляет собой цилиндр со сфериче­ским днищем и горловиной для крепле­ния запорного вентиля. На нижнюю часть баллона насаживается башмак, позволяющий ставить баллон верти­кально. На горловину насаживается кольцо с резьбой для навёртывания защитного колпака. Горловина имеет

    внутреннюю коническую резьбу для ввёртывания вентиля. По ГОСТ баллоны изготовляются из стальных цельнотянутых труб углероди­стой стали с пределом прочности не ниже 65 кг/мм2, пределом теку­чести не ниже 38 кг! мм2 и относительным удлинением не ниже 12%.

    Кислородные баллоны изготовляются для разных целей ёмкостью от 0,4 до 50 л. В сварочной технике применяются главным образом бал­лоны ёмкостью 40 л.

    Совет

    Такой баллон имеет наружный диаметр 219 мм, длину корпуса 1390,лш, толщину стенки 8 мм; весит баллон без кисло­рода около 67 кг.

    Баллоны из углеродистой стали для рабочего давление 150 атм имеют вес тары 1,6—1,7 кг/л ёмкости. В последнее время начато освоение баллонов из легированных сталей с пределом прочности 100—120 кг/мм2, что даёт возможность повысить рабочее давление баллонов и снизить их вес в 2—2,5 раза для той же ёмкости и ра­бочего давления.

    Чтобы избежать опасных ошибок при наполнении и использовании, баллоны для разных газов окрашиваются в раз­личные цвета, кроме того, присоединительный штуцер запорного вентиля имеет различные размеры и устройство. Кислородные бал­лоны окрашиваются снаружи в голубой цвет и имеют надпись чёр­ными буквами кислород.

    Через каждые пять лет кислородный бал­лон подвергается обязательному испытанию в присутствии инспек­тора Котлонадзора, что отмечается клеймом, насекаемым на верх­ней сферической части баллона. Производится также гидравличе­ское испытание на полуторное рабочее давление, т. е. на 225 атм.

    Вентиль кислородного баллона изготовляется из латуни. Присоеди­нительный штуцер вентиля имеет правую трубную резьбу Во время хранения вентиль защищается предохранительным колпаком, который навёртывается на наружное кольцо горловины баллона.

    Баллон, заполненный кислородом под давлением 150 атм, при на­рушении правил обращения с ним может дать взрыв значительной разрушительной силы. Поэтому при обращении с кислородными баллонами необходимо строго соблюдать установленные правила безопасности.

    В особо ответственные или опасные цехи рекомен­дуется вообще не вносить кислородных баллонов, а располагать их вне цеха в отдельной пристройке, и подавать в цех по трубо­проводу редуцированный кислород пониженного давления, обычно 10 атм.

    Простейшая пристройка в форме железного шкафа у наружной стены цеха показана на фиг. 120. Обычно в цехе не должно нахо­диться одновременно более 10 баллонов. В цехе баллоны должны прикрепляться хомутом или цепью к стене, колонне, стойке и т. п. для устранения возможности падения.

    Обратите внимание

    На территории завода бал­лоны нужно переносить на носилках или лучше перевозить на спе­циальных тележках; переносить баллоны на руках или на плечах запрещается. При перевозке баллонов на автомашинах или подво­дах необходимо обязательно применять деревянные подкладки, устраняющие перекатывание и соударения баллонов.

    Погрузка и выгрузка баллонов должны производиться осторожно, без толчков и ударов. Баллоны необходимо защищать от нагревания, например

    от печей, вызывающего опасное повышение давления газа в бал­лонах. При работах летом на открытом воздухе в солнечную пого­ду следует прикрывать кислородные баллоны мокрым брезентом.

    Нельзя допускать загрязнения баллона, в особенности его вен­тиля, маслами и жирами, кото­рые самовозгораются в кислоро­де, что может привести к взрыву баллона.

    Баллоны с кислородом должны храниться в специально отведенных отдельных складах.

    Транспортирование газообраз­ного кислорода в баллонах об­ходится дорого, иногда дороже стоимости самого кислорода.

    Нормальный баллон ёмкостью 40 л, весящий около 67 кг, вме­щает 4×150 = 6000 л = 6 м3 ки­слорода, весящего всего 6х 1,3=

    = 7,8 кг, так что на вес полезно – го груза 7,8 кг приходится пере-

    возить тару 67 кг, т е. вес тары ФнГ ш пристройка для кислород-

    составляет почти 90%, а полез – ных баллонов,

    ный груз—10%. Если учесть

    ещё содержание, ремонт и амортизацию баллонов, то часто стои­мость кислорода на месте у потребителя в два-гри раза превышает отпускную его стоимость на кислородном заводе.

    Поэтому значи­тельный экономический интерес представляет доставка кислорода с кислородного завода потребителям в жидком виде, при котором вес тары составляет около 50% общего веса груза, и при том же весе перевозимого груза доставляется жидкого кислорода в пять раз больше, чем при перевозке его в газообразном виде.

    Для возможности пользования жидким кислородом необходимы:

    Важно

    1) транспортный танк для перевозки жидкого кислорода, установ­ленный на автомашине, обычно принадлежащий кислородному за­воду; 2) газификатор, служащий для превращения жидкого кисло­рода в газообразный и устанавливаемый обычно у потребителя кислорода.

    Транспортный танк для перевозки жидкого кислорода в основ­ном представляет собой шар из листовой латуни, заключённый в стальной кожух; пространство между шаром и кожухом запол­нено теплоизоляционным материалом — порошкообразной угле­кислой магнезией.

    Жидкий кислород заливается в танк через приёмно-спускной вентиль, заполняет латунный шар, а забирается из него через гибкий шланг, присоединённый к вентилю. Так как окружающая температура воздуха всегда выше его критической температуры, то жидкий кислород неизбежно испаряется, т. е. про­исходит непрерывная потеря кислорода в окружающую атмосферу вследствие испарения.

    При хорошем состоянии теплоизоляции танка
    эта потеря может быть сведена до 0,3% в час. На случай повыше­ния давления танк снабжён предохранительным клапаном.

    Потребители жидкого кислорода должны иметь газификаторы. Кислородные газификаторы разделяются на стационарные и пере­носные, а также на: а) низкого давления или холодные, подающие кислород в распределительную трубопроводную сеть при давлении до 15 атм, и б) высокого давления или тёплые, дающие кислород, для наполнения баллонов под давлением 150—165 атм.

    Наиболее распространён на наших заводах стандартный стацио­нарный холодный газификатор ёмкостью 1000 л жидкого или 800 м3' газообразного кислорода. Газификатор устанавливается в отдельном помещении.

    Установка рассчитана на рабочее давление до 15 атм и состоит из газификатора, испарителя н реципиента. Газификатор' состоит из толстостенного стального шара, внутри которого поме­щается тонкостенный латунный шар для жидкого кислорода.

    Шар – газификатора находится в кожухе; пространство между кожу­хом и шаром заполняют магнезией, как в кислородных танках. На­полняется газификатор жидким кислородом из транспортного танка через вентиль и гибкий шланг.

    Совет

    Из газификатора жидкий кислород поступает в змеевик испарителя и оттуда газообразный кислород направляется в сеть кислородных трубопроводов. Для вырав­нивания колебаний давления приключается рессивер ёмкостью – около 10 м3.

    Не очень большую по объёму применения, но важную по зна­чению отрасль сварочной техники образуют методы огневой резки металла под водой. Возможности выполнения человеком под водой различных технических работ пока весьма …

    Обычная кислородная резка, когда режущая струя направлена приблизительно нормально к поверхности металла, прорезает всю толщину металла и имеет целью отделить или отрезать часть ме­талла, может быть названа разделительной резкой. Возможен …

    Для кислородных резаков обычного устройства можно считать нормальными толщины разрезаемой стали до 200—300 мм, как не вызывающие особых затруднений и не требующие особых специ­альных приёмов резки. Толщины свыше указанных считаются …

    Источник: https://msd.com.ua/svarka-rezka-i-pajka-metallov/proizvodstvo-kisloroda-iz-vozduxa/

    Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector